CN103775396B - 一种混凝土预制件堆垛机及其能量回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混凝土预制件堆垛机及其能量回收系统。所述能量回收系统包括油缸、第一阀、油泵及油箱，所述油缸可驱动重物上下升降，所述油缸通过所述第一阀连接所述油泵，所述油泵连接所述油箱，重物升降时所述油缸受到重物压力的腔室为第一腔，所述能量回收系统还包括蓄能器，所述蓄能器通过所述第一阀连接所述第一腔，在重物下降时液压油流向所述蓄能器内进行能量回收，在重物提升时所述蓄能器内储存的液压油流向所述第一腔帮助提升重物。本发明可在重物下降时储存重力势能，并在重物提升时释放该势能，以帮助提升重物。本发明具有占用空间小、成本低、自动化程度高、易于实施等优点。

Description

一种混凝土预制件堆垛机及其能量回收系统

技术领域

本发明主要涉及液压及混凝土预制件技术领域，具体地说，涉及一种混凝土预制件堆垛机能量回收系统，以及设置有该能量回收系统的混凝土预制件堆垛机。

背景技术

混凝土预制件堆垛机一般以液压油缸作为主驱动机构，驱动作为重物的混凝土预制件进行升降作业。通常，重物提升时，液压油缸做功，转化为重物的重力势能；重物下降时，重物的重力势能被浪费，未进行收集。

现有技术中也有一部分堆垛机增加了配重，在提升重物时，配重下降；重物下降时，配重提升。该配重可以平衡重物，减小能量的损耗。

但是，很多情况下，由于重量和结构的限制，堆垛机无法增加配重。这时，如果要进行能量回收再利用，就需要另外的系统来实现。因此，如何在不占用较大空间的前提下，有效地进行能量回收，以节约能源消耗，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种混凝土预制件堆垛机能量回收系统，可回收重力势能，并可解决增加配重对结构和重量影响大的缺陷。

本发明的混凝土预制件堆垛机能量回收系统，包括油缸、第一阀、油泵及油箱，所述油缸可驱动重物上下升降，所述油缸通过所述第一阀连接所述油泵，所述油泵连接所述油箱，重物升降时所述油缸受到重物压力的腔室为第一腔，所述能量回收系统还包括蓄能器，所述蓄能器通过所述第一阀连接所述第一腔，在重物下降时液压油流向所述蓄能器内进行能量回收，在重物提升时所述蓄能器内储存的液压油流向所述第一腔帮助提升重物。

进一步地，所述蓄能器还通过第二阀连接所述第一腔，第二阀可实现重物下降时液压油从第一腔流至蓄能器的第一状态，以及重物提升时液压油从蓄能器流至第一腔的第二状态。

进一步地，所述第一阀和第二阀为联动阀。

进一步地，所述第二阀为二位三通阀，包括P2口、A2口和B2口，所述P2口连接所述第一腔，所述A2口和B2口分别连接所述蓄能器。

进一步地，所述A2口至所述蓄能器之间设置有第一单向阀，所述第一单向阀的进油口连接所述A2口，和/或，所述蓄能器至所述B2口之间设置有第二单向阀，所述第二单向阀的进油口连接所述蓄能器。

进一步地，所述混凝土预制件堆垛机能量回收系统还包括溢流阀，所述溢流阀的进油口与进入蓄能器的油路连通。

进一步地，所述第一阀为二位五通阀或三位五通阀，包括P1口、R1口、R2口、A1口和B1口，所述P1口连接所述油泵，所述R1口连接所述蓄能器，所述R2口连接油箱，所述A1口连接所述第一腔，所述B1口连接所述油缸的第二腔。

进一步地，所述混凝土预制件堆垛机能量回收系统还包括设置于第一阀上的第三单向阀，重物提升时所述第三单向阀的出油口与所述油泵及所述第一腔连接，进油口与所述蓄能器连接。

进一步地，所述油缸的上方用于连接重物，所述第一腔为所述油缸的无杆腔；或者，所述油缸的下方用于连接重物，所述第一腔为所述油缸的有杆腔。

本发明的另一个方面，还提供一种混凝土预制件堆垛机，所述混凝土预制件堆垛机设置有前述任一项的混凝土预制件堆垛机能量回收系统。

本发明的混凝土预制件堆垛机及其能量回收系统，在油缸的第一腔连接有蓄能器，在该第一腔受到重物压力时，液压油可流向蓄能器内，并通过液压的方式储存重力势能；而在重物提升时液压油可流向第一腔中，从而释放重力势能并帮助提升重物。

与现有技术相比，本发明的能量回收系统采用液压结构形式，不需要占用较大空间，并且也没有明显增加设备重量，采用较低的成本即可以实现能量的回收，起到节约能源的作用。

此外，本发明不需采用其它控制系统，直接利用压力差即可控制蓄能器充放，自动化程度高，方案简单可靠，具有易于实施的优点。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明一实施例的混凝土预制件堆垛机能量回收系统在重物下降时的状态图；

图2是图1所示实施例的混凝土预制件堆垛机能量回收系统在重物提升时的状态图；

图3是本发明一实施例的第二阀的原理图；

图4是本发明一实施例的第一阀的原理图。

附图标记说明：

油缸-1 第一阀-21

第二阀-22 油泵-3

油箱-4 重物-5

蓄能器-6 第一单向阀-71

第二单向阀-72 第三单向阀-73

溢流阀-8

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。本发明中，术语“第一”、“第二”主要用于区分不同的部件，但不对部件进行具体限制。一般理解下，本发明所指各连接均为液压连接。

图1和图2所示是本发明一实施例的混凝土预制件堆垛机能量回收系统的液压原理图，其中图1所示为重物下降时的状态图，图2所示为重物提升时的状态图。该重物可以是如混凝土预制件等部件。该实施例的能量回收系统包括油缸1、第一阀21、油泵3及油箱4，并且还包括蓄能器6。

油缸1可驱动重物5上下升降，油缸1通过第一阀21连接油泵3，油泵3连接油箱4。该油缸1可驱动重物5直上直下，也可倾斜上下。此外，根据具体应用领域的不同，该油缸1可设置于重物5上方，也可设置于重物5下方。

油缸1优选为双作用油缸，包括有杆腔和无杆腔。在有杆腔进油、无杆腔回油时，油缸缩回；在有杆腔回油、无杆腔进油时，油缸伸出。通过第一阀21的换位，可实现油缸1伸缩动作的切换。该油泵3从油箱4取油，并向油缸1供油。

本发明定义重物升降时油缸1受到重物压力的腔室为第一腔。在图1和图2所示的实施例中，油缸1的上方用于连接重物5，在重物下降时，无杆腔的液压油受到重物压力形成压力油，因而第一腔为油缸1的无杆腔。

作为另一种可能的实施方式，油缸1的下方用于连接重物5，在重物提升时油缸缩回，重物下降时油缸伸出，前述的第一腔则为油缸1的有杆腔。

本发明前述的蓄能器6通过第一阀21连接该第一腔，在重物下降时液压油流向蓄能器6内进行能量回收，在重物提升时蓄能器6内储存的液压油流向第一腔帮助提升重物。蓄能器6的状态与第一阀21的工作位相关。具体地，如果第一腔内的油压高于蓄能器6压力，则液压油流向蓄能器6；如果第一腔内的油压低于蓄能器6压力，则液压油从蓄能器6流向第一腔。蓄能器6可采用多种可能的结构，如皮囊式结构或弹簧式结构等。

对应于重物下降与提升的过程，该实施例可在该第一腔受到重物压力时，液压油流向蓄能器6内，并通过液压的方式储存重力势能；而在重物提升时液压油可流向第一腔中，从而释放重力势能并帮助提升重物5，起到能量回收及节约能源的作用。

该能量回收系统采用液压结构形式，不需要占用较大空间，并且也没有明显增加设备重量，成本较低。此外，由于不需采用其它控制系统，直接利用压力差即可控制蓄能器6充放，自动化程度高，方案简单可靠，具有易于实施的优点。

对于混凝土预制件堆垛机而言，在工作时通常是先将重物从高处下降到低处，然后再空载提升。在重载下降时，可在第一腔建立较高的压力油；而在空载（或者轻载）提升时，蓄能器6释放能量。因此，该实施例的能量回收系统尤其适用于混凝土预制件堆垛机的应用特点。

优选地，本发明蓄能器6的液压油流向与重物5的升降动作相对应，即在重物下降时控制液压油单向流至蓄能器6，在重物提升时控制液压油单向流至第一腔。相应地，蓄能器6还通过第二阀22连接第一腔，第二阀22可实现重物下降时液压油从第一腔流至蓄能器6的第一状态，以及重物提升时液压油从蓄能器6流至第一腔的第二状态。

上述实施例的蓄能器6通过第一阀21和第二阀22连接第一腔。优选第一阀21和第二阀22为联动阀，其工作位同时切换。第一阀21和第二阀22可以集成在一起，并可以具有一体的阀芯，即机械联动，当然还可以采用液压联动，当第一阀21换向时，通过液压连接，控制第二阀22换向。这样，操作人员可通过如一个操纵手柄进行对第一阀21及第二阀22工作位的同时切换，实现提升及下降动作。第一阀21和第二阀22还可直接由开关信号控制，其不需要依赖检测油路压力进行工作位控制，因此具有油路简单，操作方便、成本低等特点。

应当清楚，本发明的第一阀21、第二阀22可以是单个阀，也可以是几个阀的组合。此外，还可以将第一阀21与第二阀22集成一体。只要能实现重物5升降过程中液压油相应的换向，即可以实现本发明的技术效果。

更具体地，优选第二阀22为二位三通阀，该第二阀22的原理图可以参考图3，包括P2口、A2口和B2口，P2口连接第一腔，A2口和B2口分别连接蓄能器6。在第一状态时，液压油从P2口向A2口流动，该状态对应于图1所示重物下降时的状态；在第二状态时，液压油从B2口向P2口流动，该状态对应于图2所示重物提升时的状态。

为了避免液压油的逆向流动，能量回收系统还可设置第一单向阀71和/或第二单向阀72。其中，该第一单向阀71设置于A2口至蓄能器6之间，第一单向阀71的进油口连接A2口，保证液压油从第二阀22向蓄能器6单向流动；该第二单向阀72设置于蓄能器6至B2口之间，第二单向阀72的进油口连接蓄能器6，保证液压油从蓄能器6向第二阀22单向流动，从而提高能量回收控制的可靠性。

进一步地，为了在蓄能器6充满后，将液压油排出，该实施例的能量回收系统还包括溢流阀8，该溢流阀8的进油口与进入蓄能器6的油路连通。当蓄能器6接口处的压力大于溢流阀8的开启压力时，该溢流阀8打开，液压油经过溢流阀8流向油箱4。

本发明优选的第一阀21为二位五通阀或三位五通阀，该第二阀22的原理图可以参考图4，包括P1口、R1口、R2口、A1口和B1口，P1口连接油泵3，R1口连接蓄能器6，R2口连接油箱4，A1口连接第一腔，B1口连接油缸1的第二腔。

在第一状态时，P1口与B1口连通，液压油进入第二腔，A1口与R1口连通，液压油从第一腔进入蓄能器6，R2口截止，该状态对应于图1所示重物下降的状态；在第二状态时，B1口与R2口连通，液压油从第二腔回入油箱4，P1口、R1口均与A1口连通，液压油从油泵3及蓄能器6分别进入第一腔，该状态对应于图2所示重物提升的状态。

对于前述实施例的能量回收系统，在（图1的）第一状态时，液压油进入蓄能器6，蓄能器6为蓄能状态；而在（图2的）第二状态时，液压油从蓄能器6进入第一腔，帮助提升重物5，蓄能器6为做功状态。

与此同时，在前述第二状态时，由于蓄能器6及油泵3均可向第一腔供油，当蓄能器6的压力小于第一腔压力时，液压油会反向流向蓄能器6，如堆垛机轻载下降，重载提升时，油泵3可能需要同时对第一腔和蓄能器6供油，影响堆垛机的工作效率低，因此为避免油液逆向，优选在第一阀21上还设置有第三单向阀73，在重物提升时（即对应于第一阀21的第二状态），该第三单向阀73的出油口与油泵3及第一腔连接，进油口与蓄能器6连接。第三单向阀73可避免油液从油泵3流向蓄能器6，从而在蓄能器6压力小于第一腔压力时，不会影响堆垛机提升重物的效率。

除了前述实施例的能量回收系统外，本发明还提供一种设置有前述能量回收系统的混凝土预制件堆垛机。该混凝土预制件堆垛机的其它部分的结构可参考现有技术，本文在此不再赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (6)

1.一种混凝土预制件堆垛机能量回收系统，包括油缸(1)、第一阀(21)、油泵(3)及油箱(4)，所述油缸(1)可驱动重物(5)上下升降，所述油缸(1)通过所述第一阀(21)连接所述油泵(3)，所述油泵(3)连接所述油箱(4)，其特征在于，重物升降时所述油缸(1)受到重物压力的腔室为第一腔，所述能量回收系统还包括蓄能器(6)，所述蓄能器(6)通过所述第一阀(21)连接所述第一腔，在重物下降时液压油流向所述蓄能器(6)内进行能量回收，在重物提升时所述蓄能器(6)内储存的液压油流向所述第一腔帮助提升重物；

所述蓄能器(6)还通过第二阀(22)连接所述第一腔，第二阀(22)可实现重物下降时液压油从第一腔流至蓄能器(6)的第一状态，以及重物提升时液压油从蓄能器(6)流至第一腔的第二状态；

所述第一阀和第二阀为联动阀；所述第二阀(22)为二位三通阀，包括P2口、A2口和B2口，所述P2口连接所述第一腔，所述A2口和B2口分别连接所述蓄能器(6)，所述A2口至所述蓄能器(6)之间设置有第一单向阀(71)，所述第一单向阀(71)的进油口连接所述A2口；

在重物下降时，液压油从所述P2口向所述A2口流动；在重物提升时，液压油从所述B2口向所述P2口流动；

所述第一阀(21)为二位五通阀或三位五通阀，所述第一阀(21)上设置有第三单向阀(73)，重物提升时所述第三单向阀(73)的出油口与所述油泵(3)及所述第一腔连接，进油口与所述蓄能器(6)连接。

2.根据权利要求1所述的混凝土预制件堆垛机能量回收系统，其特征在于，所述蓄能器(6)至所述B2口之间设置有第二单向阀(72)，所述第二单向阀(72)的进油口连接所述蓄能器(6)。

3.根据权利要求1所述的混凝土预制件堆垛机能量回收系统，其特征在于，还包括溢流阀(8)，所述溢流阀(8)的进油口与进入蓄能器(6)的油路连通。

4.根据权利要求1-3任一项所述的混凝土预制件堆垛机能量回收系统，其特征在于，所述第一阀(21)包括P1口、R1口、R2口、A1口和B1口，所述P1口连接所述油泵(3)，所述R1口连接所述蓄能器(6)，所述R2口连接油箱(4)，所述A1口连接所述第一腔，所述B1口连接所述油缸(1)的第二腔。

5.根据权利要求1-3任一项所述的混凝土预制件堆垛机能量回收系统，其特征在于，所述油缸(1)的上方用于连接重物(5)，所述第一腔为所述油缸(1)的无杆腔；或者，所述油缸(1)的下方用于连接重物(5)，所述第一腔为所述油缸(1)的有杆腔。

6.一种混凝土预制件堆垛机，其特征在于，所述混凝土预制件堆垛机设置有权利要求1-5任一项所述的混凝土预制件堆垛机能量回收系统。