CN101846121A - 液压执行机构的能量回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压执行机构的能量回收系统，包括至少一个执行机构(4)，至少一个储存能量的蓄能器(5)，至少一个液压动力源和液压阀(3)，换向阀(6)的入口与所述的蓄能器(5)连接，所述的换向阀(6)的一个出口通过第一油路(7)与所述的液压动力源的入口连接，所述的换向阀(6)的另一个出口通过第二油路(8)连接于所述的执行机构(4)与所述的液压阀(3)之间。本发明可以高效地回收执行机构在下降(液压缸)或制动(液压马达)时释放的能量，提高整个系统工作效率，减小液压系统发热。本系统可广泛应用在具有频繁上下或起停动作执行机构的工程机械及工业车辆等装备中，如挖掘机、装载机、起重机、叉车、电梯等机械或设备等。

Description

液压执行机构的能量回收系统

技术领域

本发明涉及一种能量回收系统，特别是涉及一种液压执行机构在下降或制动时回收势能或动能，储能装置在执行机构上升或起动时释放所吸收的能量的节能装置。本发明主要应用于上升下降与起动制动较为频繁的工程机械及工业车辆等装备，如挖掘机、装载机、起重机、叉车、电梯等。

背景技术

目前，以工程机械及工业车辆为对象的节能方法和思路层出不穷，主要有如下几种：

(1)利用蓄能器的能量回收方法，主要有：专利CN1958972A利用蓄能器直接吸收并直接释放重力势能；专利CN2076972U利用蓄能器通过双向泵/马达间接吸收间接释放重力势能。

(2)利用电机再生制动的节能方法，主要有：CN1830750A利用马达回收重力势能和动能，并通过与马达相连电机的再生制动功能将能量回收到电池。

(3)利用电机再生制动与蓄能器的混合节能方法，主要有：专利CN101408213A利用蓄能器进行直接吸收并直接释放能量，同时利用电机对双向泵/马达进行再生制动。

以上这些专利提供了执行机构能量回收的基本思路，但各自都存在一些不足，比如专利CN1958972A，当工作机具向下移动时，工作机具具有的势能转化成压力能储存在蓄能器中。当工作机具上升时，蓄能器的中压力能不能完全转化成机械能提起工作机具作功，其原因在于，在蓄能器的释放能量的过程中，压力下降。当其压力不足以推动工作机具运动时，存储在蓄能器里的能量得不到释放。造成能量回收效率低。再如专利CN2076972U，其能量释放的方式做了有益的改进：将蓄能器的压力油作用在液压泵的入口起助力作用，这样保证了蓄能器内的压力油能完全释放，但其能量回收的方式有欠缺：当货物下降时，其势能转化为压力能推动泵反转，泵排出的压力油进入蓄能器得以回收。这里的不足在于能量回收与释放时泵的转动方向不一致，这样的装置应用于举升与下降频繁的叉车是不合适的，会引起泵的转动方向频繁切换，引起振动与噪声，降低其使用寿命。利用电机再生制动的方法虽可控性好，但由于其能量转化经历了从液压能到机械能再到电能的能量转换环节，能量吸收和释放效率较低，且系统元件数量较多，控制复杂，成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能高效地回收执行机构在下降或制动时释放的能量，提高整个系统工作效率，减小液压系统发热的液压执行机构的能量回收系统。

为了解决上述技术问题，本发明提供的液压执行机构的能量回收系统，包括至少一个执行机构，至少一个储存能量的蓄能器，至少一个液压动力源和液压阀，换向阀的入口与所述的蓄能器连接，所述的换向阀的一个出口通过第一油路与所述的液压动力源的入口连接，所述的换向阀的另一个出口通过第二油路连接于所述的执行机构与所述的液压阀之间。

所述的换向阀为二位或多位换向阀。

所述的液压动力源为液压泵。

所述的执行机构为液压缸或液压马达。

采用上述技术方案的液压执行机构的能量回收系统，其基本工作原理是，当执行机构下降或制动时，蓄能器以液压能的形式直接回收执行机构释放出来的能量。本系统在执行机构下降或制动时释放出的能量转化成液压能储存在蓄能器中，当执行机构上升或起动时，蓄能器释放出压力油作用在液压动力源的入口，对液压动力源的驱动装置起助力作用，从而可以减小泵的输入功率，达到节能的效果。

本发明与背景技术相比，具有有益的效果是：

1、系统简单，工作可靠，能量转化环节少，回收效率高，节能效果明显；

2、灵活的能量回收与释放方式，回收效率高，释放过程便于控制。

综上所述，本发明是一种能高效地回收执行机构在下降或制动时释放的能量，提高整个系统工作效率，减小液压系统发热且高效、可靠、低成本的液压执行机构的能量回收系统。本系统可广泛应用在具有频繁上下或起停动作执行机构的工程机械及工业车辆等装备中，如挖掘机、装载机、起重机、叉车、电梯等机械或设备等。

附图说明

图1为本系统的液压原理图；

图2为液压缸下降的油路图；

图3为液压缸上升的油路图；

图4为液压马达制动的油路图；

图5为液压马达起动的油路图；

图6为变形例的液压缸下降油路图；

图7为变形例的液压缸上升油路图；

图8为变形例的液压马达制动的油路图；

图9为变形例的液压马达制动的油路图。

具体实施方式

下面结合附图，通过对实施例的描述给出本发明的细节。

参见图1，液压泵1的入口通过单向阀2与油箱10连接，液压泵1的出口与液压阀3的入口连接，液压阀3的出口与液压缸4的入口连接，换向阀6的入口与蓄能器5连接，换向阀6的一个出口通过第一油路7与液压泵1的入口连接，换向阀6的另一个出口通过第二油路8连接于液压缸4的入口与液压阀3的出口之间。

1、执行机构为液压缸4的情形

参见图2，当液压缸4及其负载M因重力下降时，液压缸4大腔压力油通过第二油路8、换向阀6进入蓄能器5。随着蓄能器5的压力升高，液压缸4下降速度减小，这时，液压缸4大腔的压力油一部分通过液压阀3的节流口回油箱10。

参见图3，当液压缸4上升时，蓄能器5的压力油通过第一油路7与液压泵1的入口相连，蓄能器5给液压泵1助力，液压泵1输出的压力油通过液压阀3进入液压缸4的大腔，推动液压缸4上升。

2、执行机构为液压马达9的情形

参见图4，当对作惯性运动的液压马达9制动时，液压马达9进油口通过一个单向阀补油，回油口通过第二油路8、换向阀6向蓄能器5充入压力油，随着蓄能器5的压力升高，液压马达9的转速渐渐降低，为防止反转，当液压马达9转速较低时，调节液压阀3，使液压马达4的回油通过液压阀3的节流口回油箱10。

参见图5，当液压马达9起动时，蓄能器5的压力油通过第一油路7与液压泵1的入口相连，蓄能器5给液压泵1助力，液压泵1输出的压力油通过液压阀3进入液压马达9的进油口，推动液压马达9回转。

二、本发明的变形示例如图6、图7、图8和图9所示，它的液压原理图与图1相同。下面结合附图对变形例的实施加以说明：

1、执行机构为液压缸4的情形

参见图6，当液压缸4及其负载M因重力下降时，液压缸4大腔压力油通过液压泵1、第一油路7、换向阀6进入蓄能器5。随着蓄能器5的压力升高，液压缸4下降速度减小，这时，液压缸4大腔的压力油一部分通过液压阀3的节流口回油箱10。

参见图7，当液压缸4上升时，蓄能器5的压力油通过换向阀6、第二油路8与液压泵1输出的压力油合流进入液压缸4的大腔推动液压缸4上升。

2、执行机构为液压马达9的情形

参见图8，当对作惯性运动的液压马达9制动时，液压马达9进油口通过一个单向阀补油，回油口通过液压泵1、第一油路7、换向阀6向蓄能器5充入压力油，随着蓄能器5的压力升高，液压马达9的转速渐渐降低，为防止反转，当液压马达9转速较低时，调节液压阀3，使液压马达9的回油通过液压阀3的节流口回油箱10。

参见图9，当液压马达9起动时，蓄能器5的压力油通过换向阀6、第二油路8与液压泵1输出的压力油合流进入液压马达9的进油口，推动液压马达4回转。

Claims (4)

1.一种液压执行机构的能量回收系统，包括至少一个执行机构，至少一个储存能量的蓄能器(5)，至少一个液压动力源和液压阀(3)，其特征是：换向阀(6)的入口与所述的蓄能器(5)连接，所述的换向阀(6)的一个出口通过第一油路(7)与所述的液压动力源的入口连接，所述的换向阀(6)的另一个出口通过第二油路(8)连接于所述的执行机构与所述的液压阀(3)之间。

2.如权利要求1所述的液压执行机构的能量回收系统，其特征是：所述的换向阀为二位或多位换向阀(6)。

3.如权利要求1或2所述的液压执行机构的能量回收系统，其特征是：所述的液压动力源为液压泵(1)。

4.如权利要求1或2所述的液压执行机构的能量回收系统，其特征是：所述的执行机构为液压缸(4)或液压马达(9)。

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