DE102012009668B3

DE102012009668B3 - Device for saving energy in hydraulically operated equipment

Info

Publication number: DE102012009668B3
Application number: DE201210009668
Authority: DE
Inventors: Herbert Baltes; Peter Kloft; Daniel Feld
Original assignee: Hydac Technology GmbH
Current assignee: Hydac Technology GmbH
Priority date: 2012-05-03
Filing date: 2012-05-03
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2032-05-04
Also published as: WO2013164096A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Energieeinsparung bei hydraulisch betätigbaren Arbeitsgerätschaften, mit einer Versorgungseinheit, insbesondere in Form einer Hydraulikpumpe (35) und mit einem Kolbenspeicher (5) mit mindestens zwei längsbewegbaren Kolben (9, 11), die über ein Kopplungsteil (13) miteinander verbunden sind, das längsverfahrbar in zumindest einer Trennwand (15) geführt ist, die das Kopplungsteil (13) umgebende Zylinderringräume (17, 19) begrenzt, wobei ein an die vollflächige Kolbenseite eines Betätigerkolbens (11) angrenzender erster Zylinderraum als Druckbetätigungsraum (23) für die für einen Arbeitsvorgang erforderliche Druckversorgung mit der Arbeitsgerätschaft (1) verbunden, ein zweiter Zylinderraum (27) über eine Drucksteuereinrichtung (31) mit der Versorgungseinheit verbindbar ist und ein dritter Zylinderraum einen Druckspeicherraum (17) bildet, wobei die Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass die Versorgungseinheit mit demjenigen Zylinderraum (27) verbindbar ist, der an die vollflächige Kolbenseite desjenigen Kolbens (9) angrenzt, der über das Kopplungsteil (13) mit dem Betätigerkolben (11) verbunden ist, und dass der durch den Betätigerkolben (11) begrenzte und das Kopplungsteil (13) umgebende Zylinderringraum als Druckspeicherraum (17) vorgesehen ist.The invention relates to a device for energy saving in hydraulically actuated work equipment, with a supply unit, in particular in the form of a hydraulic pump (35) and with a piston accumulator (5) with at least two longitudinally movable piston (9, 11) via a coupling part (13) with each other are longitudinally displaceable in at least one partition wall (15) is guided, which bounds the coupling part (13) surrounding the cylinder annulus (17, 19), wherein one of the full-surface piston side of an actuator piston (11) adjacent the first cylinder space as a pressure actuation space (23) for the pressure supply required for a working operation with the working equipment shank (1), a second cylinder space (27) via a pressure control device (31) to the supply unit is connectable and a third cylinder chamber forms a pressure storage space (17), wherein the device is characterized in that the supply unit with that Cyl Inderraum (27) is connectable, which adjoins the full-surface piston side of that piston (9) which is connected via the coupling part (13) to the actuator piston (11), and that by the actuator piston (11) limited and the coupling part (13 ) surrounding cylinder annulus space is provided as an accumulator chamber (17).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Energieeinsparung bei hydraulisch betätigbaren Arbeitsgerätschaften, mit einer Versorgungseinheit, insbesondere in Form einer Hydraulikpumpe und mit einem Kolbenspeicher mit mindestens zwei längsbewegbaren Kolben, die über ein Kupplungsteil miteinander verbunden sind, das längs verfahrbar in zumindest einer Trennwand geführt ist, die das Kopplungsteil umgebende Zylinderringräume begrenzt, wobei ein an die vollflächige Kolbenseite eines Betätigerkolbens angrenzender Zylinderraum als Druckbetätigungsraum für die für einen Arbeitsvorgang erforderliche Druckversorgung mit der Arbeitsgerätschaft verbunden, ein anderer Zylinderraum über eine Drucksteuereinrichtung mit der Versorgungseinheit verbindbar ist und ein weiterer Zylinderraum einen Druckspeicherraum bildet.The invention relates to a device for energy saving in hydraulically actuated work equipment, with a supply unit, in particular in the form of a hydraulic pump and a piston accumulator with at least two longitudinally movable piston, which are interconnected via a coupling part, which is longitudinally movably guided in at least one partition, the the cylindrical cylinder space surrounding the coupling part is limited, wherein a cylinder space adjacent to the full-surface piston side of an actuator piston is connected to the working device as a pressure-actuated space for the pressure supply required for one operation, another cylinder space can be connected to the supply unit via a pressure control device and a further cylinder space forms an accumulator space.

Derartige Energieeinspar- und -rückgewinnungsvorrichtungen sind durch EP 0 897 480 B1 und EP 1 254 319 B1 bekannt. Beim Betrieb derartiger Vorrichtungen entsteht bei Bewegungen der über das Kopplungsteil miteinander zwangsgekoppelten Kolben des Doppelkolbenspeichers in der einen Verfahrrichtung durch Volumenverkleinerung in einem Druckspeicherraum ein erhöhter Innendruck, der im Sinne des Entspannens abnimmt, sobald sich die Kolben in der anderen Verfahrrichtung mit einer Vergrößerung des Volumens des Druckspeicherraumes bewegen. Die im Druckspeicherraum eingeschlossene Fluidmenge bildet eine Art Kraftspeicher, vergleichbar einer mechanischen Feder, aus, und die durch die Verfahrbewegung in den Druckspeicherraum eingebrachte Bewegungsenergie der Arbeitsgerätschaft lässt sich wieder abrufen.Such energy saving and recovery devices are by EP 0 897 480 B1 and EP 1 254 319 B1 known. During operation of such devices arises in movements of the positively coupled via the coupling member piston of the double piston accumulator in one direction by reducing the volume in a pressure accumulator a higher internal pressure, which decreases in the sense of relaxation as soon as the piston in the other direction with an increase in the volume of the Move accumulator space. The amount of fluid trapped in the accumulator chamber forms a kind of energy accumulator, comparable to a mechanical spring, and the kinetic energy of the working equipment introduced by the traversing movement into the accumulator chamber can be called up again.

Bei diesen bekannten Lösungen ist der Kolbenspeicher als zentraler Teil der Energieeinspar- und -rückgewinnungsvorrichtung permanent an die Arbeitsgerätschaft angeschlossen, so dass fortlaufend in Abhängigkeit von der Arbeitsbewegung der Arbeitsgerätschaft Energie in den Kolbenspeicher eingespeichert und von dort wieder abgerufen wird. Bei den Arbeitsgerätschaften kann es sich insbesondere um Arbeitsmaschinen, wie Bagger oder dergleichen, handeln, bei denen Ausleger zu heben und zu senken sind, gegebenenfalls können solche Vorrichtungen jedoch auch in anderen hydraulischen Anlagen benutzt werden, etwa in hydraulischen Bremsanlagen, in Fahrstühlen sowie bei Hydromotoren oder dergleichen.In these known solutions, the piston accumulator is permanently connected as a central part of the energy saving and recovery device to the working equipment, so that continuously in dependence on the working movement of the working equipment energy is stored in the piston accumulator and retrieved from there. The work equipment can be in particular work machines, such as excavators or the like, in which boom to raise and lower, but if necessary, such devices can also be used in other hydraulic systems, such as hydraulic brake systems, in elevators and hydraulic motors or similar.

Mit besonderem Vorteil lassen sich derartige Vorrichtungen bei Arbeitsgerätschaften, wie Bagger oder dergleichen, als Lastkompensationssystem einsetzen, wobei einer mittleren Kolben- oder Auslegerstellung der hydraulisch betätigbaren Arbeitsgerätschaft ein entsprechender Innendruck im Druckspeicherraum zugeordnet ist, der sich, wenn der Ausleger unter Last anzuheben ist, unter nutzbarer Energieabgabe entspannt.With particular advantage, such devices can be used in work equipment, such as excavators or the like, as a load compensation system, wherein a middle piston or boom position of the hydraulically actuated working equipment associated with a corresponding internal pressure in the accumulator chamber, which, when the boom is to be lifted under load, below usable energy release relaxed.

Durch die DE 601 18 987 T2 ist darüber hinaus ein hydraulisches Energiespeichersystem zur Verwendung in einem Fahrzeug bekannt, welches eine Pumpen-/Motoreinrichtung aufweist, die entweder im sogenannten Pumpmodus oder im Motormodus betreibbar ist. Bei dem bekannten System wird im üblichen Betrieb beim Bremsvorgang des Fahrzeuges die Pumpen-/Motoreinrichtung im Pumpmodus betrieben um Fluid von zwei parallel geschalteten Niederdruckspeichern zu einem Hochdruckspeicher zu pumpen. Bei einem Beschleunigungsvorgang des Fahrzeuges hingegen wird die Pumpen-/Motoreinrichtung dann im Motormodus betrieben und Fluid vom Hochdruckspeicher zu den Niederdruckspeichern zurückgebracht, wobei die zuvor beim Bremsvorgang im Hochdruckspeicher gespeicherte Energie den Beschleunigungsvorgang unterstützt.By the DE 601 18 987 T2 In addition, there is known a hydraulic energy storage system for use in a vehicle having a pump / motor device operable in either the so-called pumping mode or the engine mode. In the known system, the pump / motor device is operated in the pumping mode during normal operation during braking of the vehicle to pump fluid from two parallel-connected low-pressure accumulators to a high-pressure accumulator. In contrast, during an acceleration process of the vehicle, the pump / motor device is then operated in the engine mode and fluid is returned from the high-pressure accumulator to the low-pressure accumulators, the energy stored in the high-pressure accumulator during the braking process assisting the acceleration process.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der betrachteten Art zur Verfügung zu stellen, die sich, insbesondere bei einem Einsatz für Lastkompensationssysteme, durch ein besonders günstiges Betriebsverhalten auszeichnet.Based on this prior art, the present invention seeks to provide a device of the type considered available, which is characterized by a particularly favorable performance, especially when used for load compensation systems.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Vorrichtung gelöst, die die Merkmale des Patentanspruches 1 in seiner Gesamtheit aufweist.According to the invention this object is achieved by a device having the features of claim 1 in its entirety.

Nach dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 besteht eine wesentliche Besonderheit gegenüber dem Stand der Technik darin, dass ein Zylinderringraum als Druckspeicherraum vorgesehen ist, d. h. ein Raum, in dem die wirksame Kolbenfläche um die Querschnittsfläche des Kopplungsteiles verringert ist. Durch die entsprechende Druckübersetzung gegenüber dem an die vollflächige Kolbenseite des Betätigerkolbens angrenzenden Druckbetätigungsraum herrscht daher im Druckspeicherraum das höhere Druckniveau, was nicht nur im Sinne der Energieeinsparung günstig ist, sondern wegen der kleineren Speichervolumina und geringerer Volumenänderungen des Speichers bei höherer Energiedichte einen entsprechend verringerten Bauraum benötigt. Gleichzeitig kann die Versorgungseinheit, vorzugsweise in Form einer Hydraulikpumpe gebildet, auf niedrigem Druckniveau arbeiten, da sie mit einem an eine vollflächige Kolbenseite angrenzenden Zylinderraum in Verbindung steht. Insbesondere bei Systemen zur Lastkompensation ist eine auf niedrigem Druckniveau arbeitende Hydraulikpumpe energetisch günstig.After the characterizing part of claim 1, a significant feature over the prior art is that a cylinder annulus is provided as an accumulator chamber, d. H. a space in which the effective piston area is reduced by the cross-sectional area of the coupling part. Due to the corresponding pressure ratio compared to the adjacent to the full-surface piston side of the actuator piston pressure actuating chamber therefore prevails in pressure accumulator the higher pressure level, which is not only in terms of energy saving, but because of the smaller storage volumes and lower volume changes of the memory at higher energy density requires a correspondingly reduced space , At the same time, the supply unit, preferably in the form of a hydraulic pump, can operate at a low pressure level, since it is connected to a cylinder space adjacent to a full-surface piston side. Particularly in systems for load compensation, a hydraulic pump operating at a low pressure level is energetically favorable.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen ist der Druckspeicherraum an eine Druckversorgungseinrichtung anschließbar.In particularly advantageous embodiments, the pressure storage space can be connected to a pressure supply device.

Als Druckversorgungseinrichtung kann ein Druckspeicher vorgesehen sein, dessen Auslegung so gewählt sein kann, dass sich eine gewünschte Federkonstante für das System ergibt. As a pressure supply device, a pressure accumulator may be provided, the interpretation of which may be chosen so that there is a desired spring constant for the system.

Bei im Druckspeicherraum befindlicher Hydraulikflüssigkeit kann ein mit N₂ vorgespannter Hydrospeicher als Druckversorgungseinrichtung vorgesehen sein. Alternativ könnte bei im Druckspeicherraum befindlichem, gasförmigem Druckfluid wie N₂ als Druckversorgungseinrichtung ein Druckbehälter für N₂ vorgesehen sein.When located in the pressure accumulator space hydraulic fluid can be provided as N ₂ biased hydraulic accumulator as a pressure supply device. Alternatively, a pressurized container for N _{2 could be} provided as pressure supply means in gaseous pressurized fluid such as N ₂ located in the pressure storage space.

Die Drucksteuereinrichtung kann in an sich bekannter Weise zumindest ein ansteuerbares Schaltventil aufweisen, mittels dessen die Versorgungseinheit mit dem zugeordneten Zylinderraum verbindbar ist.The pressure control device may comprise, in a manner known per se, at least one controllable switching valve by means of which the supply unit can be connected to the associated cylinder chamber.

Mittels dieses Schaltventils kann der durch eine der jeweiligen Trennwände vom Druckspeicherraum getrennte Zylinderringraum mit Umgebungsluft oder mit einem Tankanschluss verbindbar sein, je nachdem, ob sich in diesem Zylinderringraum Hydrauliköl oder ein gasförmiges Medium befindet.By means of this switching valve can be connected by one of the respective partitions from the accumulator chamber separate cylinder annulus with ambient air or with a tank connection, depending on whether there is in this cylinder annulus hydraulic oil or a gaseous medium.

Die Arbeitsgerätschaft kann zumindest einen hydraulisch betätigbaren Arbeitszylinder aufweisen, der, vorzugsweise mit seinem an die vollflächige Kolbenseite seines Arbeitskolbens angrenzenden Arbeitsraum, mit dem Druckbetätigungsraum des Kolbenspeichers verbindbar ist.The working equipment may comprise at least one hydraulically actuable working cylinder which, preferably with its adjacent to the full-surface piston side of its working piston working space, with the pressure actuating chamber of the piston accumulator is connectable.

Für eine passive Rückfahrbewegung des ausgefahrenen Arbeitskolbens kann das Eigengewicht einer Last oder eine anderweitige Gegenkraft der Arbeitsgerätschaft vorgesehen sein.For a passive return movement of the extended working piston, the dead weight of a load or other counterforce of the implement can be provided.

Für eine aktive Rückfahrbewegung des Arbeitskolbens kann alternativ der durch die jeweilige Trennwand vom Druckspeicherraum getrennte Zylinderringraum über das Schaltventil mit der Versorgungseinheit verbindbar sein.Alternatively, for an active return movement of the working piston, the cylinder annular space separated by the respective partition wall from the pressure storage chamber can be connectable to the supply unit via the switching valve.

Ebenso kann, bei einem auf der Stangenseite des Arbeitskolbens geschlossenen Arbeitszylinder der Arbeitsgerätschaft, für die aktive Rückfahrbewegung des Arbeitskolbens der stangenseitige Raum des Arbeitszylinders über das Schaltventil mit der Versorgungseinheit verbindbar sein.Likewise, in the case of a working cylinder shaft closed on the rod side of the working piston, the rod-side space of the working cylinder can be connected to the supply unit via the switching valve for the active return movement of the working piston.

Für eine Einsparung an Speichervolumen kann die Anordnung mit Vorteil so getroffen sein, dass das Kopplungsteil der Kolben des Kolbenspeichers als hohle Kolbenstange in Form eines Rohres ausgebildet ist, das bis auf einen Durchlass geschlossen ist, der sich an dem dem Betätigerkolben benachbarten Rohrende befindet. Dadurch ist bei allen Kolbenstellungen der Druckspeicherraum mit der Innenseite des Rohres in Verbindung, das als zusätzliches Speichervolumen zur Verfügung steht.For a saving in storage volume, the arrangement may advantageously be such that the coupling part of the piston of the piston accumulator is designed as a hollow piston rod in the form of a tube, which is closed except for a passage which is located on the adjacent the actuator piston end of the tube. As a result, in all piston positions, the pressure accumulator space communicates with the inside of the pipe, which is available as an additional storage volume.

Bei besonders vorteilhaften Ausführungsbeispielen kann ein zweites und ein drittes Schaltventil vorgesehen sein, mittels deren eines die Verbindung zwischen Druckbetätigungsraum und Arbeitszylinder freigebbar und sperrbar ist und mittels deren ein anderes eine Verbindung zwischen Arbeitszylinder und demjenigen Zylinderraum sperrbar oder freigebbar ist, der durch die Trennwand vom Druckspeicherraum getrennt ist. Dadurch können nach Bedarf Kammern des Doppelkolbenspeichers hinzu- oder weggeschaltet werden, so dass bei unterschiedlichen Kolbenflächen unterschiedliche Kräfte zur Verfügung stehen. Bei Lastkompensationssystemen ist dadurch auch eine Anpassung an unterschiedliche Grundlasten (z. B. bei Werkzeugwechsel) möglich.In particularly advantageous embodiments, a second and a third switching valve may be provided by means of which the connection between the pressure actuating chamber and working cylinder is releasable and lockable and by means of which another connection between the working cylinder and that cylinder space can be blocked or released, passing through the partition from the pressure storage space is disconnected. As a result, chambers of the double piston accumulator can be added or removed as required, so that different forces are available for different piston surfaces. With load compensation systems, this also makes it possible to adapt to different basic loads (eg when changing tools).

Mittels weiterer Ventileinrichtungen können auch mehrere die Druckversorgungseinrichtung bildende Druckspeicher wahlweise einzeln oder gemeinsam mit dem Druckspeicherraum verbindbar sein, wodurch unterschiedliche Kennlinien verfügbar sind. Auch wird dadurch eine sequentielle Betriebsweise möglich, bei der Füllen und Entleeren von Speichern nacheinander stattfinden kann. Für die einzelnen Speicher können verschiedene Kenngrößen vorgesehen sein.By means of further valve devices, a plurality of the pressure accumulator forming the pressure supply device can optionally be connected individually or together with the accumulator chamber, whereby different characteristics are available. Also, this allows a sequential mode of operation in which filling and emptying of memories can occur one after the other. Different parameters may be provided for the individual memories.

Hinsichtlich der Gestaltung des Gehäuses des Doppelkolbenspeichers kann die Anordnung so getroffen sein, dass für die Trennung der Zylinderringräume zwei in einem Abstand voneinander angeordnete Trennwände als Bestandteile zweier voneinander getrennter Teilzylinder des Doppelkolbenspeichers vorgesehen sind. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit einer kostengünstigen Bauweise durch den Einsatz von Standard-Hydraulikzylindern.With regard to the design of the housing of the double piston accumulator, the arrangement can be made so that two spaced-apart partitions are provided as components of two separate sub-cylinders of the double piston accumulator for the separation of the cylinder annuli. This results in the possibility of a cost-effective design through the use of standard hydraulic cylinders.

Nachstehend ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im Einzelnen erläutert. Es zeigen in prinzipieller und nicht maßstäblicher Darstellung:The invention with reference to embodiments shown in the drawings will be explained in detail. In principle and not to scale:

1 eine Schaltplandarstellung eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung und 1 a circuit diagram of an embodiment of the device according to the invention and

2 bis 8 der 1 ähnliche Darstellungen weiterer Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung. 2 to 8th of the 1 Similar representations of further embodiments of the device according to the invention.

Das in 1 in Form einer schematisch vereinfachten Schaltplandarstellung gezeigte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung dient der Energieeinsparung sowie -rückgewinnung bei hydraulisch betätigbaren Arbeitsgerätschaften, von denen in 1 lediglich ein Arbeitszylinder dargestellt und mit 1 bezeichnet ist. Der Arbeitszylinder 1 ist hydraulisch betätigbar, um eine Arbeits- oder Ausfahrbewegung seines Arbeitskolbens 3 zu erzeugen, die gegen eine Lastkraft oder Gegenkraft erfolgt, die in 1 mit einem Pfeil F bezeichnet ist. Dabei kann es sich um die Lastkraft eines Kranauslegers oder dergleichen handeln. Die Vorrichtung weist des Weiteren einen Kolbenspeicher in Form eines Doppelkolbenspeichers 5 auf, in dessen Gehäuse 7 mindestens zwei längsverfahrbare Kolben 9 und 11 angeordnet sind. Diese sind mit dem jeweils benachbart gegenüberliegenden Kolben 9 bzw. 11 über ein stangenartiges Kopplungsteil 13 fest verbunden. Das Kopplungsteil 13 selbst ist längsverfahrbar in etwa mittig in einer Trennwand 15 des Gehäuses 7 geführt. Die Trennwand 15 begrenzt mit den beiden benachbart gegenüberliegenden Kolben 9, 11 zwei das Kopplungsteil 13 umgebende Zylinderringräume, von denen der eine Zylinderringraum einen Druckspeicherraum 17 und der andere Zylinderringraum einen Umgebungsraum 19 bildet. Letzterer ist mit der Außenluft oder eifern Tankanschluss 21 in Verbindung.This in 1 Embodiment of the device according to the invention shown in the form of a schematically simplified Schematic representation serves the energy saving and recovery in hydraulically actuated equipment, of which 1 only a working cylinder shown and with 1 is designated. The working cylinder 1 is hydraulically actuated to a working or outward movement of its working piston 3 generate, which takes place against a load force or counterforce, which in 1 is denoted by an arrow F. This may be the load of a crane jib or the like. The device further comprises a piston accumulator in the form of a double piston accumulator 5 in, in its housing 7 at least two longitudinally movable pistons 9 and 11 are arranged. These are with the respective adjacent opposite piston 9 respectively. 11 via a rod-like coupling part 13 firmly connected. The coupling part 13 itself is longitudinally movable approximately in the middle in a partition wall 15 of the housing 7 guided. The partition 15 limited with the two adjacent opposing pistons 9 . 11 two the coupling part 13 surrounding cylindrical ring spaces, of which the one cylinder annulus a pressure accumulator space 17 and the other cylinder annulus has an environmental space 19 forms. The latter is with the outside air or zealous tank connection 21 in connection.

Der Kolben 11, der mit seiner dem Kopplungsteil 13 zugewandten Kolbenseite den Druckspeicherraum 17 begrenzt, dient als Betätigerkolben, der mit seiner vollflächigen Kolbenseite einen Druckbetätigungsraum 23 im Gehäuse 7 begrenzt. Für die für einen Arbeitsvorgang erforderliche Druckversorgung ist der Arbeitszylinder 1 über eine Druckleitung 25 mit dem Druckbetätigungsraum 23 verbunden. Der im Gehäuse 7 zum Druckbetätigungsraum 23 entgegengesetzt gelegene Zylinderraum 27, der an die vollflächige Kolbenseite des Kolbens 9 angrenzt, der dem Betätigerkolben 11 entgegengesetzt ist, ist über eine Leitung 29 mit einer Drucksteuereinrichtung 31 verbunden. Diese weist ein Schaltventil 33 auf, das beim Ausführungsbeispiel von 1 als 2/2-Wegeventil ausgebildet ist. Über das Schaltventil 33 ist die Druckseite einer als Versorgungseinheit dienenden Hydraulikpumpe 35 mit dem Zylinderraum 27 verbindbar, welcher bei der anderen Schaltstellung des Schaltventils 33 zum Tank 37 hin drucklos gemacht werden kann.The piston 11 that with its the coupling part 13 facing piston side of the pressure accumulator space 17 limited, serves as an actuator piston, which with its full-surface piston side a pressure actuating chamber 23 in the case 7 limited. For the pressure supply required for a working process is the working cylinder 1 via a pressure line 25 with the pressure actuation space 23 connected. The one in the case 7 to the pressure actuation space 23 opposite cylinder space 27 , which is attached to the full-surface piston side of the piston 9 adjacent to the actuator piston 11 is opposite, is over a line 29 with a pressure control device 31 connected. This has a switching valve 33 on, in the embodiment of 1 is designed as a 2/2-way valve. Via the switching valve 33 is the pressure side of serving as a supply unit hydraulic pump 35 with the cylinder space 27 connectable, which at the other switching position of the switching valve 33 to the tank 37 can be made depressurized.

Der Druckspeicherraum 17 ist mit einer Druckversorgungseinrichtung 38 verbunden. Wenn sich beim Betrieb der Vorrichtung im Druckspeicherraum 17 als Druckmedium eine Flüssigkeit wie Hydrauliköl befindet, weist die Druckversorgungseinrichtung 38, wie bei dem Beispiel von 1, einen Hydrospeicher 39 auf, der mit seiner Fluidseite 41 mit dem Druckspeicherraum 17 in Verbindung ist. Bei einem im Druckspeicherraum 17 befindlichen gasförmigen Medium kann anstelle des Hydrospeichers 39 ein Druckbehälter, etwa in Form einer N₂-Flasche vorgesehen sein.The accumulator room 17 is with a pressure supply device 38 connected. If during operation of the device in the pressure storage space 17 as the pressure medium is a liquid such as hydraulic oil, has the pressure supply device 38 as in the example of 1 , a hydraulic accumulator 39 up, with his fluid side 41 with the accumulator room 17 is in communication. In a pressure storage room 17 located gaseous medium may instead of the hydraulic accumulator 39 a pressure vessel, be provided approximately in the form of an N ₂ bottle.

Die 1 zeigt die Vorrichtung in einem Betriebszustand, der der Mittellage des Arbeitskolbens 3 und der Kolben 9 und 11 des Doppelkolbenspeichers 5 entspricht. In diesem Fall gleicht der Vorspanndruck, der im Druckspeicherraum 17 herrscht, den durch die Gegenkraft F im Arbeitszylinder 1 erzeugten, über die Leitung 25 im Druckbetätigungsraum 33 herrschenden Innendruck aus. Bei einem Absenken, d. h. einer Rückfahrbewegung des Arbeitskolbens 3, führt die Verschiebebewegung der Kolben 9 und 11 zu einem Druckanstieg im Druckspeicherraum 17, d. h. zum Aufbau eines verstärkten Druckpolsters, das für einen anschließenden Arbeitsvorgang, wenn der Zylinderraum 27 über das Schaltventil 33 mit der Hydropumpe 35 verbunden ist, im Sinne der Energierückgewinnung nutzbar ist. Für einen Einsatz zur Lastkompensation ist der Druck des die Kompensationskraft erzeugenden Gaspolsters im Druckspeicherraum 17 vorzugsweise geringer als der durch die als Lastkraft wirkende Gegenkraft F im Druckbetätigungsraum 33 erzeugte Druck.The 1 shows the device in an operating state of the central position of the working piston 3 and the piston 9 and 11 of the double piston accumulator 5 equivalent. In this case, the preload pressure in the accumulator chamber is the same 17 prevails, by the counterforce F in the working cylinder 1 generated, over the line 25 in the pressure actuating chamber 33 prevailing internal pressure. When lowering, ie a return movement of the working piston 3 , performs the sliding movement of the piston 9 and 11 to an increase in pressure in the pressure storage space 17 ie for building up a reinforced pressure pad, for a subsequent operation when the cylinder space 27 via the switching valve 33 with the hydraulic pump 35 is connected, in the sense of energy recovery is available. For use for load compensation, the pressure of the compensation force generating gas cushion in the pressure storage chamber 17 preferably less than the force acting as a load force counterforce F in Druckbetätigungsraum 33 generated pressure.

Das Ausführungsbeispiel von 2 entspricht dem Beispiel von 1, abgesehen davon, dass der in 1 als Umgebungsraum 19 bezeichnete Zylinderraum des Doppelkolbenspeichers 5 nicht unmittelbar mit dem Tankanschluss 21 verbunden ist, sondern über eine Leitung 45 mit dem Schaltventil 33 verbunden ist, das auch bei diesem Ausführungsbeispiel als Wegeventil ausgebildet ist über das die Leitung 45 wahlweise mit der Hydropumpe 35 verbindbar ist, während der Zylinderraum 27 gleichzeitig über das Schaltventil 33 zum Tank 37 geschaltet, also drucklos ist. Dieser Betriebszustand ermöglicht eine aktive Rückfahrbewegung des Arbeitskolbens 3 des Arbeitszylinders 1 durch Druckversorgung des Raumes 19, wodurch sich die Kolben 9, 11 in 2 nach links bewegen und das Volumen des Druckbetätigungsraumes 23 vergrößert wird.The embodiment of 2 corresponds to the example of 1 , except that the in 1 as an environment space 19 designated cylinder space of the double piston accumulator 5 not directly to the tank connection 21 connected but via a line 45 with the switching valve 33 is connected, which is formed in this embodiment as a directional control valve via the line 45 optionally with the hydraulic pump 35 is connectable while the cylinder space 27 simultaneously via the switching valve 33 to the tank 37 switched, so it is depressurized. This operating state allows an active return movement of the working piston 3 of the working cylinder 1 by supplying pressure to the room 19 , which causes the pistons 9 . 11 in 2 move to the left and the volume of the pressure actuation space 23 is enlarged.

Das Ausführungsbeispiel von 3 entspricht dem Beispiel von 2, abgesehen davon, dass die aktive Rückfahrbewegung des Arbeitskolbens 3 nicht durch eine Druckbeaufschlagung eines Zylinderraumes des Kolbenspeichers 5 erfolgt, sondern in der Weise, dass eine Rückfahrbewegung des Arbeitskolbens 3 dadurch bewirkt wird, dass das Schaltventil 33 über eine Rückfahrleitung 47 einen stangenseitigen Zylinderraum 49 des Arbeitszylinders 1 mit der Hydropumpe 35 verbindet, während die Räume 19 und 27 des Doppelkolbenspeichers 5 gleichzeitig drucklos sind.The embodiment of 3 corresponds to the example of 2 , except that the active return movement of the working piston 3 not by pressurizing a cylinder space of the piston accumulator 5 takes place, but in such a way that a return movement of the working piston 3 caused by the switching valve 33 via a reversing line 47 a rod-side cylinder chamber 49 of the working cylinder 1 with the hydraulic pump 35 connects while the rooms 19 and 27 of the double piston accumulator 5 are depressurized at the same time.

Das Ausführungsbeispiel von 4 entspricht dem Beispiel von 1, abgesehen davon, dass das Kopplungsteil, das die Kolben 9 und 11 verbindet, nicht kolbenstangenartig, sondern als Verbindungsrohr 51 gebildet ist, das an beiden Enden bis auf Durchlässe 53 geschlossen ist. Diese befinden sich an dem an den Betätigerkolben 11 angrenzenden Ende des Rohres 51. Dadurch steht der Innenraum des Rohres 51 bei sämtlichen Kolbenstellungen mit dem Druckspeicherraum 17 in Verbindung. Bei einem Betrieb mit Stickstoffgas im Druckspeicherraum 17 und einer als Gasversorgungseinrichtung angeschlossenen N₂-Flasche 55 steht somit ein durch den Innenraum des Rohres 51 vergrößertes Gasvolumen zur Verfügung. Wie bei den zuvor beschriebenen Beispielen von 2 und 3 kann eine aktive Rückfahrbewegung des Arbeitskolbens 3 durch Druckbeaufschlagung des freien Zylinderraumes 19 des Doppelkolbenspeichers 5 oder durch Druckbeaufschlagung eines stangenseitigen Zylinderraumes des Arbeitszylinders 1 erfolgen.The embodiment of 4 corresponds to the example of 1 , except that the coupling part, which is the piston 9 and 11 connects, not like a piston rod, but as a connecting tube 51 is formed, at both ends except for passages 53 closed is. These are located on the on the actuator piston 11 adjacent end of the pipe 51 , This is the interior of the tube 51 at all piston positions with the accumulator chamber 17 in connection. When operating with nitrogen gas in the pressure storage room 17 and an N ₂ bottle connected as a gas supply device 55 thus stands one through the interior of the tube 51 increased gas volume available. As with the previously described examples of 2 and 3 can be an active return movement of the working piston 3 by pressurizing the free cylinder space 19 of the double piston accumulator 5 or by pressurizing a rod-side cylinder chamber of the working cylinder 1 respectively.

Das Ausführungsbeispiel von 5 unterscheidet sich vom Beispiel von 1 insofern, als weitere Schaltventile 57 und 59 vorgesehen sind, wobei mittels des einen Schaltventiles 59 die Verbindung zwischen Druckbetätigungsraum 23 und Arbeitszylinder 1 freigebbar und sperrbar ist und mittels des anderen Schaltventiles 57 eine Verbindung zwischen Arbeitszylinder 1 und dem Zylinderringraum 19 sperrbar und freigebbar ist. Durch das somit ermöglichte Hinzu- oder Wegschalten von Zylinderräumen stehen im Doppelkolbenspeicher 5 drei verschiedene wirksame Kolbenflächen und damit Kräfte zur Verfügung. Somit sind nach Wunsch unterschiedliche Druckniveaus am Arbeitszylinder 1 verfügbar. Wiederum ist eine Anpassung an Grundlasten, beispielsweise bei einem Werkzeugwechsel, möglich.The embodiment of 5 differs from the example of 1 insofar, as further switching valves 57 and 59 are provided, wherein by means of a switching valve 59 the connection between pressure actuation space 23 and working cylinder 1 is releasable and lockable and by means of the other switching valve 57 a connection between working cylinder 1 and the cylinder annulus 19 lockable and is releasable. By thus enabling or disengaging cylinder chambers are in the double piston accumulator 5 three different effective piston surfaces and thus forces available. Thus, as desired, different pressure levels on the cylinder 1 available. Again, an adaptation to basic loads, for example when a tool change, possible.

Das Ausführungsbeispiel von 6 unterscheidet sich vom Beispiel von 1 dadurch, dass die Druckversorgungseinrichtung 38 zwei Hydrospeicher 61 und 63 aufweist, die wahlweise mittels Schaltventilen 65 und 67 einzeln oder gemeinsam mit dem Druckspeicherraum 17 verbindbar sind. Wiederum sind hierdurch unterschiedliche Druckniveaus und Kennlinien am Arbeitszylinder 1 verfügbar.The embodiment of 6 differs from the example of 1 in that the pressure supply device 38 two hydraulic accumulators 61 and 63 which optionally by means of switching valves 65 and 67 individually or together with the accumulator space 17 are connectable. Again, this means different pressure levels and curves on the working cylinder 1 available.

Bei einem derartigen in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel können die Hydrospeicher in Form von Kolbenspeichern 69 und 71 vorgesehen sein. Die Speicherauslegung kann hierbei so getroffen sein, dass Speicherkolben auf der Ölseite aufsetzen können, wobei die Vorspannungen so gewählt sind, dass bei einem Senken der Last zunächst ein Speicher 69, 71 und sodann der andere Speicher 69, 71 gefüllt wird. Dadurch können den Kolbenspeichern 69, 71 zugeordnete Schaltventile 73 und 75 gegebenenfalls entfallen. Durch wahlweises Zuschalten der Speicher 69, 71 mittels der Schaltventile 73 bzw. 75 lassen sich jedoch auch wiederum unterschiedliche Druckniveaus und Kennlinien am Arbeitszylinder 1 realisieren.In such an in 7 embodiment shown, the hydraulic accumulators in the form of piston accumulators 69 and 71 be provided. The memory design can be made in this case so that accumulator piston can put on the oil side, the bias voltages are selected so that when lowering the load initially a memory 69 . 71 and then the other memory 69 . 71 is filled. This allows the piston accumulators 69 . 71 associated switching valves 73 and 75 possibly omitted. By selectively connecting the memory 69 . 71 by means of switching valves 73 respectively. 75 However, in turn, different pressure levels and characteristics can be on the working cylinder 1 realize.

Die 8 zeigt schließlich ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Zylinderringräume, d. h. der Druckspeicherraum 17 und der Zylinderraum 19, nicht durch eine einheitliche Trennwand 15 voneinander getrennt sind, sondern durch in einem Abstand voneinander befindliche Trennwände 79 und 81, wobei das Kopplungsteil der Kolben 9 und 11 durch eine geteilte, eine Gelenkstelle 83 aufweisende Kolbenstange 85 gebildet ist. Durch die voneinander gesonderten Trennwände 79, 81 ist das Gehäuse des Doppelkolbenspeichers 5 durch zwei voneinander getrennte Teilzylinder 87 und 89 gebildet, bei denen es sich zwecks Kostenersparnis um Standard-Hydraulikzylinder handeln kann.The 8th Finally, shows an embodiment in which the cylinder annulus, ie the pressure storage space 17 and the cylinder space 19 not by a single partition 15 are separated from each other, but by spaced apart partitions 79 and 81 , wherein the coupling part of the piston 9 and 11 through a split, joint 83 having piston rod 85 is formed. Through the separate partitions 79 . 81 is the housing of the double piston accumulator 5 by two separate sub-cylinders 87 and 89 formed, which may be to standard cost hydraulic cylinders for the purpose of cost savings.

Claims

Device for saving energy in hydraulically actuated implements, with a supply unit, in particular in the form of a hydraulic pump ( 35 ) and with a piston accumulator ( 5 ) with at least two longitudinally movable pistons ( 9 . 11 ), which via a coupling part ( 13 ) are longitudinally movable in at least one partition ( 15 ) is guided, the coupling part ( 13 ) surrounding cylindrical ring spaces ( 17 . 19 ), wherein a to the full-surface piston side of an actuator piston ( 11 ) adjacent cylinder space as a pressure actuation space ( 23 ) for the pressure supply to the working equipment required for a working process ( 1 ), another cylinder space ( 27 ) via a pressure control device ( 31 ) is connectable to the supply unit and another cylinder space an accumulator space ( 17 ), characterized in that the supply unit with that cylinder space ( 27 ) is connected to the full-surface piston side of that piston ( 9 ) which is connected via the coupling part ( 13 ) with the actuator piston ( 11 ) and that by the actuator piston ( 11 ) limited and the coupling part ( 13 ) surrounding cylinder annulus space as pressure storage space ( 17 ) is provided.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the pressure storage space ( 17 ) to a pressure supply device ( 38 ) is connectable and that through the respective partition ( 15 ) from the pressure storage space ( 17 ) separated others, the coupling part ( 13 ) surrounding cylindrical annulus ( 19 ) with the ambient air ( 21 ) is connectable.

Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure supply device ( 38 ) an accumulator ( 39 ; 61 . 63 ; 69 . 71 ) having.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the pressure storage space ( 17 ) located hydraulic fluid as a pressure supply device a hydraulic accumulator ( 39 ; 61 . 63 ; 69 . 71 ) is provided.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure control device at least one controllable Switching valve ( 33 ), by means of which the supply unit ( 35 ) with the associated cylinder space ( 27 ) is connectable.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that through the respective partition ( 15 ) from the pressure storage space ( 17 ) separate cylinder annulus ( 19 ) via the switching valve ( 33 ) with ambient air or tank connection ( 21 . 37 ) is connectable.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the working equipment at least one hydraulically actuable working cylinder ( 1 ), which, preferably with its on the full-surface piston side of its working piston ( 3 ) adjacent working space, with the pressure actuation space ( 23 ) of the piston accumulator ( 5 ) is connectable.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that for a return movement of the working piston ( 3 ) of the working cylinder ( 1 ) passing through the respective partition ( 15 ) from the pressure storage space ( 17 ) separate cylinder annulus ( 19 ) via the switching valve ( 33 ) with the hydraulic pump ( 35 ) is connectable as a supply unit.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that for a return movement of the working piston ( 3 ) of the working cylinder ( 1 ) whose rod-side space ( 49 ) via the switching valve ( 33 ) with the supply unit ( 35 ) is connectable.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling part of the piston ( 9 . 11 ) of the piston accumulator ( 5 ) as a hollow piston rod in the form of a tube ( 51 ), except for one passage ( 53 ) which is located on the actuator piston ( 11 ) is located adjacent pipe end.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that a second and a third switching valve ( 57 . 59 ), by means of which one ( 59 ) the connection between pressure actuation space ( 23 ) and working cylinder ( 1 ) is releasable and lockable and by means of which 57 ) a connection between working cylinder ( 1 ) and that cylinder annulus ( 19 ) can be blocked and released by the respective partition ( 15 ) from the pressure storage space ( 17 ) is disconnected.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure supply device comprises a plurality of pressure accumulators ( 61 . 63 ; 69 . 71 ), which selectively or individually via associated valve devices ( 65 . 67 ; 73 . 75 ) with the pressure storage space ( 17 ) are connectable.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that for the separation of the cylinder annulus ( 17 . 19 ) two spaced-apart partitions ( 81 . 79 ) as constituents of two separate partial cylinders ( 89 . 87 ) of the double piston accumulator ( 5 ) are provided.