PL210603B1 - Hybrydowy układ napędowy wysięgnika hydraulicznego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest hybrydowy, spalinowo-elektryczny, układ napędowy wysięgnika hydraulicznego żurawi samojezdnych oraz podnośników montażowych i platform roboczych.

Znane są napędy wysięgników hydraulicznych w żurawiach, urządzeniach podnośnikowych i platformach, w których wykorzystuje się wyłącznie napęd jednoźródłowy pompy głównej, najczęściej z silnika spalinowego, a sterowanie pr ę dkością ruchów roboczych odbywa się przy pomocy zaworu proporcjonalnego. Takie rozwiązanie charakteryzuje się małą efektywnością energetyczną wynikającą z pracy silnika spalinowego w obszarze niskich sprawności i dławienia przepływu przez zawór proporcjonalny oraz nie pozwala na odzysk energii potencjalnej opuszczanego ciężaru.

Hybrydowy układ napędowy wysięgnika hydraulicznego, charakteryzuje się tym, że do głównego przewodu obwodu hydraulicznego wysięgnika przyłączone są dwie pompy hydrauliczne. Pierwsza pompa hydrauliczna, jest napędzana przez silnik spalinowy. Druga pompa hydrauliczna, napędzana jest przez maszynę elektryczną. Maszyna ta pracuje jako silnik lub generator i zasilana jest z baterii elektrochemicznej, oraz sterowana jest w sposób ciągły przy pomocy sterownika impulsowego. Główny przewód, po przesterowaniu zaworu dwudrogowego trójpołożeniowego oraz zaworu dwudrogowego dwupołożeniowego, połączony zostaje z przestrzenią pod tłokiem siłownika hydraulicznego. Z kolei przestrzeń nad tłokiem siłownika poprzez zawór dwudrogowy dwupołożeniowy połączona zostaje przewodem odpływowym ze zbiornikiem.

Zaletą wynalazku jest zmniejszenie energochłonności napędu, poprawa warunków pracy silnika spalinowego, w tym zwiększenie jego sprawności i trwałości. Dodatkowo uzyskuje się zmniejszenie zanieczyszczenia środowiska.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym pokazany jest schemat układu hydraulicznego napędu hybrydowego wysięgnika z siłownikiem hydraulicznym.

Hybrydowy układ napędowy wysięgnika hydraulicznego według wynalazku, zawiera dwie pompy hydrauliczne. Pierwsza pompa hydrauliczna 2 jest napędzana przez silnik spalinowy 1, a druga pompa hydrauliczna 3 napędzana jest przez maszynę elektryczną 4, która to maszyna pracuje jako silnik lub generator. Obie te pompy podłączone są do głównego przewodu 9. Pompa 3 podłączona jest do maszyny elektrycznej 4. Z kolei z maszyną 4 połączona jest bateria akumulatorów elektrochemicznych 5 oraz sterownik impulsowy 6. Pompa 2 połączona jest z zaworem zwrotnym 7, którego wyjście łączy się z węzłem sumowania przepływu 8. Węzeł ten połączony jest z głównym przewodem 9 i równolegle z zaworem przelewowym 10. Przewód 9 doprowadzony jest do rozdzielacza dwudrogowego trójpołożeniowego 11 i szeregowo dalej do rozdzielacza dwudrogowego dwupołożeniowego 12. Dodatkowo rozdzielacz 12 połączony jest, przewodem dopływowym 16 i przewodem odpływowym 17, z siłownikiem hydraulicznym 13.

W układzie zastosowano dwa źródła mocy, w taki sposób, że obwód hydrauliczny wysięgnika 14 zasilany jest jednocześnie z dwóch niezależnie działających pomp hydraulicznych 2 i 3. Pierwsza pompa 2 napędzana jest przez silnik spalinowy 1 pracujący w ustalonym punkcie pracy, a druga pompa 3 dostosowana do pracy rewersyjnej, napędzana jest przez maszynę elektryczną 4 pracującą jako silnik, który to silnik jest sterowany impulsowo i zasilany z baterii akumulatorów elektrochemicznych 5. Natężenia przepływu obu pomp 2 i 3 mogą się sumować lub różnicować, przy czym różnicowanie natężenia przepływu otrzymuje się poprzez przesterowanie maszyny elektrycznej 4 w tryb pracy generatorowej i w efekcie zmianę kierunku obrotów pompy 3.

Zasilanie układu hydraulicznego napędu siłownika hydraulicznego 13 następuje z pierwszej pompy 2 i drugiej pompy 3, gdy pracują oba źródła mocy, lub tylko z pompy 3 przy pracy z wyłączonym silnikiem spalinowym 1. W węźle 8 następuje sumowanie lub różnicowanie natężenia przepływu z pompy 2 i pompy 3. Wskutek jednoczesnego przesterowania rozdzielacza 11 w prawe skrajne położenia i przesterowania rozdzielacza 12, wypadkowy przepływ w magistrali 9, zostaje skierowany przewodem dopływowym 16 do komory pod tłokiem siłownika 13. Przestrzeń nad tłokiem siłownika 13 zostaje wtedy połączona przewodem odpływowym 17 ze zbiornikiem 18 i wskutek wzrostu ciśnienia w komorze pod tłokiem siłownika 13 następuje ruch tłoka siłownika 13 powodujący wychylenie wysięgnika 14 i w efekcie podnoszenie ładunku 15.

Sterowanie prędkością podnoszenia ładunku 15 realizowane jest poprzez zmianę natężenia oraz kierunku przepływu generowanego przez pompę 3, co uzyskuje się poprzez zmianę nastawy sterownika 6 maszyny elektrycznej 4. Zmianę kierunku przepływu pompy 3 uzyskuje się w wyniku zmiany kierunku obrotów maszyny elektrycznej 4, co z kolei powoduje, że część natężenia przepływu

PL 210 603 B1 pompy 2 jest odbierana przez pompę 3 pracującą w takim przypadku jako silnik hydrauliczny. Maszyna elektryczna 4 przesterowana jest wówczas przez sterownik 6 w tryb pracy generatorowej, dzięki czemu możliwe jest ładowanie baterii akumulatorów elektrochemicznych 5. Zatrzymanie ładunku 15 zachodzi wtedy, gdy całe natężenie przepływu generowane przez pompę 2 jest odbierane przez pompę/silnik 3. Dalsze zwiększanie prędkości obrotowej maszyny elektrycznej 4 pracującej generatorowe poprzez zmianę nastawy sterownika 6, powoduje opuszczanie ładunku 15.

Przy niepracującym silniku spalinowym 1 możliwa jest praca wysięgnika 14 wyłącznie z napędem elektrycznym, gdy druga pompa 3 napędzana jest przez maszynę elektryczną 4 pracującą jako silnik. Sterowanie ruchami roboczymi wysięgnika 14 odbywa się wówczas przy pomocy sterownika 6 poprzez regulację oraz zmianę kierunku obrotów maszyny elektrycznej 4. W fazie podnoszenia ładunku 15 maszyna elektryczna 4 pracuje jako silnik elektryczny zasilany z baterii 5, natomiast w fazie opuszczania ładunku 15 maszyna elektryczna 4 pracując w trybie generatorowym, co pozwala na odzyskanie części energii potencjalnej opuszczanego ładunku 15 i jej akumulację w baterii 5. Zatrzymanie ładunku 15 uzyskuje się poprzez zatrzymanie silnika elektrycznego 4.

Opisany układ pozwala na doładowanie baterii 5 przy nieruchomym wysięgniku 14. Odbywa się to w ten sposób, że przy przesterowaniu rozdzielacza 11 w lewe skrajne położenie, oraz wyłączeniu rozdzielacza 12, cały przepływ generowany przez pompę 2 kierowany jest pod ciśnieniem do pompy 3, która pracując teraz jako silnik hydrauliczny napędza maszynę elektryczną 4. Ustawienie sterownika 6 w tryb pracy generatorowej powoduje ładowanie baterii 6 prądem generowanym przez maszynę elektryczną 4.

Claims (1)

1. Hybrydowy układ napędowy wysięgnika hydraulicznego, znamienny tym, że do głównego przewodu (9) obwodu hydraulicznego wysięgnika (14) przyłączone są dwie pompy hydrauliczne, przy czym pierwsza pompa hydrauliczna (2) jest napędzana przez silnik spalinowy (1), a druga pompa hydrauliczna (3), napędzana jest przez maszynę elektryczną (4), która to maszyna pracuje jako silnik lub generator, przy czym maszyna ta zasilana jest z baterii elektrochemicznej (5) i sterowana jest w sposób ciągły przy pomocy sterownika impulsowego (6), przy czym główny przewód (9) po przesterowaniu zaworu dwudrogowego trójpołożeniowego (11) oraz zaworu dwudrogowego dwupołożeniowego (12) połączony zostaje z przestrzenią pod tłokiem siłownika hydraulicznego (13), a z kolei przestrzeń nad tłokiem siłownika (13) poprzez zawór dwudrogowy dwupołożeniowy (12) połączona zostaje przewodem odpływowym (17) ze zbiornikiem (18).