CN108386397A - 一种恒压蓄能器系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种恒压蓄能器系统，包括液压泵、液压泵马达及蓄能器，所述液压泵马达与蓄能器的油液腔连接，所述液压泵的进油口与油箱连接，所述蓄能器的气腔与气缸的无杆腔的一端连接，蓄能器的油液腔还与换向阀的第一端连接，气缸的无杆腔的另一端通过压力传感器与比较器一端连接，比较器的另一端通过控制器与换向阀的第二端连接，气缸的有杆腔端部与伺服缸的有杆腔端部通过公共活塞杆连接，伺服缸的无杆腔与换向阀的第三端连接，伺服缸的有杆腔上的出油口与换向阀的第四端连接，换向阀的第一端与液压泵的出油口连接。本发明解决了现有蓄能器在充能时无法提供稳定的能量且吸收能量效果差的问题。

Description

一种恒压蓄能器系统
技术领域
本发明属于液压传动控制技术领域，具体涉及一种恒压蓄能器系统。
背景技术
面对当前石化能源日益枯竭、全球环境污染问题，围绕工程机械低碳、绿色、节能等全面展开各项技术深入研究，具有重要的社会、经济和环境意义。在工程机械领域，对可回收能量进行利用是节能研究的一个重要方向。工程机械回收的能量常常以机械能、电能、液压能的形式储存于储能元件中进行利用，其中液压能存储主要通过蓄能器实现，蓄能器是液压气动系统中的一种能量储蓄装置。蓄能器是在适当的时机将系统中的能量转变为压缩能或位能储存起来，当系统需要时，又将压缩能或位能转变为液压或气压等能而释放出来，重新补供给系统；当系统瞬间压力增大时，它可以吸收这部分的能量，以保证整个系统压力正常。蓄能器作为液压系统中的一种能量储存装置，相比较其它储能方法，具有能量回收效率高、存储和释放速度快、工作可靠性高等优点，在工程机械中得到了广泛应用。
蓄能器作为工程机械作业机构能量回收的储能部件，一般蓄能器压力是存储能量的复杂非线性函数。当充能时压力升高而在放能时压力降低，释放的能量变化范围大，无法提供稳定的能量；当蓄能器内外压差较小时，能量充放效果差，无法将系统的能量充分吸收，并且过高或者过低的充气压力都会带来操作上问题或者损坏蓄能器。
发明内容
本发明解决了现有技术的不足，提供了一种在充放能量时，使蓄能器内压力保持稳定的恒压蓄能器系统。
本发明为了实现上述目的所采用的技术方案是：
一种恒压蓄能器系统，包括液压泵、液压泵马达及蓄能器，所述液压泵马达与蓄能器的油液腔连接，所述液压泵的进油口与油箱连接，所述蓄能器的气腔与气缸的无杆腔的一端连接，蓄能器的油液腔还与换向阀的第一端连接，气缸的无杆腔的另一端通过压力传感器与比较器一端连接，比较器的另一端通过控制器与换向阀的第二端连接，气缸的有杆腔端部与伺服缸的有杆腔端部通过公共活塞杆连接，伺服缸的无杆腔与换向阀的第三端连接，伺服缸的有杆腔上的出油口与换向阀的第四端连接，换向阀的第一端与液压泵的出油口连接。本发明应用于工程机械液压系统中，液压泵向系统进行供油，压力传感器用于监测气缸的无杆腔的压力信号，并将压力信号反馈于比较器，比较器和控制器根据压力信号调节三位四通电磁比例换向阀的工作位置，实现对伺服缸的控制，由于伺服缸和气缸共用一个活塞杆，进而实现了对气缸的控制。气缸的无杆腔同蓄能器的气腔相通，在气缸运动时实现对蓄能器的气腔内的压力进行调节，使其压力保持恒定值。
优选的，所述液压泵的出油口与换向阀的第一端之间还设有溢流阀。
进一步地，公共活塞杆是由连杆以及与连杆两端垂直的活塞头组成的工字型活塞杆，所述连杆的一端穿过气缸的有杆腔，且与气缸的有杆腔内的活塞头中央垂直连接，连杆的另一端穿过伺服缸的有杆腔，且与伺服缸的有杆腔内的活塞头中央垂直连接。
优选的，所述换向阀为三位四通电磁比例换向阀。
优选的，所述控制器为比例换向阀控制器。
优选的，所述比较器为压力比较器。
本发明在蓄能器整个压力油充放过程中，保持油腔内压力的稳定性，使蓄能器向液压系统供能时提供压力稳定的液压油，减少了系统中的压力脉动和冲击；采用恒压液压蓄能器消除了常规蓄能器充放特性对作业性能的影响，提高了能力回收利用效率；能够避免在充油后期因油腔压力升高而充油困难，造成部分能量无法存储在蓄能器，在放油后期因油腔压力降低造成动力减弱，影响工程机械工作性能。
附图说明
现在参考附图对本发明作进一步描述，其中：
图1 为本发明结构示意图；
图2 为本发明释放能量示意图；
图3 为本发明储存能量示意图；
附图标记说明：1-蓄能器、2-气缸，3-压力传感器，4-伺服缸，5-三位四通电磁比例换向阀，6-比较器，7-控制器，8-溢流阀，9-液压泵，10-油箱，11-液压泵马达，12-三位四通电磁换向阀，13-二位二通比例节流阀，14-第Ⅰ溢流阀，15-第Ⅱ溢流阀，16-第Ⅲ溢流阀，17-第Ⅰ单向阀 ，18-第Ⅱ单向阀,19-液压泵，20-双向变量泵，21-动力源。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，一种恒压蓄能器系统，包括液压泵马达11、液压泵9及蓄能器1，所述液压泵马达11与蓄能器1的油液腔连接，所述液压泵9的进油口与油箱连接，所述蓄能器1的气腔与气缸2的无杆腔的一端连接，蓄能器1的油液腔还与换向阀的第一端连接，气缸2的无杆腔的另一端通过压力传感器（KZ-YLF）3与比较器（AIRTROL F-4103）6一端连接，比较器（AIRTROLF-4103）6的另一端通过控制器（VT-3000BS30）7与换向阀的第二端连接，气缸2的有杆腔端部与伺服缸4的有杆腔端部通过公共活塞杆连接，伺服缸4的无杆腔与换向阀的第三端连接，伺服缸4的有杆腔上的出油口与换向阀的第四端连接，换向阀的第一端与液压泵9的出油口连接。
优选的，所述液压泵9的出油口与换向阀的第一端之间还设有溢流阀8。
进一步地，公共活塞杆是由连杆以及与连杆两端垂直的活塞头组成的工字型活塞杆，所述连杆的一端穿过气缸2的有杆腔，且与气缸2的有杆腔内的活塞头中央垂直连接，连杆的另一端穿过伺服缸4的有杆腔，且与伺服缸4的有杆腔内的活塞头中央垂直连接。
优选的，所述换向阀为三位四通电磁比例换向阀5。
优选的，所述控制器（VT-3000BS30）7为比例换向阀控制器（VT-3000BS30）7。
优选的，所述比较器（AIRTROL F-4103）6为压力比较器（AIRTROL F-4103）。
本实施例应用于工程机械液压系统中，液压系统稳定运行时，压力传感器（KZ-YLF）3监测到的压力信号与比较器（AIRTROL F-4103）6中的预设值相同，控制器（VT-3000BS30）7根据比较器（AIRTROL F-4103）6的信号控制三位四通电磁比例换向阀5处于中位，蓄能器1状态维持稳定；当相应的液压控制系统中压力升高时，压力传感器（KZ-YLF）3监测到的压力信号比比较器（AIRTROL F-4103）6中的预设值压力高，控制器（VT-3000BS30）7根据比较器（AIRTROL F-4103）6的信号控制三位四通电磁比例换向阀5处于左位，伺服缸4的活塞杆收回带动气缸2活塞杆伸出，蓄能器1气腔体积增大，压力减小，蓄能器1储存系统能量；当相应的液压控制系统中压力降低时，压力传感器（KZ-YLF）3监测到的压力信号比比较器（AIRTROL F-4103）6中的预设值压力低，控制器（VT-3000BS30）7根据比较器（AIRTROLF-4103）6的信号控制三位四通电磁比例换向阀5处于右位，伺服缸4活塞杆伸出带动气缸2活塞杆收回，蓄能器1气腔体积减小，压力增大，蓄能器1释放储存的能量，向系统供能；当压力传感器（KZ-YLF）3监测到的压力信号与比较器（AIRTROL F-4103）6中的预设值压力相等时，控制器（VT-3000BS30）7根据比较器（AIRTROL F-4103）6的信号控制三位四通电磁比例换向阀5恢复中位，使蓄能器1的气腔内压力一直维持在恒定值。
根据压力传感器（KZ-YLF）3反馈的信号，由比较器（AIRTROL F-4103）6和控制器（VT-3000BS30）7来控制三位四通电磁比例换向阀5的工作状态，实现对蓄能器1气腔体积的调节，从而达到对气腔内压力的调节，使蓄能器1的气腔内压力维持在恒定值，在蓄能器1充放能时避免在充油后期因油腔压力升高而充油困难，造成部分能量无法存储在蓄能器1，在放油后期因油腔压力降低造成动力减弱，影响工程机械工作性能。
实施例2
如图2所示，一种恒压蓄能器系统，包括液压泵马达11、液压泵9及蓄能器1，所述液压泵马达11与蓄能器1的油液腔连接，所述液压泵9的进油口与油箱连接，所述蓄能器1的气腔与气缸2的无杆腔的一端连接，蓄能器1的油液腔还与换向阀的第一端连接，气缸2的无杆腔的另一端通过压力传感器（KZ-YLF）3与比较器（AIRTROL F-4103）6一端连接，比较器（AIRTROLF-4103）6的另一端通过控制器（VT-3000BS30）7与换向阀的第二端连接，气缸2的有杆腔端部与伺服缸4的有杆腔端部通过公共活塞杆连接，伺服缸4的无杆腔与换向阀的第三端连接，伺服缸4的有杆腔上的出油口与换向阀的第四端连接，换向阀的第一端与液压泵9的出油口连接。
进一步地，所述液压泵马达11的第一端及第二端分别通过三位四通电磁换向阀12与蓄能器1的油液腔连接，所述液压泵马达11的第三端及第四端分别与二位二通比例节流阀13的两端连接，二位二通比例节流阀13的一端与第Ⅰ溢流阀14一端连接，第Ⅰ溢流阀14的另一端分别与第Ⅱ溢流阀15的一端及第Ⅲ溢流阀16的一端连接，第Ⅲ溢流阀16的另一端与二位二通比例节流阀13的另一端连接，第Ⅱ溢流阀15的另一端与液压泵19连接，液压泵19的进油口与油箱连接，液压泵19的另一端与双向变量泵20的一端连接，双向变量泵20的第二端及第三端分别连接液压泵马达11的两端，双向变量泵20的第四端与动力源21连接，第Ⅰ溢流阀14的一端还与第Ⅰ单向阀17的一端连接，第Ⅰ单向阀17的另一端与第Ⅱ单向阀18的一端连接，第Ⅱ单向阀18的另一端与第Ⅲ溢流阀16的另一端连接。
优选的，所述液压泵9的出油口与换向阀5的第一端之间还设有溢流阀8。
进一步地，公共活塞杆是由连杆以及与连杆两端垂直的活塞头组成的工字型活塞杆，所述连杆的一端穿过气缸2的有杆腔，且与气缸2的有杆腔内的活塞头中央垂直连接，连杆的另一端穿过伺服缸4的有杆腔，且与伺服缸4的有杆腔内的活塞头中央垂直连接。
优选的，所述换向阀为三位四通电磁比例换向阀5。
优选的，所述控制器（VT-3000BS30）7为比例换向阀5控制器（VT-3000BS30）7。
优选的，所述比较器（AIRTROL F-4103）6为压力比较器（AIRTROL F-4103）6。
本实施例中将一种恒压蓄能器系统应用于单液压马达双回路控制系统中能量的回收利用。当工作装置启动后或缓慢加速时，左控制回路或右控制回路独立驱动液压马达。如果右控制回路驱动液压马达，则右控制回路控制双向液压泵20为液压马达供油，同时，被动控制回路中的三位四通电磁换向阀12处于中位，被动控制回路不工作；如果左控制回路驱动液压马达，则右控制回路中的二位二通比例节流阀13导通，左控制回路中的三位四通电磁换向阀12处于图中上位或下位，左控制回路系统中压力降低，压力传感器（KZ-YLF）3监测到的压力信号比比较器（AIRTROL F-4103）6中的预设值压力低，控制器（VT-3000BS30）7根据比较器（AIRTROL F-4103）6的信号控制三位四通电磁比例换向阀5处于右位，伺服缸4活塞杆伸出带动气缸2活塞杆收回，蓄能器1气腔体积减小，压力增大，蓄能器1释放储存的能量，向系统供能。
如图3所示，当工作装置减速制动时，右控制回路中的二位二通比例节流阀13导通，右控制回路不工作；与左控制回路连通的液压马达处于泵工况，左控制回路中的三位四通电磁换向阀12处于图中上位或下位，左控制回路系统中压力升高，压力传感器（KZ-YLF）3监测到的压力信号比比较器（AIRTROL F-4103）6中的预设值压力高，控制器（VT-3000BS30）7根据比较器（AIRTROL F-4103）6的信号控制三位四通电磁比例换向阀5处于左位，伺服缸4活塞杆收回带动气缸2活塞杆伸出，蓄能器1气腔体积增大，压力减小，蓄能器1储存系统能量，其动能被转换为液压能存储到蓄能器1中以备后用。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。应当理解，以上的描述意图在于说明而非限制。例如，上述实施例(和/或其方面)可以彼此组合使用。此外，根据本发明的启示可以做出很多改型以适于具体的情形或材料而没有偏离本发明的范围。通过阅读上述描述，权利要求的范围和精神内的很多其它的实施例和改型对本领域技术人员是显而易见的。

Claims (6)

1.一种恒压蓄能器系统，包括液压泵、液压泵马达及蓄能器，所述液压泵马达与蓄能器的油液腔连接，所述液压泵的进油口与油箱连接，其特征在于，所述蓄能器的气腔与气缸的无杆腔的一端连接，蓄能器的油液腔还与换向阀的第一端连接，气缸的无杆腔的另一端通过压力传感器与比较器一端连接，比较器的另一端通过控制器与换向阀的第二端连接，气缸的有杆腔端部与伺服缸的有杆腔端部通过公共活塞杆连接，伺服缸的无杆腔与换向阀的第三端连接，伺服缸的有杆腔上的出油口与换向阀的第四端连接，换向阀的第一端与液压泵的出油口连接。
2.根据权利要求1所述的恒压蓄能器系统，其特征在于，所述液压泵的出油口与换向阀的第一端之间还设有溢流阀。
3.根据权利要求1所述的恒压蓄能器系统，其特征在于，所述公共活塞杆是由连杆以及与连杆两端垂直的活塞头组成的工字型活塞杆，所述连杆的一端穿过气缸的有杆腔，且与气缸的有杆腔内的活塞头中央垂直连接，连杆的另一端穿过伺服缸的有杆腔，且与伺服缸的有杆腔内的活塞头中央垂直连接。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的恒压蓄能器系统，其特征在于，所述换向阀为三位四通电磁比例换向阀。
5.根据权利要求1所述的恒压蓄能器系统，其特征在于，所述控制器为比例换向阀控制器。
6.根据权利要求1所述的恒压蓄能器系统，其特征在于，所述比较器为压力比较器。
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