專利名稱：一種能量回收和再利用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型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(shì)能的能量回收和再利用裝置。
背景技術(shù)：
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(duì)其實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能已成為國(guó)、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(chǔ)能元件，蓄能器能夠儲(chǔ)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(chǔ)能元件電池或電容器，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存并利用。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(shì)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(chǔ)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。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(shì)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(shì)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。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，本實(shí)用新型提供了一種起重臂自重勢(shì)能的能量回收和再利用裝置，該起重臂自重勢(shì)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(shì)能和壓力能的轉(zhuǎn)換，提高能量回收的利用率。本實(shí)用新型的起重臂自重勢(shì)能的能量回收和再利用裝置的技術(shù)方案如下—種起重臂自重勢(shì)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)?油缸9大腔中流出的低壓油轉(zhuǎn)變成高壓油并儲(chǔ)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]本實(shí)用新型的起重臂自重勢(shì)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(shì)能部分轉(zhuǎn)換成流體的壓力能并儲(chǔ)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(shì)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，本實(shí)用新型的能 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(jiǎn)便易行，投資少，壽命長(zhǎng)。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。


[0009]當(dāng)閱讀下列有關(guān)附圖的詳細(xì)說(shuō)明和具體實(shí)施方式
時(shí)，本實(shí)用新型的這些及其他特 征、方面和優(yōu)點(diǎn)將得到更好的理解，其中[0010]圖1是本實(shí)用新型的起重臂自重勢(shì)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]本實(shí)用新型公開了一種起重臂自重勢(shì)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?大腔中流出的低壓油轉(zhuǎn)變成高壓油并儲(chǔ)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。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。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。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(chǔ)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。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(duì)泵的沖擊。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(wú)需其他電控設(shè)備。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(hào)簡(jiǎn)便、快捷地對(duì)油液的流向做出控制。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。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(lái)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(lái)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(lái)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。本實(shí)用新型公開的一種起重臂自重勢(shì)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(shì)能部分轉(zhuǎn)換成流體的壓力能并儲(chǔ)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(shì)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，本實(shí)用新型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(jiǎn)便易行，投資少，壽命長(zhǎng)。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(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非 對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實(shí)用新型的技術(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實(shí)用新 型的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種起重臂自重勢(shì)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(chǔ)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(lái)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(lái)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(lái)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。
專利摘要本實(shí)用新型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(chǔ)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(shì)能部分轉(zhuǎn)換成流體的壓力能并儲(chǔ)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(shì)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，本實(shí)用新型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(jiǎn)便易行，投資少，壽命長(zhǎng)。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。
文檔編號(hào)F15B21/14GK202833451SQ201220487299
公開日2013年3月27日 申請(qǐng)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(qǐng)人:山重建機(jī)有限公司