CN115450964B - 一种用于重力储能的移动升降车液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于重力储能的移动升降车液压系统，包括油箱，油箱连接于油泵，油泵的出油口连接于第一分支和第二分支；第二分支连接第二单向阀，第二单向阀另一端连接于第二开关阀和第二换向阀，第二开关阀另一端连接于蓄能器；第二换向阀另外三接口分别连接至油箱、第一通路和第二通路，切换向第一通路和第二通路进行进油或回油，第一通路和第二通路另一端连接至第三换向阀，第三换向阀另外两接口分别连接至第二油缸的无杆腔和有杆腔，切换第一通路同时连通至第二油缸的无杆腔和有杆腔进油、或第一通路和第二通路分别对第二油缸的无杆腔或有杆腔进油或回油。达到了小型油泵为系统供油，驱动大容积重载油缸高速精确控制运行的效果。

Description

一种用于重力储能的移动升降车液压系统

技术领域

本发明涉及液压控制技术领域，特别涉及一种用于重力储能的移动升降车液压系统。

背景技术

在重力储能发电系统中存在重物的升降搬运需求，为了实现大规模的重物从低位升高到高位，并按顺序摆放，需要有一套提升系统。该系统能进行重物提升/下降，同时能够通过横移系统将重物放置在高位/低位的载物横梁上。为了实现该动作功能，需要有一套液压系统，实现重物的升降和横移功能；同时由于重物的提升和横移时间较短，需要液压系统在短时间内提供进行大流量压力油执行多油缸的伸出和缩回，并兼顾系统的造价；

上述横移和升降功能由不同的油缸驱动实现，横移和升降功能要求在高压、大流量下实现，而由于设备是采用断续作业方式，采用油泵供油方式会导致油泵功率过大而造成系统成本过高，运行能耗大。

例如在申请号为CN201820756517.7的专利“用于平整机高压泵的液压系统”中，公开了液压系统包括进油管、出油管、泄压管、第一液压泵、第二液压泵以及两台电机，该液压系统通过辅助元件及蓄能器的设定，为外部控制系统持续提供稳定的压力，从而使的带钢的平整效果更好，提高产品质量；但是其要依靠2台液压泵提供压力油，而蓄能器主要用于保压稳压作用，在需要高流量时，该系统的造价较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于重力储能的移动升降车液压系统，用于驱动重载横移升降设备上多个工作油缸快速高效节能运行，实现用小型油泵为系统供油，驱动大容积重载油缸高速精确控制运行，同时节省设备投资，具有控制精度高、造价低、控制简单等优势。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种用于重力储能的移动升降车液压系统，包括油箱，油箱连接于油泵，油泵的出油口连接于第一分支和第二分支，分别为第一油缸和第二油缸供油，实现升降和横移；

所述第二分支连接第二单向阀进口端，第二单向阀另一端连接于第二开关阀和第二换向阀，第二开关阀另一端连接于第二蓄能器；

所述第二换向阀另外三个接口分别连接至油箱、第一通路和第二通路，用于切换向第一通路和第二通路进行进油或回油，第一通路和第二通路另一端连接至第三换向阀，第三换向阀另外两个接口分别连接至第二油缸的无杆腔和有杆腔，用于切换第一通路同时连通至第二油缸的无杆腔和有杆腔进油、或第一通路和第二通路分别对第二油缸的无杆腔或有杆腔进油或回油。

更进一步地，所述第一分支连接于第一单向阀进口端，第一单向阀另一端连接第一换向阀，第一换向阀还连接于第一油缸的无杆腔和油箱，用于切换自第一分支的进油和向油箱的回油。

更进一步地，所述第一换向阀与第一油缸的无杆腔之间通过液控单向阀连接，液控单向阀的进油口连接于第一换向阀的A接口、控制回路连接于第一换向阀的B接口。

更进一步地，所述第一油缸的无杆腔还连接于第一开关阀，第一开关阀另一端连接于第一蓄能器和第一单向阀的出口端。

更进一步地，所述第一开关阀远离第一油缸一端还连接第一溢流阀，第一溢流阀另一端连接回油箱。

更进一步地，所述第一油缸的有杆腔进出油口连接于第三开关阀，第三开关阀另一端连接于第四换向阀，第四换向阀还连接于第一换向阀和油箱，用于切换有杆腔向油箱回油或者在第一油缸缩回时将无杆腔中的部分油液回至有杆腔。

更进一步地，所述第四换向阀为比例换向阀，用于控制油缸伸出的速度。

更进一步地，所述第一油缸内部或者外部安装有第一位移传感器，以反馈油杆伸出量。

更进一步地，所述第三换向阀为液控换向阀，第一通路中压力超过设定值时，切换至向第二油缸的有杆腔进油，使得油杆缩回泄压。

更进一步地，所述第三换向阀的P接口连接于单向溢流阀，单向溢流阀的出油口连接于第三换向阀一端的控制油路，控制第一通路向第二油缸的有杆腔进油，无杆腔向第二通路回油。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.本发明用第二蓄能器为第二油缸提供动力油，在油缸工作时，由油泵和第二蓄能器共同为第二油缸提供压力油，可以满足油缸在短时间内的大流量要求；其中压力油主要由蓄能器提供，从而大幅减小了油泵的额定功率，节省系统成本和能源消耗；

同样地，第二油缸的工作油液也主要由第二蓄能器提供，实现短时间内的高速运行，不增加油泵装机功率，节省了投资。

2.重载设备的液压油缸中，无杆腔容积通常远大于有杆腔。本发明中，在第一油缸伸出时，第三开关阀接通，此时第一油缸的有杆腔中的油液经过第三开关阀进入到第四换向阀，再经过散热器和回油过滤器回到油箱；

第四换向阀用于控制油缸伸出的速度，配合油缸的第一位置传感器反馈的位置信号，可以精确地控制第一油缸的伸出量；

由于第一油缸的有杆腔容量小于无杆腔，因此，在进出无杆腔的油路上用第一换向阀，而在进入有杆腔的油路上用第四换向阀控制速度，由于换向阀的成本远低于比例换向阀，这样就可以使第四换向阀的流量减小，减少系统的造价成本。

3.升降设备在下降时，利用载重物重力进行下降，无需额外动力但需要控制速度与流量；即当需要第一油缸缩回油杆时，主要依靠外部载荷使油杆缩回，无需压力油驱动；

此时第一换向阀的左侧电磁铁接通，液控单向阀在压力油作用下接通，使第一油缸无杆腔内的大量油液可以直接从第一换向阀经过节流阀、散热器和回油过滤器回到油箱；

同时，还有一部分油经过从第一换向阀经过第四换向阀和第三开关阀又回到第一油缸的有杆腔，进一步加速了第一油缸的工作速度；节流阀可以避免油缸缩回速度过快；

本设计既能实现油缸位置速度的精确控制，又能减小比例阀的流量要求，降低系统成本。

4.当需要第二油缸伸出工作时，首先接通第二开关阀，使得油泵给第二蓄能器供油，当压力达到工作压力时，接通第二换向阀，用其左侧机能，油泵和第二蓄能器中的压力油通过第三换向阀中位机制进入第二油缸的无杆腔和有杆腔，由于油缸两侧的压力不同，油杆伸出，油杆腔排出的油液直接又回到无杆腔，实现油杆的快速伸出运动；

当压力过大时，单向溢流阀开始溢流，使第三换向阀处于左侧机制，油杆缩回泄压，起到保护设备的作用；

本设计实现油缸的快速运动，同时无需由液压泵或者蓄能器提供大量液压油，而是由无杆腔和有杆腔内油液的差动实现，减小了对动力源的装机功率和流量要求。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中第一换向阀部分的结构示意图；

图3是本发明中第四换向阀部分的结构示意图；

图4是本发明中第二换向阀与第三换向阀部分的结构示意图。

图中，1、油泵；2、油箱；3、第二溢流阀；4、散热器；401、第三单向阀；5、高压过滤器；6、第二蓄能器；601、第二气体压力传感器；7、第四换向阀；8、第三开关阀；9、第一换向阀；901、液控单向阀；10、节流阀；1101、第一单向阀；1102、第二单向阀；12、第一油缸；1201、第一位移传感器；13、第一开关阀；14、第一蓄能器；1401、第一气体压力传感器；15、第二换向阀；16、单向溢流阀；17、第三换向阀；18、第二油缸；1801、第二位移传感器；20、第二开关阀；22、第一溢流阀；23、回油过滤器；242、第一压力传感器；243、第二压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明，本实施例不构成对本发明的限制。

一种用于重力储能的移动升降车液压系统，如图1所示，包括油箱2，油箱2连接于油泵1，油泵1的出油口连接于高压过滤器5，高压过滤器5的出油口连接于第一分支和第二分支，分别为第一油缸12和第二油缸18供油，实现升降和横移。

如图1和图2所示，第一分支连接于第一单向阀1101进口端，第一单向阀1101出口端连接第一换向阀9的P接口，第一换向阀9还连接于第一油缸12的无杆腔和油箱2，用于切换自第一分支的进油和向油箱2的回油；

具体的，如图2所示，第一换向阀9的A接口连接于液控单向阀901的进油口，液控单向阀901的出油口连接于第一油缸12的无杆腔，液控单向阀901的控制回路连接于第一换向阀9的B接口；

第一换向阀9为三位四通电磁换向阀，处于中位状态时，P接口不连通，T接口与A、B接口同时连通，第一油缸不工作；右侧电磁铁上电时，液压油自其P接口流向A接口，B接口与T接口连通，向第一油缸12的无杆腔进油；左侧电磁铁上电时，液压油自P接口流向B接口，使得液控单向阀901在压力油作用下接通，第一油缸12无杆腔内的大量油液从第一换向阀9的A接口向T接口流出，向油箱2的回油。

如图1所示，第一油缸12的无杆腔还连接于第一开关阀13（电磁阀），第一开关阀13另一端连接于第一蓄能器14、第一溢流阀22以及第一单向阀1101的出口端；第一溢流阀22另一端连接回油箱2，第一蓄能器14上接有第一气体压力传感器1401，当蓄能器内气体压力不足时，传感器发出低压报警，通过第一单向阀1101的出口端向第一蓄能器14进油蓄能。

如图1和图3所示，第一油缸12的有杆腔进出油口连接于第一压力传感器242和第三开关阀8（电磁开关阀），第三开关阀8另一端连接于第四换向阀7的B接口（第四换向阀7为三位四通比例换向阀，用于控制油缸伸出的速度），第四换向阀7还连接于第一换向阀9和油箱2，用于切换有杆腔向油箱2回油或者在第一油缸12缩回时将无杆腔中的部分油液回至有杆腔；

具体的，如图3所示，第四换向阀7的A接口不连通，P接口连接于第一换向阀9的T接口，第一换向阀9的T接口还连接于节流阀10，节流阀10另一端连接于第四换向阀7的T接口与散热器4，散热器4另一端连接于回油过滤器23，回油过滤器23另一端接回油箱2（油泵1的出口还连接于第二溢流阀3，第二溢流阀3另一端连接于散热器4的进口端，提高安全性；散热器4两端还并联有第三单向阀401，当回油量超过散热器4额定流量时，超量的油可以通过第三单向阀401直接流回油箱2）。

第四换向阀7处于中位或上侧机能时（两个位置的机能类似），有杆腔的油液经过第三开关阀8进入到第四换向阀7，油液自第四换向阀7B→T油路，从散热器4和回油过滤器23回到油箱2；

第一油缸12缩回油杆时，无杆腔内的大量油液一部分通过节流阀10回到油箱2，还有一部分在第四换向阀7处于下侧机能时，通过第四换向阀7的P→B油路回到油缸的有杆腔。

如图1所示，第一油缸12内部或者外部安装有第一位移传感器1201，以反馈油杆伸出量，便于由控制系统进行油缸位置反馈控制；第四换向阀7用于控制油缸伸出的速度，配合油缸的第一位置传感器反馈的位置信号，可以精确地控制第一油缸12的伸出量。

工作过程：

当需要第一油缸12工作时，油杆需要伸出；

对无杆腔：油泵1输出的压力油经过第一单向阀1101进入到第一换向阀9，当第一换向阀9的右侧电磁铁上电时，液压油通过第一换向阀9的P→A油路进入第一油缸12的无杆腔；

同时接通第一开关阀13，此时第一蓄能器14中的压力油经过第一开关阀13进入第一油缸12的无杆腔；油泵1和第一蓄能器14的压力油共同推动第一油缸12伸出油杆；由于第一蓄能器14能够在短时间内输出大量的压力油，因此可以在具备相同作业速度的前提下减小油泵1的功率和流量，降低系统造价；

需要给第一蓄能器14进行补油时，第一开关阀13关闭，第一换向阀9处于中位状态，油泵1输出的油液经第一单向阀1101，进入第一蓄能器14。

对有杆腔：第三开关阀8接通，此时第一油缸12的有杆腔中的油液经过第三开关阀8进入到第四换向阀7，第四换向阀7处于中位，油液自第四换向阀7B→T油路，从散热器4和回油过滤器23回到油箱2；

由于第一油缸12的有杆腔容量小于无杆腔，因此，在进出无杆腔的油路上用第一换向阀9，而在进入有杆腔的油路上用第四换向阀7控制速度，由于换向阀的成本远低于比例换向阀，这样就可以使第四换向阀7的流量减小，减少系统的造价成本。

当需要第一油缸12缩回油杆时，

主要依靠外部载荷使油杆缩回，无需压力油驱动。此时第一换向阀9的左侧电磁铁接通，液控单向阀901在压力油作用下接通，使第一油缸12无杆腔内的大量油液可以直接从第一换向阀9经过节流阀10、散热器4和回油过滤器23回到油箱2。同时，还有一部分油经过从第一换向阀9经过第四换向阀7和第三开关阀8又回到油缸腔，进一步加速了第一油缸12的工作速度；节流阀10可以避免油缸缩回速度过快。

如图1和图4所示，第二分支连接第二单向阀1102进口端，第二单向阀1102另一端连接于第二压力传感器243、第二开关阀20和第二换向阀15的P接口，第二开关阀20另一端连接于第二蓄能器6，

第二换向阀15另外三个接口分别连接至油箱2、第一通路和第二通路，用于切换向第一通路和第二通路进行进油或回油，第一通路和第二通路另一端连接至第三换向阀17，第三换向阀17另外两个接口分别连接至第二油缸18的无杆腔和有杆腔，用于切换第一通路同时连通至第二油缸18的无杆腔和有杆腔进油、或第一通路和第二通路分别对第二油缸18的无杆腔或有杆腔进油或回油；

具体的，第二换向阀15的A、B接口分别连接到第三换向阀17的T、P接口，第三换向阀17的A、B接口分别连接到第二油缸18的无杆腔和有杆腔，第二换向阀15的T接口连通至散热器4进口。

如图4所示，第三换向阀17为液控换向阀，第一通路中压力超过设定值时，切换至向第二油缸18的有杆腔进油，使得油杆缩回泄压；

具体的，其P接口连接于单向溢流阀16，单向溢流阀16的出油口连接于第三换向阀17一端的控制油路，控制第一通路向第二油缸18的有杆腔进油，无杆腔向第二通路回油；第三换向阀17另一端的控制油路连接于其T接口。

如图4所示，第二换向阀15处于中位状态时，其四个接口相互借不连通，第二路分支中无压力油流动；

左位状态时，第二换向阀15的P接口连通B接口，通过第一通路连通至第三换向阀17的P接口，在第三换向阀17中位时同时向第二油缸18的无杆腔和有杆腔进油，而第二换向阀15的T接口连通A接口，通过第二通路连通至第三换向阀17的T接口；

右位状态时，第二换向阀15的P接口连通A接口，通过第二通路连通至第三换向阀17的T接口，在液压油作用下，第三换向阀17切换至右位，控制向第二油缸18的有杆腔进油，而无杆腔通过第三换向阀17进入第一通路，再通过第二换向阀15连通至油箱2回油。

如图4所示，第二蓄能器6用于为第二油缸18提供动力油，其连接于第二气体压力传感器601以检测其中的压力，当第二蓄能器6内气体压力不足时，第二气体压力传感器601发出低压报警；在第二油缸18工作时，由油泵1和第二蓄能器6共同为第二油缸18提供压力油，可以满足第二油缸18在短时间内的大流量要求，减小油泵1功率，节省能源。

如图4所示，第二油缸18内部或者外部安装有第二位移传感器1801，其可以反馈油杆伸出量，以便由控制系统进行油缸位置反馈控制

工作过程：

当需要第二油缸18伸出工作时，首先接通第二开关阀20（电磁阀），油泵1给第二蓄能器6供油，通过回路中的第二压力传感器243检测系统油路中的实时压力和蓄能器内压力，当压力达到工作压力时，系统进入待命状态；

当压力达到工作压力时，接通第二换向阀15，用该电磁阀左侧机能，油泵1和第二蓄能器6中的压力油通过第三换向阀17中位机制进入第二油缸18的无杆腔和有杆腔，由于油缸两侧的压力不同，油杆伸出，油杆腔排出的油液直接又回到无杆腔，实现油杆的快速伸出运动；

当压力过大时，单向溢流阀16开始溢流，使第三换向阀17处于左侧机制，油杆缩回泄压，起到保护设备的作用。

当需要油杆缩回时，用第二换向阀15右侧机能，油泵1和第二蓄能器6中的压力油通过第三换向阀17右位机制进入第二油缸18的有杆腔，油杆缩回，无杆腔油液经过第三换向阀17和第二换向阀15再回到回油路，最后到油箱2。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，不用于限制本发明，本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于重力储能的移动升降车液压系统，其特征在于：包括油箱，油箱连接于油泵，油泵的出油口连接于第一分支和第二分支，分别为第一油缸和第二油缸供油，实现升降和横移；

所述第二分支连接第二单向阀进口端，第二单向阀另一端连接于第二开关阀和第二换向阀，第二开关阀另一端连接于第二蓄能器；

所述第二换向阀另外三个接口分别连接至油箱、第一通路和第二通路，用于切换向第一通路和第二通路进行进油或回油，第一通路和第二通路另一端连接至第三换向阀，第三换向阀另外两个接口分别连接至第二油缸的无杆腔和有杆腔，用于切换第一通路同时连通至第二油缸的无杆腔和有杆腔进油、或第一通路和第二通路分别对第二油缸的无杆腔或有杆腔进油或回油；

所述第一分支连接于第一单向阀进口端，第一单向阀另一端连接第一换向阀，第一换向阀还连接于第一油缸的无杆腔和油箱，用于切换自第一分支的进油和向油箱的回油；所述第一换向阀与第一油缸的无杆腔之间通过液控单向阀连接，液控单向阀的进油口连接于第一换向阀的A接口、控制回路连接于第一换向阀的B接口；

所述第一油缸的有杆腔进出油口连接于第三开关阀，第三开关阀另一端连接于第四换向阀，第四换向阀还连接于第一换向阀和油箱，用于切换有杆腔向油箱回油或者在第一油缸缩回时将无杆腔中的部分油液回至有杆腔；所述第四换向阀为比例换向阀，用于控制油缸伸出的速度。

2.根据权利要求1所述的一种用于重力储能的移动升降车液压系统，其特征在于：所述第一油缸的无杆腔还连接于第一开关阀，第一开关阀另一端连接于第一蓄能器和第一单向阀的出口端。

3.根据权利要求2所述的一种用于重力储能的移动升降车液压系统，其特征在于：所述第一开关阀远离第一油缸一端还连接第一溢流阀，第一溢流阀另一端连接回油箱。

4.根据权利要求1所述的一种用于重力储能的移动升降车液压系统，其特征在于：所述第一油缸内部或者外部安装有第一位移传感器，以反馈油杆伸出量。

5.根据权利要求1所述的一种用于重力储能的移动升降车液压系统，其特征在于：所述第三换向阀为液控换向阀，第一通路中压力超过设定值时，切换至向第二油缸的有杆腔进油，使得油杆缩回泄压。

6.根据权利要求5所述的一种用于重力储能的移动升降车液压系统，其特征在于：所述第三换向阀的P接口连接于单向溢流阀，单向溢流阀的出油口连接于第三换向阀一端的控制油路，控制第一通路向第二油缸的有杆腔进油，无杆腔向第二通路回油。