[发明专利]工作装置势能回收液压系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种可对能量转换器的液体流动进行控制的液压系统，该能量转换器可以移动机器上的机械组件，尤其涉及从能量转换器中回收能量并且随后利用回收的能量为作业提供一定动力的装置。

背景技术

工程机械和农业设备常采用流体传动来操作各种机械部件。例如，挖掘机是一种常用的工程机械，挖掘机悬臂常利用液压油作用在油缸上来实现其升降。液压油缸包括一个带有活塞的缸，该活塞在缸中划分出两个室，与活塞相连的杆连接到悬臂上，而油缸与挖掘机的主体相连，通过将杆从油缸中向外伸展以及将杆朝油缸中缩回实现支架的升高与降低；挖掘机作业时，例如悬臂、斗杆、铲斗及相应的油缸等工作装置的位置经常不断调整，特别是悬臂常处于从某一低位提升到某一高位，再从某一高位降到某一低位的循环运动过程之中，由于悬臂及作用在其上的斗杆、铲斗等质量较大，从能量转化原理来说，支架可以只在重力的作用下降低，而且若不提供下降的阻力，在下降过程中易出现失重现象。当动臂在下降时为了防止其失重，以往的解决方法是，维持液压油缸具有一定的背压，为此常在液流回流管道上设有节流装置，液压油通过节流装置后流回油箱，这样悬臂的势能转化成热能，被白白地浪费掉了，为了防止液压油的温度大幅度升高对系统带来的危害，还需设有散热装置。因此，需要找到一种有效的技术来在液压系统中实现能量的回收和再利用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种节约能源，降低液压系统液压油的温升的工作装置势能回收液压系统。

为了解决上述问题，本发明采用的工作装置势能回收液压系统，包括能量转换器、主阀、控制信号（Signal-a）及（Signal-b），压能保持阀的入口通过切换阀与所述的主阀连接，所述的压能保持阀的出口与所述的能量转换器的无杆腔连接，所述的切换阀连接有能量收集器，逻辑控制部件的输入端与所述的主阀、能量转换器、控制信号（Signal-a）及（Signal-b）通信连接，所述的逻辑控制部件的输出端与所述的切换阀的控制端连接。

所述的两组能量转换器单元（1.1）（1.2）分别由带杆活塞（1.1a）（1.2a）分隔成对应的（1.1b）（1.1c）及（1.2b）（1.2c）工作腔，所述（1.1b）、（1.2b）工作腔分别设有通油口（B1）、（B2）并与所述主阀油口（B）直接相连，所述（1.1c）、（1.2c）工作腔分别设有通油口（A1）、（A2）。所述能量转换器单元（1.1）、（1.2）上作用有所述动臂装置（BOOM）。所述压能保持阀2包括：单元阀（2a）及（2b）、信号或阀（2c）、压力过载保护阀（2d）、方向阀（2e）、单向节控阀（2f）。所述单元阀（2a）设有油口（Ⅰa）、（Ⅱa）、（Ⅲa）、（Ⅳa），（Ⅱa）与（Ⅳa）互通；所述单元阀（2b）设有油口（Ⅰb）、（Ⅱb）、（Ⅲb）、（Ⅳb），（Ⅱb）与（Ⅳb）互通，所述压能保阀油口（Ⅱa）、（Ⅱb）分别与所述能量转换器（1.1c）、（1.2c）工作腔油口（A1）、（A2）相连。所述方向阀设有压力输入口（k1）、（k2）、回油口（kt）及换向控制口（Kb5），输入口（k1）与所述油口（Ⅲa）、（Ⅲb）互连，回油口（kt）与回油路（T2）相连并回油箱，换向控制口（Kb5）连接于所述主阀输入控制信号（Signal-b）的（S2）处。换向控制口（Kb5）无压力时，所述方向阀处于常位，油口（k1）、（k2）接通，回油口（kt）不通；换向控制口（Kb5）有压力时，所述方向阀换向处于右位，油口（k1）、（kt）有阻接通，油口（k2）不通。所述信号或阀包括：压力输入口（a）及（b）、压力输出口（c），压力输入口（a）与所述单元阀（2a）油口（Ⅳa）相连，压力输入口（b）与所述单元阀（2b）油口（Ⅳb）相连，压力输出口（c）与所述方向阀油口（k2）相连并逻辑或地取输入口（a）或（b）的高压油信号。所述压力过载保护阀入口接在油口（k2）至油口（c）的油路（G）处，输出口接于换向控制口（Kb5）的控制油路（H）处。所述单向节控阀（2f）有阻接通所述压力过载保护阀输出油路，并起压作用于换向控制口（Kb5），使所述方向阀（2e）换向进行过载保护，对控制信号（Signal-b）无节控作用。所述切换阀包括：主油口（P1）、（P2）、（A）、（B）及控制口（Ka4）、（Kb4），主油口（P1）、（P2）分别与主阀油口（A）、能量收集器油口（X）相连，主油口（A）、（B）分别与所述压能保持阀油口（Ⅰa）、（Ⅰb）相连，控制口（Ka4）、（Kb4）分别与所述逻辑控制部件的控制口（Pp1）、（Pp2）相连，在控制口（Ka4）有信号作用时，所述切换阀换入左位，此时油口（P1）与（B）通，（A）与（P2）通；在所制口（Kb4）有信号作用时，所述切换阀换入右位，此时油口（P1）与（A）通，（B）与（P2）通；在控制口（Ka4）、（Kb4）都无信号作用时，所述切换阀在常位（中位），此时油口（P1）与（A）、（B）通，（P2）不通。所述逻辑控制部件可以是液压逻辑控制部件、电逻辑控制部件、或电液逻辑控制部件，其输入输出连接包括：输入（Ka2）连接于所述主阀输入控制信号（Signal-a）的（S1）处，输入（Ka3）连接于主阀油口（A）至所述切换阀油口（P1）的主油路（E）处，输入（Kb2）连接于所述主阀输入控制信号（Signal-b）的（S3）处，输入（Kb3）连接于主阀油口（B）至所述能量转换器的有杆端油口（B1）、（B2）的主油路（F）处；输出（Pp1）连接所述切换阀控制口（Ka4），输出（Pp2）连接所述切换阀控制口（Kb4）。当所述能量转换器单元（1.1）、（1.2）的两工作腔（1.1c）、（1.2c）通入压力油另两工作腔（1.1b）、（1.2b）接回油箱时，所述能量转换器单元（1.1）、（1.2）通过带杆活塞（1.1a）、（1.2a）同步举升所述动臂装置（BOOM），此时输入液压能转化为动臂装置（BOOM）势能；当所述能量转换器单元（1.1）、（1.2）的两工作腔（1.1b）、（1.2b）通入压力油另两工作腔（1.1c）、（1.2c）接出时，所述动臂装置（BOOM）带动所述能量转换器单元（1.1）、（1.2）的带杆活塞（1.1a）、（1.2a）同步下降，此时动臂装置（BOOM）势能转化为液压能。所述压能保持阀在未操作时不仅能防止能量转换器两工作腔（1.1c）、（1.2c）内的压力油泄漏，保持动臂装置（BOOM）原位，而且还能防止能量转换器两工作腔（1.1c）、（1.2c）内的压力油压力过高。当进行举升操作时，工作油可从油口（Ⅰa）、（Ⅰb）单向地分别通入油口（Ⅱa）、（Ⅱb），当进行下降操作时，信号（Signal-b）作用换向控制口（Kb5），所述方向阀换向，来自所述能量转换器两工作腔（1.1c）、（1.2c）内的压力油从油口（Ⅱa）、（Ⅱb）分别通入油口（Ⅰa）、（Ⅰb）。在所述控制口（Ka4）、（Kb4）无信号作用时，所述切换阀处于中位，可进行无势能收集的动臂装置（BOOM）举升下降常规操作；在所述控制口（Ka4）有信号作用并使切换阀处于左位时，连接于所述主阀油口（A）、所述切换阀油口（P1）及（B）、所述压能保持阀油口（Ⅰb）及（Ⅱb）、所述能量转换器单元（1.2）油口（A2）的回路形成通路，同时连接于能量收集器油口（X）、所述切换阀油口（P2）及（A）、所述压能保持阀油口（Ⅰa）及（Ⅱa）、所述能量转换器单元（1.1）油口（A1）的回路也形成通路；在所述控制口（Kb4）有信号作用并使所述切换阀处于右位时，连接于所述主阀油口（A）、所述切换阀油口（P1）及（A）、所述压能保持阀油口（Ⅰa）及（Ⅱa）、所述能量转换器单元（1.1）油口（A1）的回路形成通路，同时连接于能量收集器油口（X）、所述切换阀油口（P2）及（B）、所述压能保持阀油口（Ⅰb）及（Ⅱb）、所述能量转换器单元（1.2）油口（A2）的回路形成通路。因而，通过改变所述控制口（Ka4）、（Kb4）的信号作用，从而保证了所述主阀油口（A）、能量收集器油口（X）与所述能量转换器单元（1.1）的油口（A1）、能量转换器单元（1.2）的油口（A2）交替接通，达到收集和利用势能并实现所述能量收集器热油交换冷却的目的。所述逻辑控制部件可分别根据主油路（E）或主油路（F）的压力对所述切换阀控制口（Ka4）、（Kb4）进行信号作用控制，当主油路（E）、（F）处压力大小未达到逻辑控制部件设定值时，则直接或间接地把（Signal-a）、（Signal-b）的控制号分别引入所述切换阀控制口（Ka4）、（Kb4），否则，让所述切换阀控制口（Ka4）、（Kb4）无信号作用。