CN110701151A - 一种液压式势能回收与利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压式势能回收与利用系统，包括驱动油缸、流量再生单元与平衡单元，其中，驱动油缸用于驱动升降装置；流量再生单元包括电动机、主泵、油箱、溢流阀、2个单向阀、2个节流阀、电磁换向阀；电动机与主泵同轴连接；溢流阀安装于主泵出油口，用于控制系统的工作压力；2个节流阀与2个单向阀安装于电磁换向阀与主泵之间，通过增加驱动油缸无杆腔的回油压力，实现流量再生；平衡单元包括平衡油缸、3个电磁换向阀、液压蓄能器、溢流阀，用于实现升降装置势能的回收、储存与利用。本发明中升降装置势能的回收与利用采用同一条油路，且升降装置下降时主泵无需提供油液，操作简单，运行安全可靠，能量利用率高。

Description

一种液压式势能回收与利用系统

技术领域

本发明属于液压传动领域，特别是一种液压式势能回收与利用系统。

背景技术

为了减轻人工的劳动强度，液压挖掘机、液压叉车等多种机械采用了液压缸驱动升降装置来完成特定举升等作业。这些升降装置在液压缸驱动下频繁地上下运动，在下降过程中，升降装置的势能以热能的形式耗散在节流阀口，易引起系统发热、振动以及降低元件使用寿命等问题。若将升降装置的势能进行回收与利用则有效地降低系统能耗，达到节能的目的。

目前针对升降装置势能回收与利用已有一些解决方案。其根据储能元件的不同，可分为电力式和液压式势能回收与利用系统。电力式势能回收与利用系统通过在驱动油缸回油路添加由液压马达、发电机、蓄电池或超级电容等元件组成的能量回收单元，将升降装置的势能以电能的形式储存于蓄电池或超级电容，如专利201620537294.6、200820166582.0；但系统中势能的回收与利用采用两条不同油路，且升降装置下降时，主泵仍需提供油液，能量转换环节较多。液压式势能回收与利用系统通过在驱动油缸回油路添加由液压蓄能器、液压马达、换向阀、节流阀等元件组成的能量回收单元，将升降装置的势能以液能的形式储存于液压蓄能器，如专利201310103144.5、201210080014.X；但其并未解决升降装置势能的回收与利用采用两条不同油路及升降装置下降时主泵仍需提供油液的问题。

发明内容

为解决上述技术所存在的不足，本发明提供了一种液压式势能回收与利用系统。

为了弥补现有技术的不足，本发明通过以下方式实现：一种液压式势能回收与利用系统，包括驱动油缸、流量再生单元与平衡单元；所述驱动油缸用于驱动升降装置；所述流量再生单元包括电动机、主泵、油箱、溢流阀1、单向阀1、单向阀2、节流阀1、节流阀2、电磁换向阀1；所述平衡单元包括平衡油缸、电磁换向阀2、电磁换向阀3、电磁换向阀4、溢流阀2、液压蓄能器。

优选的，所述主泵与所述电动机同轴相联，且所述主泵由电动机驱动，提供系统所需油液。

优选的，所述主泵出油口分为两路，第一路与溢流阀1进油口相连，第二路与单向阀1进油口相连，溢流阀1出油口与油箱相连；单向阀1出油口分为三路，第一路与单向阀2出油口相连，第二路与节流阀1进油口相连，第三路与电磁换向阀1的P口相连；节流阀1出油口与油箱相连；电磁换向阀1的A口与驱动油缸有杆腔相连，B口与驱动油缸无杆腔相连，T口分为两路，第一路与单向阀2进油口相连，第二路与节流阀2进油口相连；节流阀2出油口与油箱相连，形成流量再生单元油路。

优选的，所述溢流阀1用于控制主泵的压力。

优选的，所述平衡油缸无杆腔与电磁换向阀2的P口相连，电磁换向阀2的A口与电磁换向阀4的P口相连，电磁换向阀2的B口与油箱相连；电磁换向阀4的A口分为两路，第一路与液压蓄能器进油口相连，第二路与溢流阀2进油口相连；溢流阀2出油口与油箱相连；所述平衡油缸有杆腔与电磁换向阀3的P口相连，电磁换向阀3的A口与电磁换向阀4的P口相连，电磁换向阀3的B口与油箱相连，形成平衡单元油路，实现升降装置势能的回收、储存与利用。

优选的，所述溢流阀2用于控制液压蓄能器的最大工作压力。

通过上述方式，当升降装置下降时，节流阀1打开至与升降装置下降速度相对应的开度，节流阀2的阀口关闭，电磁换向阀1与电磁换向阀2工作于右位，即电磁换向阀1的P口与A口相连，T口与B口相连，电磁换向阀2的P口与A口相连。电磁换向阀3与电磁换向阀4工作于左位，即电磁换向阀3的P口与B口相连，电磁换向阀4的P口与A口相连。平衡油缸无杆腔油液经电磁换向阀2、电磁换向阀4引入液压蓄能器，实现势能的回收与储存；同时，由于驱动油缸无杆腔油液经电磁换向阀1、单向阀2与节流阀1引入油箱，增加了回油压力，使部分油液优先流入驱动油缸有杆腔，实现流量再生；此时主泵不提供油液，驱动油缸有杆腔的油液全部来自于驱动油缸无杆腔。当液压蓄能器的压力高于最大工作压力时，为保证液压蓄能器的使用寿命，电磁换向阀2工作于左位，电磁换向阀4工作于右位，液压蓄能器停止储能。

当升降装置上升时，节流阀2打开至与升降装置上升速度相对应的开度，节流阀1的阀口关闭，电磁换向阀2工作于右位，即电磁换向阀2的P口与A口相连。电磁换向阀1、电磁换向阀3与电磁换向阀4工作于左位，即电磁换向阀1的P口与B口相连，T口与A口相连，电磁换向阀3的P口与B口相连，电磁换向阀4的P口与A口相连。液压蓄能器储存的油液经电磁换向阀4、电磁换向阀2引入平衡油缸无杆腔，平衡油缸有杆腔油液经电磁换向阀3引入油箱；同时，主泵输出的油液经单向阀1、电磁换向阀1引入驱动油缸无杆腔，升降装置在主泵与液压蓄能器的共同作用下上升，实现升降装置势能的利用。当液压蓄能器的压力低于最小工作压力时，为保证液压蓄能器的使用寿命，电磁换向阀2工作于左位，电磁换向阀4工作于右位，液压蓄能器停止放能。由于液压蓄能器提供的液能能够平衡升降装置的部分重力，亦可等效于主泵提供的液能平衡升降装置的另一部分重力，降低主泵的输出功率，提高能量利用率。

附图说明

图1为本发明的结构原理示意图。

图2为本发明的升降装置下降过程结构原理示意图。

图3为本发明的升降装置上升过程结构原理示意图。

图中：1、电动机；2、主泵；2a、主泵出油口；3、油箱；4、溢流阀1；4a、溢流阀1进油口；4b、溢流阀1出油口；5、单向阀1；5a、单向阀1进油口；5b、单向阀1出油口；6、单向阀2；6a、单向阀2进油口；6b、单向阀2出油口；7、节流阀1；7a、节流阀1进油口；7b、节流阀1出油口；8、节流阀2；8a、节流阀2进油口；8b、节流阀2出油口；9、电磁换向阀1；10、驱动油缸；10a、驱动油缸有杆腔；10b、驱动油缸无杆腔；11、平衡油缸；11a、平衡油缸有杆腔；11b、平衡油缸无杆腔；12、电磁换向阀2；13、电磁换向阀3；14、电磁换向阀4；15、溢流阀2；15a、溢流阀2进油口；15b、溢流阀2出油口；16、液压蓄能器；16a、液压蓄能器进油口。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案与优点详细明了，下面通过附图，对本发明进一步介绍。但此处所描述的附图仅仅用于解释本发明，并不用于限制本发明的范围。

如图1所示，一种液压式势能回收与利用系统，包括驱动油缸（10）、流量再生单元与平衡单元；所述驱动油缸用于驱动升降装置；所述流量再生单元包括电动机（1）、主泵（2）、油箱（3）、溢流阀1（4）、单向阀1（5）、单向阀2（6）、节流阀1（7）、节流阀2（8）、电磁换向阀1（9）；所述平衡单元包括平衡油缸（11）、电磁换向阀2（12）、电磁换向阀3（13）、电磁换向阀4（14）、溢流阀2（15）、液压蓄能器（16）。

如图1所示，所述主泵（2）与所述电动机（1）同轴相联，且所述主泵（2）由电动机（1）驱动，提供系统所需油液。

如图1所示，主泵出油口（2a）分为两路，第一路与溢流阀1进油口（4a）相连，第二路与单向阀1进油口（5a）相连，溢流阀1出油口（4b）与油箱（3）相连；单向阀1出油口（5b）分为三路，第一路与单向阀2出油口（6b）相连，第二路与节流阀1进油口（7a）相连，第三路与电磁换向阀1（9）的P口相连；节流阀1出油口（7b）与油箱（3）相连；电磁换向阀1（9）的A口与驱动油缸有杆腔（10a）相连，B口与驱动油缸无杆腔（10b）相连，T口分为两路，第一路与单向阀2进油口（6a）相连，第二路与节流阀2进油口（8a）相连；节流阀2出油口（8b）与油箱（3）相连，形成流量再生单元油路。

如图1所示，所述溢流阀1（4）用于控制系统的压力。

如图1所示，所述平衡油缸无杆腔（11b）与电磁换向阀2（12）的P口相连，电磁换向阀2（12）的A口与电磁换向阀4（14）的P口相连，电磁换向阀2（12）的B口与油箱（3）相连；电磁换向阀4（14）的A口分为两路，第一路与液压蓄能器进油口（16a）相连，第二路与溢流阀2进油口（15a）相连；溢流阀2出油口（15b）与油箱（3）相连；所述平衡油缸有杆腔（11a）与电磁换向阀3（13）的P口相连，电磁换向阀3（13）的A口与电磁换向阀4（14）的P口相连，电磁换向阀3（13）的B口与油箱（3）相连，形成平衡单元油路，实现升降装置势能的回收、储存与利用。

如图1所示，所述溢流阀2（15）用于控制液压蓄能器（16）的最大工作压力。

如图2所示，当升降装置下降时，节流阀1（7）打开至与升降装置下降速度相对应的开度，节流阀2（8）的阀口关闭，电磁换向阀1（9）与电磁换向阀2（12）工作于右位，即电磁换向阀1（9）的P口与A口相连，T口与B口相连，电磁换向阀2（12）的P口与A口相连。电磁换向阀3（13）与电磁换向阀4（14）工作于左位，即电磁换向阀3（13）的P口与B口相连，电磁换向阀4（14）的P口与A口相连。平衡油缸无杆腔（11b）油液经电磁换向阀2（12）、电磁换向阀4（14）引入液压蓄能器（16），实现势能的回收与储存；同时，由于驱动油缸无杆腔（10b）油液经电磁换向阀1（9）、单向阀2（6）与节流阀1（7）引入油箱（3），增加了回油压力，使部分油液优先流入驱动油缸有杆腔（10a），实现流量再生；此时主泵不提供油液，驱动油缸有杆腔（10a）的油液全部来自于驱动油缸无杆腔（10b）。当液压蓄能器（16）的压力高于最大工作压力时，为保证液压蓄能器（16）的使用寿命，电磁换向阀2（12）工作于左位，电磁换向阀4（14）工作于右位，液压蓄能器（16）停止储能。

如图3所示，当升降装置上升时，节流阀2（8）打开至与升降装置上升速度相对应的开度，节流阀1（7）的阀口关闭，电磁换向阀2（12）工作于右位，即电磁换向阀2（12）的P口与A口相连。电磁换向阀1（9）、电磁换向阀3（13）与电磁换向阀4（14）工作于左位，即电磁换向阀1（9）的P口与B口相连，T口与A口相连，电磁换向阀3（13）的P口与B口相连，电磁换向阀4（14）的P口与A口相连。液压蓄能器（16）储存的油液经电磁换向阀4（14）、电磁换向阀2（12）引入平衡油缸无杆腔（11b），平衡油缸有杆腔（11a）油液经电磁换向阀3（13）引入油箱（3）；同时，主泵（2）输出的油液经单向阀1（5）、电磁换向阀1（9）引入驱动油缸无杆腔（10b），升降装置在主泵（2）与液压蓄能器（16）的共同作用下上升，实现升降装置势能的利用。当液压蓄能器（16）的压力低于最小工作压力时，为保证液压蓄能器（16）的使用寿命，电磁换向阀2（12）工作于左位，电磁换向阀4（14）工作于右位，液压蓄能器（16）停止放能。由于液压蓄能器（16）提供的液能能够平衡升降装置的部分重力，亦可等效于主泵（2）提供的液能平衡升降装置的另一部分重力，降低主泵（2）的输出功率，提高能量利用率。

本发明的有益效果是：采用本发明的升降装置可有效地解决势能的回收与利用采用两条不同的油路及升降装置下降时主泵仍需提供油液的问题，能量转换环节较少，能量利用率高，且本发明可广泛应用于各种由液压缸驱动的升降装置。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构或等效流程变换，或直接间接运用在其他相关技术领域，均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种液压式势能回收与利用系统，包括驱动油缸（10）、流量再生单元与平衡单元；所述驱动油缸用于驱动升降装置；所述流量再生单元包括电动机（1）、主泵（2）、油箱（3）、溢流阀1（4）、单向阀1（5）、单向阀2（6）、节流阀1（7）、节流阀2（8）、电磁换向阀1（9）；所述平衡单元包括平衡油缸（11）、电磁换向阀2（12）、电磁换向阀3（13）、电磁换向阀4（14）、溢流阀2（15）、液压蓄能器（16）。

2.根据权利要求1所述的液压式势能回收与利用系统，其特征是，所述主泵（2）与所述电动机（1）同轴相联，且所述主泵（2）由电动机（1）驱动；所述主泵出油口（2a）分为两路，第一路与溢流阀1进油口（4a）相连，第二路与单向阀1进油口（5a）相连，溢流阀1出油口（4b）与油箱（3）相连；单向阀1出油口（5b）分为三路，第一路与单向阀2出油口（6b）相连，第二路与节流阀1进油口（7a）相连，第三路与电磁换向阀1（9）的P口相连；节流阀1出油口（7b）与油箱（3）相连；电磁换向阀1（9）的A口与驱动油缸有杆腔（10a）相连，B口与驱动油缸无杆腔（10b）相连，T口分为两路，第一路与单向阀2进油口（6a）相连，第二路与节流阀2进油口（8a）相连；节流阀2出油口（8b）与油箱（3）相连，形成流量再生单元油路。

3.根据权利要求1所述的液压式势能回收与利用系统，其特征是，所述平衡油缸无杆腔（11b）与电磁换向阀2（12）的P口相连，电磁换向阀2（12）的A口与电磁换向阀4（14）的P口相连，电磁换向阀2（12）的B口与油箱（3）相连；电磁换向阀4（14）的A口分为两路，第一路与液压蓄能器进油口（16a）相连，第二路与溢流阀2进油口（15a）相连；溢流阀2出油口（15b）与油箱（3）相连；所述平衡油缸有杆腔（11a）与电磁换向阀3（13）的P口相连，电磁换向阀3（13）的A口与电磁换向阀4（14）的P口相连，电磁换向阀3（13）的B口与油箱（3）相连，形成平衡单元油路，实现升降装置势能的回收、储存与利用。

4.根据权利要求3所述的液压式势能回收与利用系统，其特征是，所述液压蓄能器（16）用于储存平衡油缸无杆腔（11b）的高压油液。

5.根据权利要求3所述的液压式势能回收与利用系统，其特征是，所述溢流阀2（15）用于控制液压蓄能器（16）的最大工作压力。

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