CN216518908U - 一种可分离式的液压缸双作用馈能结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可分离式的液压缸双作用馈能结构。它包括油箱、液压缸、油马达、油泵和电机，液压缸的顶部和液压缸的底部分别设有管道接口一和管道接口二，油箱和管道接口一之间通过供油管一相连通，管道接口二与油马达之间、油马达与油箱之间通过回油管一依次相连通，油箱与油泵之间、油泵与管道接口二之间通过供油管二依次相连通，管道接口一和油箱之间还通过回油管二相连通，油马达、电机、油泵上分别设有转轴一、转轴二、转轴三，转轴二的两端分别贯通电机的左右两侧面，转轴二的左端和转轴一之间、转轴二的右端和转轴三之间均通过可分离式联轴器组件相连接。本实用新型的有益效果是：能够将液压回油的势能转变为电能。

Description

一种可分离式的液压缸双作用馈能结构

技术领域

本实用新型涉及液压缸相关技术领域，尤其是指一种可分离式的液压缸双作用馈能结构。

背景技术

液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比；液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置与排气装置组成。缓冲装置与排气装置视具体应用场合而定，其他装置则必不可少。液压缸的结构型式有活塞缸、柱塞缸、摆动缸三大类，活塞缸和柱塞缸实现往复直线运动，输出速度和推力，摆动缸实现往复摆动，输出角速度 （转速） 和转矩。

现有的垂直安装式液压缸，下落时自重及外部负载会形成极大的势能，常规的油路是直接回油箱，容易造成能源浪费。

实用新型内容

本实用新型是为了克服现有技术中垂直安装式液压缸内的活塞下落时，液压缸内部的压力油直接回油箱，造成能源浪费的不足，提供了一种能够将液压回油的势能转变为电能的可分离式的液压缸双作用馈能结构。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种可分离式的液压缸双作用馈能结构，包括油箱、液压缸、油马达、油泵和电机，所述液压缸的顶部和液压缸的底部分别设有管道接口一和管道接口二，所述管道接口一和管道接口二上分别设有分流管一和分流管二，所述分流管一的一端与管道接口一密封连接，所述分流管一的另一端设有堵头一，所述分流管二的一端与管道接口二密封连接，所述分流管二的另一端设有堵头二，所述分流管一的侧壁上设有接头一和接头二，所述分流管二的侧壁上设有接头三和接头四，所述油箱和接头一之间通过供油管一相连通，所述接头三与油马达之间、油马达与油箱之间通过回油管一依次相连通，所述油箱与油泵之间、油泵与接头四之间通过供油管二依次相连通，所述接头二和油箱之间通过回油管二相连通，所述油马达、电机、油泵上分别设有转轴一、转轴二、转轴三，所述转轴二的两端分别贯通电机的左右两侧面，所述转轴二的左端和转轴一之间、转轴二的右端和转轴三之间均通过可分离式联轴器组件相连接。

液压缸为垂直安装式液压缸；液压缸置于油马达的上方，油马达置于油箱的上方；电机作用为双向的，既能作为电动机，也可以作为发电机。电机作为电动机时，通过可分离式联轴器组件使转轴二和转轴三固定连接并使转轴二和转轴一相分离，油泵工作时，其上的转轴三旋转，将油从油箱通过供油管二泵入液压缸中，使得液压缸上的活塞杆上行，同时又带动电机上的转轴二进行同步旋转；在需要作为发电机时，通过可分离式联轴器组件使转轴二和转轴一固定连接并使转轴二和转轴三相分离，液压缸下落回油时，液压缸底部的压力油会在重力及外部负载的作用下，通过回油管一经油马达流回油箱中，而在压力油流经油马达时，会推动油马达上的转轴一进行旋转，进而带动电机上的转轴二同步旋转，使电机开始发电，通过这样的设计能够很好达到将液压回油的势能转变为电能的目的，减少了资源的浪费。结构简单，实施方便。

作为优选，还包括底板，所述底板上固定有电机座，所述电机固定在电机座的上端面，所述底板上设有底板滑槽，所述底板滑槽分别置于电机座的左右两侧，所述底板滑槽上滑动连接有滑动座，所述油泵和油马达分别固定在两个滑动座上，所述电机座的左右两侧面上均固定有分离油缸，两个滑动座分别与两个分离油缸的活塞杆固定连接。转轴一、转轴二、转轴三位于同一条直线上，通过启动左侧的分离油缸带动油马达进行移动，实现转轴二与转轴三的分离或固定，通过启动右侧的分离油缸带动油泵进行移动，实现转轴二与转轴一的分离或固定，其切换依据为根据液压缸的上行及下落状态自动切换。通过底板滑槽和滑动座的设计，对油马达的移动和油泵的移动起到了导向作用。

作为优选，所述可分离式联轴器组件包括置于转轴二左右两端面上的转轴滑槽，所述转轴二左端面上的转轴滑槽与转轴一相匹配，所述转轴二右端面上的转轴滑槽与转轴三相匹配，所述转轴滑槽的内侧壁上呈环形均匀分布有若干个侧滑槽，所述侧滑槽内安装有卡销，所述转轴一的侧壁上和转轴三的侧壁上均设有与卡销相匹配的卡槽。自然状态下：转轴一和转轴三分别插在转轴二左右两端面上的转轴滑槽中，并通过卡销和卡槽的配合均与转轴二处于卡接状态；液压缸上的活塞杆上行时，通过启动左侧的分离油缸，分离转轴二和转轴一（此时左侧转轴滑槽内的卡销自动与转轴一上的卡槽分离），进而分离电机和油马达，之后油泵工作，使液压缸上的活塞杆上行，同时又带动电机进行工作，上行结束后左侧的分离油缸自动复位；液压缸上的活塞杆下落时，通过启动右侧的分离油缸，分离转轴二和转轴三（此时右侧转轴滑槽内的卡销自动与转轴三上的卡槽分离），进而分离电机和油泵，之后通过回落的压力油推动油马达工作，带动电机进行发电，下落结束后右侧的分离油缸自动复位。

作为优选，所述卡销的形状为长方体，所述侧滑槽内还设有弹簧，所述弹簧的一端和侧滑槽的底面相连接，所述弹簧的另一端和卡销的一端相连接，所述卡销的另一端且位于靠近转轴滑槽底面一侧和卡销的另一端且位于远离转轴滑槽底面一侧均设有圆角，所述卡槽的形状和卡销另一端的形状相匹配。弹簧起到卡销与侧滑槽的连接作用，同时可将卡销顶在卡槽处。通过卡销的形状设计，既能使转轴一（或转轴三）与转轴二实现平滑地分离或卡接，又能保证转轴一（或转轴三）在带动转轴二进行旋转时，能够始终稳定地卡在转轴二的转轴滑槽中。

作为优选，所述转轴二内设有与侧滑槽相匹配的侧空腔，所述侧空腔置于侧滑槽的侧面且所有的侧滑槽与所有的侧空腔均位于同一平面内，所述侧滑槽和侧空腔之间设有通槽和通孔，所述侧滑槽内设有顶块，所述顶块的其中一面和弹簧的另一端固定连接，所述顶块的另一面和卡销一端的端面之间分别设有相互匹配的导向斜面一和导向斜面二，所述顶块上固定有与通槽相匹配的压杆一，所述压杆一穿过通槽置于侧空腔内且与通槽滑动连接，所述卡销上设有与通孔相匹配的压杆二，所述卡销的侧壁上设有与压杆二的一端相匹配的轴向滑槽，所述压杆二的一端安装在轴向滑槽上且与其滑动连接，所述压杆二的另一端穿过通孔置于侧空腔内且与通孔滑动连接，所述侧空腔内固定有扭转弹簧座，所述扭转弹簧座上安装有摆杆，所述压杆一和压杆二均置于摆杆的同一侧且分别位于摆杆的两端，所述压杆一和压杆二均与摆杆相接触。当转轴一（或转轴三）插入转轴滑槽时，侧滑槽内的卡销会在转轴一（或转轴三）侧壁的压力作用下朝侧滑槽的底面移动，通过轴向滑槽与压杆二之间的相对滑动设计和通槽与压杆一之间的相对滑动设计，使得卡销能够在侧滑槽内顺利地进行移动。当转轴一（或转轴三）带动转轴二进行旋转时，卡销会在转轴一（或转轴三）的作用下压在侧滑槽的侧壁（靠近侧空腔的一侧）上，压杆二对摆杆的其中一端产生一个压力，而在扭转弹簧座的作用下，使得摆杆的另一端会对压杆一及顶块产生一个反压力，并在导向斜面一和导向斜面二的作用下，使得这个反压力又转变为顶块对卡销的一个向外的推力，通过这个推力进一步将卡销牢牢地顶在卡槽处，提高了转轴一和转轴三带动转轴二进行旋转时的稳定性，防止产生振动噪音。

作为优选，还包括馈能阀一、馈能阀二和安全阀，所述供油管一和回油管一均安装在馈能阀一上，所述供油管二和回油管二均安装在馈能阀二上，所述分流管一和分流管二上分别设有接口五和接口六，所述油箱和接口六之间通过供油管三相连通，所述接口五和油箱之间通过回油管三相连通，所述供油管三和回油管三均安装在安全阀上。馈能阀一起到控制供油管一和回油管一的开关和流速的作用；馈能阀二起到控制供油管二和回油管二的开关和流速的作用；通过增设旁路安全阀，一旦馈电系统出现故障，可自动切入旁路回路，不影响设备正常生产。

作为优选，还包括变频器、LCL电路、三相电网和AFE，所述电机上设有电线接头，所述电线接头、变频器、LCL电路和三相电网依次串联，所述变频器和AFE并联。电机作为发电机时所产生的电流经过变频器、AFE（有源前端）、LCL电路（馈电滤波回路）的处理可转变成三相380V、50HZ的电能，输送回电网，减少了资源的浪费。采用AFE，回馈电能质量高，无畸变，可以实现可靠的并网。

作为优选，所述电机的类型为永磁同步电机。馈电效果好，效率可达92%。

本实用新型的有益效果是：能够将液压回油的势能转变为电能，减少了资源的浪费；结构简单，实施方便；提高了转轴一和转轴三带动转轴二进行旋转时的稳定性，防止产生振动噪音；通过增设旁路安全阀，一旦馈电系统出现故障，可自动切入旁路回路，不影响设备正常生产；采用AFE，回馈电能质量高，无畸变，可以实现可靠的并网；馈电效果好。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中转轴一、转轴二、转轴三的结构连接图；

图3是图2中A-A处的剖视图；

图4是图3中C处的放大图；

图5是图2中B-B处的剖视图；

图6是图5中D处的剖视图；

图7是卡销的立体图。

图中：1. 液压缸，2. 管道接口一，3. 管道接口二，4. 安全阀，5. 供油管三，6.回油管三，7. 油箱，8. 底板，9. 底板滑槽，10. 滑动座，11. 油马达，12. 转轴一，13. 分离油缸，14. 电机座，15. 电机，16. 转轴二，17. 转轴三，18. 油泵，19. AFE，20. 变频器，21. 三相电网，22. LCL电路，23. 回油管二，24. 馈能阀二，25. 供油管二，26. 回油管一，27. 馈能阀一，28. 供油管一，29. 转轴滑槽，31. 侧滑槽，32. 弹簧，33. 卡销，34. 圆角，35. 卡槽，36. 导向斜面二，37. 顶块，38. 导向斜面一，39. 通槽，40. 压杆一，41. 摆杆，42. 扭转弹簧座，43. 通孔，44. 压杆二，45. 侧空腔，46. 轴向滑槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

如图1所述的实施例中，一种可分离式的液压缸双作用馈能结构，包括油箱7、液压缸1、油马达11、油泵18和电机15，液压缸1的顶部和液压缸1的底部分别设有管道接口一2和管道接口二3，所述管道接口一（2）和管道接口二（3）上分别设有分流管一和分流管二，所述分流管一的一端与管道接口一密封连接，所述分流管一的另一端设有堵头一，所述分流管二的一端与管道接口二密封连接，所述分流管二的另一端设有堵头二，所述分流管一的侧壁上设有接头一和接头二，所述分流管二的侧壁上设有接头三和接头四，油箱7和接头一之间通过供油管一28相连通，接头三与油马达11之间、油马达11与油箱7之间通过回油管一26依次相连通，油箱7与油泵18之间、油泵18与接头四之间通过供油管二25依次相连通，接头二和油箱7之间还通过回油管二23相连通，油马达11、电机15、油泵18上分别设有转轴一12、转轴二16、转轴三17，转轴二16的两端分别贯通电机15的左右两侧面，转轴二16的左端和转轴一12之间、转轴二16的右端和转轴三17之间均通过可分离式联轴器组件相连接。

如图1所示，还包括底板8，底板8上固定有电机座14，电机15固定在电机座14的上端面，底板8上设有底板滑槽9，底板滑槽9分别置于电机座14的左右两侧，底板滑槽9上滑动连接有滑动座10，油泵18和油马达11分别固定在两个滑动座10上，电机座14的左右两侧面上均固定有分离油缸13，两个滑动座10分别与两个分离油缸13的活塞杆固定连接。

如图2和图3所示，可分离式联轴器组件包括置于转轴二16左右两端面上的转轴滑槽29，转轴二16左端面上的转轴滑槽29与转轴一12相匹配，转轴二16右端面上的转轴滑槽29与转轴三17相匹配，如图3和图4所示，转轴滑槽29的内侧壁上呈环形均匀分布有若干个侧滑槽31，侧滑槽31内安装有卡销33，转轴一12的侧壁上和转轴三17的侧壁上均设有与卡销33相匹配的卡槽35。

如图4和图7所示，卡销33的形状为长方体，侧滑槽31内还设有弹簧32，弹簧32的一端和侧滑槽31的底面相连接，弹簧32的另一端和卡销33的一端相连接，卡销33的另一端且位于靠近转轴滑槽29底面一侧和卡销33的另一端且位于远离转轴滑槽29底面一侧均设有圆角34，卡槽35的形状和卡销33另一端的形状相匹配。

如图5和图6所示，转轴二16内设有与侧滑槽31相匹配的侧空腔45，侧空腔45置于侧滑槽31的侧面且所有的侧滑槽31与所有的侧空腔45均位于同一平面内，侧滑槽31和侧空腔45之间设有通槽39和通孔43，侧滑槽31内设有顶块37，顶块37的其中一面和弹簧32的另一端固定连接，顶块37的另一面和卡销33一端的端面之间分别设有相互匹配的导向斜面一38和导向斜面二36，顶块37上固定有与通槽39相匹配的压杆一40，压杆一40穿过通槽39置于侧空腔45内且与通槽39滑动连接，卡销33上设有与通孔43相匹配的压杆二44，卡销33的侧壁上设有与压杆二44的一端相匹配的轴向滑槽46，压杆二44的一端安装在轴向滑槽46上且与其滑动连接，压杆二44的另一端穿过通孔43置于侧空腔45内且与通孔43滑动连接，侧空腔45内固定有扭转弹簧座42，扭转弹簧座42上安装有摆杆41，压杆一40和压杆二44均置于摆杆41的同一侧且分别位于摆杆41的两端，压杆一40和压杆二44均与摆杆41相接触。

如图1所示，还包括馈能阀一27、馈能阀二24和安全阀4，供油管一28和回油管一26均安装在馈能阀一27上，供油管二25和回油管二23均安装在馈能阀二24上，所述分流管一和分流管二上分别设有接口五和接口六，油箱7和接口六之间通过供油管三5相连通，接口五和油箱7之间通过回油管三6相连通，供油管三5和回油管三6均安装在安全阀4上。

如图1所示，还包括变频器20、LCL电路22、三相电网21和AFE19，电机15上设有电线接头，电线接头、变频器20、LCL电路22和三相电网21依次串联，变频器20和AFE19并联。

电机15的类型为永磁同步电机。

工作原理：

自然状态下，转轴一12和转轴三17分别插在转轴二16左右两端面上的转轴滑槽29中，并通过卡销33和卡槽35的配合均与转轴二16处于卡接状态。

液压缸1上的活塞杆需要上行时，通过启动左侧的分离油缸13，分离转轴二16和转轴一12（左侧转轴滑槽29内的卡销33会自动与转轴一12上的卡槽35分离），进而分离电机15和油马达11。此时油泵18工作，转轴三17开始旋转，将压力油从油箱7通过供油管二25泵入液压缸1中，使液压缸1上的活塞杆上行，同时带动电机15上的转轴二16同步旋转，此时电机15作为电动机，在液压缸1上的活塞杆上行结束后左侧的分离油缸13自动复位。

液压缸1上的活塞杆需要下落时，通过启动右侧的分离油缸13，分离转轴二16和转轴三17（右侧转轴滑槽29内的卡销33会自动与转轴三17上的卡槽35分离），进而分离电机15和油泵18。液压缸1下落回油时，液压缸1底部的压力油会在重力及外部负载的作用下，通过回油管一26经油马达11流回油箱7中，而在压力油流经油马达11时，会推动油马达11上的转轴一12进行旋转，进而带动电机15上的转轴二16同步旋转，此时电机15作为发电机开始发电（所产生的电流经过变频器20、AFE19（有源前端）、LCL电路22（馈电滤波回路）的处理可转变成三相380V、50HZ的电能，输送回三相电网21），下落结束后右侧的分离油缸13自动复位。

Claims (8)

1.一种可分离式的液压缸双作用馈能结构，其特征是，包括油箱（7）、液压缸（1）、油马达（11）、油泵（18）和电机（15），所述液压缸（1）的顶部和液压缸（1）的底部分别设有管道接口一（2）和管道接口二（3），所述管道接口一（2）和管道接口二（3）上分别设有分流管一和分流管二，所述分流管一的一端与管道接口一密封连接，所述分流管一的另一端设有堵头一，所述分流管二的一端与管道接口二密封连接，所述分流管二的另一端设有堵头二，所述分流管一的侧壁上设有接头一和接头二，所述分流管二的侧壁上设有接头三和接头四，所述油箱（7）和接头一之间通过供油管一（28）相连通，所述接头三与油马达（11）之间、油马达（11）与油箱（7）之间通过回油管一（26）依次相连通，所述油箱（7）与油泵（18）之间、油泵（18）与接头四之间通过供油管二（25）依次相连通，所述接头二和油箱（7）之间通过回油管二（23）相连通，所述油马达（11）、电机（15）、油泵（18）上分别设有转轴一（12）、转轴二（16）、转轴三（17），所述转轴二（16）的两端分别贯通电机（15）的左右两侧面，所述转轴二（16）的左端和转轴一（12）之间、转轴二（16）的右端和转轴三（17）之间均通过可分离式联轴器组件相连接。

2.根据权利要求1所述的一种可分离式的液压缸双作用馈能结构，其特征是，还包括底板（8），所述底板（8）上固定有电机座（14），所述电机（15）固定在电机座（14）的上端面，所述底板（8）上设有底板滑槽（9），所述底板滑槽（9）分别置于电机座（14）的左右两侧，所述底板滑槽（9）上滑动连接有滑动座（10），所述油泵（18）和油马达（11）分别固定在两个滑动座（10）上，所述电机座（14）的左右两侧面上均固定有分离油缸（13），两个滑动座（10）分别与两个分离油缸（13）的活塞杆固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种可分离式的液压缸双作用馈能结构，其特征是，所述可分离式联轴器组件包括置于转轴二（16）左右两端面上的转轴滑槽（29），所述转轴二（16）左端面上的转轴滑槽（29）与转轴一（12）相匹配，所述转轴二（16）右端面上的转轴滑槽（29）与转轴三（17）相匹配，所述转轴滑槽（29）的内侧壁上呈环形均匀分布有若干个侧滑槽（31），所述侧滑槽（31）内安装有卡销（33），所述转轴一（12）的侧壁上和转轴三（17）的侧壁上均设有与卡销（33）相匹配的卡槽（35）。

4.根据权利要求3所述的一种可分离式的液压缸双作用馈能结构，其特征是，所述卡销（33）的形状为长方体，所述侧滑槽（31）内还设有弹簧（32），所述弹簧（32）的一端和侧滑槽（31）的底面相连接，所述弹簧（32）的另一端和卡销（33）的一端相连接，所述卡销（33）的另一端且位于靠近转轴滑槽（29）底面一侧和卡销（33）的另一端且位于远离转轴滑槽（29）底面一侧均设有圆角（34），所述卡槽（35）的形状和卡销（33）另一端的形状相匹配。

5.根据权利要求4所述的一种可分离式的液压缸双作用馈能结构，其特征是，所述转轴二（16）内设有与侧滑槽（31）相匹配的侧空腔（45），所述侧空腔（45）置于侧滑槽（31）的侧面且所有的侧滑槽（31）与所有的侧空腔（45）均位于同一平面内，所述侧滑槽（31）和侧空腔（45）之间设有通槽（39）和通孔（43），所述侧滑槽（31）内设有顶块（37），所述顶块（37）的其中一面和弹簧（32）的另一端固定连接，所述顶块（37）的另一面和卡销（33）一端的端面之间分别设有相互匹配的导向斜面一（38）和导向斜面二（36），所述顶块（37）上固定有与通槽（39）相匹配的压杆一（40），所述压杆一（40）穿过通槽（39）置于侧空腔（45）内且与通槽（39）滑动连接，所述卡销（33）上设有与通孔（43）相匹配的压杆二（44），所述卡销（33）的侧壁上设有与压杆二（44）的一端相匹配的轴向滑槽（46），所述压杆二（44）的一端安装在轴向滑槽（46）上且与其滑动连接，所述压杆二（44）的另一端穿过通孔（43）置于侧空腔（45）内且与通孔（43）滑动连接，所述侧空腔（45）内固定有扭转弹簧座（42），所述扭转弹簧座（42）上安装有摆杆（41），所述压杆一（40）和压杆二（44）均置于摆杆（41）的同一侧且分别位于摆杆（41）的两端，所述压杆一（40）和压杆二（44）均与摆杆（41）相接触。

6.根据权利要求1所述的一种可分离式的液压缸双作用馈能结构，其特征是，还包括馈能阀一（27）、馈能阀二（24）和安全阀（4），所述供油管一（28）和回油管一（26）均安装在馈能阀一（27）上，所述供油管二（25）和回油管二（23）均安装在馈能阀二（24）上，所述分流管一和分流管二上分别设有接口五和接口六，所述油箱（7）和接口六之间通过供油管三（5）相连通，所述接口五和油箱（7）之间通过回油管三（6）相连通，所述供油管三（5）和回油管三（6）均安装在安全阀（4）上。

7.根据权利要求1所述的一种可分离式的液压缸双作用馈能结构，其特征是，还包括变频器（20）、LCL电路（22）、三相电网（21）和AFE（19），所述电机（15）上设有电线接头，所述电线接头、变频器（20）、LCL电路（22）和三相电网（21）依次串联，所述变频器（20）和AFE（19）并联。

8.根据权利要求1所述的一种可分离式的液压缸双作用馈能结构，其特征是，所述电机（15）的类型为永磁同步电机。

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