CN102561442B - 工作装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种工作装置，该工作装置具有能够经由至少一个工作缸移动的元件，其中，至少一个能量回收缸设置用于从可移动元件的运动中回收能量并且具有填充有气体的室。在该方面，填充有气体的室与压力存储器操作连通，该压力存储器抵抗在填充有气体的室中至少从最大压力向前的压力增加。

Description

工作装置

技术领域

本发明涉及一种工作装置，该工作装置具有能够经由至少一个工作缸移动的元件，其中，至少一个能量回收缸设置用于从可移动元件的运动中回收能量并且具有填充有气体的室。在该方面，本发明特别地涉及可移动工作装置，尤其是挖掘机或用于材料处理的机器。

在该工作装置中的可移动元件降低时，能量回收缸的填充有气体的室被压缩，并且因此存储势能，以在可移动元件的向上运动时再次输出该势能，以支承工作液压缸。

背景技术

从DE 10 2008 034 582 A1中已知一种工作装置，其中，能量回收缸的填充有气体的室由能量回收缸的填充有气体的基部侧和能量回收缸的中空活塞杆形成。在该方面，设置用于对填充有气体的室进行填充的填充阀，并且设置释放阀，气体可在超过预先设定的压力极限时通过该释放阀逸出，以避免缸***。

发明内容

本发明的目的是改进具有能量回收缸的已知工作装置的功能，尤其是在长期可用性和能量效率方面。

根据本发明通过如下工作装置实现该目的。根据本发明的该工作装置包括可以经由至少一个工作液压缸移动的可移动元件。此外，至少一个能量回收缸被设置用于从可移动元件的运动中回收能量。在该方面，能量回收缸包括填充有气体的室。根据本发明设置：填充有气体的室与压力存储器操作连通，该压力存储器抵抗填充有气体的室中至少从最大压力向前的压力增加。

本发明的发明人在利用具有填充有气体的室的能量回收缸的试验中已经发现：不良的高压增加发生在填充有气体的室中，尤其是在快速运动和高压缩时。根据本发明，本发明通过将填充有气体的室设定成与又一个压力存储器操作连通来抵抗该压力增加。后者抵抗在填充有气体的室中至少从最大压力向前的不良压力增加，并且因此减少了压力进一步增加到填充有气体的室中的最大压力之上。

为了该限定最大压力的目的，压力存储器有利地具有预定的操作压力。如果压力存储器和填充有气体的室直接相互连通，则特别地，压力存储器的操作压力对应于最大压力，压力存储器抵抗在填充有气体的室中从该最大压力向前的进一步压力增加。

在该方面，压力存储器以有利的方式不对在填充有气体的室中低于最大压力的压力产生任何影响。在该方面，压力存储器特别地在填充有气体的室中的压力下降到低于最大压力时不会进一步膨胀。

可替代地或者另外地，可以设置：压力存储器具有与填充有气体的室不同的特征。在该方面，特别地可以设置：压力存储器对填充有气体的室中低于最大压力的压力比对高于最大压力的压力产生更小的影响。因此，压力存储器对填充有气体的室的高于最大压力的进一步压力增加比对低于最大压力的进一步压力增加的抵抗要多。

本发明特别地可以使用在这种工作装置中，其中，压力释放阀设置用于填充有气体的室。在该方面，最大压力有利地低于压力释放阀的触发压力。因此，在短暂地超过最大压力时可以通过压力存储器防止气体通过压力释放阀从填充有气体的室逸出。

根据本发明的压力存储器在该方面特别地使可在填充有气体的室的压缩期间短暂出现的压力峰值均衡。由于根据本发明的压力存储器，因此在填充有气体的室中气体的损失不再发生。此外，能量也不再损失。

根据本发明的最大压力有利地高于在静止工作装置中和在可移动元件的最大载荷下在填充有气体的室中存在的压力。压力存储器则仅设计用于在填充有气体的室的快速运动时和/或基本上完全压缩时使动态压力峰值均衡。

下面，在下文中将比较详细地描述压力存储器的不同实施方式或与填充有气体的室的操作连通的不同实施方式。

本发明可在该方面特别地使用在能量回收缸中，该能量回收缸在基部侧填充有气体并且具有中空活塞杆。压力存储器在该方面可附接于这种能量回收缸或集成在这种能量回收缸中。

在本发明的实施方式中，活塞在该方面可移位地支承在能量回收缸的中空活塞杆中，其中，填充有气体的基部侧经由该活塞与压力存储器操作连通。

在压力存储器和填充有气体的室之间的操作连通在该方面可直接地或间接地进行。间接连通可例如通过填充有气体的室和液压压力存储器之间的液压连通进行。

在第一实施方式中，压力存储器经由线路与填充有气体的室流体连通。特别地，此处使用布置在能量存储缸外部的外部压力存储器。在有利的实施方式中，压力存储器在该方面可布置在能量回收缸处。可替代地，压力存储器还可集成在能量回收缸中。

中空活塞杆的内部中的通过活塞与基部侧分开的区域可例如与能量存储器液压连通。然而，在本发明的优选实施方式中，中空活塞杆的内部中的通过活塞与基部侧分开的区域填充有气体。总的压力存储器因此特别地布置在中空活塞杆的内部中。

以有利的方式，根据本发明的压力存储器具有操作压力，并且在其降低时压力存储器不继续膨胀，并且因此不再对填充有气体的室中的压力产生任何影响。其特别地，可通过活塞存储器中的活塞被对应于操作压力的位置处的抵靠件止动来进行。

以更有利的方式，压力存储器至少在工作装置的操作模式期间持续地与填充有气体的室操作连通。由此可以确保可靠地处理压力峰值。因此，可特别地防止预防***的安全设备在短暂压力峰值出现时被致动。压力存储器在该方面特别地与填充有气体的室操作连通而没有控制部件的介入。特别地，可以设置：来自填充有气体的室的气体直接地作用到压力存储器的可移动表面上。

以有利的方式，根据本发明的压力存储器设计为气体存储器。以更有利的方式，在该方面，其具有用于填充气体的填充阀。压力存储器此外还可以具有压力释放阀，以避免对压力存储器的损坏。在该方面，压力存储器的压力释放阀的触发压力有利地大于被设置用于填充有气体的室的压力释放阀的触发压力。

如以上介绍的，如果压力存储器集成到能量回收缸内，则填充阀有利地设置在基部侧和压力释放阀处，用于对基部侧填充气体。以更有利的方式，填充阀和/或压力释放阀优选地设置用于中空活塞杆的内部中的通过活塞与基部侧分开的区域。

除了工作装置之外，本发明还包括用于如上所述的工作装置的能量回收缸。根据本发明的能量回收缸在该方面特别地具有室，该室填充有气体并且与压力存储器操作连通，使得通过压力存储器至少减少在填充有气体的室中从最大压力向前的压力增加。

根据本发明的能量回收缸在该方面特别地具有填充有气体的基部侧和中空活塞杆。能量回收缸在该方面在有利地设计为与如上所述的一样。

现在将再次简短地描述本发明的使用的特别优选的可行性。

根据本发明的工作装置特别是可移动的工作装置，尤其是挖掘机或用于材料处理的机器。

其具有能够经由至少一个工作液压缸移动的元件，其中，至少一个能量回收缸设置用于从可移动元件的运动中回收能量。

在该方面，能量回收缸利用填充有气体的室本身作为用于从可移动元件的运动中回收能量的能量存储器。由能量回收液压缸的基部侧形成的空间在该方面有利地填充有加压气体，在活塞杆朝向基部运动时，该加压气体被压缩。接着，在该过程中存储的能量在活塞杆的向上运动时可再次利用，以支承工作液压缸。以更有利的方式，能量回收缸的活塞杆是中空的并且朝向基部侧开放，使得活塞杆的内部形成填充有气体的室的一部分。

根据本发明的工作装置的可移动元件有利地枢转地连接于能够绕着旋转竖直轴线枢转的工作装置，并且能够经由一个工作液压缸或若干工作液压缸在竖直枢转平面中枢转。可移动元件在该方面特别是挖掘机的臂或用于材料处理的机器的动臂。更有利地，移动工作装置在该方面具有带有行走装置的底架和绕着其上的旋转竖直轴线可转动地布置的上部结构，可移动元件枢转地连接于该上部结构。

在该方面，例如铲斗或夹具的一件工作设备可以布置在可移动元件处。在可移动元件降低时，可移动元件和该件工作装备的势能经由能量回收液压缸存储，目的是在可移动元件向上运动时再次至少部分地补偿设备重量。只需经由工作液压缸施加较少的能量用于向上移动可移动元件。因为需要较小的安装的发动机功率，所以由此改进工作装置的能量平衡，并且降低了燃油消耗。

根据本发明的能量回收液压缸在该方面类似于一个工作液压缸或若干工作液压缸有利地布置在工作装置的上部结构和可移动元件之间。因此，在可移动元件运动时能量回收液压缸与工作液压缸一起同时地移动。

附图说明

现在将参照实施方式和附图更详细地描述本发明。

附图示出如下：

图1是根据本发明的具有两个工作液压缸和一个能量回收液压缸的工作装置的实施方式；

图2a是根据本发明的能量回收缸的第一变型的示意图；

图2b是根据本发明的能量回收缸的第二变型的示意图；

图3是根据本发明的能量回收缸的第一实施方式，其带有外部压力存储器；以及

图4是根据本发明的能量回收缸的第二实施方式，其带有内部压力存储器。

具体实施方式

现在将总体上参照图1和2开始描述具有本发明可用于其中的能量回收缸的工作装置的实施方式。

在该方面，工作装置包括可移动元件2，可移动元件2经由水平延伸枢转轴5枢转地连接于工作装置的焊接构造4。工作装置在该方面是液压挖掘机，可移动元件2是枢转地连接于挖掘机的上部结构的挖掘机臂。上部结构本身在该方面能够绕着旋转竖直轴线可转动地连接于具有底盘的底架。

为了使可移动元件2移动，在该方面，设置两个工作液压缸1，它们经由对应的枢转连接点枢转地连接于可移动元件2以及上部结构的焊接构造4。此外，提供根据本发明的能量回收缸3的实施方式，类似于工作液压缸1一样，能量回收缸3布置在可移动元件2和工作装置的上部结构4之间，并且用于从可移动元件的运动中回收能量。在该方面，能量回收缸3布置在两个工作液压缸1之间。

在该方面，例如挖掘机铲斗的工作工具布置在可移动元件2处，在该情况下，在挖掘机动臂处。在可移动元件2降低时，可移动元件以及工作工具的势能现在应被回收和存储，以在可移动元件向上运动时至少部分地补偿静力，否则该静力由于可移动元件和工作工具的重量将施加在工作液压缸上，因此只需借助于工作液压缸1供应较少的能量。为该目的，根据本发明的液压缸有利地具有填充有气体的室。在可移动元件降低时，能量回收缸的填充有气体的室中的气体被压缩，而其在可移动元件升高时膨胀并且在膨胀过程中支承工作液压缸1。为该目的，根据本发明的能量回收缸在基部侧填充有气体并且还具有朝向基部侧开放的中空活塞杆。

现在，在图2a和2b中示出能量回收缸3的两个变型的示意图。在该方面，两个实施方式都具有缸10，活塞杆11轴向地可移位地安装在缸中。在该方面，活塞杆11具有中空圆筒形状，使得中空空间13形成在活塞杆11的内部并且朝向缸的基部侧12开放。在该方面，能量回收缸3的基部侧12和活塞杆11的内部中的中空空间13形成填充有加压气体的连接室。在活塞杆11在缸10中运动时，基部侧12的大小改变，使得填充有气体的容积在活塞杆11被完全推入的情况下基本上对应于中空活塞杆的内部的中空空间13，但是与此形成对比，填充有气体的容积在活塞杆被完全推出的情况下对应于该中空空间13的容积加上缸10的容积。

在该方面，能量回收缸具有在基部侧处的支承点15和在活塞杆侧处的支承点16，该能量回收缸利用支承点15和支承点16枢转地连接于工作装置和移动元件。在该方面，能量回收缸枢转地连接在可移动元件和工作装置之间，使得活塞杆11通过可移动元件和工作工具的重量朝向能量回收缸的基部向下移动，从而压缩气体容积。在该方面，由于根据本发明的具有中空活塞杆11的能量回收缸的实施方式，因此在收缩缸的情况下也呈现充足的气体容积，以在工作工具降低时使浅压能够增加。相反地，在可移动元件的向上运动时，部分重量置于能量回收缸中的气体容积上，使得工作液压缸不再必须施加全部的静载荷。

根据本发明的能量回收缸具有用于对室填充气体的填充阀17和用于限制气体压力的压力释放阀18。在图2a中的第一实施方式中，在该方面，填充阀17和压力释放阀18布置在基部侧处。在图2b中示出的第二实施方式中，与此相反，填充阀17和压力释放阀18布置在活塞杆侧处。

图2a和2b中示出的能量回收缸是双侧液压缸，使得提供环状空间14，该环状空间14可经由连接器12连接于工作装置的液压***。基部侧还可具有连接器，其可经由该连接器连接于工作装置的液压***。

如图2b中所示，可以通过油的至能量回收缸的供应或油的从能量回收缸的引导来改变能量回收缸中的气体容积。为了该目的，在图2b中的第二实施方式中示出用于供应油的连接器20，能量回收缸的基部空间可经由连接器20连接于工作装置的液压***。

本发明的发明人已经发现，在填充有气体的能量回收缸的室快速缩回时和/或完全压缩时，在缸中特别地出现短暂的压力峰值。这些压力峰值仅出现非常短的时间，但是没有对策就会致动被安装成预防***的安全设备的压力释放阀18。压力释放阀18的致动将导致在能量回收缸的操作中在压力峰值处气体的持续损失。另外，由此通过压缩气体的逸出损失能量。

根据本发明，填充有气体的室与压力存储器操作连通，该压力存储器抵抗填充有气体的室中至少从最大压力向前的压力增加。根据本发明的附加的压力存储器因此可以处理压力峰值并且防止压力释放阀的致动。

因此，可以经由压力存储器处理在压缩期间压力峰值出现非常短的时间，使得一方面，没有气体从填充有气体的室中损失掉，另一方面，来自压力峰值的能量可经由压力存储器存储和返回。

在该方面，根据本发明的压力存储器具有大于或等于气缸中的操作压力的操作压力。在该方面，特别地，该操作压力低于填充有气体的室的压力释放阀18被触发的压力。然而，在该方面，压力存储器的操作压力应当非常高以致其基本上不影响填充有气体的室在静态中或仅在低速时的行为。

这样一种压力存储器可特别地实现成：使得与填充有气体的室操作连通的压力存储器的可移动表面仅能够向上移动至下述的点，即，该点对应于在填充有气体的室中的期望的最大压力。如果附加的压力存储器设计为活塞存储器，则可以设置用于活塞的抵靠件，例如，其防止在下降低于填充有气体的室中的最大压力时活塞存储器的进一步膨胀。在该方面，只要其它的压力存储器的特征对应地下降低于最大压力，则也可设想其它的压力存储器。

在图3中，示出根据本发明的能量回收缸的第一实施方式。在该方面，能量回收缸3可构造为如上面关于图1和2示出的一样。在该方面，能量回收缸的内部中的填充有气体的室经由线路31与外部压力存储器30操作连通。在该方面，特别地，填充有气体的室中的气体经由该线路31特别地与压力存储器30的内部中变化的容积直接流体连通。在该方面，压力存储器在外侧有利地附接于能量回收缸30。

在图4中，示出本发明的第二实施方式，内部压力存储器40设置在其中。能量回收缸3在该方面又被构造为如已经关于图1和2a较详细地示出的一样。在该方面，能量回收缸3特别地具有填充有气体的基部侧12和制成为中空的活塞杆11。在该方面，活塞41可移动地布置在活塞杆11的内部13中。活塞杆11的内部中的经由活塞41与基部侧12分开的区域42在该方面同样地填充有气体。内部附加的压力存储器因此设置用于处理压力峰值。在该方面，有利地设置抵靠件，通过该抵靠件限制活塞41的在基部侧12的方向上的运动。附加的压力存储器因此不对填充有气体的室12中低于最大压力的压力情形产生影响，该最大压力对应于室42在具有最大延伸的活塞41的情况下其内部的压力。因此可在正常操作中实现在填充有气体的基部侧12中的充足的高压。

在超过压力的最大值时，活塞41相反移位，并且较大的空间容积因此出现在能量回收气体缸中。由于该容积增加压力增加曲线变平，并且防止了压力释放阀的响应。

在该方面，压力释放阀18有利地布置在如图2a中所示的基部侧处。以进一步有利的方式，如图2a中所示，设置用于填充基部侧的填充阀。

以进一步有利的方式，第二压力释放阀也设置在活塞侧处，并且/或者设置用于压力存储器40的室42的第二填充阀。它们可以被布置为如图2b中所示的一样。因此，可以通过设定室42中的气体量来设定压力存储器40的操作压力。

因此，可以通过本发明以简单的方式避免预防***的安全设备由于短暂压力峰值而过早释放。因此改进了能量回收缸的长期操作适用性和能量平衡。

本发明在关于工作装置的实施方式中被示出，其中，可移动元件可枢转地连接于水平枢转轴，并且工作缸和能量回收缸两者都布置在可移动元件处。

然而，根据本发明的能量回收缸还可以有利地使用在任何其它期望的工作装置中，在所述期望的工作装置中，应当从能移动的元件的运动中回收能量。

Claims (11)

1.一种工作装置，所述工作装置具有能够经由至少一个工作液压缸移动的可移动元件，其中，至少一个能量回收缸被设置用于从所述可移动元件的运动中回收能量，所述能量回收缸具有填充有气体的室，

其特征在于，

所述填充有气体的室与压力存储器可操作地连通，所述压力存储器抵抗在所述填充有气体的室中至少从最大压力向前的压力增加，

其中，所述压力存储器附接于所述能量回收缸，或者所述压力存储器集成到所述能量回收缸内，使得当所述能量回收缸中的压力低于最大压力时，所述能量回收缸的容积不受所述压力存储器中的压力的影响，

其中，所述压力存储器具有大于或等于所述填充有气体的室的操作压力的操作压力。

2.根据权利要求1所述的工作装置，其中，所述压力存储器具有预定的操作压力，所述预定的操作压力限定所述最大压力，其中，所述压力存储器有利地不对在所述填充有气体的室中的低于所述最大压力的压力产生影响，和/或，所述压力存储器具有与所述填充有气体的室不同的特性，其中，所述压力存储器有利地对所述填充有气体的室中的低于所述最大压力的压力比对高于所述最大压力的压力产生更小的影响。

3.根据权利要求1或2所述的工作装置，其中，设置用于填充有气体的室的压力释放阀，其中，所述最大压力低于所述压力释放阀的触发压力。

4.根据权利要求1或2所述的工作装置，其中，所述压力存储器使能够在所述填充有气体的室的压缩期间短暂出现的压力峰值均衡，和/或，所述最大压力高于在静止的工作装置和最大载荷的状态下在所述填充有气体的室中存在的压力。

5.根据权利要求1或2所述的工作装置，其中，所述压力存储器经由线路与所述填充有气体的室流体连通。

6.根据权利要求1或2所述的工作装置，其中，所述能量回收缸在基部侧处填充有气体并且具有中空活塞杆。

7.根据权利要求6所述的工作装置，其中，活塞可移位地支承在所述能量回收缸的所述中空活塞杆中，通过该活塞，所述填充有气体的基部侧与所述压力存储器可操作地连通。

8.根据权利要求7所述的工作装置，其中，在所述中空活塞杆的内部中的通过所述活塞与所述基部侧分开的区域填充有气体。

9.根据权利要求1所述的工作装置，其中，所述工作装置为用于材料处理的机器。

10.根据权利要求1所述的工作装置，其中，所述工作装置为挖掘机。

11.一种用于根据前述权利要求中的任一项的工作装置的能量回收缸。