SE521308C2 - Mobil hanteringsanordning med hydraulkrets - Google Patents

Description

30 521 308 2 P14s9 I de lösningar som man försökt med lyftcylindern i sluten krets tillsammans med en hydraulmaskin där oljan pumpas till och från en ackumulator, t.ex. som iUS 4,928,487, har problemen varit att kompensera de läckageförluster ,som är oundvikliga i alla roterande hydraulmaskiner. När hydrauloljan tagit slut i ackumulatorn, vilket sker simultant, kommer behovet av en eiïekttopp omedelbart att infinna sig vilket resulterar i svårartade problem, som i stor utsträckning forringar värdet av en dylik lösning.

KORT REDOGÖRELSE AV UPPFINNINGEN Det är ett ändamål enligt uppfinningen att eliminera eller åtminstone minimera ovan nämnda nackdelar, vilket uppnås med en mobil hanteringsanordning enligt kännetecknande delen av patentkrav 1.

Uppfinningen medför många fördelar och bl.a. en avsevärd minskning av motoreífekten.

Uppfinningen är hittills utprovad på en grävmaskin i 20 tons klassen men är applicerbar på praktiskt taget alla lyftanordningar.

Med uppfinningen uppnås åtminstone följande viktiga fördelar: l Att åtminstone merdelen, av lägesenergin som omvandlas då man sänker ett armsystem, återvinnes. 2 Att nämnda lägesenergi, som omvandlas under sänkningsfasen, tillvaratas i stor utsträckning utan att ombildas till värme. 3. Att en relativt liten motoreffekt kan installeras genom att vid lyftarbetet utnyttja den under sänkningsfasen lagrade energin, samt företrädesvis genom att på optimalt vis utnyttja motorelïekten för att ladda ackumulatorn alt. ackumulatorema då effekten inte utnyttjas för annat ändamål.

KORT FIGURBESKRIVNING 1 det följande kommer uppfinningen att redogöras i mer detalj med hänvisning till bifogade figurer, i vilka: F ig. 1 schematiskt visar en första hydraulkrets i förhållande till vilken föreliggande uppfinning utgör en förbättring, Fig. 2 schematiskt visar en andra hydraulkrets i förhållande till vilken föreliggande uppfinning utgör en förbättring, och 10 20 25 30 521 308 3 i>i4s9 Fig, 3 schematiskt visar en hydraulkrets enligt uppfinningen.

DETALJBESKRIVNIN G I Fig. 1 visas ett hydraulschema för en lyficylinder i en hydraulkrets enligt med vad som finns beskrivet i PCT/SE99/Ol 131. Det visas en dubbelverkande hydraulcylinder 1, en variabel kolvpump 3 (som nedan kallas för hydraulmaskin) samt en ackumulator 6.

Hydraulkretsen är anordnad vid en mobil hanteringsanordning, exempelvis en truck eller grävmaskin, varvid således lyftcylindem 1 är anordnad för att utföra vertikalarbete i hanteringsanordningens lyftanordning, exempelvis armen som uppbär skopan vid en grävmaskin. Mellan lyftcylindern 1 och hydraulmaskinen 3 finns anordnat ett logikelement 2, i form av en avstängningsventil, som är fiäderbelastad och som vid sitt opåverkade tillstånd bryter förbindelse mellan hydraulmaskin 3 och lyftcylinder 1. I sitt påverkade läge ger ventilanordningen 2 öppen kommunikation mellan hydraulmaskinen 3 och lyftcylindern 1. Detta logikelement 2 har även företrädesvis funktionen som slangbrottselement. Ett liknande logikelement 5 finns anordnat mellan ackumulatom 6 och hydraulmotom 3, med likartad funktion som det förstnämnda logikelementet 2. Även detta är i form av en avstängningsventil 2. Båda dessa ventilanordningar 2, 5 styrs med hjälp av ett servosystem 4, 9, bestående av en servopump 4 och en ventil 9. Servopumpen 4 drivs av en oberoende källa, vanligen hanteringsanordnings drivmedelsbaserade motor D, som lämpligen även driver den variabla kolvpumpen 3. Driften sker på i sig känt vis via lämplig transmission.

Hydraulflödet från servopumpen 4 kan via ventilen 9 påverka logikelementen 2, 5 att öppna förbindelsen i respektive ledning 3-1, 3-6. Servoventilen 9 styrs normalt av en förare, eventuellt av ett automatiskt övervakningssystem, på så vis att när arbete önskas utföras med lyficylindem 1 påverkas servoventilen 9 att öppna förbindelse mellan trycksidan på servopumpen 4 och ledningama 9-2, 9-5, som leder till logikelementen 2, 5, så att oljetryck tillförs varvid dessa öppnar. Så fort aktivering av servoventilen 9 upphör, (återtar denna en icke påverkande position exempelvis medelst fjäderkrafi) avges ingen signal till logikelementen 2, 5 så att trycksidan på Servopumpen 4 avstängs från förbindelse med ledningama 9-2, 9-5, varvid istället ledningarna 9-2, 9-5 kommer i förbindelse med en returledning 9-90, som leder till en icke trycksatt tank 90. Med hjälp av denna servokrets 4, 9 försäkras således att öppen förbindelse alltid finns då behov av lyft- resp. sänkrörelse föreligger, samtidigt som ventilema eliminerar onödigt läckage genom hydraulmotom 3. En variabel hydraulmaskin 3 (ibland även kallad hydraulmotom) har nämligen alltid ett visst läckage. Således är det önskvärt att avstänga förbindelsen till trycksatta delar då systemet 10 20 25 30 . . . r 1 f 521 308 4 131489 befinner sig i neutralläge, för att eliminera onödigt läckage.

Hydraulmaskinen 3 är en variabel kolvpump som både kan ta emot och avge olja i portama 10, 11. Pumpen är av en i sig känd typ som tillåter fullt systemtryck på båda utgångs- portama och där flödet kan regleras från O - max med hjälp av den variabla inställningen, som vanligen sker med hjälp av en s.k. swashplate. Genom användning av en dylik pump elimineras behovet av att reglera kretsen via en manöverventil varigenom en avsevärd förenkling uppnås samtidigt som reglerförluster minskas.

Vidare ingår i hydraulkretsen en sekvensventil 7. Sekvensventilen 7 är anordnad i en ledning 1-6, som förbinder lyficylindern 1 med ackumulatom 6, varigenom uppnås möjlig- heten att eventuellt övertryck i ledningen 1-2, mellan lyftcylinder och logikelementet 2, kan avspännas via Sekvensventilen 7 till ackumulatorn 6, så att energin bibehålls i systemet.

En säkerhetsventil 8 finns anordnad i systemet mellan ackumulatom 6 och en tank 42, vilken säkerställer at ett visst max. tryck för kretsen ej överskrids. En tryckreducerings- ventil 23 finns anordnad mellan ackumulatom 6 och logikelementet 5. Tryckreducerings- ventilen tillser att ackumulatortrycket inte överskrider därför ackumulatortypen tillåtna maxvärdet, vilket innebär att ackumulatom inte nödvändigtvis behöver vara samma tryckklass som systemet i övrigt.

Vidare visas att hydraulkretsen är förbunden med hanteringsanordningens konventionella hydraulpump 12, vars flöde på konventionellt vis regleras via en manöverventil 13.

Härigenom kan via en av portama 14 på manöverventilen 13 olja föras till den dubbel- verkande cylindems 1 motstående sida 1 A. Vidare kan via manöverventilen 13 via en andra port 15 olja tillföras till lyftcylinderns 1 kolvsida 1 B. Iledningen 15-1, mellan manöverventilen 13 och lyflcylinderns kolvsida 1 B finns anordnat en backventil 16 som förhindrar att olja kan föras från lyftcylinderns kolvsida 1 B till manöverventilen 13.

Hydraulpumpen 12 hämtar på normalt vis sin olja från tank 42. Manöverventilen 13 är på normalt vis med sin ena ände 13-42 i förbindelse med tank 42, medan dess andra ände 13- 12 står i förbindelse med hydraulpumpen 12. Vidare visas i systemet en sekvensventil 19 som kan återföra överskottsolja från lyfikretsen 1, 3, 6 till manöverventilen 13, där den exempelvis kan nyttjas till stickans manövrering på en grävmaskin. Slutligen visas atti systemet kan ingå en ytterligare ackumulator 21, som via en ventil 22 antingen kan Lh 10 15 20 25 30 521 308 ~ . « « i. 5 Pl489 anordnas att vara i förbindelse eller icke förbindelse med kretsen. Denna extra ackumulator 21 kan användas antingen för att tillse att det återfinns tillräckligt med hydraulolja i samband med vissa arbetsoperationer och/eller att förse kretsen med en annan trycknivå i samband med vissa arbetsoperationer.

Ett tryckkännande organ 17 finns anordnat att kunna registrera trycket i ledningen mellan lyftcylindem 1 och logikelementet 2. Vid en sänkrörelse som kräver kraft kommer det tryckkännande organet 17 att registrera att trycket är under det för funktionen nödvändiga och tillse att manöverventilen 13 över port 14 avger olja till lyftcylindems stångsida.

Systemet fiingerar på så vis att vid en lyftrörelse kommer föraren att avge en manöversignal till styrservot (ej visat) som kommer att aktivera ventilen 9 som i sin tur tillser att ventilerna 2 och 5 öppnar. Förbindelsen mellan ackumulator 6, hydraulmaskin 3 och lyftcylinder 1 är därvid helt öppen. Den trycksatta oljan i ackumulatom 6 flödar då till den variabla hydraul- maskin 3 som vidareförmedlar oljan till lyftcylindem 1. Om trycket i ackumulatom därvid är högre än det som behövs för att utföra arbetet med lyficylindern 1 kommer Överskotts- energin genom hydraulmaskinens 3 tillföras drivsystemet, lämpligen via transmissionen T.

Skulle ackumulatortrycket inte vara helt tillräckligt ger den variabla hydraulmaskinen 3 en tryckhöjning för att uppnå till nödvändig trycknivå, vilket åstadkommes med hjälp av kraft som tillföres via hanteringsmaskinens motor D. Således tillföres i en sådan situation endast så mycket energi som behövs för att övervinna tryckskillnaden mellan ackumulatom och lyftcylindems behov. Vid en sänkrörelse ändras flödesriktningen i pumpen och olja tillföres i port 10 och avges i port 11, för att tillföras ackumulatom 6. Om trycket i ackumulatom 6 då är lägre än i lyftcylindern 1 kommer den variabla hydraulmaskinen 3 kunna tillföra energi till transmissionen T. Om däremot trycket i ackumulatom är högre än i lyftcylindern kommer ett energitillskott från motorn D att behöva tillföras den variabla hydraulmaskinen 3 för att erhålla en sänkrörelse. Denna tillförda energi lagras emellertid i ackumulatom 6 och finns därför tillgänglig i samband med nästa lyftrörelse Av ovanstående framgår att systemet är energibesparande och eliminerar värrnealstrande strypning av olj eflöde som normalt sker då sänklastenergi hanteras i konventionella system.

Det tiyckkännande organets 17 uppgift är att tillse att hydraulmaskinen 3 reglerar ned flödet till 0 då hydraulcylindern inte längre har något tryck, exempelvis då skopan har nått markplanet. 20 25 30 35 521 308 .U ~, 6 P14s9 Vid en lyfirörelse som man önskar ska ske snabbt, ett vanligt önskemål vid t.ex. djup- grävning, kan man aktivera både den variabla hydraulmaskinen 3 och hydraulpumpen l2, varvid den från ackumulatom erhållna oljan ej helt motsvarar lyftcylinderns oljemängd.

Under en sänkrörelse kommer backventilen 16 förhindra att olja strömmar till port 15. Vid nästa sänkrörelse måste därför en mängd motsvarande den som erhållits från pumpen 12 evakueras ur kretsen genom säkerhetsventilen 8. Altemativt kan sekvensventilen 19 användas för att återföra överskottsoljan till manöverventilens 13 inloppssida, för att exempelvis utnyttjas för svängrörelsen på en grävmaskin. Olja till stångsidan hos den dubbelverkande lyftcylindem 1 kan erhållas via en s.k. återfyllnadsventil 18, i fomi av en backventil, som finns anordnad mellan manöverventilens utloppssida och ledningen 14-1 som leder till lyítcylindems 1 stångsida.

I Fig. 2 visas ett föredraget hydraulschema för en hydraulkrets som i stort fungerar enligt principema som beskrivs i F ig. 1. Det visas en hydraulkrets som i allt väsentligt består av samma delkomponenter som beskrivs i Fig. 1. Nedan kommer därför enbart de väsentliga skillnaderna beskrivas. Det visas att en ytterligare ackumulator 20 finns anordnad i anslut- ning till kretsen. Denna ytterligare ackumulator 20 har ett lägre systemtryck än huvud- ackumulatom 6. Den andra ackumulatom 20 är ansluten till huvudsystemet 6, 3, l via backventiler 30, 31, 32. En forsta ledning 2-20 är ansluten till ledningen mellan logik- elementet 2 och hydraulmaskinens 3 övre port 10 via en första backventil 30. En andra ledningen 5-20, är ansluten till ledningen mellan ackumulator 6 och logikelementet 5 via en andra backventil 32. De båda ledningama sammanförs till öppningssidan av en gemensam backventil 31 som via sin stängande sida är ansluten till ackumulatom 20. Denna extra ackumulator 20 har till uppgift att momentant kunna tillföra olja till den variabla kolv- pumpen 3 vid akut behov. Ett dylikt akut behov uppstår då huvudackumulatom 6 blir tömd.

Tömning av huvudackumulatom 6 sker nämligen momentant inom loppet av en mycket kort tidsrymd utan någon egentlig förvarning om att oljemängden är på väg att ta slut. Den konventionella hydraulpumpen 12 hinner därvid inte leverera olja på den korta tid som står till förfogande varför risk för totalhaveri av den variabla kolvpumpen föreligger. Denna haveririsk elimineras således med hjälp av den extra ackumulatom 20 som via back- ventilema, direkt kan tillföra olja till kretsen 6, 3, 1 då systemtrycket snabbt faller. Vidare visas att ett tiyckövervakningselement l7 anordnats i anslutning till lyftcylindern, med samma funktion som enligt Fig. l. Säkerhetsventil 8 tillser att tillåtet systemtryck för 10 15 20 30 521 308 7 P1489 ackumulatom 6 ej överskrids. Iövrigt fungerar systemet såsom beskrivs i samband med Fig. 1.

I Fig. 3 visas schematiskt en hydraulkrets enligt uppfinningen. Uppfinningen fungerar i stora delar på samma vis såsom beskrivs enligt Fig. 1 och Fig. 2. För att underlätta förståelsen har samma slags komponenter, enligt uppfinningen (F ig. 3) resp. enligt Fig. 1 och 2, givits samma hänvisningssiffror. Således visas bl.a. en hydraulmaskin (3) som tillåter fullt tryck på både ut och inlopp, samt en ( eller flera) ackumulator/er (6). Dessutom visas en proportionalventil (62) som medger att göra små sänkrörelser utan att hydraul- maskinen 3 inkopplas och vilken ventil dessutom ökar kapaciteten på sänkrörelsen när hydraulmaskinens når sin maximala kapacitet. Vidare kontrolleras systemet av ett datorsystem (94) som erhåller information av givare för tryck 91resp. 92, läge 90 och motoms varvtal.

Vid sänkning av lyftcylindem kommer merparten av oljan att pumpas till ackumulator- systemet 6 men då armsystemet plötsligt avlastas, då skopan tex. träffar underlaget, måste en tryckavkännare 17 i lyftkretsen ge signal till datorn att reglera ner pumpkapaciteten.

Under hydraulmaskinens insvängningstid måste den försörjas med olja , för att inte förstöras (skära), och denna mängd erhålls från återfyllnadskretsen som består av ackumulatorn 20, backventilen 31 och tryckreduceraren 59 som erhåller sin olja från maskinens öppna krets.

Den i systemet valda hydraulmaskinen har liksom alla roterande pumpar en volymetrisk förlust som vid fullt flöde och tryck kan antagas till 5% men vid små flöden kan vara uppemot 100 % och denna vätskeförlust måste ovillkorligen ersättas. Det är viktigt att inse att denna förlust är praktiskt taget oberoende av hydraulmaskinens utvinkling eller flöde.

Vid en sänkrörelse kommer alltså inte den mängd olja som avlämnas av lyftcylinder att återfinnas i ackumulator utan en del kommer via hydraulmaskinens läckageledning att gå till tank 42. Förutom detta läckage måste man även ta hänsyn till den kvantitet som dräneras över ventilen 62. Sänkrörelsen på en lyftande maskin måste kunna regleras med stor noggrannhet och hydraulmaskinen 3 ger härvid inte tillräcklig sådan. Av detta skäl finns en ventil 62 i sänkkretsen som tillåter fiill kontroll. En sänkrörelse kommer att ske enbart över ventilen 62 om små rörelser eller stor noggrannhet erfordras. 10 20 25 30 g P14s9 Hydraulmaskinen 3 är dimensionerad för att tillåta full lylthastighet, men det blir avsevärt dyrare att dimensionera hydraulmaskinen för att även klara av full sänkhastighet som är ungefär 50% högre, dvs som skulle kräva ett flöde som är c:a 50 % större. Dessutom skulle skulle detta även medföra en avsevärd utökning av ledningsareor o.s.v. Ventilen 62 har alltså två funktioner, dels att tillåta full kontroll vid små sänkhastigheter och dels att öka den maximala sänkhastigheten vid höga sänkhastigheter. Eller annorlunda uttryckt, ventilen 62 tillåter att en hydraulmaskin av väsentligt mindre kapacitet än vad som visas i Fig. 1 och 2 kan användas. Denna reglering, sekventiella styming, ombesörjes av datom.

För att lösa det problem som uppstår med att fylla ackumulatom 6 med olja för att säker- ställa nästa lyftrörelse har följande införts. Lyftkolven 1 har försetts med en lägesgivare 90 som avger en signal till datom som även erhåller en signal från ackumulatorsystemet 6 över givaren 91. Härvid beräknar datom 94 ut behovet och ger signal till pumpen 71 som tillser att önskat/tillräckligt tryck uppstår, som i sin tur bestämmer mängden i ackumulatom.

Denna efterfyllnad av ackumulatom sker alltså oberoende av om en sänk, eller lyftrörelse sker eller om andra funktioner utnyttjas. Om den maximala pumpkapaciteten för lyftrörelsen antages till 100 behöver pumpens 71 kapacitet enbart vara en bråkdel därav.

Anledningen till detta är att denna efterfyllnad av ackumulatorn sker under hela maskinens nyttjandetid. Antag att lyftcylinder behöver 35 l. För att utföra ett fullt slag, i ackumulatom måste det finnas denna mängd plus en mängd för den volymeteriska förlusten, antag denna mängd till 5 l. Vid föregående sänkrörelse erhölls 35 l, minus den volyrneteriska förlusten , minus den mängd som dränerades över ventilen 2, som kan antagas till 10 1. Pumpkapaci- teten är beräknad för att utföra en lyftrörelse på 6 sek. vilket innebär ett behov av 350 l/ min. En full grävcykel kan antagas att ske på min. 20 sek och pumpen 71 kapacitet måste då vara 15 1/20 sek eller 45 l/min.

För att kunna utföra en full lyftcykel med full hastighet krävs en effekt av 350 x 250 /600 = 145,8 kW x verkningsgraden. Trycket 250 bar är det erfarenhetsmässiga medelvärde som antagits. Enligt uppfinningen krävs för samma lyftcykel om medeltrycket i ackumulatom antages till 175 bar 350 x75 / 600 = 43,7 kW plus 45 x 175 /600 =13,1 kW alltså totalt 56,8 kW x verkningsgraden totalt har effektbehovet minskat med ca. 60% på lyftrörelsen. För att ytterligare förbättra verkningsgraden hos systemet bör pumpen 71 kapaciteten ökas så att uppladdningen av ackumulatom kan ske under de 14 sek. då lyftrörelsen inte sker. l0 l5 20 [v LA 30 35 521 308 9 Pl489 För att fastställa nyttan av uppfinningen bör följande beaktas. 1 En grävmaskin eller annan lyfiande maskins motoreffekt bestämmes i huvudsak av lyftrörelsen. 2 En dieselmotors bränsleförbrukning bestämmes i stor utsträckning av max. effekten. Då effekten måste finnas omedelbart tillgänglig vid en lyftrörelse kan man inte acceptera en tillfällig varvtalsökning vid ett lyfi då denna tar för lång tid. Bränsleförbrukningen hos en dieselmotor är mer beroende av varvtal och storlek än av effektuttaget. De bränsleförbrukningssiffror som anges är alltid relaterade till bästa varvtal för uttagen eflekt. Tomgångsförbrukningen stiger drastiskt med ökande varvtal. Vid de mätningar som utförts stiger förbrukningen med mer än 500 % från låg tomgång till rusvarv. Vid fullt arbetsvarv som normalt används på en grävmaskin är bränsleförbrukningen mellan 30 -3 5 % av max förbrukning, när ingen effekt uttages. Då uppfinningen tillåter en motorreduktion av min. 30 % utan att ge avkall på kapaciteten inses att en betydande bränslebesparing kan ske.

En stor fördel enligt uppfinningen beror alltså av systemet med en separat ventil 62 för att reglera sänkhastigheten, vilket medger full kontroll och att samma ventil kan används för att erhålla full sänkhastighet. Genom de ofrånkomliga volymeteriska förluster som föreligger i en hydraulmaskin, som är trycksatt, kommer sänkrörelsen att kräva att hydraul- maskinen ges signal till höjning när små sänkhastigheter önskas. Då hydraulmaskinen inte är tryckkompenserad kommer dessutom sänkhastigheten vara lastberoende vilket inte kan accepteras ur manöversynpunkt. Då små sänkhastigheter önskas ger inte datorn signal till hydraulmaskinen 3 eller till ventilema 2 och 6 utan endast till ventilema 7 och 62 på detta sätt erhålls en noggrant kontrollerad rörelse med omedelbar respons. Det bör i samman- hanget påpekas att ställtiderna på en dylik hydraulmaskin 3 normalt upplevs som för långa.

När högre sänkhastighet önskas ger datom signal till ventilema 2 och 5 att öppna samtidigt som hydraulmaskinen 3 styrs ut. När full utstyming på hydraulmaskinen 3 uppnåtts ger datorn signal till ventilen 62 att öka flödet till önskvärd nivå. Det maximala flödet över ventilen är 50 % av pumpkapaciteten. Överströmningsventilen 63 är införd för att trycksätta hydraulmaskinen 3 innan ventilema 2 och 6 öppnas detta innebär att en ”dip” i sänkningen undvikes. Backventilen 51 är införd för att inte en ”dip” skall kunna inträffa vid lyftning. Backventilema 65 och 31 förhindrar ej önskvärda strömningar. 10 15 20 25 521 308 10 P1489 I det datorstyrda reglersystemet 94 finns företrädesvis inlagt en optimerande effektuttags funktion, som baseras på att när ingen effekt uttages kommer varvtalet att ligga på rusvarvet för det givna effektläget. Erfarenhetsmässigt vet man att motorn är fullbelastad när varvtalet sjunkit med x % . När motorn har en belastningsgrad mindre än ett givet värde, exempelvis 80%, ges en signal från datom till pumpen 71 att höja trycknivån med en lämplig procentsats i ackumulatorsystemet 6 mot den mininivå som erfordras för att säkerställa lyftbehovet. Denna överlagrade energi kommer att ytterligare möjliggöra en effektminskning vid det efterkommande lyftarbetet. I det datorstyrda programmet för förhöjning av trycket i ackumulatorkretsen 6 finns även inlagd en adaptiv funktion som kommer att innebära att systemet anpassar det tryck som ackumulatorn laddas med till det läge som lyftcylindern intog vid ett valfritt antal tidigare sänkningar. Ackumulatorsystemet är utfört och beräknat för att tillåta att den oljemängd som finns i lyftcylindem att rymmas inom systemet. En grävmaskins arbetsområde är beräknat och utfört för att täcka ett avsevärt större område än maskinen i allmänhet används för. 1 normalfallet utnyttjas inte mer än 60 -70% av lyftcylinderslaglängden , vid beräkningen av ackumulatorstorleken måste dock den maximala oljemängden beräknas kunna mottagas av ackumulatorerna. För att inte erhålla extremt stora och dyra ackumulatorer måste gastrycket ofta sänkas mot det ideala för att inte sluttrycket skall bli för högt när lyftcylindern är i sitt bottenläge. Den adaptiva fiinktionen tillser att en tryckhöjning sker när systemet erhållit information om att endast en begränsad del av lyftcylinderns slaglängd utnyttjas. Överströmningsventilen 22 säkerställer att inte ett högre tryck än tillåtet uppstår då ett körmönster som inte förelåg tidigare uppkommer.

Enligt ytterligare aspekter enligt uppfinningen avses en: Anordning varvid i en lyftkrets bestående av en eller flera lyftcylindrar och av ett ventilarrangemang 61 ,62, 2 som förbinder kretsens sänksida med hydraulmaskinen 3 som i sin tur över ventilen 5 är förbunden med ackumulatorsystemet 6 vilket möjliggör att utnyttja den sänkenergi som åstadkommes av last och annsystem påverkande lyftcylinder l, varvid den på detta sätt erhållna energien kommer att utnyttjas vid nästa lyftrörelse då den tidigare trycksatta oljan över ventilen 5, över hydraulmaskinen 3 och backventilen 51 leds till lyftcylindem 1 och att den mängd olja som förloras i systemet genom de ofrånkomliga förlusterna ersätts av pumpen 71 som erhåller sin manövrering från en dator 94 som i sin tur bl a styrs av lägesgivaren 90 och tryckgivaren 91: 10 25 30 55:? 1 15 klä; giftig 117 _i; É ¿i; : _>fit:'f 11 Pl489 att ventilen 61 öppnar till ventilen 62 som tömmer ett mindre, reglerat flöde över överströmningsventilen 63 till tank , ventilen 62 är styrd fiån datorn på ett sådant sätt att när flödet behöver överskrida ett förutbestämt värde kommer detta extra flöde ledas över hydraulmaskinen 3 till ackumulatom och när den maximala pumpkapaciteten helt utnyttjats kommer ventilen 62 att kunna öka sänkhastigheten vid behov, ventilen 62 kommer alltså att tillåta att små flöden där fiill kontroll måste förefinnas ,kan dräneras till tank, förutom att den när behov föreligger kan öka sänkhastigheten mer än vad hydraulmaskinen 3 tillåter. att i lyftcylinderkretsen det finns en tryckgivare 17 som när trycket underskrider ett forutbestämt värde ger en signal till datorn , som styr ner hydraulmaskinen 3 till min deplacement, under denna insvängning, som icke är momentan måste hydraulmaskinen erhålla olja för att inte haverera och denna kvantitet erhålls från ackumulatom 20 över backventilen 31 vars uppgift är att förhindra att ackumulatom 20 trycksätts över en förutbestämd låg nivå som bestämmes av tiyckreduceraren 59 som matas från maskinens öppna hydraulsystem. att ackumulatorkretsen 6 är försedd med tryckgivare på både gas och oljesida. Vid uppstart har ventilen 80 tillsett att olj esidan varit dränerad till tank vilket innebär att gastrycket kunnat kontrolleras och värdet registrerats av datorn ,denna information är viktig för att uppladdningsförloppet med pumpen 12 skall kunna ske på optimalt vis, och att hydraulmaskinen 3 mindeplacement kan inregleras innan ackumulatom 6 är helt tömd. att lägesgivaren 90 förutom sin primäruppgift att avge signal till datom hur pumpen 12 skall styras, även används for att registrera hur mycket av lyftcylinderns slaglängd som utnyttjas, om lyftcylindem under ett antal slag inte använt sig av mer än en begränsad del kan datorn beräkna detta ,och ge signal till pumpen 71 att höja trycknivån vilket i sin tur betyder att verkningsgraden förbättras, ventilen 8 tillser att den maximala för systemet beräknade nivån inte överskrides. att motoreffekten kontinuerligt övervakas och att vid små effektuttag ackumulator- systemet 6 erhåller en förhöjd trycknivå som beräknats på ett sådant sätt att normalt det inte skall vara nödvändigt att under lyfiförloppet tillföra olja till ackumulatorsystemet 10 l5 20 25 30 1” Pl489 med pumpen 71.

Uppfinningen är inte begränsad av det ovan visade utan kan varieras inom ramama av de efterföljande patentkraven. Det inses exempelvis att servotrycket kan erhållas fiån annan källa i systemet än pumpen 4, tex. från ackumulatorn 20. Det inses vidare att man inte på något vis är begränsad till användning av enbart en lyftcylinder utan att även två eller flera lyftcylindrar kan användas i en krets enligt uppfinningen. Det samma gäller självklart också antalet ackumulatorer som kan varieras efter önskemål och behov. Man inser även att en del modifikationer avseende ventilanordningama kan göras utan att det påverkar princi- pema för uppfinningen. Därutöver inses att multipler av de ingående elementen kan användas, exempelvis ett flertal lyftcylindrar. Vidare inses att uppfinningen även kan användas vid andra likartade hanteringsmaskin än de som nämnts tidigare, exempelvis skogsmaskiner, så kallade skördare, mm.

Uppfinningen kan även nyttjas i samband med användning av en manöverventil via vilken hydrauloljan förs till och från ackumulator resp. lyftcylinder. Därvid gäller att den läges- energi som finns i lyftkolven vid en sänkrörelse kommer att återföras till ackumulatorn över manöverventilen, vilken ackumulator i sin tur är förbunden med den variabla kolvpumpen, En förutsättning är dock att ackumulatortrycket understiger lyftcylindertiycket och att innan jämviktsläge uppstår öppnas en separat returledning till tank. Vid en lyftrörelse kommer den i ackumulatorn tiycksatta oljan att ge den för behovet nödvändig tryckstegring alter- nativt trycksänkning i kolvpumpen för att utföra det önskade arbetet. Om t ex. lyftarbetet kräver 200 bar och ackumulatortrycket är 100 bar har den lagrade energin utfört halva lyftarbetet. Företrädesvis gäller att manöverventilen tillförs hydraulmediet från lyttkolvarna via ordinarie pumpingång och att manöverventilen är försedd med tryckkompensering som vid aktivering av ventilen avger ett tryckkompenserat flöde till motorport.

För modifiering av uppfinningen till gaffeltruckar, som kännetecknas av en arbetsform som med tidigare teknik inte varit möjlig att återvinna sänklastenergi, gäller följande. Normal- cykeln för en galfeltruck är att lyfta eller att sänka en last, varvid det ej är möjligt att bestämma ordningsfölj den för dessa operationer, utan arbetsuppgiften styr förloppet.

Genom lyftcylinderns konstruktion åtgår det lika mycket olja att lyfta gaífeln tom eller med full last, endast trycket varierar. Hydraulsystemet för en gaffeltruck med energiåtervinning bör därför kompletteras med en ventil som vid låg sänklast automatiskt öppnar en ventil 521 308 13 P1489 som är förbunden med tank när A p mellan cylindertryck och ackumulator underskrider ett förutbestämt värde. Härvid kan man givetvis tänka sig en av föraren påverkad ventil.

Claims (14)

10 15 20 25 30 521 308 14 Pl489 PATENTKRAV

1. Mobil hanteringsanordning med hydraulkrets, vilken hydraulkrets (L) innefattar en lyftcylinder (1) anordnad vid en lyftanordning (100) ämnad för hantering av variabel last samt en ackumulator (6) för återvinning respektive återanvändning av sänklastenergi, varvid hydraulkretsen även omfattar en variabel hydraulmaskin (3) med två portar (10, 11), vilken hydraulmaskin via ett drivaggregat är i stånd att avge fullt systemtryck i två flödesriktningar till nämnda portar, varvid den ena porten (1 1) är ansluten till nämnda ackumulator (6) och den andra porten är ansluten till nämnda lyftcylinder (1), k ä n n e t e c k n a d av att hydraulkretsen (L) omfattar en forsta avstängningsventil (2) anordnad i ledningen mellan hydraulmotoms ena port (10) och lyftcylindern (l), samt en andra avstängningsventil (5) anordnad i ledningen mellan hydraulmotoms andra port (1 1) och ackumulatom (6) och att hydraulkretsen (L) omfattar en andra ackumulator (20) vilken över åtminstone en backventil (31) är ansluten till ledningen mellan hydraulmaskin (3) och lyftcylinder (1), varvid företrädesvis den maximala flödeskapaciteten för nämnda hydraul- maskin (3) är mindre än det maximala utflödet från nämnda lyftcylinder ( 1) vid en hastig sänkrörelse.

2. Mobil hanteringsanordning med hydraulkrets enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av en bypassledning (50) med en backventil (51) som förhindrar olja från att gå från lyftcylindern (1) till hydraulmaskinen (3).

3. Mobil hanteringsanordning med hydraulkrets enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av en ledning (60) som är i förbindelse med lyfisidan (1-10) av lyftcylindem (10) och som leder till tank (42) över en proportionalventil (62), varvid företrädesvis nämnda ledning (60) även innefattar en slangbrottsventil (61) och/eller en överströmningsventil (63).

4. Mobil hanteringsanordning med hydraulkrets enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att det i en ledning (6-42) mellan ackumulatom (6) och tank (42) finns anordnat en överströmningsventil (S) samt kring nämnda överströmningsventil en bypassledning (70) som innefattar en variabel pump (71) och en backventil (72), vilken backventil förhindrar att olja går fiån ackumulator (6) till nämnda variabla pump (71). 25 30 521 308 »w V.

5. Mobil hanteringsanordning med hydraulkrets enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d av en lägesgivare (90) som är ansluten till lyftcylindern (1) och som registrerar kolvens läge i cylindem (1), en forsta tryckgivare (92) som registrerar gastrycket i ackumulatom (6), en andra tryckgivare (91) som registrerar oljetrycket i ackumulatorn (6) samt en datorstyrd reglerenhet (94), varvid informationen fiån nämnda givare (90,91,92) behandlas i nämnda reglerenhet (94) för reglering av pumpen (71), för att säkerställa att ett visst minsta tryck alltid upprätthålls i nämnda ackumulator (6).

6. Mobil hanteringsanordning med hydraulkrets enligt något av ovanstående patentkrav, k ä n n e t e c k n a d av att det finns en tryckvakt (17), anordnad i direkt anslutning till lyftsidan (1-10) av lyftcylindern (1), vilken tryckvakt (17) registrerar och ger information om trycket till en datorstyrd reglerenhet (94), som i sin tur minimerar flödet i hydraul- maskinen (3) när ett förutbestämt minimitryck (pmin) uppnåtts, samt stänger nämnda avstängningsventiler (2,5).

7. Mobil hanteringsanordning med hydraulkrets enligt patentkrav 5 och 6, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda reglerenhet (94) vid lyftrörelse av nämnda cylinder (1) enbart styr hydraulmaskinen (3) samt nämnda andra avstängningsventilen (5).

8. Mobil hanteringsanordning med hydraulkrets, enligt patentkrav 5 och 6, k ä n n e t e c k n a d av att nämnda reglerenhet (94) vid sänkrörelse av nämnda cylinder (1) i en första sekvens öppnar avstängningsventilen (61) och styr proportionalventilen (60) för att möjliggöra en noggrant reglerbar liten sänkhastighet, att om behov föreligger att reglerenheten (94) i en andra sekvens därutöver öppnar båda avstängningsventilema (2,5) samt styr hydraulmaskinen (3) att medge den från en manöverenhet till reglerenheten (94) givna önskade sänkhastigheten upp till hydraulmaskinens maximala kapacitet, och att i en tredje sekvens då hydraulmaskinen styrts till maximalt flöde kommer reglerenheten (94) att via styrning av proportionalventilen (62) medge ett ytterligare flöde för ytterligare ökad sänkhastighet.

9. Mobil hanteringsanordning med hydraulkrets enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a d av att systemtrycket i nämnda andra ackumulator (20) är väsentligt lägre än i nämnda första ackumulator ( 6). 10 20 25 521 308 16 P1489

10. Mobil hanteringsanordning med hydraulkrets enligt patentkrav 6, k ä n n e t e c k n a d av en ytterligare avstängningsventil (100) finns i anslutning till cylindems (1) stångsida som medger en förbindelse till tank (42), och vilken ventil (100) öppnar förbindelse till tank (42) om nämnda tryckvakt (42) registrerar ett tryck över en i nämnda reglerenhet (94) registrerad given miniminivå .

11. Mobil hanteringsanordning med hydraulkrets enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av en ventil (80) som möjliggör tömning av ackumulatorn (6) till tank (42), för att säker- ställa tryckkontroll av gastiycket i ackumulatom (6).

12. Mobil hanteringsanordning med hydraulkrets enligt patentkrav l, k ä n n e t e c k n a d av att motorn (D) som är drivkällan till hanteringsanordningen, ger en varvtalsberoende signal som styr reglerenheten (94) tillsammans med en manöversignal från föraren, så att pumpen (71) får en förhöjd trycknivåangivelse, varvid trycket i ackumulatom (6) höjs, när motoms (D) varvtal närmar sig rusvarvet för aktuell manöversignal.

13. Mobil hanteringsanordning med hydraulkrets enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att signalen från en lägesgivare (90) används för att informera reglerenheten (94) om en repetitiv arbetscykel och att om maximal slaglängd ej utnyttjas i nämnda arbetscykel styr reglerenheten (94) pumpen (71) att höja trycknivån i ackumulatom (6).

14. Mobil hanteringsanordning med hydraulkrets enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att den maximala flödeskapaciteten för nämnda hydraulmaskin (3) är 5 -100 % mindre än det maximala utflödet från nämnda lyftcylinder (1) vid en hastig sänkrörelse, företrädes- vis åtminstone 20% mindre och mer föredraget åtminstone 30 % mindre.