CN103958788B - 挖掘机的回转释放能再生装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种回转释放能再生装置，其中，释放到液压箱中的工作油在回转和减速过程中存储在压力蓄能器中，以重新利用存储的压力。回转释放能再生装置包括：液压泵和液压马达；通过第一路径和第二路径连接到液压泵的回转马达；流量控制阀，其控制从液压泵提供到回转马达中的工作油；第一通路，其两个端部分支连接到第一路径和第二路径，以允许工作油从液压箱朝第一路径或第二路径沿一个方向移动；第二通路，其限定为平行于第一通路，并且两个端部分支连接到第一路径和第二路径的上游侧，以允许工作油从第一路径或第二路径朝液压箱沿一个方向移动；压力蓄能器，其设置在再生路径中，再生路径一个端部连接到第二通路，另一端部连接到液压马达，以存储释放到液压箱中的工作油；以及闸式阀，当控制挖掘机的操作的操纵杆的操纵量超过设定值时，闸式阀打开，以将工作油从压力蓄能器提供到液压马达中。

Description

挖掘机的回转释放能再生装置
技术领域
本发明涉及一种用于回收挖掘机的回转释放能的装置。更具体地，本发明涉及一种用于回收挖掘机的回转释放能的装置，其中，从回转马达释放到液压箱的液压流体在挖掘机的回转加速和减速过程中存储在蓄能器中，以便可通过回收存储的液压流体来减少发动机消耗的燃料量。
背景技术
根据现有技术的图1所示的用于挖掘机的回转装置包括：
可变排量液压泵(下文称作“液压泵”)1，其连接到发动机(未示出)；
回转马达4(具有液压马达和液压泵的功能)，其通过第一路径2和第二路径3连接到液压泵1，并沿向前或向后的方向驱动，以使上部回转结构15回转；
流量控制阀5，其安装在液压泵1与回转马达4之间的第一路径2和第二路径3中，并被切换，以响应来自外部的控制信号控制回转马达4的启动、停止和换向；
第一路径7，其在其一个端部处分支连接到第一路径2，并包括安装在其上的第一止回阀6；
第二流动路径10，其在其一个端部处分支连接到第一路径2，并与路径8的另一端部流体连通，路径8在其一个端部处流体连通到第一流动路径7的另一端部，第二流动路径10包括安装在其上的第一端口减压阀9，以当第一路径2中发生超负荷时将一些液压流体释放到液压箱T2；
第三流动路径12，其在其一个端部处分支连接到第二路径3，并与第一流动路径7的另一端部和路径8的交叉部流体连通，第三流动路径包括安装在其上的第二止回阀；以及
第四流动路径14，其在其一个端部处分支连接到第二路径3，并与第二流动路径10的另一端部和路径8的交叉部流体连通，第四流动路径包括安装在其上的第二止回阀，以当第二路径3中发生超负荷时使一些液压流体释放到液压箱T2。
在此情况下，第二流动路径10和第四流动路径14与分支连接到第一路径2和第二路径3的第一流动路径7和第三流动路径12平行地设置，以使它们分支连接到第一路径2和第二路径3。
未解释的参考符号15表示上部回转结构，该上部回转结构根据回转马达4的驱动使上部框架相对于下部行进结构沿向前或向后的方向回转。
A)下文将描述回转马达沿向前的方向转动的情况(例如，液压流体流入回转马达4的端口“A”并从回转马达4的端口“B”排出的情况)。
当流量控制阀5的阀芯响应从外部施加的控制信号被切换到图纸上的左侧时，液压泵1通过第一路径2连接到回转马达4的端口“A”，并且回转马达4的端口“B”通过第二路径3连接到液压箱T2。
因此，从液压泵1排出的液压流体沿第一路径2经由流量控制阀5提供给回转马达4的端口“A”，以使回转马达4沿向前的方向转动。此时，从回转马达4的端口“B”排出的液压流体经由第二路径3和流量控制阀5返回到液压箱T1。
B)下文将描述回转马达沿向后的方向转动的情况(例如，液压流体流入回转马达4的端口“B”并从回转马达4的端口“A”排出的情况)。
当流量控制阀5的阀芯响应从外部施加的控制信号被切换到图纸上的右侧时，液压泵1通过第二路径3连接到回转马达4的端口“B”，并且回转马达4的端口“A”通过第一路径2连接到液压箱T2。
因此，从液压泵1排出的液压流体沿第二路径3经由流量控制阀5提供给回转马达4的端口“B”，以使回转马达4沿向后的方向转动。此时，从回转马达4的端口“A”排出的液压流体经由第一路径2和流量控制阀5返回到液压箱T1。
图2是示出根据现有技术的挖掘机负荷工作过程中回转马达的端口“A”和“B”的压力的曲线图。在图2中，曲线(a)表示回转马达驱动到左方(LH)，并且曲线(b)表示回转马达驱动到右方(RH)。
部分1和部分2指出操作员在使上部回转结构15回转加速之后使上部回转结构15减速，以使上部回转结构15回转到希望的回转位置。
在部分1中，当流量控制阀5的阀芯响应从外部施加的控制信号被切换到图纸上的左侧时，从液压泵1排出的液压流体沿第一路径2经由流量控制阀5提供给回转马达4的端口“A”。另一方面，从回转马达4的端口“B”排出的液压流体返回到液压箱T1。这样，上部回转结构15可通过回转马达4的驱动被回转。
在部分2中，流量控制阀5的阀芯被切换到中间位置，以使被回转的上部回转结构15可突然减速。结果，来自液压泵1的液压流体沿其提供给回转马达4的第一路径3和来自回转马达4的液压流体沿其返回到液压箱T1的第二路径分别被阻断。
在此情况下，因为由于上部回转结构15的重量和转动惯量，上部回转结构15的回转没有立刻停止，所以需要预定的时间使上部回转结构15的回转停止。即，因为流量控制阀5的阀芯被切换到中间位置，而且回转马达4继续转动，所以在第二路径3中发生超负荷。
此时，由于回转马达4的继续转动而引起的端口“A”中不足的液压流体由通过第一止回阀6从液压箱T2吸入的液压流体补足，并且液压流体通过回转马达4的端口“B”排出。
为此，从回转马达4的端口“B”排出的高压液压流体的压力升高到释放压力，其作为使上部回转结构15的回转停止的力。
部分3至4指出回转的上部回转结构15沿向后的方向再次加速，然后减速回到初始位置。
在部分3中，当流量控制阀5的阀芯响应从外部施加的控制信号被切换到图纸上的左侧时，从液压泵1排出的液压流体沿第二路径3经由流量控制阀5提供给回转马达4的端口“B”。另一方面，从回转马达4的端口“B”排出的液压流体返回到液压箱1，以使回转马达4被驱动，使上部回转结构15沿向后的方向回转。
在此情况下，如果保持在停止状态的上部回转结构15的回转加速度增加，则在第二路径3中产生压力超过预设压力的液压流体通过第二端口减压阀13排放到液压箱T2。此时，在回转马达4的端口“B”中形成高压，因此上部回转结构15减速。
在部分4中，在上部回转结构15回转减速的情况下，即使在流量控制阀5的阀芯切换到中间位置时，回转马达4也由于转动惯量继续转动。由于回转马达4的继续转动而引起的端口“B”中不足的液压流体由通过第二止回阀11从液压箱T2吸入的液压流体补足。
在此情况下，回转马达4的端口“A”中产生的高压液压流体通过第一端口减压阀9排放到液压箱T2。
根据现有技术的用于挖掘机的回转装置，由于保持在停止状态的上部回转结构15的强大转动惯量，能够使大量的液压流体提供给回转马达4。为此，一些液压流体经由第一端口减压阀9或第二端口减压阀13排放到液压箱T2，由此能量损失。
此外，传统的用于挖掘机的回转装置引起的问题在于，在上部回转结构15的回转减速过程中，通过第一端口减压阀9或第二端口减压阀13消耗了可再生的液压能。
同时，当操作员精密地操纵操纵杆以驱动回转马达4时，回转加速和减速所需要的压力很低。因此，第一端口减压阀9或第二端口减压阀13不打开，并且在流量控制阀5的阀芯控制下，可控制提供给回转马达4的液压流体。
发明内容
技术问题
因此，本发明旨在解决现有技术中出现的上述问题，并且本发明的目的是提供一种用于回收挖掘机的回转释放能的装置，其中，由于保持在停止状态的上部回转结构的很大的转动惯量，从回转马达释放到液压箱的液压流体在上部回转结构的回转加速和减速过程中存储在蓄能器中，以便当连接到发动机的液压马达被驱动时，可减少驱动发动机所消耗的燃料量。
技术方案
为了实现以上目的，根据本发明实施例，提供一种用于回收挖掘机的回转释放能的装置，所述装置包括：
可变排量液压泵和液压马达，所述可变排量液压泵和所述液压马达连接到发动机；
回转马达，所述回转马达通过第一路径和第二路径连接到液压泵，并配置为被驱动，以使上部回转结构回转；
流量控制阀，所述流量控制阀安装在液压泵与回转马达之间的第一路径和第二路径中，并配置为被切换，以响应来自外部的控制信号控制回转马达的启动、停止和换向；
第一流动路径，所述第一流动路径在其两个端部处分支连接到第一路径和第二路径，所述第一流动路径包括安装在其上的第一止回阀和第二止回阀，以允许液压流体从液压箱到第一路径或第二路径侧沿一个方向移动；
第二流动路径，所述第二流动路径与第一流动路径平行地设置，并在其两个端部处分支连接到第一路径和第二路径的上游侧，所述第二流动路径包括安装在其上的第三止回阀和第四止回阀，以允许液压流体从第一路径或第二路径到液压箱侧沿一个方向移动；
蓄能器，所述蓄能器安装在再生路径中，所述再生路径在其一个端部处连接到第三止回阀与第四止回阀之间的第二流动路径，并且在其另一端部处连接到液压马达，所述蓄能器配置为存储在上部回转结构的回转过程中从第一路径和第二路径释放到液压箱的高压液压流体；以及
控制阀，所述控制阀安装在蓄能器与液压马达之间的再生路径中，并配置为被切换，以响应来自外部的控制信号打开再生路径，以便如果控制挖掘机驱动的操纵杆的操纵量超过预设值，则将来自蓄能器的液压流体提供给液压马达。
根据本发明的优选实施例，被切换而响应从外部输入的电信号来打开或关闭再生路径的电磁阀可用作控制阀。
如果蓄能器的压力超过预设值，则存储在蓄能器中的液压流体可提供给连接到发动机冷却风扇的液压马达，以驱动发动机冷却风扇。
如果发动机的驱动转数未达到预设的转数，则存储在蓄能器中的液压流体可提供给液压马达。
用于回收挖掘机的回转释放能的装置可进一步包括：压力传感器，所述压力传感器配置为检测蓄能器的再生路径上游侧的压力；以及可变减压阀，所述可变减压阀配置为根据压力传感器检测到的压力值设定控制信号值，并基于设定的控制信号值可变地调整入口侧端口与出口侧端口之间的压力差，其中，提供给回转马达的液压流体的压力在上部回转结构的回转过程中被保持为不超过设定值，并且从第一路径和第二路径释放到液压箱的高压液压流体存储在蓄能器中。
有益效果
如以上构造的根据本发明实施例的用于回收挖掘机的回转释放能的装置具有以下优点。
当上部回转结构在其回转加速之后减速时，由于保持在停止状态的上部回转结构的很大的转动惯量，从回转马达释放到液压箱的高压液压流体存储在蓄能器中，以便当连接到发动机的液压马达被驱动时，可节省驱动发动机所消耗的燃料量。
附图说明
图1是示出根据现有技术的用于挖掘机的回转装置的液压回路图；
图2是示出根据现有技术的挖掘机负荷工作过程中回转马达的入口侧压力的曲线图；以及
图3是示出根据本发明实施例的用于回收挖掘机的回转释放能的装置的液压回路图。
图中主要元件的参考符号说明
50:发动机
51:可变排量液压泵
52:液压马达
53:第一路径
54:第二路径
55:上部回转结构
56:回转马达
57:流量控制阀
58:第一止回阀
59:第二止回阀
60:第一流动路径
61:第三止回阀
62:第四止回阀
63:第二流动路径
64:再生路径
65:蓄能器
66:控制阀
67:压力传感器
68:可变减压阀
具体实施方式
现在将结合附图详细描述本发明的优选实施例。在说明书中所限定的物质，例如具体的结构和元件，仅仅是为帮助本领域普通技术人员全面理解本发明而提供的具体细节，而本发明并不限于下文中所公开的实施例。
根据图3所示的一个实施例的用于回收挖掘机的回转释放能的装置包括：
可变排量液压泵(下文称作“液压泵”)51和液压马达52，它们连接到发动机50；
回转马达56，其通过第一路径53和第二路径54连接到液压泵51，并被驱动，以使上部回转结构55回转；
流量控制阀57，其安装在液压泵51与回转马达56之间的第一路径53和第二路径54中，并被切换，以响应来自外部的控制信号控制回转马达56的启动、停止和换向；
第一流动路径60，其在其两个端部处分支连接到第一路径53和第二路径54，第一流动路径60包括安装在其上的第一止回阀58和第二止回阀59，以允许液压流体从液压箱T1到第一路径53或第二路径54侧沿一个方向移动；
第二流动路径63，其与第一流动路径60平行地设置，并在其两个端部处分支连接到第一路径53和第二路径54的上游侧，第二流动路径63包括安装在其上的第三止回阀61和第四止回阀62，以允许液压流体从第一路径53或第二路径54到液压箱T2侧沿一个方向移动；
蓄能器65，其安装在再生路径64中，再生路径64在其一个端部处连接到第三止回阀61与第四止回阀62之间的第二流动路径63，并且在其另一端部处连接到液压马达52，蓄能器65配置为存储在上部回转结构55的回转过程中从第一路径53和第二路径54释放到液压箱T2的高压液压流体；以及
控制阀66，其安装在蓄能器65与液压马达52之间的再生路径64中，并配置为被切换，以响应来自外部的控制信号打开再生路径64，以便如果控制挖掘机驱动(例如，动臂、斗杆等)的操纵杆的操纵量超过预设值，则将来自蓄能器65的液压流体提供给液压马达52。
在此情况下，被切换而响应从外部输入的电信号来打开或关闭再生路径64的电磁阀用作控制阀66。
虽然在图中未示出，但如果蓄能器65的压力超过预设值，则存储在蓄能器65中的液压流体提供给用于冷却风扇的液压马达，所述液压马达连接到发动机50的冷却风扇，以驱动发动机冷却风扇。
同时，如果发动机50的驱动转数未达到预设的转数，则存储在蓄能器65中的液压流体提供给液压马达52。
用于回收挖掘机的回转释放能的装置进一步包括压力传感器67和可变减压阀68，压力传感器67检测蓄能器65的再生路径64上游侧的压力，可变减压阀68根据压力传感器67检测到的压力值设定控制信号值，并基于设定的控制信号值可变地调整其入口侧端口C与出口侧端口D之间的压力差，其中，在上部回转结构55的回转过程中，提供给回转马达56的液压流体的压力保持为不超过设定值，并且从第一路径53和第二路径54释放到液压箱T2的高压液压流体存储在蓄能器65中。
在下文将结合附图详细描述根据本发明实施例的用于回收挖掘机的回转释放能的装置的操作。
如图3所示，当流量控制阀57的阀芯响应从外部施加的控制信号被切换到图纸上的左侧时，液压泵51通过第一路径53连接到回转马达56的端口“A”，并且回转马达56的端口“B”通过第二路径54连接到液压箱T2。
为此，从液压泵51排出的液压流体在经过流量控制阀57之后沿第一路径53提供给回转马达56的端口“A”，以使回转马达56沿向前或向后的方向转动。此时，从回转马达56的端口“B”排出的液压流体经由第二路径54和流量控制阀57返回到液压箱T2。
相反，当流量控制阀57的阀芯响应从外部施加的控制信号被切换到图纸上的右侧时，液压泵51通过第二路径54连接到回转马达56的端口“B”，并且回转马达56的端口“A”通过第一路径53连接到液压箱T2。
为此，从液压泵51排出的液压流体在经过流量控制阀57之后沿第二路径54提供给回转马达56的端口“B”，以使回转马达56沿向前或向后的方向转动。此时，从回转马达56的端口“A”排出的液压流体经由第一路径53和流量控制阀57返回到液压箱T2。
A)下文将描述在上部回转结构的回转加速和减速过程中释放到液压箱的高压液压流体存储在蓄能器中的情况。
如图3以及图2的部分1所示，当流量控制阀57的阀芯响应从外部施加的控制信号被切换到图纸上的左侧时，液压泵51通过第一路径53连接到回转马达56的端口“A”，并且回转马达56的端口“B”通过第二路径54连接到液压箱T2。
因此，回转马达56被通过第一路径53从液压泵51提供给其的液压流体转动，以使上部回转结构55沿向前或向后的方向回转。
在此情况下，如图3和图2的部分2所示，当流量控制阀57的阀芯被切换到中间位置，以使正回转的上部回转结构55可突然减速时，由于上部回转结构55的重量和转动惯量，上部回转结构55的回转不立即停止。即，因为流量控制阀57的阀芯被切换到中间位置，而且回转马达56继续转动，所以在第二路径54中发生超负荷。对应于第二路径54中形成的超负荷的液压流体经过安装在第二流动路径63中的第四止回阀62。
因此，从第二路径54引入第三止回阀61与第四止回阀62之间的第二流动路径63中的高压液压流体存储在安装在再生路径64中的蓄能器65中。在此情况下，由于回转马达56的继续转动而引起的端口“A”中不足的液压流体由通过安装在第一流动路径60中的第一止回阀58从液压箱T2吸入的液压流体补足。
如图3以及图2的部分3所示，当流量控制阀57的阀芯响应从外部施加的控制信号被切换到图纸上的右侧时，液压泵51通过第二路径54连接到回转马达56的端口“B”，并且回转马达56的端口“A”通过第一路径53连接到液压箱T2。
因此，回转马达56被通过第二路径54从液压泵51提供给其的液压流体转动，以使上部回转结构55沿向前或向后的方向回转。
在此情况下，如图3和图2的部分4所示，当流量控制阀57的阀芯被切换到中间位置，以使正回转的上部回转结构55可突然减速时，由于上部回转结构55的重量和转动惯量，上部回转结构55的回转不立即停止。即，因为流量控制阀57的阀芯被切换到中间位置，而且回转马达56继续转动，所以在第一路径53中发生超负荷。对应于第一路径53中形成的超负荷的液压流体经过安装在第二流动路径63中的第四止回阀62。
因此，从第一路径53引入第三止回阀61与第四止回阀62之间的第二流动路径63中的高压液压流体存储在安装在再生路径64中的蓄能器65中。在此情况下，由于回转马达56的继续转动而引起的端口“B”中不足的液压流体由通过安装在第一流动路径60中的第二止回阀59从液压箱T2吸入的液压流体补足。
如上所述，当上部回转结构55在其回转加速之后减速时，从回转马达56释放到液压箱的高压液压流体经由安装在第二流动路径63中的第三止回阀61或第四止回阀62存储在蓄能器65中，以便可节省液压能。
B)下文将描述使用在上部回转结构的回转加速过程中存储在蓄能器中的液压流体的情况。
如图3所示，在来自液压泵51的液压流体经由流量控制阀57和第一路径53提供给回转马达56的端口“A”以使上部回转结构55回转加速的情况下，操作员使用检测装置(未示出)检测控制挖掘机驱动(例如，动臂、斗杆、回转马达等)的操纵杆(RCV)的操纵量。如果操纵杆(RCV)的操纵量超过预设值，则控制阀66响应控制信号切换到图纸上的下部。
结果，存储在蓄能器65中的高压液压流体沿处于打开状态的再生路径64提供给液压马达52，以便当发动机通过连接到发动机50的液压马达52的驱动被驱动时，可减少产生的负荷的量(即，可减少发动机50的扭矩)。
同时，由安装在再生路径64上游侧的压力传感器67检测到的压力值被用作安装在再生路径64中的可变减压阀68的控制信号。换句话说，由基于压力传感器67的检测压力值设定的控制信号值可变地调整可变减压阀68的入口侧端口C与出口侧端口D之间的压力差。
为此，在上部回转结构55的回转加速和减速过程中，提供给回转马达56的液压流体的压力保持为不超过预设值(即，即使当可变减压阀68下游侧上的液压流体的压力变化时，可变减压阀68上游侧上的液压流体的压力也保持为预设值)，并且从第一路径53和第二路径54释放到液压箱T2的高压液压流体可存储在蓄能器65中。
工业应用性
如上所述，根据本发明，当上部回转结构在其回转加速之后减速时，从回转马达释放到液压箱的高压液压流体存储在蓄能器中，以便当连接到发动机的液压马达被驱动时，可节省驱动发动机所消耗的燃料量。

Claims (5)

1.一种用于回收挖掘机的回转释放能的装置，所述装置包括：
可变排量液压泵和液压马达，所述可变排量液压泵和所述液压马达连接到发动机；
回转马达，所述回转马达通过第一路径和第二路径连接到所述液压泵，并配置为被驱动，以使上部回转结构回转；
流量控制阀，所述流量控制阀安装在所述液压泵与所述回转马达之间的第一路径和第二路径中，并配置为被切换，以响应来自外部的控制信号控制所述回转马达的启动、停止和换向；
第一流动路径，所述第一流动路径在其两个端部处分支连接到所述第一路径和所述第二路径，所述第一流动路径包括安装在其上的第一止回阀和第二止回阀，以允许液压流体从液压箱到所述第一路径或所述第二路径侧沿一个方向移动；
第二流动路径，所述第二流动路径与所述第一流动路径平行地设置，并在其两个端部处分支连接到所述第一路径和所述第二路径的上游侧，所述第二流动路径包括安装在其上的第三止回阀和第四止回阀，以允许液压流体从所述第一路径或所述第二路径到液压箱侧沿一个方向移动；
蓄能器，所述蓄能器安装在再生路径中，所述再生路径在其一个端部处连接到所述第三止回阀与所述第四止回阀之间的第二流动路径，并且在其另一端部处连接到所述液压马达，所述蓄能器配置为存储在所述上部回转结构的回转过程中从所述第一路径和所述第二路径释放到所述液压箱的高压液压流体；以及
控制阀，所述控制阀安装在所述蓄能器与所述液压马达之间的再生路径中，并配置为被切换，以响应来自外部的控制信号打开所述再生路径，以便如果控制所述挖掘机驱动的操纵杆的操纵量超过预设值，则将来自所述蓄能器的液压流体提供给所述液压马达。
2.如权利要求1所述的用于回收挖掘机的回转释放能的装置，其中，被切换而响应从外部输入的电信号来打开或关闭所述再生路径的电磁阀用作所述控制阀。
3.如权利要求1所述的用于回收挖掘机的回转释放能的装置，其中，如果所述蓄能器的压力超过预设值，则存储在所述蓄能器中的液压流体提供给所述液压马达，所述液压马达连接到发动机冷却风扇，以驱动所述发动机冷却风扇。
4.如权利要求1所述的用于回收挖掘机的回转释放能的装置，其中，如果所述发动机的驱动转数未达到预设的转数，则存储在所述蓄能器中的液压流体提供给所述液压马达。
5.如权利要求1所述的用于回收挖掘机的回转释放能的装置，进一步包括：
压力传感器，所述压力传感器配置为检测所述蓄能器的再生路径上游侧的压力；以及
可变减压阀，所述可变减压阀配置为根据所述压力传感器检测到的压力值设定控制信号值，并基于所述设定的控制信号值可变地调整入口侧端口与出口侧端口之间的压力差，
其中，提供给所述回转马达的液压流体的压力在所述上部回转结构的回转过程中被保持为不超过所述设定的控制信号值，并且从所述第一路径和所述第二路径释放到所述液压箱的高压液压流体存储在所述蓄能器中。
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