DE19903907A1 - Hydraulic load drive method, for a fork-lift truck , involves using free piston engine connected in parallel with pneumatic-hydraulic converter so load can be optionally driven by converter and/or engine - Google Patents

Hydraulic load drive method, for a fork-lift truck , involves using free piston engine connected in parallel with pneumatic-hydraulic converter so load can be optionally driven by converter and/or engine

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DE19903907A1
DE19903907A1 DE1999103907 DE19903907A DE19903907A1 DE 19903907 A1 DE19903907 A1 DE 19903907A1 DE 1999103907 DE1999103907 DE 1999103907 DE 19903907 A DE19903907 A DE 19903907A DE 19903907 A1 DE19903907 A1 DE 19903907A1
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DE
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hydraulic
converter
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gas
drive
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DE1999103907
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German (de)
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Joerg Dantlgraber
Alfred Feuser
Heino Foersterling
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Abstract

The method involves converting the energy stored in a gas into hydraulic energy in a pneumatic-hydraulic converter (14) and using it to drive the hydraulic load. A free piston engine (16) is connected in parallel with the converter so that the load (2) can be optionally driven by the converter and/or engine. An Independent claim is also included for an drive arrangement for a hydraulic load.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für einen hydrau lischen Verbraucher gemäß dem Oberbegriff des Patentan spruchs 1 und ein Verfahren zum Antreiben eines hydrauli schen Verbrauchers gemäß dem Oberbegriff des nebengeordne ten Patentanspruchs 7. The invention relates to a drive for a hydrau metallic consumer according to the preamble of claim 1. patent applica and a method for driving a hydrauli rule consumer according to the preamble of nebengeordne th patent claim 7.

Derartige hydraulische Antriebe werden beispielsweise bei fahrbaren Arbeitsgeräten, wie Gabelstaplern eingesetzt. Such hydraulic actuators are used, such as forklifts, for example, in mobile working machines. Diese werden häufig mit einem batteriegespeisten Elektromo tor betrieben. These are often operated with a battery-powered Elektromo tor. Die für die erforderliche Batteriekapazität verfügbaren Batterien sind jedoch äußerst schwer und teuer und stehen darüberhinaus aufgrund ihres schlechten Wir kungsgrades und der schadstoffbelasteten Herstellung in der öffentlichen Kritik. However, available for the required battery capacity batteries are extremely heavy and expensive and are beyond due to their poor kung We grades and polluted production of public criticism.

Einige Hersteller sind dazu übergegangen, anstelle der batteriegespeisten Arbeitsgeräte mit Gas betriebene Ver brennungsmotoren einzusetzen, die jedoch auch hinsichtlich der Abgase und des erheblichen Gasbedarfs Probleme berei ten. Some manufacturers have started to use internal combustion engines powered with gas Ver instead of the battery-powered tools, but the prepared th also in terms of emissions and the significant gas demand problems.

In der EP 08 578 77 A2 der Anmelderin wird ein alterna tives Konzept vorgeschlagen, wobei anstelle eines Verbren nungsmotors oder eines Elektromotors ein pneumatisch-hy draulischer Wandler in Verbindung mit einem Hydromotor ein gesetzt wird. In EP 08 578 77 A2 of the applicant an alterna tive concept is proposed, wherein a pneumatically-hy-hydraulic converter in conjunction with a hydraulic motor, a is set in place of a Burn voltage motor or an electric motor. Bei einem derartigen Wandler wird die Energie eines in einem Druckspeicher gespeicherten Druckgases durch Entspannung in hydraulische Energie umgesetzt. In such a converter the power of a data stored in a accumulator pressure gas by expansion is converted into hydraulic energy. Dieser pneu matisch-hydraulische Wandler kann beispielsweise einen Trennkolben aufweisen, der einerseits vom Gas beaufschlagt ist und über den andererseits das hydraulische Druckmittel einem hydraulischen Transformator zugeführt wird, über den der hydraulische Verbraucher, beispielsweise ein Fahran trieb antreibbar ist. This pneu matic-hydraulic converter may for example comprise a separating piston, which is on the one hand acted upon by the gas and on the other hand, the hydraulic pressure medium is supplied to a hydraulic transformer via the over which the hydraulic consumer, for example a Fahran drive drivable. Der Begriff "pneumatisch" ist so zu verstehen, daß er nicht nur Luft als Druckgas, sondern jed wedes Druckgas, wie beispielsweise Erdgas etc. umfaßt. The term "pneumatic" is to be understood that he not only air as a gas, but jed wedes compressed gas, such as natural gas comprising etc.. Diese Lösung zeigt im Vergleich zu einem elektrischen Energiespeicher (Batterie) Vorteile bezüglich Verfügbar keit, Schnelladung etc. auf. The resulting solution was compared to an electric energy storage device (battery) to advantages with respect Available ness, etc. fast charge. Nachteilig bei der in der EP 08 578 77 A2 vorgeschlagene Lösung ist jedoch - ähnlich wie bei den Gas-Verbrennungsmotoren die Tatsache, daß die Reichweite durch das Volumen des Gasspeichers begrenzt ist und somit nicht allen Anforderungen genügt. A disadvantage of the proposed in EP 08 578 77 A2 solution is - similar to the gas-combustion engines, the fact that the range is limited by the volume of the gas reservoir and thus does not satisfy all requirements.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb für zumindest einen hydraulischen Verbraucher und ein Verfahren zum Antreiben eines hydraulischen Ver brauchers zu schaffen, bei denen die Kapazität eines mobi len Energiespeichers bestmöglich ausgenützt ist. In contrast, the invention has for its object to provide a drive for at least one hydraulic consumer and a method for driving a hydraulic Ver brauchers in which the capacity of a mobi len energy accumulator is optimally utilized.

Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Antriebs durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich des Verfah rens durch die Merkmale des Patentanspruchs 7 gelöst. This object is achieved with regard to the drive by the features of claim 1 and in terms of the procedure by the features of patent claim 7.

Durch die Maßnahme, dem pneumatisch-hydraulischen Wand ler einen Freikolbenmotor zuzuordnen, über den der hydrau lische Verbraucher zusätzlich antreibbar ist, kann die er forderliche Speicherkapazität für das Druckgas auf ein Mi nimum reduziert werden. The measure to assign a free-piston engine the pneumatic-hydraulic ler wall over which the hydrau metallic consumer is additionally driven, can he be ford variable storage capacity for the compressed gas is reduced to a Mi nimum. Diese Lösung läßt sich besonders vorteilhaft bei mobilen Arbeitsgeräten einsetzen, die im Freien und innerhalb von geschlossenen Räumen betrieben werden. This solution can be particularly advantageously used in mobile devices that operate in the open and within enclosed spaces. In diesem Fall wird das Arbeitsgerät im geschlosse nen Raum ohne Abgabe von schädlichen Abgasen über den pneu matisch-hydraulischen Wandler angetrieben, während im Frei en der Antrieb über den als Verbrennungsmotor aufgebauten Freikolbenmotor erfolgt. In this case, the working tool in the closed-end chamber is driven without discharge of harmful exhaust gases over the pneu matic-hydraulic converter as occurs in free en of the drive via the established an internal combustion engine free-piston engine. D. h., das Abgasverhalten und die Reichweite des mobilen Arbeitsgerätes lassen sich in opti maler Weise an die Bedingungen (Betrieb im Freien, Betrieb im geschlossenen Raum) anpassen. Ie., Exhaust emissions and reach of the mobile device can be used in optical painter manner to the conditions (outdoor operation, operating in a closed space) to adjust.

Freikolbenmotoren sind per se bereits hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt, so daß im folgenden ledig lich die wesentlichen Funktionsmerkmale erläutert seien. Free-piston engines are already sufficiently known from the prior art, so that the essential features are explained in the following single Lich per se. Ein Freikolbenmotor ist im Prinzip ein nach dem 2-Takt-Ver fahren arbeitender Verbrennungsmotor, bei dem anstelle ei nes Kurbeltriebes ein hydraulisches System zwischengeschal tet ist. A free-piston engine is basically a drive to the 2-stroke Ver working combustion engine in which a hydraulic system is zwischengeschal tet instead ei nes crank mechanism. Dazu ist der Motorkolben mit einem Hydraulikkolben verbunden, über den die während eines Motorarbeitstaktes erzeugte translatorische Energie ohne den klassischen Umweg über die Rotationsbewegung eines Kurbeltriebes direkt dem hydraulischen Arbeitsmedium (Druckmittel) zugeführt wird. For this purpose, the engine piston is connected to a hydraulic piston on the translational energy generated during engine work cycle without the detour via the classic rotating movement of a crank mechanism directly to the hydraulic working medium (pressure medium) is fed. Der dem Freikolbenmotor nachgeschaltete Hydraulikkreislauf ist derart ausgelegt, daß er die abgegebene Arbeit auf nimmt, zwischenspeichert und je nach Leistungsbedarf einer hydraulischen Antriebseinheit zuführt. The downstream of the free-piston engine hydraulic circuit is designed such that it takes the output to work, temporarily stores and supplies, depending on the power requirement of an hydraulic drive unit.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß ein derartiger Freikolbenmotor und der pneumatisch-hydraulische Wandler alternativ oder ergänzend betrieben werden, um einen vor zugsweisen sekundärgeregelten oder mittels Hydrotransforma tor geregelten hydraulischen Verbraucher anzutreiben. The invention provides that such a free-piston engine and the pneumatic-hydraulic converter can be operated alternatively or additionally to drive a gate before zugsweisen secondary regulated or by means of hydraulic transformers controlled hydraulic consumers.

Dieser Verbraucher kann beispielsweise ein Zylinder oder ein Hydromotor mit vorzugsweise zwei Strömungsrichtun gen sein. These consumers may be gen example, a cylinder or a hydraulic motor with preferably two Strömungsrichtun.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Freikolbenmotor durch Verbrennung des dem pneumatisch-hydraulischen Wand lers zugeführten Druckgases betrieben wird. It is particularly advantageous when the free-piston engine is operated by combustion of the pneumatic-hydraulic wall toddlers supplied compressed gas. Bei dieser Va riante wird dann lediglich ein einziger, gemeinsamer Tank für das Druckgas erforderlich. In this Va riante only a single, common tank for the compressed gas is then required.

Bei der Entspannung im Wandler kühlt das Druckgas ab, was den Wirkungsgrad des Wandlers verschlechtert. While relaxing in the converter pressure gas cools, which degrades the efficiency of the converter. Dieser Wirkungsgrad läßt sich wesentlich erhöhen, indem die beim Antrieb des Freikolbenmotors freiwerdende Wärme zur Erwär mung des expandierenden Druckgases verwendet wird, so daß sich praktisch eine isotherme Entspannung mit einem Wir kungsgrad für den pneumatisch-hydraulischen Wandler erzie len läßt, der nahe 1 liegt. This efficiency can be substantially increased by the heat released during driving of the free piston engine, heat is used to Erwär mung of the expanding compressed gas, so that practically an isothermal expansion with a level of efficiency and erzie for the pneumatic-hydraulic converter len can that is close to the first

Zur Vergleichmäßigung des am hydraulischen Antrieb an liegenden Druckes ist in einer Druckleitung zum Verbraucher ein Hydrospeicher vorgesehen. To even out the hydraulic drive to lying on the pressure in a pressure line to the load a hydraulic accumulator is provided.

Bei dieser Konstruktionsvariante wird es besonders be vorzugt, wenn der hydraulische Verbraucher sekundärgeregelt ausgeführt ist, so daß beispielsweise beim Abbremsen des hydraulischen Antriebes freiwerdende Energie zum Laden des Hydrospeichers verwendbar ist. In this construction variant it will be vorzugt particularly when the hydraulic consumer is performed secondarily controlled so that the energy released can be used for charging the hydraulic accumulator, for example during deceleration of the hydraulic drive.

Die Energiebilanz des erfindungsgemäßen Systems läßt sich weiter verbessern, indem der pneumatisch-hydraulische Wandler über den Freikolbenmotor derart antreibbar ist, daß die Druckgasspeicher aufladbar sind. The energy balance of the system according to the invention can be further improved by the pneumatic-hydraulic converter via the free-piston motor is driven in such a way that the compressed-gas accumulator can be charged. Selbstverständlich könnte diese Energie zum Aufladen der Druckspeicher über den Wandler auch von außen auf sonstige Weise zugeführt werden. Of course, this energy could be supplied for charging the pressure accumulator via the converter from the outside otherwise.

Als Gas wird vorzugsweise Erdgas (bei Nutzung der Ex pansionsenergie und anschließender Verbrennung) bzw. Luft mit einem Druck von beispielsweise 200 bar eingesetzt. As the gas is preferably natural gas (pansionsenergie when using the Ex and subsequent combustion) or air used at a pressure of for example 200 bar. Durch das erfindungsgemäße Antriebskonzept lassen sich die vorhandenen Nachteile der einzelnen Antriebe (Freikolbenmotor, Wandler) minimieren, indem diese einzeln nur in Extremsituationen betrieben werden und beim gemein samen Betrieb durch Wärme- und Energiekopplung eine wesent liche Erhöhung des Wirkungsgrades gegenüber den Einzelan trieben herbeigeführt wird. The inventive drive system, the existing disadvantages of the individual drives (free-piston engine, converter) can be minimized by placing them individually operated only in extreme situations and in the common seed operation by heat and energy coupling a Wesent Liche increase in efficiency over the Einzelan driven is brought about.

Die sonstigen Unteransprüche betreffen weitere vorteil hafte Ausgestaltungen der Erfindung. The other dependent claims relate to further advantageous embodiments of the invention.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung schematischer Zeichnungen näher erläutert. In the following preferred embodiments of the invention schematic drawings are explained. Es zeigen: Show it:

Fig. 1 ein Blockschaubild eines erfindungsgemäßen An triebkonzeptes; Fig. 1 is a block diagram of a drive to the invention concept;

Fig. 2 ein Schaltschema eines Antriebs eines hydrauli schen Verbrauchers gemäß dem Antriebskonzept aus Fig. 1, wobei Luft als Druckgas verwendet wird und Fig. 2 is a circuit diagram of a drive of a hydrauli's consumer in accordance with the drive system of Fig. 1, wherein air is used as pressure gas, and

Fig. 3 eine Alternative zum Antrieb aus Fig. 2, bei der Erdgas als Druckgas verwendet wird. Fig. 3 shows an alternative to the drive of FIG. 2, is used in the natural gas as a pressurized gas.

In Fig. 1 ist schematisch ein Blockschaubild des er findungsgemäßen Hybridantriebskonzeptes für hydraulische Verbraucher dargestellt. In Fig. 1 is a block diagram of he inventive hybrid drive concept for hydraulic consumer is shown schematically. Demgemäß wird die zur Ansteuerung des hydraulischen Verbrauchers benötigte Energie durch Um setzung von in einem Brennstoff gespeicherter Energie (fossiler Energieträger) und in einem Druckgas gespeicher ter Energie (pneumatischer Energieträger) in hydraulische Energie, dh in einem hydraulischen Medium gespeicherte Energie (Druck, Geschwindigkeit) umgesetzt. Accordingly, the need for driving the hydraulic consumer energy by plementation of a fuel stored energy (fossil fuels), and in a compressed gas gespeicher ter energy (pneumatic energy) into hydraulic energy, ie in a hydraulic medium stored energy (pressure, speed) implemented. Das in Fig. 1 dargestellte Gesamtkonzept ermöglicht den Antrieb eines hy draulischen Verbrauchers, beispielsweise eines Hydromotors 2 eines Flurförderfahrzeuges (Gabelstapler) mit minimaler Energie, bei exzellentem Abgasverhalten und geringem vor richtungstechnischen Aufwand. The overall concept illustrated in Fig. 1 enables the driving of a hy draulic consumer, for example a hydraulic motor 2 of an industrial vehicle (forklift) with minimum energy, with excellent emission characteristics and a low front direction technical effort. Das Anlagenkonzept ist so ausgestaltet, daß zumindest die auf der pneumatischen (Druckgas-)Seite erforderlichen Anlagen weitestgehend ener giegekoppelt mit den sonstigen Modulen sind. The system concept is configured such that at least the required on the pneumatic (pressurized gas) side plants are largely ener giegekoppelt with the other modules.

Fig. 2 und 3 zeigen Anlagenschemata, mit denen das Blockschaubild gemäß Fig. 1 realisiert ist, wobei die in den Anlagenschemata gemäß Fig. 2 und 3 verwendeten Bau elemente ihre Entsprechung in den in Fig. 1 dargestellten Blöcken finden. Fig. 2 and 3 show system diagrams with which the block diagram is implemented according to FIG. 1, the construction used in the system diagrams shown in Fig. 2 and 3 elements mirrored in the illustrated in Fig. 1 blocks find.

Das Grundkonzept der Erfindung sei zunächst anhand Fig. 1 erläutert. The basic concept of the invention will first be explained with reference to FIG. 1. Wie bereits in der Einleitung erwähnt, be steht dieses erfindungsgemäße Konzept darin, die zum An trieb eines hydraulischen Verbrauchers 2 erforderliche Energie einerseits einem unter Druck stehenden Gas zu ent nehmen und/oder durch Verbrennung eines fossilen Energie trägers zu erhalten. As mentioned in the introduction, this is be inventive concept is to take the one hand, two energy required a pressurized gas to ent and / or to obtain carrier by combustion of fossil fuels for the drive to a hydraulic consumer. Die gezeigte Anlage schließt dabei auch die Kompression des beim Prozeß verwendeten Gases ein. The plant shown includes a case also the compression of the gas used in the process. Beim gezeigten Prozeß wird ein Gas verwendet, das zunächst allgemein Luft oder ein gasförmiger, fossiler Energieträger sein kann. In the illustrated process, a gas is used, which may initially be generally air or a gaseous fossil fuels. Für letzteren bietet sich beispielsweise Erdgas an. For the latter, for example, offers natural gas.

Das Gas wird in einem über eine Hydropumpe 4 betriebe nen Kompressor 6 auf den gewünschten Druck, beispielsweise 200 bar verdichtet und in geeignete Speicher 8 , beispiels weise eine Gasflaschenanlage abgefüllt. The gas is in a plants via a hydraulic pump 4 NEN compressor 6 to the desired pressure, for example 200 bar compacted and filled into suitable memory 8 example, a gas cylinder system. Die Hydropumpe 4 kann durch einen üblichen Elektro- oder Verbrennungsmotor angetrieben werden. The hydraulic pump 4 can be driven by a conventional electric motor or internal combustion engine. Alternativ dazu könnte der Antrieb je doch auch durch Ausnutzung der Wind- oder Sonnenenergie er folgen. Alternatively, the drive could ever but also by making use of wind and solar power, he followed. Gemäß dem Blockschaubild in Fig. 1 wird somit me chanische Energie, dh Antriebsenergie für die Hydropumpe 4 in hydraulische Energie umgesetzt, dh diejenige Ener gie, die zum Betrieb des Kompressors 6 erforderlich ist. According to the block diagram in Fig. 1 is thus me chanical energy, ie, drive power for the hydraulic pump 4 converted into hydraulic energy, ie that Ener energy required for the operation of the compressor 6. Über diesen Kompressor 6 wird dann das mit Niederdruck (beispielsweise 20 bar) zugeführte Gas auf den genannten Hochdruck (200 bar) gebracht. About this compressor 6 with the low pressure (eg 20 bar) gas supplied to said high-pressure (200 bar) is then brought. Bei der Kompression eines nä herungsweise als ideal angenommenen Gases unterscheidet man die isotherme und die adiabate Kompression. When compressing a gas nä herungsweise assumed to be ideal, a distinction the isothermal and adiabatic compression. Bei isothermen Vorgängen bleibt die Temperatur des Gases konstant, so daß die zur Kompression erforderliche Energie aus dem Druckgas in Form von Wärmeenergie an die Umgebung abgegeben wird. In isothermal processes, the temperature of the gas remains constant, so that the required compression energy is released from the compressed gas in the form of heat energy to the environment. Bei adiabaten Vorgängen verbleibt die zur Kompression er forderliche Energie im Gas. In adiabatic processes, the compression he ford variable energy remains in the gas. Diese Änderung der Energie bei der Kompression äußert sich als Temperaturerhöhung, während sie bei der Expansion eine Temperaturabsenkung des Gases bewirkt. This change in energy at compression manifests itself as a temperature increase while causing a drop in temperature of the gas in the expansion. Im erstgenannten Fall wird durch die Kompression keine Energie im Gas gespeichert, während im letztgenannten Fall (adiabate Kompression) von einer Energiespeicherung im Gas gesprochen werden kann. In the former case will be saved no energy in the gas by the compression, while in the latter case (adiabatic compression) can speak of an energy storage in the gas. Da der reale Zustand zwischen den beiden vorbeschriebenen Zuständen liegen dürfte, wird im folgenden bei der Kompression des Gases vereinfachend von einer im Gas gespeicherten Energie gesprochen, die mit telbar in hydraulische Energie umsetzbar ist. Because the real state between the two states described above is likely to be, in the following the compression of the gas in the simplification of a stored gas in energy, which is implemented with applicable in hydraulic energy.

Das in der Gasflaschenanlage (Speicher 8 ) gespeicherte Gas wird über eine Dockingstation 10 an eine kleinere Ein heit, beispielsweise einen mobilen Speicher 12 abgegeben. The gas in the cylinder system (memory 8) stored gas is integrated via a docking station 10 to a smaller A, made, for example, a mobile storage 12th Die in diesem mobilen Speicher 12 gespeicherte Gasenergie Epn wird über einen Wandler 14 in hydraulische Energie E hy umgesetzt. The information stored in this memory 12 mobile gas energy Epn is converted by a converter 14 into hydraulic energy E hy.

D. h. D. h. durch Expansion des Gases wird mit Hilfe des Wand lers 14 ein hydraulisches Druckmittel mit Druck beauf schlagt und die im Druckmittel gespeicherte Energie zum An trieb des Verbrauchers 2 , beispielsweise eines Hydromotors genutzt. by expansion of the gas will strike a hydraulic pressure medium with pressure beauf using the wall coupler 14 and stored in the pressure medium energy to drive the load at 2, used, for example a hydraulic motor. Die hydraulische Energie wird somit in mechanische Energie E mech umgesetzt. The hydraulic energy is thus converted into mechanical energy E mech.

Der vorliegende Ablauf entspricht - abgesehen von der anfänglichen Kompression des Druckgases - demjenigen Ver fahren, wie es bereits in der genannten EP 08 578 77 A2 be schrieben ist. This sequence corresponds - apart from the initial compression of the compressed gas - that of Ver drive, as already mentioned be in the EP 08 578 77 A2 is registered.

Dem vorgeschriebenen Anlagenteil ist ein Freikolbenmo tor 16 parallel geschaltet, der ebenfalls zum Antrieb des hydraulischen Verbrauchers 2 nutzbar ist. The prescribed part of the system is connected in parallel with gate 16 is a Freikolbenmo, which is also usable for driving the hydraulic consumer. 2 Wie bereits be schrieben, handelt es sich bei derartigen Freikolbenmotoren um nach dem 2-Takt-Verfahren arbeitende Verbrennungskraft maschinen, die die zugeführte Energie eines Kraftstoffes in mechanische oder hydraulische Energie umsetzen. As already enrolled be, it concerns with such a free-piston engines to operate on the 2-stroke method internal combustion engines, which convert the energy supplied to a fuel into mechanical or hydraulic energy.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Prozeß wird dieser Kraftstoff in einem eigenen Speicher 18 zur Verfügung ge stellt. In the example shown in FIG. 1 process of this fuel is ge in its own memory 18 provides.

Das im Wandler 14 und im Freikolbenmotor 16 druckbeauf schlagte Druckmittel wird aus einem Druckmitteltank 26 ent nommen. The estimated in transducer 14 and in the free-piston engine 16 air pressure is restored pressure medium is ent taken from a pressure medium tank 26th

Die Leistung des Wandlers und des Freikolbenmotors ist erfindungsgemäß so ausgelegt, daß die zum Antrieb des hy draulischen Verbrauchers 2 erforderliche Höchstleistung dann erreicht ist, wenn beide Antriebsteile (Wandler 14 , Freikolbenmotor 16 ) parallel arbeiten. The performance of the converter and the free-piston engine according to the invention is so designed that the drive of the hy draulic for consumer 2 required high performance is achieved when both driving parts (converter 14, free piston engine 16) operate in parallel. D. h. D. h. beide Einheiten können mit vergleichsweise geringerer Leistung ausgelegt werden, da die Höchstleistung durch Nutzung beider Kraftma schinen erreichbar ist. both units can be designed relatively lower performance because the maximum power machines by use of both Kraftma is achievable.

Wenn die Höchstleistung nicht erforderlich ist, kann je nach Anwendungsfall einer der beiden Antriebsstränge (Wandler 14 , Freikolbenmotor 16 ) genutzt werden - so wird in geschlossenen Räumen die schadstoffreie Nutzung der im Gas gespeicherten Energie den Vorzug erhalten, während bei Transportfahrten im Freien der Antrieb ausschließlich oder überwiegend mit Hilfe des Freikolbenmotors 16 erfolgen wird. When the maximum output is not required, (transducer 14, free piston engine 16) can be used depending on the application one of the two drive trains - as in closed rooms schadstoffreie use of the data stored in the gas energy is obtained the advantage, while when transporting the drive outdoor exclusively is or a predominant part by means of the free-piston engine sixteenth

Gemäß dem Anlagenschema nach Fig. 2 wird als Druckgas Luft verwendet. According to the plant scheme of Fig. 2 is used as pressure gas is air. Der Antrieb der Pumpe 4 erfolgt beispiels weise über Windenergie, dh über ein Windrad 20 , über das die Hydropumpe 4 angetrieben wird. The drive of the pump 4 takes example, via wind power, that is, via which the hydraulic pump is driven via a wind 20 4. Mit Hilfe dieser Pumpe kann dann ein herkömmlicher Kompressor 6 mit Hydromotor zur Verdichtung der Luft verwendet werden. With the help of this pump, a conventional compressor can then be used with hydraulic motor 6 to compress the air. Prinzipiell ließe sich als Kompressor 6 jedoch auch der Wandler 14 einsetzen, wobei die Energie-Umsetzung allerdings, umgekehrt wie bei dem in der EP 08 578 77 A2 beschriebenen Wandler, die über die Hydropumpe 4 zur Verfügung gestellte hydraulische Ener gie zur Verdichtung der Luft eingesetzt wird. In principle, however, the transducer 14 wherein the energy conversion could be as a compressor 6 running, however, the reverse of the process described in EP 08 578 77 A2 transducers on the hydraulic pump 4 made available hydraulic Ener energy to compress the air used becomes. D. h., bei entsprechender Auslegung der Anlage kann der Wandler 14 auch die Funktion des Kompressors 6 übernehmen. D. h., With appropriate design of the system, the transducer 14 may also take over the function of the compressor 6. Dies ist in Fig. 2 dadurch angedeutet, daß das Bezugszeichen 14 (beim Kompressor 6 ) hinzugefügt ist. This is indicated in Fig. 2, characterized in that the reference numeral 14 is added (at the compressor 6). Die Kühlung des Kompressors 6 (Wandler 14 ) bei der Kompression des Gases kann bei spielsweise durch Umgebungsluft erfolgen. The cooling of the compressor 6 (converter 14) during the compression of the gas may take place at example by ambient air. Mit den auf den Wandler 14 gerichteten bzw. von diesem wegführenden wellen förmigen Pfeilen ist in Fig. 2 das Ansaugen des Druckgases (Luft, Erdgas) bzw. das Abgeben des entspannten Druckgases (Luft, Erdgas) gekennzeichnet. With the directed to the transducer 14 and from this outgoing wave-shaped arrows in Fig. 2, the suction of the compressed gas (air, natural gas) or the dispensing of the expanded compressed gas (air, gas) is characterized.

Die auf 200 bar komprimierte Luft wird dem stationären Speicher 8 , dh beispielsweise einer Gasflaschenanlage zu geführt. The 200 bar compressed air is supplied to the stationary storage 8, that is for example a gas cylinder system to performed. Wie eingangs beschrieben, wird das Druckgas von diesem stationären Speicher 8 über die Dockingstation 10 in einen mobilen Speicher 12 übergeführt, der beispielsweise eine Gasflasche auf dem mobilen Arbeitsgerät, beispielswei se einem Gabelstapler sein kann. As described above, the compressed gas from this stationary memory 8 is transferred through the docking station 10 in a mobile storage 12, which may for example be a gas bottle on the mobile device, beispielswei se a forklift.

Die im mobilen Speicher 12 gespeicherte Energie wird über den Wandler 14 in hydraulische Energie umgesetzt und das Druckmittel zum Antrieb des Hydromotors 2 verwendet. The stored in the mobile memory 12 energy is converted via the converter 14 into hydraulic energy and the pressure medium for driving the hydraulic motor 2 is used. Wie in Fig. 2 gestrichelt angedeutet ist, kann zur Ver gleichmäßigung des Drucks im Hydraulikteil in der Drucklei tung 22 zum Hydromotor 2 ein Hydrospeicher 24 vorgesehen werden. As is indicated by dashed lines in Fig. 2, may be used to equal Ver equalizing the pressure in the hydraulic part in the Drucklei be provided 24 tung 22 to the hydraulic motor 2, a hydraulic accumulator.

In diesen Hydrospeicher 24 wird auch das vom Freikol benmotor 16 druckbeaufschlagte Fluid gefördert, wobei bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel die Ener gie zum Antrieb des Freikolbenmotors 16 aus dem als Flüs sigkeitstank ausgebildeten Speicher 18 , der einen herkömm lichen flüssigen Kraftstoff, wie Benzin oder Diesel ent hält, gewonnen wird. In this hydraulic accumulator 24 and the benmotor from Freikol 16 pressurized fluid is supplied, wherein, in the example shown in FIG. 2 embodiment, the Ener energy for driving the free-piston engine 16 of the flues sigkeitstank formed memory 18, the one herkömm union liquid fuel, such as gasoline holds or diesel ent is obtained.

Im Wandler 14 wird die Luft während der Expansion abge kühlt, so daß ein Teil der in ihr gespeicherten Energie verloren geht. In the converter 14, the air is cooled abge during expansion so that lost part of the stored energy in it. Um diesen Energieverlust zu vermeiden, wird die expandierte Luft 14 im Wandler durch Energiekopplung mit dem Freikolbenmotor 16 erwärmt, dh, die beim Betrieb des Freikolbenmotors 16 abgegebene Wärme wird über geeig nete Wärmetauscher zur Erwärmung der Luft auf der pneumati schen Seite des Wandlers 14 verwendet. In order to avoid this energy loss, the expanded air 14 is heated in the converter by means of energy coupling to the free piston engine 16, ie, the heat given off during operation of the free-piston motor 16 is used over geeig designated heat exchanger for heating the air on the pneumati's side of the transducer fourteenth Es stellt sich eine isotherme Expansion ein, so daß der Wirkungsgrad des Wand lers 14 bei 1 liegt. It turns an isothermal expansion, so that the efficiency of the wall coupler 14 is to 1. Die Energiekopplung mit dem Freikol benmotor 16 kann beispielsweise über einen Wärmetauscher erfolgen, durch den das zur Kühlung des Freikolbenmotors 16 verwendete, erwärmte Kühlwasser zur Erwärmung des Wandler gehäuses 14 verwendet werden kann. The energy coupling to the Freikol benmotor 16 may for example take place via a heat exchanger through which the housing 14 may be used used for cooling of the free-piston engine 16, heated cooling water to heat the converter. Die Abgase des Freikol benmotors 16 werden wie mit dem Pfeil angedeutet an die Um gebung abgegeben. The exhaust gases of the Freikol piston engine 16 as indicated by the arrow to the issued order gebung.

Die Energiebilanz des erfindungsgemäßen Prinzips läßt sich weiter verbessern, wenn ein sekundärgeregelter Fahran trieb (Hydromotor 2 ) verwendet wird, so daß die beim Ab bremsen des Fahrzeugs freiwerdende Energie zum Einspeisen von Druckmittel in den Hydrospeicher 24 verwendet werden kann. The energy balance of the inventive principle can be further improved when a secondary controlled Fahran drive (hydraulic motor 2) is used, so that the can be at from the vehicle braking energy released for feeding pressure fluid into the hydraulic accumulator 24 is used.

Bei derjenigen Variante, bei der der Wandler 14 als Kompressor zur Komprimierung der Luft verwendet wird, könn te der Freikolbenmotor 16 anstelle der Hydropumpe 4 zum An trieb des Wandlers 14 in umgekehrter Wirkrichtung einge setzt werden. In that variant in which the transducer 14 is used as a compressor for compressing the air, could te of the free-piston engine 16 in place of the hydraulic pump 4 for turning on the transducer 14 in reversed direction of driving is set to be. Dies setzt jedoch voraus, daß der Freikolben motor mit einer entsprechenden Leistung ausgeführt wird, bzw. ausreichend Zeit zum Laden verfügbar ist. However, this assumes that the free-piston engine runs with a corresponding power, and there is sufficient time available for loading.

Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel ent spricht in wesentlichen Zügen dem vorbeschriebenen Ausfüh rungsbeispiel. The embodiment ent shown in Fig. 3 speaks in approximately essential features for the above-described exporting. Anstelle von Luft wird jedoch Erdgas (NG) als Druckgas verwendet. However, natural gas (NG) is used as the pressurized gas instead of air. Mit diesem wird in den Anlagekompo nenten 6 bis 14 genauso wie mit Luft gearbeitet, weshalb in Fig. 3 nicht alle diese Komponenten eingezeichnet sind. With that being 6 to 14 worked as well as with air in the Anlagekompo components, which is why 3 all these components are not shown in Fig.. Ein wesentlicher Unterschied zur vorbeschriebenen Ausführungs form besteht darin, daß der Freikolbenmotor 16 nicht durch Benzin oder Diesel angetrieben wird, sondern daß der Ener gieträger das zum Antrieb des Wandlers 14 verwendete Erdgas ist. An essential difference to the above-described execution form is that the free-piston engine 16 is not driven by gasoline or diesel fuel, but that the energy carrier Ener is the natural gas used to drive the transducer fourteenth D. h., im Freikolbenmotor 16 wird das Erdgas verbrannt, das im Wandler 14 auf einen geeigneten Druck entspannt wurde. D. h., The free-piston engine 16, the natural gas is burned, which was relaxed in the converter 14 to a suitable pressure. Diese Variante hat den Vorteil, daß ein Flüssig keitstank entfallen kann, so daß der Antrieb sehr kompakt ausgeführt werden kann. This variant has the advantage that a liquid can keitstank omitted, so that the drive can be made very compact. Es ist lediglich ein Gaszwischen speicher 18 vorhanden. It is merely an intermediate gas storage 18 present.

Wie beim vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel wird im Wandler 14 eine isotherme Expansion durch einen Wärmeaus tausch mit dem für den Freikolbenmotor 16 eingesetzten Kühlmittel (Wasser, Luft) eingestellt. As in the above embodiment, an isothermal expansion by a heat from exchange with the used for the free-piston engine 16 coolant (water, air) is adjusted in the converter fourteenth

Bei den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen wurde auf eine Beschreibung der Wandlerkonstruktion verzichtet. In the embodiments described above was dispensed with a description of the transducer structure. Diesbezüglich sei auf die Ausführungen in der EP 08 578 77 A2 verwiesen, deren Offenbarung zur Offenbarung der vorlie genden Anmeldung zu zählen ist. In this respect, reference is made to the statements in EP 08 578 77 A2, the disclosure is to include the disclosure of the vorlie constricting application.

Offenbart ist ein Antrieb für einen hydraulischen Ver braucher, bei dem die in einem Gas gespeicherte Energie über einen pneumatisch-hydraulischen Wandler in hydrauli sche Energie umgesetzt ist. Disclosed is a drive for a hydraulic Ver's consumers, in which the stored energy in a gas is converted via a pneumatic-hydraulic converter in hydrauli cal energy. Zum Wandler ist ein Freikolben motor parallel geschaltet, in dem in einem Kraftstoff ge speicherte Energie in hydraulische Energie umgesetzt wird, welche wiederum zum Antrieb eines hydraulischen Verbrau chers dient. To the transducer, a free-piston motor is connected in parallel, is converted in the ge in a fuel stored energy into hydraulic energy, which in turn is used to drive a hydraulic consumer Chers. Der Wandler und der Freikolbenmotor können derart energiegekoppelt werden, daß das Gas im Wandler iso therm entspannbar ist. The transducer and the free piston engine energy can be coupled such that the gas in the converter iso therm is detensioned.

Claims (13)

  1. 1. Antrieb für einen hydraulischen Verbraucher ( 2 ), mit einem pneumatisch-hydraulischen Wandler ( 14 ), über den in einem Gas gespeicherte Energie in hydraulische Ener gie umsetzbar und zum Antrieb des hydraulischen Ver brauchers ( 2 ) verwendbar ist, gekennzeichnet durch ei nen Freikolbenmotor ( 16 ), der parallel zum Wandler ( 14 ) geschaltet ist, so daß der Verbraucher ( 2 ) wahlweise über den Wandler ( 14 ) und/oder über den Freikolbenmotor ( 16 ) antreibbar ist. 1. Drive for a hydraulic consumer (2) with a pneumatic-hydraulic converter (14), via which stored in a gas energy into hydraulic energy Ener feasible and can be used for driving the hydraulic Ver brauchers (2), characterized by ei nen free-piston engine (16) which is connected in parallel to the converter (14), so that the consumer (2) either via the transducer (14) and / or via the free-piston engine (16) is drivable.
  2. 2. Antrieb nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucher ( 2 ) ein hydraulischer Rotations- oder Linearantrieb ist. 2. Drive according to claim 1, characterized in that the consumer (2) is a hydraulic rotary or linear drive.
  3. 3. Antrieb nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Freikolbenmotor ( 16 ) durch Verbren nung des Gases betreibbar ist. 3. Drive according to patent claim 1 or 2, characterized in that the free-piston engine (16) is operable by Burn voltage of the gas.
  4. 4. Antrieb nach Patentanspruch 3, gekennzeichnet durch ei nen Wärmetauscher, über den die beim Verbrennungsvor gang freiwerdende Wärme an den Wandler ( 14 ) abgebbar ist. 4. Drive according to claim 3, characterized by ei NEN heat exchanger through which the gang released during Verbrennungsvor heat to the converter (14) can be emitted.
  5. 5. Antrieb nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verbraucher ( 2 ) ein Hy drospeicher ( 24 ) zugeordnet ist, der vom Freikolbenmo tor ( 16 ), vom Wandler ( 14 ) und ggf. von dem Verbraucher aufladbar ist. 5. Drive according to one of the preceding claims, characterized in that the consumer (2) a Hy accumulator units (24) is associated, which is of Freikolbenmo gate (16) from the transducer (14) and possibly rechargeable by the consumer.
  6. 6. Antrieb nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas Erdgas (CNG) ist. 6. Drive according to one of the preceding claims, characterized in that the gas is natural gas (CNG).
  7. 7. Verfahren zum Antreiben eines hydraulischen Verbrau chers ( 2 ), wobei in einem Gas gespeicherte Energie über einen Wandler ( 14 ) in hydraulische Energie umgesetzt und zum Antrieb des hydraulischen Verbrauchers ( 2 ) ver wendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese hydrau lische Energie alternativ oder zusätzlich in einem Freikolbenmotor ( 16 ) erzeugt wird, der parallel zum Wandler betrieben wird. 7. A method for driving a hydraulic consumer Chers (2), implemented in a gas stored energy via a converter (14) into hydraulic energy and to drive the hydraulic consumer (2) ver turns, is characterized in that this mineral energy hydrau in a free-piston engine (16) which is operated parallel to the transducer is generated alternatively or additionally.
  8. 8. Verfahren nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß das Gas zum Antrieb des Freikolbenmotors ( 16 ) verwendet wird. 8. The method according to claim 7, characterized in that the gas for driving the free-piston engine (16) is used.
  9. 9. Verfahren nach Patentanspruch 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, daß die bei der Verbrennung im Freikolbenmo tor ( 16 ) erzeugte Wärme zur Erwärmung des entspannten Gases verwendet wird. 9. The method according to claim 7 or 8, characterized in that the heat generated during combustion in the Freikolbenmo gate (16) is used to heat the expanded gas.
  10. 10. Antrieb nach einem der Patentansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der pneumatisch-hydraulische Wand ler ( 14 ) auch zur Gaskomprimierung einsetzbar ist. 10. Drive according to one of the claims 7 to 9, characterized in that the pneumatic-hydraulic wall ler (14) can also be used for gas compression.
  11. 11. Verfahren nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeich net, daß der Wandler ( 14 ) zur Gaskomprimierung vom Freikolbenmotor ( 16 ) angetrieben wird. 11. The method according to claim 10, characterized in that the transducer (14) for gas compression from the free-piston engine (16) is driven gekennzeich net.
  12. 12. Verfahren nach Patentanspruch 10 oder 11, dadurch ge kennzeichnet, daß der Wandler zur Komprimierung durch Wind- oder Sonnenenergie antreibbar ist. 12. The method according to claim 10 or 11, characterized in that the transducer for compression by wind or solar energy can be driven.
  13. 13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Patentansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas Luft oder Erd gas verwendet wird. 13. The method according to any preceding Patentansprü che, characterized in that air or natural gas is used as gas.
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