專利名稱：挖掘機(jī)或用于材料處理的機(jī)械、其操作方法及用于其的能量回收缸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有經(jīng)由至少一個(gè)作業(yè)驅(qū)動(dòng)裝置可運(yùn)動(dòng)的元件的設(shè)備，其中，至少一個(gè)能量回收缸設(shè)置用于從可運(yùn)動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)回收能量，至少一個(gè)能量回收缸包括填充有氣體的腔室。特別地，本發(fā)明涉及一種行駛設(shè)備，特別是挖掘機(jī)或用于材料處理的機(jī)械。 特別地，作業(yè)驅(qū)動(dòng)裝置包括作業(yè)液壓缸。在這種設(shè)備中，當(dāng)降低可運(yùn)動(dòng)元件時(shí)能量回收缸的氣體填充腔室被壓縮并且因此存儲(chǔ)勢(shì)能，以便在可運(yùn)動(dòng)元件向上運(yùn)動(dòng)期間再次釋放勢(shì)能用于支承作業(yè)驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
從DE102008034582A1已知一種設(shè)備，其中，通過能量回收缸的氣體填充底部側(cè)和能量回收缸的中空活塞桿形成能量回收缸的氣體填充腔室。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是進(jìn)一步改進(jìn)帶有能量回收缸的設(shè)備的功能，該能量回收缸具有填充有氣體的腔室。根據(jù)本發(fā)明，通過根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備實(shí)現(xiàn)該目的。本發(fā)明公開了一種設(shè)備，特別是行駛設(shè)備，特別是挖掘機(jī)或用于材料處理的機(jī)械，該設(shè)備具有經(jīng)由至少一個(gè)作業(yè)驅(qū)動(dòng)裝置可運(yùn)動(dòng)的元件，其中，至少一個(gè)能量回收缸設(shè)置用于從可運(yùn)動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)回收能量，至少一個(gè)能量回收缸包括填充有氣體的腔室，其中，根據(jù)本發(fā)明，設(shè)置用于調(diào)節(jié)能量回收缸的溫度的裝置。這考慮以下發(fā)現(xiàn)，能量回收缸或其中存在的氣體的溫度對(duì)于設(shè)備的操作具有決定性作用。根據(jù)本發(fā)明，因此可調(diào)節(jié)能量回收缸的溫度。這樣，可避免或改進(jìn)不利的溫度條件?？梢蕴岢鲇糜谡{(diào)節(jié)能量回收缸的溫度的裝置提供用于能量回收缸的加熱。特別是，例如，在冷的環(huán)境溫度下，能量回收缸由此可達(dá)到特定的操作溫度?？梢砸圆煌姆绞綄?shí)現(xiàn)加熱能量回收缸。特別地，可設(shè)置加熱元件，能量回收缸通過加熱元件被加熱。該加熱元件可布置在能量回收缸上，特別是布置在缸套上。有利地，加熱元件是電操作的加熱元件。此外，可經(jīng)由熱交換器實(shí)現(xiàn)加熱。特別地，該熱交換器有利地是如以下詳細(xì)說明的熱交換器。有利地，熱交換器連接到加熱回路上。特別地，在加熱回路中設(shè)置有用于加熱位于加熱回路中的流體的加熱元件，特別是電加熱元件。可經(jīng)由摩擦元件實(shí)現(xiàn)加熱。特別地，根據(jù)本發(fā)明的摩擦元件在能量回收缸的運(yùn)動(dòng)過程中增加摩擦。特別地，當(dāng)缸桿相對(duì)于缸套運(yùn)動(dòng)時(shí)，摩擦元件在摩擦元件和能量回收缸的缸桿之間產(chǎn)生摩擦熱。有利地，摩擦元件設(shè)至有致動(dòng)器并且因此可被致動(dòng)。特別地，經(jīng)由致動(dòng)器可有利地控制摩擦元件的接觸壓力。此外，可提出用于調(diào)節(jié)能量回收缸的溫度的裝置提供用于冷卻能量回收缸。特別地，因此能夠抵消在操作期間能量回收缸的不受控制的加熱。有利地，經(jīng)由熱交換器實(shí)現(xiàn)冷卻。有利地，該熱交換器被如上所述地構(gòu)造。有利地，通過用于由控制器調(diào)節(jié)溫度的裝置的選擇性致動(dòng)來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明中的能量回收缸的溫度的調(diào)節(jié)。特別優(yōu)選地，基于設(shè)備的至少一個(gè)操作參數(shù)致動(dòng)用于調(diào)節(jié)能量回收缸的溫度的裝置。此外，有利地，根據(jù)本發(fā)明提供溫度傳感器，其中，基于溫度傳感器的信號(hào)實(shí)現(xiàn)用于調(diào)節(jié)能量回收缸的溫度的裝置的致動(dòng)。特別地，這種溫度傳感器有利地提供用于控制能量回收缸的溫度。在本發(fā)明的有利的方面中，溫度傳感器測(cè)量能量回收缸的溫度和/或填充有氣體的腔室中的氣體的溫度和/或冷卻流體的溫度。這提供對(duì)于能量回收缸的溫度或能量回收缸的氣體填充腔室中的氣體的溫度的控制或調(diào)節(jié)?？商娲鼗蛄硗獾?，溫度傳感器也可測(cè)量外部溫度。這也提供用于調(diào)節(jié)能量回收缸的溫度的裝置的有效致動(dòng)。該設(shè)備可包括控制器，用于調(diào)節(jié)能量回收缸的溫度的裝置通過該控制器致動(dòng)，使得能量回收缸在第一閾值溫度以下時(shí)被加熱?？商娲鼗蛄硗獾?，可提出用于調(diào)節(jié)能量回收缸的溫度的裝置由控制器致動(dòng)，使得能量回收缸在第二閾值溫度以上時(shí)被冷卻。此外，可替代地或另外地，可提出能量回收缸在溫度窗口內(nèi)不經(jīng)受冷卻和/或加熱。通過在一定的溫度窗口內(nèi)關(guān)閉用于調(diào)節(jié)溫度的裝置，能夠盡可能低地保持用于調(diào)節(jié)溫度的能量消耗。根據(jù)本發(fā)明，能量回收缸可包括連接到冷卻回路上的熱交換器，冷卻流體流過冷卻回路。根據(jù)其構(gòu)造，冷卻回路可用于冷卻和/或加熱能量回收缸。有利地，冷卻回路包括用于冷卻冷卻流體的冷卻單元。可替代地或另外地，可提出冷卻回路包括用于加熱冷卻流體的加熱單元。此外，可提出冷卻回路包括用于循環(huán)冷卻流體的泵。通過致動(dòng)泵、冷卻單元和/或加熱單元，因此可根據(jù)本發(fā)明致動(dòng)能量回收缸的冷卻和/或加熱。用于調(diào)節(jié)能量回收缸的溫度的裝置的致動(dòng)不一定僅用于調(diào)節(jié)能量回收缸的溫度， 而也可用于調(diào)節(jié)設(shè)備的另外的部件的溫度。有利地，能量回收缸的冷卻回路連接到設(shè)備的另一個(gè)部件的冷卻回路上。特別地， 冷卻回路是設(shè)備的內(nèi)燃機(jī)和/或液壓系統(tǒng)的冷卻回路。內(nèi)燃機(jī)和/或液壓系統(tǒng)通常已包括冷卻回路。該冷卻回路通?；诶鋮s流體操作。通過使能量回收缸連接到設(shè)備的另一個(gè)部件的冷卻回路上，已能夠以極其廉價(jià)和簡(jiǎn)單的方式解決兩個(gè)問題。部件的冷卻回路通?？偸蔷哂泻愣ǖ臏囟?。因此，能量回收缸可在操作開始時(shí)被加熱到特定的操作溫度。第二點(diǎn)是通過冷卻回路進(jìn)行能量回收缸的冷卻。因此，可以防止溫度過度地升高， 并因此防止激活存在的卻壓閥，卻壓閥被設(shè)計(jì)作為爆裂保險(xiǎn)。然而，可替代地，也可選擇單獨(dú)的冷卻裝置用于冷卻能量回收缸，并且設(shè)備的另一個(gè)部件的冷卻回路僅可用于加熱。特別地，可確保在缸中總是存在相同的操作壓力并且缸中的操作壓力僅在特定窗口內(nèi)波動(dòng)。因此，在能量回收缸中確?？偸呛愣ɑ蝾愃频牧?沖程曲線，而與外部溫度或操作模式無關(guān)。當(dāng)然，不僅通過將能量回收缸的熱交換器連接到設(shè)備的已存在部件的冷卻回路
4上，而且通過能量回收缸的溫度的獨(dú)立控制和/或與這種冷卻回路的僅臨時(shí)連接可解決兩個(gè)問題。特別地，可設(shè)置回路裝置，基于操作參數(shù)，特別是基于溫度信號(hào)，能量回收缸的熱交換器通過回路裝置與設(shè)備的已存在部件的冷卻回路連接和分離。特別地，回路裝置可采用閾值溫度，如上所述。除了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備之外，本發(fā)明還包括用于操作這種設(shè)備的方法。特別地，由此升高和/或降低能量回收缸的溫度。依據(jù)根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施方式，也可實(shí)現(xiàn)能量回收缸的溫度的僅升高或者僅減低?？商娲兀鶕?jù)至少一個(gè)操作參數(shù)，實(shí)現(xiàn)能量回收缸的溫度的升高和/或降低。有利地，該方法可被實(shí)現(xiàn)為如上關(guān)于該設(shè)備所述的那樣。除了設(shè)備和方法之外，本發(fā)明還包括相應(yīng)的能量回收缸。有利地，該能量回收缸包括用于調(diào)節(jié)溫度的裝置或者能量回收缸可連接到這種裝置上。此外，本發(fā)明包括用于調(diào)節(jié)能量回收缸的溫度的相應(yīng)的裝置。此外，本發(fā)明包括一組能量回收缸和用于調(diào)節(jié)能量回收缸的溫度的裝置。獨(dú)立于上述具有用于調(diào)節(jié)溫度的裝置的設(shè)備或能量回收缸，本發(fā)明還包括一種設(shè)備，特別是行駛設(shè)備，特別是挖掘機(jī)或用于材料處理的機(jī)械，該設(shè)備具有經(jīng)由至少一個(gè)作業(yè)驅(qū)動(dòng)裝置可運(yùn)動(dòng)的元件，其中，至少一個(gè)能量回收缸設(shè)置用于從可運(yùn)動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)回收能量，至少一個(gè)能量回收缸包括填充有氣體的腔室。根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)在提出能量回收缸包括熱交換器。本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，能量回收缸的氣體填充腔室中的氣體的溫度對(duì)能量回收缸的功能以及因此對(duì)設(shè)備的功能具有較大影響。特別地，能量回收缸的力-路徑特征曲線隨著氣體的溫度而改變。通過熱交換器，能量回收缸中的氣體的溫度波動(dòng)和/或氣體的過高溫度和/或過低溫度可被減少或防止。特別地，我們發(fā)現(xiàn)，氣體填充腔室中的氣體可由于操作而變熱。因此，可得到不希望的高溫。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的能量回收缸因此配備有熱交換器，通過熱交換器，能量回收缸和/或氣體填充腔室中的氣體能夠被冷卻或被冷卻。此外，還在氣體的太低溫度下(例如，在低的外部溫度下)，可得到能量回收缸的不利的特征曲線或太低的缸力。在本發(fā)明的又一實(shí)施方式中，根據(jù)本發(fā)明的能量回收缸因此配備有熱交換器，通過該熱交換器，能量回收缸和/或填充有氣體的腔室中的氣體可被加熱。這樣，可消除或至少改進(jìn)對(duì)設(shè)備的操作不利的溫度條件。有利地，提出熱交換器環(huán)繞能量回收缸的缸套。這提供用于熱交換的大的表面。另夕卜，能量回收缸的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不必受到干擾。有利地，本發(fā)明用于能量回收缸中，該能量回收缸在其底部側(cè)填充有氣體。氣體填充腔室中的氣體因此與缸套直接接觸，使得熱交換器在缸套處的布置特別有利。有利地，熱交換器環(huán)繞缸套的外表面超過50 %。在另一個(gè)有利的方式中，熱交換器環(huán)繞超過70%，特別有利地，環(huán)繞缸套的外表面超過90%。這確保了特別良好的熱傳遞。熱交換器的熱交換元件可直接布置在熱交換器的缸套上。但是，在可替代的實(shí)施方式中，熱交換器包括缸管，該缸管以熱傳導(dǎo)方式布置在能量回收缸的缸套的外表面上。這簡(jiǎn)化了熱交換器的制造，熱交換器可作為獨(dú)立的單元被推壓到能量回收缸上。依據(jù)該設(shè)計(jì)，根據(jù)本發(fā)明的熱交換器可用于能量回收缸的主動(dòng)冷卻或加熱，或者也可僅用于能量回收缸的被動(dòng)冷卻或加熱。在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第一實(shí)施方式中，熱交換器包括可被外部空氣掃過的冷卻肋。這確保通過外部空氣對(duì)能量回收缸的有效冷卻。特別地，冷卻肋增加了能量回收缸的表面。有利地，冷卻肋從能量回收缸的缸套或熱交器的缸管延伸到外部。冷卻肋例如可沿徑向方向、沿縱向方向或者螺旋形地延伸。然而，在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，熱交換器可包括被冷卻流體橫穿過的流動(dòng)空間。特別地，流動(dòng)空間包括入口和出口，熱交換器可通過入口和出口分別與冷卻回路和加熱回路連接。為此，流動(dòng)空間特別地包括連接元件，可經(jīng)由連接元件連接用于引導(dǎo)冷卻流體的軟管?？商岢鰺峤粨Q器包括外管，外管形成流動(dòng)空間的外壁。特別地，流動(dòng)空間可布置在能量回收缸的缸套的外表面和外管之間。在可替代實(shí)施方式中，其中，熱交換器包括缸管， 該缸管以熱傳導(dǎo)方式布置在缸套的外表面上，流動(dòng)空間也可布置在該缸管與外管之間。此外，依據(jù)本發(fā)明可提出流動(dòng)空間螺旋地環(huán)繞缸套。這樣，能夠確保冷卻流體通過流動(dòng)空間的特別均勻的流動(dòng)?？赏ㄟ^分別圍繞缸套和缸管螺旋地導(dǎo)向的管狀導(dǎo)管提供螺旋形的流動(dòng)空間?？商娲?，螺旋連接裝置也可設(shè)置在外管和缸套或缸管之間，流動(dòng)空間通過該螺旋連接裝置被螺旋地分開。螺旋連接裝置可布置在缸套或缸管上。特別地，連接裝置可結(jié)合在缸套或缸管的材料中?？商娲鼗蛄硗獾?，螺旋連接裝置還可布置在外管上，特別是結(jié)合在外管的材料中。根據(jù)本發(fā)明的熱交換器可用于冷卻能量回收缸或其中存在的氣體。有利地，熱交換器因此連接到設(shè)備的冷卻回路上。此外，熱交換器可用于加熱能量回收缸。有利地，熱交換器因此連接到設(shè)備的加熱回路上。特別地，這如同以上關(guān)于用于調(diào)節(jié)能量回收缸的溫度的裝置詳細(xì)地說明的那樣實(shí)現(xiàn)。特別地，熱交換器可被連接到設(shè)備的組合的冷卻和加熱回路上。除了該設(shè)備，本發(fā)明還包括用于如上所述的設(shè)備的能量回收缸。根據(jù)本發(fā)明的能量回收缸特別地包括熱交換器。有利地，能量回收缸如上所述地構(gòu)造?，F(xiàn)在將再次簡(jiǎn)要地描述本發(fā)明的特別優(yōu)選的使用根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備特別地是行駛設(shè)備，特別是挖掘機(jī)或用于材料處理的機(jī)械。該設(shè)備包括經(jīng)由至少一個(gè)作業(yè)驅(qū)動(dòng)裝置可運(yùn)動(dòng)的元件，其中，至少一個(gè)能量回收缸提供用于從可運(yùn)動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)回收能量。作為作業(yè)驅(qū)動(dòng)裝置，特別地可使用作業(yè)液壓缸。具有氣體填充腔室的能量回收缸本身用作蓄能器，用于從可運(yùn)動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)回收能量。由能量回收缸的底部側(cè)形成的空間有利地填充有加壓氣體，在活塞桿朝向底部運(yùn)動(dòng)的過程中壓縮加壓氣體。然后，在活塞桿向上運(yùn)動(dòng)以便支承作業(yè)驅(qū)動(dòng)裝置，特別是支承作業(yè)液壓缸的過程中可再次利用存儲(chǔ)的能量。在另一個(gè)有利的方式中，能量回收缸的活塞桿是中空的并且朝向底部側(cè)開口，使得活塞桿的內(nèi)部形成填充有氣體的腔室的一部分。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的可運(yùn)動(dòng)元件有利地關(guān)于豎直旋轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)地附接到設(shè)備上，并且經(jīng)由一個(gè)或更多個(gè)作業(yè)驅(qū)動(dòng)裝置在豎直旋轉(zhuǎn)平面中能夠樞轉(zhuǎn)。特別地，可運(yùn)動(dòng)元件是挖掘機(jī)的臂或用于材料處理的機(jī)械的動(dòng)臂。此外，有利地，行駛設(shè)備包括具有行走裝置的下車架和關(guān)于豎直旋轉(zhuǎn)軸線可轉(zhuǎn)動(dòng)地布置在下車架上的上車架，可運(yùn)動(dòng)元件鉸接到上車架上。在可運(yùn)動(dòng)元件上可布置作業(yè)工具，例如，鏟或抓具。當(dāng)降低可運(yùn)動(dòng)元件時(shí)，經(jīng)由能量回收缸存儲(chǔ)可運(yùn)動(dòng)元件或作業(yè)工具的勢(shì)能，以便在可運(yùn)動(dòng)元件的向上運(yùn)動(dòng)期間再次至少部分地補(bǔ)償裝備的重量。因此，須經(jīng)由作業(yè)驅(qū)動(dòng)裝置消耗較少的能量，以便向上運(yùn)動(dòng)可運(yùn)動(dòng)元件。由于需要更少的裝備的發(fā)動(dòng)機(jī)功率并且降低了燃料消耗，因此提高了設(shè)備的能量平衡。如同一個(gè)或更多個(gè)作業(yè)液壓缸，根據(jù)本發(fā)明的能量回收缸有利地布置在設(shè)備的上車架和可運(yùn)動(dòng)元件之間。在可運(yùn)動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)期間，能量回收缸因此與作業(yè)液壓缸同時(shí)運(yùn)動(dòng)。


現(xiàn)在將參照示例性實(shí)施方式和附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明。在圖中圖1示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的示例性實(shí)施方式，該設(shè)備具有兩個(gè)作業(yè)液壓缸和一個(gè)能量回收缸；圖加示出根據(jù)本發(fā)明的能量回收缸的第一變型的示意圖；圖2b示出根據(jù)本發(fā)明的能量回收缸的第二變型的示意圖；圖3示出根據(jù)本發(fā)明的能量回收缸的示例性實(shí)施方式，該能量回收缸具有包括冷卻流體能夠流過的流動(dòng)空間的熱交換器；圖如至4(1以剖視圖示出如圖3所示的熱交換器的四種變型，其中，熱交換器直接布置在能量回收缸的缸套上；圖fe至5d以剖視圖示出如圖3所示的具有熱交換器的能量回收缸的四種變型， 其中，熱交換器包括布置在能量回收缸的缸套上的缸管；圖6a至圖6c示出具有冷卻肋的能量回收缸的示例性實(shí)施方式的三種變型；圖7示出根據(jù)本發(fā)明的用于調(diào)節(jié)能量回收缸的溫度的裝置的示例性實(shí)施方式，其中僅提供冷卻裝置；圖至8c示出用于調(diào)節(jié)能量回收缸的溫度的示例性實(shí)施方式的三種變型，其中示出加熱裝置的不同變型；圖9示出根據(jù)本發(fā)明的裝置的又一個(gè)示例性實(shí)施方式，該裝置用于以兩種變型調(diào)節(jié)能量回收缸的溫度。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1和2，現(xiàn)在將首先總體示出具有能量回收缸的設(shè)備的示例性實(shí)施方式，本發(fā)明可用于該設(shè)備中。該設(shè)備包括可運(yùn)動(dòng)元件2，可運(yùn)動(dòng)元件2經(jīng)由水平延伸的旋轉(zhuǎn)軸5鉸接到設(shè)備的焊接結(jié)構(gòu)4上。該設(shè)備是液壓挖掘機(jī)，其中，可運(yùn)動(dòng)元件2圍繞挖掘機(jī)臂安裝，挖掘機(jī)臂鉸接到挖掘機(jī)的上車架上，上車架本身關(guān)于豎直的旋轉(zhuǎn)軸線樞轉(zhuǎn)地附接到帶有底盤的下車架上。為了運(yùn)動(dòng)可運(yùn)動(dòng)元件2，提供兩個(gè)作業(yè)液壓缸1，兩個(gè)作業(yè)液壓缸1經(jīng)由相應(yīng)的鉸接點(diǎn)鉸接到可運(yùn)動(dòng)元件2和上車架的焊接結(jié)構(gòu)4上。此外，提供根據(jù)本發(fā)明的能量回收缸 3的示例性實(shí)施方式，如同作業(yè)液壓缸1，能量回收缸3也布置在可運(yùn)動(dòng)元件2和設(shè)備4的上車架之間，并且用于從可運(yùn)動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)回收能量。能量回收缸3布置在兩個(gè)作業(yè)液壓缸1之間。在可運(yùn)動(dòng)元件2上，在該例子中是在挖掘機(jī)動(dòng)臂上通常布置有作業(yè)設(shè)備，例如挖掘機(jī)鏟。當(dāng)降低可運(yùn)動(dòng)元件2時(shí)，可運(yùn)動(dòng)元件和作業(yè)設(shè)備的勢(shì)能現(xiàn)在應(yīng)被回收和存儲(chǔ)，以便至少部分地補(bǔ)償在可運(yùn)動(dòng)元件向上運(yùn)動(dòng)期間的靜態(tài)力，否則，該靜態(tài)力由于可運(yùn)動(dòng)元件和作業(yè)設(shè)備的重量將作用在作業(yè)液壓缸上，因此需要通過作業(yè)液壓缸1提供更少的能量。為此，根據(jù)本發(fā)明的液壓缸有利地包括填充有氣體的腔室。在降低可運(yùn)動(dòng)元件時(shí)，能量回收缸的氣體填充腔室中的氣體被壓縮，當(dāng)提升可運(yùn)動(dòng)元件時(shí)，氣體膨脹并因此支承作業(yè)液壓缸 1。為此，根據(jù)本發(fā)明的能量回收缸有利地在其底部側(cè)填充有氣體，并且進(jìn)一步有利地包括朝向底部側(cè)開口的中空活塞桿。圖加和圖2b現(xiàn)在示出能量回收缸3的兩種變型的示意圖。兩個(gè)示例性實(shí)施方式均包括缸10，活塞桿11軸向可運(yùn)動(dòng)地安裝在缸10中?；钊麠U11具有中空?qǐng)A筒的形狀，使得在活塞桿11的內(nèi)部獲得空腔13。空腔朝向缸的底部側(cè)12開口。能量回收缸3的底部側(cè)12和活塞桿11的內(nèi)部的空腔13形成連貫的腔室，該腔室填充有加壓的氣體。在活塞桿 11在缸10中的運(yùn)動(dòng)期間，底部側(cè)12的尺寸改變，使得在完全縮回的活塞桿11的情況下，填充有氣體的容積基本上對(duì)應(yīng)于中空活塞桿的內(nèi)部的空腔13，而在完全延伸的活塞桿的情況下，填充有氣體的容積對(duì)應(yīng)于該空腔13的容積加上缸10的容積。能量回收缸包括底部側(cè)支承點(diǎn)15和活塞桿側(cè)支承點(diǎn)16，能量回收缸通過底部側(cè)支承點(diǎn)15和活塞桿側(cè)支承點(diǎn)16鉸接到設(shè)備和可運(yùn)動(dòng)元件上。能量回收缸鉸接在可運(yùn)動(dòng)元件和設(shè)備之間，使得活塞桿11通過可運(yùn)動(dòng)元件和作業(yè)設(shè)備的重量朝著能量回收缸的底部向下運(yùn)動(dòng)，從而壓縮氣體容積。由于根據(jù)本發(fā)明的能量回收缸的設(shè)計(jì)具有中空活塞桿11，所以在縮回缸的情況下也存在足夠的氣體容積，以便當(dāng)降低作業(yè)設(shè)備時(shí)提供壓力的平穩(wěn)的增力口。另一方面，在可運(yùn)動(dòng)元件向上運(yùn)動(dòng)期間，重量的一部分作用在能量回收缸中的氣體容積上，使得作業(yè)液壓缸不再必須施加完全的靜態(tài)載荷。能量回收缸包括用于對(duì)腔室填充氣體的填充閥17和用于限制氣體壓力的壓力限制閥18。在圖加的第一示例性實(shí)施方式中，填充閥17和壓力限制閥18布置在底部側(cè)上。 但是，在圖2b中示出的第二示例性實(shí)施方式中，填充閥17和壓力限制閥18布置在活塞桿的一側(cè)上。在圖加和圖2b中示出的能量回收缸是雙側(cè)液壓缸，從而提供環(huán)狀空間14，環(huán)狀空間14能夠經(jīng)由端口 12連接到設(shè)備的液壓系統(tǒng)上。底部側(cè)可也包括端口，底部側(cè)能夠經(jīng)由該端口連接到設(shè)備的液壓系統(tǒng)上。如圖2b所示，通過向能量回收缸供應(yīng)油或者通過從能量回收缸排出油能夠改變能量回收缸中的氣體容積。在圖2b的第二示例性實(shí)施方式中，因此提供用于供應(yīng)油的端口 20，能量回收缸的底部空間能夠通過該端口與設(shè)備的液壓系統(tǒng)連接。
本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在能量回收缸的操作中，通過氣體的壓縮產(chǎn)生熱，由此能量回收缸可以以不受控制的方式變熱。另外，能量回收缸的特征曲線根據(jù)在填充有氣體的腔室中的氣體的溫度而改變。在第一方面中，本發(fā)明因此提供帶有熱交換器的能量回收缸。有利地，該熱交換器至少提供用于冷卻能量回收缸。可以以主動(dòng)或被動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)冷卻。但是，可替代地或另外地，熱交換器也可用于加熱能量回收缸。在圖3中示出了這種能量回收缸的第一示例性實(shí)施方式。該能量回收缸包括帶有流動(dòng)空間的熱交換器30，該熱交換器30可與冷卻回路連接，冷卻流體可流動(dòng)通過冷卻回路。為此，熱交換器30包括端口 31和32，熱交換器30通過這些端口，特別是經(jīng)由軟管線路，可與冷卻回路連接。熱交換器30布置在能量回收缸的缸套10上，并且在該示例性實(shí)施方式中，基本上沿著缸套的整個(gè)長(zhǎng)度延伸，以便由此在能量回收缸的內(nèi)部中的氣體和冷卻流體之間提供盡可能好的熱傳遞。圖如至4(1現(xiàn)在示出這種熱交換器的四個(gè)變型，其中，熱交換器直接布置在缸套10 上。在圖如至如中，能量回收缸的缸套10形成熱交換器的流動(dòng)空間的界壁。設(shè)置外管 35，其被推壓在缸套10上并形成能量回收缸的流動(dòng)空間的外壁。在圖如示出的示例性實(shí)施方式中，簡(jiǎn)單的圓筒形套筒35設(shè)置為外管，圓筒形套筒 35直接布置在缸套10上，使得流動(dòng)空間形成缸套10與外管35之間的中空?qǐng)A筒形空間。在圖4b和如示出的示例性實(shí)施方式中，流動(dòng)空間41另一方面圍繞能量回收缸螺旋地延伸。這樣，實(shí)現(xiàn)熱量在流動(dòng)空間中的更加均勻的分布。為此目的，螺旋形螺旋結(jié)構(gòu)可設(shè)置在流動(dòng)空間中，螺旋結(jié)構(gòu)將流動(dòng)空間分成螺旋形延伸部分。在圖4b中，由于缸套10包括產(chǎn)生螺旋形流動(dòng)空間41的螺旋形螺旋結(jié)構(gòu)36，因此形成螺旋形流動(dòng)空間41。在圖如中示出的示例性實(shí)施方式中，流動(dòng)空間41實(shí)現(xiàn)在包括螺旋形螺旋結(jié)構(gòu)37的外管35上。因此，通過分別布置在螺旋結(jié)構(gòu)36和37之間的、缸套10或外管35中的螺旋形螺旋結(jié)構(gòu)或?qū)?yīng)的螺旋形凹部提供流動(dòng)空間41。這些凹部可分別結(jié)合到缸套10和外管35的材料內(nèi)。可替代地，螺旋形螺旋結(jié)構(gòu)也可布置為缸套10和外管35之間的分離元件。在圖4d中，另一方面，熱交換器包括管元件38，管元件38螺旋形地繞制在能量回收缸的周圍，并由此提供流動(dòng)空間。在圖如至4d中示出的示例性實(shí)施方式中，外管35和管元件38中的每一個(gè)均直接布置在缸套10上。另一方面，在圖fe至5d中示出的示例性實(shí)施方式中，設(shè)置缸管45，缸管45以熱傳導(dǎo)的方式直接布置在缸套10上。在圖fe至5d中，該缸管45執(zhí)行與圖如至 4d的示例性實(shí)施方式中的缸套10相同的功能。由于缸管，熱交換器形成作為整體被推壓到能量回收缸上的獨(dú)立的功能單元。除此之外，圖fe至5d中的熱交換器的設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)于圖如至4d中示出的設(shè)計(jì)。圖6a至6c示出基于空氣冷卻原理的熱交換器的三個(gè)變型。為此目的，熱交換器包括冷卻肋50、51、52，冷卻肋50、51、52由外部空氣掃過并因此從能量回收缸提取熱量。冷卻肋布置在缸套10上，然而，此處也和以上描述的一樣，另外的缸管可布置在缸套10上，冷卻肋布置在缸管上。
根據(jù)該設(shè)計(jì)，冷卻肋可被不同地成形。目的是保證冷卻肋的大的表面面積以及對(duì)冷卻肋的良好吹掃。在圖6a中示出的示例性實(shí)施方式中，提供徑向冷卻肋50，如可從沿著能量回收缸的縱向軸線截取的截面圖中看到的，徑向冷卻肋50在垂直于能量回收缸的縱向軸線的平面內(nèi)并圍繞能量回收缸延伸。在圖6b中示出的示例性實(shí)施方式中，另一方面，提供冷卻肋51，冷卻肋51在能量回收缸的縱向方向上延伸。從垂直于能量回收缸的縱向軸線的截面圖中，這變得特別清楚， 該截面圖在右側(cè)示出。在圖6c中示出的示例性實(shí)施方式中，另一方面，示出圍繞能量回收缸螺旋地延伸的螺旋形冷卻肋。在本發(fā)明的又一方面中，提供用于調(diào)節(jié)能量回收缸的溫度的裝置。用于調(diào)節(jié)能量回收缸的溫度的裝置可用于冷卻能量回收缸?？商娲鼗蛄硗獾兀撗b置也可用于加熱能量回收缸。有利地，該裝置用于調(diào)節(jié)能量回收缸或布置在能量回收缸中的氣體的操作溫度。 有利地，基于設(shè)備的至少一個(gè)操作參數(shù)實(shí)現(xiàn)溫度的調(diào)節(jié)，至少一個(gè)操作參數(shù)作為輸入量被引入到控制器中，以便致動(dòng)用于調(diào)節(jié)能量回收缸的溫度的裝置。進(jìn)一步有利地，設(shè)置溫度傳感器，其中，基于該溫度傳感器的信號(hào)實(shí)現(xiàn)用于調(diào)節(jié)能量回收缸的溫度的裝置的致動(dòng)。有利地，用于調(diào)節(jié)能量回收缸的溫度的裝置包括帶有流動(dòng)空間的熱交換器，如上所述。特別地，當(dāng)裝置用于冷卻能量回收缸時(shí)，該熱交換器提供用于將能量回收缸連接到冷卻回路上。圖7現(xiàn)在示出用于調(diào)節(jié)能量回收缸3的溫度的裝置的這種示例性實(shí)施方式。能量回收缸3包括帶有流動(dòng)空間的熱交換器30，熱交換器30分別經(jīng)由輸入和輸出31和32連接到冷卻回路65上。由泵66泵送冷卻流體通過冷卻回路65。在冷卻回路65中布置冷卻單元60，冷卻流體通過該冷卻單元可被冷卻。冷卻單元60包括另一個(gè)熱交換器61和風(fēng)扇 62，熱交換器61通過風(fēng)扇62被冷卻。在該示例性實(shí)施方式中，冷卻流體因此通過循環(huán)泵66流過外部熱交換器61。在該熱交換器61中，流體通過串聯(lián)的風(fēng)扇冷卻并且再次被泵送到冷卻回路內(nèi)。這樣，在能量回收缸3的操作期間產(chǎn)生的過剩熱量可被消散。有利地，通過控制器實(shí)現(xiàn)冷卻回路及其部件的致動(dòng)。有利地，基于操作參數(shù)，特別是基于溫度傳感器的信號(hào)實(shí)現(xiàn)上述致動(dòng)。在圖7示出的示例性實(shí)施方式中，能量回收缸的主動(dòng)加熱是不可能的。但是，能量回收缸無論如何在操作中由于氣體的壓縮而變熱。但是，在圖8a至8c中，示出用于調(diào)節(jié)能量回收缸的溫度的裝置的三個(gè)變型，這三個(gè)變型提供用于能量回收缸的主動(dòng)加熱。在示例性實(shí)施方式中，用于加熱能量回收缸的這些裝置被示出為與用于冷卻能量回收缸的裝置結(jié)合。然而，用于加熱能量回收缸的裝置也可被單獨(dú)地提供并且不具有用于冷卻的裝置。用于加熱能量回收缸的裝置特別地可用在冷卻區(qū)域中，或者用于當(dāng)裝置被電動(dòng)地操作時(shí)。在圖中，由于用于加熱冷卻流體的加熱元件70集成在圖7中示出的冷卻回路內(nèi)，由此實(shí)現(xiàn)能量回收缸的加熱。冷卻回路因此用作用于能量回收缸的加熱回路。因此，根據(jù)靜態(tài)加熱的原理操作能量回收缸的加熱。在該例子中，在冷卻回路中的冷卻流體通過加熱元件70中的電加熱線圈加熱并且由循環(huán)泵66泵送通過熱交換器30。這種理念也可在沒有主動(dòng)冷卻的情況下實(shí)現(xiàn)，其中，省略冷卻裝置60。然而，在圖8b示出的示例性實(shí)施方式中，提供直接布置在能量回收缸3上的加熱元件。特別地，提供電加熱毯，該電加熱毯圍繞能量回收缸布置。然而，在圖8c示出的示例性實(shí)施方式中，通過摩擦元件72實(shí)現(xiàn)能量回收缸的加熱，在致動(dòng)器75的控制下，摩擦元件72可作用到缸桿11上，并因此選擇性地產(chǎn)生用于加熱能量回收缸的摩擦。在圖8b和8c中示出的加熱裝置也可用于與冷卻裝置結(jié)合或者可獨(dú)立地使用。能量回收缸不必經(jīng)由單獨(dú)的冷卻回路供給。而是，在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，能量回收缸連接到設(shè)備的另一個(gè)部件的冷卻回路上，特別是連接到設(shè)備的內(nèi)燃機(jī)或液壓系統(tǒng)的冷卻回路上。熱交換器可被來自設(shè)備的冷卻回路的冷卻流體持續(xù)地橫穿過，或者在回路裝置的控制下連接到所述冷卻回路上。來自設(shè)備的冷卻回路的冷卻流體總是具有恒定的溫度。這樣，同時(shí)解決兩個(gè)問題在作業(yè)循環(huán)的開始，冷卻回路可使能量回收缸達(dá)到恒定的操作溫度。這樣，確保在缸中總是存在相同的操作壓力。因此，在氣缸中確?？偸呛愣ǖ牧?沖程曲線，而與外部溫度無關(guān)。第二點(diǎn)是能量回收缸的冷卻。這樣，能夠防止能量回收缸的溫度過度地升高以及發(fā)生保險(xiǎn)爆裂。能量回收缸的溫度優(yōu)選地經(jīng)由控制器控制，并且進(jìn)一步有利地經(jīng)由溫度傳感器的信號(hào)控制。現(xiàn)在圖9示出這種系統(tǒng)的示例性實(shí)施方式。溫度傳感器95設(shè)置在能量回收缸上，測(cè)量填充有氣體的腔室中的氣體的溫度。可替代地，溫度傳感器還可測(cè)量能量回收缸或冷卻流體的溫度。根據(jù)溫度傳感器95的溫度，現(xiàn)在通過控制器致動(dòng)用于調(diào)節(jié)能量回收缸的溫度的裝置。特別地，根據(jù)該溫度，打開或關(guān)閉用于加熱能量回收缸的裝置和/或用于冷卻能量回收缸的裝置。在有利的變型中，操作用于調(diào)節(jié)溫度的裝置使得氣缸在最小操作溫度和最大操作溫度之間的限定的氣溫窗口中被操作。這意味著，在低于最小操作溫度的溫度下，通過發(fā)動(dòng)機(jī)回路80或外部源使空氣達(dá)到最小操作溫度。當(dāng)?shù)竭_(dá)最小操作溫度時(shí)，加熱回路被關(guān)閉并且氣缸現(xiàn)在獨(dú)立地操作。當(dāng)超過最大操作溫度時(shí)，致動(dòng)冷卻回路。在此情形中，例如，冷卻液體可僅在沒有冷卻器的回路中被泵送通過熱交換器?？商娲兀商峁┝硗獾娘L(fēng)扇冷卻器，冷卻液體可通過該風(fēng)扇冷卻器被冷卻。有利地，操作溫度窗口選擇為使得僅較小范圍地需要加熱和冷卻控制回路。在此的主要目的是保持用于調(diào)節(jié)溫度的能量消耗盡可能的小。在此，例如，在25°C和40°C之間的作業(yè)范圍可被選擇為溫度窗口。在圖9示出的示例性實(shí)施方式中，開關(guān)閥85設(shè)置用于在冷卻回路中致動(dòng)，通過開關(guān)閥85，熱交換器30可選擇地可與用于加熱的裝置80和用于冷卻的裝置60連接。在示例性實(shí)施方式中，裝置80是設(shè)備的另一個(gè)元件的冷卻回路，該設(shè)備特別地是挖掘機(jī)，裝置80 可執(zhí)行加熱能量回收缸的功能。可替代地，可使用單獨(dú)的熱源。為了冷卻，可提供帶有冷卻元件60和循環(huán)泵66的單獨(dú)的冷卻回路，其中，冷卻回路有利地具有大于一千瓦的功率，有利地大于三千瓦并且更有利地為大約5千瓦。現(xiàn)在，由于在最小操作溫度以下熱交換器與加熱源80連接并且在最大操作溫度之上與冷卻回路連接，由此實(shí)現(xiàn)以上說明的致動(dòng)。在最小操作溫度和最大操作溫度之間，在不操作冷卻回路的情況下，冷卻回路可連接到冷卻裝置60?？商娲?，在圖9中被標(biāo)記為90的回路裝置可選擇作為變型，通過該回路裝置，能量回收缸的熱交換器可與加熱裝置80和冷卻裝置60兩者分開。分別通過相應(yīng)地打開和關(guān)閉加熱單元和冷卻單元，當(dāng)然也可以在圖8示出的示例性實(shí)施方式中實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的致動(dòng)。在不同的方面中，本發(fā)明提供用于以相當(dāng)恒定的操作溫度操作能量回收缸。一方面，根據(jù)本發(fā)明可因此防止氣缸以不限定的方式加熱。此外，當(dāng)需要時(shí)，氣體可被加熱，使得能夠以能量回收缸的相當(dāng)恒定的力/路徑特征曲線操作設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備，特別是挖掘機(jī)或用于材料處理的機(jī)械，所述設(shè)備具有經(jīng)由至少一個(gè)作業(yè)驅(qū)動(dòng)裝置可運(yùn)動(dòng)的元件，其中，至少一個(gè)能量回收缸設(shè)置用于從所述可運(yùn)動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)回收能量，所述至少一個(gè)能量回收缸包括填充有氣體的腔室，其特征在于，還包括用于調(diào)節(jié)所述能量回收缸的溫度的裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述裝置提供用于加熱所述能量回收缸，經(jīng)由加熱元件和/或摩擦元件和/或熱交換器有利地實(shí)現(xiàn)加熱，所述熱交換器進(jìn)一步有利地布置在所述能量回收缸上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述裝置提供用于冷卻能量回收缸，經(jīng)由熱交換器有利地實(shí)現(xiàn)冷卻，所述熱交換器進(jìn)一步有利地布置在所述能量回收缸上。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，基于所述設(shè)備的至少一個(gè)操作參數(shù)致動(dòng)用于調(diào)節(jié)所述能量回收缸的溫度的所述裝置。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，提供溫度傳感器，基于所述溫度傳感器的信號(hào)實(shí)現(xiàn)用于調(diào)節(jié)所述能量回收缸的溫度的所述裝置的致動(dòng)，所述溫度傳感器有利地判定外部溫度和/或所述能量回收缸的溫度和/或填充有氣體的所述腔室中的氣體的溫度和/或冷卻流體的溫度。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，經(jīng)由控制器致動(dòng)用于調(diào)節(jié)所述能量回收缸的溫度的所述裝置，使得所述能量回收缸在第一閾值溫度以下時(shí)被加熱和/或在第二閾值溫度以上時(shí)被冷卻和/或在溫度窗口內(nèi)時(shí)不進(jìn)行冷卻和/或加熱。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中，所述能量回收缸包括熱交換器，所述熱交換器連接到冷卻回路上并且冷卻流體流過所述冷卻回路，有利地，所述冷卻回路包括用于冷卻所述冷卻流體的冷卻單元和/或用于加熱所述冷卻流體的加熱單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述冷卻回路連接到所述設(shè)備的部件的冷卻回路上，特別是連接到所述設(shè)備的內(nèi)燃機(jī)和/或液壓系統(tǒng)的冷卻回路上。
9.一種用于操作根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備的方法，其中，特別地根據(jù)至少一個(gè)操作參數(shù)升高和/或降低所述能量回收缸的溫度。
10.一種能量回收缸和/或用于調(diào)節(jié)所述能量回收缸的溫度的裝置，所述能量回收缸用于根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種設(shè)備，特別是挖掘機(jī)或用于材料處理的機(jī)械，該設(shè)備具有經(jīng)由至少一個(gè)作業(yè)驅(qū)動(dòng)裝置可運(yùn)動(dòng)的元件，其中，至少一個(gè)能量回收缸提供用于從可運(yùn)動(dòng)元件的運(yùn)動(dòng)回收能量，至少一個(gè)能量回收缸包括填充有氣體的腔室。根據(jù)本發(fā)明，提供用于調(diào)節(jié)能量回收缸的溫度的裝置。
文檔編號(hào)E02F9/20GK102535567SQ20111036174
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月17日
發(fā)明者漢斯-彼得·拉韋涅, 約亨·費(fèi)澤, 菲利普·埃根里德, 迪爾克·阿薩姆 申請(qǐng)人:利勃海爾液壓挖掘機(jī)有限公司