Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
1. Gebiet der Erfindung1. Field of the invention
Die
vorliegende Erfindung betrifft Hydrauliksysteme zum Steuern einer
Fluidströmung
zu einem Hydraulikstellorgan, das einen mechanischen Bestandteil
einer Maschine bewegt, und insbesondere betrifft sie die Rückgewinnung
von Energie von einem Hydraulikstellorgan und daraufhin die Nutzung der
rückgewonnenen
Energie zur Kraftzufuhr zu dem Hydraulikstellorgan.The
The present invention relates to hydraulic systems for controlling a
fluid flow
to a hydraulic actuator, which is a mechanical component
a machine, and in particular it relates to the recovery
of energy from a hydraulic actuator and then the use of the
recovered
Energy for supplying power to the hydraulic actuator.
2. Beschreibung des Standes
der Technik2. Description of the state
of the technique
Bau-
und landwirtschaftliche Anlagen verwenden Hydrauliksysteme zum Betätigen verschiedener
mechanischer Elemente. Beispielsweise bildet ein Aushubbagger eine übliche Baumaschine,
die einen an einem Ende mit einem Traktor schwenkbar verbundenen
Ausleger und am anderen Ende einen Eimer aufweist, um Schmutz oder
anderes Material zu schöpfen.
Ein Zylinderaufbau wird dazu verwendet, den Ausleger anzuheben und
abzusenken, und er umfasst einen Zylinder, in dem ein Kolben angeordnet
ist, der zwei Kammern in dem Zylinder festlegt. Eine mit dem Kolben
verbundene Stange ist typischerweise an dem Ausleger angebracht
und der Zylinder ist am Körper
des Aushubbaggers angebracht. Der Ausleger wird durch Ausfahren
und Einziehen der Stange aus dem Zylinder heraus und in diesen hinein
angehoben und abgesenkt.Construction-
and agricultural facilities use hydraulic systems to operate various
mechanical elements. For example, a digger forms a common construction machine,
the one at one end pivotally connected to a tractor
Boom and at the other end a bucket to dirt or
to draw other material.
A cylinder assembly is used to raise the boom and
lower, and it includes a cylinder in which a piston is arranged
is that sets two chambers in the cylinder. One with the piston
connected rod is typically attached to the boom
and the cylinder is on the body
attached to the excavator. The boom is extended by extension
and retracting the rod out of and into the cylinder
raised and lowered.
Andere
Maschinen nutzen unterschiedliche Arten von Hydraulikstellorganen
zum Erzeugen einer Bewegung eines mechanischen Elements. Der Begriff "Hydraulikstellorgan" bezieht sich vorliegend
auf ein beliebiges Gerät,
wie beispielsweise eine Zylinder-Kolbenanordnung oder einen Drehmotor,
die bzw. der eine Hydraulikfluidstromung in eine mechanische Bewegung
umsetzt.Other
Machines use different types of hydraulic actuators
for generating a movement of a mechanical element. The term "hydraulic actuator" refers herein
on any device,
such as a cylinder-piston assembly or a rotary engine,
the or a hydraulic fluid flow in a mechanical movement
implements.
Während kraftbetätigtem Ausfahren
und Einfahren des Zylinderaufbaus wird unter Druck stehendes Fluid
von einer Pumpe üblicherweise
durch einen Ventilaufbau an eine Zylinderkammer angelegt, und das
gesamte Fluid, das aus der anderen Zylinderkammer austritt, strömt durch
den Ventilaufbau in eine Rücklaufleitung,
die zum Systemtank führt.
Unter bestimmten Bedingungen ermöglicht
eine externe Last oder eine Kraft, die auf die Maschine einwirkt, ein
Ausfahren oder Einziehen des Zylinderaufbaus ohne signifikanten
Fluiddruck von der Pumpe. Dies wird häufig als Ubersteuerungslast
bzw. eine Grenze überschreitende
Last bezeichnet. Wenn beispielsweise in einem Aushubbagger der Eimer
mit schwerem Material gefüllt
ist, kann der Ausleger ausschließlich durch Schwerkraft absinken.
Diese externe Kraft treibt Fluid aus einer Kammer des Auslegerhydraulikzylinders
durch den Ventilaufbau und in den Tank hinein. Gleichzeitig wird
eine Fluidmenge von der Pumpe durch den Ventilaufbau in die Zylinderkammer
gesaugt, die expandiert. Da jedoch das zuströmende Fluid den Kolben nicht
antreibt, muss es, damit diese Auslegerbewegung stattfindet, nicht
mit signifikantem Druck aufrechterhalten werden. In dieser Situation
wird das Fluid aus dem Zylinder unter relativ hohem Druck ausgetragen,
wodurch Energie verloren geht bzw. Energie dort enthalten ist, die
normalerweise verloren geht, wenn der Druck durch den Ventilaufbau
dosiert wird.During power-operated extension
and retracting the cylinder assembly becomes pressurized fluid
from a pump usually
created by a valve assembly to a cylinder chamber, and the
all fluid that exits the other cylinder chamber flows through
the valve assembly in a return line,
which leads to the system tank.
Under certain conditions allows
an external load or a force acting on the machine
Extending or retracting the cylinder assembly without significant
Fluid pressure from the pump. This is often called overload load
or a border crossing
Load. For example, if in a digger the bucket
filled with heavy material
is, the boom can sink only by gravity.
This external force drives fluid from a chamber of the boom hydraulic cylinder
through the valve assembly and into the tank. At the same time
a quantity of fluid from the pump through the valve assembly into the cylinder chamber
sucked, which expands. However, since the inflowing fluid is not the piston
it does not have to, for this boom movement to take place
be maintained with significant pressure. In this situation
the fluid is discharged from the cylinder under relatively high pressure,
whereby energy is lost or energy is contained there, the
usually gets lost when the pressure through the valve assembly
is dosed.
Um
den Wirkungsgrad und den wirtschaftlichen Betrieb der Maschine zu
optimieren, ist es erwünscht,
die Energie dieses austretenden Fluids rückzugewinnen, anstatt diese
Energie im Ventilaufbau zu verlieren. Einige Hydrauliksysteme gemäß dem Stand
der Technik senden das austretende Fluid zu einem Sam melbehälter, in
dem es unter Druck für eine
spätere
Nutzung beim Kraftantrieb der Maschine bevorratet wird. Eine Herausforderung
für eine
effiziente Energierückgewinnung
und Wiederverwendung besteht jedoch darin, dass das bevorratete
Hydraulikfluid den geeigneten Druck und das geeignete Volumen aufweist,
um ein Stellorgan mit Kraft zu versorgen. Die Beziehung zwischen
dem Druck und dem Volumen des auftretenden Fluids und diesen Parametern
des Sammelbehälters
variiert schnell und bestimmt, ob das Fluid bevorratet werden kann. Wenn
die auf den Zylinderaufbau einwirkende externe Kraft beispielsweise
nicht hinreicht, das austretende Fluid über den Druckpegel im Sammelbehälter unter
Druck zu setzen, kann das Fluid nicht bevorratet werden.Around
the efficiency and economic operation of the machine too
optimize, it is desirable
to recapture the energy of this leaking fluid rather than this
To lose energy in the valve assembly. Some hydraulic systems according to the state
the technique send the exiting fluid to a Sam melbehälter, in
it's under pressure for one
latter
Use is stored in the power drive of the machine. A challenge
for one
efficient energy recovery
and reuse, however, is that it kept it
Hydraulic fluid has the appropriate pressure and volume,
to power an actuator. The relationship between
the pressure and volume of the fluid occurring and these parameters
of the collection container
varies rapidly and determines if the fluid can be stored. If
for example, the external force acting on the cylinder structure
not sufficient, the escaping fluid above the pressure level in the reservoir below
To put pressure, the fluid can not be stored.
Wenn
zu einem anderen Zeitpunkt die Verwendung des Fluids in dem Sammelbehälter erwünscht ist,
bestimmt die schnelle bzw. kurzfristige Beziehung zwischen Druck
und Volumen des Sammelbehälters
und denjenigen, die erforderlich sind für das Fluid, um das Hydraulikstellorgan
mit Kraft zu versorgen, ob das Sammelbehälterfluid genutzt werden kann.
Wenn beispielsweise die Last des Hydraulikstellorgans einen größeren Druck
als den Sammelbehälterdruck
erfordert, kann das rückgewonnene Fluid
nicht verwendet werden. Auch dann, wenn sich das Hydraulikstellorgan
so weit bewegen muss, dass ein größeres Fluidvolumen erforderlich
ist, als dieses im Sammelbehälter
gespeichert ist, kann ein effektiver Betrieb schwierig erzielbar
sein. Ein weiterer begrenzender Faktor besteht darin, dass, weil
das Hydraulikstellorgan Fluid aus dem Sammelbehälter verbraucht, der Sammelbehälterdruck
abnimmt, wodurch die Fähigkeit
des verbleibenden Fluids reduziert wird, das Stellorgan mit Kraft
zu versorgen.If
at another time the use of the fluid in the collecting container is desired,
determines the fast or short term relationship between pressure
and volume of the collection container
and those required for the fluid to the hydraulic actuator
to supply with power, whether the collecting container fluid can be used.
For example, if the load of the hydraulic actuator a greater pressure
as the sump pressure
requires, the recovered fluid
Not used. Even if the hydraulic actuator
must move so far that a larger volume of fluid required
is, than this in the storage tank
stored, effective operation can be difficult to achieve
be. Another limiting factor is that, because
the hydraulic actuator consumes fluid from the sump, the sump pressure
decreases, reducing the ability
of the remaining fluid is reduced, the actuator with force
to supply.
Es
besteht deshalb ein Bedarf an effektiven Techniken zum Rückgewinnen
und Wiederverwenden von Energie in einem Hydrauliksystem.There is therefore a need for effective techniques for recovery and reuse that of energy in a hydraulic system.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Erfindungsgemäß wird ein
Energierückgewinnungsverfahren
für ein
Hydrauliksystem bereitgestellt, aufweisend einen ersten Zylinder,
einen zweiten Zylinder, eine Versorgungsleitung, eine Rücklaufleitung
und einen Sammelbehälter.
Die ersten und zweiten Zylinder sind funktional parallel geschaltet, um
einen Bestandteil einer Maschine zu betätigen und jeder besitzt erste
und zweite Kammern.According to the invention is a
Energy Recovery Process
for a
Hydraulic system provided, comprising a first cylinder,
a second cylinder, a supply line, a return line
and a collection container.
The first and second cylinders are functionally connected in parallel to
to operate a component of a machine and everyone owns first
and second chambers.
Das
Energierückgewinnungsverfahren
umfasst mehrere Energierückgewinnungsbetriebsarten, von
welchen verschiedene für
eine bestimmte Maschine verwendet werden können. Eine Doppelzylinderenergierückgewinnungsbetriebsart
umfasst das Leiten von Fluid von den ersten Kammern von beiden,
den ersten und zweiten Hydraulikzylinder in dem Sammelbehälter und
das Leiten von Fluid in die zweiten Kammern der ersten und zweiten
Hydraulikzylinder. In einer geteilten Zylinderenergierückgewinnungsbetriebsart
wird Fluid aus der ersten Kammer des zweiten Hydraulikzylinders
in den Sammelbehälter
geleitet und Fluid wird aus der ersten Kammer des ersten Hydraulikzylinders
in die zweite Kammer von zumindest einem der ersten und zweiten
Hydraulikzylinder geleitet.The
Energy recovery process
includes several energy recovery modes, from
which different for
a particular machine can be used. A dual-cylinder energy recovery mode
includes passing fluid from the first chambers of both
the first and second hydraulic cylinders in the collecting container and
passing fluid into the second chambers of the first and second
Hydraulic cylinder. In a shared cylinder energy recovery mode
becomes fluid from the first chamber of the second hydraulic cylinder
in the collection container
passed and fluid is from the first chamber of the first hydraulic cylinder
into the second chamber of at least one of the first and second
Hydraulic cylinder passed.
In
der bevorzugten Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens
erfolgt das Leiten von Fluid in die zweiten Kammern in der Doppelzylinderenergierückgewinnungsbetriebsart
durch Leiten von Fluid aus entweder der Versorgungsleitung oder Rücklaufleitung
in die zweiten Kammern der ersten und zweiten Hydraulikzylinder.
In dieser Implementierung sieht die geteilte Zylinderenergierückgewinnungsbetriebsart
das Leiten von Fluid aus der Versorgungsleitung in die zweite Kammer
von zumindest entweder dem ersten oder dem zweiten Hydraulikzylinder
vor.In
the preferred implementation of the method according to the invention
the passage of fluid into the second chambers occurs in the dual-cylinder energy recovery mode
by passing fluid from either the supply line or return line
in the second chambers of the first and second hydraulic cylinders.
In this implementation, the shared cylinder energy recovery mode sees
passing fluid from the supply line into the second chamber
at least one of the first and second hydraulic cylinders
in front.
Die
bevorzugten Ausführungsformen
dieses Verfahrens weisen außerdem
zumindest eine zusätzliche
Energierückgewinnungsbetriebsart
auf. Diese zusätzliche
Rückgewinnungsbetriebsart
kann das Leiten von Fluid aus der ersten Kammer von beiden, den
ersten und zweiten Hydraulikzylindern in die zweite Kammer von beiden,
den ersten und zweiten Hydraulikzylindern aufweisen.The
preferred embodiments
This method also has
at least one extra
Energy recovery mode
on. This additional
Recovery mode
may be the passing of fluid from the first chamber of both
first and second hydraulic cylinders in the second chamber of both
having the first and second hydraulic cylinders.
Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung sieht die Ermittlung
vor, welche Energierückgewinnungsbetriebsart
verwendet werden soll, und zwar auf Grundlage der Erfassung von
Drücken
an verschiedenen Orten des Hydrauliksystems, wie etwa in der Versorgungsleitung,
der Rücklaufleitung und
der ersten und der zweiten Kammer der zwei Hydraulikzylinder.One
Another aspect of the present invention provides the determination
which energy recovery mode
should be used, based on the detection of
To press
in different places of the hydraulic system, such as in the supply line,
the return line and
the first and the second chamber of the two hydraulic cylinders.
Mehrere
Betriebsarten der Wiederverwendung des Fluids, das in dem Sammelbehälter bevorratet
ist, werden bereitgestellt, demnach das bevorratete Fluid zu unterschiedlichen
der Zylinderkammern beleitet wird.Several
Operating modes of reusing the fluid stored in the sump
are provided, therefore, the stored fluid to different
the cylinder chambers is instructed.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
1 zeigt
eine isometrische Ansicht eines Aushubbaggers, der ein erfindungsgemäßes Hydrauliksystem
enthält; 1 shows an isometric view of a excavator, which includes a hydraulic system according to the invention;
2 zeigt
ein schematisches Diagramm eines Teils des Hydrauliksystems zum
Betätigen
von Stellorganen, die einen Ausleger des Aushubbaggers heben und
senken; 2 shows a schematic diagram of a portion of the hydraulic system for actuating actuators, which raise and lower a boom of the excavator;
3 zeigt
ein schematisches Diagramm eines alternativen Teils des Hydrauliksystems
für den Ausleger; 3 shows a schematic diagram of an alternative part of the hydraulic system for the boom;
4 zeigt
ein schematisches Diagramm eines weiteren alternativen Teils des
Hydrauliksystems für
den Ausleger; 4 shows a schematic diagram of another alternative part of the hydraulic system for the boom;
5 bis 9 zeigen
vereinfachte schematische Diagramme des alternativen Teils des Hydrauliksystems
von 3 in anderen Betriebsarten zur Energierückgewinnung;
und 5 to 9 show simplified schematic diagrams of the alternative part of the hydraulic system of 3 in other modes of energy recovery; and
10 bis 15 zeigen
vereinfachte schematische Diagramme des alternativen Teils des Hydrauliksystems
von 3 in verschiedenen Betriebsarten zur Wiederverwendung
der rückgewonnenen Energie. 10 to 15 show simplified schematic diagrams of the alternative part of the hydraulic system of 3 in different modes for reusing the recovered energy.
Detaillierte Beschreibung
der ErfindungDetailed description
the invention
Obwohl
die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit der Verwendung eines
Aushubbaggers erläutert
wird, kann sie mit anderen Arten hydraulisch betätigter Einrichtungen implementiert
werden.Even though
the present invention in connection with the use of a
Excavator explains
can be implemented with other types of hydraulically actuated devices
become.
Wie
zunächst
in 1 gezeigt, besteht ein Aushubbagger 10 aus
einer Kabine 11, die auf einem Kettenfahrzeug getragen
ist, und einem Auslegeraufbau 12, der an der Kabine für eine Auf-
und Abwärtsbewegung
angebracht ist. Der Auslegeraufbau 12 ist in einen Ausleger 13,
einen Arm 14 und einen Eimer 15 unterteilt, die
schwenkbar miteinander verbunden sind. Der Ausleger 13,
der mit der Kabine 11 verbunden ist, ist in der Lage, auf
und ab zu verschwenken, wenn er durch ein Paar von hydraulischen
Zylinderaufbauten 16 und 17 angetrieben wird,
die mechanisch parallel zwischen die Kabine und den Ausleger geschaltet
ist. Bei einem typischen Aushubbagger ist der Zylinder dieser Aufbauten 16 und 17 an
der Kabine 11 angebracht, während die Kolbenstange am Ausleger 13 angebracht
ist, wodurch die auf den Ausleger einwirkende Schwerkraft dazu neigt,
die Kolbenstange in den Zylinder rückzuziehen. Dessen ungeachtet
kann die Verbindung der Zylinderaufbauten auch so getroffen sein,
dass die Schwerkraft dazu neigt, die Kolbenstange aus dem Zylinder
auszufahren, und zahlreiche Energierückgewinnungstechniken, die
nachfolgend erläutert
sind, können
bei beiden dieser Konfigurationen zum Einsatz kommen. Der Arm 14,
der am entfernten Ende des Auslegers 13 getragen ist, ist
in der Lage, vorwärts
und rückwärts zu verschwenken,
und der Eimer 15 ist schwenkbar am vorderen Ende des Arms
angelenkt. Ein weiteres Paar von Zylinderaufbauten 18 und 19 betätigt den
Arm 14 und den Eimer 15 unabhängig. Der Eimer 15 kann
durch andere Arbeitsköpfe
ersetzt sein.As first in 1 shown, there is a excavator 10 from a cabin 11 , which is carried on a tracked vehicle, and a boom structure 12 which is attached to the cabin for an up and down movement. The boom construction 12 is in a boom 13 , an arm 14 and a bucket 15 divided, which are pivotally connected to each other. The boom 13 who with the cab 11 is able to pivot up and down when passing through a pair of hydraulic cylinder assemblies 16 and 17 is driven, which is mechanically connected in parallel between the cab and the boom. In a typical excavator, the cylinder of these structures 16 and 17 at the cabin 11 attached while the piston rod is on the boom 13 is attached, causing the on the off casual gravitational force tends to retract the piston rod into the cylinder. Nevertheless, the connection of the cylinder assemblies may also be such that gravity tends to extend the piston rod out of the cylinder, and numerous energy recovery techniques, discussed below, may be used in both of these configurations. The arm 14 , the far end of the jib 13 is able to pivot forward and backward, and the bucket 15 is hinged pivotally at the front end of the arm. Another pair of cylinder assemblies 18 and 19 press the arm 14 and the bucket 15 independently. The bucket 15 can be replaced by other working heads.
Wie
in 2 gezeigt, bilden die Zylinderaufbauten 16, 17, 18 und 19 des
Aushubbaggers 10 Teil eines ersten Hydrauliksystems 20,
das eine Quelle 21 von Hydraulikfluid aufweist, die eine
erste Pumpe 22 und einen Tank 23 umfasst. Die
erste Pumpe 22 saugt Fluid aus dem Tank 23 und
drängt
das unter Druck stehende Fluid durch ein Rückflusssperrventil und in eine
Versorgungsleitung 25, die unter Druck stehendes Fluid
zu sämtlichen
Hydraulikfunktionen des Aushubbaggers liefert. Nachdem es verwendet worden
ist, eine Hydraulikfunktion mit Kraft zu versorgen, wie etwa die
Funktion 30 zum Anheben und Absenken des Auslegers 13,
strömt
das Fluid zum Tank 23 über
eine Rücklaufleitung 26 zurück, in der
das Fluid durch ein federbelastetes Tankrückschlagventil 24 unter
Druck gesetzt wird. Obwohl das Hydrauliksystem 20 mehrere
Hydraulikfunktionen des Aushubbaggers 10 mit Kraft versorgt,
wird vorliegend auf die Auslegerfunktion 30 abgehoben,
um die Erläuterung der
erfindungsgemäßen Energierückgewinnungs- und
Energiewiederverwendungstechniken zu vereinfachen.As in 2 Shown are the cylinder assemblies 16 . 17 . 18 and 19 of the excavator 10 Part of a first hydraulic system 20 that is a source 21 of hydraulic fluid having a first pump 22 and a tank 23 includes. The first pump 22 sucks fluid out of the tank 23 and urges the pressurized fluid through a non-return valve and into a supply line 25 , which supplies pressurized fluid to all hydraulic functions of the excavator. After having been used to power a hydraulic function, such as the function 30 for raising and lowering the boom 13 , the fluid flows to the tank 23 via a return line 26 back in which the fluid passes through a spring-loaded tank check valve 24 is pressurized. Although the hydraulic system 20 several hydraulic functions of the excavator 10 Powered, is in the present case on the boom function 30 to simplify the explanation of the energy recovery and energy recovery techniques of the present invention.
Die
Auslegerfunktion 30 hebt den Ausleger 13 an und
senkt ihn ab durch Steuern der Fluidströmung zu und von den Auslegerzylinderaufbauten 16 und 17,
von denen jeder einen Zylinder und einen Kolben mit einer Stange
aufweist. Der erste Auslegerzylinderaufbau 16 besitzt einen
ersten Auslegerzylinder 31 mit einem ersten Kolben 27,
der in ihm aufgenommen ist und das Zylinderinnere in eine Stangenkammer 33 und
eine Kopfkammer 34 auf gegenüberliegenden Seiten des Kolbens
unterteilt. Der zweite Auslegerzylinderaufbau 17 weist
einen zweiten Auslegerzylinder 32 mit einem zweiten Kolben 29 auf,
der in ihm gleitend aufgenommen ist und das Zylinderinnere in eine
weitere Stangenkammer 36 und eine Kopfkammer 38 auf
gegenüberliegenden
Seiten des Kolbens unterteilt. Die Volumina der Stangen- und Kopfkammern ändern sich,
wenn der zugeordnete Kolben in dem jeweiligen Zylinder gleitet.
In dem beispielhaften Aushubbagger 10 von 1 ist
jeder Auslegerzylinder 31 bzw. 32 an der Kabine 11 angebracht,
und jeder Kolben 27 bzw. 29 ist am Ausleger 13 durch
eine Kolbenstange 35 bzw. 37 angebracht.The boom function 30 raises the boom 13 and lowers it by controlling fluid flow to and from the boom cylinder assemblies 16 and 17 each of which has a cylinder and a piston with a rod. The first boom cylinder construction 16 owns a first boom cylinder 31 with a first piston 27 , which is housed in it and the cylinder interior in a bar chamber 33 and a head chamber 34 divided on opposite sides of the piston. The second boom cylinder construction 17 has a second boom cylinder 32 with a second piston 29 on, which is slidably received in him and the cylinder interior in another bar chamber 36 and a head chamber 38 divided on opposite sides of the piston. The volumes of the rod and head chambers change as the associated piston slides in the respective cylinder. In the exemplary excavator 10 from 1 is every boom cylinder 31 respectively. 32 at the cabin 11 attached, and every piston 27 respectively. 29 is on the boom 13 through a piston rod 35 respectively. 37 appropriate.
Die
Stangenkammern 33 und 36 sind miteinander hydraulisch
direkt verbunden. Ein bidirektionales EHP-Zylindertrennsteuerventil 39 verbindet
die Kopfkammern 34 und 38 direkt und ist bevorzugt
direkt mit jeder Kopfkammer verbunden. Ein Schließen des
Zylindertrennsteuerventils 39 isoliert die Kopfkammern
voneinander und ein Öffnen
des Zylindertrennsteuerventils 39 stellt einen direkten
Pfad zwischen den beiden Kopfkammern bereit. Ein "Steuerventil" ist vorliegend als
Ventil definiert, das durch eine Person manuell oder elektrisch
betätigt
wird. Der Begriff "direkt
verbunden" bedeutet
vorliegend, dass die zugeordneten Bestandteile miteinander durch eine
Leitung ohne ein intervenierendes Element, wie etwa ein Ventil,
eine Öffnung
oder eine andere Vorrichtung, verbunden sind, die die Fluidströmung jenseits
der inhärenten
Beschränkung
jeder Leitung beschränkt
oder steuert. Vorliegend bedeutet die Aussage, dass ein Hydraulikbestandteil
zwei weitere Elemente "direkt
verbindet", dass
der Hydraulikbestandteil einen Pfad bereitstellt, damit Fluid zwischen
diesen beiden weiteren Elementen strömen kann, ohne durch einen
Steuerventilaufbau oder durch Versorgungs- oder Rücklaufleitungen
zu fließen,
in denen Fluid zu und von anderen Hydraulikfunktionen strömt. Die
Aussage, dass ein Steuerventil einen "direkten Pfad" zwischen zwei Bestandteilen oder Elementen
des Hydrauliksystems bereit stellt, bedeutet vorliegend, dass der
Pfad kein weiteres Steuerventil enthält.The bar chambers 33 and 36 are directly connected with each other hydraulically. A bidirectional EHP cylinder cut-off control valve 39 connects the head chambers 34 and 38 directly and is preferably directly connected to each head chamber. Closing the cylinder cut-off control valve 39 Insulates the head chambers from each other and opening the Zylindertrennsteuerventils 39 provides a direct path between the two head chambers. A "control valve" is defined herein as a valve that is manually or electrically actuated by a person. As used herein, the term "directly connected" means that the associated components are interconnected by a conduit without an intervening element, such as a valve, orifice, or other device that restricts or controls fluid flow beyond the inherent restriction of each conduit. In the present context, the statement that a hydraulic component "directly connects" two other elements means that the hydraulic component provides a path to allow fluid to flow between these two other members without flowing through a control valve assembly or through supply or return lines in which fluid to and flows from other hydraulic functions. The statement that a control valve provides a "direct path" between two components or elements of the hydraulic system means in this case that the path contains no further control valve.
Ein
Steuerventilaufbau 40 verbindet die Auslegerzylinderaufbauten 16 und 17 mit
den Versorgungs- und Rücklaufleitungen 25 und 26 und
steuert die Fluidströmung
dazwischen. Wenn der Steuerventilaufbau 40 unter Druck
stehendes Fluid den Zylinderkammern 34 und 38 in
den Auslegerzylindern 31 und 32 zuführt und
Fluid von den Stangenkammern 33 und 36 abzieht,
wird jede Kolbenstange 35 und 37 aus ihrem Zylinder
ausgefahren, wodurch der Ausleger 13 angehoben wird. In ähnlicher
Weise zieht die Zufuhr von unter Druck stehendem Hydraulikfluid
von der Zufuhrleitung bzw. Versorgungsleitung 25 zu den Stangenkammern 33 und 36 und
das Abziehen von Fluid aus den Kopfkammern 34 und 38 die
Kolbenstangen 35 und 37 in die Auslegerzylinder 31 und 32 zurück, wodurch
der Ausleger 13 abgesenkt wird. In diesen Zeiten, die üblicherweise
als kraftgesteuertes Ausfahren und Einfahren bezeichnet werden,
wird das Zylindertrennsteuerventil 39 geöffnet, um
beide Auslegerzylinderaufbauten 16 und 17 im Gleichklang zu
betätigen.A control valve construction 40 connects the boom cylinder assemblies 16 and 17 with the supply and return lines 25 and 26 and controls the fluid flow therebetween. When the control valve assembly 40 pressurized fluid to the cylinder chambers 34 and 38 in the boom cylinders 31 and 32 feeds and fluid from the rod chambers 33 and 36 subtracts each piston rod 35 and 37 extended out of its cylinder, causing the boom 13 is raised. Similarly, the supply of pressurized hydraulic fluid from the supply line or supply line 25 to the bar chambers 33 and 36 and withdrawing fluid from the head chambers 34 and 38 the piston rods 35 and 37 into the boom cylinders 31 and 32 back, causing the boom 13 is lowered. In these times, commonly referred to as force-controlled extension and retraction, the cylinder cut-off control valve becomes 39 opened to both boom cylinder assemblies 16 and 17 to operate in unison.
Der
Steuerventilaufbau 40 umfasst vier elektrohydraulische
Proportional-(EHP)-Steuerventile 41, 42, 43 und 44,
die in Wheatstone-Brückenanschaltung
bzw. -anordnung verbunden sind. Alternativ kann ein soleniodbetätigtes Spulenventil
anstelle der vier EHP-Steuerventile 41–44 verwendet werden. Bevorzugt
handelt es sich bei jedem EHP-Steuerventil 41–44 um
ein vorsteuerungsbetätigtes,
bidirektionales Steuerventil, wie etwa das beispielsweise im US-Patent Nr. 6 745 992 beschriebene
Ventil, das gegebenenfalls ein herkömmliches Antikavitationsventil enthält. Das
erste EHP-Steuerventil 41 leitet die Hydraulikfluidströmung aus
der Versorgungsleitung 25 zu einem ersten Arbeitsanschluss 46,
der durch eine erste Stellorganleitung 47 mit einem Knoten 51 zwischen
der Kopfkammer 34 des ersten Zylinders 31 und
dem Zylindertrennsteuerventil 39 in Verbindung gebracht
ist. Die Kopfkammer 38 des zweiten Auslegerzylinders 32 ist
mit der ersten Stellorganleitung 47 verbunden und damit
mit der Kopfkammer 34 des ersten Zylinders 31 durch
das Zylindertrennsteuerventil 39, das dadurch den ersten
Arbeitsanschluss 46 von der Kopfkammer 38 und
die beiden Kopfkammern voneinander isoliert. Das zweite EHP-Steuerventil 42 steuert
die Fluidströmung
zwischen dem ersten Arbeitsanschluss 46 und der Rücklaufleitung 26.
Das dritte EHP-Steuerventil 43 steuert eine Fluidpfadströmung zwischen
der Versorgungsleitung 25 und den beiden Zylinderstangenkammern 33 und 36, die
mit einem zweiten Arbeitsanschluss 48 durch eine zweite
Stellorganleitung 49 verbunden sind. Das vierte EHP-Steuerventil 44 ist
zwischen die Stangenkammern 33 und 36 und die
Rücklaufleitung 26 geschaltet.The control valve construction 40 includes four electrohydraulic proportional (EHP) control valves 41 . 42 . 43 and 44 which are connected in Wheatstone bridge connection or arrangement. alternative can use a soleniod-operated spool valve instead of the four EHP control valves 41 - 44 be used. Preferably, each EHP control valve 41 - 44 a pilot-operated bidirectional control valve, such as that in the U.S. Patent No. 6,745,992 described valve, which optionally contains a conventional anti-cavitation valve. The first EHP control valve 41 directs the hydraulic fluid flow out of the supply line 25 to a first work connection 46 by a first control line 47 with a knot 51 between the head chamber 34 of the first cylinder 31 and the cylinder separating control valve 39 is associated. The head chamber 38 of the second boom cylinder 32 is with the first control line 47 connected and thus with the head chamber 34 of the first cylinder 31 through the cylinder separating control valve 39 This makes the first work connection 46 from the head chamber 38 and the two head chambers isolated from each other. The second EHP control valve 42 controls the fluid flow between the first working port 46 and the return line 26 , The third EHP control valve 43 controls a fluid path flow between the supply line 25 and the two cylinder rod chambers 33 and 36 that with a second work connection 48 through a second control line 49 are connected. The fourth EHP control valve 44 is between the bar chambers 33 and 36 and the return line 26 connected.
Die
vier EHP-Steuerventile 41–44 sowie das Zylindertrennsteuerventil 39 sind
unabhängig
solenoidbetätigt
durch elektrische Signale von einem Systemcontroller 50.
Durch Öffnen
von sowohl dem ersten wie dem vierten EPH-Steuerventil 41 und 44 zusammen
mit dem Zylindertrennsteuerventil 39 wird unter Druck stehendes
Fluid an die Kopfkammern 34 und 38 angelegt und
Fluid läuft
aus den Stangenkammern 33 und 36 ab, um die Kolbenstangen 35 und 37 auszufahren
und den Ausleger 13 anzuheben. In ähnlicher Weise sendet das Öffnen der
zweiten und dritten EHP-Steuerventile 42 und 43 sowie
des Zylindertrennsteuerventils 39 unter Druck stehendes
Fluid in die Stangenkammern 33 und 36 und leitet
Fluid aus den Kopfkammern 34 und 38 ab, um die
Kolbenstangen 35 und 37 unter Absenken des Auslegers 13 einzuziehen.The four EHP control valves 41 - 44 and the cylinder separating control valve 39 are independently solenoid actuated by electrical signals from a system controller 50 , By opening both the first and fourth EPH control valves 41 and 44 together with the cylinder separating control valve 39 becomes pressurized fluid to the head chambers 34 and 38 applied and fluid runs out of the rod chambers 33 and 36 off to the piston rods 35 and 37 drive out and the boom 13 to raise. Similarly, opening the second and third EHP control valves sends 42 and 43 and the cylinder separating control valve 39 pressurized fluid into the rod chambers 33 and 36 and directs fluid from the head chambers 34 and 38 off to the piston rods 35 and 37 lowering the boom 13 collect.
Bei
dem Systemcontroller 50 handelt es sich um eine Mikrocomputer-basierte
Vorrichtung, die Steuersignale von mehreren Joysticks 52 empfängt, durch
den eine Bedienperson die gewünschte
Bewegung der Hydraulikstellorgane des Aushubbaggers angibt. Der
Systemcontroller 50 empfängt außerdem Signale von einem Versorgungsleitungsdrucksensor 54 und
einem Rücklaufleitungsdrucksensor 55.
Getrennte Drucksensoren 56 und 57 sind für die Zylinderkopfkammern 34 und 38 vorgesehen,
während ein
weiterer Drucksensor 58 den Druck in den Stangenkammern 33 und 36 der
Auslegerzylinderaufbauten 16 und 17 misst. Um
die elektrische Verdrahtung zu vereinfachen, ist der Stangenkammerdrucksensor 58 bevorzugt
in der Nähe
des zweiten Arbeitsanschlusses 48 angeordnet, wobei es
sich versteht, dass seine Druckmessung durch Druckverluste in der
zweiten Stellorganleitung 49 beeinträchtigt werden kann. Die Drucksensoren 56, 57 und 58 für die Zylinderkammern
erzeugen Signale, die die Größe der Kraft
F anzeigen, die auf den Ausleger 13 einwirkt. Der Systemcontroller 50 reagiert
auf die Druckmessungen durch Betätigen
der ersten Pumpe 22 variabler Verdrängung, um den Druck in der
Versorgungsleitung 25 zu regeln, um die Druckerfordernisse
der unterschiedlichen Hydraulikstellorgane des Aushubbaggers zu
befriedigen.At the system controller 50 It is a microcomputer-based device that receives control signals from multiple joysticks 52 receives, through which an operator indicates the desired movement of the hydraulic actuators of the excavator. The system controller 50 also receives signals from a supply line pressure sensor 54 and a return line pressure sensor 55 , Separate pressure sensors 56 and 57 are for the cylinder head chambers 34 and 38 provided while another pressure sensor 58 the pressure in the bar chambers 33 and 36 the boom cylinder assemblies 16 and 17 measures. To simplify electrical wiring, the rod chamber pressure sensor is 58 preferably in the vicinity of the second working port 48 arranged, it being understood that its pressure measurement by pressure losses in the second control line 49 can be affected. The pressure sensors 56 . 57 and 58 for the cylinder chambers generate signals that indicate the magnitude of the force F, which is on the boom 13 acts. The system controller 50 responds to the pressure measurements by operating the first pump 22 variable displacement to the pressure in the supply line 25 to regulate to meet the pressure requirements of the different hydraulic actuators of the excavator.
Das
erste Hydrauliksystem 20 umfasst mehrere zusätzliche
Ventile sowie weitere Bestandteile, die eine Vorrichtung bilden,
die eine Energierückgewinnung
und Wiederverwendung für
die Auslegerfunktion 30 ermöglicht. Insbesondere ist ein
Sammelbehälter 60 zum
Bevorraten von Fluid vorgesehen, das von den Auslegerzylinderaufbauten 16 und 17 rückgewonnen
ist. Ein zusätzlicher
Drucksensor 59 ist am Anschluss 61 des Sammelbehälters 60 angeordnet
und erzeugt ein Signal für
den Systemcontroller 50, das den Druck in dem Sammelbehälter anzeigt.
Der Sammelbehälter 60 ist
mit der Kopfkammer 38 des zweiten Auslegerzylinderaufbaus 17 durch
ein bidirektionales EHP-Rückgewinnungssteuerventil 62 verbunden
und von der Kopfkammer 34 des ersten Auslegerzylinderaufbaus 16 isoliert.
Ein elektrohydraulisches Sammelbehälterlade- und -wiederverwendungssteuerventil
66 stellt einen direkten Pfad zwischen der Versorgungsleitung 25 und
dem Anschluss 61 des Sammelbehälters 60 bereit. Ein elektrohydraulisches
Pumpenrückführsteuerventil 68 verbindet den
Anschluss des Sammelbehälters 60 direkt
mit dem Einlass der ersten Pumpe 22 und ein Entlastungssteuerventil 70 verbindet
einen Knoten 64 der zweiten Zylinderkopfkammer 38 direkt
mit der Tankrückführleitung 26.
Der Knoten 64 ist durch das Zylindertrennsteuerventil 39 von
der Kopfkammer 34 des ersten Zylinders 31 isoliert.
Ein EHP-Arbeitsanschlussnebenschlusssteuerventil 65 stellt
einen direkten Pfad zwischen den ersten und zweiten Arbeitsanschlüssen 46 und 48 bereit
und ist bevorzugt direkt mit jedem Arbeitsanschluss verbunden. Sämtliche
dieser zusätzlichen
Steuerventile 39, 62, 65, 66, 68 und 70 werden
durch Signale von dem Systemcontroller 50 betätigt.The first hydraulic system 20 includes several additional valves as well as other components that form a device that provides energy recovery and reuse for the boom function 30 allows. In particular, a collection container 60 for storing fluid from the boom cylinder assemblies 16 and 17 recovered. An additional pressure sensor 59 is at the connection 61 of the collection container 60 arranged and generates a signal for the system controller 50 that indicates the pressure in the sump. The collection container 60 is with the head chamber 38 of the second boom cylinder assembly 17 by a bidirectional EHP recovery control valve 62 connected and from the head chamber 34 of the first boom cylinder assembly 16 isolated. An electro-hydraulic sump loading and reuse control valve 66 provides a direct path between the supply line 25 and the connection 61 of the collection container 60 ready. An electro-hydraulic pump return control valve 68 connects the connection of the collection container 60 directly to the inlet of the first pump 22 and a relief control valve 70 connects a node 64 the second cylinder head chamber 38 directly with the tank return line 26 , The knot 64 is through the cylinder separating control valve 39 from the head chamber 34 of the first cylinder 31 isolated. An EHP work connection shunt control valve 65 provides a direct path between the first and second working ports 46 and 48 ready and is preferably directly connected to each work port. All of these additional control valves 39 . 62 . 65 . 66 . 68 and 70 are by signals from the system controller 50 actuated.
Durch
selektives Betätigen
verschiedener Kombinationen dieser Ventile wird Fluid zu den und ausgehend
von den Zylinderaufbauten 16 und 17 und der ersten
Pumpe 22, dem Tank 23 und dem Sammelbehälter 60 geleitet.
Aus den Auslegerzylinderaufbauten austretendes Fluid kann während eines schwerkraftmäßigen Absenkens
des Auslegers 13 unter Druck in dem Sammelbehälter bevorratet
werden und daraufhin anstelle von Fluid von der ersten Pumpe verwendet
werden, wodurch die Energie eingespart wird, die anderweitig erforderlich
wäre, diese Pumpe
anzutreiben. Die unterschiedlichen Betriebsarten der Energierückgewinnung
resultieren aus der Betätigung
verschiedener Kombinationen von Ventilen, wie nachfolgend näher erläutert.By selectively actuating various combinations of these valves, fluid will be to and from the cylinder assemblies 16 and 17 and the first pump 22 , the tank 23 and the collection container 60 directed. Fluid leaking from the boom cylinder assemblies may fall during gravity lowering of the boom 13 be stored under pressure in the reservoir and then be used in place of fluid from the first pump, whereby the energy is saved, which would otherwise be required to drive this pump. The different modes of energy recovery result from the operation of various combinations of valves, as explained in more detail below.
Das
aktuelle Rückgewinnungssystem
vermag den Sammelbehälter 60 auch
direkt mit Fluid von der ersten Pumpe 22 zu versorgen,
wenn keine der Hydraulikfunktionen der Maschinen verwendet wird,
oder wenn die Hydraulikfunktionen, die betätigt sind, lediglich eine relativ
kleine Pumpenfluidmenge erfordern. Zu diesen Zeitpunkten wird das
Sammelbehälterbelade-
und -wiederverwendungssteuerventil 66 geöffnet, um
die Versorgungsleitung 25 direkt mit dem Anschluss 61 des
Sammelbehälters 60 zu verbinden.
Die Drucksensoren 54 und 59 zeigen an, wenn der
Druck der Versorgungsleitung größer als der
existierende Druck in dem Sammelbehälter 60 ist, so dass
kein Laden bzw. Belasten stattfindet.The current recovery system is capable of collecting the collection container 60 also directly with fluid from the first pump 22 when none of the hydraulic functions of the engines is used, or when the hydraulic functions that are operated require only a relatively small amount of pump fluid. At these times, the sump loading and reuse control valve becomes 66 opened to the supply line 25 directly to the connection 61 of the collection container 60 connect to. The pressure sensors 54 and 59 indicate when the pressure of the supply line is greater than the existing pressure in the sump 60 is so that no loading or loading takes place.
Eine
weitere Betriebsart, die eine Wiederverwendung der gespeicherten
Energie vorsieht, sieht das Öffnen
des Pumpenrückführsteuerventils 68 vor, wodurch
bevorratetes, unter Druck stehendes Fluid von dem Sammelbehälter 60 zum
Einlass der ersten Pumpe 22 geleitet wird. Dies ist besonders
nützlich, wenn
der Einlass der Pumpe eine Hochdruckeinlasseigenschaft besitzt.
Diese Energierückgewinnung entlastet
das Drehmoment der Maschine, die die erste Pumpe 22 antreibt,
obwohl der Sammelbehälterdruck
geringer ist als der Lastdruck der Zylinderaufbauten 16 und 17,
weshalb er nicht dazu genutzt werden kann, die Zylinderaufbauten
direkt mit Kraft zu versorgen. In diesem Fall muss die erste Pumpe Drehmoment
von dem Motor nutzen, um die Druckdifferenz zwischen dem Sammelbehälter 60 und
dem Lastdruck auf die Zylinderaufbauten zu verwirklichen bzw. bereitzustellen.Another mode of operation that provides for reuse of the stored energy is to open the pump return control valve 68 pre-stored, pressurized fluid from the sump 60 to the inlet of the first pump 22 is directed. This is particularly useful when the inlet of the pump has a high pressure inlet feature. This energy recovery relieves the torque of the machine, which is the first pump 22 drives, although the reservoir pressure is lower than the load pressure of the cylinder assemblies 16 and 17 why he can not be used to supply the cylinder superstructures directly with power. In this case, the first pump must use torque from the engine to control the pressure difference between the sump 60 and to realize the load pressure on the cylinder assemblies.
Wie
in 2 gezeigt, umfasst das erste Hydrauliksystem 20 außerdem eine
Schwenkfunktion 80 zum bidirektionalen Drehen der Aushubbaggerkabine 11 und
des Auslegeraufbaus 12 unter Bezug auf das Kettenlaufwerk 9.
Eine zweite Pumpe 82 variabler Verdrängung liefert unter Druck stehendes
Fluid über
eine zweite Versorgungsleitung 83 zur Schwenkfunktion 80.
Ein Steuerventilaufbau 84 ähnlich dem Steuerventilaufbau 40 steuert
die Hydraulikfluidströmung
von der zweiten Pumpe 82 zu einem Motor 86 und
von dem Motor zu dem Tank 23. Der Motor 86 besitzt
zwei Anschlüsse
und der Ventilaufbau 84 verbindet die zweite Pumpe 82 selektiv
mit einem Anschluss und verbindet den anderen Anschluss mit dem
Tank, wodurch die Richtung, entlang welcher das Fluid durch den
Motor strömt,
und dadurch die Richtung, mit der sich die Kabine 11 um
das Kettenlaufwerk 9 dreht, festgelegt ist.As in 2 shown includes the first hydraulic system 20 also a swivel function 80 for bi-directional turning of the excavator cab 11 and the boom construction 12 with reference to the chain drive 9 , A second pump 82 variable displacement supplies pressurized fluid via a second supply line 83 for swivel function 80 , A control valve construction 84 similar to the control valve assembly 40 controls the hydraulic fluid flow from the second pump 82 to a motor 86 and from the engine to the tank 23 , The motor 86 has two connections and the valve assembly 84 connects the second pump 82 selectively connects to one port and connects the other port to the tank, which determines the direction along which the fluid flows through the engine, and thereby the direction that the cab 11 around the chain drive 9 turns, is fixed.
Die
beiden Anschlüsse
des Motors 86 sind außerdem
mit den Eingängen
eines Wechselventils 88 verbunden, das einen Auslass aufweist,
der durch ein druckbetätigtes
Ventil 90 mit dem Anschluss 61 des Sammelbehälters 60 verbunden
ist. Das druckbetätigte
Ventil 90 öffnet,
wenn Druck am Auslass des Wechselventils 88 einen gegebenen
Pegel übersteigt,
der dann auftritt, wenn die Drehung der Kabine 11 ein Ende
erreicht. Zu diesem Zeitpunkt wird das unter Druck stehende Fluid
zu dem Sammelbehälter 60 anstatt
durch den Ventilaufbau 84 zum Tank 23 geleitet.
Die Energie des aus dem Motor 86 zu diesen Zeitpunkten
austretenden Fluids wird in dem Sammelbehälter 60 gespeichert.The two connections of the engine 86 are also with the inputs of a shuttle valve 88 connected, which has an outlet, which by a pressure-operated valve 90 with the connection 61 of the collection container 60 connected is. The pressure operated valve 90 opens when pressure at the outlet of the shuttle valve 88 exceeds a given level which occurs when the rotation of the car 11 reached an end. At this time, the pressurized fluid becomes the sump 60 instead of through the valve assembly 84 to the tank 23 directed. The energy of the engine 86 fluid emerging at these times will be in the sump 60 saved.
Das
bevorratete bzw. gespeicherte Fluid kann durch die Auslegerfunktion 30 genutzt
werden, wie vorstehend erläutert,
oder sie kann dazu genutzt werden, den Schwenkfunktionsmotor 86 mit
Kraft zu versorgen. Um den zuletzt genannten Betrieb zu bewirken,
wird ein bidirektionales elektrohydraulisches Versorgungssteuerventil 92 geöffnet, um
Fluid von dem Sammelbehälter 60 zum
Einlass des Ventilaufbaus 84 zu fördern. Dieses Sammelbehälterfluid
wird anstelle von oder ergänzend
zu Fluid von der zweiten Pumpe 82 genutzt.The stored fluid can be stored by the boom function 30 can be used, as explained above, or it can be used to the pivoting function motor 86 to provide power. To effect the latter operation, a bidirectional electrohydraulic supply control valve 92 opened to fluid from the sump 60 to the inlet of the valve assembly 84 to promote. This sump fluid is used instead of or in addition to fluid from the second pump 82 used.
Durch
Miteinanderverbinden der ersten und zweiten Auslegerzylinderaufbauten 16 und 17 wird die
Belastung dieser Zylinder auf dem Produktionssystem vergleichmäßigt. Es
geht jedoch ein Grad an Steuerfreiheit verloren. Ein größerer Wirkungsgrad kann
erzielt werden durch Trennen der Kopfkammern 34 und 38 der
beiden Auslegerzylinderaufbauten 16 und 17 zum
Minimieren von Druckkompensationsverlusten im Hydrauliksystem der
Maschine.By interconnecting the first and second boom cylinder assemblies 16 and 17 the load on these cylinders on the production system is evened out. However, a degree of tax exemption is lost. Greater efficiency can be achieved by separating the head chambers 34 and 38 the two boom cylinder assemblies 16 and 17 to minimize pressure compensation losses in the hydraulic system of the machine.
3 zeigt
ein alternatives zweites Hydrauliksystem 96, das diesen
größeren Freiheitsgrad
verwirklicht. Dieses zweite Hydrauliksystem 96 ist ähnlich zum
ersten Hydrauliksystem 20 in 3 shows an alternative second hydraulic system 96 that realizes this greater degree of freedom. This second hydraulic system 96 is similar to the first hydraulic system 20 in
2,
und ähnliche
Bestandteile sind mit identischen Bezugsziffern bezeichnet. Der
Unterschied besteht darin, dass das Versorgungs- bzw. Zufuhrsteuerventil 92 in
dem vorstehend erläuterten System 20 ersetzt
ist durch ein bidirektionales elektrohydraulisches Zufuhr- bzw.
Versorgungssteuerventil 98, das einen direkten Pfad zwischen
der zweiten Versorgungsleitung 83 von der Pumpe 82 und
der Kopfkammer 38 des zweiten Auslegerzylinders 32 bereitstellt.
Bevorzugt ist das Versorgungssteuerventil 98 direkt zwischen
die zweite Versorgungsleitung und die Kopfkammer 38 geschaltet.
Dies versetzt den Ausleger in die Lage, unter Verwendung von Fluid von
der ersten Pumpe 22 angehoben zu werden, um den ersten
Auslegerzylinderaufbau 16 unter Steuerung des Steuerventilaufbaus 40 anzutreiben,
während
das Versorgungssteuerventil 98 das Anlegen von Fluid von
der zweiten Pumpe 82 am zweiten Auslegerzylinderaufbau 17 steuert. 2 , and like components are designated by identical reference numerals. The difference is that the supply control valve 92 in the system explained above 20 is replaced by a bidirectional electro-hydraulic supply or supply control valve 98 that has a direct path between the second supply line 83 from the pump 82 and the head chamber 38 of the second boom cylinder 32 provides. The supply control valve is preferred 98 directly between the second supply line and the head chamber 38 connected. This enables the boom to use fluid from the first pump 22 to be raised to the first boom cylinder construction 16 under control of the control valve assembly 40 to drive, the supply control valve 98 the application of fluid from the second pump 82 on the second boom cylinder assembly 17 controls.
Beispiel 1example 1
Es
wird vorausgesetzt, dass die erste Pumpe 22 Fluid anderen
Hydraulikfunktionen der Maschine zuführt und mit 300 Bar Druck arbeitet,
um die strengsten Anforderungen dieser Funktionen zu erfüllen. Außerdem wird
vorausgesetzt, dass noch weitere Hydraulikfunktionen mit der zweiten
Pumpe 82 verbunden sind, die mit 200 Bar Druck läuft, um
den stärksten
Fluidbedarf zu befriedigen. Ferner wird vorausgesetzt, dass 250
Bar Druck erforderlich sind, um die Last auf dem Ausleger 13 anzuheben.It is assumed that the first pump 22 Supplies fluid to other hydraulic functions of the machine and operates at 300 bar pressure to meet the most stringent requirements of these functions. In addition, it is assumed that even more hydraulic functions with the second pump 82 connected to 200 bar pressure to satisfy the strongest fluid needs. Further, it is assumed that 250 bar of pressure is required to lift the load on the boom 13 to raise.
Bei
einem herkömmlichen
System würde
die erste Pumpe 22 bei 300 Bar weiter arbeiten und die zusätzlichen
50 Bar würden
als Druckkompensationsverluste "verbrannt" bzw. vernichtet
werden. Bei diesem herkömmlichen
System würde
der Druck der zweiten Pumpe 82 auf 250 Bar ansteigen und
seine weiteren Hydraulikfunktionen würden Druckkompensationsverluste
erzeugen, weil der Druck größer als derjenige
ist, der für
diese Funktionen erforderlich ist.In a conventional system, the first pump 22 continue working at 300 bar and the additional 50 bar would be "burned" or destroyed as pressure compensation losses. In this conventional system, the pressure of the second pump 82 to 250 bar and its other hydraulic functions would create pressure compensation losses because the pressure is greater than that required for these functions.
Bei
dem in 3 gezeigten System setzt die erste Pumpe 22 ihren
Betrieb bei 300 Bar fort und die zweite Pumpe 82 arbeitet
weiterhin bei 200 Bar, entsprechend einem mittleren kombinierten
Druck von 250 Bar. Jede dieser Pumpen führt Fluid den Auslegerzylinderaufbauten 16 und 17 zu,
und zwar die erste Pumpe über
den Steuerventilaufbau 40 und die zweite Pumpe über das
Zufuhr- bzw. Versorgungssteuerventil 98. Hierdurch bewegt
sich jeder Zylinderaufbau mit unterschiedlicher Druckhöhe und damit unterschiedlicher
Kraft. Dessen ungeachtet ist die resultierende Nettokraft auf den
Ausleger 13 dieselbe wie beim herkömmlichen System.At the in 3 shown system sets the first pump 22 continue operation at 300 bar and the second pump 82 continues to operate at 200 bar, corresponding to a mean combined pressure of 250 bar. Each of these pumps supplies fluid to the boom cylinder assemblies 16 and 17 to, the first pump over the control valve assembly 40 and the second pump via the supply control valve 98 , As a result, each cylinder structure moves with different pressure levels and thus different force. Nevertheless, the resulting net force is on the boom 13 the same as in the conventional system.
Beispiel 2Example 2
Es
wird vorausgesetzt, dass eine weitere Hydraulikfunktion vorliegt,
die mit der ersten Pumpe 22 verbunden ist, die bereits
dem gesamten Pumpenabgabedurchfluss verbraucht hat. Wenn das Anheben des
Auslegers 13 befohlen wird, vermag die zweite Pumpe 82 die
gesamte Kraft zu dem Ausleger über das
Versorgungssteuerventil 98 und den zweiten Zylinderaufbau 17 zu
liefern, während
Fluid für
die Kopfkammer 34 des ersten Zylinders 31 von
der Rücklaufleitung 26 durch
das Antikavitationsrückschlagventil in
dem zweiten EHP-Steuerventil 42 abgezogen wird.It is assumed that there is another hydraulic function to that with the first pump 22 which has already consumed the entire pump delivery flow. When lifting the boom 13 commanded, the second pump is able 82 all the power to the boom via the supply control valve 98 and the second cylinder assembly 17 to deliver while fluid for the head chamber 34 of the first cylinder 31 from the return line 26 through the anti-cavitation check valve in the second EHP control valve 42 is deducted.
Die
Funktionalität
der Beispiele 1 und 2 kann durch ein drittes Hydrauliksystem 100 bereitgestellt werden,
das solenoidbetätigte
Spulenventile verwendet, wie beispielsweise in 4 gezeigt.
Das Hydrauliksystem 100 umfasst eine Auslegerfunktion 102,
in der dieselben Bestandteile wie in den vorausgehend erläuterten
Systemen mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind. Die Kopfkammern 34 und 38 der
ersten und zweiten Ausle gerzylinder 31 und 32 sind
hydraulisch durch ein bidirektionales, elektrohydraulisches Zylindertrennsteuerventil 39 verbunden. Ein
elektrohydraulisches Nebenschlusssteuerventil 65 ist zwischen
die Anschlüsse
für die
Stangen- und Kopfkammern des ersten Zylinders 31 geschaltet.The functionality of Examples 1 and 2 can be achieved by a third hydraulic system 100 can be provided, which uses solenoid-operated spool valves, such as in 4 shown. The hydraulic system 100 includes a boom function 102 in which the same constituents as in the previously explained systems are designated by the same reference numerals. The head chambers 34 and 38 the first and second Ausle gerzylinder 31 and 32 are hydraulically controlled by a bidirectional, electrohydraulic cylinder cut-off control valve 39 connected. An electro-hydraulic shunt control valve 65 is between the connections for the rod and head chambers of the first cylinder 31 connected.
Das
dritte Hydrauliksystem 100 besitzt eine Hydraulikfluidquelle 21,
die durch erste und zweite Pumpen 22 und 82 gebildet
ist, die Fluid aus einem Tank 23 abziehen, und es betreibt
die Auslegerfunktion 102, eine Schwenkfunktion 80 sowie
weitere Funktionen der Maschine, die nicht dargestellt sind. Der
Ausgang der ersten Pumpe 22 versorgt eine erste Versorgungsleitung 25,
die mit einem Einlass eines solenoidbetätigten Dreistellungs-, Vierwege-Spulenventils 104 verbunden
ist, das einen Steuerventilaufbau der Auslegerfunktion bildet. Ein
Auslass des ersten Spulenventils 104 ist mit der Rücklaufleitung 26 verbunden,
die zum Tank 23 führt.
Das erste Spulenventil 104 besitzt zwei Arbeitsanschlüsse, von
denen ein Anschluss 48 direkt mit den Stangenkammern 33 und 36 der
zweiten Hydraulikzylinder verbunden ist, während der weitere Arbeitsanschluss 46 direkt
mit der Kopfkammer 34 des ersten Hydraulikzylinders 31 verbunden
ist. Ein erstes Entlastungsventil 106 ist zwischen den
ersten Arbeitsanschluss 46 und die Rücklaufleitung 26 geschaltet.The third hydraulic system 100 has a hydraulic fluid source 21 passing through first and second pumps 22 and 82 is formed, the fluid from a tank 23 pull off, and it operates the boom function 102 , a swivel function 80 as well as other functions of the machine, which are not shown. The output of the first pump 22 supplies a first supply line 25 Comprising an inlet of a solenoid-operated three-position, four-way spool valve 104 connected, which forms a control valve assembly of the boom function. An outlet of the first spool valve 104 is with the return line 26 connected to the tank 23 leads. The first spool valve 104 has two working connections, one of which is a connection 48 directly with the bar chambers 33 and 36 the second hydraulic cylinder is connected while the other working port 46 directly with the head chamber 34 of the first hydraulic cylinder 31 connected is. A first relief valve 106 is between the first work connection 46 and the return line 26 connected.
Der
Auslass der zweiten Pumpe 82 versorgt eine zweite Versorgungsleitung 83,
die mit dem Einlass eines Dreistellungs-, Vierwege-solenoidbetätigten zweiten
Spulenventils 108 verbunden ist, das ein Versorgungssteuerventil
bildet. Der Auslass des zweiten Spulenventils 108 ist mit
der Rücklaufleitung 26 verbunden.
Das zweite Spulenventil 108 besitzt ein Paar von Arbeitsanschlüssen, von
denen einer direkt mit den Stangenkammern 33 und 36 der
Hydraulikzylinder verbunden ist, während der weitere Arbeitsanschluss
direkt mit der Kopfkammer 38 des zweiten Hydraulikzylinders 32 verbunden
ist. Ein zweites Ent lastungsventil 110 ist zwischen die
Kopfkammer 38 und die Rücklaufleitung 26 geschaltet. Die
beiden Spulenventile 104 und 108 können unabhängig betätigt werden,
um Fluid von jeder der beiden Pumpen 22 und 82 den
zwei ersten und zweiten Zylindern 31 und 32 in
derselben Weise zuzuführen, wie
die Steuerventile 41–44 und 98,
die in dem zweiten Hydrauliksystem 96 in 3 arbeiten.The outlet of the second pump 82 supplies a second supply line 83 connected to the inlet of a three-position, four-way solenoid operated second spool valve 108 connected, which forms a supply control valve. The outlet of the second spool valve 108 is with the return line 26 connected. The second spool valve 108 has a pair of working ports, one of which is directly connected to the bar chambers 33 and 36 the hydraulic cylinder is connected while the other working port is directly connected to the head chamber 38 of the second hydraulic cylinder 32 connected is. A second relief valve 110 is between the head chamber 38 and the return line 26 connected. The two spool valves 104 and 108 can be independently operated to remove fluid from each of the two pumps 22 and 82 the two first and second cylinders 31 and 32 in the same way as the control valves 41 - 44 and 98 that in the second hydraulic system 96 in 3 work.
Das
dritte Hydrauliksystem 100 besitzt ferner einen Sammelbehälter 112,
der durch ein bidirektionales Elektrohydraulikventil 114 mit
der Kopfkammer 38 des zweiten Zylinders 32 verbunden
ist. Dieser Sammelbehälter 112 vermag
Energie in Bezug auf die ersten und zweiten Hydraulikzylinder 31 und 32 zu
bevorraten und zu recyceln, und zwar im Wesentlichen in derselben
Weise, wie unter Bezug auf die Sammelbehälter in den Hydrauliksystemen
in 2 und 3 erläutert.The third hydraulic system 100 also has a collection container 112 by a bidirectional electrohydraulic valve 114 with the head chamber 38 of the second cylinder 32 connected is. This collection container 112 can generate energy in relation to the first and second hydraulic cylinders 31 and 32 to stockpile and recycle, and essentially in the same manner as with respect to the reservoir in the hydraulic systems in 2 and 3 explained.
EnergierückgewinnungEnergy recovery
Die
Auslegerfunktion kann in mehreren Betriebsarten betätigt sein,
wobei bei einigen dieser Betriebsarten Energie von einer Überlast
rückgewonnen
wird. Ein Überlastzustand
tritt bei dem beispielhaften Aushubbagger 10 dann auf,
wenn die Last und das Gewicht des Auslegeraufbaus 12 eine
Kraft erfahren, die dazu neigt, die Kolbenstangen 35 und 37 in
die Auslegerzylinder 31 und 32 zurückzuziehen, wodurch
Fluid aus den Kopfkammern 34 und 38 zwangsweise
ausgeleitet wird, ohne die Stangenkammern 33 und 36 unter
Druck zu setzen. Zu diesem Zeitpunkt wird das Fluid, anstatt in
den Tank 23 übertragen
zu werden, in den Sammelbehälter 60 geleitet,
in dem es unter Druck bevorratet wird. Diese Energierückgewinnungs-
und Energiewiederverwendungstechniken sehen das Betreiben des Hydraulikkreises
in mehreren unterschiedlichen Energierückgewinnungsbetriebsarten vor,
wenn der Aushubbaggerausleger 13 abgesenkt wird. Die Wahl
einer bestimmten Energierückgewinnungsbetriebsart
beruht auf den Drücken
in den Kopf- und Stangenkammern der Auslegerzylinder 31 und 32 und
dem Druck, der im Sammelbehälter 60 vorliegt.
Die Druckbeziehungen müssen
derart sein, dass das Fluid in den korrekten Richtungen strömt, wie
für jede
bestimmte Energierückgewinnungsbetriebsart
festgelegt bzw. erläutert,
wie nachfolgend beschrieben. Der Sammelbehälterdruck wird durch den Drucksensor 59 angezeigt.
Drücke
in den Kopfkammern 34 und 38 werden durch Sensoren 56 und 57 gemessen,
und der Druck in beiden Stangenkammern 33 und 36 wird
durch den Sensor 58 gemessen.The boom function can be operated in multiple modes, with some of these modes recovering energy from overload. An overload condition occurs in the exemplary excavator 10 then up when the load and the weight of the boom assembly 12 experience a force that tends to the piston rods 35 and 37 into the boom cylinders 31 and 32 retract, thereby removing fluid from the head chambers 34 and 38 Forcibly discharged, without the rod chambers 33 and 36 to put pressure on. At this point, the fluid is in the tank instead 23 to be transferred to the collection container 60 in which it is stored under pressure. These energy recovery and energy recovery techniques provide for operating the hydraulic circuit in a number of different energy recovery modes when the excavator boom 13 is lowered. The choice of a particular energy recovery mode is based on the pressures in the head and rod chambers of the boom cylinders 31 and 32 and the pressure in the sump 60 is present. The pressure relationships must be such that the fluid flows in the correct directions, as specified for each particular energy recovery mode, as described below. The sump pressure is applied by the pressure sensor 59 displayed. Press in the head chambers 34 and 38 be through sensors 56 and 57 measured, and the pressure in both bar chambers 33 and 36 is through the sensor 58 measured.
In
den 5 bis 9 sind mehrere Energierückgewinnungsbetriebsarten
gezeigt, und bei der Darstellung handelt es sich um schematische
Diagramme des zweiten Hydrauliksystems 96 in 3. In
diesen Darstellungen sind primäre
Fluidströmungspfade
mit dicker, durchgehender Linie bezeichnet und partielle oder optionale
Strömungspfade,
die abhängig
von speziellen Betriebsbedingungen auftreten, sind mit dicken, strichlierten
Linien dargestellt. Dünne,
durchgezogene Linie bezeichnen Pfade, durch die Fluid in der bezeichneten
Betriebsart nicht strömt.
Diese Strömungsbezeichnungskonvention
wird auch verwendet für
die in 10 bis 15 gezeigten
Energiewiederverwendungsbetriebsarten, wie nachfolgend erläutert.In the 5 to 9 For example, several energy recovery modes are shown, and the illustration is schematic diagrams of the second hydraulic system 96 in 3 , In these illustrations, primary fluid flow paths are denoted by thick, solid lines, and partial or optional flow paths, which are dependent upon particular operating conditions, are shown in thick dashed lines. Thin, solid lines indicate paths through which fluid does not flow in the designated operating mode. This flow designation convention is also used for in 10 to 15 shown energy reuse modes, as explained below.
Es
wird vorausgesetzt, dass eine anfängliche Stellung des Auslegeraufbaus 12 relativ
hoch liegt, wodurch eine relativ große potentielle Energie vorliegt.
Hierdurch übt
der Ausleger auf jeden Zylinderaufbau 16 und 17 eine
Kraft aus, die ausreichend Druck in ihren Kopfkammern 34 und 38 erzeugt,
um den Sammelbehälter 60 zu
beladen, wie in der Doppelzylinder-Energierückgewinnungsbetriebsart von 5 gezeigt.
Der Druck im Sammelbehälter
liegt unterhalb der Schwelle, die durch die nachfolgende Ungleichung
festgelegt ist: P59 < (P56 +
P57)/2 – P58/R It is assumed that an initial position of the boom assembly 12 is relatively high, whereby a relatively large potential energy is present. As a result, the boom exerts on each cylinder assembly 16 and 17 a force sufficient pressure in their head chambers 34 and 38 generated to the sump 60 to load, as in the double cylinder energy recovery mode of 5 shown. The pressure in the sump is below the threshold defined by the following inequality: P 59 <(P 56 + P 57 ) / 2 - P 58 / R
In
dieser Ungleichung ist P59 der Druck im Sammelbehälter, gemessen
vom Sensor 59. P56 ist der Druck
in der Kopfkammer 34 des ersten Zylinderaufbaus 16,
gemessen vom Sensor 56. P57 ist
der Druck in der Kopfkammer 38 des zweiten Zylinderaufbaus 17,
gemessen vom Sensor 57, und P58 ist der
Druck in den Stangenkammern 33 und 36 der Auslegerzylinderaufbauten 16 und 17,
gemessen vom Sensor 58 (siehe 3). Bei
R handelt es sich um das Verhältnis
der Querschnitte der Kopfkammern 34 und 38 und
der Stangenkammern 33 und 36. Das Zylinderverhältnis ist
durch folgende Gleichung festgelegt: R = πr2A /(πr2A – πrROD 2) In this inequality, P 59 is the pressure in the sump measured by the sensor 59 , P 56 is the pressure in the head chamber 34 of the first cylinder construction 16 , measured by the sensor 56 , P 57 is the pressure in the head chamber 38 of the second cylinder construction 17 , measured by the sensor 57 , and P 58 is the pressure in the rod chambers 33 and 36 the boom cylinder assemblies 16 and 17 , measured by the sensor 58 (please refer 3 ). R is the ratio of the cross sections of the head chambers 34 and 38 and the bar chambers 33 and 36 , The cylinder ratio is determined by the following equation: R = πr 2 A / (Πr 2 A - πr ROD 2 )
In
dieser Gleichung ist rA der Radius der Kopfkammern 34 und 38 und
rROD ist der Radius der Kolbenstangen 35 und 37.
R ist eine Konstante für die
gewählten
Zylinderaufbauten 16 und 17, ausgewählt für den Hydraulikkreis.
Die Größe (P56 + P57)/2 – P58/R wird vorliegend als Doppelzylinder-Energierückgewinnungsbetriebsart-Differenzdruck
bezeichnet. Außerdem
wird bemerkt, dass die vorstehend angeführte Ungleichung modifiziert
werden kann, um Verluste auf Grund von Reibung und anderen Faktoren
zu berücksichtigen.In this equation, r A is the radius of the head chambers 34 and 38 and r ROD is the radius of the piston rods 35 and 37 , R is a constant for the selected cylinder assemblies 16 and 17 , selected for the hydraulic circuit. The quantity (P 56 + P 57 ) / 2 - P 58 / R is herein referred to as double-cylinder energy recovery mode differential pressure. It is also noted that the above inequality can be modified to account for losses due to friction and other factors.
In
der Doppelzylinder-Energierückgewinnungsbetriebsart 121 wird
das aus den Kopfkammern 34 und 38 austretende
Fluid durch ein offenes Zylindertrennsteuerventil 39 zusammengeführt und strömt durch
ein offenes Rückgewinnungssteuerventil 62 zur
Beladung des Sammelbehälters 60.
Das Rückgewinnungssteuerventil 62 wird
moduliert, um die Geschwindigkeit des Auslegers proportional zu steuern.
Fluid, das erforderlich ist, die expandierenden Stangenkammern 33 und 36 zu
füllen,
wenn der Ausleger absinkt, wird durch den Steuerventilaufbau 40 gezogen.
Insbesondere wird Fluid von anderen Funktionen der Maschine aus
der Rücklaufleitung 26 durch
das Antikavitationsrück schlagventil
in dem vierten EHP-Steuerventil 44 gezogen. Da die Schwerkraft
den Ausleger absenkt, muss das aus der Rücklaufleitung 26 abgezogene
Fluid nicht unter hohem Druck stehen. Wenn diese Antikavitationsströmung unzureichend
ist, kann das dritte EHP-Steuerventil 43 geöffnet werden,
um Fluid von der Pumpe 22 zu den Stangenkammern 33 und 36 zu
liefern. Das Absinken des Auslegers 13 erreicht eine Stellung,
in der die auf die beiden Zylinderaufbauten 16 und 17 ausgeübte Kraft
nicht mehr ausreichend Druck in beiden Kopfkammern erzeugt, um ein
Beladen des Sammelbehälters 60 fortzusetzen.
Wenn der Druck in dem Sammelbehälter
unter der Schwelle zu liegen kommt, die durch folgende Ungleichung
festgelegt ist: P59 < ((P56 +
P57)/2 – P58/R)·2 In the double cylinder energy recovery mode 121 this will come from the head chambers 34 and 38 Exiting fluid through an open Zylindertrennsteuerventil 39 merges and flows through an open recovery control valve 62 for loading the collection container 60 , The recovery control valve 62 is modulated to proportionally control the speed of the boom. Fluid that is required, the expanding rod chambers 33 and 36 to fill when the boom drops, is through the control valve assembly 40 drawn. In particular, fluid from other functions of the machine is removed from the return line 26 by the Antikavitationsrück check valve in the fourth EHP control valve 44 drawn. As gravity lowers the boom, it must be out of the return line 26 withdrawn fluid is not under high pressure. If this Antikavitationsströmung is insufficient, the third EHP control valve 43 be opened to fluid from the pump 22 to the bar chambers 33 and 36 to deliver. The lowering of the boom 13 reaches a position in which the on the two cylinder assemblies 16 and 17 applied force no longer generates sufficient pressure in both head chambers to load the sump 60 continue. If the pressure in the sump is below the threshold defined by the following inequality: P 59 <((P 56 + P 57 ) / 2 - P 58 / R) x 2
Geht
die Energierückgewinnung
in eine Energierückgewinnungsbetriebsart 122 mit
aufgeteiltem Zylinder zurück,
die in 6 gezeigt ist, und den Druck in einer Kopfkammer
verstärkt,
um den Sammelbehälter
zu laden. Die rechte Seite dieser Ungleichung wird vorliegend als
aufgeteilter Zylinderenergierückgewinnungsbetriebsart-Differenzdruck
bezeichnet. Es wird bemerkt, dass die vorstehend angeführte Ungleichung
modifiziert werden kann, um Verluste auf Grund von Reibung und anderen
Faktoren zu berücksichtigen.
Während
das Rückgewinnungssteuerventil 62 offen
bleibt, um ein Beladen des Sammelbehälters 60 fortzusetzen,
wird das zweite EHP-Steuerventil 42 allmählich geöffnet, wenn
das Zylindertrennsteuerventil 39 geschlossen wird. Dies überträgt unter
Druck stehendes Fluid von der Kopfkammer 34 des ersten
Auslegerzylinders 31 durch das zweite EHP-Steuerventil 42 und
das Antikavitationsventil in dem vierten EHP-Steuerventil 44 zu
den Kopfkammern 33 und 36 beider Auslegerzylinder.
Ein Schließen
des Zylindertrennsteuerventils 39 isoliert die beiden Auslegerzylinder 31 und 32 voneinander
und verschiebt die beiden Kopfkammern 34 und 38 aus
einem anfänglichen
Gleichdruckzustand in Zustände,
in denen diese Kam mern unterschiedliche Drücke aufweisen, wodurch unterschiedliche Kräfte ausgeübt werden.
In der aufgeteilten Zylinderenergierückgewinnungsbetriebsart 122 wird die
Kraft von dem Ausleger ausschließlich durch den zweiten Zylinderaufbau 17 aufgenommen
bzw. getragen, und dadurch ist der Druck in der Kopfkammer 38 und
dem zweiten Zylinder 32 höher zum Beladen des Sammelbehälters als
dann, wenn die Auslegerkraft durch beide Zylinderaufbauten 16 und 17 aufgenommen
bzw. getragen wird, wie in der in 5 gezeigten
Doppelzylinder-Energierückgewinnungsbetriebsart 121.Does the energy recovery go into an energy recovery mode 122 with split cylinder back in 6 is shown, and amplifies the pressure in a head chamber to load the sump. The right hand side of this inequality is referred to herein as a split cylinder energy recovery mode differential pressure. It is noted that the above inequality can be modified to account for losses due to friction and other factors. While the recovery control valve 62 remains open to a loading of the collection container 60 continues to become the second EHP control valve 42 gradually opened when the cylinder cut-off control valve 39 is closed. This transfers pressurized fluid from the head chamber 34 of the first boom cylinder 31 through the second EHP control valve 42 and the anti-cavitation valve in the fourth EHP control valve 44 to the head chambers 33 and 36 both boom cylinders. Closing the cylinder cut-off control valve 39 isolated the two boom cylinders 31 and 32 from each other and moves the two head chambers 34 and 38 from an initial steady state pressure to states where these chambers have different pressures, thereby exerting different forces. In the split cylinder energy recovery mode 122 The force from the boom is exclusively due to the second cylinder construction 17 taken up, and thereby the pressure in the head chamber 38 and the second cylinder 32 higher for loading the sump than when the jib force is through both cylinder superstructures 16 and 17 is taken or worn, as in the in 5 shown double cylinder energy recovery mode 121 ,
Die
Kopfkammer 38 des zweiten Zylinders 32 erzeugt
einen ausreichend hohen Druck, um ein Beladen des Sammelbehälters 60 fortzusetzen.
Fluid aus dieser Kopfkammer 38 wird deshalb durch das Rückgewinnungssteuerventil 62 in
den Sammelbehälter 60 geleitet.
Während
der aufgeteilten Zylinderenergierückgewinnungsbetriebsart 122 werden
das Rückgewinnungssteuerventil 62 und
das zweite EHP-Steuerventil 42 zum Steuern der Rate moduliert,
mit der der Ausleger 13 weiterhin abgesenkt wird.The head chamber 38 of the second cylinder 32 generates a sufficiently high pressure to load the sump 60 continue. Fluid from this head chamber 38 is therefore due to the recovery control valve 62 in the collection container 60 directed. During the split cylinder energy recovery mode 122 become the recovery control valve 62 and the second EHP control valve 42 modulated to control the rate at which the boom 13 continues to be lowered.
Wenn
in der geteilten Zylinderenergierückgewinnungsbetriebsart 122 die
Menge an Kopfkammerfluid nicht hinreicht, um beide Stangenkammern 33 und 36 zu
füllen,
kann das dritte EHP-Steuerventil 43 geöffnet werden,
um zusätzliches
Fluid von der ersten Pumpe 22 zu liefern. Dieses zusätzliche
Fluid muss nicht unter einem speziellen Druck stehen, weil es nicht
dazu genutzt wird, die Zylinderaufbauten 16 und 17 anzutreiben;
vielmehr wird es lediglich benötigt,
die expandierenden Stangenkammern zu befüllen. Wenn andererseits die
Kopfkammer 34 des ersten Zylinders 31 mehr Fluid
enthält,
als erforderlich ist, beide Stangenkammern 33 und 36 zu
füllen,
wie dies beispielsweise der Fall ist bei Kolbenstangen sehr großen Durchmessers,
kann das überschüssige Fluid
zu der Rücklaufleitung 26 durch
selektives Öffnen
des zweiten EHP-Steuerventils 42 gesandt werden.When in split cylinder energy recovery mode 122 the amount of headspace fluid is insufficient to both rod chambers 33 and 36 to fill, the third EHP control valve 43 be opened to additional fluid from the first pump 22 to deliver. This extra fluid need not be under a special pressure because it is not used to the cylinder assemblies 16 and 17 drive; Rather, it is only needed to fill the expanding rod chambers. If, on the other hand, the head chamber 34 of the first cylinder 31 contains more fluid than required, both rod chambers 33 and 36 To fill, as is the case for example with piston rods of very large diameter, the excess fluid to the return line 26 by selectively opening the second EHP control valve 42 be sent.
Da
die Fluidströmung
von jeder Kopfkammer 34 und 38 getrennt in der
getrennten Zylinderenergierückgewinnungsbetriebsart 122 gesteuert
wird, können
die Kräfte
auf jeder Seite des Auslegers 13 ungleich sein und an dem
Ausleger eine Verdrehwirkung hervorrufen. Um diesen Zustand zu vermeiden, kann
eine pseudogeteilte Zylinderenergierückgewinnungsbetriebsart 123 verwendet
werden, die in 7 gezeigt ist. Diese Betriebsart
kann ausgehend von der Doppelzylinder-Energierückgewinnungsbetriebsart (5)
direkt eingeleitet werden, wenn der Druck auf den Sammelbehälter unter
die Schwelle fällt,
die durch folgende Gleichung festgelegt ist: P59 < (R/R – 1)·((P56 + P57)/2 – P58/R) Because the fluid flow from each head chamber 34 and 38 separated in the separate cylinder energy recovery mode 122 controlled, the forces can be on each side of the boom 13 be uneven and on the boom cause a twisting effect. To avoid this condition, a pseudo split cylinder energy recovery mode may be used 123 to be used in 7 is shown. This mode may be based on the dual-cylinder energy recovery mode (FIG. 5 ) are introduced directly when the pressure on the sump falls below the threshold defined by the equation: P 59 <(R / R-1) · ((P 56 + P 57 ) / 2 - P 58 / R)
Die
rechte Seite dieser Ungleichung wird vorliegend als pseudo-geteilter
Zylinderenergierückgewinnungsbetriebsart-Differenzdruck bezeichnet.
Es wird bemerkt, dass die vorstehend angeführte Ungleichung modifiziert
werden kann, um Verluste auf Grund von Leitungsverlusten, Reibung
und anderer Faktoren zu berücksichtigen.The
right side of this inequality is presently considered pseudo-divided
Cylinder energy recovery mode differential pressure.
It is noted that the above inequality is modified
can be losses due to line losses, friction
and other factors.
In
dieser Betriebsart bleibt das Zylindertrennsteuerventil 39 offen,
um Druck zwischen den beiden Kopfkammern 34 und 38 zu
kommunizieren. Das EHP-Arbeitanschlussnebenschlusssteuerventil 65 öffnet, um
unter Druck stehendes Fluid von der Kopfkammer 34 des ersten
Auslegerzylinders 31 zu beiden Stangenkammern 33 und 36 zu
liefern.In this mode, the cylinder cut-off control valve remains 39 open to pressure between the two head chambers 34 and 38 to communicate. The EHP work connection shunt control valve 65 opens to pressurized fluid from the head chamber 34 of the first boom cylinder 31 to both bar chambers 33 and 36 to deliver.
Im
Falle eines typischen Aushubbaggers besitzen die Auslegerzylinderaufbauten 16 und 17 Kolbenstangen 35 und 37 großen Durchmessers,
so dass dann, wenn sich der Kolben bewegt, das Volumen jeder Stangenkammer 33 und 36 sich
um das halbe Volumen ändern
kann, mit dem sich das Volumen jeder Kopfkammer ändert. Dies bedeutet, dass in
der pseudo-geteilten Zylinder energierückgewinnungsbetriebsart 123 das
die erste Zylinderkopfkammer 34 verlassende Fluid ausreicht,
beide expandierenden Stangenkammern 33 und 36 zu
füllen.
Fluid strömt
deshalb nicht durch das offene Zylindertrennsteuerventil 39.
Wenn jedoch die genannte Eins-zu-zwei-Volumenbeziehung nicht existiert,
kann zusätzliches
Fluid, das benötigt
wird, die Stangenkammern 33 und 36 zu füllen, durch
das Zylindertrennsteuerventil von der zweiten Zylinderkopfkammer 38 kommen.
Dessen ungeachtet strömt
das meiste, wenn nicht das gesamte Fluid in der Kopfkammer 38 des
zweiten Zylinders 32 in den Sammelbehälter 60.In the case of a typical excavator, the boom cylinder assemblies have 16 and 17 piston rods 35 and 37 large diameter, so that when the piston moves, the volume of each rod chamber 33 and 36 can change by half the volume at which the volume of each head chamber changes. This means that in the pseudo-shared cylinder energy recovery mode 123 the first cylinder head chamber 34 leaving fluid sufficient, both expandie rende bar chambers 33 and 36 to fill. Fluid therefore does not flow through the open cylinder cut-off control valve 39 , However, if the one-to-two volume relationship does not exist, additional fluid needed may be the rod chambers 33 and 36 to be filled by the Zylindertrennsteuerventil of the second cylinder head chamber 38 come. Regardless, most, if not all, of the fluid flows in the head chamber 38 of the second cylinder 32 in the collection container 60 ,
Wenn
der Betrieb in einer geteilten Zylinderenergierückgewinnungsbetriebsart 122 oder 123 einen
Punkt erreicht, an dem nicht länger
mehr ausreichend Druck von der Kopfkammer 38 des zweiten
Zylinders 32 zur Verfügung
steht, um den Sammelbehälter
zu befüllen,
dieser Druck jedoch größer als
null ist, wie durch die nachfolgende Gleichung festgelegt: (P56 + P57)/2 – P58/R > 0,geht
der Zylinderbetrieb in eine Querkammerenergierückgewinnungsbetriebsart 124 über, wie
in 8 gezeigt. Die linke Seite dieser Ungleichung
wird vorliegend als Cross- bzw. Querkammerenergierückgewinnungsbetriebsart-Differenzdruck
bezeichnet. Es wird bemerkt, dass die vorstehend genannte Ungleichung
dahingehend modifiziert werden kann, Verluste auf Grund von Reibung
und anderen Faktoren zu berücksichtigen.
In der Querkammerenergierückgewinnungsbetriebsart 124 schließt das Rückgewinnungssteuerventil 62 typischerweise,
um eine relativ hohe Druckbelastung in dem Sammelbehälter 60 beizubehalten.
Dessen ungeachtet kann in der Kopfkammer 38 des zweiten
Auslegerzylinders 32 ein ausreichend hoher Druck herrschen,
um das Beladen des Sammelbehälters
fortzusetzen, welcher Vorgang durch die Drucksensoren 57 und 59 (3)
angezeigt wird, und das Rückgewinnungssteuerventil 62 kann
hierdurch in dieser Betriebsart partiell geöffnet sein. In jedem Fall öffnet das
Zylindertrennsteuerventil 39 zusammen mit dem Arbeitsanschlussnebenschlusssteuerventil 65,
so dass Fluid aus beiden Kopfkammern 34 und 38 zugeführt wird,
um die expandierenden Stangenkammern 33 und 36 zu
füllen. Da
die Fluidaggregatmenge, die aus den beiden Kopfkammern austritt,
größer ist
als es erforderlich wäre,
die Stangenkammern zu füllen, öffnet das zweite
EHP-Steuerventil 42, um überschüssiges Fluid in die Rücklaufleitung 26 und
hin bis zum Tank 23 zu fördern.When operating in a shared cylinder energy recovery mode 122 or 123 reached a point at which no longer sufficient pressure from the head chamber 38 of the second cylinder 32 is available to fill the sump, but this pressure is greater than zero, as determined by the following equation: (P 56 + P 57 ) / 2 - P 58 / R> 0, Cylinder operation goes into a cross chamber energy recovery mode 124 over, as in 8th shown. The left side of this inequality is referred to herein as cross chamber energy recovery mode differential pressure. It is noted that the above inequality may be modified to account for losses due to friction and other factors. In the cross chamber energy recovery mode 124 closes the recovery control valve 62 typically, a relatively high pressure load in the sump 60 maintain. Nevertheless, in the head chamber 38 of the second boom cylinder 32 a sufficiently high pressure to continue the loading of the collecting container, which process by the pressure sensors 57 and 59 ( 3 ), and the recovery control valve 62 As a result, it can be partially opened in this operating mode. In any case, opens the Zylindertrennsteuerventil 39 along with the working connection shunt control valve 65 , allowing fluid from both head chambers 34 and 38 is supplied to the expanding rod chambers 33 and 36 to fill. Since the amount of fluid aggregate exiting the two head chambers is greater than it would be necessary to fill the rod chambers, the second EHP control valve opens 42 to transfer excess fluid to the return line 26 and back to the tank 23 to promote.
Es
wird bemerkt, dass die Energierückgewinnungsbetriebsarten 121, 122, 123 und 124 nicht die
vorstehend erläuterte
Sequenz durchlaufen müssen.
Die Wahl von einer der Energierückgewinnungsbetriebsarten 121, 122, 123 und 124 sollte
auf den Rückgewinnungswirkungsgradvorteilen
beruhen, die jede Betriebsart zu einem gegebenen Zeitpunkt bereitstellt.
Jegliche Energierückgewinnungsbetriebsart kann
demnach in eine beliebige der anderen Energierückgewinnungsbetriebsarten übergehen,
und eine geeignete Wahl kann durch den Systemcontroller 50 auf
Grundlage der vorliegend bereitgestellten Gleichungen getroffen
werden.It is noted that the energy recovery modes 121 . 122 . 123 and 124 do not have to go through the sequence explained above. The choice of one of the energy recovery modes 121 . 122 . 123 and 124 should be based on the recovery efficiency advantages that each mode provides at a given time. Any energy recovery mode may thus transition to any of the other energy recovery modes, and a suitable choice may be made by the system controller 50 based on the equations provided herein.
In
der Querkammerenergierückgewinnungsbetriebsart 124 erreicht
der Sammelbehälter
maximale Bevorratungsfähigkeit.
Außerdem
beginnt dann, wenn das Zylindertrennsteuerventil 39 öffnet, der
Druck in den beiden Zylinderkopfkammern 34 und 38 sich
erneut zu vergleichmäßigen. Obwohl
die bevorzugte Ausführungsform
das Arbeitsanschlussnebenschlusssteuerventil 65 enthält, kann
dieses Ventil aus Kosteneinsparungsgründen entfallen, wenn die geteilte
Zylinderenergierückgewinnungsbetriebsart 123 nicht
genutzt wird. Wenn zu diesen Zeitpunkten das Arbeitsanschlussnebenschlusssteuerventil 65 in
diesem Fall geöffnet
werden würde,
würde der
Steuerventilaufbau 40 durch Öffnen der zweiten und vierten
EHP-Steuerventile 42 und 44 betätigt wer den,
um Fluid durch eines dieser Paare zwischen den beiden Arbeitsanschlüssen 46 und 48 zusammen
mit dem Öffnen
des Trennsteuerventils 39 zu fördern.In the cross chamber energy recovery mode 124 the collecting container reaches maximum storage capacity. In addition, when the cylinder cut control valve starts 39 opens, the pressure in the two cylinder head chambers 34 and 38 to even out again. Although the preferred embodiment is the working port shunt control valve 65 contains, this valve can be omitted for cost saving reasons, if the shared cylinder energy recovery mode 123 not used. If at these times the work connection shunt control valve 65 would be opened in this case, would the control valve assembly 40 by opening the second and fourth EHP control valves 42 and 44 operated who the to fluid through one of these pairs between the two working ports 46 and 48 together with the opening of the separation control valve 39 to promote.
Gegebenenfalls
erreicht der Ausleger 13 eine derartig niedrige Stellung,
dass die Kräfte
auf Grund der Schwerkraft alleine nicht hinreichen, ein weiteres
Absenken des Auslegers schnell genug zu Gunsten eines effizienten
Betriebs des Aushubbaggers zu bewirken. Druck von einer Pumpe ist
nunmehr erforderlich, um den Ausleger weiter abzusenken. In diesem
Zusammenhang geht der Betrieb über in
eine kraftgesteuerte Energiebetriebsart 125, wie in 9 gezeigt.
Das dritte EHP-Steuerventil 43 öffnet dabei zum Anlegen von
unter Druck stehendem Fluid aus der ersten Pumpe 22 an
die Stangenkammern 33 und 36 beider Auslegerzylinder 31 und 32.
Dieses unter Druck stehende Fluid treibt die Kolben weiter vor,
um die Kolbenstangen zusätzlich
einzuziehen, um dadurch den Ausleger 13 in Abwärtsrichtung
anzutreiben. Das aus den Kopfkammern 34 und 38 zu diesem
Zeitpunkt austretende Fluid wird durch das geöffnete Zylindertrennsteuerventil 39 und
das zweite EHP-Steuerventil 42 in die Rücklaufleitung 26 gefördert. Die
zweiten und dritten EHP-Steuerventile 42 und 43 werden
zum Steuern der Geschwindigkeit des Auslegers moduliert.If necessary, reaches the boom 13 such a low position that forces due to gravity alone are not sufficient to cause further lowering of the boom fast enough in favor of efficient excavator operation. Pressure from a pump is now required to further lower the boom. In this context, the operation goes into a force-controlled energy mode 125 , as in 9 shown. The third EHP control valve 43 opens for applying pressurized fluid from the first pump 22 to the bar chambers 33 and 36 both boom cylinders 31 and 32 , This pressurized fluid further urges the pistons to additionally retract the piston rods thereby causing the boom 13 to drive in the downward direction. This from the head chambers 34 and 38 fluid exiting at this time is passed through the opened cylinder cutoff control valve 39 and the second EHP control valve 42 in the return line 26 promoted. The second and third EHP control valves 42 and 43 are modulated to control the speed of the boom.
Die
Stellungen des Auslegers 13 und des Arms 14 des
Aushubbaggers 10 beeinträchtigen die Krafthöhe, die
der Ausleger auf die Zylinderaufbauten 16 und 17 ausübt, und
damit die Energiehöhe,
die rückgewonnen
werden kann. Die Krafthöhe
entspricht dem Zylinderkammerdruck, der durch die Sensoren 56, 57 und 58 gemessen
wird. Die Signale von diesen Sensoren sowie vom Sammelbehälterdrucksensor 59 versetzen
den Systemcontroller 50 deshalb in die Lage, zu ermitteln,
welche der Energierückgewinnungsbetriebsarten
praktikabel sind, und welche die meiste Energie rückgewonnen.The positions of the boom 13 and the arm 14 of the excavator 10 affect the amount of force that the boom on the cylinder assemblies 16 and 17 exercise, and thus the amount of energy that can be recovered. The force level corresponds to the cylinder chamber pressure generated by the sensors 56 . 57 and 58 is measured. The signals from these sensors as well as from the collection container pressure sensor 59 put the system controller 50 Therefore, they are able to determine which of the energy recovery modes are practicable and which recover the most energy.
EnergiewiederverwendungEnergy recycling
Wenn
der Zeitpunkt kommt, die Kolbenstangen aus den Auslegerzylindern 31 und 32 auszufahren
und den Ausleger 13 entgegen der Belastungskraft F anzuheben,
die nach unten wirkt, kann Fluid aus dem Sammelbehälter 60 anstelle
von unter Druck stehendem Fluid von der ersten Pumpe 22 oder
zusätzlich
zu diesem recycelt werden. In einer in 10 gezeigten
ersten Energiewiederverwendungsbetriebsart 131 wird in
dem Sammelbehälter 60 bevorratetes
Fluid über
das offene Rückgewinnungssteuerventil 62 und
das Zylindertrennsteuerventil 39 zu beiden Zylinderkopfkammern 34 und 38 zugeführt. Fluid,
das aus den Stangenkammern 33 und 36 ausgetragen
wird, strömt über ein
geöffnetes viertes
EHP-Steuerventil 44 in die Rücklaufleitung 26.When the time comes, the piston rods from the boom cylinders 31 and 32 drive out and the boom 13 against the loading force F, which acts downward, can fluid from the reservoir 60 instead of pressurized fluid from the first pump 22 or be recycled in addition to this. In an in 10 shown first energy reuse mode 131 is in the sump 60 stored fluid via the open recovery control valve 62 and the cylinder separating control valve 39 to both cylinder head chambers 34 and 38 fed. Fluid coming out of the bar chambers 33 and 36 discharged via an opened fourth EHP control valve 44 in the return line 26 ,
Es
wird bemerkt, dass der Sammelbehälter 60 häufig nicht
auf einen Druckpegel belastet bzw. geladen wird, der hinreicht,
beide Zylinderaufbauten 16 und 17 anzutreiben.
Außerdem
kann die Fluidmenge, die im Sammelbehälter gespeichert ist, nicht hinreichen,
beide Kopfkammern 34 und 38 zu befüllen. In
diesen Fällen
wird eine zweite Energiewiederverwendungsbetriebsart 132,
die in 11 gezeigt ist, implementiert,
demnach das Rückgewinnungssteuerventil 62 geöffnet wird,
während
das Zylindertrennsteuerventil 39 geschlossen ist. Dies
leitet Fluid aus dem Sammelbehälter 60 in
ausschließlich
die Kopfkammer 38 des zweiten Zylinders 32. Das
Rückgewinnungssteuerventil 62 ist
typischerweise vollständig
geöffnet,
um Dosierverluste der Strömung aus
dem Sammelbehälter
zu beseitigen. Die Kopfkammer 34 des ersten Zylinders 31 empfängt unter Druck
stehendes Fluid von der ersten Pumpe 22 über das
erste EHP-Steuerventil 41. Der erste Zylinder 31 wird
demnach durch Pumpenfluid angetrieben und der zweite Zylinder 32 durch
Fluid aus dem Sammelbehälter.
Das erste EHP-Steuerventil 41 und das Rückgewinnungssteuerventil 62 werden
zum Steuern der Rate bzw. Geschwindigkeit moduliert, mit der der
Ausleger in die Höhe
steigt. Wäh rend
dies der Fall ist, strömt
die beiden Stangenkammern 33 und 36 verlassendes
Fluid durch ein geöffnetes
viertes EHP-Steuerventil 44 in
die Rücklaufleitung 26.It is noticed that the collection container 60 often not loaded or loaded to a pressure level sufficient to allow both cylinder assemblies 16 and 17 drive. In addition, the amount of fluid stored in the reservoir may not be sufficient, both head chambers 34 and 38 to fill. In these cases, a second energy reuse mode becomes 132 , in the 11 Thus, the recovery control valve implements accordingly 62 is opened while the cylinder separating control valve 39 closed is. This directs fluid from the sump 60 in only the head chamber 38 of the second cylinder 32 , The recovery control valve 62 is typically fully open to eliminate metering losses of the flow from the sump. The head chamber 34 of the first cylinder 31 receives pressurized fluid from the first pump 22 via the first EHP control valve 41 , The first cylinder 31 is therefore driven by pump fluid and the second cylinder 32 by fluid from the sump. The first EHP control valve 41 and the recovery control valve 62 are modulated to control the rate at which the boom rises. While this is the case, the two rod chambers flow 33 and 36 leaving fluid through an opened fourth EHP control valve 44 in the return line 26 ,
Die
zweite Pumpe 82 kann durch ein zweites Versorgungsventil 99 mit
dem Anschluss der Kopfkammer 34 für den ersten Auslegerzylinder 31 verbunden
werden, in dem Fall unter Druck stehendes Fluid von der zweiten
Pumpe dieser Kopfkammer zugeführt
werden kann, um Fluid von der ersten Pumpe 22 zu ergänzen. Um
dies zu bewirken, misst das zweite Versorgungsventil 99 Fluid
der Kopfkammer 34 für
den ersten Auslegerzylinder 31 zu, während das erste EHP-Steuerventil 41 verwendet
wird, um Fluidströmung
zu dosieren.The second pump 82 can through a second supply valve 99 with the connection of the head chamber 34 for the first boom cylinder 31 In this case, pressurized fluid from the second pump may be supplied to this head chamber to remove fluid from the first pump 22 to complete. To accomplish this, the second supply valve measures 99 Fluid of the head chamber 34 for the first boom cylinder 31 to while the first EHP control valve 41 is used to meter fluid flow.
Gegebenenfalls
wird Fluid aus dem Sammelbehälter 60 vermindert
bzw. dezimiert und kann nicht länger
verwendet werden, um den zweiten Zylinder 32 anzutreiben.
Zu diesem Zeitpunkt kann der Hydrauliksystembetrieb in eine dritte
Energiewiederverwendungsbetriebsart 133 eintreten, die
in 12 gezeigt ist, demnach Fluid von der zweiten
Pumpe 82 anstelle oder ergänzend zu Fluid aus dem Sammelbehälter 60 genutzt
wird. Bewirkt wird dies durch Öffnen
des Versorgungssteuerventils 98, um Fluid von der zweiten
Pumpe 82 zur Kopfkammer 38 des zweiten Zylinders 32 zu
leiten. Die Kopfkammer 34 des ersten Zylinders 31 empfängt weiterhin
Fluid von der ersten Pumpe 22 über den Steuerventilaufbau 40 und
Fluid, das aus den Stangenkammern 33 und 36 austritt,
wird ebenfalls über
den Steuerventilaufbau der Rücklaufleitung 26 zugeführt. In
dieser dritten Energiewiederverwendungsbetriebsart 133 werden das
erste EHP-Steuerventil 41 und
das Versorgungssteuerventil 98 zur Steuerung der Rate bzw.
Geschwindigkeit moduliert, mit der der Ausleger 13 steigt
bzw. angehoben wird.Optionally, fluid from the reservoir 60 diminished or decimated and can no longer be used to the second cylinder 32 drive. At this time, the hydraulic system operation may be in a third energy reuse mode 133 to enter in 12 shown, therefore, fluid from the second pump 82 instead of or in addition to fluid from the sump 60 is being used. This is done by opening the supply control valve 98 to remove fluid from the second pump 82 to the head chamber 38 of the second cylinder 32 to lead. The head chamber 34 of the first cylinder 31 continues to receive fluid from the first pump 22 via the control valve assembly 40 and fluid from the rod chambers 33 and 36 is also via the control valve assembly of the return line 26 fed. In this third energy reuse mode 133 become the first EHP control valve 41 and the service control valve 98 modulates to control the rate at which the boom 13 rises or is raised.
13 zeigt
eine vierte Energiewiederverwendungsbetriebsart 134, in
der die Ausgaben der ersten und zweiten Pumpen 22 und 82 durch
das Zylindertrennsteuerventil 39 kombiniert und an beide Kopfkammern 34 und 38 angelegt
werden. In der vierten Energiewiederverwendungsbetriebsart 134 wird
Fluid von der ersten Pumpe 22 durch das erste EHP-Steuerventil 41 zu
den Kopfkammern 34 und 38 gefördert, während das Versorgungssteuerventil 98 Fluid
von der zweiten Pumpe 82 zu ebendiesen Kammern fördert. Ein
Teil des Fluids kann aus dem Sammelbehälter 60 abhängig von
dem dort vorherrschenden Druckpegel strömen. Fluid, das die Stangenkammern 33 und 36 verlässt, strömt über ein
geöffnetes vierte
EHP-Steuerventil 44 in die Rücklaufleitung 26. 13 shows a fourth energy reuse mode 134 in which the expenditure of the first and second pumps 22 and 82 through the cylinder separating control valve 39 combined and to both head chambers 34 and 38 be created. In the fourth energy reuse mode 134 will be fluid from the first pump 22 through the first EHP control valve 41 to the head chambers 34 and 38 promoted while the supply control valve 98 Fluid from the second pump 82 to these same chambers promotes. Part of the fluid may be from the sump 60 depending on the pressure level prevailing there. Fluid that the rod chambers 33 and 36 leaves, flows over an open fourth EHP control valve 44 in the return line 26 ,
14 zeigt
eine fünfte
Energiewiederverwendungsbetriebsart 135, demnach Fluid
von ausschließlich
der ersten Pumpe 22 die Kopfkammern 34 und 38 der
beiden Hydraulikzylinderaufbauten 16 und 17 mit
Kraft versorgt. Die zweite Pumpe 82 versorgt die Auslegerfunktion 30 in
dieser Betriebsart nicht. Das erste EHP-Steuerventil 41 steuert
die Fluidströmung
von der ersten Pumpe 22 zu den Kopfkammern 34 und 38 sowie
die Rate bzw. Geschwindigkeit, mit der der Ausleger angehoben wird.
Das vierte EHP-Steuerventil 44 steuert die Fluidströmung aus
den Stangenkammern 33 und 36 zu der Rückführleitung 26. 14 shows a fifth energy reuse mode 135 , ie fluid from only the first pump 22 the head chambers 34 and 38 of the two hydraulic cylinder assemblies 16 and 17 energized. The second pump 82 provides the boom function 30 not in this mode. The first EHP control valve 41 controls the flow of fluid from the first pump 22 to the head chambers 34 and 38 and the rate at which the boom is raised. The fourth EHP control valve 44 controls the flow of fluid from the rod chambers 33 and 36 to the return line 26 ,
In
den ersten bis fünften
Energiewiederverwendungsbetriebsarten 131–135 neigt
die auf den Ausleger 13 einwirkende Kraft dazu, den Ausleger abzusenken.
In weiteren Betriebszuständen
des Aushubbaggers 10 neigt eine externe Kraft dazu, den Ausleger 13 anzulegen.
Beispielsweise unter Bezug auf 1 wird vorausgesetzt,
dass der Auslegeraufbau 12 vollständig in seine größte Reichweite
ausgehend von der Aushubbaggerkabine 11 ausgefahren ist
und dass daraufhin der Zylinderaufbau 18 mit Kraft versorgt
wird, um den Eimer in Richtung auf die Kabine zu ziehen, um in den
Untergrund zu graben. Widerstand gegenüber diesem Grabvorgang übt eine nach
oben gerichtete Kraft aus, die dazu neigt, den Ausleger anzuheben,
ohne unter Druck stehendes Fluid von entweder der Pumpe 22 oder
der Pumpe 82 an die Auslegerzylinderaufbauten 16 und 17 anzulegen.In the first to fifth energy reuse modes 131 - 135 tends to be on the boom 13 acting force to lower the boom. In other operating conditions of the excavator 10 An external force tends to be the boom 13 to apply. For example, with reference to 1 It is assumed that the boom construction 12 completely in its greatest reach from the excavator cab 11 is extended and that then the cylinder structure 18 is powered to pull the bucket towards the cabin to dig into the ground. Resistance to this digging action exerts an upward force tending to lift the boom without pressurized fluid from either the pump 22 or the pump 82 to the boom cylinder assemblies 16 and 17 to apply.
Während diese
nach oben gerichtete Kraft auf den Ausleger 13 ausgeübt wird,
kann der Teil des Hydrauliksystems für die Auslegerzylinderaufbauten 16 und 17 so
konfiguriert sein, wie in 15 gezeigt. In
dieser sechsten Wiederverwendungsbetriebsart 136 fahren
die auf den Ausleger 13 einwirkenden Kräfte die Kolbenstangen aus den
Zylindern 31 und 32 weiter aus, wodurch Fluid
aus den Stangenkammern 33 und 36 zum zweiten Arbeitsanschluss 48 des
Steuerventilaufbaus 40 gedrängt wird. Das vierte EHP-Steuerventil 44 wird
nunmehr um einen Grad geöffnet,
der den Ausleger für
eine bestimmte Geschwindigkeit steuert, und fördert das austretende Fluid
in die Rücklaufleitung 26.
Die expandierenden Kopfkammern 34 und 38 erzeugen
jedoch am ersten Arbeitsanschluss 46 einen niedrigen Druck,
der das Antikavitationsventil innerhalb des zweiten EHP-Steuerventils 42 veranlasst,
zu öffnen,
um das unter Druck stehende Fluid von dem Rücklaufknoten zu dem ersten
Arbeitsanschluss 46 zu fördern. Dieses Fluid strömt weiterhin
von dem ersten Arbeitsanschluss 46 zu beiden Kopfkammern 34 und 38 über ein
nunmehr geöffnetes
Zylindertrennsteuerventil 39. Da das kombinierte Volumen
der Kopfkammern 34 und 38 größer ist als das kombinierte
Volumen aus den beiden Stangenkammern 33 und 36,
ist zusätzliches
Fluid erforderlich, um die Kopfkammern zu füllen. Dieses zusätzliche
Fluid wird in den Steuerventilaufbau 40 entweder aus der
Rücklaufleitung 26 angesaugt,
oder dann, wenn in dieser Leitung kein ausreichender Druck vorliegt,
was durch den Drucksensor 55 angezeigt wird, wird das erste
EHP-Steuerventil 41 geöffnet, um
Fluid ausgehend von der ersten Pumpe 22 zu liefern. Das
Fluid von der ersten Pumpe muss nicht mit einem bestimmten Druck
zugeführt
werden, weil es nicht die Zylinder antreibt, sondern lediglich die
expandierenden Kammern füllt.While this upward force on the boom 13 is exercised, the part of the hydraulic system for the boom cylinder assemblies 16 and 17 be configured as in 15 shown. In this sixth reuse mode 136 go on the boom 13 acting forces the piston rods from the cylinders 31 and 32 continues, resulting in fluid from the rod chambers 33 and 36 to the second work connection 48 of the control valve assembly 40 is urged. The fourth EHP control valve 44 is now opened by one degree, which controls the boom for a certain speed, and promotes the exiting fluid in the return line 26 , The expanding head chambers 34 and 38 generate however at the first work connection 46 a low pressure, the anti-cavitation valve within the second EHP control valve 42 caused to open to the pressurized fluid from the return node to the first working port 46 to promote. This fluid continues to flow from the first working port 46 to both head chambers 34 and 38 via an now open cylinder separating control valve 39 , Because the combined volume of the head chambers 34 and 38 greater than the combined volume of the two rod chambers 33 and 36 , additional fluid is required to fill the head chambers. This additional fluid enters the control valve assembly 40 either from the return line 26 sucked, or if in this line is not sufficient pressure, which is through the pressure sensor 55 is displayed, becomes the first EHP control valve 41 opened to fluid starting from the first pump 22 to deliver. The fluid from the first pump does not have to be supplied at a certain pressure because it does not drive the cylinders, but only fills the expanding chambers.
Obwohl
das Hydrauliksystem vorstehend als ein Zylindertrennsteuerventil 39 enthaltend
erläutert ist,
können
die erfindungsgemäßen Vorteile
in Bezug auf die Rückgewinnung
und Wiederverwendung von Energie in dem Sammelbehälter, die
vorstehend diskutiert sind, auch ohne dieses Ventil erreicht werden. Die
Kopfkammer 34 des ersten Zylinderaufbaus 16 und
die Kopfkammer 38 des zweiten Zylinderaufbaus 17 sind
bezüglich
Fluidkommunikation miteinander verbunden, anstatt mit dem Zylindertrennsteuerventil 39 verbunden
zu sein. Während
des Rückgewinnungsvorgangs,
in dem überschüssiger Druck
dem Sammelbehälter
bereitgestellt wird, arbeitet ein in dieser Weise erstellter Kreis
so, wie unter Bezug auf 5, 7, 8 und 9 erläutert, und
bewegt sich durch die Betriebsarten der 5, 7, 8 und 9,
wie vorstehend erläutert.
Während
der Wiederverwendung unter Bezug auf 2 und 3 strömt Fluid
aus dem Sammelbehälter 60 durch
den Anschluss 61 zum Beladen und Wiederverwenden des Steuerventils 66,
das zu der Versorgungsleitung 25 offen steht. Die erste
Pumpe 22 kann außerdem
zusätzliches
Fluid für
die Versorgungsleitung 25 in dieser Wiederverwendungsbetriebsart
bereitstellen. Obwohl zwei Zylinder 16 und 17 gezeigt
sind, kann ein einziger Zylinder zum Einsatz kommen, wenn das Zylindertrennsteuerventil 39 entfällt. Ungeachtet
dessen, ob ein Zylinder oder zwei Zylinder verwendet werden, kann
ein einziger Drucksensor 56 bzw. 57 zum Einsatz
kommen.Although the hydraulic system protrudes as a cylinder separation control valve 39 may be described, the advantages according to the invention in terms of the recovery and reuse of energy in the collecting container, which are discussed above, can be achieved without this valve. The head chamber 34 of the first cylinder construction 16 and the head chamber 38 of the second cylinder construction 17 are interconnected with respect to fluid communication, rather than with the cylinder cutoff control valve 39 to be connected. During the recovery operation, in which excess pressure is provided to the sump, a circuit created in this manner operates as with reference to FIG 5 . 7 . 8th and 9 explains, and moves through the modes of the 5 . 7 . 8th and 9 as explained above. While reusing with respect to 2 and 3 Fluid flows out of the sump 60 through the connection 61 for loading and reusing the control valve 66 that to the supply line 25 is open. The first pump 22 can also provide additional fluid for the supply line 25 in this reuse mode. Although two cylinders 16 and 17 a single cylinder may be used when the cylinder cutoff control valve 39 eliminated. Regardless of whether a cylinder or two cylinders are used, a single pressure sensor can be used 56 respectively. 57 be used.
Die
vorstehend angeführte
Beschreibung ist primär
auf bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung gerichtet. Obwohl verschiedene Alternativen
im Umfang der Erfindung in Betracht gezogen wurden, erschließen sich
einem Fachmann auf diesem Gebiet der Technik weitere Alternativen, die
sich aus der Offenbarung der erfindungsgemäßen Ausführungsformen ergeben.The
above
Description is primary
to preferred embodiments
directed to the present invention. Although different alternatives
are contemplated within the scope of the invention
a person skilled in the art further alternatives, the
arising from the disclosure of the embodiments according to the invention.