專利名稱：液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的能量回收系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能量回收系統(tǒng)，特別是涉及一種液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)在下降或制動時回收勢能或動能，儲能裝置在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上升或起動時釋放所吸收的能量的節(jié)能裝置。本發(fā)明 主要應(yīng)用于上升下降與起動制動較為頻繁的工程機(jī)械及工業(yè)車輛等裝備，如挖掘機(jī)、裝載 機(jī)、起重機(jī)、叉車、電梯等。
背景技術(shù)：
目前，以工程機(jī)械及工業(yè)車輛為對象的節(jié)能方法和思路層出不窮，主要有如下幾 種(1)利用蓄能器的能量回收方法，主要有專利CN1958972A利用蓄能器直接吸收 并直接釋放重力勢能；專利CN2076972U利用蓄能器通過雙向泵/馬達(dá)間接吸收間接釋放重 力勢能。(2)利用電機(jī)再生制動的節(jié)能方法，主要有CN1830750A利用馬達(dá)回收重力勢能 和動能，并通過與馬達(dá)相連電機(jī)的再生制動功能將能量回收到電池。(3)利用電機(jī)再生制動與蓄能器的混合節(jié)能方法，主要有專利CN101408213A利 用蓄能器進(jìn)行直接吸收并直接釋放能量，同時利用電機(jī)對雙向泵/馬達(dá)進(jìn)行再生制動。以上這些專利提供了執(zhí)行機(jī)構(gòu)能量回收的基本思路，但各自都存在一些不足，比 如專利CN1958972A，當(dāng)工作機(jī)具向下移動時，工作機(jī)具具有的勢能轉(zhuǎn)化成壓力能儲存在蓄 能器中。當(dāng)工作機(jī)具上升時，蓄能器的中壓力能不能完全轉(zhuǎn)化成機(jī)械能提起工作機(jī)具作功， 其原因在于，在蓄能器的釋放能量的過程中，壓力下降。當(dāng)其壓力不足以推動工作機(jī)具運(yùn)動 時，存儲在蓄能器里的能量得不到釋放。造成能量回收效率低。再如專利CN2076972U，其能 量釋放的方式做了有益的改進(jìn)將蓄能器的壓力油作用在液壓泵的入口起助力作用，這樣 保證了蓄能器內(nèi)的壓力油能完全釋放，但其能量回收的方式有欠缺當(dāng)貨物下降時，其勢能 轉(zhuǎn)化為壓力能推動泵反轉(zhuǎn)，泵排出的壓力油進(jìn)入蓄能器得以回收。這里的不足在于能量回 收與釋放時泵的轉(zhuǎn)動方向不一致，這樣的裝置應(yīng)用于舉升與下降頻繁的叉車是不合適的， 會引起泵的轉(zhuǎn)動方向頻繁切換，引起振動與噪聲，降低其使用壽命。利用電機(jī)再生制動的方 法雖可控性好，但由于其能量轉(zhuǎn)化經(jīng)歷了從液壓能到機(jī)械能再到電能的能量轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，能 量吸收和釋放效率較低，且系統(tǒng)元件數(shù)量較多，控制復(fù)雜，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能高效地回收執(zhí)行機(jī)構(gòu)在下降或制動時 釋放的能量，提高整個系統(tǒng)工作效率，減小液壓系統(tǒng)發(fā)熱的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的能量回收系統(tǒng)。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的能量回收系統(tǒng)，包括至少 一個執(zhí)行機(jī)構(gòu)，至少一個儲存能量的蓄能器，至少一個液壓動力源和液壓閥，換向閥的入口 與所述的蓄能器連接，所述的換向閥的一個出口通過第一油路與所述的液壓動力源的入口 連接，所述的換向閥的另一個出口通過第二油路連接于所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)與所述的液壓閥之間。所述的換向閥為二位或多位換向閥。所述的液壓動力源為液壓泵。
所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為液壓缸或液壓馬達(dá)。采用上述技術(shù)方案的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的能量回收系統(tǒng)，其基本工作原理是，當(dāng)執(zhí)行 機(jī)構(gòu)下降或制動時，蓄能器以液壓能的形式直接回收執(zhí)行機(jī)構(gòu)釋放出來的能量。本系統(tǒng)在 執(zhí)行機(jī)構(gòu)下降或制動時釋放出的能量轉(zhuǎn)化成液壓能儲存在蓄能器中，當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上升或起 動時，蓄能器釋放出壓力油作用在液壓動力源的入口，對液壓動力源的驅(qū)動裝置起助力作 用，從而可以減小泵的輸入功率，達(dá)到節(jié)能的效果。本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有有益的效果是1、系統(tǒng)簡單，工作可靠，能量轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)少，回收效率高，節(jié)能效果明顯；2、靈活的能量回收與釋放方式，回收效率高，釋放過程便于控制。綜上所述，本發(fā)明是一種能高效地回收執(zhí)行機(jī)構(gòu)在下降或制動時釋放的能量，提 高整個系統(tǒng)工作效率，減小液壓系統(tǒng)發(fā)熱且高效、可靠、低成本的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的能量回收 系統(tǒng)。本系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用在具有頻繁上下或起停動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工程機(jī)械及工業(yè)車輛等裝 備中，如挖掘機(jī)、裝載機(jī)、起重機(jī)、叉車、電梯等機(jī)械或設(shè)備等。


圖1為本系統(tǒng)的液壓原理圖；圖2為液壓缸下降的油路圖；圖3為液壓缸上升的油路圖；圖4為液壓馬達(dá)制動的油路圖；圖5為液壓馬達(dá)起動的油路圖；圖6為變形例的液壓缸下降油路圖；圖7為變形例的液壓缸上升油路圖；圖8為變形例的液壓馬達(dá)制動的油路圖；圖9為變形例的液壓馬達(dá)制動的油路圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，通過對實(shí)施例的描述給出本發(fā)明的細(xì)節(jié)。參見圖1，液壓泵1的入口通過單向閥2與油箱10連接，液壓泵1的出口與液壓閥 3的入口連接，液壓閥3的出口與液壓缸4的入口連接，換向閥6的入口與蓄能器5連接，換 向閥6的一個出口通過第一油路7與液壓泵1的入口連接，換向閥6的另一個出口通過第 二油路8連接于液壓缸4的入口與液壓閥3的出口之間。1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)為液壓缸4的情形參見圖2，當(dāng)液壓缸4及其負(fù)載M因重力下降時，液壓缸4大腔壓力油通過第二油 路8、換向閥6進(jìn)入蓄能器5。隨著蓄能器5的壓力升高，液壓缸4下降速度減小，這時，液 壓缸4大腔的壓力油一部分通過液壓閥3的節(jié)流口回油箱10。參見圖3，當(dāng)液壓缸4上升時，蓄能器5的壓力油通過第一油路7與液壓泵1的入口相連，蓄能器5給液壓泵1助力，液壓泵1輸出的壓力油通過液壓閥3進(jìn)入液壓缸4的大 腔，推動液壓缸4上升。2、執(zhí)行機(jī)構(gòu)為液壓馬達(dá)9的情形參見圖4，當(dāng)對作慣性運(yùn)動的液壓馬達(dá)9制動時，液壓馬達(dá)9進(jìn)油口通過一個單向 閥補(bǔ)油，回油口通過第二油路8、換向閥6向蓄能器5充入壓力油，隨著蓄能器5的壓力升 高，液壓馬達(dá)9的轉(zhuǎn)速漸漸降低，為防止反轉(zhuǎn)，當(dāng)液壓馬達(dá)9轉(zhuǎn)速較低時，調(diào)節(jié)液壓閥3，使液 壓馬達(dá)4的回油通過液壓閥3的節(jié)流口回油箱10。 參見圖5，當(dāng)液壓馬達(dá)9起動時，蓄能器5的壓力油通過第一油路7與液壓泵1的 入口相連，蓄能器5給液壓泵1助力，液壓泵1輸出的壓力油通過液壓閥3進(jìn)入液壓馬達(dá)9 的進(jìn)油口，推動液壓馬達(dá)9回轉(zhuǎn)。二、本發(fā)明的變形示例如圖6、圖7、圖8和圖9所示，它的液壓原理圖與圖1相同。 下面結(jié)合附圖對變形例的實(shí)施加以說明1、執(zhí)行機(jī)構(gòu)為液壓缸4的情形參見圖6，當(dāng)液壓缸4及其負(fù)載M因重力下降時，液壓缸4大腔壓力油通過液壓泵 1、第一油路7、換向閥6進(jìn)入蓄能器5。隨著蓄能器5的壓力升高，液壓缸4下降速度減小， 這時，液壓缸4大腔的壓力油一部分通過液壓閥3的節(jié)流口回油箱10。參見圖7，當(dāng)液壓缸4上升時，蓄能器5的壓力油通過換向閥6、第二油路8與液壓 泵1輸出的壓力油合流進(jìn)入液壓缸4的大腔推動液壓缸4上升。2、執(zhí)行機(jī)構(gòu)為液壓馬達(dá)9的情形參見圖8，當(dāng)對作慣性運(yùn)動的液壓馬達(dá)9制動時，液壓馬達(dá)9進(jìn)油口通過一個單向 閥補(bǔ)油，回油口通過液壓泵1、第一油路7、換向閥6向蓄能器5充入壓力油，隨著蓄能器5 的壓力升高，液壓馬達(dá)9的轉(zhuǎn)速漸漸降低，為防止反轉(zhuǎn)，當(dāng)液壓馬達(dá)9轉(zhuǎn)速較低時，調(diào)節(jié)液壓 閥3，使液壓馬達(dá)9的回油通過液壓閥3的節(jié)流口回油箱10。參見圖9，當(dāng)液壓馬達(dá)9起動時，蓄能器5的壓力油通過換向閥6、第二油路8與液 壓泵1輸出的壓力油合流進(jìn)入液壓馬達(dá)9的進(jìn)油口，推動液壓馬達(dá)4回轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
一種液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的能量回收系統(tǒng)，包括至少一個執(zhí)行機(jī)構(gòu)，至少一個儲存能量的蓄能器(5)，至少一個液壓動力源和液壓閥(3)，其特征是換向閥(6)的入口與所述的蓄能器(5)連接，所述的換向閥(6)的一個出口通過第一油路(7)與所述的液壓動力源的入口連接，所述的換向閥(6)的另一個出口通過第二油路(8)連接于所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)與所述的液壓閥(3)之間。
2.如權(quán)利要求1所述的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的能量回收系統(tǒng)，其特征是所述的換向閥為二 位或多位換向 閥(6)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的能量回收系統(tǒng)，其特征是所述的液壓動 力源為液壓泵(1)。
4.如權(quán)利要求1或2所述的液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的能量回收系統(tǒng)，其特征是所述的執(zhí)行機(jī) 構(gòu)為液壓缸(4)或液壓馬達(dá)(9)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)的能量回收系統(tǒng)，包括至少一個執(zhí)行機(jī)構(gòu)(4)，至少一個儲存能量的蓄能器(5)，至少一個液壓動力源和液壓閥(3)，換向閥(6)的入口與所述的蓄能器(5)連接，所述的換向閥(6)的一個出口通過第一油路(7)與所述的液壓動力源的入口連接，所述的換向閥(6)的另一個出口通過第二油路(8)連接于所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(4)與所述的液壓閥(3)之間。本發(fā)明可以高效地回收執(zhí)行機(jī)構(gòu)在下降(液壓缸)或制動(液壓馬達(dá))時釋放的能量，提高整個系統(tǒng)工作效率，減小液壓系統(tǒng)發(fā)熱。本系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用在具有頻繁上下或起停動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工程機(jī)械及工業(yè)車輛等裝備中，如挖掘機(jī)、裝載機(jī)、起重機(jī)、叉車、電梯等機(jī)械或設(shè)備等。
文檔編號F15B21/14GK101846121SQ201010188629
公開日2010年9月29日 申請日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月1日
發(fā)明者何清華, 張大慶, 朱建新, 趙喻明, 郭勇, 龔俊 申請人:湖南山河智能機(jī)械股份有限公司