CZ279137B6 - Zařízení pro rekuperaci polohové energie praco vního zařízení stavebního, nebo zemního stroje - Google Patents

Abstract

Mezi rám (1) a pracovní zařízení (2) je vestavěn nejméně jeden dvoučinný přímočarý akumulační hydromotor (3), jehož pístový prostor (32) je napojen na hydropneumatický akumulátor (4), buď přímo a nebo přes propojovací hydraulické zařízení (6) a/nebo přes rozváděcí hydraulické zařízení (8). Pístnicový prostor (31) dvoučinného přímočarého akumulačního hydromotoru (3) je napojen na pístnicový prostor (51) přímočarého hydromotoru (5). Zpětná větev (12) hydraulické soustavy stroje je přes jednosměrný ventil (11) napojena na pístnicový prostor (32) dvoučinného přímočarého akumulačního hydromotoru (3) a současně je napojena přes tlakový ventil (10) k nádrži (9) kapaliny. Pístový prostor (52) přímočarého hydromotoru (5) je přes jednosměrný ventil (14) propojen s pístovým prostorem (32) dvojčinného přímočarého akumulačního hydromotoru (3). Propojovací hydraulické zařízení (6) je tvořeno například sedlovým ventilem (61) a řídícím hydraulickým rozvaděčem (62), ovládaným hydraŕ

Description

Zařízení pro rekuperaci polohové energie pracovního zařízení stavebního nebo zemního stroje.

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro rekuperaci polohové energie pracovního zařízení stavebního nebo zemního stroje, například hydraulického lopatkového rýpadla, za účelem snížení spotřeby energie, zejména spotřeby motorové nafty.

Dosavadní stav techniky

U známých zařízení pro rekuperaci polohové energie pracovního zařízení, například podle SU 1631137, SU 1199887 nebo SU 804793, se používá nejčastěji hydropneumatický systém s výkonovými hydraulickými rozvaděči pro připojování hydropneumatického akumulátoru. Nevýhodou těchto zařízení jsou hydraulické rázy při zvedání a spouštění pracovního zařízení, složitost hydraulického rozvodu vysoké výrobní náklady, projevující se v nízké rentabilitě a nízké spolehlivosti systému. U provedení podle SU 804793 a dále podle PL 127710 nebo JP 60-250128 je potom pracovní zařízení stroje opatřeno přídavným přímočarým hydromotorem jednak napojeným mechanicky mezi rám stroje a pracovní zařízení a jednak hydraulicky propojeným s hydraulickým akumulátorem. Nevýhodou těchto řešení jsou velké výrobní náklady přídavných zařízení, což snižuje jejich rentabilitu. Je také známa konstrukce podle CS 268933, kde je pracovní zařízení opatřeno přímočarým akumulačním motorem, jehož pístový prostor na naplněn tlakovým plynem a propojen se zásobníkem tlakového plynu. Nevýhodou tohoto provedeni je, že tlakový plyn nelze dokonale utěsnit a po poměrně krátké době dojde k úniku tlakového plynu, a tím ztrátě funkčnosti zařízení. Společnou nevýhodou shora uvedených zařízení potom je, že vyžadují speciální konstrukci celého stroje, jehož spolehlivost je předmětným zařízením nepříznivě ovlivněna.

U dalšího známého řešení je pracovní zařízení opatřeno dvoučinným přímočarým akumulačním hydromotorem, jehož pístový prostor je napojen na hydropneumatický akumulátor. Nevýhodou tohoto zařízení je, že po delší přestávce v provozu je obtížné zaplnění pístového prostoru dvoučinného přímočarého akumulačního hydromotorů kapalinou, což je provozně nevyhovující.

Podstata vynálezu

Uvedené nevýhody odstraňuje do značné míry zařízení pro rekuperaci polohové energie pracovního zařízení stavebního nebo zemního stroje, kde je pracovní zařízeni opatřeno nejméně jedním přímočarým hydromotorem pro zvedání a spouštění pracovního zařízení, napojeným na hydraulickou soustavu stroje, a kde mezi rám stroje a pracovní zařízení je vestavěn nejméně jeden dvoučinný přímočarý akumulační hydromotor, jehož pístnicový prostor je propojen s pístnicovým prostorem přímočarého hydromotorů a pístový prostor je napojen na hydropneumatický akumulátor. Podstatou vynálezu je, že zpětná větev od pistnicového prostoru přímočarého hydromotorů a od pistnicového prostoru dvoučinného přímočarého akumulačního hydromotorů je propojena s pístovým prostorem dvoučinného přímočarého akumulačního hydromotorů přes jednosměrný

-1CZ 279137 B6 ventil umístěný v této zpětné větvi, a že zpětná větev je propojena s nádrží kapaliny přes tlakový ventil.

Ve výhodném provedení je pístový prostor přímočarého hydromotoru propojen s pístovým prostorem dvoučinného přímočarého akumulačního hydromotoru přes další jednosměrný ventil, popřípadě je mezi pístový prostor dvoučinného přímočarého akumulačního hydromotoru a hydropneumatický akumulátor je hydraulicky zapojeno buď propojovací hydraulické zařízení, nebo rozváděči hydraulické zařízení a nebo v sérii obě uvedená hydraulická zařízeni. V dalším provedení je propojovací hydraulické zařízení. V dalším provedení je propojovací hydraulické zařízení tvořeno sedlovým ventilem a řídicím hydraulickým rozvaděčem s hydraulickým nebo elektrickým ovládáním a je svým řídicím vstupem hydraulicky napojeno na výstupní tlakovou větev ovladače spouštění pracovního zařízení.

Výhodou řešeni podle vynálezu je, že k uvedení stroje do funkce po přestávce v provozu postačuje zvednutí výložníku pracovního zařízení do vysýpací výšky a že je při spouštění a zvedání pracovního zařízení dosažena vyšší úspora energie tím, že nejvyšší pracovní tlak hydropneumatického akumulátoru je dosažen při všech velikostech zdvihu výložníku. Další výhodou je, že je možno použít jednodušší a tedy levnější propojovací hydraulické zařízení se zachováním podmínky citlivého ovládání stroje při provozu.

Přehled obrázků na výkresech

Konkrétní příkladná provedení vynálezu jsou schematicky znázorněna na připojených výkresech, kde na obr. 1 je základní provedení se dvěma přímočarými hydromotory pro zvedání a spouštění pracovního zařízení a na obr. 2 a 3 je alternativní řešení s jedním přímočarým hydromotorem, přičemž na obr. 2 je provedení s propojovacím hydraulickým zařízením, kde slabou plnou čarou je znázorněno elektrické propojení, a na obr. 3 je varianta s propojovacím i rozváděcím hydraulickým zařízením.

Příklady provedení vynálezu

Výložník pracovního zařízení 2, například hydraulického lopatového rýpadla, je opatřen nejméně jedním přímočarým hydromotorem 5 napojeným na hydraulickou soustavu stroje. Zařízení pro rekuperaci polohové energie pracovního zařízení 2 je tvořeno dvoučinným přímočarým akumulačním hydromotorem £, který je mechanicky kloubově vestavěn mezi rám 1 a výložník pracovního zařízení

2. Pístový prostor 32 dvoučinného přímočarého akumulačního hydromotoru £ je naplněn tlakovou kapalinou a dále je napojen na hydropneumatický akumulátor 4, opatřený pojistným ventilem ]_ a jednosměrným ventilem 11, napojeným na zpětnou větev 12 od pístnicových prostorů 51 a 31. Zpětná větev 12 je dále propojena přes tlakový ventil 10 k nádrži £ kapaliny. Pístnicový prostor 31 dvoučinného přímočarého akumulačního hydromotoru £ je naplněn kapalinou a je napojen na pístnicový prostor 51 přímočarého hydromotoru 5 pracovního zařízení 2. Provedení dvoučinného přímočarého akumulačního hydromotoru £ je s výhodou shodné s přímočarým hydromotorem 5. Pístový prostor 52 přímočarého hydromotoru 5 je napojen přes další jednosměrný ventil 14 a přes škrticí ventil 15 k pístovému prostoru dvoučinného akumulačního hydromotoru

3.

-2CZ 279137 B6

Variantně je mezi pístový prostor 32 dvoučinného přímočarého akumulačního hydromotoru a hydropneumatický akumulátor 4 hydraulicky zapojeno propojovací hydraulické zařízení 6 nebo rozváděči hydraulické zařízení 8, jehož druhý kanál je napojen na nádrž 9 kapaliny, popřípadě jsou za sebou hydraulicky zapojena propojovací hydraulické zařízení 6 a rozváděči hydraulické zařízení 8.

Propojovací hydraulické zařízení 6 s řídicím vstupem 64 tvoří s výhodou sedlový ventil 61 s řídicím hydraulickým rozvaděčem 62, ovládaným hydraulickým signálem nebo elektrickým signálem z tlakového relé 6,3· Řídicí hydraulický rozvaděč 62 nebo tlakové relé 63 jsou potom hydraulicky napojeny přes řídicí vstup 64 na výstupní tlakovou větev 13 ovladače spouštění pracovního zařízení 2.

Rozváděči hydraulické zařízení 2 tvoří například rozvaděč, ovládaný hydraulickým nebo elektrickým signálem, vzniklým při zvýšení tlaku v propojených pístnicových prostorech 31 a 51 dvoučinného přímočarého akumulačního hydromotoru 2 a přímočarého hydromotoru 5 pracovního zařízeni 2.

Výkon hnacího motoru a hydrogenerátorů stroje je snížen buď použitím menší pohonné jednotky, a nebo změnou seřízení, například snížením provozních otáček motoru.

Při klidu je statická únosnost pracovního zařízení 2 ve smyslu spouštění určena statickým tlakem, nastaveným na pojistném ventilu hydraulické soustavy stroje a působícím v pístových prostorech 52 přímočarých hydromotorů 5 pracovního zařízení 2, a dále závisí na okamžitém tlaku v hydropneumatickém akumulátoru 4, působícím v pístovém prostoru 32 dvoučinného přímočarého hydromotoru 2·

Variantně se při klidu pracovního zařízení 2 přestaví propojovací hydraulické zařízení 6 do uzavřené polohy. Statická únosnost pracovního zařízení 2 ve smyslu spouštění je potom určena maximálním statickým tlakem, nastaveným na pojistném ventilu hydraulické soustavy stroje a působícím v pístových prostorech 52 přímočarých hydromotorů 5 pracovního zařízeni 2, a dále pojistným tlakem, nastaveným na pojistným ventilu 7 a působícím v pístovém prostoru 32 dvoučinného přímočarého akumulačního hydromotoru 2· Tlak pojistného ventilu 7 je výhodné nastavit shodně se statickým tlakem pojistného ventilu hydraulické soustavy stroje. Tím je v této variantě dosaženo vyšší statické únosnosti pracovního zařízení 2 ve směru spouštění.

Při spouštění pracovního zařízení 2 se přivádí 2 tlaková kapalina z hydraulické soustavy stroje do pístnicového prostoru 51 přímočarého hydromotoru 5 a pístnicového prostoru 31 dvoučinného přímočarého akumulačního hydromotoru 2· Tlaková kapalina z pístového prostoru 52 je vytlačována přes hydraulickou soustavu stroje do nádrže 2 kapaliny a náplň kapaliny pístového prostoru 32 dvoučinného přímočarého akumulačního hydromotoru 2 j^e vytlačována do hydropneumatického akumulátoru 4 buď přímo, nebo alternativně přes nucené otevřený sedlový ventil 61 propojovacího hydraulického zařízení 6. Tlakem v hydropneumatickém akumulátoru 4, na straně kapaliny i plynu, který působí i v pístovém prostoru 32 dvoučinného přímočarého akumulačního hydromotoru 2 j^e jeho

-3CZ 279137 B6 píst nadlehčován, čímž je brzděno spouštění pracovního zařízení 2. bez maření energie, protože energie se akumuluje v hydropneumatickém akumulátoru 4_.

Variantně se při spouštění pracovního zařízení 2 projeví odpory pracovního orgánu tak, že se zvýší tlak v propojeném pístnicovém prostoru 31 dvoučinného přímočarého akumulačního hydromotoru 2 a v pístnicovém prostoru 51 přímočarého hydromotoru 5 pracovního zařízení 2 nad nulovou hodnotu, a tím dojde k přestavení rozváděciho hydraulického zařízeni 8, které propojí pístový prostor 32 dvoučinného přímočarého akumulačního hydromotoru 2 ^s nádrží 9 kapaliny a odpojí jej od hydropneumatického akumulátoru 4. Tím dojde k. zvýšení akční síly při spouštění pracovního zařízení 2. Při zvedání pracovního zařízení 2 se přivádí tlaková kapalina do pístového prostoru 52 přímočarého hydromotoru 5, čímž se pracovní zařízení 2 zvedá a je současně nadlehčováno tlakem plynu a kapaliny z hydropneumatického akumulátoru 4 působícím na píst dvoučinného přímočarého akumulačního hydromotoru 2 buď přímo, nebo alternativně přes samočinně otevřený sedlový ventil 61 propojovacího .hydraulického zařízení 6, čímž se využívá dříve akumulovaná energie z hydropneumatického akumulátoru 4. V okamžiku, kdy tlak v hydropneumatickém akumulátoru 4 poklesne pod tlak v pístovém prostoru 52 přímočarého hydromotoru 5 pracovního zařízení 2, přitéká kapalina do hydropneumatického akumulátoru 4 přes další jednosměrný ventil 14 a přes škrticí ventil 15., čímž se uhrazují ztráty kapaliny netěsnosti přístrojů a přebytek kapaliny oproti ztrátám, který byl dosažen vhodným seřízením škrticího ventilu 15, zajišťuje dosažení plného pracovního tlaku hydropneumatického akumulátoru 4 i při zmenšení zdvihu pracovního zařízeni 2.

Zařízení podle vynálezu lze s výhodou využít u různých druhů stavebních a zemních strojů, kdy zařízení s použitím dvou přímočarých hydromotorů 2 j^e výhodné u strojů s požadavkem na velkou akční sílu pracovního zařízení 2, jako jsou například nakladače, zdvihadla a univerzální hydraulická rýpadla pro nakládací a hloubkové zařízení. Provedení s použitím propojovacího hydraulického zařízení 6 dle obr. 2 je výhodné u strojů, které mají menší nároky na akční zvedací sílu pracovního zařízení 2 a mají samostatný pohon hlavních pracovních orgánů, jako jsou například hydraulická lopatová rýpadla s hloubkovou lopatou. Alternativa zařízení podle obr. 3 je potom s výhodou využitelná u strojů, kde se využívá sila při spouštění pracovního zařízení 2 současně jako akční síla přímo na pracovním orgánu stroje.

Claims (4)

1. Zařízení pro rekuperací polohové energie pracovního zařízení stavebního nebo zemního stroje, kde je pracovní zařízení opatřeno nejméně jedním přímočarým hydromotorem pro zvedání a spouštění pracovního zařízení, napojeným na hydraulickou soustavu stroje, a kde mezi rám stroje a pracovní zařízení je vestavěn nejméně jeden dvoučinný přímočarý akumulační hydromotor, jehož pístnicový prostor je propojen s pistnicovým prostorem přímočarého hydromotoru a pístový prostor je napojen na hydropneumatický akumulátor, vyznačující se tím, že zpětná větev (12) od pístnicového prostoru (51) přímočarého hydromotoru (5) a od pístnicového prostoru (31) dvoučinného přímočarého akumulačního hydromotoru (3) je propojena s pístovým prostorem (32) dvoučinného přímočarého akumulačního hydromotoru (3) přes jednosměrný ventil (11) umístěný v této zpětné větvi (12), a že zpětná větev (12) je propojena s nádrží (9) kapaliny přes tlakový ventil (10).

2. Zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že pístový prostor (52) přímočarého hydromotoru (5) je propojen s pistovým prostorem (32) dvoučinného přímočarého akumulačního hydromotoru (3) přes další jednosměrný ventil (14).

3. Zařízení podle nároků 1 nebo 2, vyznačující se tím, že mezi pístový prostor (32) dvoučinného přímočarého akumulačního hydromotoru (3) a hydropneumatický akumulátor (4) je hydraulicky zapojeno propojovací hydraulické zařízení (6) a/nebo rozváděči hydraulické zařízení (8).

4. Zařízení podle nároků 1 až 3, vyznačující se tím, že propojovací hydraulické zařízení (6) je tvořeno sedlovým ventilem (61) a řídicím hydraulickým rozvaděčem (62) s hydraulickým nebo elektrickým ovládáním a je svým řídicím vstupem (64) hydraulicky napojeno na výstupní tlakovou větev (13) ovladače spouštění pracovního zařízení (2).