專利名稱：混凝土泵車的勢能回收液壓系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及液壓領(lǐng)域，具體涉及用于混凝土泵車的勢能回收液壓裝置。
背景技術(shù)：
目前混凝土泵車液壓系統(tǒng)能量利用率低，而近年來，隨著世界范圍內(nèi)工業(yè)技術(shù)的 發(fā)展，能源短缺和環(huán)境污染問題日益嚴重，混凝土泵車節(jié)能技術(shù)的研究顯得日趨迫切。用于 混凝土泵車臂架舉升裝置多采用發(fā)動機_液壓泵_液壓閥_液壓缸的驅(qū)動方式，其缺點是 效率低，能耗大?；炷帘密嚤奂苡透淄ㄟ^控制閥的開度來調(diào)節(jié)油缸回縮的速度，通過關(guān)閉 控制閥實現(xiàn)回縮運動的中止。重物下降過程中，臂架重力勢能轉(zhuǎn)化為液壓系統(tǒng)的節(jié)流損失， 轉(zhuǎn)化為熱能散失掉了，不僅造成能源的浪費，還會引起液壓系統(tǒng)發(fā)熱、噪聲和振動，甚至是 引發(fā)系統(tǒng)故障和降低系統(tǒng)壽命等危害，重物勢能即沒有實現(xiàn)回收，更無法提及再利用。圖1 示出了現(xiàn)有技術(shù)中的無法進行能量回收的混凝土泵車的液壓系統(tǒng)，其中包括有液壓泵1、控 制閥2、液壓缸3和溢流閥4。泵車臂架液壓油缸的動作特點在于既要舉升實現(xiàn)臂架上升， 且要回縮實現(xiàn)臂架下降，由于臂架的重量較重，尤其是在泵送混凝土過程中，臂架儲存了較 多的重物勢能，如果這部分能量能夠得到較好利用，則可顯著提高液壓系統(tǒng)效率。因此，在 液壓元件及系統(tǒng)效率短期難以取得突破性進展前，能量回收技術(shù)就成為混凝土泵車液壓系 統(tǒng)節(jié)能的一個重點研究方向。現(xiàn)有技術(shù)中，重物勢能回收方法在混合動力液壓挖掘機或其他具有閥控缸系統(tǒng)的 混合動力系統(tǒng)中已得到應(yīng)用，這些方法大多在液壓缸回油路上串接液壓馬達和發(fā)電機，通 過液壓馬達驅(qū)動發(fā)電機把勢能回收成電能，進而儲存在蓄電池中，但這種能量回收方式經(jīng) 過了液壓泵-發(fā)電機兩級能量變換，能量回收的效率非常低。而對于混凝土泵車，其發(fā)動機 功率較大，上述的混合動力技術(shù)無法應(yīng)用，除車載蓄電池外難以安裝大容量蓄電池用來專 門回收臂架勢能，雖然有采用液壓裝置來實現(xiàn)勢能回收的方法，但是這些液壓勢能回收系 統(tǒng)都需電控單元和傳感單元，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，大大降低了系統(tǒng)的可靠度。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種用于混凝土泵車的勢能回收液壓系統(tǒng)，該系統(tǒng)以 簡單有效地方式實現(xiàn)能量回收，顯著簡化了勢能回收系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。針對上述目的，根據(jù)本實用新型的第一方面提供了一種混凝土泵車的勢能回收液 壓系統(tǒng)，包括用于驅(qū)動混凝土泵車的臂架的液壓執(zhí)行裝置以及向液壓執(zhí)行裝置供油的液壓 壓力油源，勢能回收液壓系統(tǒng)還包括連接在液壓壓力油源與液壓執(zhí)行裝置之間的第一換 向閥；與第一換向閥相連的第二換向閥；液壓蓄能裝置，通過第二換向閥來選擇性地進行 能量回收與釋放，其中，在能量回收狀態(tài)中，液壓蓄能裝置通過依次經(jīng)由第一換向閥、第二 換向閥從液壓執(zhí)行裝置回油而進行能量回收；在能量釋放狀態(tài)中，液壓蓄能裝置通過依次 經(jīng)第二換向閥、第一換向閥向液壓執(zhí)行裝置供油而進行能量釋放。優(yōu)選地，根據(jù)本實用新型第一方面的混凝土泵車的勢能回收液壓系統(tǒng)，其中，在能量回收狀態(tài)中，臂架向下運動，第一換向閥和第二換向閥均處于各自的第一閥位，液壓壓力 油源經(jīng)由第一換向閥與液壓執(zhí)行裝置的第一腔室連通，液壓執(zhí)行裝置的第二腔室經(jīng)由第二 換向閥與液壓蓄能裝置連通；在能量釋放狀態(tài)中，臂架向上運動，第一換向閥和第二換向閥 均處于各自的第二閥位，液壓壓力油源經(jīng)由第一換向閥與液壓執(zhí)行裝置的第二腔室連通， 液壓蓄能裝置經(jīng)由第二換向閥、第一換向閥與液壓執(zhí)行裝置的第二腔室連通。優(yōu)選地，根據(jù)本實用新型第一方面的混凝土泵車的勢能回收液壓系統(tǒng)，其中，液壓 壓力油源的出油端口與第二換向閥之間設(shè)置有單向閥，出油端口與單向閥的出口相連。優(yōu)選地，根據(jù)本實用新型第一方面的混凝土泵車的勢能回收液壓系統(tǒng)，其中，第二 換向閥上連接有回油箱，在能量釋放狀態(tài)中，回油箱通過第二換向閥、第一換向閥與液壓執(zhí) 行裝置的第一腔室連通。優(yōu)選地，根據(jù)本實用新型第一方面的混凝土泵車的勢能回收液壓系統(tǒng)，其中，液壓 壓力油源的出油端口連接有溢流閥。優(yōu)選地，根據(jù)本實用新型第一方面的混凝土泵車的勢能回收液壓系統(tǒng)，其中，第一 換向閥和第二換向閥為三位四通換向閥，其均具有各自的進油口、回油口、第一工作油口和 第二工作油口，其中，第一換向閥的進油口與液壓壓力油源的出油端口相連，第一換向閥的 回油口與第二換向閥的進油口相連，第一換向閥的第一工作油口與液壓執(zhí)行裝置的第一腔 室相連，第一換向閥的第二工作油口與液壓執(zhí)行裝置的第二腔室相連；第二換向閥的回油 口與單向閥的進口連接，并經(jīng)由單向閥與液壓壓力油源的出油端口相連，第二換向閥的第 一工作油口與液壓蓄能裝置相連，第二換向閥的第二工作油口連接有儲油箱。根據(jù)本實用新型的第二方面提供了一種混凝土泵車，其中裝備有根據(jù)本實用新型 的一方面的勢能回收液壓系統(tǒng)。本實用新型具有以下技術(shù)效果根據(jù)本實用新型的勢能回收液壓系統(tǒng)中采用兩個換向閥以及相連的蓄能裝置來 實現(xiàn)操作過程中的能量回收與釋放，在液壓油缸回縮、臂架下降過程中，操縱第一換向閥和 第二換向閥，使液壓系統(tǒng)工作于能量回收狀態(tài)，把臂架勢能轉(zhuǎn)換為壓力能存儲在蓄能器中； 進而在液壓油缸舉升、臂架上升過程中，通過第一換向閥和第二換向閥來釋放蓄能器中儲 存的壓力，從而輔助液壓泵利用回收能量來幫助提升臂架，提高液壓系統(tǒng)能量利用效率。本 實用新型通過在液壓驅(qū)動系統(tǒng)中加入兩個手動換向閥即可實現(xiàn)液壓缸勢能回收和再利用， 以簡單的設(shè)計實現(xiàn)了有效的勢能回收再利用。應(yīng)該理解，以上的一般性描述和以下的詳細描述都是列舉和說明性質(zhì)的，目的是 為了對要求保護的本實用新型提供進一步的說明。

附圖構(gòu)成本說明書的一部分，用于幫助進一步理解本實用新型。這些附圖圖解了 本實用新型的一些實施例，并與說明書一起用來說明本實用新型的原理。在附圖中相同的 部件用相同的標號表示。附圖中圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中不具有能量回收功能的混凝土泵車液壓系統(tǒng)的原理圖；圖2示出了根據(jù)本實用新型的混凝土泵車勢能回收液壓系統(tǒng)的原理圖。
具體實施方式
下面將參照附圖對本實用新型的具體事實方式進行說明。圖2示出了根據(jù)本實用新型一個示例性實施例的用于混凝土泵車的勢能回收液 壓系統(tǒng)100，其包括用于驅(qū)動混凝土泵車的臂架的液壓缸(液壓執(zhí)行裝置)12以及向液壓缸 12供油的液壓泵(液壓壓力油源)10，液壓缸12中設(shè)置的活塞桿12c與混凝土泵車的臂架 (未示出)連接，以便在液壓缸12的驅(qū)動下帶動臂架上下運動。特別地，本勢能回收液壓系 統(tǒng)100還包括第一換向閥14，其連接在液壓泵10與液壓缸12之間；第二換向閥16，與第 一換向閥14相連；蓄油器(液壓蓄能裝置)18，其通過第二換向閥16來選擇性地進行能量 回收與釋放，具體地，在能量回收狀態(tài)中，蓄油器18通過依次經(jīng)由第一換向閥14、第二換向 閥16從液壓執(zhí)行裝置12回油而進行能量回收；在能量釋放狀態(tài)中，液壓蓄能裝置18通過 依次經(jīng)第二換向閥16、第一換向閥14向液壓執(zhí)行裝置12供油而進行能量釋放。在現(xiàn)有技術(shù)的液壓系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加了第二換向閥16和蓄油器18，通過上述方 式將它們連接至液壓系統(tǒng)中，從而構(gòu)成了本實用新型的勢能回收液壓系統(tǒng)100。通過適當?shù)?調(diào)節(jié)第一換向閥14和第二換向閥16，則可以實現(xiàn)在混凝土泵車的工作過程中進行能量的 存儲和釋放，即，在臂架下降過程中將從液壓缸12中排出的油輸送至蓄油器18中以壓力能 的形式存儲起來，從而實現(xiàn)勢能存儲；在臂架上升的過程中，則將蓄油器18中存儲的油輸 送回液壓缸12，由此就可以使用之前存儲的壓力能形式的能量輔助液壓泵10來提升臂架。 上述第一換向閥14和第二換向閥16的各個端口的具體連接方式將在下文中以示例性的方 式詳細描述，應(yīng)說明的是，下文描述的實例并不用于限制本實用新型，它只是本實用新型的 勢能回收液壓系統(tǒng)的可選連接方式中的一種，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在確保本勢能回收 液壓系統(tǒng)的上述基本構(gòu)成的基礎(chǔ)上，選取任何適當?shù)亩丝谶B接方式。繼續(xù)參照圖1，根據(jù)本實用新型的混凝土泵車的勢能回收液壓系統(tǒng)100包括能量 回收狀態(tài)與能量釋放狀態(tài)，具體地，在能量回收狀態(tài)中，臂架向下運動，第一換向閥14和第 二換向閥16均處于各自的第一閥位(在本實施例中設(shè)定為圖2中所示的左位)，液壓泵10 經(jīng)由第一換向閥14與液壓缸12的無桿腔(第一腔室腔)12a連通，液壓缸12的有桿腔(第 二腔室)12b經(jīng)由第二換向閥16與蓄油器18連通；在能量釋放狀態(tài)中，臂架向上運動，第一 換向閥14和第二換向閥16均處于各自的第二閥位(在本實施例中設(shè)定為圖2中所示的右 位)，液壓泵10經(jīng)由第一換向閥14與液壓缸12的有桿腔12b連通，蓄油器18則經(jīng)由第二 換向閥16、第一換向閥14與液壓缸12的有桿腔12b連通，這樣在液壓泵10向液壓缸12中 供油的同時，在臂架向下運動的過程中存儲在蓄油器18中液壓油也供應(yīng)至液壓缸12中，從 而實現(xiàn)了能量的回收再利用。進一步，液壓泵10的出油端口 IOa與第二換向閥16之間設(shè)置有單向閥11，其中出 油端口 IOa與單向閥11的出口相連。設(shè)置該單向閥11使液壓泵10和第二換向閥16的連 接通路單向開啟，這種設(shè)置的目的在于獲得最有的液壓油利用率。如圖2所示，在能量回收 狀態(tài)中(第一換向閥14、第二換向閥16均處于左位)，單向閥11將阻止來自液壓泵10的液 壓油流向第二單向閥16 ；在能量釋放狀態(tài)中(第一換向閥14、第二換向閥16均處于右位)， 單向閥11開啟，蓄油器18經(jīng)由第一換向閥14、單向閥11、以及第二換向閥16與液壓缸12 的有桿腔12a連通，則蓄油器18內(nèi)的液壓油通過上述路徑流入液壓缸12的有桿腔12a。此外，第二換向閥16上還連接有回油箱13，在能量釋放狀態(tài)中，回油箱13通過第二換向閥16、第一換向閥14與液壓缸12的無桿腔12a連通，回油箱13的作用是及時向液 壓泵10中補充液壓油。應(yīng)說明的是，如果不設(shè)置上述單向閥11，本勢能回收液壓系統(tǒng)100 同樣能實現(xiàn)勢能回收，只是液壓泵10中的液壓油將經(jīng)由第二換向閥16流入儲油箱13中， 這會損失液壓泵10的一部分驅(qū)動效率。與現(xiàn)有技術(shù)中類似，本實用新型的混凝土泵車的勢能回收液壓系統(tǒng)100的液壓泵 10的出油端口 IOa也連接有溢流閥15。下面，結(jié)合附圖詳細地說明本實用新型的勢能回收液壓系統(tǒng)的一種示例性實施方 式，其中詳細地示出了系統(tǒng)中各個部件的端口的連接方式。具體地，在本實施例中，上述第 一換向閥14和第二換向閥16均為三位四通換向閥，其均具有各自的進油口 P、回油口 T、第 一工作油口 A和第二工作油口 B，其中，第一換向閥12的進油口 P與液壓泵10的出油端口 IOa相連，第一換向閥14的回油口 T與第二換向閥16的進油口 P相連，第一換向閥14的第 一工作油口 A與液壓缸12的無桿腔12a相連，第一換向閥14的第二工作油口 B與液壓缸 12的有桿腔12b相連；第二換向閥16的回油口 T經(jīng)由單向閥11的進口連接，并經(jīng)由單向 閥11與液壓泵10的出油端口 IOa相連，第二換向閥16的第一工作油口 A與蓄油器18相 連，第二換向閥16的第二工作油口 B連接有儲油箱13。參照圖3來說明液壓油在上述勢能回收系統(tǒng)100中的流動路徑。當下降臂架時， 兩個換向閥14、16均處于左位，則第一換向閥14和第二換向閥16各自的第一工作油口 A 和進油口 P相通，各自的第二工作油口 B和回油口 T相通，此時，液壓缸12的有桿腔12b中 的液壓油在自身重力的作用下，經(jīng)由第一換向閥14的B-T通路、第二換向閥16的P-A通路 流入蓄油器18內(nèi)，液壓缸12的活塞桿12c的重力勢能轉(zhuǎn)化為蓄油器18內(nèi)的液壓油的壓力 能存儲起來，從而實現(xiàn)了勢能的回收。當提升臂架時，兩個換向閥14、16均處于右位，則第 一換向閥14和第二換向閥16各自的第一工作油口 A和回油口 T相通，各自的第二工作油 口 B和進油口 P相通，此時，液壓泵10中的液壓油經(jīng)由第一換向閥14的P-B通路流入液壓 缸12的有桿腔12b中，以推動活塞桿12c向上運動；并且與此同時，蓄油器18中存儲的液 壓油經(jīng)由第二換向閥16的A-T通路、單向閥11、進而也經(jīng)由第一換向閥14的P-B通路流入 液壓缸12的有桿腔12b中，其輔助液壓泵10 —起推動活塞桿12c向上運動，此時，原來以 壓力能形式存儲在蓄油器18內(nèi)的勢能就被重新用來推動活塞桿12c，從而有效地利用了被 回收的勢能。通過上述方式可以看出，本勢能回收液壓系統(tǒng)100以簡單的方式實現(xiàn)了活塞桿 12c的勢能的回收和再利用，活塞桿12c的勢能可以全部轉(zhuǎn)化為壓力能存儲在蓄油器18內(nèi)， 進而在提升操作時再次完全利用，其不僅有效地節(jié)約了系統(tǒng)所需的驅(qū)動能量，而且能量的 吸收轉(zhuǎn)化率高。應(yīng)說明的是，包括根據(jù)本實用新型的勢能回收液壓系統(tǒng)的混凝土泵車也在本實用 新型的保護范圍內(nèi)。以上僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域 的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi) 所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種混凝土泵車的勢能回收液壓系統(tǒng)(100)，包括用于驅(qū)動混凝土泵車的臂架的液壓執(zhí)行裝置(12)以及向所述液壓執(zhí)行裝置(12)供油的液壓壓力油源(10)，其特征在于，所述勢能回收液壓系統(tǒng)(100)還包括第一換向閥(14)，連接在所述液壓壓力油源(10)與所述液壓執(zhí)行裝置(12)之間；第二換向閥(16)，與所述第一換向閥(14)相連；液壓蓄能裝置(18)，通過所述第二換向閥(16)來選擇性地進行能量回收與釋放，其中，在能量回收狀態(tài)中，所述液壓蓄能裝置(18)通過依次經(jīng)由所述第一換向閥(14)、第二換向閥(16)從所述液壓執(zhí)行裝置(12)回油而進行能量回收；在能量釋放狀態(tài)中，所述液壓蓄能裝置(18)通過依次經(jīng)第二換向閥(16)、第一換向閥(14)向液壓執(zhí)行裝置(12)供油而進行能量釋放。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混凝土泵車的勢能回收液壓系統(tǒng)，其特征在于，其中，在能量回收狀態(tài)中，所述臂架向下運動，所述第一換向閥(14)和所述第二換向閥(16) 均處于各自的第一閥位，所述液壓壓力油源(10)經(jīng)由所述第一換向閥(14)與所述液壓執(zhí) 行裝置(12)的第一腔室(12a)連通，所述液壓執(zhí)行裝置(12)的第二腔室(12b)經(jīng)由所述 第二換向閥(16)與所述液壓蓄能裝置(18)連通；在能量釋放狀態(tài)中，所述臂架向上運動，所述第一換向閥(14)和所述第二換向閥(16) 均處于各自的第二閥位，所述液壓壓力油源(10)經(jīng)由所述第一換向閥(14)與所述液壓執(zhí) 行裝置(12)的第二腔室(12b)連通，所述液壓蓄能裝置(18)經(jīng)由所述第二換向閥(16)、第 一換向閥(14)與所述液壓執(zhí)行裝置(12)的第二腔室(12b)連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混凝土泵車的勢能回收液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述液壓壓 力油源(10)的出油端口(IOa)與所述第二換向閥(16)之間設(shè)置有單向閥(11)，所述出油 端口(IOa)與所述單向閥(11)的出口相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混凝土泵車的勢能回收液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述第二換 向閥(16)上連接有回油箱(13)，在所述能量釋放狀態(tài)中，所述回油箱(13)通過所述第二換 向閥(16)、所述第一換向閥(14)與所述液壓執(zhí)行裝置(12)的第一腔室(12a)連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混凝土泵車的勢能回收液壓系統(tǒng)，其特征在于，所述液壓壓 力油源(10)的出油端口(IOa)連接有溢流閥(15)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的混凝土泵車的勢能回收液壓系統(tǒng)，其特征在于， 所述第一換向閥(14)和所述第二換向閥(16)為三位四通換向閥，其均具有各自的進油口 (P)、回油口(T)、第一工作油口 (A)和第二工作油口(B)，其中，所述第一換向閥(14)的進油口⑵與所述液壓壓力油源(10)的出油端口(IOa)相連， 所述第一換向閥(14)的回油口(T)與所述第二換向閥(16)的進油口(P)相連，所述第一 換向閥(14)的第一工作油口(A)與所述液壓執(zhí)行裝置(12)的第一腔室(12a)相連，所述 第一換向閥(14)的第二工作油口(B)與所述液壓執(zhí)行裝置(12)的第二腔室(12b)相連；所述第二換向閥(16)的回油口(T)與單向閥(11)的進口連接，并經(jīng)由所述單向閥 (11)與所述液壓壓力油源的出油端口(IOa)相連，所述第二換向閥(16)的第一工作油口 (A)與所述液壓蓄能裝置(18)相連，所述第二換向閥(16)的第二工作油口(B)連接有儲油 箱(13)。
7. —種混凝土泵車，其特征在于，包括上述權(quán)利要求中任一項所述的勢能回收液壓系統(tǒng)。
專利摘要本實用新型提供了一種混凝土泵車的勢能回收液壓系統(tǒng)，包括用于驅(qū)動混凝土泵車的臂架的液壓執(zhí)行裝置以及向液壓執(zhí)行裝置供油的液壓壓力油源，勢能回收液壓系統(tǒng)還包括連接在液壓壓力油源與液壓執(zhí)行裝置之間的第一換向閥；與第一換向閥相連的第二換向閥；液壓蓄能裝置，通過第二換向閥來選擇性地進行能量回收與釋放，其中，在能量回收狀態(tài)中，液壓蓄能裝置通過依次經(jīng)由第一換向閥、第二換向閥從液壓執(zhí)行裝置回油而進行能量回收；在能量釋放狀態(tài)中，液壓蓄能裝置通過依次經(jīng)第二換向閥、第一換向閥向液壓執(zhí)行裝置供油而進行能量釋放。
文檔編號F15B21/14GK201661556SQ20092029320
公開日2010年12月1日 申請日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者葉敏, 易小剛, 譚凌群 申請人:三一重工股份有限公司