包括并联混合驱动装置的移动式废物切碎装置制造方法及图纸

根据本发明专利技术的废物切碎装置包括：至少一个切碎轴；内燃机；内燃机和切碎轴之间的第一和第二动力系；至少一个能量转换装置，其在前述第一动力系中被耦合于内燃机以将内燃机的机械能转换为可储存的能量；至少一个辅助马达，其被供以第一动力系中的可储存的能量以将机械能引入第一动力系；以及能量存储装置，其用于储存至少部分前述可存储的能量并且至少部分地向前述至少一个辅助马达供应前述可存储的能量，特别是用于在低动力需求时段期间储存可储存的能量并且在高动力需求时段期间输送能量。

Mobile Waste Cutting Device Including Parallel Hybrid Drive Device

According to the present invention, a waste shredding device comprises at least one shredding shaft; an internal combustion engine; a first and second power system between an internal combustion engine and a shredding shaft; at least one energy conversion device coupled to an internal combustion engine in the aforementioned first power system to convert the mechanical energy of the internal combustion engine into stored energy; and at least one auxiliary motor for storage in the first power system. Energy for introducing mechanical energy into the first power system; and energy storage devices for storing at least part of the stored energy and supplying at least part of the stored energy to at least one of the auxiliary motors described above, especially for storing the stored energy during the period of low power demand and conveying energy during the period of high power demand.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括并联混合驱动装置的移动式废物切碎装置
本专利技术涉及一种包括至少一个切碎轴和内燃机的移动式切碎装置。
技术介绍
人们经常使用例如获得道路许可的移动式机器作为各种输入物料(例如商业废物、工业废物、电子废料、金属废料、塑料、复合物料、橡胶、木材)的切碎和加工机器(切碎机)。移动式切碎机通常适于更换位置。这些切碎机具有一个或多个被驱动的、对输入物料进行切碎的切碎轴。与固定式切碎机相比，移动式切碎机通常可以自主运行并且不需要外部动力供能。由于移动式切碎机大多缺少动力连接(例如电连接)，这些机器必须配备有其自身的供能设备(优选为柴油发动机)。柴油发动机(工业柴油发动机)传送出例如1500-2100rpm范围内的速度。为了使该速度能够适应通常明显更低的切碎轴的高至1000rpm的速度，并且为了使其能够简单地改变转动方向，人们通常使用“液压传动装置”。示例性地来说，双轴切碎机的常用轴速度为高至80rpm，单轴破碎机的常用轴速度为5至200或90至500rpm，而(竖直)磨机的常用轴速度为9至800rpm。出于简化的目的，在以下所有的无论是对现有技术还是对本专利技术的所有描述中，本文仅提及系统的一个部件。当然，系统中可以存在或设置有两个或更多个部件，例如总是提及有一个切碎轴、发电机或电动马达。而根据切碎系统，还可有两个或更多个切碎轴。同样地对于驱动部件来说，其可以是数个内燃机、发电机、电动马达或能量存储装置和其他多个部件。液压驱动装置被定义为一个或多个液压泵(直接通过法兰(flange)或传动变速器(transfertransmission)连接至柴油发动机)，其继而直接地或通过齿轮减速装置(gearreducer)驱动切碎轴上的一个或多个液压马达。泵和电动马达都主要地被设置为轴转泵(axialswivelpump)或马达，而这不可避免地与较高的噪声水平相关联。通过这一系列的设置，可以轻易地实现所需的不同的切碎轴的速度、轴转动方向和轴力矩。在具有此处所描述的静液压式驱动装置(hydrostaticdrive)的切碎机的情况下，切碎轴的速度主要受压力控制，以使得液压马达在与进行切碎所需的力矩成比例的、可能达到的最高速度下运行。这对于使这种方式驱动的系统实现可能达到的最高吞吐量而言是必须的。当在液压马达处达到某预定液压时(即当进行切碎所需的力矩不再足够，而导致压力上升时)，轴的速度将连续降低并且力矩在相同压力下将按比例增加，直至达到某个最小速度或者轴停止(即阻塞)，尽管速度降低并因此力矩增加。当进行切碎所需的压力减小因而力矩减小时，轴的速度再次连续升高直至达到预定压力。为达到非常高的力矩，液压驱动部件也可以被设置得非常小并且具有高速度以实现成本效益，并且可以通过减速齿轮(液压驱动装置和切碎轴之间的减速齿轮)实现所需的切碎轴速度和力矩)。然而由于该系统的原因，液压驱动装置的能量效率导致了较差的约为0.14至0.24的整体效率(在下文示例性但典型的假设中，柴油发动机的效率为0.35至0.4；取决于完全或部分负载运行的比例，部分负载的液压驱动装置的效率为0.4至0.6)。然而，这种静液压式系统的低效率还意味着必须设置更大的冷却单元以用于散热，而这需要附加的能量来驱动为达此目的所需的风扇，继而进一步降低了效率。此处所描述的这些静液压式驱动装置的基本特征是其完全无法进行非常短暂的动力的提高，这是因为随着最大的给定压力和最小的速度(即最大的力矩)的实现，这种系统的生产能力(capacity)已被耗尽。然而在此处所述的切碎过程中，负载峰值出现于此处所述的静液压式驱动系统所无法覆盖的较小的毫秒(ms)范围内。图1以示意性测量图的形式示出了该切碎过程中的在短间隔期内的发生强烈变化的力矩，以及由此引起的切碎轴速度的快速变化。尽管轴速度降低，如果进行切碎所需的力矩不足，则切碎轴将被阻塞。为了能够使切碎过程继续进行，轴的转动方向在短时间内被改变(即进行反转)，之后恢复正常的切碎过程。这只能通过增加该静液压式系统的容量来抵消，其中通过增加泵和马达的尺寸来增加静液压式系统的容量以使得仅部分容量被用于进行正常的切碎过程，如此一来，当达到这样的动力峰值时，则可以使用附加的可立即调用的备用动力。由于需要更高的成本和重量以及所导致的效率的进一步下降，该解决方案在最初是不可行的，这是因为以这种方式被设置的静液压式驱动系统将主要仅在部分负载的情况下运行。然而，由这种动力峰值和轴的强制反转过程所引起的切碎轴的阻塞降低了这种静液压式驱动的切碎机的吞吐能力(throughputcapacity)。另外，在切碎装置处的如此驱动的静液压式系统的速度反应非常慢，因此即便是在系统的性能极限内力矩也会改变。如果需要以短间隔期内的形式降低速度以增加力矩，而又可以在短时间内提高速度并且必须达到最高可能的吞吐量，这种静液压式驱动的控制系统只能非常缓慢地执行，并且又是以损害吞吐能力为代价。由于土壤污染、液压系统泄漏或其故障，还可能对环境产生影响。因此，移动式切碎机标准式地以柴油发动机作为能量供应运作。尽管存在许多缺点，但在移动式切碎机市场中，采用液压驱动的技术解决方案已成为目前最具成本效益的解决方案。在该解决方案中，柴油发动机被耦合于液压驱动装置(液压泵和液压马达)并且可选地具有齿轮减速器。该类型的移动式切碎机非常地可靠并且是现有技术中已知的。不同类型的柴油-液压驱动装置被用于移动式切碎机的不同应用中。作为目前的首次，还存在有切碎技术的原型机(prototype)，例如用于利用木材生产所谓的木屑(woodchips)以及用于破碎岩石和混凝土。柴油发动机或内燃机上的液压泵由发电机代替以产生电能。之后通过电动马达将由此产生的电能转换回机械能以驱动切碎工具。然而，这些切碎单元仅以几乎恒定的速度运作。这种切碎机的怠速状态和运作状态之间仅有非常小的速度波动。然而与上述静液压式驱动装置所不同的是，在电驱动装置的情况下，不能通过降低速度而增加力矩。这对于切碎装置而言也是技术上不可行的，因为其会导致实际的切碎过程不可能进行。然而与上述静液压式驱动装置和根据本专利技术的新驱动装置所不同的是，在这些电驱动装置的情况下，不能通过降低速度而增加力矩。这对于切碎装置而言也是技术上不可行的，因为其会导致实际的切碎过程不可能进行。通过电容器，所谓的SuperCAPS，对能量进行储存；其在切碎单元中得到使用，并不用于影响速度，而用于覆盖非常短暂的动力峰值，而柴油驱动装置由于其惯性而无法实现该功能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高能效的移动式废物切碎装置。该目的通过根据权利要求1所述的移动式废物切碎装置达到。根据本专利技术的废物切碎装置包括：至少一个切碎轴；内燃机；所述内燃机和所述切碎轴之间的第一和第二动力系(powertrain)；至少一个能量转换装置，其在所述第一动力系中被耦合于所述内燃机用以将所述内燃机的机械能转换为可储存的能量；至少一个辅助马达(auxiliarymotor)，其被供以所述第一动力系中的所述可储存的能量用以将机械能引入所述第一动力系；以及能量存储装置，所述能量存储装置用于储存至少部分所述可储存的能量，并且用于部分地向所述至少一个辅助马达供应所述可储存的能量，特别是用于在低动力需求时段期间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.移动式废物粉碎装置，包括：至少一个切碎轴；内燃机；所述内燃机和所述切碎轴之间的第一和第二动力系；至少一个能量转换装置，其在所述第一动力系中被耦合于所述内燃机用以将所述内燃机的机械能转换为可储存的能量；至少一个辅助马达，其被供以所述第一动力系中的所述可储存的能量用以将机械能引入所述第一动力系；以及能量存储装置，其用于储存至少部分所述可储存的能量并且至少部分地向所述至少一个附加的马达供应所述可储存的能量，特别是用于在低动力需求时段期间储存可储存的能量并且在高动力需求时段期间输送能量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.01 EP 16172388.71.移动式废物粉碎装置，包括：至少一个切碎轴；内燃机；所述内燃机和所述切碎轴之间的第一和第二动力系；至少一个能量转换装置，其在所述第一动力系中被耦合于所述内燃机用以将所述内燃机的机械能转换为可储存的能量；至少一个辅助马达，其被供以所述第一动力系中的所述可储存的能量用以将机械能引入所述第一动力系；以及能量存储装置，其用于储存至少部分所述可储存的能量并且至少部分地向所述至少一个附加的马达供应所述可储存的能量，特别是用于在低动力需求时段期间储存可储存的能量并且在高动力需求时段期间输送能量。2.根据权利要求1所述的移动式废物切碎装置，其中所述第二动力系包括离合器，所述离合器用于将所述内燃机耦合到所述至少一个切碎轴和/或在所述至少一个切碎轴上的主齿轮和/或用于改变所述至少一个切碎轴的转速的无级变速齿轮。3.根据权利要求1和2所述的移动式废物切碎装置，其中在所述第二动力系中设置有第一传动装置，所述第一传动装置用于调整所述内燃机的转速与所述至少一个切碎轴的转速之比。4.根据权利要求1至3所述的移动式废物切碎装置，其中在所述第一动力系中设置有第二传动装置，所述第二传动装置用于调整所述内燃机和/或所述第一传动装置的转速与所述能量转换装置的转速之比。5.根据权利要求1至4所述的移动式废物切碎装置，其中在所述第一动力系中设置有第三传动装置，所述第三传动装置用于调整所述内燃机和/或所述第一传动装置的转速与所述辅助马达的转速之比。6.根据权利要求1至5所述的移动式废物切碎装置，其中所述至少一个能量转换装置与所述至少一个辅助马达形成至少一个能量转换装置/马达单元。7.根据权利要求6所述的移动式废物切碎装置，其中所述至少一个能量转换装置/马达单元通过传动装置被耦合于所述第二动力系。8.根据权利要求1至5所述的移动式废物切碎装置，其中，所述至少一个能量转换装置与所述至少一个辅助马达形成分离的单元，所述分离的单元分别通过相应的传动装置耦合于所述第二动力系。9.根据权利要求1至8中任一项所述的移动式废物切碎装置，其中所述至少一个能量转换装置包括至少一个发电机，并且所述至少一个辅助马达包括电动马达，或者其中所述至少一个能量转换装置/马达单元包括至少一个发电机/电动马达单元。10.根据权利要求9所述的移动式废物切碎装置，还包括：至少一个AC/DC转换装置，其用于将来自所述至少一个发电机的交流电转换为直流电，DC/AC转换装置，其用于将直流电转换为用于所述至少一个电动马达的交流电，以及中间电路，其位于所述AC/DC转换装置和所述DC/AC转换装置之间，并且具有用于耦合所述能量存储装置的能量管理模块，其中每个电动马达是交流电动马达。11.根据权利要求9...

【专利技术属性】
技术研发人员：曼纽尔·林德纳，
申请(专利权)人：曼纽尔·林德纳，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT