CN108317134B - 一种基于液压回路的减速带能量利用装置 - Google Patents

一种基于液压回路的减速带能量利用装置 Download PDF

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Abstract

本发明属于能量回收技术领域，尤其涉及一种基于液压回路的减速带能量利用装置。基于液压回路的减速带能量利用装置，其包括减速带能量收集装置和发电模块；所述减速带能量收集装置包括减速带、减速带复位装置和设置在减速带下方的多个液压缸；并由液压缸、电磁阀、储能器、蓄能器、液压马达和油箱组成液压回路，还包括控制器和压力检测装置，所述压力检测装置用于检测第一蓄能器和第二蓄能器出口端的压力，并且所述压力检测装置、电磁阀均与控制器电连接。本发明利用液压中常见的蓄能器，充分发挥其作用，借助压力感器和控制器控制，实现高能量存储，并有效控制流量，实现长时间稳定发电，符合当前工业自动化的趋势。

Description

一种基于液压回路的减速带能量利用装置
技术领域
本发明属于能量回收技术领域，尤其涉及一种基于液压回路的减速带能量利用装置。
背景技术
在中国社会日益发展的今天，公路运输货物，并成为乘客短途出行的主流选择。在收费口或者检查口，集中管制所过往车辆等，减速带，用作强制性控速的设施，因而广泛存在，而机动车通过时振动能量没有加以利用，会造成能量的白白流失。
道路减速带发电装置充分利用闲置能源，利用车辆经过减速带时所产生的能量，可以为自动服务的器械提供一定的备用能源保障，也减少供电系统对路灯、信号灯、指示牌的供电，进而减少发电对于能源的损耗。合理利用，将可以一定程度上实现道路的自给自足，极大程度上的实现节约能源。
目前对于减速带能量收集的应用，虽然已经出现了很多方案，但依旧存在一些问题。例如，专利CN106194622A提供了一种机械式减速带发电装置，能量释放不稳定，直接连接发电机不但存在损坏电机的隐患，还易造成能量的流失，能量转化率较低；专利CN103470459A设计出了一种充气式的减速带能量收集装置，存在能量收集的滞空期，能量转化率较低；专利CN1963197A提供了一种液压式的道路减速发电动力装置，缺少储能机构，当车流量较小时，为间歇式工作方式，发电效率较低。
发明内容
(一)要解决的技术问题
针对现有存在的技术问题，本发明提供一种基于液压回路的减速带能量利用装置，能够解决现有技术中存在的发电效率低、稳定性差的问题。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一种基于液压回路的减速带能量利用装置，其包括减速带能量收集装置和发电模块；
所述减速带能量收集装置包括减速带、减速带复位装置和设置在减速带下方的多个液压缸；
多个液压缸分为两部分，其中，第一部分液压缸的下腔通过合流阀与第一三位四通电磁阀的一个阀口连通，第二部分液压缸的下腔与储能器连通；
所述多个液压缸的下腔还均与下腔补油油箱连通，多个液压缸的上腔与上腔补油油箱连通；
所述第一三位四通电磁阀的第二阀口与减压器的第一端口连通，减压器的第二端口与储能器连通；
所述第一三位四通电磁阀的第三阀口和减压器的第二端口均与第二三位四通电磁阀第一阀口连通；
所述第二三位四通电磁阀的第二阀口连通有第一蓄能器，所述第二三位四通电磁阀的第三阀口连通有第二蓄能器；
所述第一蓄能器和第二蓄能器分别通过第一二位二通阀和第二二位二通阀与发电模块的液压马达连通，所述液压马达的出口端与上腔补油油箱和下腔补油油箱连通；
还包括控制器和压力检测装置，所述压力检测装置用于检测第一蓄能器和第二蓄能器出口端的压力，并且所述压力检测装置、第一三位四通电磁阀、第二三位四通电磁阀、第一二位二通阀和第二二位二通阀均与控制器电连接。
优选的，所述减速带包括底座，设置在底座一侧导向部和设置在另一侧的浮动部，所述液压缸的缸体设置在底座上，所述液压缸的活塞与浮动部连接，在浮动部和底座之间设置有减速带复位装置。
优选的，所述减速带复位装置为弹簧。
优选的，所述液压缸的下腔连接有单独的下腔补油油箱，或者多个液压缸的下腔连接有同一个下腔补油油箱，所述下腔补油油箱与液压缸的下腔之间的管路上设置有过滤器和单向阀。
优选的，所述液压缸的上腔连接有单独的下腔补油油箱，或者多个液压缸的上腔连接有同一个上腔补油油箱，所述上腔补油油箱与液压缸上腔之间的管路上设置有过滤器和单向阀。
优选的，所述第二部分液压缸的下腔与储能器之间的连接管路上设置有单向阀。
优选的，所述减压器和蓄能器之间的连接管路上设置有单向阀。
优选的，所述减压器和第二三位四通电磁阀之间的管路上设置有单向阀。
优选的，所述液压缸、合流阀、第一三位四通电磁阀、第二三位四通电磁阀、减压器、储能器、第一蓄能器、第二蓄能器、液压马达、油箱组成液压回路，在液压回路的不同位置设置有多个溢流阀。
优选的，所述液压马达的进口端管路上设置有调速阀。
(三)有益效果
本发明的有益效果是：本发明提供的基于液压回路的减速带能量回收利用装置，利用液压中常见的蓄能器，充分发挥其作用，借助压力感器和控制器控制，实现高能量存储，并有效控制流量，实现长时间稳定发电，符合当前工业自动化的趋势；同时，减速带可以实现对于机动车通过时重力势能的收集，能量收集率较高；设有弹簧缓冲装置并用液压原理收集能量，能够减小冲击振动，提高整体装置的寿命。
附图说明
图1为本发明具体实施方式提供的基于液压回路的减速带能量回收利用装置的结构示意图；
图2为本发明具体实施方式提供的减速带的结构示意图；
【附图标记说明】
1：减速带；2：第一液压缸；3：第二液压缸；4：第三液压缸；5：第四液压缸；6：第五液压缸；7：第一复位弹簧；8：基座；9：第五单向阀10：第五过滤器11：上腔补油油箱；12：第一溢流阀；13：第九单向阀；14：储能器；15：第七单向阀；16：减压器；17：第八单向阀；18：第二三位四通电磁阀19：第一二位二通电磁阀；20：第三溢流阀；21：调速阀；22：液压马达；23：电机；24：第一蓄能器；25：第二蓄能器；26：第二压力传感器；27：第一压力传感器；28：第二二位二通电磁阀：29：第一三位四通电磁阀；30：第二溢流阀：31：第三合流阀；32：第一过滤器；33：第一单向阀；34：第一合流阀；35：第二过滤器；36：第二单向阀；37：第二合流阀；38：第三过滤器；39：第四过滤器；40：第三单向阀；41：第四单向阀；42：第二复位弹簧；43：第六单向阀。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
如图1、图2所示，本发明公开了一种基于液压回路的减速带能量利用装置，包括减速带能量收集装置和发电模块。
减速带能量收集装置包括减速带1、减速带复位装置和设置在减速带下方的多个液压缸。
多个液压缸分为两部分，其中，第一部分液压缸的下腔通过合流阀与第一三位四通电磁阀29的第一阀口连通，第二部分液压缸的下腔与储能器14连通。多个液压缸的下腔还均与下腔补油油箱连通，多个液压缸的上腔与上腔补油油箱连通。
具体的，减速带1上设置有五个液压缸，五个液压缸分别为第一液压缸2、第二液压缸3、第三液压缸4、第四液压缸5和第五液压缸6，其中，第一液压缸2、第二液压缸3的下腔均通过管路与第一合流阀34进口端连通，第三液压缸4和第四液压缸5的下腔通过管路与第二合流阀37的进口端连通，第一合流阀34和第二合流阀37的出口端通过管路与第三合流阀31的进口端连通，第三合流阀31的出口端通过管路与第一三位四通电磁阀29的第一阀口连通。第五液压缸6的下腔通过管路与储能器14连通。
第一三位四通电磁阀29的第二阀口与减压器16的第一端口连通，减压器16的第二端口与储能器14连通，多个液压缸的上腔与储能器14连通。
需要说明的是，通过液压缸的上腔与储能器14连通，可以对液压缸回程过程中的力进行回收，进一步的提高了能量的利用率。
第一三位四通电磁阀29的第三阀口和减压器16的第二端口均与第二三位四通电磁阀18第一阀口连通；
第二三位四通电磁阀18的第二阀口连通有第一蓄能器24，第二三位四通电磁阀18的第三阀口连通有第二蓄能器25。
第一蓄能器24和第二蓄能器25分别通过第一二位二通阀19和第二二位二通阀28与发电装置的液压马达22连通，液压马达22的出口端与上腔补油油箱和下腔补油油箱连通；
还包括控制器和压力检测装置，压力检测装置用于检测第一蓄能器24和第二蓄能器25出口端的压力，并且压力检测装置、第一三位四通电磁阀29、第二三位四通电磁阀18、第一二位二通阀19和第二二位二通阀28均与控制器电连接。压力检测装置包括设置在第一蓄能器24出口端的第一压力传感器27，和设置在第二蓄能器25出口端的第二压力传感器26。
减速带1包括底座，设置在底座一侧导向部和设置在另一侧的浮动部，液压缸的缸体设置在底座上，液压缸的活塞与浮动部连接，在浮动部和底座之间设置有减速带复位装置。
上述减速带1为一个减速带单元，其作为一个独立的模块，在确保减速带模块的各个元件正常并调试之后，将上述减速带设置于需要安装减速带的位置。
减速带复位装置为弹簧，减速带上设置有两个对称设置的弹簧，两个对称设置的弹簧分别为第一复位弹簧7和第二复位弹簧42。
减速带1的导向部用于承受激动车对于减速带的冲击直至升到减速带的最高点，当车轮通过减速带时，浮动部在车轮的作用下向下进给，并作用于液压缸的活塞，使液压系统开始工作。
液压缸的下腔连接有单独的下腔补油油箱，或者多个液压缸的下腔连接有同一个下腔补油油箱，下腔补油油箱的出口端与液压缸下腔之间的管路上设置有过滤器和单向阀。
液压缸的上腔连接有单独的下腔补油油箱，或者多个液压缸的上腔连接有同一个上腔补油油箱，上腔补油油箱的出口端与液压缸上腔的管路上设置有过滤器和单向阀。
需要说明的是，液压缸的上腔和下腔还可以连接同一油箱11。液压缸上腔、下腔与油缸的连接方式可以根据具体情况设定，在本实施方式中，液压缸的上腔和下腔与同一油箱11连通，具体的如以下所述：
具体的，第一液压缸的下腔与油箱11之间的管路上设置有第一过滤器32和第一单向阀33；第二液压缸、第三液压缸的下腔与油箱11之间的管路上设置有第二过滤器35和第二单向阀36；第四液压缸5的下腔与油箱11的管路上设置有第四过滤器39和第四单向阀40；第五液压缸6的下腔与油箱11之间的管路上设置有第四过滤器39和第四单向阀41。
第一液压缸2、第二液压缸3、第三液压缸4、第四液压缸5和第五液压缸6的上腔与油箱连通，并且连接管路上设置有第五过滤器10和第五单向阀9。
第二部分液压缸的下腔与储能器14之间的连接管路上设置有第六单向阀43，减压器16和储能器14之间的连接管路上设置有第七单向阀15。减压器16和第二三位四通电磁阀18之间的管路上设置有第八单向阀17，液压缸上腔与储能器14之间的管路上设置有第九单向阀13。
液压缸、合流阀、第一三位四通电磁阀29、第二三位四通电磁阀18、减压器16、储能器14、第一蓄能器24、第二蓄能器25、液压马达22、油箱11组成液压回路，在液压回路的不同位置设置有多个溢流阀。
具体的，液压缸上腔与储能器14之间的管路上设置有第一溢流阀12，第三合流阀31和第一三位四通电磁阀29之间的管路上设置有第二溢流阀30，蓄能器与液压马达22之间的管路上设置有第三溢流阀20。
液压马达22的进口端管路上设置有调速阀21。
为了对上述基于液压回路的减速带能量利用装置进行进一步的说明，本实施方式还提供了上述装置具体的工作过程，具体的如以下所述：
当减速带上有车辆经过时，经由液压回路中的压力传感器，将车辆重力分为大、小两个等级；
(1)：当控制器根据传感器检测的信号判定车辆的重力为小时，控制器控制第一三位四通电磁阀29置于左位，第一三位四通电磁阀至置于左位，第一液压缸2、第二液压缸3、第三液压缸4和第四液压缸5下腔的压力油液在车辆重力的作用下，经由第一合流阀34、第二合流阀37和第三合流阀31合流后进入第一三位四通电磁阀29的左位，储存至第一蓄能器24，完成蓄能，同时第五液压缸6下腔中的压力油液经由第六单向阀43注入储能器14中，完成储能器14的补油。在此过程中油箱11中的油液经由第六过滤器10和第六单向阀9在压力差的作用下补充至第一液压缸2、第二液压缸3、第三液压缸4、第四液压缸5和第五液压缸6的上腔体。
(2)：上述(1)过程中的车辆在离开减速带1时，减速带1在复位弹簧42的作用下恢复原位，带动液压缸的活塞向上进给，第一液压缸2、第二液压缸3、第三液压缸4、第四液压缸5和第五液压缸6的下腔体形成真空，在压力的作用下，油箱11中油液分别注入下腔体完成补油，第一液压缸2、第二液压缸3、第三液压缸4、第四液压缸5和第五液压缸6上腔体的油液经由第九单向阀13注入蓄能器14中。
(3)：车辆重量较大时，控制器控制第一三位四通电磁阀29和第二三位四通电磁阀18置于右位，第一液压缸2、第二液压缸3、第三液压缸4和第四液压缸5中下腔体的油液在压力的作用下，再次注入第三合流阀31，经由第一三位四通电磁阀29的右位，注入减压器16(增流体)，形成较大流量的压力油液，经由第二三位四通电磁阀18的右位注入蓄能器24，完成蓄能。第五液压缸6中的油液仍然经由第六单向阀43注入蓄能器14中，完成补油，油箱11中的油液经由第五过滤器10和第五单向阀9在压力差的作用下补充至第一液压缸2、第二液压缸3、第三液压缸4、第四液压缸5和第五液压缸6的上腔体。
(4)：过程(3)中的车辆离开减速带之后，重复(2)注入储能器14，同时减压器在蓄能器中的压力油液作用下，完成复位。
(5)：经过多辆车辆之后，即重复过程(1)—(4)，第一蓄能器24中达到所设定的压力值，在控制器作用下，第二四位四通阀18换位，切换储能器，使得油液注入第二蓄能器25，进行蓄能，同时控制第一二位二通阀19换位，油液经由液压马达22，作用电机进行发电，油液重回油箱1，电能储存至蓄电池中，用于直接使用。
综上所述，本实施方式提供的能量利用装置具有以下优点：
1、本发明对于所设计的液压系统进行了模块化设计；
2、本发明设计有储能单元和稳定释能单元，基本能实现电机连续运转，稳定发电；
3、本发明设计出一种减压增流装置，能量收集更加完整的同时还可以对液压回路进行保护；
4、本发明设计出一种减速带，并就容易忽视的防水问题提出一种解决方法；
5、通过压力传感器和控制器(PLC)实现控制，利于实现工业自动化，符合当前的机电一体化的发展趋势，自动化程度较高；
6、本发明充分利用量级较大的车辆的重力势能，并且能量收集率较高；
7、本发明设计了一套自吸油、补油系统；
8、本发明设有弹簧缓冲装置，并利用液压原理进行收集，一定程度上减少了冲击，提高整体装置的使用寿命；
9、本发明利用液压马达实现平稳发电，省去较为复杂的整流过程，有利用应用。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于液压回路的减速带能量利用装置，其特征在于：包括减速带能量收集装置和发电模块；
所述减速带能量收集装置包括减速带、减速带复位装置和设置在减速带下方的多个液压缸；
所述多个液压缸分为两部分，其中，第一部分液压缸的下腔通过合流阀与第一三位四通电磁阀的一个阀口连通，第二部分液压缸的下腔与储能器连通；
所述多个液压缸的下腔还均与下腔补油油箱连通，所述多个液压缸的上腔与上腔补油油箱连通；
所述第一三位四通电磁阀的第二阀口与减压器的第一端口连通，减压器的第二端口与储能器连通；
所述第一三位四通电磁阀的第三阀口和减压器的第二端口均与第二三位四通电磁阀第一阀口连通；
所述第二三位四通电磁阀的第二阀口连通有第一蓄能器，所述第二三位四通电磁阀的第三阀口连通有第二蓄能器；
所述第一蓄能器和第二蓄能器分别通过第一二位二通阀和第二二位二通阀与发电模块的液压马达连通，所述液压马达的出口端与上腔补油油箱和下腔补油油箱连通；
还包括控制器和压力检测装置，所述压力检测装置用于检测第一蓄能器和第二蓄能器出口端的压力，并且所述压力检测装置、第一三位四通电磁阀、第二三位四通电磁阀、第一二位二通阀和第二二位二通阀均与控制器电连接。
2.根据权利要求1所述的基于液压回路的减速带能量利用装置，其特征在于，所述减速带包括底座，设置在底座一侧导向部和设置在另一侧的浮动部；
所述多个液压缸的缸体设置在底座上，所述多个液压缸的活塞与浮动部连接，在浮动部和底座之间设置有减速带复位装置。
3.根据权利要求2所述的基于液压回路的减速带能量利用装置，其特征在于，所述减速带复位装置为弹簧。
4.根据权利要求1所述的基于液压回路的减速带能量利用装置，其特征在于，每个液压缸的下腔连接有单独的下腔补油油箱，或者所述多个液压缸的下腔连接有同一个下腔补油油箱。
5.根据权利要求1所述的基于液压回路的减速带能量利用装置，其特征在于，每个液压缸的上腔连接有单独的上腔补油油箱，或者所述多个液压缸的上腔连接有同一个上腔补油油箱。
6.根据权利要求1所述的基于液压回路的减速带能量利用装置，其特征在于，所述第二部分液压缸的下腔与储能器之间的连接管路上设置有单向阀。
7.根据权利要求1所述的基于液压回路的减速带能量利用装置，其特征在于，所述减压器和储能器之间的连接管路上设置有单向阀。
8.根据权利要求1所述的基于液压回路的减速带能量利用装置，其特征在于，所述减压器和第二三位四通电磁阀之间的管路上设置有单向阀。
9.根据权利要求1所述的基于液压回路的减速带能量利用装置，其特征在于，所述多个液压缸、合流阀、第一三位四通电磁阀、第二三位四通电磁阀、减压器、储能器、第一蓄能器、第二蓄能器、液压马达、油箱组成液压回路。
10.根据权利要求1所述的基于液压回路的减速带能量利用装置，其特征在于，所述液压马达的进口端管路上设置有调速阀。
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