CN203348201U - 能量回收利用液压控制阀 - Google Patents

Abstract

一种能量回收利用液压控制阀，所述先导逻辑控制部分包括换向阀和信号或阀；所述主执行部件包括开关单元、顺序阀和安全阀；所述换向阀的压力输出信道通过信号或阀与开关单元21a、21b、21c21d的油口Ⅲ连接，所述开关单元21b、21c的油口Ⅰ通过主油道Rp与换向装置连接，所述开关单元21a、21d通过主油道Rx与所述外部蓄能装置连接，所述换向阀的压力输入信道与主油道Ra、Rp、主油道Rx和主油道Rb连接，所述主油道Ra、Rb分别与外部能量转换器M1、M2连接，所述顺序阀的进油口和出油口分别与主油道Rp、Rb连接，所述安全阀进油口和出油口分别与所述主油道Rx和回油通道T1连接，本实用新型不仅能减小蓄能元件体积，而且能热少液压系统发热，节约能源，降低原动机排放。

Description

能量回收利用液压控制阀

技术领域

本实用新型涉及工程机械及农业设备工作装置能量回收利用的液压控制阀，尤其涉及挖掘机工作装置能量回收利用液压控制阀。

背景技术

工程机械和农业设备常采用流体传动来操作各种机械部件。例如，挖掘机是一种常用的工程机械，挖掘机悬臂常利用液压油作用在油缸上来实现其升降。液压油缸包括一个带有活塞的缸，该活塞在缸中划分出两个室，与活塞相连的杆连接到悬臂上，而油缸与挖掘机的主体相连，通过将杆从油缸中向外伸展以及将杆朝油缸中缩回实现支架的升高与降低；挖掘机作业时，例如悬臂、斗杆、铲斗及相应的油缸等工作装置的位置经常不断调整，特别是悬臂常处于从某一低位提升到某一高位，再从某一高位降到某一低位的循环运动过程之中，由于悬臂及作用在其上的斗杆、铲斗等质量较大，从能量转化原理来说，支架可以只在重力的作用下降低，而且若不提供下降的阻力，在下降过程中易出现失重现象。当动臂在下降时为了防止其失重，以往的解决方法是，维持液压油缸具有一定的背压，为此常在液流回流管道上设有节流装置，液压油通过节流装置后流回油箱，这样悬臂的能量转化成热能，被白白地浪费掉了，为了防止液压油的温度大幅度升高对系统带来的危害，还需设有散热装置。因此，需要找到一种有效控制装置来实现能量的回收和再利用。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种节约能源，降低液压油温升的能量回收利用液压控制阀。

一种能量回收利用液压控制阀，包括先导逻辑控制部分和主执行部件，还包括外部蓄能装置，所述先导逻辑控制部分包括换向阀和信号或阀；所述主执行部件包括开关单元、顺序阀和安全阀；所述换向阀的压力输出信道通过信号或阀与开关单元21a、开关单元21b、单元开关21c和开关单元21d的油口Ⅲ连接，所述开关单元21b和单元开关21c的油口Ⅰ通过主油道Rp与换向装置连接，所述开关单元21a和开关单元21d通过主油道Rx与所述外部蓄能装置连接，所述换向阀的压力输入信道与主油道Ra、主油道Rp、主油道Rx和主油道Rb连接，所述主油道Ra和主油道Rb分别与外部能量转换器M1和外部能量转换器M2连接，所述顺序阀的进油口和出油口分别与主油道Rp和主油道Rb连接，所述安全阀进油口和出油口分别与所述主油道Rx和回油通道T1连接。

所述换向阀包括第一换向阀和第二换向阀，所述第一换向阀和第二换向阀的第一工作口和信号或阀13c的油口Ⅲ连接构成压力输入信道S10，所述第一换向阀的第二工作口和第二换向阀的第二工作口连接构成回油通道T2，所述第一换向阀的第三工作口和信号或阀13d的油口Ⅰ连接构成压力输出信道S2，所述第一换向阀的第四工作口和信号或阀13a油口Ⅱ连接构成压力输出信道S6；所述第二换向阀的第三工作口、信号或阀13a的油口Ⅰ和信号或阀13d的油口Ⅱ连接构成压力输出信道S11；所述信号或阀13b油口Ⅲ和信号或阀13c的油口Ⅰ连接构成压力输入信道S12；所述信号或阀13e的油口Ⅰ和信号或阀13d油口Ⅲ连接构成压力输出信道S9；所述压力输出信道S1与所述压力输出信道S7分别与所述信号或阀13a和信号或阀13e的油口Ⅲ连接，所述压力输入信道S3与压力输入信道S4分别与所述信号或阀13b油口Ⅰ和油口Ⅱ连接，所述压力输入信道S5与压力输入信道S8分别与所述信号或阀13c的油口Ⅱ和信号或阀13e的油口Ⅱ连接。

所述开关单元被可动阀芯分隔成上腔、中腔和下腔，所述上腔设有复位弹簧及油口Ⅲ，所述中腔两侧设有常通的油口Ⅱ和油口Ⅳ，所述下腔设有油口Ⅰ，所述上腔与其它两腔不通，所述中腔和下腔的通断受控于上腔的作用压力；所述开关单元21a的油口Ⅳ与开关单元21b的油口Ⅱ连接后与主油道Ra连接，所述开关单元21a和开关单元21d的油口Ⅰ连接后与所述主油道Rx连接，所述开关单元21b和开关单元21c的油口Ⅰ连接后与所述主油道Rp连接，所述开关单元21c的油口Ⅳ和开关单元21d的油口Ⅱ连接后于所述主油道Rb连接。

所述第一换向阀11的指令信道包括指令信道Sig1和指令信道Sig2，所述第二换向阀12的指令信道包括指令信道Sig3，所述指令信道Sig1，Sig2，Sig3为液压和/或电控制。

本实用新型带来的有益效果：本实用新型适用于工程机械及农业设备工作装置能量回收利用控制，特别是挖掘机类动臂能量回收利用控制，利用本实用新型即可把动臂下降能量转换而成的压力油充入蓄能元件，又可把储存的压力油进行释放，协助举臂做功，从而减少原动机输入功率。

综上所述，本实用新型原理简单，控制方便，性能可靠，在无需增加增压装置的情况下，即能实现增压方式能量收集，又能实现蓄能元件内的热油冷却，这不仅能减小蓄能元件体积，而且能热少液压系统发热，节约能源，降低原动机排放。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明：

参见图1，主执行部件2：主执行部件各开关单元21a，21b，21c，21d被可动阀芯分隔成上中下三腔，上腔内设有复位弹簧及油口Ⅲ，中腔两侧设有常通油口Ⅱ、Ⅳ，下腔设有油口Ⅰ，上腔与其它两腔不通，设阀芯上腔作用面积为A3，压力为P3，弹簧力为F，中腔的环形作用面积为A2，压力为P2，下腔作用面积为A1，压力为P1，且有A1+A2=A3，在计量单位统一的情况下，当上腔阀芯向下作用力A3·P3+F小于中下腔向上作用力A2·P2+A1·P1时，中小腔接通，反之不通，因而只需控制上腔的压力就可控制中小腔的通断；主执行部件中的顺序阀22是在入口压力超过设定值时接通主油道Rp，Rb；主执行部件中的安全阀23主要用于限制蓄能元件X内的油液压力。

先导逻辑控制部分1：先导逻辑控制部分中的信号或阀13a，13b，13c，13d用于选取主油道Ra，Rp，Rx中的高压信号Psig；信号或阀13e用于选取主油道Rb、Psig两者中高信号Pbsig；先导逻辑控制部分中的第一换向阀11和第二换向阀12通过指令及信号Psig对各开关单元上腔进行加释压控制，从而决定各开关单元中下腔的断通。

下面对能量回收利用液压控制阀的工作过程进行阐述。

普通方式：

参见图1，普通方式时外接指令发送器无指令，所述第一换向阀11和第二换向阀12分别处于中位左位，开关单元21b，21c的上腔各通过信道S2，S6、回油通道T2卸压，因而中下腔始终可以接通。

举升操作过程：进行举升操作时，外接换向装置把外部油源接入主执行部件2主油道Rp，这时压力信号Psig分成两路，一路通过信道S10，S11，S1进入开关单元21a的上腔而关断开关单元中下腔通道，主油道Rx，Ra不能接通，另一路通过信道S10，S11，S9被引入信号或阀13e，与信号Pbsig进行信号高低比较，只有高的信号才能通过信道S7进入开关单元21d的上腔而关断开关单元中下腔通道，主油道Rx，Rb也不能通；因此，进入主油道Rp的压力油分两路通过两开关单元21b，21c、两主油道Ra，Rb分别进入能量转换器M1，M2进行举升作业。

下降操作过程：进行下降操作时，外接换向装置把所述的主油道Rp接入外部回油通道，同举升操作过程一样，开关单元21a，21d各自的中下腔不能接通，两能量转换器M1，M2内的回油分两路通过两主油道Ra，Rb、两开关单元21b，21c后从主油道Rp合流流出，为防止工作装置失重，换向装置必须节流，让能量转换器M1，M2产生一定的背压，由于有双能量转换器M1，M2的作用，背压相对较小。

无操作过程：不操作时，主执行部件2各开关元件通断状态与举升下降过程相同，这时外接换向装置截止，封住所述的主油道Rp，能量转换器M1，M2处于锁止状态。

节能方式：

参见图1，举升操作过程：进行举升操作时，外接换向装置把外部油源接入主油道Rp，外接指令发送器发出指令，通过所述指令信道Sig1、Sig3分别让所述第一换向阀11和第二换向阀12换入左位右位，这时压力信号Psig通过信道S10，S1，S6进入开关单元21a，21c的上腔而关断各自的中下腔通道，两对主油道Rx，Ra、Rp，Rb均不接通，外部蓄能元件X不能向能量转换器M1供油，外接油源不能向能量转换器M2供油；开关单元21b上腔因通过信道S2、回油通道T2卸压而中下腔可以接通，主油道Rp，Ra连通，外接油源能向能量转换器M1供油；由于信道S9，S11与回油通道T2接通而卸压，开关单元21d上腔只受压力信号Pbsig作用，开关单元下腔可通向中腔，反之不能，因此，根据外载作用在能量转换器的压力大小，开关单元21d有两种工作状态：

1)、如外部蓄能元件X的压力大于外载产生的压力，则外部蓄能元件X的压力油通过主油道Rx、开关单元21d、主油道Rb供入能量转换器M2，这时连接在换向装置的外接油源及外部蓄能元件X分别向两能量转换器M1，M2供油举升，由于有外部蓄能元件X的辅助作用做功，所需原动机的功率自动减少，进而节能。

2)、如外部蓄能元件X的压力小于外载产生的压力，这时外接油源压力会不断增大而打开顺序阀22直至等于外载压力，而开关单元21d的上腔作用着与外载压力相等的信号压力Pbsig，这时开关单元21d会关断中下腔通道，防止外部蓄能元件X充油，因而，能量转换器M1，M2全部由外接油源供油进行无节能举升做功。

下降操作过程：当进行下降操作时，外接换向装置把主油道Rp接入外部回油通道，外接指令发送器通过指令信道Sig2、Sig3发出指令，让所述第一换向阀11和第二换向阀12都换入右位，信号压力Psig一路通过信道S10，S2进入开关单元21b的上腔而关断中下腔通道，因而主油道Ra，Rp不能连通，能量转换器M1内的压力油不能通向主油道Rp；另一路通过信道S10，S2，S9被引入信号或阀13e，与信号Pbsig进行信号高低比较，只有高的信号才能通过信道S7引进入开关单元21d的上腔而关断开关单元中下腔通道，因而主油道Rx，Rb不能连通；信道S1，S6，S11通过回油通道T2卸压，致使开关单元21a，21c的上腔卸压而接通开关单元中下腔通道，能量转换器M2内的回油通过主油道Rb，Rp、外接换向装置流出，能量转换器M1内的压力油通过主油道Ra，Rx充入外部蓄能元件X，由于外接换向装置节流作用弱，外部蓄能元件X充有一定气压，因而背压主要由能量转换器M1产生，外部蓄能元件X收集的能量为节能举升准备了条件。

从上述可以看出，在节能方式下，外部蓄能元件X与能量转换器M1，M2在举升下降时自动实现主油道交换接通，从而实现外部蓄能元件X内的油液更换冷却，此外，与普通方式相比，节能方式下降时背压提高将近一倍，从而可以选择体积更小的外部蓄能元件X，举升时回收能量利用效果更好。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不以任何方式限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种能量回收利用液压控制阀，包括先导逻辑控制部分（1）和主执行部件（2），其特征在于：还包括外部蓄能装置，所述先导逻辑控制部分（1）包括换向阀和信号或阀；所述主执行部件（2）包括开关单元、顺序阀和安全阀；所述换向阀的压力输出信道通过信号或阀与开关单元（21a）、开关单元（21b）、单元开关（21c）和开关单元（21d）的油口（Ⅲ）连接，所述开关单元（21b）和单元开关（21c）的油口（Ⅰ）通过主油道（Rp）与换向装置连接，所述开关单元（21a）和开关单元（21d）通过主油道（Rx）与所述外部蓄能装置连接，所述换向阀的压力输入信道与主油道（Ra）、主油道（Rp）、主油道（Rx）和主油道（Rb）连接，所述主油道（Ra）和主油道（Rb）分别与外部能量转换器（M1）和外部能量转换器(M2）连接，所述顺序阀的进油口和出油口分别与主油道（Rp）和主油道（Rb）连接，所述安全阀进油口和出油口分别与所述主油道（Rx）和回油通道（T1）连接。

2.根据权利要求1所述的能量回收利用液压控制阀，其特征在于：所述换向阀包括第一换向阀（11）和第二换向阀（12），所述第一换向阀（11）和第二换向阀（12）的第一工作口和信号或阀（13c）的油口（Ⅲ）连接构成压力输入信道（S10），所述第一换向阀（11）的第二工作口和第二换向阀（12）的第二工作口连接构成回油通道（T2），所述第一换向阀（11）的第三工作口和信号或阀（13d）的油口（Ⅰ）连接构成压力输出信道（S2），所述第一换向阀（11）的第四工作口和信号或阀（13a）油口（Ⅱ）连接构成压力输出信道（S6）；所述第二换向阀（12）的第三工作口、信号或阀（13a）的油口（Ⅰ）和信号或阀（13d）的油口（Ⅱ）连接构成压力输出信道（S11）；所述信号或阀（13b）油口（Ⅲ）和信号或阀（13c）的油口（Ⅰ）连接构成压力输入信道（S12）；所述信号或阀（13e）的油口（Ⅰ）和信号或阀（13d）油口（Ⅲ）连接构成压力输出信道（S9）；所述压力输出信道（S1）与所述压力输出信道（S7）分别与所述信号或阀（13a）和信号或阀（13e）的油口（Ⅲ）连接，所述压力输入信道（S3）与压力输入信道（S4）分别与所述信号或阀（13b）油口（Ⅰ）和油口（Ⅱ）连接，所述压力输入信道（S5）与压力输入信道（S8）分别与所述信号或阀（13c）的油口（Ⅱ）和信号或阀（13e）的油口（Ⅱ）连接。

3.根据权利要求1或2所述的能量回收利用液压控制阀，其特征在于：所述开关单元被可动阀芯分隔成上腔、中腔和下腔，所述上腔设有复位弹簧及油口（Ⅲ），所述中腔两侧设有常通的油口（Ⅱ）和油口（Ⅳ），所述下腔设有油口（Ⅰ），所述上腔与其它两腔不通，所述中腔和下腔的通断受控于上腔的作用压力；所述开关单元（21a）的油口（Ⅳ）与开关单元（21b）的油口（Ⅱ）连接后与主油道（Ra）连接，所述开关单元（21a）和开关单元（21d）的油口（Ⅰ）连接后与所述主油道（Rx）连接，所述开关单元（21b）和开关单元（21c）的油口（Ⅰ）连接后与所述主油道（Rp）连接，所述开关单元（21c）的油口（Ⅳ）和开关单元（21d）的油口（Ⅱ）连接后于所述主油道（Rb）连接。

4.根据权利要求2所述的能量回收利用液压控制阀，其特征在于：所述第一换向阀（11）的指令信道包括指令信道（Sig1）和指令信道（Sig2），所述第二换向阀（12）的指令信道包括指令信道（Sig3），所述指令信道（Sig1，Sig2，Sig3）为液压和/或电控制。

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