[发明专利]一种压力和容量可调的液压能回收及储存系统及其工作方法

权利要求书

1.一种压力和容量可调的液压能回收及储存系统，其特征在于，包括：油缸(1)、变量液压泵(2)、液压开关网络、液压缸(6)、液压蓄能器(7)、气压蓄能器(9)、三位三通阀(20)和二位三通阀(21)；其中，所述变量液压泵(2)的液压油输入端连通所述油缸(1)，输出端连接所述液压开关网络；所述液压开关网络与所述液压蓄能器(7)连通；所述液压蓄能器(7)具有下部液压腔和上部压缩空气腔；所述液压蓄能器(7)的压缩空气腔经过所述三位三通阀(20)与所述气压蓄能器(9)连通；

所述液压开关网络由开关阀一至九(11-19)、单向阀一(5)、二位三通阀组成(21)：所述开关阀一(11)的一端与所述变量液压泵(2)连接，另一端与所述单向阀一(5)的一端连接，所述单向阀一(5)的另一端同时连接所述开关阀五至七(15-17)；所述开关阀五至九(15-19)组成桥接管路，即所述开关阀五(15)与所述开关阀六(16)串接，所述开关阀八(18)与所述开关阀九(19)串接，所述两串接支路再并接，所述开关阀七(17)的两端分别连接在该两串接支路的中间管路上；所述液压缸(6)的液压腔并接在所述桥接管路上；所述开关阀二(12)的一端连接于所述开关阀一(11)与所述单向阀一(5)之间，另一端连接所述二位三通阀(21)后与所述液压蓄能器(7)的液压腔连接；所述开关阀四(14)的一端同时连接所述开关阀三(13)、所述开关阀七至九(17-19)，另一端与所述液压蓄能器(7)的液压腔连接；其中，所述单向阀一(5)和所述开关阀四(14)连接于所述开关阀七(17)的不同端。

2.根据权利要求1所述的一种压力和容量可调的液压能回收及储存系统，其特征在于，其中，所述气压蓄能器(9)为气罐。

3.根据权利要求1所述的一种压力和容量可调的液压能回收及储存系统，其特征在于，在所述二位三通阀(21)与所述开关阀四(14)和所述液压蓄能器(7)的液压腔连接之前的管路上，增设另一单向阀。

4.根据权利要求1所述的一种压力和容量可调的液压能回收及储存系统，其特征在于，在所述变量液压泵(2)与所述开关阀一(11)之间的管路上设置一个减压阀一(3)，所述减压阀一(3)与所述油缸(1)连通，通过控制该减压阀一(3)，可将所述液压开关网络中的液压油排入所述油缸(1)中，从而实现对液压开关网络中油压的调节。

5.根据权利要求1所述的一种压力和容量可调的液压能回收及储存系统，其特征在于，所述液压蓄能器(7)的下部液压腔连接一个减压阀二(22)，所述减压阀二(22)与所述油缸(1)连通，通过控制该减压阀二(22)，可将所述液压蓄能器(7)的液压腔中的液压油排入所述油缸(1)中。

6.根据权利要求1所述的一种压力和容量可调的液压能回收及储存系统，其特征在于，在所述气压蓄能器(9)与所述三位三通阀(20)之间的管路上设置一个气压减压阀(8)，所述气压减压阀(8)与大气连通，通过控制该气压减压阀(8)，可将所述气压蓄能器(9)中的压缩空气排入大气，从而实现对所述气压蓄能器(9)或/和所述液压蓄能器(7)的压缩空气腔的压力调节。

7.根据权利要求1所述的一种压力和容量可调的液压能回收及储存系统，其特征在于，所述液压能回收及储存系统还包括液压蓄能器增压装置，该增压装置为液压泵(4)，所述液压泵(4)连接于所述开关阀二(12)与所述二位三通阀(21)之间，所述液压泵(4)的液压油输入端连接所述二位三通阀(21)的右位，所述液压泵(4)可对所述液压蓄能器(7)的液压腔中储存的液压油进行升压操作，当储存在所述液压蓄能器(7)的液压腔中的液压油的压力较低时，控制所述二位三通阀(21)处于右位，液压油经过所述液压泵(4)加压后用于驱动所述液压缸(6)动作。

8.根据权利要求2所述的一种压力和容量可调的液压能回收及储存系统，所述液压能回收及储存系统还包括气罐加压装置，所述气罐加压装置为一高压气泵(10)，所述高压气泵(10)的气体输入口与大气连通，气体输出口与气罐连接。

9.一种基于权利要求1-8任一项所述的一种压力和容量可调的液压能回收及储存系统的工作方法，所述液压能回收及储存系统应用于工程车辆，其特征在于：

将工程车辆发动机控制运行在最佳工况点；

工程车辆发动机通过离合器驱动所述变量液压泵(2)，带动所述变量液压泵(2)给所述液压能回收及储存系统提供高压液压油，工程车辆发动机输出的机械能首先转换为该高压液压油的液压能；

当工程车辆发动机的输出功率超出了所述液压缸(6)举升负载所需的能量时，一部分液压能被储存于所述液压能回收及储存系统中，此时，所述三位三通阀(20)处于中位，呈关闭状态，液压能首先被储存在所述液压蓄能器(7)中，当所述液压蓄能器(7)的蓄能压力超过其自身的最大运行压力时，通过控制所述三位三通阀(20)处于左位，所述液压蓄能器(7)的压缩空气腔与所述气压蓄能器(9)连通，将部分液压能以气压能的方式储存在所述气压蓄能器(9)中；

对于液压缸(6)中的液压能：在液压缸(6)负载下降的过程中，三位三通阀(20)处于中位，呈关闭状态，液压缸(6)中的高压液压油会首先储存在液压蓄能器(7)中，当液压蓄能器(7)的蓄能压力超过其自身的最大运行压力时，通过控制三位三通阀(20)，使其处于左位，液压蓄能器(7)的压缩空气腔与气压蓄能器(9)连通，液压蓄能器(7)中的部分高压气体通过三位三通阀(20)充入到气压蓄能器(9)中；

当工程车辆发动机的输出功率小于所述液压缸(6)举升负载所需的能量时，该所需的能量由工程车辆发动机和所述液压能回收及储存系统共同提供，此时，控制所述三位三通阀(20)处于中位，所述液压蓄能器(7)的压缩空气腔与所述气压蓄能器(9)断开，所述液压蓄能器(7)首先释放能量，当所述液压蓄能器(7)的压缩空气腔的压力降到一定设定阈值时，控制所述三位三通阀(20)处于左位，由所述气压蓄能器(9)对所述液压蓄能器(7)的压缩空气腔进行升压，进一步释放气压蓄能器中储存的能量，当气压蓄能器中的空气压力下降到设定极限压力时，控制关闭全部液压及气压阀门，停止从所述液压能回收及储存系统释放能量；按以上所述，循环工作。