CZ144694A3 - Zařízení pro rekuperaci polohové energie pracovního zařízení stavebního nebo zemního stroje - Google Patents

Abstract

Zařízení pro rekuperaci polohové energie pracovního zařízení (6) stavebního nebo zemědělského stroje je opatřeno nejméně dvěma přímočarými hydromotory (1) pro zvedání a spouštění pracovního zařízení (6), jejichž pístnicové prostory (11) jsou propojeny. Nejméně jeden z pístových prostorů (12) přímočarých hydromotorů (1) je napojen na hydropneumatický akumulátor (3). Na vývod z pístového prostoru (12) alespoň jednoho z přímočarých hydromotorů (1), napojených na hydraulickou soustavu stroje, je v sérii napojen hydraulický zámek (4). Případně je hydropneumatický akumulátor (3) alespoň s jedním z příslušných pístových prostorů (12) přímočarých hydromotorů (1) propojen přes hydraulický zámek (4) a k hydraulické soustavě stroje je připojen přes jednosměrný ventil (5).

Description

Vynález se týká zařízení pro rekuperaci polohové energie pracovního zařízení stavebního nebo zemního stroje, například hydraulického lopatového rýpadla, za účelem snížení spotřeby energie, zejména spotřeby motorové nafty.

Dosavadní stav techniky

U známých zařízení pro rekuperaci polohové energie pracovního zařízení, např}l*^3le SU 1631137, SU 1199887 nebo SU 804793, se používá nejčastěji hydropneumatický systém s výkonovými hydraulickými rozvaděči pro připojování hydropneumat ického akumulátoru. Nevýhodou těchto zařízení jsou hydraulické rázy při zvedání a spouštění pracovního zařízení, složitost hydraulického rozvodu a vysoké výrobní náklady, projevující se v nízké rentabilitě a nízké spolehlivosti systému. U provedení dle SU 804793 a dále dle PL 127710 nebo JP 60-250128 je pak pracovní zařízení stroje opatřeno přídavným přímočarým hydromotorem jednak napojeným mechanicky mezi rám stroje a pracovní zařízení a jednak hydraulicky propojeným s hydraulickým akumulátorem. Nevýhodou těchto řešení jsou velké výrobní náklady přídavných zařízení, což snižuje jejich rentabilitu. Je rovněž známa konstrukce dle CS 268933, kde je pracovní zařízení opatřeno přímočarým akumulačním motorem, jehož pístový prostor je naplněn tlakovým plynem a propojen se zásobníkem tlakového plynu. Nevýhodou tohoto provedení je, že tlakový plyn nelze dokonale utěsnit a po poměrně krátké době dojde k úniku tlakového plynu a tím ztrátě funkčnosti zařízení. Společnou nevýhodou výše uvedených zařízení pak je, že vyžadují specielní konstrukci celého stroje, jehož spolehlivost je předmětným zařízením nepř í zn i vě ον1 i vněna.

U dalších známých řešení je pracovní zařízení opatřeno dvoučinným přímočarým akumulačním hydromotorem, jehož pístový prostor je napojen na hydropneumatický akumulátor buď přímo nebo přes propojovací nebo jiné hydraulické zařízení, přičemž zpětná větev od pístnicových i pístových prostorů přímočarých hydromotorů pro zvedání a spouštění pracovního zařízení je propojena s pístovým prostorem dvoučinného akumulačního hydromotoru přes jednosměrný ventil, případně jsou pístové prostory přímočarých hydromotorů pro zvedání a spouštění pracovního zařízení propojeny s pístovým prostorem dvoučinného akumulačního hydromotoru přes jednosměrný ventil. Nevýhodou těchto zařízení je, že musí být zapojeny velkými průřezy i do zpětné větve hydraulického systému stroje a pro zdokonalení funkce vyžadují použití propojovacího nebo jiného hydraulického zařízení, což zvyšuje pořizovací náklady a tedy rentabilitu zařízení.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody odstraňuje do značné míry zařízení pro rekuperaci polohové energie pracovního zařízení stavebního nebo zemního stroje, kde pracovní zařízení je opatřeno nejméně dvěma přímočarými hydromotory pro zvedání a spouštění pracovního zařízení, jejichž plstnicové prostory jsou propojeny a kde nejméně jeden z pístových prostorů přímočarých hydromotorů je napojen na hydropneumatický akumulátor. Podstatou vynálezu je, že na vývod z pístového prostoru alespoň jednoho z přímočarých hydromotorů napojených na hydraulickou soustavu stroje je v sérii napojen hydraulický zámek.

Ve výhodném provedení je hydropneumatický akumulátor alespoň s jedním z příslušných pístových prostorů přímočarých hydromotorů propojen přes hydraulický zámek, případně je hydropneumatický akumulátor k hydraulické soustavě stroje připojen přes jednosměrný ventil.

Výhodou řešení podle vynálezu je, že u strojů, opatřených z bezpečnostníchdúvodů hydraulickými zámky, lze dosáhnout nejen souhrn všech funkčních výhod dosud známých řešení při nižších pořizovacích nákladech ale dále umožňuje snížit statické zatížení a zvýšit nosnost pracovního zařízení v případech, kdy vnější reakce na pracovní zařízení vytváří svislou, nahoru směřující složku síly. Konečným efektem je zvýšení rentability zařízení u strojů, používajících hydraulické zámky pro bezpečnostní účely.

Přehled obrázků na výkresech

Konkrétní příkladná provedení vynálezu jsou schematicky znázorněna na připojených výkresech zobrazujících zařízení se dvěma přímočarými hydromotory, kde na obr.1 je řešení s hydraulickým zámkem^zapojeným pouze k pístovému prostoru^ propojenému s hydraulickou soustavou strojena na obr.2 alternativní řešení s hydraulickými zámky^zapojenými na výstupech obou pístových prostorů přímočarých hydromotorů, přičemž plnou čarou jsou znázorněny výkonové hydraulické obvody a čárkovaně řídící a pomocné hydraulické obvody.

Příklady provedení vynálezu

Výložník pracovního zařízení 6 podle obr.l, např|W<hy draulického lopatového rýpadla, je za účelem spouštění a zvedání tohoto pracovního zařízení 6 opatřen dvěma stejnými přímočarými hydromotory i uchycenými na rámu 2 stroje a napojenými na hydraulickou soustavu stroje, jejichž pístnicové prostory 11 jsou vzájemně propojeny. Pístový prostor 12 jednoho z přímočarých hydromotorů í. je přímo napojen na hydropneumatický akumulátor 3, který je opatřený pojistným ventilem 8 propojeným s nádrží 9 tlakové kapaliny. Pístový pros- ·4 tor 12 druhého přímočarého hydromotoru i je pak na hydraulickou soustavu stroje zapojen přes v sérii napojený hydraulický zámek 4, který je tvořen dvoupolohovým, hydraulicky řízeným, rozvaděčem 42, zpětným ventilem 43 a bezpečnostním ventilem 41. kde vnitřní a vnější zapojení jednotlivých prvků hydraulického zámku 4 je provedeno známým 2působem. Řídící obvod 44 hydraulického zámku 4 je napojen na neznázorněné servořízení stroje. Hydropneumatický akumulátor 3 je na hydraulickou soustavu stroje napojen přes v sérii zařazené škrtící prvek 7 a jednosměrný ventil 5.

V alternativním provedení podle obr.2 je hydropneumatický akumulátor 3 propojen s pístovým prostorem 12 příslušného přímočarého hydromotoru £ rovněž přes v sérii vřazený hydraulický zámek 4 tvořený s výhodou stejnými konstrukčními prvky jako má hydraulický zámek 4 u druhého přímočarého hydromotoru £.

Statická únosnost pracovního zařízení 6 podle základního provedení z obr.l je při spouštění dána nastavením tlaku bezpečnostního ventilu 41 hydraulického zámku 4 a dále závisí na okamžitém tlaku v hydropneumatickém akumulátoru 3. Pokud jsou hydraulické zámky 4 připojeny ke všem pístovým prostorům 12 přímočarých hydromotorů £, je tato statická únosnost dána pouze nastavením tlaků na bezpečnostních ventilech 41. Statická únosnost pracovního zařízení 6 je ve smyslu zvedání dána nastavením tlaku na neznázorněných sekundárních pojistných ventilech hydraulické soustavy stroje ale je snížená o nadlehčovací silu úměrnou okamžitému tlaku v hydropneumatickém akumulátoru 3, který působí v pístových prostorech 12 přímočarých hydromotorů £ napojených na tento hydropneumatický akumulátor 3. Při napojení hydraulických zámků 4 na všechny pístové prostory 12 přímočarých hydromotorů £ se pak neprojevuje výše uvedený účinek nadlehčovací síly.

Při spouštění pracovního zařízení 6 se zvyšuje tlak v hydropneumatickém akumulátoru 3 a akumuluje se zde hydrostatická energie. Při zvedání pracovního zařízení 6 se tlak v hydropneumatickém akumulátoru 3 snižuje a akumulovaná hydrostatická energie se opětně využívá, čímž vzniká rezerva výkonu pohonné jednotky, který se může snížit např. snížením provozních otáček motoru nebo zmenšením pohonné jednotky.

Dojde-li při zvedání pracovního zařízení 6 k snížení tlaku v hydropneumatickém akumulátoru 3 pod hodnotu tlaku v hydraulickém systému stroje, je toto zvedání zajišťováno z větší části dodávkou výkonu přímo z hydraulické soustavy stroje. Tento rozdíl umožňuje výhodně zmenšit objem hydropneumat i ckého akumulátoru 3 tak, aby vyhovoval optimálně jen části zdvihu pracovního zařízení, který je v provozu nejčastější. Při tomto poklesu tlaku v hydropneumatickém akumulátoru 3 dochází k doplňování tlakové kapaliny do hydropneumatického akumulátoru 3 přes jednosměrný ventil 5 a škrtící prvek 7 a tento tlak se tak automaticky přizpůsobuje velikosti zdvihu pracovního zařízení 6 a současně se zajišťuje prvotní naplnění hydropneumatického akumulátoru 3 škrcením ohřátou tlakovou kapalinou a úhrazuji se ztráty tlakové kapaliny při úniku pojistným ventilem 8 a lekáží. Seřízením škrtícího prvku 7 lze pak s výhodou nastavit optimální provozní tlakové rozpětí hydropneumatického akumulátoru 3 a rychlost přizpůsobení provozního tlakového rozpětí při změně velikosti a polohy pracovního zdvihu pracovního zařízení 6.

Popsaná provedeni nejsou jedinými možnými řešeními podle vynálezu, ale dle druhu stroje a požadavků na jejich výkonové a funkční parametry je možno použít různý počet vestavěných přímočarých hydromotorů 1. a kombinovat možnosti propojení jejich pístových prostorů 12 jak s hydraulickou soustavou stroje tak s hydropneumatickým akumulátorem 3 buď přímo nebo přes vestavěné hydraulické zámky 4 při zachování podmínky, Se nejméně jeden hydraulický sámek 4 musí být napojen na pístový prostor 12 přímočarého hydromotorů 1. napojeného na hydraulickou soustavu stroje. Rovněž tak provedení a použití stavebních prvků u hydraulického zámku 4 může být různé v závislosti na druhu a parametrech stroje.

Zařízení dle vynálezu lze s výhodou použít zejména u hydraulických lopatových rýpadel s hloubkovým nebo nakládacím zařízením, jejichž pracovní zařízení je opatřeno nejméně dvěma přímočarými hydromotory, z nichž alespoň jeden, nejlépe však všechny, jsou opatřeny z důvodů provozní bezpečnosti hydraulickými zámky.

Claims (3)

1. Zařízení pro rekuperaci polohové energie pracovního zařízení stavebního nebo zemního stroje, kde pracovní zařízení je opatřeno nejméně dvěma přímočarými hydromotory pro zvedání a spouštění pracovního zařízení, jejichž pístní cové prostory jsou propojeny a kde nejméně jeden z pístových prostorů přímočarých hydromotorů je napojen na hydropneumat ický akumulátor, vyznačuj ící se tím, še na vývod z pístového prostoru (12) alespoň jednoho z přímočarých hydromotorů (1) napojených na hydraulickou soustavu stroje^je v sérii napojen hydraulický zámek (4).

2. Zařízení podle nároku 1,vyznačující se tím, še hydropneumatický akumulátor (3) je alespoň s jedním z příslušných pístových prostorů (12) přímočarých hydromotorů (1) propojen přes hydraulický zámek (4).

3. Zařízení podle nároku 1 nebo 2, vyznačuj ící se tím, še hydropneumatický akumulátor (3) je k hydraulické soustavě stroje připojen přes jednosměrný ven-