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Technisches
Gebiet
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Mobile
Handhabungsvorrichtung mit hydraulischem Kreislauf, wobei der hydraulische
Kreislauf einen Hubzylinder, der in einer Hub- bzw. Hebevorrichtung
angeordnet ist, die für
das Handhaben einer variablen Last bestimmt ist, und einen Akkumulator zur
Rückgewinnung
oder Rückführung der
abnehmenden Lastenergie umfasst.
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Stand der
Technik
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Bagger,
Lastwagen, Container-Handhabungsvorrichtungen etc., und eine große Anzahl
von anderen mobilen Handhabungsvorrichtungen, die dazu bestimmt
sind, eine variable Last zu handhaben, besitzen einen oder mehrere
Hubzylinder zum Heben der Last, für die die Einheit ausgelegt
ist. Die große
Mehrzahl von mobilen Handhabungsvorrichtungen, die heutzutage verwendet
werden, besitzen jedoch keine Energie-Rückgewinnungs-Einrichtung für die abnehmende
Last bzw. die sich absenkende Last, was bedeutet, dass die abnehmende
Lastenergie, häufig
in Verbindung mit dem Durchgang durch ein Steuerventil, das die
Hebe- und Senkbewegung bestimmt,
in Wärme
umgewandelt wird, die dann weggekühlt werden muss. Das Aufheizen
des Hydrauliköls
auf unerwünschte
Temperaturen ist ein lange bekanntes Problem für Hersteller und Endkunden
von Maschinen.
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Genauso
wie die Beseitigung des Wärmeproblems
gibt es natürlich
einen beständigen Wunsch
danach, in der Lage zu sein, die Energieanforderung beim Betreiben
einer mobilen Handhabungsvorrichtung zu minimieren. Für mobile
Handhabungsvorrichtungen, zum Beispiel Bagger, gilt normalerweise,
dass Armsysteme und Ausrüstung
ein Eigengewicht aufweisen, das von der auszuführenden Aufgabe abhängt. Die
abnehmende Lastenergie kann daher unter verschiedenen Bedingungen
beträchtlich
variieren. Es gibt zum Beispiel eine beträchtliche Differenz in dem Gewicht
des Werkzeugs einer Maschine, die nur zum Ausbaggern ausgerüstet ist,
und einer anderen Maschine, die mit einer Rotorschwenk-Werkzeuganbringungseinrichtung zum Ausführen zugehöriger Arbeit
ausgerüstet
ist. Viele ähnliche
Beispiele sind den Experten in dem Gebiet allgemein bekannt, aber
in Kurzform kann gesagt werden, dass das Eigengewicht des Armsystems
von etwa 30 % bis zu 80 % der maximalen Hubkraft variieren kann.
Zusätzlich
dazu gibt es einen großen
Unterschied in der Art von Arbeit, die die Maschine ausführen soll,
zum Beispiel, ob Nivellieren oder Laden eingeschlossen ist. Es ist
weithin bekannt, dass ein Bagger in einigen Arbeitsgängen (shifts)
bis zu fünf verschiedene
Arbeitsaufgaben sehr gut ausführen kann.
Es ist im Zusammenhang mit mobilen Handhabungsmaschinen vorbekannt,
zum Beispiel durch WO 9311363 und
DE
4438899 , oder durch US-A-4,928,487, welche dem Oberbegriff
von Anspruch 1 entspricht, einen hydraulischen Kreislauf in Verbindung
mit Hebe- oder Senkbewegungen mit einer Rückgewinnung bereitzustellen,
wobei ein Akkumulatorkreislauf bereitgestellt wird, der die potenzielle
Energie des Armsystems und der Last beim Absenken verwendet. Diese
bekannten Systeme basieren darauf, mindestens zwei Hubzylinder zu
verwenden, die miteinander verbunden sind. Dies ist ersichtlich
eine unerwünschte
Einschränkung,
da es in vielen Anwendungen wünschenswert
ist, nur einen Hubzylinder zu verwenden. Bestimmte bekannte Ausführungsformen
gemäß dem vorstehend
genannten Stand der Technik haben ebenso eine verschlechterte Sicht
verursacht. Ferner beinhaltet diese bekannte Lösung ebenfalls mehrere bewegliche
Teile und bewirkt in bestimmten Fällen, dass eine ungleichmäßige Belastung
auftritt. Ein gemeinsames Merkmal dieser bekannten System ist, dass
die Energie sparenden Systeme für
eine Hubarbeit geeignet sind, bei der ein großer Teil der zugeführten Energie
in das Heben des jeweiligen Armsystems hineingeht, was sie für mobile
Handhabungsmaschinen mit deutlich variierenden Lasten schlecht angepasst
macht. Ein weiterer Nachteil ist, dass man gezwungen ist, bei sehr
hohen Drücken
zu arbeiten, häufig
bis zu 350 bar, was zu einer beträchtlichen Erhöhung in
den Kosten von kleinen effektiven Volumina in Bezug auf die Größe führt. Zusätzlich können allgemein
bekannte Systeme bestimmte Steuerungsprobleme verursachen, die schwierig
zu lösen
sind. Weiterhin ist ein hydraulischer Kreislauf aus US-4646518 vorbekannt,
der eine variable Kolbenpumpe umfasst, die mit einem Akkumulator
zusammenarbeitet. Dieses bekannte System betrifft jedoch eine recht
deutlich verschiedene Vorrichtung, nämlich eine Zuführpumpe
für Rohöl, bei der
es sich um eine stationäre
Installation von beträchtlichen
Abmessungen darstellt. Daher betrifft es keine mobile Vorrichtung
oder die Rückgewinnung
von abnehmender Lastenergie von einer Hubvorrichtung mit einer variablen
Last, sondern nur kontinuierlicher Rückgewinnung der konstanten
Last, welche die Ölpumpe
selbst mit sich bringt. Das bekannte System betrifft daher ein Gebiet,
das von der vorliegenden Erfindung recht deutlich verschieden ist,
die sich auf mobile Handhabungsvorrichtungen bezieht, bei denen
die variable Last selbst die wichtigste Quelle für die Rückgewinnung von Energie darstellt,
und bei denen die variable Last selbst der Grund für ein Überhitzen
des hydraulischen Mediums gemäß dem Stand
der Technik ist. Diese bekannten Systeme lösen daher die Probleme nicht
in einer optimalen Weise. Eine erste Aufgabe gemäß der Erfindung ist es daher,
diese Probleme in einer optimaleren Weise zu lösen.
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Ein
spezifisches Problem in dem Gebiet der Erfindung betrifft mobile
Handhabungsmaschinen, die auch mit einer Schwenkbewegung (slewing
motion) für
die Hubvorrichtung ausgerüstet
sind, von dem Bagger-Typ, die mit einem Rollenweg und einem oder
mehreren hydraulischen Motoren ausgerüstet sind, die die Kraft für die Schwenkbewegung
mittels eines Zahngetriebes (toothed gearing) übertragen. Solche Maschinen
weisen einen Schwenkteil auf, der in Bezug auf die Last eine große Masse
darstellt, die ein großes
Trägheitsmoment
bedeutet, das bei jedem erneuten Beginn einer Schwenkbewegung überwunden
werden muss. Dies bringt große
Anforderungen mit sich, wenn Geschwindigkeit bei der Schwenkbewegung
gewünscht
wird, und es ist nicht unüblich,
dass mehr als 40 % der Motorleistung zum Starten davon verwendet
werden. Während
der Beschleunigungsphase wird der Druck bis zu dem Maximalwert ansteigen
und der Fluss sich erhöhen,
bis die gewünschte
Rotationsgeschwindigkeit erreicht worden ist, worauf folgend der
Druck auf das Niveau verringert wird, das erforderlich ist, um die Nicht-Last-Verluste zu überwinden.
Während
der Abbrems- bzw. Verzögerungsphase
wird die erreichte Bewegungsenergie dann in Maschinen dieser Art durch
Drosseln des Rückflusses
mittels Überdruckventilen
weggebremst, welche zusätzlich
zu einem Energieverlust eine nicht unerhebliche Aufheizung des hydraulischen
Mediums bewirken.
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In
den meisten hydraulischen Systemen für den Zweck ist das System
ebenso unter Verwendung eines Gegendrucks auf der Eingangs(„meter
in")-Seite aufgebaut,
um zu verhindern, dass die Bewegung dem Ausgangs(„meter
out")-Fluss vorauseilt,
d.h. um so genanntes hydraulisches Spiel zu vermeiden. Diese Auslegung
wird im Prinzip so funktionieren, dass man gleichzeitig sowohl beschleunigt
als auch verzögert,
was aus Sicht der Energie natürlich
sehr nachteilig ist. Es ist nicht unüblich, in dieser Weise 30 % der
zugeführten
Leistung während
der Schwenkbewegung selbst wegzubremsen.
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Es
wird bemerkt, dass es vorteilhaft wäre, wenn die Bewegungsenergie
von der Schwenkbewegung zurückgewonnen
werden könnte,
nicht zuletzt vor dem Hintergrund der bereits vorstehend diskutierten
Probleme in Bezug auf die Erhöhung
der Öltemperatur,
welche unter anderem eine negative Auswirkung auf die Lebensdauer
des Öls
hat. Weiterhin wird bemerkt, dass es ein Nachteil ist, spezielle Zusatzsysteme
bereitstellen zu müssen,
um das erforderliche Füllen
mit Hydrauliköl
in einem geschlossenen Akkumulatorkreislaufsystem gemäß dem Stand
der Technik sicherzustellen.
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Lösung und
Vorteile
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die vorstehend genannten
Problem zu beseitigen oder zumindest zu reduzieren, was mittels
einer Vorrichtung gemäß dem kennzeichnenden
Teil von Anspruch 1 erreicht wird.
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Dank
der Verwendung dieser Art von hydraulischer Maschine in dem hydraulischen
Kreislauf kann das Öl
direkt zwischen dem Akkumulator und dem Hubzylinder gepumpt werden,
was eine beträchtliche
Vereinfachung mit sich bringt und bedeutet, dass Steuerverluste
beseitigt werden. Die Erfindung löst daher nicht nur das Wärmeproblem,
sondern bringt ebenso eine wesentliche Energieeinsparung mit sich,
von der sich überraschenderweise
gezeigt hat, dass sie etwa 30 % beträgt.
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Entsprechend
einem weiteren Aspekt gemäß der Erfindung
gilt, dass sich ein Steuerventil in Verbindung mit dem hydraulischen
Kreislauf befindet, wobei die variable Kolbenpumpe mindestens mit dem
Akkumulator oder dem Hubzylinder verbunden ist, ohne dass die Verbindung über das
Steuerventil verläuft,
wobei bevorzugt sowohl der Akkumulator als auch der Hubzylinder
in einer solchen Weise mit der Kolbenpumpe verbunden sind. Ein System
dieser Art bringt eine beträchtliche
Vereinfachung mit sich, nicht zuletzt in Bezug auf die Steuerung,
und bedeutet, dass Steuerverluste beseitigt werden. Zusätzlich ist es
der Fall, dass die Steuerventile, die heute vorhanden sind, normalerweise
nicht dafür
gemacht sind, den Fluss von der Verbrauchereinheit zu dem Motoranschluss
zu steuern, sondern ausgelegt sind, um den Fluss von dem Motoranschluss
zu der Verbrauchereinheit zu steuern. Dies ist ein Nachteil aus
Sicht des Betreibers, da kein Druckausgleich stattfinden kann, was
bedeutet, dass die Hubgeschwindigkeit von der Last beeinflusst wird.
Ein System gemäß der Erfindung
kann alle diese Nachteile beseitigen und ist auch effizienter.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung umfasst der hydraulische Kreislauf
ein erstes Stopp- bzw. Absperrventil, das in der Leitung zwischen
einem Anschluss der hydraulischen Maschine und dem Hubzylinder angeordnet
ist, und ein zweites Stoppventil, das in der Leitung zwischen dem
zweiten Anschluss der hydraulischen Maschine und dem Akkumulator
angeordnet ist, was bedeutet, dass Leckverluste, die ansonsten in
der hydraulischen Maschine auftreten würden, während Zeitspannen beseitigt werden
können,
in denen sich die hydraulische Maschine in der neutralen Stellung
befindet, d.h. wenn die Hubvorrichtung keine Arbeit in einer vertikalen Richtung
ausführen
soll.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung ist es der Fall, dass das erste und
das zweite Stoppventil durch einen Servokreislauf gesteuert werden,
der eine Servopumpe und eine Ventileinheit aufweist, mittels der
die Stoppventile in die offene Position betätigt werden, wenn ein Steuersignal
das Umschaltventil aktiviert, um die Verbindung zwischen dem Akkumulator
und dem Hubzylinder durch die hydraulische Maschine zu öffnen. Hierdurch
wird der Vorteil erhalten, dass die Stoppventile mittels Steuersignalen
von einem Betreiber bzw. Bediener oder einem automatisierten Überwachungssystem
in einer Energie-effizienten Weise gesteuert werden, um sich in
einer für
das System optimalen Weise zu öffnen oder
zu schließen.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt gemäß der Erfindung
ist es der Fall, dass der Zylinder von dem doppeltwirkenden Typ
ist, umfassend eine Stangenseite und eine Zylinderseite, wobei die
Seite, die nicht direkt mit der hydraulischen Maschine verbunden
ist, in der Lage ist, über
einen Steuerregulator Öl
von einer hydraulischen Pumpe zu empfangen. Hierdurch wird der Vorteil
erhalten, dass das herkömmliche
hydraulische System der Handhabungsvorrichtung verwendet werden
kann, um die Regulierung der Absenkbewegung der Hubvorrichtung zu
ergänzen,
insbesondere, wenn die variable abnehmende Last zu gering ist, um
einen positiven Beitrag zu dem Hubkreislauf zu leisten.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt gemäß der Erfindung
ist es der Fall, dass der hydraulische Kreislauf einen zweiten Akkumulator
umfasst, der über mindestens
ein Rückschlagventil
mit mindestens einer der Leitungen zwischen dem Akkumulator und der
hydraulischen Maschine oder der hydraulischen Maschine und dem Hubzylinder
verbunden ist. Hierdurch wird die Gefahr beseitigt, dass die hydraulische Maschine „trockenläuft", d.h. ohne eine
Versorgung mit Hydrauliköl
arbeitet. Dies ist nämlich
eine offenkundige Gefahr in einem System gemäß der Erfindung, da das Öl, das sich
in dem Hauptakkumulator befindet, in einer begrenzten Menge vorliegt,
und der von dem Akkumulator abgegebene Fluss unmittelbar aufhört, wenn
dieser geleert ist. Sobald eine solche hydraulische Maschine „trockenläuft", besteht die Gefahr,
dass sie blockiert (seize). Dies kann innerhalb von Sekundenbruchteilen
passieren. Es ist daher wichtig, dass Öl direkt von einem anderen
Teil des Systems zugeführt
werden kann. Normalweise wird die normale hydraulische Pumpe der
Handhabungsvorrichtung hier nicht ausreichen, da sie normalerweise
einen kurzen Startzeitraum benötigt,
um in der Lage zu sein, einen adäquaten Ölfluss zu
liefern. Daher ist es in bestimmten Systemen gemäß der Erfindung notwendig,
einen zweiten Akkumulator bereitzustellen, der direkt über Rückschlagventile
mit dem Kreislauf mit der hydraulischen Maschine in Verbindung steht,
damit Öl
unmittelbar zugeführt
werden kann, mit dem Ziel, die Gefahr einer Beschädigung zu
beseitigen.
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Gemäß weiteren
Aspekten, die sich auf einen hydraulischen Kreislauf gemäß der letzteren
genannten Art beziehen, umfassend einen zweiten Akkumulator, ergibt
sich das Folgende:
- – dass der zweite Akkumulator über mindestens eins,
und bevorzugt zwei, Rückschlagsventil(e) sowohl
mit der Leitung zwischen dem Akkumulator und dem Motor und der Leitung
zwischen dem Motor und dem Hubzylinder verbunden ist.
- – dass
der Systemdruck in dem zweiten Akkumulator beträchtlich niedriger ist als in
dem ersten Akkumulator.
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Entsprechend
einem spezifischen Aspekt gemäß der Erfindung
ist es der Fall, dass der hydraulische Kreislauf mit dem Hubzylinder
und dem Akkumulator mit einem zweiten hydraulischen Kreislauf für eine Schwenkdrehvorrichtung
in Verbindung steht, wobei der zweite Kreislauf Ventilelemente umfasst,
die in Verbindung mit einer Verzögerung
des Schwenkteils dem Akkumulator Hydraulikfluid zuführt, woraufhin
dieser gefüllt
wird und gleichzeitig mit einer Verzögerungskraft auf den Schwenkteil
einwirkt. Dank dieser Lösung
kann ein großer
Teil der Bremsenergie von der Schwenkbewegung daher in dem System
zurückgewonnen
werden.
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Zusätzlich bietet
es den Vorteil, dass die zusätzliche
Energie häufig
in einer optimalen Phase auftritt, d.h. wenn der Akkumulator sich
an dem Punkt befindet, geleert zu werden, da die Schwenkbewegung
häufig
gleichzeitig mit einem Heben betrieben wird, und da die Schwenkbewegung
häufig
beendet ist, bevor die Hebebewegung abgeschlossen ist. Diese zusätzliche
Energie kommt daher für
den Akkumulator häufig
genau im richtigen Moment, d.h. wenn der Akkumulator fast leer ist,
wobei eine erneuerte Akkumulatorleistung bereitgestellt wird, so
dass die Hubbewegung mittels Öl
abgeschlossen werden kann, dass über
den Akkumulators zugeführt
wird.
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Weitere
Aspekte und Vorteile gemäß der Erfindung
werden aus der detaillierteren folgenden Beschreibung ersichtlich.
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Beschreibung
der Zeichnung
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Die
Erfindung wird im Folgenden genauer beschrieben werden, in Verbindung
mit der angefügten
Zeichnung, in der:
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1 ein
hydraulisches Schema bzw. System für einen Hubzylinder gemäß der Erfindung
zeigt; 2 ein bevorzugtes hydraulisches System für einen
Hubzylinder in einem geschlossenen System gemäß der Erfindung zeigt;
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3 ein
hydraulisches System für
einen Schwenkkreislauf gemäß der Erfindung
zeigt;
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4 ein
hydraulisches System für
einen Hubzylinder und Schwenkkreislauf gemäß der Erfindung zeigt; und
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5 ein Diagramm zeigt, das die Leistungsaufnahme
einer Handhabungsvorrichtung gemäß der Erfindung
und einer Handhabungsvorrichtung gemäß der herkömmlichen Technik vergleicht.
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Detaillierte
Beschreibung
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1 zeigt
ein hydraulisches System für
einen Hubzylinder in einem hydraulischen Kreislauf gemäß der Erfindung.
Ein doppeltwirkender hydraulischer Zylinder 1, eine variable
Kolbenpumpe 3 (die im Folgenden eine hydraulische Maschine
genannt wird) und ein Akkumulator 6 sind gezeigt. Der hydraulisches
Kreislauf ist in einer mobilen Handhabungsvorrichtung angeordnet,
zum Beispiel einem Lastwagen oder Bagger, wobei der Hubzylinder
daher bereitgestellt ist, um vertikale Arbeit in der Hubvorrichtung
der Handhabungsvorrichtung auszuführen, zum Beispiel dem Arm,
der die Schaufel bei einem Bagger trägt. Zwischen dem Hubzylinder 1 und der
hydraulischen Maschine 3 ist ein Logikelement 2 in
der Form eines Stoppventils angeordnet, das federbelastet ist und
welches in seinem nicht beeinflussten Zustand die Verbindung zwischen
der hydraulischen Maschine 3 und dem Hubzylinder 1 unterbricht.
In seiner aktivierten Stellung gibt die Ventilvorrichtung 2 eine
Verbindung zwischen der hydraulischen Maschine 3 und dem
Hubzylinder 1 frei. Dieses Logikelement 2 funktioniert
bevorzugt ebenfalls als ein Rohrunterbrechungselement (tubebreaking element).
Ein ähnliches
Logikelement 5 ist zwischen dem Akkumulator 6 und
dem hydraulischen Motor 3 angeordnet, mit einer Funktion ähnlich dem
erstgenannten Logikelement 2. Dieses ist ebenfalls in der Form
eines Stoppventils 2 ausgeführt. Diese beiden Ventile 2, 5 werden
mittels eines Servosystems 4, 9 gesteuert, bestehend
aus einer Servopumpe 4 und einem Ventil 9. Die
Servopumpe 4 wird durch eine unabhängige Quelle betrieben, normalerweise
den Treibstoff-basierten Motor D der Handhabungsvorrichtung, der
geeigneterweise auch die variable Kolbenpumpe 3 antreibt.
Der Betrieb erfolgt in einer bekannten Weise über eine geeignete Übertragungsvorrichtung
bzw. ein Getriebe. Der hydraulische Fluss von der Servopumpe 4 kann über das
Ventil 9 auf die Logikelemente 2, 5 wirken,
um die Verbindung in den jeweiligen Leitungen 3-1, 3-6 zu öffnen. Das Servoventil 9 wird
normalerweise durch einen Betreiber gesteuert, falls anwendbar von
einem automatischen Überwachungssystem,
in einer solchen Weise, dass, wenn es gewünscht wird, Arbeit mit dem Hubzylinder 1 auszuführen, das
Servoventil 9 betätigt
wird, um die Verbindung zwischen der Druckseite der Servopumpe 4 und
den Leitungen 9-2, 9-5 zu öffnen, die zu den Logikelementen 2, 5 führen, so
dass der Öldruck
bereitgestellt wird, wenn diese öffnen. Sobald
die Betätigung
des Servoventils 9 endet (dieses nimmt wieder eine nicht-arbeitende
Stellung ein, zum Beispiel mittels Federkraft), wird kein Signal
an die Logikelemente 2, 5 abgegeben, so dass die Druckseite
der Servopumpe 4 von der Verbindung mit den Leitungen 9-2, 9-5 abgeschnitten
wird, wobei die Leitungen 9-2, 9-5 stattdessen
mit einer Rückführleitung 9-90 verbunden
werden, die zu einem nicht unter Druck stehenden Tank 90 führt. Mittels dieses
Servokreislaufs 4, 9 wird daher sichergestellt, dass
immer eine offene Verbindung vorhanden ist, wenn es einen Bedarf
an einer Hebe- oder Senkbewegung gibt, wobei gleichzeitig die Ventile
unnötige Leckagen
durch den hydraulischen Motor 3 beseitigen. Natürlich weist
eine variable hydraulische Maschine (manchmal auch der hydraulische
Motor genannt) immer eine bestimmte Leckage auf. Daher ist es wünschenswert,
die Verbindung mit unter Druck stehenden Teilen zu unterbrechen,
wenn sich das System in der neutralen Stellung befindet, um unnötige Leckagen
zu beseitigen.
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Die
hydraulische Maschine 3 ist eine variable Kolbenpumpe,
die an den Anschlüssen 10, 11 sowohl Öl erhalten
als auch abgeben kann. Die Pumpe ist von einer bekannten Art, die
vollen Systemdruck an beiden Auslassanschlüssen ermöglicht, und in welcher der
Fluss von O-Max eingestellt werden kann, mittels der variablen Einstellung,
die normalerweise mittels einer so genannten Taumelscheibe (swash plate)
erreicht wird. Die Verwendung einer Pumpe dieser Art beseitigt die
Notwendigkeit, den Kreislauf über
ein Steuerventil zu regulieren, wodurch eine beträchtliche
Vereinfachung erreicht wird und gleichzeitig Steuerverluste praktisch
beseitigt werden.
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Weiterhin
ist ein sequenzielles Ventil 7 in dem hydraulischen Kreislauf
eingeschlossen. Das sequenzielle Ventil 7 ist in einer
Leitung 1-6 angeordnet, welche den Hubzylinder 1 mit
dem Akkumulator 6 verbindet, wodurch es möglich ist,
irgendwelchen Überdruck
in der Leitung 1-2 zwischen dem Hubzylinder und dem Logikelement 2 über das
sequenzielle Ventil 7 zu dem Akkumulator abzubauen, so
dass Energie in dem System zurückgehalten
wird.
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Ein
Sicherheitsventil 8 ist in dem System zwischen dem Akkumulator 6 und
einem Tank 42 vorgesehen, welches sicherstellt, dass ein
bestimmter Maximaldruck für
den Kreislauf nicht überschritten
wird. Ein Druck reduzierendes Ventil 23 ist zwischen dem Akkumulator 6 und
dem Logikelement 5 angeordnet. Das Druck reduzierende Ventil
stellt sicher, dass der Akkumulatordruck den Maximalwert, der für den Akkumulatortyp
gestattet ist, nicht überschreitet,
was bedeutet, dass der Akkumulator nicht notwendigerweise von der
gleichen Druckklasse wie der Rest des Systems sein muss.
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Weiterhin
ist gezeigt, dass der hydraulische Kreislauf mit der herkömmlichen
Hydraulikpumpe 12 der Handhabungsvorrichtung verbunden
ist, deren Fluss in einer herkömmlichen
Weise über
ein Steuerventil 13 geregelt wird. Aufgrund dessen kann Öl über einen
der Anschlüsse 14 auf
dem Steuerventil 13 zu der entgegengesetzten Seite 1A des
doppeltwirkenden Zylinders 1 geleitet werden. Weiterhin kann Öl mittels
des Steuerventils 13 über
einen zweiten Anschluss 15 der Kolbenseite 1B des
Hubzylinders 1 zugeführt
werden. In der Leitung 15-1 ist zwischen dem Steuerventil 13 und
der Kolbenseite 1B des Hubzylinders 1 ein Rückschlagventil 16 angeordnet,
das verhindert, dass Öl
von der Kolbenseite 1B des Hubzylinders zu dem Steuerventil 13 geleitet wird.
Die hydraulische Pumpe 12 bezieht ihr Öl in der normalen Weise aus
dem Tank 42. Das Steuerventil 13 ist normalerweise
an einem Ende 13-42 mit dem Tank 42 verbunden,
während
sein anderes Ende 13-12 mit der hydraulischen Pumpe 12 verbunden
ist. Weiterhin weist das System ein sequenzielles Ventil 19 auf,
das überschüssiges Öl von dem
Hubkreislauf 1, 3, 6 zu dem Steuerventil 13 zurückführen kann,
wo es verwendet werden kann, um zum Beispiel den Stab (stick) bei
einem Bagger zu manövrieren. Schließlich ist
gezeigt, dass das System einen weiteren Akkumulator 21 enthalten
kann, der angeordnet sein kann, um entweder mit dem Kreislauf über ein Ventil 22 verbunden
oder nicht verbunden zu sein. Dieser zusätzliche Akkumulator 21 kann
entweder verwendet werden, um sicherzustellen, dass in Verbindung
mit bestimmten Arbeitsvorgängen
ausreichend Hydrauliköl
vorgefunden wird und/oder, um den Kreislauf mit einem unterschiedlichen
Druckniveau in Verbindung mit bestimmten Arbeitsvorgängen zu
versehen.
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Ein
Druck messendes Element 17 ist bereitgestellt, um in der
Lage zu sein, den Druck in der Leitung zwischen dem Hubzylinder 1 und
dem Logikelement 2 zu registrieren. Im Falle einer Senkbewegung, die
Leistung erfordert, wird das Druck messende Element 17 registrieren,
dass der Druck unterhalb dem liegt, der für die Funktion erforderlich
ist, und sicherstellen, dass das Steuerventil 13 über den
Anschluss 14 Öl
an die Stangenseite des Hubzylinders abgibt.
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Das
System funktioniert so, dass in dem Falle einer Hubbewegung der
Betreiber ein Steuersignal an den Steuerservo (nicht gezeigt) senden
wird, der das Ventil 9 aktiviert, das wiederum sicherstellt,
dass sich die Ventile 2 und 5 öffnen. Die Verbindung zwischen
dem Akkumulator 6, der hydraulischen Maschine 3 und
dem Hubzylinder 1 ist daher vollständig offen. Das unter Druck
stehende Öl
in dem Akkumulator 6 fließt dann zu der variablen hydraulischen
Maschine 3, welche das Öl
zu dem Hubzylinder 1 weiter befördert. Falls der Druck in dem
Akkumulator in diesem Fall höher
ist als erforderlich ist, um die Arbeit unter Verwendung des Hubzylinders 1 auszuführen, wird
die überschüssige Energie
von der hydraulischen Maschine 3 dem Antriebssystem zugeführt, was
am besten mittels des Getriebes T erreicht wird. Wenn der Akkumulatordruck
nicht ausreichend sein sollte, stellt die variable hydraulische
Maschine 3 einen Druckanstieg bereit, um das erforderliche
Druckniveau zu erreichen, was am besten erreicht wird mittels Leistung,
die von dem Motor D der Handhabungsmaschine geliefert wird. Daher
wird einer solchen Situation nur so viel Energie geliefert, wie
erforderlich ist, um die Druckdifferenz zwischen dem Akkumulator
und den Anforderungen des Hubzylinders zu überwinden. Im Falle einer Absenkbewegung
wird die Richtung des Flusses in der Pumpe geändert und Öl wird am Anschluss 10 zugeführt und
am Anschluss 11 abgegeben, um dem Akkumulator 6 zugeführt zu werden.
Wenn der Druck in dem Akkumulator 6 dann niedriger ist
als an dem Hubzylinder 1, wird die variable hydraulische
Maschine 3 in der Lage sein, dem Getriebe T Energie zuzuführen. Wenn
andererseits der Druck in dem Akkumulator höher als in dem Hubzylinder
ist, muss zusätzliche
Energie von dem Motor D der variablen hydraulischen Maschine 3 zugeführt werden,
um eine Absenkbewegung zu erhalten. Jedoch wird diese Energie in
dem Akkumulator 6 gespeichert und ist daher in Verbindung
mit der nächsten
Hubbewegung verfügbar.
Es ist aus dem obigen ersichtlich, dass das System energiesparend ist,
und ein Wärme
erzeugendes Drosseln des Ölflusses
beseitig, das normalerweise auftritt, wenn die abnehmende Energie
in herkömmlichen
Systemen gehandhabt wird.
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Die
Aufgabe des Druck messenden Elements 17 ist es, sicherzustellen,
dass die hydraulische Maschine 3 den Fluss auf 0 einstellt,
wenn der hydraulische Zylinder keinen Druck mehr aufweist, zum Beispiel
wenn die Schaufel das Bodenniveau erreicht hat.
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Im
Falle einer Hubbewegung, von der gewünscht ist, sie schnell auszuführen, eine
normale Anforderung zum Beispiel beim Tiefbau, können sowohl die variable hydraulische
Maschine 3 als auch die hydraulische Pumpe 12 aktiviert
werden, wobei in diesem Fall das von dem Akkumulator erhaltene Öl nicht
vollständig
der Menge des Öls
des Hubzylinders entspricht. Während
einer Absenkbewegung wird das Rückschlagventil 16 verhindern,
dass das Öl zum
Anschluss 15 fließt.
Bei der nächsten
Absenkbewegung muss daher eine Menge, die derjenigen entspricht,
die von der Pumpe 12 erhalten worden ist, durch das Sicherheitsventil 8 aus
dem Kreislauf abgelassen werden. Alternativ kann das sequenzielle Ventil 19 verwendet
werden, um das überschüssige Öl zu der
Einlassseite des Steuerventils 13 zurückzuführen, um zum Beispiel für die Schwenkbewegung auf
einem Bagger verwendet zu werden. Öl für die Stangenseite des doppeltwirkenden
Hubzylinders 1 kann über
ein so genanntes Wiederauffüll-Ventil 18 in der
Form eines Rückschlagventils
erhalten werden, welches zwischen der Auslassseite des Steuerventils und
der Leitung 14-1 angeordnet ist, die zu der Stangenseite
des Hubzylinders 1 führt.
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2 zeigt
ein bevorzugtes hydraulisches System gemäß der Erfindung. Dies zeigt
einen hydraulischen Kreislauf der insgesamt im Wesentlichen aus
den gleichen Unterkomponenten besteht wie in 1 beschrieben.
Nachfolgend werden daher nur die entscheidenden Unterschiede beschrieben.
Es ist gezeigt, dass ein weiterer Akkumulator 20 bereitgestellt
ist, der mit dem Kreislauf verbunden ist. Dieser weitere Akkumulator 20 weist
einen niedrigeren Systemdruck auf als der Hauptakkumulator 6.
Der zweite Akkumulator 20 ist mit dem Hauptsystem 6, 3, 1 über Rückschlagventile 30, 31, 32 verbunden.
Eine erste Leitung 2-20 ist mit der Leitung zwischen dem
Logikelement 2 und dem oberen Anschluss 10 der
hydraulischen Maschine 3 über ein erstes Rückschlagventil 30 verbunden.
Eine zweite Leitung 5-20 ist mit der Leitung zwischen dem
Akkumulator 6 und dem Logikelement 5 über ein
zweites Rückschlagventil 32 verbunden.
Die zwei Leitungen sind zu der Öffnungsseite
eines gewöhnlichen
bzw. gemeinsamen Rückschlagventils 31 zusammengeführt, das über seine Schließseite mit
dem Akkumulator 20 verbunden ist. Die Aufgabe dieses zusätzlichen
Akkumulators 20 ist es, in der Lage zu sein, Öl unmittelbar
der variablen Kolbenpumpe 3 zuzuführen, wenn es dringend erforderlich
ist. Eine dringende Anforderung dieser Art entsteht, wenn der Hauptakkumulator 6 leer
wird. Ein Leeren des Hauptakkumulators 6 findet nämlich unmittelbar
im Laufe eines sehr kurzen Zeitraums statt, ohne irgendeine vorausgehende
Warnung, dass die Menge des Öls
auszugehen beginnt. Die herkömmliche
hydraulische Pumpe 12 schafft es in diesem Fall nicht, Öl in der
kurzen verfügbaren
Zeit zu liefern, was bedeutet, dass eine Gefahr der vollständigen Zerstörung der
variablen Kolbenpumpe besteht. Die Gefahr der Zerstörung wird
daher mittels des zusätzlichen
Akkumulators 20 beseitigt, der Öl dem Kreislauf 6, 3, 1 über die
Rückschlagventile
direkt zuführen kann,
wenn der Systemdruck sehr schnell abfällt. Weiterhin ist gezeigt,
dass ein Druck überwachendes Element 17 angeordnet
ist, das mit dem Hubzylinder verbunden ist, mit der gleichen Funktion
wie gemäß 1.
Das Sicherheitsventil 8 stellt sicher, dass der erlaubte
Systemdruck für
den Akkumulator 6 nicht überschritten wird. Das System
funktioniert ansonsten wie in Verbindung mit 1 beschrieben.
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3 zeigt
in diagrammatischer Form einen hydraulischen Kreislauf für eine Handhabungsmaschine
(nicht gezeigt), die einen Schwenkkran oder dergleichen aufweist
(nicht gezeigt), dessen Schwenkbewegungen mittels eines hydraulischen Schwenkmotors 35 aktiviert
werden. Ebenfalls mit dem hydraulischen Kreislauf in einer kommunizierenden
Weise ist ein Hubkreislauf L zum Aktivieren des Schwenkens des Arms
verbunden. In einer bekannten Weise ist für diesen Hubkreislauf ein Akkumulator 6 vorgesehen,
der daher dazu bestimmt ist, die potenzielle Energie des Armsystems
und der Last beim Absenken zu verwenden. In dem Schwenkkreislauf, der
aus der Pumpe 12, einem Steuerregulator 13, einem
Schwenkmotor 35 besteht, sind zwei sequenzielle Ventile 36, 37 vorhanden,
die über
ein Rückschlagventil 38 das überschüssige Öl, das bei
einer Verzögerung
auftritt, dem Akkumulator 6 zuführen, der in dem Hubkreislauf
L angeordnet ist.
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Die
sequenziellen Ventile 36, 37 werden mittels Federn 46, 47 eingestellt,
was bedeutet, dass ein bestimmter Minimaldruck in der Vorwärts-Leitung
zu den Ventilen 36, 37 vorhanden sein muss, um
diese zu aktivieren, so dass Öl
zu dem Akkumulatortank 6 gelangen kann. Zusätzlich ist
jedes sequenzielle Ventil 36, 37 über die
Leitung 43, 48 mit einer jeweiligen Servoabdeckung
(servo cover) 44, 45 auf dem Steuerregulator 13 verbunden,
was bedeutet, dass vorhandener Druck in der Servoabdeckung 44, 45 überlagert
wird, zusammen mit dem Federdruck an dem sequenziellen Ventil 36, 37.
In einer bekannten Weise sind in dem Steuerregulator 13 Druck
vermindernde/Überströmventile
(nicht gezeigt) angeordnet, die von vollständig offen bis vollständig geschlossen eingestellt
werden können.
Die Pumpe 12 führt Öl einer
Seite P des Steuerregulators 13 zu. Auf der entgegengesetzten
Seite des Steuerregulators, T, befindet sich eine Rückführleitung 43,
die nicht unter Druck steht und zu dem Tank 42 führt. Drei
andere Funktionen werden in dem Falle des Steuerregulators bereitgestellt,
der in 3 gezeigt ist. Jede dieser Funktionen wird in
einer bekannten Weise mittels eines Schiebers gesteuert. Die Figur
zeigt nur den Kreislauf, der mit dem Schieber verbunden ist, der den
Schwenkmotor 35 betätigt.
Daher ist ein oberer Anschluss gezeigt, der so genannte A-Anschluss, der
ein Schwenken in einer Richtung bereitstellt, und ein unterer Anschluss,
der so genannte B-Anschluss, der ein Schwenken in einer anderen
Richtung bereitstellt.
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In
einer Schwenkbewegung wird das Steuerventil durch einen Servo aktiviert
(nicht gezeigt), der bewirkt, dass Öl von der Pumpe 12 über den
Steuerregulator 13 an den Schwenkmotor 35 gesandt
wird. Wenn das Steuerventil aktiviert ist, so dass der A-Anschluss
offen ist, in dem Fall wird der Öldruck
von der Pumpe 12 einerseits auf der A-Seite dem Schwenkmotor 35 zugeführt, und
ebenso über
die Servoabdeckung an die Leitung 43, was den Betätigungsdruck für das sequenzielle
Ventil 36 beeinflusst. Daher wird das sequenzielle Ventil 36 dadurch
während
der Beschleunigungsphase geschlossen gehalten, woraufhin alles Öl zugeführt wird
und durch den hydraulischen Motor 35 fließt. Aufgrund
der Tatsache, dass gleichzeitig das Druck vermindernde Ventil, das
an dem B-Anschluss in dem Steuerregulator angeordnet ist, vollständig offen
ist, wird das Rückflussöl in der Lage
sein, ohne Gegendruck durch den B-Anschluss hindurch und durch den
Steuerregulator 13 hinaus an die Rückführleitung 43 und dann
in den Tank zu gehen. Der Rückführkreislauf 45 ist
dann während
der Beschleunigungsphase vollständig
offen zu einem Tank 42. Wenn die gewünschte Rotationsgeschwindigkeit
erreicht worden ist, wird der Druck in der Zufuhrleitung des Motors 35 abfallen,
bis ein Zustand des Gleichgewichts entsteht, und nur der zum Überwinden
der Verluste erforderliche Druck auftritt.
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In
einer Verzögerungsbewegung
gemäß dem Stand
der Technik würde
die Zufuhrseite, d.h. der A-Anschluss, nun geschlossen und die Auslassseite,
d.h. der B-Anschluss, würde
gedrosselt, wobei der Hauptanteil der Verzögerungsarbeit über das Druck
vermindernde Ventil des B-Anschlusses
verschwinden würde.
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In
einem Kreislauf gemäß der Erfindung,
wird die Verzögerungsarbeit
stattdessen verwendet, aufgrund der Tatsache, dass die Bremsenergie
dem Akkumulatortank 6 zugeführt wird. Dies wird dadurch
erreicht, dass das unter Druck stehende Hydrauliköl über das
sequenzielle Ventil 37 oder 36 dem Akkumulator 6 zugeführt wird.
Aufgrund der Tatsache, dass der Druck in der Servoleitung 48 während der Verzögerungsphase
verringert ist, wird das sequenzielle Ventil 37 die Verbindung
zu dem Akkumulator 6 öffnen,
bevor das Überströmventil
sich geöffnet
hat. Aufgrund der Tatsache, dass der Akkumulatordruck 6 geringfügig unterhalb
des Verzögerungsdrucks
des Schwenkmotors 35 liegt, wird die Verzögerungsenergie
dem Akkumulator 6 praktisch intakt zugeführt. Der
Energieverlust wird von der Druckdifferenz zwischen den zwei kommunizierenden
Niveaus bestimmt. Wenn ein herkömmliches
System verwendet wird, bei dem ein Niveau der Atmosphärendruck
ist und z.B. das Druckniveau an dem Druckminderer des Schwenkkreislaufs
auf 210 Bar eingestellt ist, wird Fluss × 210 gleich dem Energieverlust
sein. In der Anwendung gemäß der Erfindung
wird der einzige Verlust die Differenz zwischen dem Akkumulatordruck
und dem Druckniveau des sequenziellen Ventils sein. Wenn der Druck
in dem Akkumulator zum Beispiel 160 Bar beträgt und der niedrigste Druck
in dem sequenziellen Ventil 180 Bar beträgt, wird der Energieverlust
20 × der
Fluss sein, d.h. etwa 10 % verglichen mit einer herkömmlichen
Anordnung. Wenn der Akkumulatordruck während dem Verzögern auf
210 ansteigt, wird der Verlust nahe Null sein. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden die sequenziellen Ventile 36, 37 innerhalb
des Druckniveaus proportional gesteuert, welches die Servoabdeckungen
erfordern, oder etwa 40 Bar über
der Grundeinstellung des sequenziellen Ventils. Dies wird erreicht,
indem der Druck auf das sequenzielle Ventil in Verbindung mit der
Verzögerungsphase
automatisch reduziert wird, wenn der Steuerhebel freigegeben wird.
Die Funktion des Rückschlagventils 38 ist
es, zu verhindern, dass der Akkumulator aufgrund der nicht unbedeutenden
Leckage geleert wird, die in ferngesteuerten Ventilen immer vorhanden
ist. Aufgrund der Tatsache, dass der Druck in der Servoabdeckung 43, 44 der
gewünschten
Schwenkgeschwindigkeit proportional ist, wird der Rückgewinnungseffekt
ebenso von dem Betriebsmodus abhängen,
und die gewünschte
Rückgewinnung
kann daher durch den Betriebsmodus des Betreibers beeinflusst werden.
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Ein
Wiederauffüll-Kreislauf
(nicht gezeigt) ist in dem Steuerregulator 13 bereitgestellt,
wobei die Aufgabe des Kreislaufs darin besteht, das Auftreten von
hydraulischem Spiel zu beseitigen.
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Das
System gemäß 3 bietet
mehrere Hauptvorteile zusätzlich
zu der Energiesparfunktion, von denen der wichtigste ist, dass die
Wärmeerzeugung
drastisch verringert ist. Alle bekannten Überströmventile basieren auf der Tatsache,
dass der Druck des hydraulischen Mediums mittels Drosseln verringert
wird, wobei der in diesem Fall entstehende Energieverlust in Wärme umgewandelt
wird. In dem neu entwickelten System wird der Druckabfall im Prinzip
praktisch beseitigt, da der Akkumulatordruck sich vernachlässigbar
von dem Maximaldruck des Schwenkkreislaufs unterscheidet, was bedeutet, dass
die Wärmezunahme
im Prinzip beseitigt wird. Es ist von früher bekannt, dass die Temperatur
in dem Auslass einer Druck verringernden Düse direkt von der Druckdifferenz
abhängt.
Bei einem hohen Druckabfall, 2–300
Bar, der herkömmlicherweise
vorhanden ist, wird die Auslasstemperatur einige hundert Grad betragen,
was einen negativen Einfluss auf die Lebensdauer des hydraulischen
Mediums hat. In der Realität
sind es fast nur hohe Temperaturen, welche die Lebensdauer des Öls beeinträchtigen.
Mit den ständig
zunehmenden Forderungen nach Umweltölen, die gegenüber hohen
Temperaturen empfindlich sind, wird bemerkt, dass die Vorteile des
Systems nicht unbeträchtlich
sind. Es wird bemerkt, dass das System vorteilhaft in Kombination
mit hydraulischen Kreisläufen
außer
einem Hubkreislauf verwendet werden kann, zum Beispiel in einem
hydraulischen Antriebskreislauf.
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4 zeigt
ein hydraulisches System einer bevorzugten Kombination eines Schwenkkreislaufs 5 [sic]
und eines Hubkreislaufs L, die zum Beispiel einen Teil eines Baggers
bilden. Der Hubzylinder 1 ist in diesem Fall mit dem Baggerschaufelarm
(nicht gezeigt) verbunden und der Schwenkmotor 35 ist mit dem
Schwenkkreislauf der Baggerschaufel (nicht gezeigt) verbunden. Wie
ersichtlich ist, wird die bevorzugte Ausführungsform, die in 2 gezeigt
ist, in dem Hubkreislauf L mit einem zusätzlichen Akkumulator 20 verwendet,
um den notwendigen Ölfluss
zu der variablen hydraulischen Maschine 3 auch dann sicherzustellen,
wenn der Hauptakkumulator 6 geleert ist. Es ist ebenso
ersichtlich, dass das System im Prinzip eine Kombination der 2 und 3 ist. Daher
führt die
Leitung nun von dem Schwenksystem S direkt auf das Rückschlagventil 38 folgend
in den Hauptakkumulator 6. Es ist ebenso gezeigt, dass
ein und derselbe Steuerregulator 13 verwendet wird, um die
Funktion sowohl des Schwenkmotors 35 als auch jeder zusätzlichen
Energie zu steuern, die dem Hubzylinder 1 zugeführt werden
muss. Das System funktioniert im Prinzip vollständig gemäß dem, was in dem kombinierten
Text in Bezug auf 2 und 3 beschrieben
worden ist. Dank dieser Lösung
kann daher ein großer
Teil der Bremsenergie von der Schwenkbewegung in dem System zurückgewonnen werden.
Weiterhin bietet es den Vorteil, dass die zusätzliche Energie von dem Schwenkkreislauf
häufig in
einem optimalen Moment auftritt, d.h. wenn der Akkumulator im Begriff
steht, geleert zu werden, da die Schwenkbewegung häufig gleichzeitig
mit einem Heben betrieben wird, zumindest in Verbindung mit Baggerschaufeln,
und in diesem Fall wird die Schwenkbewegung häufig verzögert, bevor die Hubbewegung abgeschlossen
ist. Häufig
kommt diese zusätzliche Energie
für den
Akkumulator genau im richtigen Moment, d.h. wenn der Akkumulator
fast leer ist, was eine erneuerte Akkumulatorleistung bereitstellt,
so dass die Hubbewegung mittels Öl
abgeschlossen werden kann, das über
oder in Verbindung mit dem Akkumulator 6 zugeführt wird.
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5 zeigt in schematischer Form ein Diagramm,
das eine Energieeinsparung darstellt, die erreicht werden kann,
wenn ein Hubkreislauf gemäß der Erfindung
verwendet wird (d.h. gemäß 1 oder 2).
In dem Diagramm ist die momentane Leistungsaufnahme auf der y-Achse
gezeigt, und auf der x-Achse ist eine Zeitachse gezeigt. Die Kurven
simulieren ein und dieselbe Aufgabe, die von einem Bagger ausgeführt wird,
wobei Kurve A die Leistungsaufnahme in einem Standardsystem beschreibt und
die andere Kurve B die Leistungsaufnahme bei einem System gemäß der Erfindung
zeigt. Die Simulation basiert auf einem häufig auftretenden Vorgang für Baggerschaufeln
einschließlich
zuerst einem Ausfahren des Schaufelarms, dann Treiben der Schaufel in
den Boden, dann Zusammenziehen des Arms, woraufhin die Schaufel
gefüllt
ist, worauf folgend die Schaufel angehoben wird und eine Schwenkbewegung
begann (Leistungsspitze gemäß einem
alten System). Darauf folgend wird die Schwenkbewegung verzögert, die
Güter werden
aus der Schaufel fallengelassen, wonach die Schaufel schließlich abgesenkt
wird. Es ist klar, dass die Leistungsaufnahme bei einem Standardsystem
beträchtlich
größer ist, etwa
40 % während
der arbeitsintensivsten Phase (zwischen zwei und sechzehn Sekunden).
Eine merkliche Energieeinsparung kann daher dank der Tatsache erreicht
werden, dass Öl
unter Ladedruck von dem Akkumulator wiederverwendet werden kann.
Wenn die Kombination gemäß 4 zusätzlich verwendet
wird, ist die Einsparung sogar noch größer.
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Die
Erfindung ist nicht darauf beschränkt, was vorstehend demonstriert
worden ist, sondern kann innerhalb des Schutzumfangs der folgenden Patentansprüche variiert
werden. Es wird zum Beispiel bemerkt, dass der Servodruck von einer
anderen Quelle als der Pumpe 4 in dem System erhalten werden
kann, z.B. von dem Akkumulator 20. Es wird weiterhin bemerkt,
dass man in keinster Weise darauf beschränkt ist, nur einen Hubzylinder
zu verwenden, sondern dass in einem Kreislauf gemäß der Erfindung
ebenso zwei oder mehr Hubzylinder verwendet werden können. Das
gleiche gilt natürlich
auch für die
Anzahl von Akkumulatoren, die variiert werden kann, wie es gewünscht oder
benötigt
wird. Es wird ebenso bemerkt, dass eine Anzahl von Modifikationen
im Bezug auf die Ventilanordnungen gemacht werden kann, ohne die
Prinzipien der Erfindung zu beeinträchtigen. Weiterhin wird bemerkt,
dass viele andere Arten von Drehvorrichtungen anstelle eines hydraulischen
Motors 5 in dem tatsächlichen Schwenkkreislauf
verwendet werden können,
um eine Rotation des schwenkbar angeordneten Teils zu erreichen,
zum Beispiel mittels eines Gestells bzw. Rahmen (rack), das bzw.
der mit einem Stirnrad (spur ring) auf dem Schwenkteil zusammenwirkt,
oder eines hydraulischen Zylinders. Weiterhin wird bemerkt, dass
Vielfache der grundlegenden Elemente verwendet werden können, zum
Beispiel mehrere Hubzylinder und/oder mehrere hydraulische Motoren 5,
etc.
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Weiterhin
wird bemerkt, dass die Erfindung ebenso in ähnlichen Handhabungsmaschinen verwendet
außer
den vorhergehend genannten werden kann, zum Beispiel forstwirtschaftlichen
Maschinen, so genannten Erntern (cropper) etc.
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Die
Erfindung kann ebenso in Verbindung mit der Verwendung eines Steuerventils
verwendet werden, über
welches das Hydrauliköl
zu und von dem Akkumulator oder Hubzylinder geleitet wird. Hier
gilt, dass die potenzielle Energie, die sich in dem Hubkolben befindet,
in dem Fall einer Absenkbewegung über das Steuerventil zu dem
Akkumulator zurückgeführt wird,
wobei der Akkumulator wiederum mit der variablen Kolbenpumpe verbunden
ist. Eine Vorbedingung ist jedoch, dass der Akkumulatordruck unterhalb
des Drucks des Hubzylinders liegt und dass, bevor ein Zustand des
Gleichgewichts auftritt, eine separate Rückführleitung zu dem Tank geöffnet wird.
In einer Hubbewegung wird das unter Druck stehende Öl den Druckanstieg
oder – Abfall
in der Kolbenpumpe bereitstellen, der für die Anforderung, die gewünschte Arbeit
auszuführen,
notwendig ist. Wenn zum Beispiel die Hubarbeit nach 200 Bar verlangt und
der Akkumulatordruck 100 Bar beträgt, hat die gespeicherte Energie
die halbe Hubarbeit ausgeführt.
Es ist bevorzugt der Fall, dass das Steuerventil mit hydraulischem
Medium über
einen regulären Pumpeinlass
von den Hubkolben zugeführt
wird, und dass das Steuerventil mit einem Druckausgleich versehen
ist, welcher auf die Aktivierung des Ventils hin einen druckkompensierten
Fluss an den Motoranschluss abgibt.
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Um
die Erfindung für
Gabelstaplerwagen zu modifizieren, die durch eine Arbeitsform gekennzeichnet
sind, bei der es nicht möglich
war, unter Verwendung der vorherigen Technik die abnehmende Lastenergie
zurück
zu gewinnen, trifft das Folgende zu. Der normale Zyklus für einen
Gabelstaplerwagen ist es, eine Last zu heben oder abzusenken, wobei
es nicht möglich
ist, die Abfolge für
diese Vorgänge
zu bestimmen, sondern eher die Aufgabe den Verlauf der Ereignisse
steuert. Aufgrund der Auslegung des Hubzylinders wird ebensoviel Öl verwendet,
um die Gabeln leer oder mit einer vollen Last bzw. Ladung anzuheben,
nur der Druck variiert. Das hydraulische System für einen
Gabelstaplerwagen mit Energierückgewinnung
sollte daher durch ein Ventil vervollständigt werden, das im Falle
einer niedrigen abnehmenden Last automatisch ein Ventil öffnet, das
mit einem Tank verbunden ist, wenn ΔP zwischen dem Zylinderdruck
und Akkumulator unter einen bestimmten Wert fällt. In dieser Hinsicht ist
natürlich
ein Ventil denkbar, das von dem Betreiber betätigt wird.