CN109882457B - 一种组合式液压缸的能量再生系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种组合式液压缸的能量再生系统，其包括液压阀控制器、重物M、第一柱塞液压缸、单活塞杆液压缸、第二柱塞液压缸、液压缸固定架、第一单向阀、第二单向阀、调速阀、第三单向阀、第四单向阀、第五单向阀、二位二通换向阀、液压蓄能器、二位三通换向阀、三位四通换向阀、油箱、变量液压泵。重物M下落过程中，高压油经第四单向阀，通过二位三通换向阀的A‑C油路进入液压蓄能器，重物M的重力势能储存进液压蓄能器中。抬升重物M的过程中，液压蓄能器储存的液压能通过二位三通换向阀的C‑B油路，经第五单向阀、第二单向阀提供到单活塞杆液压缸的无杆腔抬升重物M，达到能量再生的目的。

Description

一种组合式液压缸的能量再生系统

技术领域

本发明属于液压系统的能量回收再生技术领域，具体涉及一种组合式液压缸的能量再生系统。

背景技术

工程机械中，如挖掘机、装载机等常常由液压缸驱动。而这些挖掘机、装载机作为国家基础建设的最重要的工程机械机种的代表，已经广泛应用于建筑，交通，水利及军事领域中。随着改革开放的今天，人类的需求日益增长，建筑业的大量发展推动着地基基础建设相应设备的发展和完善。因此，液压缸的节能已经引起了人们的广泛关注与重视。

目前的液压缸能量回收系统主要针对于在制动过程中的能量回收。在制动时，系统的动能会以热能的形式耗散在节流口上，使液压油温度升高，导致系统的制动性能下降，特别对需频繁制动的系统影响更大。采用液压阀制动的同时会消耗掉大量的能量，不利于节能。因此，对如何使执行元件快速平稳地制动，尽量减小缓冲腔的压力冲击并把制动过程的能量进行回收再利用的研究就具有重要的意义。国内外学者对液压制动系统已做了很多研究，也取得了显著的效果：如通过改进液压阀的结构来降低缓冲腔的冲击；利用液压变压器回收挖掘机动臂势能，满足平衡回路的需求，同时对势能进行回收等。而本发明是将重物下落的重力势能储存在液压蓄能器中。为了提高能量的储存率，可以增大流至液压蓄能器的液压油的压强。

鉴于此，本案发明人对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种组合式液压缸的能量再生系统，可回收重物下落时的重力势能并将其再利用。

为了达到上述目的，本发明采用这样的技术方案：

一种组合式液压缸的能量再生系统，包括液压阀控制器、重物M、第一柱塞液压缸、单活塞杆液压缸、第二柱塞液压缸、液压缸固定架、第一单向阀、第二单向阀、调速阀、第三单向阀、第四单向阀、第五单向阀、二位二通换向阀、液压蓄能器、二位三通换向阀、三位四通换向阀、油箱、变量液压泵。

液压阀控制器分别与二位二通换向阀的控制口K、二位三通换向阀的控制口K、三位四通换向阀的左控制口K1和右控制口K2连接；第一柱塞液压缸、单活塞杆液压缸、第二柱塞液压缸通过固定架进行刚性连接；第一柱塞液压缸的出油口与第二柱塞液压缸的出油口相连接后分两路：一路接第四单向阀的进油口，第四单向阀的出油口连接二位三通电磁换向阀的A口，二位三通电磁换向阀的C口连接液压蓄能器；另一路连接第一单向阀的进油口，第一单向阀的出油口连接油箱。在抬升重物过程中，液压缸柱塞上升，第一柱塞液压缸和第二柱塞液压缸的容积变大并形成局部真空，从油箱吸油。

单活塞杆液压缸的无杆腔油口连接第二单向阀的出油口，节流阀的B口。第二单向阀的进油口与节流阀的A口连接后分成两路：一路连接第五单向阀的出油口，第五单向阀的进油口连接二位三通换向阀的B口；另一路连接三位四通换向阀的A口。

单活塞杆液压缸的有杆腔油口分两路：一路连接三位四通阀的B口，另一路连接第三单向阀的进油口，第三单向阀的出油口连接二位二通换向阀的A口，二位二通换向阀的B口连接油箱。

根据上述的一种组合式液压缸的能量再生系统，单活塞杆液压缸的活塞作用面积为A1，第一柱塞液压缸的柱塞面积为A2，第二柱塞液压缸的柱塞面积为A3，并且A1>2×(A2+A3)。

组合液压缸的方式多样化，可采用焊接工艺，也可采用铸造工艺，铸造出满足工作情况的组合式液压缸。采用铸造工艺优点是强度高，可靠性好，但是成本偏高；采用焊接工艺优点是操作方便，成本偏低，但是可靠性较差。

本发明是将重物下落的重力势能进行回收和再生，从而达到节能的目的。本发明适用于大部分工程机械中，应用前途广泛。

附图说明

图1 为本发明之重物下落过程的工作原理图；

图2 为本发明之蓄能器释放能量抬升重物的工作原理图。

图中：

1.液压阀控制器；2.重物M；3.第一柱塞液压缸； 4.单活塞杆液压缸；5.第二柱塞液压缸； 6.液压缸固定架；7.第一单向阀 ； 8.第二单向阀；9.调速阀；10.第三单向阀；11.第四单向阀 ；12.第五单向阀；13.二位二通换向阀 ；14.液压蓄能器；15.二位三通换向阀；16.三位四通换向阀；17.油箱 ；18.变量液压泵。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面结合附图进行详细阐述。

参照图1和图2，一种组合式液压缸能量再生系统，包括液压阀控制器1、重物M 2、第一柱塞液压缸3、单活塞杆液压缸4、第二柱塞液压缸5、液压缸固定架6、第一单向阀7、第二单向阀8、调速阀9、第三单向阀10、第四单向阀11、第五单向阀12、二位二通换向阀13、液压蓄能器14、二位三通换向阀15、三位四通换向阀16、油箱17、变量液压泵18。

液压阀控制器1分别与二位二通换向阀13的控制口K、二位三通换向阀15的控制口K、三位四通换向阀16的左控制口K1和右控制口K2连接；第一柱塞液压缸3、单活塞杆液压缸4、第二柱塞液压缸5通过固定架6进行刚性连接；

第一柱塞液压缸3的出油口与第二柱塞液压缸5的出油口相连接后分两路：一路接第四单向阀11的进油口，第四单向阀11的出油口连接二位三通电磁换向阀15的A口，二位三通电磁换向阀15的C口连接液压蓄能器14；另一路连接第一单向阀7的进油口，第一单向阀7的出油口连接油箱。在抬升重物过程中，液压缸柱塞上升，第一柱塞液压缸3和第二柱塞液压缸5的容积变大并形成局部真空，从油箱吸油。

单活塞杆液压缸4的无杆腔油口连接第二单向阀8的出油口，节流阀9的B口。第二单向阀8的进油口与节流阀9的A口连接后分成两路：一路连接第五单向阀12的出油口，第五单向阀12的进油口连接二位三通换向阀15的B口；另一路连接三位四通换向阀16的A口。

单活塞杆液压缸4的有杆腔油口分两路：一路连接三位四通阀16的B口，另一路连接第三单向阀10的进油口，第三单向阀10的出油口连接二位二通换向阀13的A口，二位二通换向阀13的B口连接油箱。

根据上述的一种组合式液压缸的能量再生系统，单活塞杆液压缸4的活塞作用面积为A1，第一柱塞液压缸3的柱塞面积为A2，第二柱塞液压缸5的柱塞面积为A3，并且A1>2×(A2+A3)。

参照图1和图2，本发明的具体工作原理如下：

能量回收：重物M 2下落过程中，高压油经第四单向阀11，通过二位三通换向阀15的A-C油路进入液压蓄能器14，重物M 2下落的重力势能储存进液压蓄能器14中。

能量释放：抬升重物M 2的过程中，液压蓄能器14储存的液压能通过二位三通换向阀15的C-B油路，经第五单向阀12、第二单向阀8提供到单活塞杆液压缸4的无杆腔抬升重物M 2，达到能量再生的目的。

本发明的产品形式并非限于本案图示和实施例，任何人对其进行类似思路的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (2)

1.一种组合式液压缸的能量再生系统，其特征在于：包括液压阀控制器（1）、重物M（2）、第一柱塞液压缸（3）、单活塞杆液压缸（4）、第二柱塞液压缸（5）、液压缸固定架（6）、第一单向阀（7）、第二单向阀（8）、调速阀（9）、第三单向阀（10）、第四单向阀（11）、第五单向阀（12）、二位二通换向阀（13）、液压蓄能器（14）、二位三通换向阀（15）、三位四通换向阀（16）、油箱（17）、变量液压泵（18）；

液压阀控制器（1）分别与二位二通换向阀（13）的控制口K、二位三通换向阀（15）的控制口K、三位四通换向阀（16）的左控制口K1和右控制口K2连接；第一柱塞液压缸（3）、单活塞杆液压缸（4）、第二柱塞液压缸（5）通过固定架（6）进行刚性连接；

第一柱塞液压缸（3）的出油口与第二柱塞液压缸（5）的出油口相连接后分两路：一路接第四单向阀（11）的进油口，第四单向阀（11）的出油口连接二位三通电磁换向阀（15）的A口，二位三通电磁换向阀（15）的C口连接液压蓄能器（14）；另一路连接第一单向阀（7）的进油口，第一单向阀（7）的出油口连接油箱（17）；

在抬升重物过程中，液压缸柱塞上升，第一柱塞液压缸（3）和第二柱塞液压缸（5）的容积变大并形成局部真空，从油箱（17）吸油；

单活塞杆液压缸（4）的无杆腔油口连接第二单向阀（8）的出油口，节流阀（9）的B口；

第二单向阀（8）的进油口与节流阀（9）的A口连接后分成两路：一路连接第五单向阀（12）的出油口，第五单向阀（12）的进油口连接二位三通换向阀（15）的B口；另一路连接三位四通换向阀（16）的A口；

单活塞杆液压缸（4）的有杆腔油口分两路：一路连接三位四通阀（16）的B口，另一路连接第三单向阀（10）的进油口，第三单向阀（10）的出油口连接二位二通换向阀（13）的A口，二位二通换向阀（13）的B口连接油箱（17）。

2.根据权利要求1所述的一种组合式液压缸的能量再生系统，其特征在于：单活塞杆液压缸（4）的活塞作用面积为A1，第一柱塞液压缸（3）的柱塞面积为A2，第二柱塞液压缸（5）的柱塞面积为A3，并且A1>2×(A2+A3)。

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