DE102015005920A1 - Vorrichtung zur energieoptimierten hydraulischen Steuerung wenigstens eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders - Google Patents

Vorrichtung zur energieoptimierten hydraulischen Steuerung wenigstens eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders Download PDF

Info

Publication number
DE102015005920A1
DE102015005920A1 DE102015005920.3A DE102015005920A DE102015005920A1 DE 102015005920 A1 DE102015005920 A1 DE 102015005920A1 DE 102015005920 A DE102015005920 A DE 102015005920A DE 102015005920 A1 DE102015005920 A1 DE 102015005920A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
cylinder
pressure
working cylinder
pressure transducer
hydraulic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102015005920.3A
Other languages
English (en)
Inventor
Philipp Hahn
Volker Gliniorz
Guillaume Bonnetot
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liebherr Mining Equipment Colmar SAS
Original Assignee
Liebherr Mining Equipment Colmar SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Liebherr Mining Equipment Colmar SAS filed Critical Liebherr Mining Equipment Colmar SAS
Priority to DE102015005920.3A priority Critical patent/DE102015005920A1/de
Priority to FR1654041A priority patent/FR3035925B1/fr
Priority to US15/147,094 priority patent/US10072680B2/en
Priority to AU2016202937A priority patent/AU2016202937B2/en
Publication of DE102015005920A1 publication Critical patent/DE102015005920A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B11/00—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor
    • F15B11/08—Servomotor systems without provision for follow-up action; Circuits therefor with only one servomotor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/12—Arrangements of means for transmitting pneumatic, hydraulic, or electric power to movable parts of devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C13/00—Other constructional features or details
    • B66C13/18—Control systems or devices
    • B66C13/20—Control systems or devices for non-electric drives
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2217—Hydraulic or pneumatic drives with energy recovery arrangements, e.g. using accumulators, flywheels
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/22—Hydraulic or pneumatic drives
    • E02F9/2264—Arrangements or adaptations of elements for hydraulic drives
    • E02F9/2271—Actuators and supports therefor and protection therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B1/00—Installations or systems with accumulators; Supply reservoir or sump assemblies
    • F15B1/02—Installations or systems with accumulators
    • F15B1/04—Accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B13/00—Details of servomotor systems ; Valves for servomotor systems
    • F15B13/02—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors
    • F15B13/04—Fluid distribution or supply devices characterised by their adaptation to the control of servomotors for use with a single servomotor
    • F15B13/0401—Valve members; Fluid interconnections therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B21/00—Common features of fluid actuator systems; Fluid-pressure actuator systems or details thereof, not covered by any other group of this subclass
    • F15B21/14—Energy-recuperation means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B1/00—Installations or systems with accumulators; Supply reservoir or sump assemblies
    • F15B1/02—Installations or systems with accumulators
    • F15B1/027—Installations or systems with accumulators having accumulator charging devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/21—Systems with pressure sources other than pumps, e.g. with a pyrotechnical charge
    • F15B2211/212—Systems with pressure sources other than pumps, e.g. with a pyrotechnical charge the pressure sources being accumulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/20—Fluid pressure source, e.g. accumulator or variable axial piston pump
    • F15B2211/21—Systems with pressure sources other than pumps, e.g. with a pyrotechnical charge
    • F15B2211/214—Systems with pressure sources other than pumps, e.g. with a pyrotechnical charge the pressure sources being hydrotransformers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/30—Directional control
    • F15B2211/305—Directional control characterised by the type of valves
    • F15B2211/3056—Assemblies of multiple valves
    • F15B2211/30565—Assemblies of multiple valves having multiple valves for a single output member, e.g. for creating higher valve function by use of multiple valves like two 2/2-valves replacing a 5/3-valve
    • F15B2211/3058—Assemblies of multiple valves having multiple valves for a single output member, e.g. for creating higher valve function by use of multiple valves like two 2/2-valves replacing a 5/3-valve having additional valves for interconnecting the fluid chambers of a double-acting actuator, e.g. for regeneration mode or for floating mode
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/705—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor characterised by the type of output members or actuators
    • F15B2211/7051—Linear output members
    • F15B2211/7053—Double-acting output members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/70—Output members, e.g. hydraulic motors or cylinders or control therefor
    • F15B2211/76—Control of force or torque of the output member
    • F15B2211/761—Control of a negative load, i.e. of a load generating hydraulic energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B2211/00—Circuits for servomotor systems
    • F15B2211/80—Other types of control related to particular problems or conditions
    • F15B2211/88—Control measures for saving energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B3/00—Intensifiers or fluid-pressure converters, e.g. pressure exchangers; Conveying pressure from one fluid system to another, without contact between the fluids

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur energieoptimierten hydraulischen Steuerung wenigstens eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders einer Arbeitsmaschine mit einem hydraulischen Druckwandler, der mit einer ersten Kolbenfläche des Arbeitszylinders, einer zweiten Kolbenfläche des Arbeitszylinders und wenigstens einem Druckspeicher hydraulisch verbunden ist, wobei der Druckwandler derart ausgestaltet ist, so dass die hydraulische Energie eines von der ersten Kolbenfläche an den Druckwandler befördertes Hochdruckvolumenstroms vollständig oder zumindest teilweise von dem wenigstens einen angeschlossenen Druckspeicher speicherbar ist und die Zylinderkammer der zweiten Kolbenfläche des Arbeitszylinders durch den Druckwandler mit einem Niederdruckvolumenstrom befüllbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur energieoptimierten hydraulischen Steuerung wenigstens eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders einer Arbeitsmaschine.
  • Arbeitszylinder dienen bei Arbeitsmaschinen zur Betätigung etwaiger Anbaugeräte bzw. zur Wippbewegung von Auslegersystemen. Die Hubbewegung erfolgt in der Regel gegen die Last, die Einfahrbewegung der Kolbenstange hingegen wird drucklos durch die Last bewirkt. Bei bekannten Verschaltungen von Arbeitszylindern in mobilen Arbeitsmaschinen wird das Einfahren der Kolbenstange bei drückender Last durch eine Drosselsteuerung realisiert, um die Einfahrgeschwindigkeit abzubremsen. Bei der Drosselung wird die potentielle Energie des unter Druck stehenden Volumenstroms, der durch die Last auf den Zylinder verdrängt wird, in Wärme umgesetzt. Die vorhandene potentielle Energie wird nicht nur vernichtet, sondern es muss zusätzlich Kühlleistung für die Wärmeabfuhr innerhalb der Maschine aufgebracht werden.
  • Eine gängige Ausführung der hydraulischen Arbeitszylinder bei mobilen Arbeitsmaschinen ist der Differenzialzylinder. Wird dieser mithilfe einer Drosselsteuerung und drückender Last eingefahren, muss sichergestellt werden, dass eine Nachfüllung der stangenseitigen Zylinderkammer gewährleistet wird. Dies ist einerseits mit der Aufschaltung eines entsprechenden Versorgungsvolumenstroms durch die Arbeitspumpen möglich, andererseits kann durch eine Rückführung des abgedrosselten Volumenstroms eine entsprechende Nachfüllung der stangenseitigen Zylinderkammern durchgeführt werden. Durch die Rückführung des abgedrosselten Volumenstroms wird eine Teilung dessen, entsprechend dem Flächenverhältnis der Hydraulikzylinder, vorgenommen. Hierbei fließt ein Teil in die stangenseitigen Kammern der Zylinder, der andere Teil wird in den Tank geleitet.
  • Wünschenswert bei der Speicherung der potentiellen Energie ist es, möglichst viel verdrängtes Ölvolumen bei einem möglichst hohen Druck zu gewinnen. Basierend auf der gängigen Verschaltung mit Rückführung einer Teilmenge in die stangenseitigen Kammern der Hydraulikzylinder steht nur eine Teilmenge des verdrängten Ölvolumens zur Speicherung zur Verfügung. Die rückgeführte Teilmenge wird zudem, basierend auf der Drosselsteuerung, von einem hohen auf ein niedriges Druckniveau abgedrosselt. Es ergeben sich also drei Nachteile. Die Ölmenge wird aufgeteilt, ein Teil der Energie wird durch die Drosselsteuerung vernichtet und die Verlustwärme muss zusätzlich vom Kühlsystem der Maschine abgeführt werden.
  • Ziel dieser Erfindung ist es, die vorbeschriebenen Nachteile zu überwinden und einen energieoptimierten Betrieb ein oder mehrerer Arbeitszylinder einer mobilen Arbeitsmaschine bereitzustellen.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind Gegenstand der sich an den Hauptanspruch anschließenden Unteransprüche.
  • Gemäß Anspruch 1 wird eine Vorrichtung zur energieoptimierten hydraulischen Steuerung wenigstens eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders einer Arbeitsmaschine mit einem hydraulischen Druckwandler vorgeschlagen. Der Druckwandler ist mit einer ersten Kolbenfläche des Arbeitszylinders sowie mit einer zweiten Kolbenfläche des Arbeitszylinders verbunden, d. h. bei einem Differentialzylinder zum einen mit der Kolbenkammer und zum anderen mit der Ringkammer.
  • Weiterhin ist ein Druckspeicher hydraulisch mit dem Druckwandler verschaltet. Die Ausgestaltung des Druckwandlers sowie dessen Verschaltung mit dem Arbeitszylinder und dem Druckspeicher ist derart ausgestaltet, dass die hydraulische Energie eines von der ersten Kolbenfläche des Arbeitszylinders an den Druckwandler beförderten Hochdruckvolumenstroms vollständig oder teilweise von dem wenigstens einen angeschlossenen Druckspeicher kompensierbar bzw. durch diesen speicherbar ist. Ferner wird der an der Niederdruckseite des Druckwandlers abgegriffene Volumenstrom zur Zylinderkammer der zweiten Kolbenfläche des Arbeitszylinders geführt, wodurch diese während der Kolbenbewegung mit Hydraulikmedium nachbefüllt wird. Insbesondere wird bei einem Arbeitszylinder in Form eines Differentialzylinders die Ringkammer mit dem benötigten Hydraulikvolumen versorgt.
  • Der hydraulische Aufbau der Vorrichtung zeichnet sich also dadurch aus, dass neben der nahezu verlustfreien Druckwandlung von einem eingehenden Hochdruckniveau zu einem Niedrigdruckniveau für die Nachbefüllung der volumenvergrößernden Zylinderkammer des Arbeitszylinders, gleichzeitig auch die vollständige oder zumindest teilweise Speicherung der durch die Bewegung des Arbeitszylinders freigewordenen potentielle Energie erreicht werden kann. Beispielsweise erfolgt die Nachbefüllung der sich volumenvergrößernden Zylinderkammer des Arbeitszylinders dadurch, indem der Druckwandler das dafür notwendige Hydraulikmedium verdrängt und zum Arbeitszylinder befördert. Diese Verdrängung geschieht auf einem Niederdruckniveau, da das Hochdruckniveau des eingehenden Volumenstroms des Arbeitszylinders durch den Hydraulikspeicher kompensiert wird.
  • Die Vorrichtung kann zur Steuerung eines einzelnen oder einer Vielzahl von Arbeitszylindern eingesetzt werden. Beispielsweise sind die Arbeitszylinder parallel verschaltet, wie bei einer parallelen Anordnung von zwei Hubzylindern am Ausleger.
  • Ein möglicher Aufbau des Druckwandlers kann einen Primär- und Sekundärzylinder umfassen, die über ihre Kolbenstangen miteinander gekoppelt sind. Vorstellbar ist in diesem Zusammenhang der Einsatz von zwei doppeltwirkenden Zylindern als Primär- und Sekundärzylinder, bevorzugterweise zwei über ihre Kolbenstangen gekoppelte Differenzialzylinder. Alternativ kann der Druckwandler als Primär- und Sekundärzylinder einen doppeltwirkenden, beispielsweise einen Differential- oder Tandemzylinder, sowie einen einfachwirkenden Zylinder, insbesondere einen Plungerzylinder, umfassen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist die erste Kolbenfläche des Arbeitszylinders mit einer Kolbenfläche des Primärzylinders verbunden, so dass diese Kolbenfläche des Primärzylinders mit Hochdruck beaufschlagt wird. Der Druckspeicher kann mit einer Zylinderkammer des Primär- oder Sekundärzylinders verbunden sein. Voraussetzung ist lediglich, dass diese entgegen der mit Hochdruck beaufschlagten Kolbenfläche des Primärzylinders wirkt. Durch diese Art der Verschaltung wird sichergestellt, dass der von dem Arbeitszylinder in den Druckwandler abgegebene Hochdruck durch den Druckspeicher weitestgehend kompensierbar bzw. speicherbar ist. Durch geeignete Wahl des Verhältnisses der beiden Kolbenflächen kann der Druckspeicher zudem wahlweise mit höherem oder niedrigerem Druck als dem anliegendem Hochdruckniveau des Arbeitszylinders geladen werden.
  • Bei einem Druckwandler mit zwei gekoppelten Differentialzylindern kann der Hochdruckausgang des Arbeitszylinders mit der Ringkammer des Primärzylinders und der Hochdruckspeicher entweder mit der Kolbenkammer des Primärzylinders oder mit der Kolbenkammer des Sekundärzylinders verbunden sein. Bei einer Ausführungsvariante des Druckwandlers mit einem Differentialzylinder und einem Plungerzylinder besteht die Möglichkeit, den Hochdruckausgang des Arbeitszylinders mit der Kolbenkammer des Primärzylinders, d. h. des Differenzialzylinders, zu verbinden und den Hochdruckspeicher entweder mit der Ringkammer des Primärzylinders oder alternativ mit der Kammer des Plungerzylinders zu verbinden. Für eine Ausgestaltung des Druckwandlers mit einem Tandemzylinder als Primärzylinder und einem Plungerzylinder als Sekundärzylinder kann die Hochdruckseite des Arbeitszylinders mit einer ersten Ringkammer des Primärzylinder verbunden sein, während der Hochdruckspeicher entweder mit der zweiten Ringkammer des Primärzylinders oder aber mit der Kammer des Plungerzylinders verbunden ist.
  • Für die Nachbefüllung des Arbeitszylinders kann die erste Kolbenfläche des Arbeitszylinders eine Kolbenfläche des Primärzylinders mit Hochdruck beaufschlagen und die zweite Kolbenfläche des Arbeitszylinders gleichzeitig mit einer Kolbenfläche des Primär- oder Sekundärzylinder des Druckwandlers verbunden sein. Zur Sicherstellung eines geringeren Druckniveaus am Ausgang des Druckwandlers, das zur Befüllung der volumenvergrößernden Zylinderkammer des Arbeitszylinders verwendet wird, ist es zweckmäßig, wenn die Kolbenfläche des mit Hochdruck beaufschlagten Primärzylinders flächenmäßig größer ist, als die Kolbenfläche, die das benötigte Hydraulikmedium zur Nachbefüllung des Arbeitszylinders verdrängt.
  • Zur Steuerung der Betätigung des Arbeitszylinders, insbesondere der lastbedingten Einfahrbewegung dessen Kolbenstange, kann die erste Kolbenfläche des Arbeitszylinders mit dem Primärzylinder des Druckwandlers über ein Schaltventil oder ein Proportionalventil verschaltet sein, um den Volumenstrom zwischen beiden Komponenten zu steuern bzw. zu regeln. Die Kolbenbewegung des Arbeitszylinders, insbesondere die Einfahrbewegung, ist demnach nur möglich, wenn das integrierte Schalt- oder Proportionalventil den Volumenstrom freigibt. Durch Verwendung eines Proportionalventils kann zudem die Durchflussmenge gesteuert bzw. geregelt werden, um dadurch Einfluss auf die Geschwindigkeit der Kolbenbewegung des Arbeitszylinders zu nehmen.
  • Alternativ oder ergänzend kann der Druckwandler mit der zweiten Kolbenfläche des Arbeitszylinders über ein weiteres Schalt- oder Proportionalventil verbunden sein. Die Kolbenbewegung, insbesondere die Einfahrbewegung, des Arbeitszylinders ist bei dieser Art der Verschaltung nur dann möglich, wenn das Schalt- bzw. Proportionalventil die hydraulische Verbindung freigibt. Der Einsatz des Proportionalventils ermöglicht zudem eine Steuerung/Regelung der Geschwindigkeit der Kolbenbewegung des Arbeitszylinders.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung kann der Druckwandler mit ein oder mehreren weiteren hydraulischen Verbrauchern in Verbindung stehen, um diese über den Druckwandler mit hydraulischer Energie aus dem Druckspeicher zu versorgen. Für die Anbindung der ein oder mehreren Verbraucher kann ein gemeinsames Schalt- oder Proportionalventil zum Einsatz kommen oder die Verbraucher sind über separate Schalt- oder Proportionalventile an den Druckwandler angeschlossen.
  • In der Hydraulikverbindung zwischen Druckwandler und zweiter Kolbenfläche des Arbeitszylinders kann wenigstens ein Vorspannventil zum Hydrauliktank geschaltet sein. Überschüssiges Volumen des durch den Druckwandler zum Nachfüllen des Arbeitszylinders bereitgestellten Niederdruckvolumenstroms kann über das Vorspannventil in den Tank abgegeben werden. Die Vorspannung des Vorspannventils wird mit einem passenden Druck definiert, um dadurch das Druckniveau innerhalb der nachzufüllenden Zylinderkammer des Arbeitszylinders zu steuern.
  • Ferner kann wenigstens ein Rückschlagventil zwischen Druckwandler und Arbeitszylinder zur Blockade eines möglichen Volumenrückflusses vom Arbeitszylinder zum Druckwandler integriert sein.
  • Der verwendete Druckspeicher kann als Blasenspeicher, Kolbenspeicher, Membranspeicher oder auch als Federspeicher ausgestaltet sein. Denkbar ist der Einsatz eines externen Druckspeichers, der in geeigneter Weise an den Druckwandler angebunden ist. Als Alternative kommt eine unmittelbare Integration des Druckspeichers in den Druckwandler in Frage.
  • Werden externe hydraulische Verbraucher aus dem Druckspeicher mit Hydraulikmedium versorgt, kann es zu einer Unterversorgung des Druckwandlers mit Hydraulikflüssigkeit kommen. Zur Kompensation des abgeführten Volumens kann der Druckwandler über wenigstens ein Nachsaugventil mit dem Hydrauliktank verbunden sein. Das Nachsaugventil ist beispielsweise als Rückschlagventil ausgestaltet, dass lediglich einen Volumenfluss vom Tank in Richtung des Druckwandlers gestattet.
  • Neben der erfindungsgemäßen Vorrichtung betrifft die vorliegende Erfindung zudem eine Arbeitsmaschine, insbesondere eine Baumaschine oder einen Kran, mit wenigstens einem Arbeitszylinder und einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Für die Arbeitsmaschine ergeben sich somit dieselben Vorteile und Eigenschaften, wie sie bereits anhand der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert wurden. Auf eine wiederholende Beschreibung wird aus diesem Grund verzichtet.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Arbeitsmaschine ist der Arbeitszylinder durch eine anliegende Last betätigbar. Beispielsweise ist der Arbeitszylinder ein Hubzylinder zur Betätigung eines Auslegers der Arbeitsmaschine. Durch den Ausleger liegt eine Last auf dem Arbeitszylinder, die eine drucklose Betätigung des Arbeitszylinders auslöst, in der Regel eine drucklose Einfahrbewegung der Kolbenstange in den Zylinder. Die dadurch entstehende Energie wird rückgewonnen, indem mittels der Vorrichtung bzw. deren Druckspeicher die freiwerdende Energie nahezu vollständig speicherbar ist. Gleichzeitig ist das sich vergrößernde Zylindervolumen des Arbeitszylinders mit Hydraulikmedium aus dem Druckwandler nachfüllbar.
  • Denkbar ist es auch, dass ein oder mehrere hydraulische Verbraucher der Arbeitsmaschine wahlweise aus dem Druckspeicher der Vorrichtung oder aus einer alternativen Hydraulikversorgung der Maschine versorgbar sind. Idealerweise wird die Primärversorgung der externen hydraulischen Versorger aus dem Druckspeicher bereitgestellt und eine Notversorgung im Fehlerfall der Vorrichtung bzw. bei vollständiger Entladung des Druckspeichers durch eine alternative Energiequelle sichergestellt.
  • Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung sollen im Folgenden anhand mehrerer in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert werden.
  • Es zeigen:
  • 1: ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 2: ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 3: ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 4: ein viertes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
  • 5: ein fünftes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
  • 6: ein sechstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Eine Übersicht über den hydraulischen Kreislauf, welcher die hier beschriebene Erfindung repräsentiert, ist in den 1 bis 6 dargestellt. Der Kreislauf mit dem Arbeitszylinder 1 ist Bestandteil einer Arbeitsmaschine, beispielsweise eines Krans oder einer Baumaschine. Der oder die Arbeitszylinder 1 dienen als Hubzylinder zur Ausführung einer Hebebewegung des Auslegersystems der Maschine. Beim Absenken des Auslegersystems wirkt die Last des Auslegers auf den Arbeitszylinder 1 und ermöglicht eine drucklose Einfahrbewegung der Kolbenstange in den Zylinder.
  • Der erfindungsgemäße Kreislauf zeichnet sich dadurch aus, dass beim Einfahren des oder der Arbeitszylinder 1 unter drückender Last, die vorhandene potentielle Energie mit Hilfe eines hydraulischen Speichers 11 und eines Druckwandlers A, B, C gespeichert werden kann. Durch die gezeigten Verschaltungen wird zudem eine energieeffiziente Nachfüllung der Stangenseite des oder der Arbeitszylinder 1 ermöglicht. Die Erfindung zeichnet sich zudem durch eine parallele Integration in eine Arbeitsmaschine, wie beispielsweise einen Kran oder eine Baumaschine, aus, welche auch eine einwandfreie Funktion aller Verbraucher bei Ausfall der Speichervorrichtung 11 ermöglicht.
  • Der hydraulische Druckwandler A, B, C in Verbindung mit dem Hydraulikspeicher 11 gewährleistet, dass Ölvolumen der Bodenseite des oder der Arbeitszylinder 1 aufgenommen und die darin enthaltene potentielle Energie mit Hilfe des Hydraulikspeichers 11 gespeichert werden kann. Zugleich realisiert der hydraulische Druckwandler A, B, C die Befüllung der Stangenseiten des oder der Arbeitszylinder/s 1, indem er das dafür notwendige Ölvolumen verdrängt. Diese Ölverdrängung geschieht auf einem Niederdruckniveau, da das bodenseitige Hochdruckniveau vom Hydraulikspeicher 11 kompensiert wird. Die Geschwindigkeit des Senkvorganges kann durch ein Drosselventil 9 zwischen dem hydraulischen Druckwandler A, B, C und der Stangenseite der Arbeitszylinder 1 eingestellt werden. Die Befüllung der Stangenseiten der Arbeitszylinder 1 zeichnet sich dadurch als „energieeffizient” aus, da die Drosselstelle 9 zum Einstellen der Senkgeschwindigkeit der Hydraulikzylinder nur vergleichsweise geringe Druckverluste erzeugen muss.
  • Der beschriebene Kreislauf kann mit drei unterschiedlichen Druckwandlern A, B und C in jeweils zwei unterschiedlichen Verschaltungen betrieben werden. Diese unterscheiden sich nur durch die Anordnung des Hydraulikspeichers 11 und der Ausführung des Druckwandlers A, B, C. Für alle Verschaltungen gilt Folgendes:
    Soll der Speichervorgang gestartet werden, muss an dem Arbeitszylinder 1 eine Kraft anliegen, die zum Einfahren des Arbeitszylinders 1 führt. Hierdurch wird ein Druck auf der Bodenseite des Arbeitszylinders 1 aufgebaut, welcher die potentiell verfügbare Energie definiert. Diese potentielle Energie soll durch einen Hydraulikspeicher 11 aufgenommen werden. Durch das hydraulische Ventil 14, ausgeführt als Schalt- oder Proportionalventil, wird eine Verbindung zwischen Bodenseite und Anschluss 15 des Druckwandlers A, B oder C geschaffen. Basierend auf dem Kräftegleichgewicht innerhalb des Druckwandlers A, B oder C stellt sich am Ausgang 16 ein Druck ein. Bis zur Betätigung des hydraulischen Ventils 9 kann keine Einfahrbewegung des Arbeitszylinders 1 erfolgen. Durch eine proportionale Ansteuerung des hydraulischen Ventils 9 wird das Entweichen eines Ölvolumens aus dem Druckwandler A, B oder C ermöglicht und gleichzeitig die Einfahrgeschwindigkeit des Arbeitszylinders 1 bestimmt. Durch das hydraulische Ventil 9 wird es diesem Volumenstrom ermöglicht, über das Rückschlagventil 4 in die stangenseitige Kammer des Arbeitszylinders 1 zu gelangen. Durch die Konfiguration des Druckwandlers A, B oder C wird bei Aufnahme von Volumenstrom am Anschluss 15 ein austretender Volumenstrom am Ausgang 16 erzeugt. Durch das Vorspannventil 6 wird der überschüssige Volumenstrom, welcher nicht zur Befüllung der stangenseitigen Kammer des Arbeitszylinders 1 benötigt wird, bei einem einstellbaren Vorspanndruck am Vorspannventil 6 zum Tank 7 geleitet.
  • Wird der Speichervorgang gestoppt, kann die normale Steuerung zum Einfahren des Arbeitszylinders 1 eingeleitet werden. Hierzu werden die hydraulischen Ventile 9 und 14 geschlossen. Durch proportionale Ansteuerung des hydraulischen Ventils 5 wird der Volumenstrom aus der bodenseitigen Kammer des Arbeitszylinders 1 über das Rückschlagventil 4 in die stangenseitige Kammer des Arbeitszylinders 1 geleitet. Die überschüssige Ölmenge aus der Bodenseite des Arbeitszylinders 1 wird bei einstellbarem Vorspanndruck über das Vorspannventil 6 in den Tank 7 geleitet. Die normale Ansteuerung der Arbeitszylinders 1 zum Heben und Senken ohne Speichervorgang erfolgt über die Anschlüsse 2 und 3. Ein Abfließen des zugeführten Volumenstroms an Anschluss 2 zum Tank wird durch das Rückschlagventil 4 verhindert.
  • Zur Wiederverwendung der hydraulischen Energie im Hydraulikspeicher 11 werden die hydraulischen Ventile 9 und 14 geschlossen gehalten. Durch schaltende oder proportionale Betätigung des hydraulischen Ventils 13 kann am Anschluss 12 unter Druck stehender Volumenstrom abgenommen werden, welcher aus dem Anschluss 15 des Druckwandlers entweicht. Durch Entnahme von Volumenstrom am Anschluss 15 aus dem Druckwandler A, B oder C entsteht ein Volumenstrommangel am Niederdruckanschluss 16. Der fehlende Volumenstrom wird über das Nachsaugventil 8 zugeführt.
  • Als Hydraulikspeicher 11 können alle Arten von Hydraulikspeichern verwendet werden. Denkbar sind Ausführungen als Blasenspeicher, Kolbenspeicher, Membranspeicher oder Federspeicher. Weiterhin ist die direkte Integration des Speichers 11 in den Druckwandler A, B, C möglich. Die Erfindung ist nicht auf eine Art oder einen Typ des Energiespeichermediums beschränkt. Bei Blasen- und Kolbenspeichern werden meist Stickstoff oder Stickstoff-Mischungen eingesetzt. Zudem ist ein Einsatz einer Kombination unterschiedlicher Druckwandler sowie auch unterschiedlicher Speicher in unterschiedlichen Kombinationen möglich. Die gezeigten Ventile sind als einzelne 2/2-Wege-Ventile oder auch als Kombination auf einer Ventilstange einsetzbar. Hierbei ist ebenfalls eine proportionale oder schaltenden Ansteuerung möglich.
  • Gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 umfasst der Druckwandler A zwei Differentialzylinder, die über ihre Kolbenstangen miteinander gekoppelt sind. Der Primärzylinder weist den Kolben A3, die Kolbenkammer A2 sowie die Ringkammer A4 auf. Der Sekundärzylinder umfasst die Kolbenkammer A6 sowie die Ringkammer A5. Bei Betätigung des hydraulischen Ventils 14 wird eine Verbindung zwischen der Bodenseite des Arbeitszylinders 1 und der oberen Ringkammer A4 des Druckwandlers A1 über den Anschluss 15 geschaffen und der bodenseitige Druck des Arbeitszylinder 1 liegt auf der Ringfläche des Kolbens A3 an. Die obere Kolbenkammer A2 des Druckwandlers A ist mit einem Hydraulikspeicher 11 verbunden. Die untere Kolbenkammer A6 des Druckwandlers A ist mit dem Tank 10 oder mit der Umgebung verbunden.
  • Die untere Ringkammer A5 des Druckwandlers A1 ist zunächst mit einem hydraulischen Ventil 9 über den Niederdruckausgang 16 verschlossen. Basierend auf dem Kräftegleichgewicht am Kolben A3 des Druckwandlers A stellt sich ein Druck in der unteren Ringkammer A5 ein. Durch die entgegenwirkenden Kräfte der Drücke in der oberen Kolbenkammer A2 und der oberen Ringkammer A4 ist der sich einstellende Druck in der unteren Ringkammer A5 im Gegensatz zum bodenseitigen Druck des Arbeitszylinders 1 reduziert. Bis zur Betätigung des hydraulischen Ventils 9 am Ausgang 16 kann keine Einfahrbewegung des Arbeitszylinders 1 erfolgen.
  • Durch eine proportionale Ansteuerung des hydraulischen Ventils 9 wird ein Entweichen des Ölvolumens aus der unteren Ringkammer A4 über den Ausgang 16 ermöglicht. Durch das hydraulische Ventil 9 gelangt dieser Volumenstrom über das Rückschlagventil 4 in die stangenseitige Kammer des Arbeitszylinders 1. Durch die Konfiguration des Kolbens A3 wird bei Aufnahme von Volumenstrom in die obere Ringkammer A2 ein proportionaler Volumenstrom aus der unteren Ringkammer A5 verdrängt. Durch das Vorspannventil 6 wird der überschüssige Volumenstrom, welcher nicht zur Befüllung der stangenseitigen Kammer des Arbeitszylinders 1 benötigt wird, bei einem einstellbaren Vorspanndruck am Vorspannventil 6 zum Tank 7 geleitet.
  • Das Ausführungsbeispiel der 2 greift ebenfalls auf den Druckwandler A gemäß 1 zurück, die Verschaltung mit dem Arbeitszylinder 1 sowie dem Speicher 11 erfolgt jedoch dazu abweichend. Bei Betätigung des hydraulischen Ventils 14 wird eine Verbindung zwischen Bodenseite des Arbeitszylinders 1 und oberer Kolbenkammer A2 des Druckwandlers A über Anschluss 15 geschaffen und der bodenseitige Druck des Arbeitszylinders 1 liegt auf der oberen Kolbenfläche des Kolbens A3 an. Die untere Kolbenkammer A6 des Druckwandlers A ist mit einem Hydraulikspeicher 11 verbunden. Die untere Ringkammer A5 des Druckwandlers A ist mit dem Tank 10 oder mit der Umgebung verbunden. Die obere Ringkammer A4 des Druckwandlers A ist zunächst mit einem hydraulischen Ventil 9 über den Ausgang 16 verschlossen. Basierend auf dem Kräftegleichgewicht am Kolben A3 des Druckwandlers A stellt sich ein Druck in der oberen Ringkammer A4 ein. Durch die entgegenwirkenden Kräfte der Drücke in der oberen Kolbenkammer A2 und der unteren Kolbenkammer A6 ist der sich einstellende Druck in der oberen Ringkammer A4 im Gegensatz zum bodenseitigen Druck des Arbeitszylinders 1 reduziert. Bis zur Betätigung des hydraulischen Ventils 9 an Anschluss 16 kann keine Einfahrbewegung des Arbeitszylinders 1 erfolgen. Durch eine proportionale Ansteuerung des hydraulischen Ventils 9 wird ein Entweichen des Ölvolumens aus der oberen Ringkammer A4 über Anschluss 16 ermöglicht. Durch das hydraulische Ventil 9 gelangt dieser Volumenstrom über das Rückschlagventil 4 in die stangenseitige Kammer des Zylinders 1. Durch die Konfiguration des Kolbens A3 wird bei Aufnahme von Volumenstrom in die obere Kolbenkammer A2 ein proportionaler Volumenstrom aus der oberen Ringkammer A4 verdrängt. Durch das Vorspannventil 6 wird der überschüssige Volumenstrom, welcher nicht zur Befüllung der stangenseitigen Kammer des Arbeitszylinders 1 benötigt wird, bei einem einstellbaren Vorspanndruck am Vorspannventil 6 zum Tank 7 geleitet.
  • 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem anderen Druckwandler B. Dieser besteht aus einem Differentialzylinder mit der Kolbenkammer B2, dem Kolben B3 und der Ringkammer B4. Der Sekundärzylinder ist ein Plungerzylinder mit der Stangenkammer B5. Bei Betätigung des hydraulischen Ventils 14 wird eine Verbindung zwischen Bodenseite des Arbeitszylinders 1 und Kolbenkammer B2 des Druckwandlers B über Anschluss 15 geschaffen und der bodenseitige Druck des Arbeitszylinders 1 liegt auf der Kolbenfläche des Kolbens B3 an. Die Ringkammer B4 des Druckwandlers B ist mit einem Hydraulikspeicher 11 verbunden. Die Stangenkammer B5 des Druckwandlers B ist zunächst mit einem hydraulischen Ventil 9 über Anschluss 16 verschlossen. Basierend auf dem Kräftegleichgewicht am Kolben B3 des Druckwandlers B stellt sich ein Druck in der Stangenkammer B5 ein. Durch die entgegenwirkenden Kräfte der Drücke in der Kolbenkammer B2 und der Ringkammer B4 ist der sich einstellende Druck in der Stangenkammer B5 im Gegensatz zum bodenseitigen Druck des Arbeitszylinders 1 reduziert. Bis zur Betätigung des hydraulischen Ventils 9 am Anschluss 16 kann keine Einfahrbewegung des Arbeitszylinders 1 erfolgen. Durch eine proportionale Ansteuerung des hydraulischen Ventils 9 wird ein Entweichen des Ölvolumens aus der Stangenkammer B5 über den Anschluss 16 ermöglicht. Durch das hydraulische Ventil 9 gelangt dieser Volumenstrom über das Rückschlagventil 4 in die stangenseitige Kammer des Arbeitszylinders 1. Durch die Konfiguration des Kolbens B3 wird bei Aufnahme von Volumenstrom in die Kolbenkammer B2 ein proportionaler Volumenstrom aus der Stangenkammer B5 verdrängt. Durch das Vorspannventil 6 wird der überschüssige Volumenstrom, welcher nicht zur Befüllung der stangenseitigen Kammer des Arbeitszylinders 1 benötigt wird, bei einem einstellbaren Vorspanndruck am Vorspannventil 6 zum Tank 7 geleitet.
  • Das Ausführungsbeispiel der 4 verwendet ebenfalls den Druckwandler B gemäß 3, setzt jedoch auf eine modifizierte Verschaltung. Bei Betätigung des hydraulischen Ventils 14 wird eine Verbindung zwischen Bodenseite des Arbeitszylinders 1 und Kolbenkammer B2 des Druckwandlers B über Anschluss 15 geschaffen und der bodenseitige Druck des Arbeitszylinders 1 liegt auf der Kolbenfläche des Kolbens B3 an. Die Stangenkammer B5 des Druckwandlers B ist mit einem Hydraulikspeicher 11 verbunden. Die Ringkammer B4 des Druckwandlers B ist zunächst mit einem hydraulischen Ventil 9 über Anschluss 16 verschlossen. Basierend auf dem Kräftegleichgewicht am Kolben B3 des Druckwandlers B stellt sich ein Druck in der Ringkammer B4 ein. Durch die entgegenwirkenden Kräfte der Drücke in der Kolbenkammer B2 und der Stangenkammer B5 ist der sich einstellende Druck in der Ringkammer B4 im Gegensatz zum bodenseitigen Druck des Arbeitszylinders 1 reduziert. Bis zur Betätigung des hydraulischen Ventils 9 am Anschluss 16 kann keine Einfahrbewegung des Arbeitszylinders 1 erfolgen. Durch eine proportionale Ansteuerung des hydraulischen Ventils 9 wird ein Entweichen des Ölvolumens aus der Ringkammer B4 über Anschluss 16 ermöglicht. Durch das hydraulische Ventil 9 gelangt dieser Volumenstrom über das Rückschlagventil 4 in die stangenseitige Kammer des Arbeitszylinders 1. Durch die Konfiguration des Kolbens B3 wird bei Aufnahme von Volumenstrom in die Kolbenkammer B2 ein proportionaler Volumenstrom aus der Ringkammer B4 verdrängt. Durch das Vorspannventil 6 wird der überschüssige Volumenstrom, welcher nicht zur Befüllung der stangenseitigen Kammer des Arbeitszylinders 1 benötigt wird, bei einem einstellbaren Vorspanndruck am Vorspannventil 6 zum Tank 7 geleitet.
  • Das Ausführungsbeispiel der 5 verwendet den Druckwandler C, der aus einem Tandemzylinder mit der oberen Ringkammer C2, dem Kolben C3 und der unteren Ringkammer C4 besteht. Über seine Kolbenstange ist der Tandemzylinder mit dem Plungerzylinder gekoppelt, der die Stangenkammer C5 umfasst. Bei Betätigung des hydraulischen Ventils 14 wird eine Verbindung zwischen Bodenseite des Arbeitszylinders 1 und der oberen Ringkammer C2 des Druckwandlers C über Anschluss 15 geschaffen und der bodenseitige Druck des Arbeitszylinders 1 liegt auf der oberen Ringfläche C2 des Kolbens C3 an. Die untere Ringkammer C4 des Druckwandlers C ist mit einem Hydraulikspeicher 11 verbunden. Die Stangenkammer C5 des Druckwandlers C ist zunächst mit einem hydraulischen Ventil 9 über Anschluss 16 verschlossen. Basierend auf dem Kräftegleichgewicht am Kolben C3 des Druckwandlers C stellt sich ein Druck in der Stangenkammer C5 ein. Durch die entgegenwirkenden Kräfte der Drücke in der oberen Ringkammer C2 und der unteren Ringkammer C4 ist der sich einstellende Druck in der Stangenkammer C5, im Gegensatz zum bodenseitigen Druck des Arbeitszylinders 1 reduziert. Bis zur Betätigung des hydraulischen Ventils 9 an Anschluss 16 kann keine Einfahrbewegung des Arbeitszylinders 1 erfolgen. Durch eine proportionale Ansteuerung des hydraulischen Ventils 9 wird ein Entweichen des Ölvolumens aus der Stangenkammer C5 über Anschluss 16 ermöglicht. Durch das hydraulische Ventil 9 gelangt dieser Volumenstrom über das Rückschlagventil 4 in die stangenseitige Kammer des Arbeitszylinders 1. Durch die Konfiguration des Kolbens C3 wird bei Aufnahme von Volumenstrom in die obere Ringkammer C2 ein proportionaler Volumenstrom aus der Stangenkammer C5 verdrängt. Durch das Vorspannventil 6 wird der überschüssige Volumenstrom, welcher nicht zur Befüllung der stangenseitigen Kammer des Arbeitszylinders 1 benötigt wird, bei einem einstellbaren Vorspanndruck am Vorspannventil 6 zum Tank 7 geleitet.
  • Das letzte Ausführungsbeispiel gemäß 6 sieht gegenüber der Ausführung gemäß 5 nur eine modifizierte Verschaltung des Druckwandlers C vor. Bei Betätigung des hydraulischen Ventils 14 wird eine Verbindung zwischen Bodenseite des Arbeitszylinders 1 und oberer Ringkammer C2 des Druckwandlers C über Anschluss 15 geschaffen und der bodenseitige Druck des Arbeitszylinders 1 liegt auf der oberen Ringfläche C2 des Kolbens C3 an. Die Stangenkammer C5 des Druckwandlers C ist mit einem Hydraulikspeicher 11 verbunden. Die untere Stangenkammer C4 des Druckwandlers C1 ist zunächst mit einem hydraulischen Ventil 9 über Anschluss 16 verschlossen. Basierend auf dem Kräftegleichgewicht am Kolben C3 des Druckwandlers C1 stellt sich ein Druck in der unteren Ringkammer C4 ein. Durch die entgegenwirkenden Kräfte der Drücke in der oberen Ringkammer C2 sowie der Stangenkammer C5 ist der sich einstellende Druck in der unteren Ringkammer C4 im Gegensatz zum bodenseitigen Druck des Arbeitszylinders 1 reduziert. Bis zur Betätigung des hydraulischen Ventils 9 am Anschluss 16 kann keine Einfahrbewegung des Arbeitszylinders 1 erfolgen. Durch eine proportionale Ansteuerung des hydraulischen Ventils 9 wird ein Entweichen des Ölvolumens aus der unteren Ringkammer C4 über Anschluss 16 ermöglicht. Durch das hydraulische Ventil 9 gelangt dieser Volumenstrom über das Rückschlagventil 4 in die stangenseitige Kammer des Arbeitszylinders 1. Durch die Konfiguration des Kolbens C3 wird bei Aufnahme von Volumenstrom in die oberen Ringkammer C2 ein proportionaler Volumenstrom aus der unteren Ringkammer C4 verdrängt. Durch das Vorspannventil 6 wird der überschüssige Volumenstrom, welcher nicht zur Befüllung der stangenseitigen Kammer des Arbeitszylinders 1 benötigt wird, bei einem einstellbaren Vorspanndruck am Vorspannventil 6 zum Tank 7 geleitet.

Claims (13)

  1. Vorrichtung zur energieoptimierten hydraulischen Steuerung wenigstens eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders einer Arbeitsmaschine mit einem hydraulischen Druckwandler, der mit einer ersten Kolbenfläche des Arbeitszylinders, einer zweiten Kolbenfläche des Arbeitszylinders und wenigstens einem Druckspeicher hydraulisch verbunden ist, wobei der Druckwandler derart ausgestaltet ist, so dass die hydraulische Energie eines von der ersten Kolbenfläche an den Druckwandler beförderter Hochdruckvolumenstroms vollständig oder zumindest teilweise von dem wenigstens einen angeschlossenen Druckspeicher speicherbar ist und die Zylinderkammer der zweiten Kolbenfläche des Arbeitszylinders durch den Druckwandler mit einem Niederdruckvolumenstrom befüllbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckwandler einen Primär- und Sekundärzylinder umfasst, die über ihre Kolbenstangen miteinander verbunden sind, wobei als Primär- und Sekundärzylinder entweder zwei doppeltwirkende Zylinder, insbesondere zwei Differentialzylinder, oder ein doppeltwirkender, beispielsweise Differential- oder Tandemzylinder, und ein einfachwirkender Zylinder, insbesondere Plungerzylinder, vorgesehen sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kolbenfläche des Arbeitszylinders eine Kolbenfläche des Primärzylinder mit Hochdruck beaufschlagt und der Hochdruckspeicher mit einer Zylinderkammer des Primär- oder Sekundärzylinders verbunden ist, deren Kolbenfläche entgegen der mit Hochdruck beaufschlagten Kolbenfläche des Primärzylinders wirkt, so dass ein Großteil des Hochdruckniveaus durch den Druckspeicher kompensierbar bzw. speicherbar ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kolbenfläche des Arbeitszylinders eine Kolbenfläche des Primärzylinders mit Hochdruck beaufschlagt und die zweite Kolbenfläche des Arbeitszylinders mit einer Kolbenfläche des Primär- oder Sekundärzylinders verbunden ist, wobei diese Kolbenfläche vorzugsweise flächenmäßig kleiner ist als die mit Hochdruck beaufschlagte Kolbenfläche des Primärzylinders.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kolbenfläche des Arbeitszylinders mit dem Primärzylinder des Druckwandlers über ein Schaltventil oder Proportionalventil verbunden ist.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckwandler mit der zweiten Kolbenfläche des Arbeitszylinders über ein Schalt- oder Proportionalventil verbunden ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckwandler mit ein oder mehreren hydraulischen Verbrauchern in Verbindung steht, die über den Druckwandler mit gespeicherter hydraulischer Energie aus dem Druckspeicher speisbar sind, wobei die ein oder mehreren hydraulischen Verbraucher vorzugsweise über wenigstens ein Schalt- oder Proportionalventil mit dem Druckwandler verbunden sind.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Druckwandler und zweiter Kolbenfläche des Arbeitszylinders wenigstens ein Vorspannventil zum Hydrauliktank geschaltet ist, um den überschüssigen Volumenstrom in den Tank abzuleiten, und/oder wenigstens ein Rückschlagventil zur Verhinderung eines Volumenrückflusses aus dem Arbeitszylinder zwischengeschaltet ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckspeicher ein Blasenspeicher, ein Kolbenspeicher, ein Membranspeicher oder ein Federspeicher ist, wobei der Druckspeicher vorzugsweise als externes, mit dem Druckwandler verbundenes Bauteil ausgeführt ist oder in den Druckwandler integriert ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehendenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckwandler über ein Nachsaugventil mit dem Hydrauliktank verbunden ist, um eine Volumenentnahme bei der Versorgung ein oder mehrerer hydraulischer Verbraucher aus dem Druckspeicher zu kompensieren.
  11. Arbeitsmaschine, insbesondere Baumaschine oder Kran, mit wenigstens einem Arbeitszylinder und einer Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche.
  12. Arbeitsmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitszylinder durch eine anliegende Last betätigbar ist, vorzugsweise durch das Senken eines Auslegers, und die Energie des lastbedingt verdrängten Volumenstroms mittels der Vorrichtung in einem Druckspeicher speicherbar ist und das sich vergrößernde Zylindervolumen des Arbeitszylinders gleichzeitig mit Hydraulikmedium nachfüllbar ist.
  13. Arbeitsgerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere hydraulische Verbraucher der Arbeitsmaschine wahlweise aus dem Druckspeicher der Vorrichtung oder aus einer alternativen Hydraulikversorgung der Maschine versorgbar sind.
DE102015005920.3A 2015-05-07 2015-05-07 Vorrichtung zur energieoptimierten hydraulischen Steuerung wenigstens eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders Withdrawn DE102015005920A1 (de)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015005920.3A DE102015005920A1 (de) 2015-05-07 2015-05-07 Vorrichtung zur energieoptimierten hydraulischen Steuerung wenigstens eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders
FR1654041A FR3035925B1 (fr) 2015-05-07 2016-05-04 Dispositif pour la commande hydraulique optimisee en energie d'un verin a double effet
US15/147,094 US10072680B2 (en) 2015-05-07 2016-05-05 Apparatus for the energy-optimized hydraulic control of at least one double-action working cylinder
AU2016202937A AU2016202937B2 (en) 2015-05-07 2016-05-06 Apparatus for the energy-optimized hydraulic control of at least one double-action working cylinder

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015005920.3A DE102015005920A1 (de) 2015-05-07 2015-05-07 Vorrichtung zur energieoptimierten hydraulischen Steuerung wenigstens eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015005920A1 true DE102015005920A1 (de) 2016-11-10

Family

ID=57178898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015005920.3A Withdrawn DE102015005920A1 (de) 2015-05-07 2015-05-07 Vorrichtung zur energieoptimierten hydraulischen Steuerung wenigstens eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10072680B2 (de)
AU (1) AU2016202937B2 (de)
DE (1) DE102015005920A1 (de)
FR (1) FR3035925B1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018108620A1 (de) * 2018-04-11 2018-12-27 Parker Hannifin EMEA S.à.r.l Hydraulische Schaltungsanordnung für eine Kalt- oder Warmkammerdruckgussmaschine zur Herstellung von Metallbauteilen

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014206461A1 (de) * 2014-04-03 2015-10-08 Thyssen Krupp Elevator Ag Aufzug mit einer Bremsvorrichtung
DE102014104865A1 (de) * 2014-04-04 2015-10-08 Thyssenkrupp Ag Aufzug mit einer Bremsvorrichtung
WO2020216440A1 (en) * 2019-04-24 2020-10-29 Volvo Construction Equipment Ab A hydraulic device, a hydraulic system and a working machine
DE102019133376A1 (de) * 2019-12-06 2021-06-10 Chr. Mayr Gmbh + Co Kg Bremse, Schaltungsanordnung und Verfahren zum Ansteuern einer Bremse
CN112723166B (zh) * 2020-12-28 2022-02-15 中联重科股份有限公司 液压控制模块、液压控制系统及工程机械
US11542961B1 (en) * 2021-10-25 2023-01-03 Deere & Company Fluid pressure boost system and method
US11808289B2 (en) 2021-10-25 2023-11-07 Deere & Company Fluid pressure boost system and method

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2830770A1 (de) * 1978-07-13 1980-01-24 Doege Eckart Elektromagnetische antriebsvorrichtung
EP2295171A1 (de) * 2009-09-15 2011-03-16 Richard Oberle Verfahren und hydraulische Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Metalldruckgussanlage
DE102014005352A1 (de) * 2014-04-11 2015-10-15 Hoerbiger Automatisierungstechnik Holding Gmbh Maschinenpresse

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5058384A (en) * 1990-09-20 1991-10-22 University Of British Columbia Digital actuator
US8286426B2 (en) * 2005-11-29 2012-10-16 Digital Hydraulic Llc Digital hydraulic system

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2830770A1 (de) * 1978-07-13 1980-01-24 Doege Eckart Elektromagnetische antriebsvorrichtung
EP2295171A1 (de) * 2009-09-15 2011-03-16 Richard Oberle Verfahren und hydraulische Schaltungsanordnung zum Betreiben einer Metalldruckgussanlage
DE102014005352A1 (de) * 2014-04-11 2015-10-15 Hoerbiger Automatisierungstechnik Holding Gmbh Maschinenpresse

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018108620A1 (de) * 2018-04-11 2018-12-27 Parker Hannifin EMEA S.à.r.l Hydraulische Schaltungsanordnung für eine Kalt- oder Warmkammerdruckgussmaschine zur Herstellung von Metallbauteilen
DE102018108620B4 (de) * 2018-04-11 2019-07-04 Parker Hannifin EMEA S.à.r.l Hydraulische Schaltungsanordnung für eine Kalt- oder Warmkammerdruckgussmaschine zur Herstellung von Metallbauteilen

Also Published As

Publication number Publication date
US10072680B2 (en) 2018-09-11
US20170023025A1 (en) 2017-01-26
AU2016202937B2 (en) 2020-01-30
FR3035925B1 (fr) 2020-01-24
AU2016202937A1 (en) 2016-11-24
FR3035925A1 (fr) 2016-11-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015005920A1 (de) Vorrichtung zur energieoptimierten hydraulischen Steuerung wenigstens eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders
EP1915538B1 (de) Schaltung zur ansteuerung eines doppeltwirkenden hydraulischen antriebszylinders
WO2007140947A1 (de) Hydrostatischer antrieb mit volumenstromausgleich
EP2855945B2 (de) Verfahren zum betrieb eines hydrauliksystems
DE3217527A1 (de) Steuereinrichtung fuer hydraulische doppelt wirkende arbeitszylinder
EP3491253A1 (de) Elektro-hydrostatisches antriebssystem
EP3159549B1 (de) Vorrichtung zur rückgewinnung hydraulischer energie bei einem arbeitsgerät und ein entsprechendes arbeitsgerät
DE3638574A1 (de) Anordnung zur drucksteuerung eines daempfungszylinders fuer die abfederung von fahrzeugen
DE102016007286A1 (de) Vorrichtung zur Rekuperation von hydraulischer Energie mit energieeffizienter Nachfüllung der Stangenseiten von Differentialzylindern und gleichzeitiger Druckübersetzung
DE102016002134A1 (de) Vorrichtung zur Rekuperation von hydraulischer Energie sowie Arbeitsmaschine mit entsprechender Vorrichtung
DE202014006861U1 (de) Arbeitsmaschine
EP2344700A1 (de) Vorrichtung zum ausgleich hydraulischer wirkdrücke
DE102007025742A1 (de) Hydrostatischer Antrieb mit Volumenstromausgleich
DE102014016639A1 (de) Hydraulikventilanordnung mit Steuerungs-/Regelungsfunktion
DE102016007266A1 (de) Vorrichtung zur direkten Rekuperation von hydraulischer Energie mittels eines einfachwirkenden Hydraulikzylinders
DE4028337A1 (de) Hydraulisches bohrer-vorschubsystem
DE1924417A1 (de) Hubsteuerung fuer hydraulische Pumpen
DE102018004999A1 (de) Energieeffiziente Presse mit verlängerter Stößelführung und geregeltem Gleichlauf bei außermittiger Belastung
EP2725236B1 (de) Teleskopiereinheit mit Zusatzfunktion
EP2698477A2 (de) Schnellwechsler; Verfahren zum Betreiben eines Schnellwechslers und Schnellwechselvorrichtung
CH708876B1 (de) Hydraulikventilanordnung mit Steuerungs-/Regelungsfunktion und zugehöriges Rücklaufventil.
DE102009048763A1 (de) Anordnung zur Druckversorgung eines mit einer druckmittelbetätigten Kolben-Zylinder-Einheit mitbewegten Verbrauchers
DE102016007267A1 (de) Vorrichtung zur Rekuperation von hydraulischer Energie mittels einer Verschaltung von zwei Differentialzylindern
EP2997261B1 (de) Membranpumpe mit lagensteuerung
DE202009006299U1 (de) Hydrauliksystem sowie mobile Baumaschine

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R005 Application deemed withdrawn due to failure to request examination