CN102296663B - 一种势能回收的液压系统 - Google Patents

Abstract

一种势能回收的液压系统，包括能量转换器、压能保持阀、可控切换阀、可控蓄能系统、升压系统、蓄油器、动臂及相应连接，通过使用本系统，它不仅能可控地把动臂下降的势能转化成液压能存入蓄能件，而且还能把存入的液压能进行升压利用，对负载做功，从而减小液压系统发热，减小原动机的输入功率，达到节能的目的。

Description

一种势能回收的液压系统

技术领域

本发明涉及一种可对能量转换器的液体流动进行控制的液压系统，尤其涉及从能量转换器中回收能量并且随后利用回收的能量为作业提供一定动力的装置。

背景技术

工程机械和农业设备常采用将液压液体流动转化为机械运动来操作各种机械部件。例如，挖掘机是一种常用的工程机械，挖掘机悬臂常利用液压油缸来实现其升降。液压油缸包括一个带有活塞的缸，该活塞在缸中划分出两个室，与活塞相连的杆连接到悬臂上，而油缸与挖掘机的主体相连，通过将杆从油缸中向外伸展以及将杆朝油缸中缩回实现悬臂的升高与降低。 

挖掘机作业时，例如悬臂、斗杆、铲斗及相应的油缸等工作装置的位置经常不断调整，特别是悬臂常处于从某一低位提升到某一高位，再从某一高位降到某一低位的往复运动过程之中，由于悬臂及作用在其上的斗杆、铲斗等质量较大，从能量转化原理来说，悬臂可以只在重力的作用下降低，而且若不提供下降的阻力，在下降过程中易出现失重现象。当悬臂在下降时为了防止其失重，以往的解决方法是，维持液压油缸具有一定的背压，为此常在液流回流管道上设有节流装置，液压油通过节流装置后流回油箱，这样悬臂的势能转化成热能，被白白地浪费掉了，为了防止液压油的温度大幅度升高对系统带来的危害，还需设有散热装置。因此，需要找到一种有效的技术来在液压系统中实现能量的回收和再利用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种液压系统能量回收的装置，节约能源，降低液压系统液压油的温升。

为了解决上述问题，本发明采用的基本技术方案是：用于回收势能的液压系统，包括能量转换器、压能保持阀、可控切换阀、可控蓄能系统、升压系统、蓄油器，所述能量转换器由带杆活塞分隔成两室，一室与可控切换阀之间通过第一油道连接，第一油道上设有压能保持阀，另一室与可控切换阀之间通过第二油道连接；所述可控蓄能系统包括受控于信号三的释能阀和蓄能件，可控蓄能系统与可控切换阀之间通过第三油道连接；所述升压系统包括泵及设在其吸油口的单向阀，泵进油道通过第四油道及单向阀与蓄油器连接，在泵与单向阀之间的第四油道通过第五油道与蓄能系统连接；所述可控切换阀的信号控制一端与压能保持阀的信号控制端受控于同一信号一，可控切换阀的另一信号控制端受控于信号二，所述信号一与所述信号三不能同时有效。

优选地，所述的信号一、信号二、信号三是液压压力信号和/或电信号。

本发明带来的有益效果：本发明适用于挖掘机类动臂势能回收利用，在动臂下降时能量转换器把动臂的势能通过可控切换阀充入蓄能件，当挖掘机在进行除动臂下降的耗能作业时通过升压系统把储存的油液升压做功，减少原动机输入功率，从而实现减少液压系统发热，节约能源，降低原动机排放量。具有结构简单，控制方便，性能可靠，且性价比高的特点。

附图说明

图1为实施例1势能回收的液压系统的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图1和具体实施例对本发明做进一步详细说明：

以挖掘机为例，参见图1，挖掘机悬臂12由能量转换器01的带杆活塞01C的伸缩推动其运动。回收液压势能的系统包括能量转换器01、压能保持阀04、可控切换阀05、可控蓄能系统07、升压系统09、蓄油器11，所述能量转换器01由带杆活塞01C分隔成01A、01B两室，01A室与可控切换阀05之间通过第一油道02连接，第一油道02上设有压能保持阀04，01B室与可控切换阀05之间通过第二油道03连接；所述可控蓄能系统07包括受控于信号Signal3的释能阀07A和蓄能件07B，可控蓄能系统07与可控切换阀05之间通过可控切换阀05第三油道05E连接；所述升压系统09包括泵09A及设在其吸油口的单向阀09B，泵09A进油道通过第四油道10及单向阀09B与蓄油器11连接，在泵09A与单向阀09B之间的第四油道10通过第五油道08与蓄能系统07连接；所述可控切换阀05的Pa2端与压能保持阀04的Pi1端受控于同一信号Signal1，可控切换阀05的另一端受控于信号Signal2，所述信号Signal1与所述信号Signal3不能同时有效。信号Signal1、Signal2、Signal3可以是液压压力信号和/或电信号。

升压系统09：油泵09A采用具有马达功能的液压齿轮泵。当第五油道08无压力油通入吸油口时，油泵09A按泵的方式工作；当第五油道08有压力通入吸油口时，如果此压力大于出口压力，油泵09A按马达方式工作，如果此压力小于出口压力，油泵09A按泵的方式工作；但不管怎样，在系统对外做功时，只要第五油道08有压力油通入油泵09A吸油口，此压力油必能减小原动机的输出功率，从而达到节能的目的。单向阀09B的作用有两点：1）齿轮泵作泵用且第五油道08无压力油通入泵吸油口时可通过单向阀09B从蓄油器11处吸油；2）从可控蓄能系统07释放出的压力油通过第五油道08作用在油泵09A吸油口时可防止压力油流入油箱，从而推动油泵09A做功。

可控蓄能系统07：蓄能件07B通过第三油道05E储存来自可控切换阀05控制的油液，充入蓄能件07B的起始压力由蓄能件参数确定，信号Signal3控制释能阀07A的换向，当进行耗能作业时，Signal3有效，释能阀07A换向接通蓄能件07B至油泵09A之间的第五油道08，从而把蓄能件内的压力油引入升压系统09帮助做功，减小原动机能量输入。当Signal3无效时，动臂可进行下降操作。

可控切换阀05：可控切换阀05分别受信号Signal1、Signal2控制。当信号Signal1有效时，可控切换阀05换向左位，压能保持阀04打开，这时油道05B被切断，油道05C被相应关小，油道05D与第一油道02接通、第三油道05E与第二油道0３接通，它们接通的程度受信号Signal1的大小控制，随着这些油道的开闭，从油道05D来的压力油通过可控切换阀阀联05A、第二油道0３进入能量转换器01的01B室，而能量转换器01的01A室压力油通过第一油道02、压能保持阀04、可控切换阀阀联05A、第三油道05E充入可控蓄能系统07，操作过程中，能量转换器01的01B室不断增大，能量转换器01的01A室不断减小，动臂12也从高位降到低位，通过能量转换器01把势能转换成压力能后通入蓄能件07B储存起来；当信号Signal2有效时，可控切换阀05换向右位，这时油道05B被切断，油道05C不断关小至完全断开，油道05D与第一油道02接通，油道05F与第二油道03接通，它们接通的程度同样受信号Signal2的大小控制，随着这些油道的开闭，从油道05D来的压力油通过可控切换阀阀联05A、压能保持阀04、第一油道02进入能量转换器01的01A室，而能量转换器01的01B室油液通过第二油道03、可控切换阀阀联05A、油道05F通入总回油T1，在这过程中，从油道05D来的压力油不断充入能量转换器01的01A室，01A室容积增大，同时，能量转换器01的01B室油液不断地排出，01B室容积缩小，通过这容积变化，能量转换器01的杆件01C不断伸出，使动臂12从低位升到高位。

压能保持阀04 ，用于在信号Signal1、Signal2都无效即可控切换阀阀联05A在中位时防止能量转换器01的01A室压力油泄漏，保持动臂12的位置不变。

为了让动臂12下降平稳，可控性强，能量转换器01的01A室必须有一定的背压，背压的大小由可控蓄能系统07蓄能件07B的初始参数确定，对此，在信号Signal1、Signal3不能同时有效。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不以任何方式限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于回收液压势能的系统，其特征在于：包括能量转换器（01）、压能保持阀（04）、可控切换阀（05）、可控蓄能系统（07）、升压系统（09）、蓄油器（11），所述能量转换器（01）由带杆活塞（01C）分隔成两室（01A、01B），一室（01A）与可控切换阀（05）之间通过第一油道（02）连接，第一油道（02）上设有压能保持阀（04），另一室（01B）与可控切换阀（05）之间通过第二油道（03）连接；所述可控蓄能系统（07）包括受控于信号三（Signal3）控制的释能阀（07A）和蓄能件（07B），可控蓄能系统（07）与可控切换阀（05）之间通过第三油道（05E）连接；所述升压系统（09）包括泵（09A）及设在其吸油口的单向阀（09B），泵（09A）通过第四油道（10）及单向阀（09B）与蓄油器（11）连接，在泵（09A）与单向阀（09B）之间的第四油道（10）通过第五油道（08）与蓄能系统（07）连接；所述可控切换阀（05）的一端（Pa2）与压能保持阀（04）的一端（Pi1）受控于同一信号一（Signal1），可控切换阀（05）的另一端受控于信号二（Signal2），所述信号一（Signal1）与所述信号三（Signal3）不能同时有效。

2.根据权利要求1所述的用于回收液压势能的系统，其特征在于：所述的信号一（Signal1）、信号二（Signal2）、信号三（Signal3）是液压压力信号和/或电信号。