一種能量回收和再利用裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種能量回收和再利用裝置，所述能量回收和再利用裝置包括：起重臂組件和液壓系統(tǒng)。所述裝置將起重臂下降時(shí)的低壓油轉(zhuǎn)換為高壓油并存儲在蓄能器中，在起重臂上升時(shí)再供給高壓油使得起重臂上升。該裝置利用全液壓系統(tǒng)，將起重臂下降的勢能部分轉(zhuǎn)換成流體的壓力能并儲存到液壓蓄能器中，并用于下次舉升重物，使消耗動(dòng)力獲得的勢能部分得到再生，以降低驅(qū)動(dòng)液壓主泵的負(fù)荷和功率，本發(fā)明的能量回收和再利用裝置回收和再生效率高，節(jié)能減排效益顯著。簡便易行，投資少，壽命長。新造時(shí)配置或舊機(jī)改造時(shí)添置均可，可以廣泛應(yīng)用于挖掘機(jī)械、裝載機(jī)械和起重設(shè)備等大型工程機(jī)械中。
【專利說明】一種能量回收和再利用裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種能量回收和再利用裝置，尤其是涉及一種起重臂自重勢能的能量回收和再利用裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]工程機(jī)械由于應(yīng)用廣、數(shù)量多、耗油高、排放差等特點(diǎn)，對其實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能已成為國、內(nèi)外工程機(jī)械研究者探索、追求的目標(biāo)之一。工程機(jī)械系統(tǒng)的節(jié)能研究目前主要從兩方面展開:基于系統(tǒng)控制策略和控制方法的節(jié)能研究和基于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的節(jié)能研究?；谙到y(tǒng)結(jié)構(gòu)的節(jié)能研究包括基于閥控系統(tǒng)改進(jìn)、動(dòng)力源系統(tǒng)改進(jìn)、能量回收的節(jié)能研究?；谀芰炕厥盏墓こ虣C(jī)械的節(jié)能研究包括機(jī)械式、液壓式、電氣式能量回收。液壓式回收采用蓄能器作為儲能元件，蓄能器能夠儲存并釋放壓力能，其性能穩(wěn)定，能夠滿足工程機(jī)械快速節(jié)能的要求。電氣式回收多采用電儲能元件電池或電容器，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能儲存并利用。
[0003]就起重設(shè)備而言，目前工程上研究的起重設(shè)備的能量回收主要研究起重臂的勢能回收，其中大部分采用電氣式回收方式。目前電氣式能量回收方法存在設(shè)備復(fù)雜、成本較高的問題，由于電儲能元件及發(fā)電機(jī)的成本較高，限制了該回收方案在實(shí)際中的應(yīng)用，而且機(jī)械能、壓力能、電能的反復(fù)轉(zhuǎn)換也降低了能量回收的利用率。
[0004]另外，現(xiàn)有的液壓驅(qū)動(dòng)的起重機(jī)中，當(dāng)需要起重臂上升時(shí)，高壓油液進(jìn)入與起重臂相連的油缸的大腔，推動(dòng)活塞，帶動(dòng)活塞桿向上伸出，從而使得與活塞桿相連的起重臂上升；當(dāng)需要起重臂下降時(shí)，高壓油液進(jìn)入與起重臂相連的油缸的小腔，推動(dòng)活塞，帶動(dòng)活塞桿向下縮回，從而使得與活塞桿相連的起重臂下降，同時(shí)，在油缸大腔中的低壓油液排回到油箱。由于液壓驅(qū)動(dòng)的起重臂的自重很大，其產(chǎn)生的勢能也很大，由此產(chǎn)生的液壓能量也較大，現(xiàn)有技術(shù)中，如CN202056123U，其公開了一種利用起重臂自重的勢能回收蓄能器，但是其存在的問題是不能實(shí)現(xiàn)能量回收與主液壓回路的結(jié)合，系統(tǒng)協(xié)調(diào)性較差。另外，CN101408213公開了一種混合動(dòng)力工程機(jī)械蓄能器-液壓馬達(dá)能量回收系統(tǒng)，其主要通過變頻電機(jī)、整流/逆變器、壓力傳感器等一套復(fù)雜的電器轉(zhuǎn)換設(shè)備，其設(shè)置電器轉(zhuǎn)換設(shè)備的過程復(fù)雜、成本較高，不利于應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本發(fā)明提供了一種起重臂自重勢能的能量回收和再利用裝置，該起重臂自重勢能的能量回收和再利用裝置利用全液壓系統(tǒng)控制，以可控制的方式實(shí)現(xiàn)了能量回收與主液壓回路的結(jié)合，系統(tǒng)協(xié)調(diào)性好，此外，不要采用變頻電機(jī)、整流/逆變器、壓力傳感器等復(fù)雜的電器轉(zhuǎn)換設(shè)備，節(jié)約了成本。而且只有勢能和壓力能的轉(zhuǎn)換，提高能量回收的利用率。
[0006]本發(fā)明的起重臂自重勢能的能量回收和再利用裝置的技術(shù)方案如下:
[0007]—種起重臂自重勢能的能量回收和再利用裝置，所述能量回收和再利用裝置包括:起重臂組件和液壓系統(tǒng)；所述起重臂組件包括起重臂10和重物7 ;所述液壓系統(tǒng)包括:液壓主泵系統(tǒng)，該液壓主泵系統(tǒng)包括液壓主泵2，先導(dǎo)泵3以及驅(qū)動(dòng)液壓主泵2和先導(dǎo)泵3的電動(dòng)機(jī)；與起重臂10連接的油缸9，所述油缸包括缸筒、活塞和活塞桿，活塞桿一與活塞相連，另一端與起重臂相連，活塞桿的伸出和縮回帶動(dòng)起重臂上升或下降；液壓主閥4，該液壓主閥位于液壓主泵2和油缸9之間，控制油缸油液的流向；其特征在于:所述液壓系統(tǒng)還包括能量回收和再利用系統(tǒng)，該能量回收和再利用系統(tǒng)包括第一多路閥11、第二多路閥5、升壓設(shè)備16和蓄能器12 ;第一多路閥11連接在油缸大腔和升壓設(shè)備16的入口之間，蓄能器12連接在升壓設(shè)備16的出口，第二多路閥5連接升壓設(shè)備16的出口和油缸大腔之間，并與所述蓄能器12流體連通；在起重臂10下降時(shí)，所述能量回收和再利用系統(tǒng)能夠?qū)⒂透?大腔中流出的低壓油轉(zhuǎn)變成高壓油并儲存在蓄能器12中；在起重臂10上升時(shí)，所述能量回收和再利用系統(tǒng)能夠?qū)⑿钅芷?2中的高壓油再釋放到油缸9的大腔中得到再利用。
[0008]本發(fā)明的起重臂自重勢能的能量回收和再利用裝置利用全液壓系統(tǒng)，將起重臂下降的勢能部分轉(zhuǎn)換成流體的壓力能并儲存到液壓蓄能器中，并用于下次舉升重物，使消耗動(dòng)力獲得的勢能部分得到再生，以降低驅(qū)動(dòng)液壓主泵的負(fù)荷和功率，本發(fā)明的能量回收和再利用裝置回收和再生效率高，節(jié)能減排效益顯著。簡便易行，投資少，壽命長。新造時(shí)配置或舊機(jī)改造時(shí)添置均可，可以廣泛應(yīng)用于挖掘機(jī)械、裝載機(jī)械和起重設(shè)備等大型工程機(jī)械中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]當(dāng)閱讀下列有關(guān)附圖的詳細(xì)說明和【具體實(shí)施方式】時(shí)，本發(fā)明的這些及其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將得到更好的理解，其中:
[0010]圖1是本發(fā)明的起重臂自重勢能的能量回收和再利用裝置的液壓系統(tǒng)原理圖。
[0011]圖中，1-先導(dǎo)手柄，2-液壓主泵,3-先導(dǎo)泵，4_液壓主閥，5_第二多路閥，6_第二單向閥，7-重物，8-第二單向閥，9-油缸，10-起重臂，11-第一多路閥，12-蓄能器，13-溢流閥，14-第一單向閥，15-第四單向閥，16-升壓設(shè)備
【具體實(shí)施方式】
[0012]本發(fā)明公開了一種起重臂自重勢能的能量回收和再利用裝置，所述能量回收和再利用裝置包括:起重臂組件和液壓系統(tǒng)；所述起重臂組件包括起重臂10和重物7 ;所述液壓系統(tǒng)包括:液壓主泵系統(tǒng)，該液壓主泵系統(tǒng)包括液壓主泵2，先導(dǎo)泵3以及驅(qū)動(dòng)液壓主泵2和先導(dǎo)栗3的電動(dòng)機(jī)；與起重臂10連接的油缸9，所述油缸包括缸筒、活塞和活塞桿，活塞桿一端與活塞相連，另一端與起重臂相連，活塞桿的伸出和縮回帶動(dòng)起重臂上升或下降；液壓主閥4，該液壓主閥位于液壓主泵2和油缸9之間，控制油缸油液的流向；其特征在于:所述液壓系統(tǒng)還包括能量回收和再利用系統(tǒng)，該能量回收和再利用系統(tǒng)包括第一多路閥11、第二多路閥5、升壓設(shè)備16和蓄能器12 ;第一多路閥11連接在油缸大腔和升壓設(shè)備16的入口之間，蓄能器12連接在升壓設(shè)備16的出口，第二多路閥5連接升壓設(shè)備16的出口和油缸大腔之間，并與所述蓄能器12流體連通；在起重臂10下降時(shí)，所述能量回收和再利用系統(tǒng)能夠?qū)⒂透?大腔中流出的低壓油轉(zhuǎn)變成高壓油并儲存在蓄能器12中；在起重臂10上升時(shí)，所述能量回收和再利用系統(tǒng)能夠?qū)⑿钅芷?2中的高壓油再釋放到油缸9的大腔中得到再利用。[0013]在優(yōu)選的實(shí)施例中，所述能量回收和再利用裝置通過所述升壓設(shè)備16將低壓油轉(zhuǎn)變成高壓油。從而在需要提升起重臂時(shí)，將高壓油與液壓主泵的壓力油聯(lián)合供給到油缸的大腔，促使活塞桿帶動(dòng)起重臂伸出。
[0014]所述升壓設(shè)備16包括液壓馬達(dá)和液壓泵，液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸與液壓泵的驅(qū)動(dòng)軸相連，從第一多路閥11流出的油液進(jìn)入液壓馬達(dá)，液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)液壓泵工作，液壓泵工作將油液泵入到蓄能器12中。
[0015]由于所述液壓馬達(dá)的排量大于所述液壓泵的排量，因此實(shí)現(xiàn)了將低壓的壓力油轉(zhuǎn)換為高壓壓力油并存儲在蓄能器中，供后繼的操作使用，實(shí)現(xiàn)了能量的回收和再利用。
[0016]所述升壓設(shè)備16的出口設(shè)置有第四單向閥15，該單向閥允許液壓從升壓設(shè)備流向蓄能器12，并防止倒流，避免油液對泵的沖擊。
[0017]所述第四單向閥15的出口及蓄能器12的入口與溢流閥13流體連通，液壓泵的輸出壓力由所述溢流閥設(shè)定，通過溢流閥可方便地設(shè)定蓄能器的輸出壓力，無需其他電控設(shè)備。
[0018]所述液壓主閥4為三位四通電磁換向閥，所述第一多路閥11和第二多路閥5為兩位兩通電磁換向閥，可以相應(yīng)控制信號簡便、快捷地對油液的流向做出控制。
[0019]所述的能量回收和再利用裝置還包括先導(dǎo)手柄1，先導(dǎo)泵的出油口與先導(dǎo)手柄的壓力油輸入端連通；先導(dǎo)手柄包括第一控制線路和第二控制線路，所述第一控制線路與第一多路閥11的控制端和液壓主閥4的左控制端端相連，所述第二控制線路與第二多路閥5的控制端和右控制端相連。
[0020]當(dāng)需要起重臂下降時(shí)，先導(dǎo)手柄I扳到起重臂下降位置，所述第一控制線路激發(fā)第一多路閥11的控制端和液壓主閥4的左控制端，使得第一多路閥處于開啟位置，并且使得液壓主閥4處于左位，液壓主泵2的壓力油進(jìn)入油缸9的小腔，促使活塞桿下降，油缸的大腔通過開啟的多路閥與升壓設(shè)備的入口連通。在所述第一多路閥11和升壓設(shè)備16之間連接有第一單向閥14，其使得來自第一多路閥的液壓油可以流向升壓設(shè)備的入口，并且防止油液倒流。
[0021]當(dāng)需要起重臂上升時(shí)，先導(dǎo)手柄I扳到起重臂上升位置，所述第二控制線路激發(fā)第二多路閥11的控制端和液壓主閥4的右控制端，使得第二多路閥處于開啟位置，此時(shí)，蓄能器12中的高壓油通過第二多路閥進(jìn)入油缸的大腔；同時(shí)，使得液壓主閥4處于右位，液壓主泵2的壓力油進(jìn)入油缸9的大腔，促使活塞桿上升。在液壓主閥4和油缸9大腔之間設(shè)有第二單向閥8，其允許來自液壓主閥4的油液進(jìn)入油缸的大腔，并防止倒流。在第二多路閥5和第二單向閥8之間設(shè)有第三單向閥6，其允許來自第二多路閥5的油液通過第二單向閥8進(jìn)入油缸大腔，并防止倒流。
[0022]本發(fā)明公開的一種起重臂自重勢能的能量回收和再利用裝置可以利用先導(dǎo)手柄與液壓主閥、第一和第二多路閥之間的控制線路方便地控制，實(shí)現(xiàn)液壓主閥與第一多路閥、液壓主閥與第二多路閥的聯(lián)合動(dòng)作，彼此協(xié)調(diào)配合，以可控制的方式，將起重臂下降的勢能部分轉(zhuǎn)換成流體的壓力能并儲存到液壓蓄能器中，并用于下次舉升重物，使消耗動(dòng)力獲得的勢能部分得到再生，以降低驅(qū)動(dòng)液壓主泵的負(fù)荷和功率，本發(fā)明的能量回收和再利用裝置回收和再生效率高，節(jié)能減排效益顯著。簡便易行，投資少，壽命長。新造時(shí)配置或舊機(jī)改造時(shí)添置均可，可以廣泛應(yīng)用于挖掘機(jī)械、裝載機(jī)械和起重設(shè)備等大型工程機(jī)械中。[0023]上述雖然結(jié)合實(shí)施例以及附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種起重臂自重勢能的能量回收和再利用裝置，所述能量回收和再利用裝置包括: 起重臂組件和液壓系統(tǒng)； 所述起重臂組件包括起重臂(10)和重物(7)； 所述液壓系統(tǒng)包括: 液壓主泵系統(tǒng)，該液壓主泵系統(tǒng)包括液壓主泵(2)，先導(dǎo)泵(3)以及驅(qū)動(dòng)液壓主泵(2)和先導(dǎo)泵(3)的電動(dòng)機(jī)； 與起重臂(10)連接的油缸(9)，所述油缸包括缸筒、活塞和活塞桿，活塞桿一端與活塞相連，另一端與起重臂相連，活塞桿的伸出和縮回帶動(dòng)起重臂上升或下降； 液壓主閥(4)，該液壓主閥位于液壓主泵(2)和油缸(9)之間，控制油缸油液的流向； 其特征在于:所述液壓系統(tǒng)還包括能量回收和再利用系統(tǒng)，該能量回收和再利 用系統(tǒng)包括第一多路閥(11)、第二多路閥(5)、升壓設(shè)備(16)和蓄能器(12)； 第一多路閥(11)連接在油缸大腔和升壓設(shè)備(16)的入口之間，蓄能器(12)連接在升壓設(shè)備(16)的出口，第二多路閥(5)連接升壓設(shè)備(16)的出口和油缸大腔之間，并與所述蓄能器(12)流體連通； 在起重臂(10)下降時(shí)，所述能量回收和再利用系統(tǒng)能夠?qū)⒂透?9)大腔中流出的低壓油轉(zhuǎn)變成高壓油并儲存在蓄能器(12)中；在起重臂(10)上升時(shí)，所述能量回收和再利用系統(tǒng)能夠?qū)⑿钅芷?12)中的高壓油再釋放到油缸(9)的大腔中得到再利用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量回收和再利用裝置，其特征在于，通過所述升壓設(shè)備(16)將低壓油轉(zhuǎn)變成高壓油。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量回收和再利用裝置，其特征在于:所述升壓設(shè)備(16)包括液壓馬達(dá)和液壓泵，液壓馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)軸與液壓泵的驅(qū)動(dòng)軸相連，從第一多路閥(11)流出的油液進(jìn)入液壓馬達(dá)，液壓馬達(dá)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)液壓泵工作，液壓泵工作將油液泵入到蓄能器(12)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的能量回收和再利用裝置，其特征在于:所述液壓馬達(dá)的排量大于所述液壓泵的排量。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的能量回收和再利用裝置，所述升壓設(shè)備(16)的出口設(shè)置有第四單向閥(15)，該單向閥允許液壓從升壓設(shè)備流向蓄能器(12)，并防止倒流。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的能量回收和再利用裝置，其特征在于所述第四單向閥(15)的出口及蓄能器(12)的入口與溢流閥(13)流體連通，液壓泵的輸出壓力由所述溢流閥設(shè)定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的能量回收和再利用裝置，其特征在于:所述液壓主閥(4)為三位四通電磁換向閥，所述第一多路閥(11)和第二多路閥(5 )為兩位兩通電磁換向閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的能量回收和再利用裝置，其特征在于:所述的能量回收和再利用裝置還包括先導(dǎo)手柄(1)，先導(dǎo)泵的出油口與先導(dǎo)手柄的壓力油輸入端連通；先導(dǎo)手柄包括第一控制線路和第二控制線路，所述第一控制線路與第一多路閥(11)的控制端和液壓主閥(4)的左控制端相連，所述第二控制線路與第二多路閥(5)的控制端和右控制端相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的能量回收和再利用裝置，其特征在于，當(dāng)需要起重臂下降時(shí)，先導(dǎo)手柄(I)扳到起重臂下降位置，所述第一控制線路激發(fā)第一多路閥(11)的控制端和液壓主閥(4)的左控制端，使得第一多路閥處于開啟位置，并且使得液壓主閥(4)處于左位，液壓主泵(2)的壓力油進(jìn)入油缸(9)的小腔，促使活塞桿下降，油缸的大腔通過開啟的多路閥與升壓設(shè)備的入口連通；在所述第一多路閥(11)和升壓設(shè)備(16)之間連接有第一單向閥(14)，其使得來自第一多路閥的液壓油可以流向升壓設(shè)備的入口，并且防止油液倒流；當(dāng)需要起重臂上升時(shí)，先導(dǎo)手柄(I)扳到起重臂上升位置，所述第二控制線路激發(fā)第二多路閥(11)的控制端和液壓主閥(4)的右控制端，使得第二多路閥處于開啟位置，此時(shí)，蓄能器(12)中的高壓油通過第二多路閥進(jìn)入油缸的大腔；同時(shí)，使得液壓主閥(4)處于右位，液壓主泵(2)的壓力油進(jìn)入油缸(9)的大腔，促使活塞桿上升；在液壓主閥(4)和油缸(9)大腔之間設(shè)有第二單向閥(8)，其允許來自液壓主閥(4)的油液進(jìn)入油缸的大腔，并防止倒流。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的能量回收和再利用裝置，其特征在于，在第二多路閥(5)和第二單向閥(8)之間設(shè)有第三單向閥(6)，其允許來自第二多路閥(5)的油液通過第二單向閥(8)進(jìn)入油缸大腔，并防止倒流。
【文檔編號】F15B1/02GK103671365SQ201210356602
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月23日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月23日
【發(fā)明者】凌在山, 夏禹武, 付斌, 牟建強(qiáng), 范曉飛, 王成 申請人:山重建機(jī)有限公司