ES2219494T3

ES2219494T3 - DEVICE FOR SAVING ENERGY IN UTENSILS THAT WORK THAT CAN BE HYDRAULICALLY OPERATED.

Info

Publication number: ES2219494T3
Application number: ES01900392T
Authority: ES
Inventors: Frank Herold; Herbert Baltes
Original assignee: Hydac Technology GmbH
Current assignee: Hydac Technology GmbH
Priority date: 2000-02-11
Filing date: 2001-01-08
Publication date: 2004-12-01
Anticipated expiration: 2021-01-08
Also published as: ATE265624T1; EP1254319A1; DE10006013A1; EP1254319B1; DE50102128D1; WO2001059309A1

Abstract

The invention relates to a device for saving energy in working appliances (10) that can be actuated hydraulically and have a piston-type accumulator (12). The aim of the invention is to improve the known device in such a way that said device is only used when actuation of the working appliances in the normal operational mode makes this seem appropriate and that special working procedures carried out by the machine are not impeded, whereby the working appliances are fully discharged or are used intensively during said procedures. A fluid control device (30) is provided with a control device (36) by means of which the piston-type accumulator (12) can be connected to or disconnected from a fluid circle (34) of the working appliance (10). The control device (36) is provided with a monitoring device for the connecting/disconnecting procedures. Said monitoring device detects at least system states of the working appliance (10) and/or the piston-type accumulator (12).

Description

Dispositivo para ahorrar energía en utensilios de trabajo que puede accionarse hidráulicamente.Device to save energy in utensils work that can be operated hydraulically.

La invención se refiere a un dispositivo para ahorrar energía en utensilios de trabajo que pueden accionarse de manera hidráulica, con las características del preámbulo de la reivindicación 1.The invention relates to a device for save energy on work utensils that can be operated by hydraulic way, with the characteristics of the preamble of the claim 1.

A partir del documento EP-A-0 897 480, así como del documento DE-A-196 17 950 se conocen en cada caso un dispositivo del tipo genérico para ahorrar energía y para recuperar energía. Los pistones del acumulador de pistón acoplados forzosamente entre sí por medio de la pieza de acoplamiento producen en una de las direcciones de desplazamiento una cámara de precarga que se reduce dentro del acumulador de pistón, aumentando al mismo tiempo la presión interna del gas, que disminuye en el sentido de la descompresión en cuanto los pistones se mueven en el otro sentido de desplazamiento con un aumento del volumen de la cámara de precarga. La cantidad de gas encerrada en la cámara de precarga forma un tipo de acumulador de fuerza comparable a un resorte mecánico, y la energía cinética del utensilio de trabajo producida por el movimiento de desplazamiento en el acumulador puede solicitarse nuevamente.From the document EP-A-0 897 480, as well as Document DE-A-196 17 950 SE they know in each case a generic type device to save energy and to recover energy. The accumulator pistons of piston necessarily coupled to each other by means of the piece of coupling occur in one of the directions of travel a preload chamber that is reduced inside the accumulator of piston, while increasing the internal pressure of the gas, which decreases in the direction of decompression as soon as the pistons they move in the other direction of displacement with an increase in preload chamber volume. The amount of gas enclosed in the preload chamber forms a type of force accumulator comparable to a mechanical spring, and the kinetic energy of work tool produced by the movement of movement in the accumulator can be requested again.

Mediante el empleo del conocido acumulador de doble pistón, anteriormente descrito, en el dispositivo de ahorro de energía se ha mostrado que es especialmente adecuado, en el sentido de un ahorro de energía, asignar una alta presión interna del gas en la cámara de precarga a una posición central del pistón o brazo de extensión del utensilio de trabajo que puede accionarse de manera hidráulica, descomprimiéndose esta cámara por emisión de energía a partir de esta posición media, en tanto que el brazo de extensión vaya a levantarse, dado el caso, con carga. Además, no es necesario que el dispositivo mencionado de ahorro de energía se limite a máquinas de trabajo, tales como excavadoras o similares, sino que dado el caso también puede emplearse en instalaciones de frenado, en ascensores, así como en motores hidráulicos o similares. En estos casos, para conseguir una constante elástica pequeña es apropiado prever un gran volumen para la cámara de precarga. Para conseguir esto en la solución conocida se ha propuesto acoplar la cámara de precarga a otro dispositivo de alimentación de gas, especialmente en forma de un depósito de nitrógeno, como almacenamiento intermedio.By using the well-known accumulator of double piston, previously described, in the saving device of energy has been shown to be especially suitable, in the sense of energy saving, assign high internal pressure of the gas in the preload chamber to a central position of the piston or work arm extension arm that can be operated hydraulically, decompressing this chamber by emission of energy from this middle position, while the arm of extension will rise, if necessary, with load. In addition, it is not it is necessary that the mentioned energy saving device be limit to work machines, such as excavators or the like, but if necessary it can also be used in facilities of braking, in elevators, as well as in hydraulic motors or similar. In these cases, to get a small elastic constant is appropriate to provide a large volume for the preload chamber. For to achieve this in the known solution it has been proposed to couple the preload chamber to another gas supply device, especially in the form of a nitrogen deposit, such as intermediate storage

En el caso de las soluciones anteriormente descritas, el acumulador de pistón está unido en cada caso, como parte central del dispositivo para el ahorro y la recuperación de energía, de forma permanente al utensilio de trabajo, de tal manera que, en función del movimiento de trabajo del utensilio de trabajo, se almacena energía de forma continua en el acumulador de pistón y se vuelve a solicitar desde allí. No obstante, especialmente en el caso de máquinas de trabajo tales como excavadoras o similares, en ciertas ocasiones se ha mostrado desventajoso el dispositivo para el ahorro y la recuperación de energía adjuntado en este sentido de forma permanente, aunque por lo demás ha de valorarse muy bien la recuperación de energía en lo que respecta a su rendimiento. Así, en el caso del dispositivo conocido se ha mostrado que, con determinadas posiciones del brazo de extensión, por ejemplo, en el área totalmente elevada y, por consiguiente, con el utensilio de trabajo totalmente activado, el acumulador de pistón acoplado de forma permanente contribuye poco a la eficacia, lo que también es válido en el caso, por ejemplo, cuando se llevan a cabo procesos de sacudida por medio del brazo de extensión del utensilio de trabajo en forma de una pala excavadora o similar si en los procesos de trabajo hay que ejercerse una alta presión en el lado del pistón del utensilio de trabajo o, si se ha atascado la máquina de trabajo, ésta puede levantarse por medio del brazo de extensión a partir de esta posición atascada. En los casos de este tipo, el acumulador de pistón quita una parte de la energía de trabajo para la recuperación de la energía, la cual ya no está disponible para estos procesos de la máquina de trabajo.In the case of the solutions above described, the piston accumulator is attached in each case, as central part of the device for saving and recovering energy, permanently to the work utensil, in such a way which, depending on the work movement of the work utensil, energy is stored continuously in the piston accumulator and It is requested again from there. However, especially in the case of work machines such as excavators or similar, in certain occasions the device for the saving and energy recovery attached in this regard of permanently, although otherwise the Energy recovery in regards to its performance. So, in the case of the known device it has been shown that, with certain positions of the extension arm, for example, in the fully elevated area and, consequently, with the utensil of fully activated work, the coupled piston accumulator of permanently contributes little to effectiveness, which is also valid in the case, for example, when processes of shaking by means of the extension arm of the work utensil in the form of an excavator shovel or similar if in the processes of work you have to exert high pressure on the piston side of the work tool or, if the machine has jammed work, this can be lifted by means of the extension arm to from this stuck position. In cases of this type, the piston accumulator removes a portion of the work energy to energy recovery, which is no longer available for These work machine processes.

A partir del documento US-A-4 541 241 se conoce realizar un acumulador hidráulico que puede conectarse por medio de un dispositivo de control en relación con un circuito hidráulico de un utensilio de trabajo y volverse a desconectar, así como puede registrar los estados del sistema del utensilio de trabajo y / o del acumulador de pistón por medio de un dispositivo de supervisión asignado al dispositivo de control. La solución conocida en este sentido se refiere a una disposición hidráulica de control para masas que puede moverse hacia un lado y otro, es decir, masas (utensilios de trabajo) que se van a acelerar y volver a decelerar de forma cíclica, las cuales están acopladas a un motor hidráulico de pistón giratorio por medio de un engranaje de cremallera.From the document US-A-4 541 241 is known to perform a hydraulic accumulator that can be connected by means of a control device in relation to a hydraulic circuit of a work utensil and reconnect as well as can record the status of the work utensil system and / or of the piston accumulator by means of a device supervision assigned to the control device. The known solution in this sense it refers to a hydraulic control arrangement for masses that can move back and forth, that is, masses (work utensils) that will accelerate and decelerate again cyclically, which are coupled to a hydraulic motor Rotary piston by means of a rack gear.

Para un ahorro de energía durante el funcionamiento de la disposición hidráulica de control, ésta presenta acumuladores hidráulicos como elementos de almacenamiento de energía, los cuales pueden conectarse al circuito hidráulico del utensilio de trabajo por medio del dispositivo de control y volverse a desconectar de éste. Por medio del dispositivo de supervisión se registra el comportamiento de aceleración del motor de pistón giratorio, así como las condiciones de presión del fluido en sus cámaras de trabajo. También, como en el caso de la solución mencionada al principio, sólo es posible fundamentalmente un funcionamiento continuo o permanente, con el riesgo de daños de la disposición conocida si en el sistema se presentan cargas de presión aumentadas ocasionadas por el trabajo. En los casos de solicitación en exceso en este sentido, de acuerdo con los motivos según la solución conocida, sólo existe la posibilidad de desconectar la instalación.For energy savings during operation of the hydraulic control arrangement, this one presents hydraulic accumulators as storage elements of energy, which can be connected to the hydraulic circuit of the work tool by means of the control device and become to disconnect from it. Through the monitoring device records the acceleration behavior of the piston engine rotating, as well as the fluid pressure conditions in their working chambers Also, as in the case of the solution mentioned at the beginning, only a fundamentally continuous or permanent operation, with the risk of damage to the known arrangement if loads of increased pressure caused by work. In the cases of excessive request in this regard, according to the reasons according to the known solution, there is only the possibility of disconnect the installation

Por tanto, partiendo de este estado de la técnica, la invención se basa en la tarea de mejorar adicionalmente el dispositivo correspondiente en el sentido de que entonces se emplee cuando pueda parecer que no está permitido accionar el utensilio de trabajo en el funcionamiento de trabajo normal, y que el dispositivo de ahorro de energía no dificulte los procesos de trabajo especiales con la máquina de trabajo en los que el utensilio de trabajo está completamente descargado o intensamente cargado. Una tarea en este sentido la soluciona un dispositivo con las características de la reivindicación 1.Therefore, starting from this state of technique, the invention is based on the task of further improving the corresponding device in the sense that then it use when it may appear that it is not allowed to operate the work tool in normal work operation, and that the energy saving device does not hinder the processes of special work with the work machine in which the Work utensil is completely unloaded or intensely loaded. A task in this regard is solved by a device with the characteristics of claim 1.

Dado que, según la parte caracterizadora de la reivindicación 1, el dispositivo de control para los procesos de conexión en este sentido presenta un dispositivo de supervisión que registra como mínimo los estados del sistema del utensilio de trabajo y del acumulador de pistón, y dado que el dispositivo de supervisión supervisa para ello la posición final del pistón del acumulador de pistón, así como la posición de trabajo del utensilio de trabajo, en función de la posición de trabajo del brazo de extensión y, por consiguiente, del utensilio de trabajo, así como en relación con casos de empleo especiales, tales como sacudidas o excavación con el brazo de extensión, es posible desacoplar del circuito hidráulico con el utensilio de trabajo el dispositivo de ahorro y recuperación de energía, entonces innecesario e incluso molesto, y realizar la operación de trabajo especial sin éste. Los procesos de conexión y desconexión a este respecto para el dispositivo de ahorro y recuperación de energía puede realizarlos manualmente un operario de la máquina de trabajo, aunque esto se lleva a cabo preferiblemente de forma automática al registrar el dispositivo de supervisión el estado del sistema del utensilio de trabajo y del acumulador de pistón y, en correspondencia, activar el acumulador de pistón como dispositivo de ahorro y recuperación de energía por medio del control del fluido con el dispositivo de control.Since, according to the characterizing part of the claim 1, the control device for the processes of connection in this regard presents a monitoring device that records at least the status of the utensil system of work and the piston accumulator, and since the device supervision supervises for this the final position of the piston of the piston accumulator, as well as the working position of the utensil of work, depending on the working position of the arm of extension and, consequently, of the work utensil, as well as in relation to special employment cases, such as shaking or digging with the extension arm, it is possible to decouple from the hydraulic circuit with the working tool the device energy saving and recovery, then unnecessary and even annoying, and perform the special work operation without it. The connection and disconnection processes in this regard for the energy saving and recovery device can perform them manually a work machine operator, although this is preferably performed automatically when registering the monitoring device system status of the utensil work and the piston accumulator and, correspondingly, activate the piston accumulator as a saving and recovery device of energy through fluid control with the device control.

Asimismo, el diseño para el ahorro de energía y la recuperación de energía para una zona de trabajo parcial, que puede determinarse previamente, de la máquina de trabajo, que, por ejemplo, requiere la presión máxima para un proceso de trabajo para el utensilio de trabajo, puede configurarse con el control del fluido y el dispositivo de control, así como con el dispositivo de supervisión. Otra ventaja es que el dispositivo según la invención puede dimensionarse con un tamaño estructural muy pequeño y que las máquinas de trabajo ya existentes pueden equiparse posteriormente con el dispositivo de ahorro y recuperación de energía correspondiente. El equipamiento posterior en este sentido puede tener lugar independientemente del tamaño del cilindro de trabajo del utensilio de trabajo. Con ello también es posible además un equipamiento posterior de serie de las máquinas de trabajo de diferente tamaño.Also, the design for energy saving and energy recovery for a partial work zone, which it can be determined previously, of the machine of work, that, by example, it requires the maximum pressure for a work process to the work tool can be configured with the control of the fluid and control device, as well as with the device supervision. Another advantage is that the device according to the invention can be sized with a very small structural size and that existing work machines can be equipped later with the energy saving and recovery device correspondent. The subsequent equipment in this regard can take place regardless of the size of the work cylinder of the work utensil. This also allows a standard equipment for working machines as standard different size.

En el caso de una forma de realización preferida del dispositivo según la invención, el dispositivo de control presenta una válvula de conexión controlable que está dispuesta en el circuito hidráulico entre el acumulador de pistón y una parte de control de la máquina como parte del control del fluido. Por medio de la parte de control de la máquina es posible especialmente una conexión y desconexión manual del acumulador de pistón doble si se estropea en caso de tareas especiales de trabajo, por ejemplo, en procesos de trabajo que requieren una alta presión en el lado del pistón del utensilio de trabajo. Es el caso de esto último cuando, tal como ya se ha mencionado, han de realizarse procesos de sacudida con la máquina de trabajo por medio del brazo de extensión o un proceso de excavación para toda la máquina de trabajo cuando ésta, por ejemplo, se ha atascado en la tierra.In the case of a preferred embodiment of the device according to the invention, the control device it has a controllable connection valve that is arranged in the hydraulic circuit between the piston accumulator and a part of Machine control as part of the fluid control. Through of the control part of the machine it is possible especially a manual connection and disconnection of the double piston accumulator if spoils in case of special work tasks, for example, in work processes that require high pressure on the side of the work tool piston. This is the case with the latter when, as already mentioned, processes of shaking with the working machine by means of the extension arm or an excavation process for the entire machine when it, for example, has got stuck in the ground.

Siempre y cuando se haya conectado la pieza de control de la máquina después de la unidad de motor - bomba que alimenta el circuito hidráulico con fluido hidráulico procedente del tanque, son posibles diferentes conceptos de control gracias a los dispositivos de control, al emplear bombas de regulación como bombas hidráulicas. De esta manera puede conseguirse un aumento de la velocidad con el mismo número de revoluciones del motor, con lo que la bomba hidráulica no necesita regular el caudal. Además, con un número pequeño de revoluciones del motor puede conseguirse una reducción del ruido de la máquina con el utensilio de trabajo como accionamiento para la bomba hidráulica y la misma velocidad de trabajo, lo que desempeña un papel que se debe considerar en el caso de los requisitos de protección frente al ruido que aumentan constantemente.As long as you have connected the piece of machine control after motor unit - pump that feeds the hydraulic circuit with hydraulic fluid from of the tank, different control concepts are possible thanks to the control devices, when using regulation pumps such as hydraulic bombs. In this way an increase of the speed with the same engine speed, with what that the hydraulic pump does not need to regulate the flow rate. Also with a small number of engine revolutions can be achieved machine noise reduction with the work utensil as drive for the hydraulic pump and the same speed of work, which plays a role that should be considered in the case of noise protection requirements that increase constantly.

El dispositivo de supervisión a este respecto puede realizarse de forma económica y es seguro en el funcionamiento.The monitoring device in this regard It can be done economically and is safe in the functioning.

En el caso de otra forma de realización preferida del dispositivo según la invención, la pared de separación del acumulador de pistón separa una cámara de fluido de una cámara de gas, con lo que un pistón divide la cámara de fluido en dos cámaras parciales de fluido, y con lo que el otro pistón divide a su vez la cámara de gas en dos cámaras parciales de gas. Especialmente en conexión con el dispositivo de control, puede conseguirse entonces una forma constructiva compacta para el acumulador de pistón puesto que para accionar el utensilio de trabajo sólo tiene que recibirse una pequeña cantidad de fluido, y puesto que la alimentación principal tiene lugar por medio del circuito hidráulico con la parte de control de la máquina por medio de la bomba hidráulica controlable. Por consiguiente, también debido al pequeño intervalo de presión en que puede trabajar la cámara de gas indicada puede dimensionarse más pequeña, lo que a su vez beneficia nuevamente a la forma constructiva compacta indicada. Además, en relación con la configuración descrita puede conseguirse un mejor rendimiento, dado que la presión de precarga en la cámara de gas puede elegirse más alta y, con ello, en el área de alta presión en la cámara de la base del cilindro puede descender de forma conveniente la curva de presión - volumen del acumulador, dado que se encuentra en el área plana de la curva en cuestión.In the case of another preferred embodiment of the device according to the invention, the separation wall of the piston accumulator separates a fluid chamber from a chamber gas, whereby a piston divides the fluid chamber into two chambers partial fluid, and with which the other piston in turn divides the Gas chamber in two partial gas chambers. Specially in connection with the control device, can then be achieved a compact construction form for the piston accumulator set that to activate the work utensil, it only has to be received a small amount of fluid, and since the feed main takes place through the hydraulic circuit with the machine control part by means of the hydraulic pump controllable. Therefore, also due to the small interval pressure on which the indicated gas chamber can work can sizing smaller, which in turn benefits again the compact construction form indicated. In addition, in relation to the configuration described can achieve better performance, given that the preload pressure in the gas chamber can be chosen more high and, with it, in the area of high pressure in the chamber of the cylinder base can conveniently descend the curve of pressure - volume of the accumulator, since it is in the area Flat of the curve in question.

En el caso de otra forma de realización preferida del dispositivo según la invención, una de las cámaras parciales de gas puede conectarse a un dispositivo de alimentación de gas, presentándose la otra cámara parcial de gas al vacío o con aire del entorno. Gracias al dispositivo acoplable de alimentación de gas es posible ampliar la cámara de precarga a modo de un almacenamiento intermedio en tanto que debiera mostrarse como adecuada una constante elástica menor. Si la cámara parcial de gas está dotada preferiblemente con el aire del entorno y está acoplada al tanque de la máquina de trabajo, puede producirse en el acumulador de pistón una presión de tanque predominante en el tanque por medio del aire del entorno almacenado previamente y de esta manera puede aumentar adicionalmente la presión de precarga, lo que a su vez beneficia al rendimiento en el almacenamiento de energía.In the case of another preferred embodiment of the device according to the invention, one of the partial chambers of gas can be connected to a gas supply device, presenting the other partial gas chamber under vacuum or with air from the environment. Thanks to the attachable gas supply device it is possible to expand the preload chamber as a storage intermediate as long as a lower elastic constant. If the partial gas chamber is equipped preferably with the surrounding air and is coupled to the tank of the working machine, it can be produced in the accumulator of piston a predominant tank pressure in the tank by means of the environment air previously stored and in this way can further increase the preload pressure, which in turn benefits performance in energy storage.

Otras formas de realización ventajosas del dispositivo según la invención son objeto de las reivindicaciones dependientes.Other advantageous embodiments of the device according to the invention are subject to the claims Dependents

A continuación se explica detalladamente mediante el dibujo una forma de realización del dispositivo según la invención para el ahorro y la recuperación de energía.The following is explained in detail by the drawing an embodiment of the device according to the invention for saving and energy recovery.

La única figura muestra en una representación básica y no adaptada a escala una representación de las conexiones del dispositivo reivindicado.The only figure shows in a representation basic and not adapted to scale a representation of the connections of the claimed device.

El dispositivo mostrado en la figura como representación del esquema de conexiones sirve para el ahorro y la obtención de energía en utensilios de trabajo que pueden accionarse de manera hidráulica, los cuales se indican en conjunto con 10. El dispositivo presenta además un acumulador 12 de pistón que está configurado a modo de un acumulador de doble pistón y presenta una carcasa 14. En la carcasa 14 están dispuestos como mínimo dos pistones 16, 18 que pueden desplazarse longitudinalmente. Éstos están unidos de forma fija entre sí con los pistones 18 ó 16 enfrentados contiguos en cada caso por medio de una pieza 20 de acoplamiento en forma de varilla. La propia pieza 20 de acoplamiento está introducida en una pared 22 de separación de la carcasa 14, aproximadamente centrada y de forma que puede desplazarse longitudinalmente. La pared 22 de separación delimita con los dos pistones 16, 18 enfrentados contiguos una cámara 24 de fluido, así como una cámara 26 de gas con fundamentalmente los mismos volúmenes. El pistón 18 izquierdo, visto en la dirección de observación en la figura, delimita a su vez con la otra carcasa 14 una cámara 28 parcial de gas que sirve como cámara de precarga, estando dotada la cámara parcial de gas con una presión interna del gas que puede determinarse previamente y que se corresponde con la presión de precarga.The device shown in the figure as representation of the connection scheme serves for saving and obtaining energy in work tools that can be operated hydraulically, which are indicated in conjunction with 10. The device also has a piston accumulator 12 that is configured as a double piston accumulator and features a housing 14. In housing 14 at least two are arranged pistons 16, 18 that can move longitudinally. These they are fixedly connected to each other with pistons 18 or 16 facing each other in each case by means of a piece 20 of rod-shaped coupling. The coupling piece 20 itself is inserted into a wall 22 of housing separation 14, approximately centered and so that it can move longitudinally. The separation wall 22 delimits with the two adjacent pistons 16, 18 facing a fluid chamber 24 as well as a gas chamber 26 with essentially the same volumes The left piston 18, seen in the direction of observation in the figure, delimits in turn with the other housing 14 a partial gas chamber 28 that serves as a preload chamber, the partial gas chamber having an internal pressure of the gas that can be determined previously and that corresponds to the preload pressure.

La estructura detallada de un acumulador de pistón en este sentido se describe en el documento EP
0 897 480 en relación con la estructura base, de manera que no se proporciona en este punto una introducción al respecto de forma detallada.The detailed structure of a piston accumulator in this regard is described in EP document
0 897 480 in relation to the base structure, so that there is no detailed introduction in this regard.

Además, el dispositivo presenta un control del fluido, indicado en conjunto con 30, que está acoplado a una alimentación del fluido de la máquina de trabajo indicada en conjunto con 32. Con el control 30 del fluido mencionado, así como con la alimentación 32 del fluido puede controlarse el utensilio 10 de trabajo para el proceso de trabajo correspondiente por medio de un circuito 34 hidráulico en especial cerrado. Para ello el control 30 del fluido presenta además un dispositivo 36 de control por medio del cual puede conectarse o desconectarse el acumulador 12 de pistón en el circuito 34 hidráulico del utensilio 10 de trabajo. Además, el dispositivo 36 de control presenta un dispositivo de supervisión, indicado en conjunto con 38, para los procesos de conexión en este sentido, el cual registra como mínimo los estados del sistema del utensilio 10 de trabajo y del acumulador 12 de pistón.In addition, the device has a control of the fluid, indicated in conjunction with 30, which is coupled to a feeding of the working machine fluid indicated in set with 32. With control 30 of the mentioned fluid, as well as with the feed 32 of the fluid the tool 10 can be controlled of work for the corresponding work process through a specially closed hydraulic circuit 34. To do this the control 30 of the fluid also has a control device 36 for means from which the battery 12 can be connected or disconnected piston in the hydraulic circuit 34 of the working utensil 10. In addition, the control device 36 has a device for supervision, indicated in conjunction with 38, for the processes of connection in this regard, which records at least the states of the working utensil 10 system and the accumulator 12 of piston.

El dispositivo 36 de control presenta una válvula 40 de conexión controlable, especialmente en forma de una válvula de conexión de 2/2 vías que puede accionarse eléctricamente, la cual retorna por sí misma, cargada elásticamente, a su posición de partida indicada en la representación de conexiones. La válvula 40 de conexión indicada está dispuesta en el circuito 34 hidráulico, entre el acumulador 12 de pistón y una parte 42 de control de la máquina como parte del control 30 del fluido. La parte 42 de control de la máquina presenta a su vez entradas para dos interruptores 44 de presión que en cada caso, accionadas, por ejemplo, manualmente por medio de los denominados joysticks (conexión hidráulica - mecánica), posibilitan el levantamiento y descenso manual del brazo de extensión (no mostrado) del utensilio 10 de trabajo. Además, la parte 42 de control de la máquina está acoplada por el lado de entrada a la alimentación del fluido, que presenta en especial un tanque 46, así como una unidad 48 de motor - bomba hidráulica. En este sentido, la bomba hidráulica puede estar configurada como bomba de regulación. Los conductos de alimentación y evacuación entre el tanque 46 y la parte 42 de control de la máquina son parte del circuito 34 hidráulico.The control device 36 has a valve 40 controllable connection, especially in the form of a valve 2/2 way connection that can be electrically operated, the which returns by itself, elastically charged, to its position of heading indicated in the connection representation. Valve 40 of indicated connection is arranged in the hydraulic circuit 34, between the piston accumulator 12 and a control part 42 of the machine as part of fluid control 30. The control part 42 The machine also has inputs for two switches 44 of pressure that in each case, actuated, for example, manually by means of the so-called joysticks (hydraulic connection - mechanical), enable manual lifting and lowering of the arm extension (not shown) of working utensil 10. Besides, the machine control part 42 is coupled by the side of entrance to the fluid feed, which presents in particular a tank 46, as well as a motor unit 48 - hydraulic pump. In In this sense, the hydraulic pump can be configured as regulating pump The feeding and evacuation ducts between the tank 46 and the machine control part 42 are part of the hydraulic circuit 34.

El dispositivo 38 de supervisión, ya indicado, supervisa, entre otras cosas, la posición final de los pistones 16, 18 del acumulador 12 de pistón, así como la posición de trabajo correspondiente del utensilio 10 de trabajo. Para supervisar la posición final de los pistones 16, 18 del acumulador 12 de pistón, éste está dotado en el lado final de la carcasa de conmutadores 50 de la posición final, que emiten una señal eléctrica en cuanto el pistón 16 ó 18 alcanza su correspondiente posición final posible. La transferencia de señales eléctricas se muestra en la representación esquemática según la figura por medio de los conductos eléctricos mostrados parcialmente. Para supervisar la posición de trabajo del utensilio 10 de trabajo sirve un sistema 52 de medición del recorrido, así como un dispositivo 54 de medición angular y un dispositivo 56 de registro de la presión, que presenta un conmutador de presión que está dispuesto en el circuito 34 hidráulico entre el lado de salida de la válvula 40 de conexión y el lado de entrada del utensilio 10 de trabajo en una ramificación auxiliar. Además, los conmutadores de presión indican la dirección del movimiento (conexión / desconexión) del acumulador. El sistema 52 de medición del recorrido, el dispositivo 54 de medición angular, así como el dispositivo 56 para el registro de la presión pueden emplearse de forma combinada, tal como se reproduce en la representación de conexiones, o sólo emplearse de forma individual en función de los requisitos de control y comodidad. Sin embargo, finalmente todos juntos proporcionan una expresión del estado de movimiento y trabajo del utensilio 10 de trabajo.The monitoring device 38, already indicated, supervises, among other things, the final position of the pistons 16, 18 of the piston accumulator 12, as well as the working position corresponding of the working utensil 10. To monitor the final position of the pistons 16, 18 of the piston accumulator 12, this is provided on the final side of the switch housing 50 of the final position, which emit an electrical signal as soon as the piston 16 or 18 reaches its corresponding possible final position. The transfer of electrical signals is shown in the schematic representation according to the figure by means of electrical conduits partially shown. To monitor the working position of the working utensil 10 serves a system 52 of travel measurement, as well as a measuring device 54 angle and a pressure recording device 56, which presents a pressure switch that is arranged in circuit 34 hydraulic between the outlet side of the connecting valve 40 and the input side of the working utensil 10 on a branch assistant. In addition, pressure switches indicate the direction of the movement (on / off) of the accumulator. The system 52 measuring travel, measuring device 54 angular, as well as device 56 for pressure recording can be used in combination, as reproduced in the representation of connections, or only used individually depending on the control and comfort requirements. Nevertheless, finally all together provide an expression of the state of movement and work of work utensil 10.

La cámara 24 del fluido está dividida en dos cámaras 24a, b parciales de fluido por medio del pistón 16; esto también es válido para la cámara 26 de gas, que está dividida en dos cámaras 26a, b parciales de gas por medio del otro pistón 28. Además, una de las cámaras 26a parciales de gas es igual a la cámara 28 de precarga, pudiendo determinarse la presión interna del gas. En la cámara 26a parcial de gas o en la cámara 28 de precarga puede acoplarse un dispositivo 60 de alimentación de gas por medio de un dispositivo 58 de válvula, especialmente relleno con nitrógeno. La otra cámara 26b parcial de gas o bien está al vacío, o bien, tal como se muestra, puede unirse mediante un dispositivo 62 de conexión y presenta de esta manera aire del entorno. En el caso de una forma de realización no mostrada detalladamente, también es posible unir la cámara 26b parcial de gas con el tanque 46. Entonces, siempre que el tanque 46 presente una presión de trabajo aumentada, puede reproducirse la presión de precarga correspondiente en la cámara 26b parcial de gas. Para la conexión según la figura ha de decirse además que el utensilio 10 de trabajo presenta dos cilindros 64 de trabajo hidráulicos que son habituales en las máquinas de trabajo en este sentido. Los dos cilindros 64 de trabajo están unidos hidráulicamente entre sí, tanto en el lado 66 de la varilla, como también en el lado 68 del perno por medio de conductos hidráulicos correspondientes.The fluid chamber 24 is divided into two chambers 24a, b partial of fluid by means of piston 16; this It is also valid for the gas chamber 26, which is divided into two chambers 26a, b partial gas by means of the other piston 28. In addition, one of the partial gas chambers 26a is equal to the chamber 28 preload, the internal gas pressure can be determined. In the partial gas chamber 26a or in the preload chamber 28, you can a gas supply device 60 is coupled by means of a valve device 58, especially filled with nitrogen. The another partial gas chamber 26b is either vacuum, or such as shown, it can be joined by a device 62 of connection and thus presents air of the environment. In the case of an embodiment not shown in detail, is also It is possible to connect the partial gas chamber 26b with the tank 46. Then, provided that the tank 46 has a working pressure increased, the preload pressure can be reproduced corresponding in the partial gas chamber 26b. For connection according to the figure, it must also be said that the working tool 10 features two hydraulic work cylinders 64 that are common in working machines in this regard. The two cylinders 64 working are hydraulically linked to each other, both on the side 66 of the rod, as well as on side 68 of the bolt by means of corresponding hydraulic conduits.

A su vez, el lado 66 de la varilla está acoplado hidráulicamente con la parte 42 de control de la máquina y el lado 68 del pistón está unido de forma hidráulica con el dispositivo 36 de control con la válvula 40 de conexión. Además, el dispositivo 36 de control está acoplado hidráulicamente al acumulador 12 de pistón y a la parte 42 de control de la máquina, especialmente por medio de la válvula 40 de conexión, a las dos cámaras 24a, 24b parciales de fluido. Según la representación de las conexiones, la válvula 40 de conexión se muestra en el estado desactivado, con lo que está bloqueado el flujo hidráulico de la parte 42 de control de la máquina al acumulador 12 de pistón, aunque se restaura hacia el lado 68 de pistón del utensilio 10 de trabajo. En la posición de conexión activada se proporciona entonces un flujo hidráulico desde la parte 42 de control de la máquina al acumulador 12 de pistón, especialmente a la cámara 24a parcial de fluido y, además, el lado 68 del pistón del utensilio 10 de trabajo está unido hidráulicamente con la cámara 24b parcial de fluido del acumulador de pistón. Por el contrario, en la unión hidráulica entre la parte 42 de control de la máquina y el lado 66 de la varilla de los dos cilindros 64 de trabajo no cambia nada.In turn, the side 66 of the rod is coupled hydraulically with the machine control part 42 and the side 68 of the piston is hydraulically connected with device 36 control with connection valve 40. In addition, device 36 control is hydraulically coupled to the piston accumulator 12 and to the control part 42 of the machine, especially by means from the connecting valve 40, to the two partial chambers 24a, 24b of fluid According to the representation of the connections, the valve 40 connection is displayed in the deactivated state, so it is blocked the hydraulic flow of the control part 42 of the machine to the piston accumulator 12, although it is restored to the piston side 68 of working utensil 10. In the position of activated connection is then provided a hydraulic flow from the control part 42 of the machine to the piston accumulator 12, especially to the partial fluid chamber 24a and, in addition, the side 68 of the work tool 10 piston is attached hydraulically with the partial fluid chamber 24b of the accumulator piston On the contrary, in the hydraulic union between the part 42 machine control and side 66 of the two rod Work cylinders 64 does not change anything.

Para la mejor comprensión se explica ahora el dispositivo según la invención por medio de su funcionamiento.For the best understanding, the device according to the invention by means of its operation.

Si la válvula 40 de conexión, según la representación de conexiones, está desactivada en su estado de partida, la parte 42 de control de la máquina alimenta, por medio de la alimentación 32 de fluido, el lado 68 de pistón de los dos cilindros 64 de trabajo y el utensilio 10 de trabajo sube con el brazo de extensión, por tanto, se mueve hacia arriba visto en la dirección de la vista en la representación de conexión. El fluido desplazado fuera de las cámaras de fluido del lado de la varilla de los dos cilindros 64 de trabajo se hace recircular girando la válvula 40 de conexión directamente hacia la parte 42 de control de la máquina y, desde allí, en el tanque 46. Si entonces, apoyado por la fuerza de gravedad, tiene lugar un movimiento de avance del brazo de extensión y, por consiguiente, del utensilio 10 de trabajo, esto lo registra el dispositivo 38 de supervisión con sus sensores individuales, y se conecta el acumulador 12 de pistón en el circuito 34 hidráulico como dispositivo de ahorro y recuperación de energía. En caso del movimiento de avance en cuestión, la válvula 40 de conexión se conecta en el área energéticamente útil por medio del dispositivo 36 de control y adquiere su posición de conexión derecha, vista en la dirección de observación sobre la representación de conexiones, con vías de fluido cruzadas. El fluido desplazado por el lado del pistón fuera de los cilindros 64 de trabajo se conduce entonces nuevamente, por medio del flujo hidráulico cruzado de la válvula 40 de conexión, en la cámara 24b parcial de fluido y, bajo la acción de la presión del fluido, se desplaza la disposición 16, 18 de pistones hacia la izquierda, vista en la dirección de la vista sobre la figura, y aumenta la presión de precarga en la cámara 28 de precarga o en la cámara 26a parcial de gas aumentando al mismo tiempo el volumen de la cámara 26b parcial de gas.If the connection valve 40, according to the representation of connections, it is deactivated in its state of heading, the control part 42 of the machine feeds, by means of the fluid feed 32, the piston side 68 of the two work cylinders 64 and work utensil 10 comes up with the extension arm therefore moves upward seen in the View address in the connection representation. The fluid displaced out of the fluid chambers of the rod side of the two working cylinders 64 are recirculated by rotating the connecting valve 40 directly to the control part 42 of the machine and, from there, in tank 46. If then, supported by the force of gravity, an advance movement of the arm takes place extension and, consequently, of the working utensil 10, this Registered by the monitoring device 38 with its sensors individual, and the piston accumulator 12 is connected to the hydraulic circuit 34 as a saving and recovery device for Energy. In case of the advance movement in question, the valve 40 connection is connected in the energy-efficient area by means of of the control device 36 and acquires its connection position right, seen in the direction of observation on the representation of connections, with crossed fluid paths. The fluid displaced by the piston side outside the cylinders 64 of work is then conducted again, by means of the flow Hydraulic cross-valve connection 40, in chamber 24b partial fluid and, under the action of fluid pressure, it shifts piston arrangement 16, 18 to the left, view in the direction of the view on the figure, and increases the preload pressure in preload chamber 28 or chamber 26a partial gas while increasing chamber volume 26b partial gas.

La cantidad de fluido desplazada de derecha a izquierda en la cámara 24a parcial de fluido al moverse el pistón 16, se desplaza a través del conducto hidráulico asignado y la válvula 40 de conexión en dirección a la parte 42 de control de la máquina y hacia el tanque 46. Si el pistón 18 alcanza el conmutador 50 de la posición final asignado a él, también puede desconectarse la función de alojamiento correspondiente del acumulador 12 de pistón. Si ahora debe levantarse nuevamente el brazo 10 de extensión para un proceso de trabajo, en caso de que la válvula 40 de conexión esté accionada puede llevarse, por medio de la parte 42 de control de la máquina, la cantidad de fluido de la alimentación 32 de fluido a la cámara 24a parcial y se descomprime el volumen de gas precargado en la cámara 28 de precarga o la cámara 26a parcial de gas con la consecuencia de que la energía producida anteriormente de esta manera se solicita ahora de izquierda a derecha con el movimiento de retorno del pistón 16 y la cantidad de fluido desplazada de la cámara 24b parcial de fluido llega nuevamente, por medio de la válvula 40 de conexión, en posición de conexión cruzada, a la cámara de pistón del cilindro 64 del brazo de extensión y apoya de esta manera el proceso de elevación del utensilio 10 de trabajo. A su vez, el fluido desplazado en el lado 66 de la varilla, por medio del conducto hidráulico asignado y pasando por la parte 42 de control de la máquina, llega al tanque 46. El movimiento de desplazamiento a este respecto de la disposición 16, 18 de pistones puede desconectarse entonces en relación con el pistón 16, por ejemplo, por medio del conmutador 50 final asignado y conectando el dispositivo 36 de control.The amount of fluid displaced from right to left in the partial fluid chamber 24a when the piston moves 16, travels through the assigned hydraulic conduit and the connection valve 40 towards the control part 42 of the machine and to the tank 46. If the piston 18 reaches the switch 50 of the end position assigned to it, you can also disconnect the corresponding hosting function from the 12 piston accumulator. If you now have to get up again extension arm 10 for a work process, in case the connection valve 40 is actuated can be carried, by means of the control part 42 of the machine, the amount of fluid in the supply 32 of fluid to the partial chamber 24a and decompresses the volume of gas preloaded in the precharge chamber 28 or the partial gas chamber 26a with the consequence that the energy produced earlier in this way is now requested from left to right with the return movement of the piston 16 and the amount of fluid displaced from the partial fluid chamber 24b arrives again, by means of the connection valve 40, in cross connection position, to piston chamber of cylinder 64 of the extension arm and thus supports the process of lifting of working utensil 10. In turn, the fluid displaced on side 66 of the rod, by means of the duct assigned hydraulic and going through the control part 42 of the machine, reaches tank 46. The movement of movement to this regarding the arrangement 16, 18 of pistons can be disconnected then in relation to the piston 16, for example, by means of the end switch 50 assigned and connecting device 36 of control.

La forma de realización anteriormente indicada también puede modificarse en el sentido de que, en lugar de dos cilindros 64 de trabajo, se emplee únicamente un cilindro de trabajo o, dado el caso, más de dos. El dispositivo anteriormente indicado se ha mostrado también como energéticamente favorable, en tanto que el brazo de extensión adquiere una posición estática o se hace funcionar en el área de desplazamiento final.The embodiment indicated above it can also be modified in the sense that, instead of two working cylinders 64, only one cylinder of work or, if necessary, more than two. The device previously indicated has also been shown as energetically favorable, in so much so that the extension arm acquires a static position or Operates in the final displacement area.

Claims

1. Device for saving energy in work utensils (10) that can be operated hydraulically, with a piston accumulator (12), with a housing (14) in which at least two pistons (16, 18) that can move are arranged longitudinally, which are connected to each other in each case with a piston (18, 16) facing each other by means of a coupling piece (20), which is driven into a wall (22) separating the housing (14) so that it can move longitudinally, which delimits chambers (24, 26) with the two pistons (16, 18) facing each other, so that at least one of the pistons (18) partially delimits at least one chamber (28) of preload with an internal pressure of the gas that can be determined previously, and with a control (30) of the fluid that is coupled to a feed (32) of the fluid and by means of which the working utensil (10) can be controlled by means of a hydraulic circuit (34) for a work process, whereby the fluid control (30) has a control device (36), by means of which the piston accumulator (12) can be connected or disconnected in the hydraulic circuit (34) of the utensil (10) ), characterized in that the control device (36) has a monitoring device (38) for the connection processes in this direction, which records at least system states of the work utensil (10) and the accumulator (12 ), and because the monitoring device (38) supervises for this the final position of the pistons (16, 18) of the piston accumulator (12), as well as the working position of the working utensil (10).

Device according to claim 1, characterized in that the control device (36) has a controllable connection valve (40) which is arranged in the hydraulic circuit (34) between the piston accumulator (12) and a part (42) of machine control as part of the fluid control (30).

Device according to claim 1 or 2, characterized in that to monitor the final position of the pistons (16, 18) of the piston accumulator (12), it is provided with switches (50) of the final position, and because to monitor The working position of the working utensil (10) serves a travel measurement system (52) and / or an angular measurement device (54) and / or a device (56) to record the pressure in the circuit (34) hydraulic.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the separation wall (22) of the piston accumulator (12) separates a fluid chamber (24) from a gas chamber (26), because a piston (16) ) divides the fluid chamber (24) into two partial fluid chambers (24a, b), and because the other piston (28) divides the gas chamber (26) into two partial gas chambers (26a, b).

5. Device according to claim 4, characterized in that one of the partial gas chambers (26a) can be connected to a gas supply device (60), and that the other partial gas chamber (26b) is empty or has air of the environment.

Device according to claim 5, characterized in that the partial gas chamber (26b) can be connected to the surrounding air by means of a connection device (62) or is connected to the tank (46) of the supply (32) of the fluid.

Device according to claim 5, characterized in that the work utensil (10) has two work cylinders (64) that are hydraulically connected to each other both on the piston side and on the rod side, and because the side ( 66) of the rod is hydraulically connected to the control part (42) of the machine and the side (68) of the piston is hydraulically connected to the control device (36).

Device according to claim 7, characterized in that the control device (36) is also hydraulically connected to the piston accumulator (12) and the machine control part (42), especially to the two chambers (24a, 24b) partial fluid.

Device according to claims 2 and 8, characterized in that the connection valve (40), in the deactivated state, blocks the hydraulic flow from the control part (42) of the machine to the piston accumulator (12) and restores it towards the side (68) of the piston of the working utensil (10) and, in the activated state, restores the hydraulic flow from the control part (42) of the machine to the piston accumulator (12) and from it towards the side (68) of the work tool piston.