Sistema de accionamiento hidráulico con recuperación de energía.

Sistema de accionamiento hidráulico para accionar un dispositivo (6), con una unidad

(10) de accionamiento, que puede accionar el dispositivo (6) a través de un circuito hidráulico primario formado por una primera máquina (1) de desplazamiento hidráulica y una segunda máquina (2) de desplazamiento hidráulica, así como con una tercera máquina (3) de desplazamiento hidráulica, que está o puede estar unida con el dispositivo (6) para la transmisión de energía mecánica, y un acumulador (5) de alta presión, que está o puede estar unido hidráulicamente con la tercera máquina (3) de desplazamiento, de modo que a través de la tercera máquina de desplazamiento hidráulica puede producirse una recuperación de energía o un apoyo del sistema de accionamiento, que es independiente del circuito hidráulico primario, estando o pudiendo estar unidos árboles de la segunda máquina (2) de desplazamiento hidráulica y la tercera máquina (3) de desplazamiento hidráulica con un árbol de accionamiento del dispositivo (6) para la transmisión de energía mecánica, caracterizado porque el acumulador (5) de alta presión puede cargarse mediante una máquina de desplazamiento hidráulica, que está o puede estar unida con la unidad (10) de accionamiento para la transmisión de energía mecánica de tal manera que se produzca una conversión directa de la energía mecánica suministrada por la unidad de accionamiento en energía hidráulica mediante la máquina de desplazamiento hidráulica.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08015479.

Solicitante: LIEBHERR-WERK NENZING GMBH.

Nacionalidad solicitante: Austria.

Dirección: DR.-HANS-LIEBHERR-STRASSE 1 6710 NENZING AUSTRIA.

Inventor/es: SCHNEIDER, KLAUS, KRAUTLER,WILHELM.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > DISPOSITIVOS ACCIONADORES POR PRESION DE UN FLUIDO;... > SISTEMAS QUE FUNCIONAN POR MEDIO DE FLUIDOS EN GENERAL;... > Instalaciones o sistemas que comprenden acumuladores;... > F15B1/02 (Instalaciones o sistemas con acumuladores (dispositivos amortiguadores de vibraciones o de pulsaciones en los fluidos utilizados o en conexión con tubos o sistemas de tubos F16L 55/04))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > DISPOSITIVOS ACCIONADORES POR PRESION DE UN FLUIDO;... > SISTEMAS QUE FUNCIONAN POR MEDIO DE FLUIDOS EN GENERAL;... > Caracterísiticas comunes de los sistemas accionados... > F15B21/14 (Medios de recuperación de energía (para vehículos B60T 1/10))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > DISPOSITIVOS ACCIONADORES POR PRESION DE UN FLUIDO;... > SISTEMAS QUE FUNCIONAN POR MEDIO DE FLUIDOS EN GENERAL;... > F15B7/00 (Sistemas accionados por la presión de un fluído en los cuales el movimiento producido está necesariamente ligado a la salida de una bomba volumétrica; Telemotores)

PDF original: ES-2536056_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Sistema de accionamiento hidráulico con recuperación de energía La presente invención se refiere a un sistema de accionamiento hidráulico para accionar un dispositivo, con una unidad de accionamiento, que puede accionar el dispositivo a través de un circuito hidráulico primario formado por una primera y una segunda máquina de desplazamiento hidráulica, así como con una tercera máquina de 5 desplazamiento hidráulica, que está o puede estar unida con el dispositivo para la transmisión de energía mecánica, y un acumulador de alta presión, que está o puede estar unido hidráulicamente con la tercera máquina de desplazamiento. En particular, a este respecto, la presente invención se refiere a un sistema de accionamiento hidráulico, que se utiliza en una grúa, en particular para accionar un torno. Además, la presente invención se refiere a un sistema de accionamiento hidráulico, que se utiliza en un equipo de trabajo móvil, en particular una grúa 10 apiladora o una pala cargadora, en particular como mecanismo de traslación.

A este respecto, tales sistemas de accionamiento hidráulico presentan normalmente una unidad de accionamiento primaria, por ejemplo un motor de combustión o un motor eléctrico, que acciona una o varias bombas hidráulicas, para proporcionar energía hidráulica para accionar el dispositivo. Para el aumento del rendimiento de tales sistemas es posible en primer lugar dimensionar la unidad de accionamiento más grande, para así poder poner a disposición 15 también más energía hidráulica. Sin embargo, con el tamaño de la unidad de accionamiento primaria también aumentan los costes, el espacio constructivo y el consumo de energía del sistema.

Por este motivo se usan cada vez más acumuladores de energía hidráulica, que se cargan por ejemplo en las fases de frenado y en las fases de aceleración ponen a disposición del sistema de accionamiento la energía hidráulica acumulada en los mismos. Así, la propia unidad de accionamiento puede dimensionarse más pequeña, ya que en 20 los picos de carga recibe apoyo del acumulador de alta presión. Sin embargo, en los sistemas de accionamiento hidráulico conocidos con un acumulador de alta presión de este tipo no pueden alcanzarse coeficientes de rendimiento satisfactorios para la acumulación de energía o entrega de energía. Además el control suele ser complicado. Un sistema de accionamiento hidráulico según el preámbulo de la reivindicación 1 se conoce por el documento DE 10 2005 061 990 A1. 25

El objetivo de la presente invención es, por tanto, poner a disposición un sistema de accionamiento hidráulico que permita una acumulación de energía eficaz y un control sencillo.

Según la invención, este objetivo se consigue mediante un sistema de accionamiento hidráulico para accionar un dispositivo según la reivindicación 1. Un sistema de accionamiento hidráulico de este tipo comprende una unidad de accionamiento, que puede accionar el dispositivo a través de un circuito hidráulico primario formado por una primera 30 y una segunda máquina de desplazamiento hidráulica, así como una tercera máquina de desplazamiento hidráulica, que está o puede estar unida con el dispositivo para la transmisión de energía mecánica, y un acumulador de alta presión, que está o puede estar unido hidráulicamente con la tercera máquina de desplazamiento. Según la invención, a este respecto el acumulador de alta presión puede cargarse mediante una máquina de desplazamiento hidráulica, que está o puede estar unida con la unidad de accionamiento para la transmisión de energía mecánica. 35

Puesto que el acumulador de alta presión puede cargarse a través de una máquina de desplazamiento hidráulica, que está o puede estar unida con la unidad de accionamiento, en fases en las que la potencia de accionamiento puesta a disposición por la unidad de accionamiento no es necesaria o no completamente para accionar el dispositivo, el acumulador de alta presión puede cargarse con un excelente coeficiente de rendimiento, ya que se produce una conversión directa de la energía mecánica suministrada por la unidad de accionamiento en energía 40 hidráulica mediante la máquina de desplazamiento hidráulica.

Además, con la disposición según la invención es posible cargar el acumulador de alta presión a través de la unidad de accionamiento, sin mover el dispositivo, mientras que en los sistemas conocidos el acumulador de alta presión sólo puede cargarse cuando también se mueve el dispositivo. De este modo se obtiene una flexibilidad considerablemente mejorada en la gestión de acumulación del sistema de accionamiento hidráulico según la 45 invención, ya que el acumulador de alta presión puede cargarse, también en fases en las que el dispositivo está estacionario y por tanto no se mueven ni la segunda ni la tercera máquina de desplazamiento hidráulica, a través de una máquina de desplazamiento hidráulica que está o puede estar unida con la unidad de accionamiento para la transmisión de energía mecánica. Además del coeficiente de rendimiento óptimo mediante la conversión directa de la energía mecánica de la unidad de accionamiento en energía hidráulica, que entonces se acumula, se obtiene con 50 ello también una gestión de acumulación mejorada.

A este respecto, en particular, mediante la disposición según la invención es posible poner en funcionamiento la unidad de accionamiento, por ejemplo un motor diésel, siempre en un punto de funcionamiento óptimo y acumular la energía no necesaria en el circuito hidráulico primario en el acumulador de alta presión. Durante picos de carga, esta energía puede devolverse entonces de nuevo al sistema de accionamiento, de modo que el sistema global presente 55

un alto rendimiento de salida y con una unidad de accionamiento de dimensiones relativamente pequeñas. También puede optimizarse así el consumo de energía de la unidad de accionamiento, al igual que la vida útil, ya que puede trabajarse con un punto de funcionamiento óptimo.

Además, según la invención, la primera máquina de desplazamiento hidráulica puede trabajar como bomba hidráulica y la segunda máquina de desplazamiento hidráulica como motor hidráulico, de modo que la primera 5 máquina de desplazamiento hidráulica acciona la segunda máquina de desplazamiento hidráulica y forma un circuito hidráulico primario. A través de la tercera máquina de desplazamiento hidráulica puede producirse entonces una recuperación de energía, que es independiente del circuito hidráulico primario. Esto permite un control especialmente sencillo del sistema según la invención. En este sentido, ventajosamente, el caudal que fluye por el circuito hidráulico primario formado por la primera máquina de desplazamiento hidráulica y la segunda máquina de 10 desplazamiento hidráulica y, dado el caso, el ajuste de esta máquina de desplazamiento, establece el número de revoluciones y la posición del dispositivo. La tercera máquina de desplazamiento hidráulica puede recurrir entonces, en función de la situación de carga, o bien a la acumulación de energía hidráulica o bien al apoyo del sistema de accionamiento a partir de la primera y la segunda máquina de desplazamiento hidráulica.

De este modo se obtiene la posibilidad de regular de manera primaria el accionamiento primario, mientras que el 15 accionamiento secundario a partir del acumulador de alta presión y la tercera máquina de desplazamiento hidráulica se regula de manera secundaria. De este modo pueden evitarse eficazmente los problemas que impedían una conversión factible de la regulación secundaria más ventajosa verdaderamente desde el punto de vista energético. Los accionamientos regulados de manera secundaria hasta ahora eran difíciles de dominar... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Sistema de accionamiento hidráulico para accionar un dispositivo (6) , con una unidad (10) de accionamiento, que puede accionar el dispositivo (6) a través de un circuito hidráulico primario formado por una primera máquina (1) de desplazamiento hidráulica y una segunda máquina (2) de desplazamiento hidráulica, así como con una tercera máquina (3) de desplazamiento hidráulica, que está o puede estar unida con el dispositivo (6) para la transmisión de 5 energía mecánica, y un acumulador (5) de alta presión, que está o puede estar unido hidráulicamente con la tercera máquina (3) de desplazamiento, de modo que a través de la tercera máquina de desplazamiento hidráulica puede producirse una recuperación de energía o un apoyo del sistema de accionamiento, que es independiente del circuito hidráulico primario, estando o pudiendo estar unidos árboles de la segunda máquina (2) de desplazamiento hidráulica y la tercera máquina (3) de desplazamiento hidráulica con un árbol de accionamiento del dispositivo (6) 10 para la transmisión de energía mecánica, caracterizado porque el acumulador (5) de alta presión puede cargarse mediante una máquina de desplazamiento hidráulica, que está o puede estar unida con la unidad (10) de accionamiento para la transmisión de energía mecánica de tal manera que se produzca una conversión directa de la energía mecánica suministrada por la unidad de accionamiento en energía hidráulica mediante la máquina de desplazamiento hidráulica. 15

2. Sistema de accionamiento hidráulico según la reivindicación 1, en el que el acumulador (5) de alta presión puede cargarse mediante la primera máquina (1) de desplazamiento hidráulica.

3. Sistema de accionamiento hidráulico según la reivindicación 1, en el que está prevista una cuarta máquina (4) de desplazamiento hidráulica, a través de la cual puede cargarse el acumulador (5) de alta presión.

4. Sistema de accionamiento hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el acumulador (5) de 20 alta presión puede cargarse a través de la tercera máquina (3) de desplazamiento hidráulica, trabajando ésta como bomba hidráulica.

5. Sistema de accionamiento hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la máquina de desplazamiento hidráulica empleada para la descarga está o puede estar unida con un depósito (9) hidráulico.

6. Sistema de accionamiento hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la tercera máquina 25 (3) de desplazamiento hidráulica puede trabajar como motor hidráulico y puede accionarse a través del acumulador (5) de alta presión.

7. Sistema de accionamiento hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la primera y/o cuarta máquina de desplazamiento hidráulica puede trabajar como motor hidráulico y puede accionarse a través del acumulador (5) de alta presión. 30

8. Sistema de accionamiento hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la primera máquina (1) de desplazamiento hidráulica también puede trabajar como motor hidráulico y la segunda máquina (2) de desplazamiento hidráulica también puede trabajar como bomba hidráulica, de modo que la segunda máquina de desplazamiento acciona la primera máquina de desplazamiento hidráulica.

9. Sistema de accionamiento hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la primera y la 35 segunda máquina de desplazamiento hidráulica forman un circuito hidráulico cerrado.

10. Sistema de accionamiento hidráulico según la reivindicación 1, en el que los árboles de la segunda y la tercera máquina de desplazamiento hidráulica están unidos directamente o a través de un engranaje (17) .

11. Sistema de accionamiento hidráulico según la reivindicación 1, en el que los árboles de la segunda y/o la tercera máquina de desplazamiento hidráulica pueden estar unidos con el árbol de accionamiento del dispositivo (6) a través 40 de al menos un acoplamiento (55) .

12. Sistema de accionamiento hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el árbol accionado de la unidad (10) de accionamiento está o puede estar unido con árboles de accionamiento de la primera y/o la cuarta máquina de desplazamiento hidráulica para la transmisión de energía mecánica.

13. Sistema de accionamiento hidráulico según la reivindicación 12, en el que los árboles de accionamiento de la 45 primera y la cuarta máquina de desplazamiento hidráulica pueden estar unidos con el árbol de accionamiento de la unidad de accionamiento a través de al menos dos acoplamientos (51, 52) independientemente uno de otro.

14. Sistema de accionamiento hidráulico según la reivindicación 12 ó 13, en el que la unidad (10) de accionamiento acciona los árboles de accionamiento de la primera y/o la cuarta máquina de desplazamiento hidráulica a través de un engranaje (8) . 50

15. Sistema de accionamiento hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, en el que se acciona al menos un dispositivo (63) adicional a través de la unidad (10) de accionamiento.

16. Sistema de accionamiento hidráulico según la reivindicación 15, en el que el dispositivo (63) adicional se acciona a través de un circuito hidráulico con una bomba (59) hidráulica y la bomba hidráulica se acciona por la unidad (10) de accionamiento. 5

17. Sistema de accionamiento hidráulico según la reivindicación 15 ó 16, en el que el dispositivo (63) adicional o la bomba (59) hidráulica que acciona el dispositivo (63) adicional puede estar unido/a con la unidad (10) de accionamiento independientemente de la primera y/o la cuarta máquina de desplazamiento hidráulica a través de al menos un acoplamiento (54) .

18. Sistema de accionamiento hidráulico según una de las reivindicaciones 15 a 17, en el que el dispositivo (63) 10 adicional o la bomba hidráulica que acciona el dispositivo (63) adicional puede estar unido/a con la primera y/o la cuarta máquina de desplazamiento hidráulica para la transmisión de energía mecánica, en particular a través de al menos un acoplamiento.

19. Sistema de accionamiento hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la unidad (10) de accionamiento comprende un motor de combustión o un motor eléctrico. 15

20. Sistema de accionamiento hidráulico según la reivindicación 19, en el que la unidad de accionamiento comprende un solo motor o varios motores (10, 110) que accionan en paralelo un engranaje.

21. Sistema de accionamiento hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la primera y/o la segunda máquina de desplazamiento hidráulica presenta un volumen de desplazamiento regulable.

22. Sistema de accionamiento hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la tercera y/o la 20 cuarta máquina de desplazamiento hidráulica presenta un volumen de desplazamiento regulable.

23. Sistema de accionamiento hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la primera y/o la segunda máquina de desplazamiento hidráulica presenta dos sentidos de avance.

24. Sistema de accionamiento hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la tercera y/o la cuarta máquina de desplazamiento hidráulica presenta dos sentidos de avance. 25

25. Sistema de accionamiento hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores, en el que están previstos dos dispositivos, cuyos sistemas de accionamiento disponen en cada caso de máquinas de desplazamiento hidráulicas primera, segunda y tercera, en el que las primeras máquinas (1, 21) de desplazamiento hidráulicas están o pueden estar unidas con la unidad (10) de accionamiento para la transmisión de energía mecánica, las segundas máquinas (2, 22) de desplazamiento hidráulicas y las terceras máquinas (3, 23) de desplazamiento hidráulicas están o pueden 30 estar unidas en cada caso con los dispositivos para la transmisión de energía mecánica, estando o pudiendo estar las primeras máquinas (1, 21) de desplazamiento hidráulicas unidas en cada caso hidráulicamente con las segundas máquinas (2, 22) de desplazamiento hidráulicas y estando o pudiendo estar el acumulador (5) de alta presión unido hidráulicamente con las terceras máquinas (3, 23) de desplazamiento hidráulicas.

26. Sistema de accionamiento hidráulico según la reivindicación 25, en el que el acumulador (5) de alta presión 35 puede cargarse mediante una o ambas de las dos primeras máquinas (1, 21) de desplazamiento hidráulicas.

27. Sistema de accionamiento hidráulico según la reivindicación 25, en el que adicionalmente está prevista una cuarta máquina (4) de desplazamiento hidráulica, a través de la cual puede cargarse el acumulador (5) de alta presión.

28. Sistema de accionamiento hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores con un control para controlar 40 las funciones de acumulación y de trabajo del sistema.

29. Sistema de accionamiento hidráulico según una de las reivindicaciones anteriores para accionar una grúa.

30. Sistema de accionamiento hidráulico según la reivindicación 29, en el que el dispositivo (6) es un torno, en particular un torno de elevación.

31. Sistema de accionamiento hidráulico según una de las reivindicaciones 1 a 28 para accionar un equipo de 45 trabajo móvil, en particular una grúa apiladora o una pala cargadora.

32. Sistema de accionamiento hidráulico según la reivindicación 31, en el que el dispositivo (6) es un mecanismo de traslación.

33. Grúa con un sistema de accionamiento hidráulico según una de las reivindicaciones 1 a 30.

34. Equipo de trabajo móvil, en particular grúa apiladora o pala cargadora, con un sistema de accionamiento 5 hidráulico según una de las reivindicaciones 1 a 28 y 31 y 32.

35. Procedimiento para hacer funcionar un sistema de accionamiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el acumulador (5) de alta presión se carga mediante conversión de la energía cinética del dispositivo (6) a través de la tercera máquina (3) de desplazamiento hidráulica y/o el acumulador (5) de alta presión se carga a través de una máquina de desplazamiento hidráulica, que está o puede estar unida con la unidad (10) de accionamiento 10 para la transmisión de energía mecánica, cuando la potencia de la unidad (10) de accionamiento no es necesaria o no completamente para accionar el dispositivo (6) .

36. Procedimiento según la reivindicación 35, en el que se produce la carga del acumulador (5) de alta presión, mientras que el dispositivo (6) no se mueve.

37. Procedimiento según la reivindicación 35 ó 36, en el que el dispositivo (6) se acciona mediante conversión de la 15 energía hidráulica procedente del acumulador (5) de alta presión a través de la tercera máquina (3) de desplazamiento hidráulica.

38. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que mediante conversión de la energía hidráulica procedente del acumulador (5) de alta presión a través de la primera y/o cuarta máquina de desplazamiento hidráulica se entrega energía mecánica a consumidores adicionales. 20