一種能量回收液壓系統和混凝土輸送泵的製作方法

2023-07-22 09:56:56 1

專利名稱：一種能量回收液壓系統和混凝土輸送泵的製作方法
技術領域：
本發明涉及液壓控制技術領域，具體而言，涉及ー種能量回收液壓系統和ー種混凝土輸送泵。
背景技術：
在油缸的工作過程中，當油缸到達油缸行程末端進行換向時，高速運動的活塞會對缸筒造成較大的衝擊。為了減小活塞對缸筒造成衝擊，通常採用緩衝油缸。當緩衝油缸即將到達行程末端時，緩衝腔內的壓カ逐漸增大從而逐漸降低活塞的運動速度，以達到油缸緩衝的目的。在緩衝油缸進行緩衝制動過程中，緩衝腔中的壓カ油緩慢釋放至油箱，從而造成能量的浪費，尤其是在頻繁換向的液壓系統中，例如混凝土泵送系統中，該部分能量的浪費就更為嚴重。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於，提供一種能量回收液壓系統，在緩衝油缸進行緩衝吋，能夠對緩衝腔的能量進行回收。有鑑於此，本發明提供了一種能量回收液壓系統，包括第一壓カ油源、至少ー個緩衝油缸、第一控制元件、第一方向閥、蓄能器，其中第一壓カ油源為緩衝油缸提供壓カ油，緩衝油缸中設置有至少ー個緩衝腔，第一控制元件設置在第一壓カ油源與緩衝油缸之間的油路上，第一控制元件用於控制緩衝油缸換向；緩衝油缸的至少ー個緩衝腔通過第一方向閥連接至蓄能器，在緩衝油缸緩衝制動時，緩衝腔中至少部分壓カ油回收至蓄能器。該技術方案中，在緩衝油缸進行緩衝制動時，活塞在緩衝油缸中繼續前行直至到達換向位置，緩衝腔中壓カ油的壓カ上升以降低活塞的運動速度，從而減小了換向衝擊，在該過程中，緩衝腔通過第一方向閥連接至蓄能器，將緩衝腔中至少部分壓カ油可以回收至蓄能器中，實現了制動能量的回收。優選地，所述能量回收液壓系統還包括執行元件和第二控制元件，其中，蓄能器通過第二控制元件連接至執行元件，第二控制元件用於控制執行元件換向，蓄能器中的壓カ油可通過第二控制元件驅動執行元件。在實際應用中，第一控制元件可以採用具有中位工作機能的電磁換向閥，例如三位四通電磁換向閥；第一控制元件控制緩衝油缸進行換向，當處於電磁換向閥的中位時，第一控制元件會將第一壓カ油源與緩衝油缸之間的油路完全斷開，此時，第一壓カ油源持續輸出壓力油，第一壓カ油源與緩衝油缸之間的油路的壓力上升從而對系統造成衝擊。為了解決第一控制元件換向時第一壓カ油源的壓カ衝擊，所述能量回收液壓系統還包括第二方向閥，第二方向閥設置在第一壓カ油源與蓄能器之間的油路上；在第一控制元件控制緩衝油缸進行換向時，第一壓カ油源的至少部分壓カ油可以通過第二方向閥流至蓄能器的油路中。所述第二方向閥可以選用電磁換向閥對該油路的通與斷進行控制，通過控制第二方向閥的流通狀態，可以控制壓カ油可以從第一壓カ油源單向流至所述蓄能器，也可以將該油路完全斷開。所述第二方向閥可以選用單向閥；在緩衝油缸進行換向時，第一壓カ油源與緩衝油缸之間的油路壓カ上升，單向閥進油和出油之間形成壓差，第一壓カ油源的壓カ油能夠自動通過單向閥並流至蓄能器中；在正常工作狀態下，單向閥進油和出油之間保持壓カ平衡；這樣，在第一壓カ油源與蓄能器之間採用單向閥，可以簡化控制系統的結構，降低成本。優選地，所述能量回收液壓系統還包括控制器和壓カ傳感器，控制器連接至第一控制元件和第二控制元件，壓カ傳感器用於檢測蓄能器的壓カ；在緩衝油缸到達換向位置，當蓄能器中的壓カ小於預設值時，第一壓カ油源中至少部分壓カ油通過第二方向閥流至蓄能器；當蓄能器中的壓カ達到預設值時，控制器控制第二控制元件換向，蓄能器中的壓カ油通過第二控制元件驅動執行元件；在第二控制元件換向時或換向完成後，控制器控制第一控制兀件換向。在該技術方案中，通過傳感器檢測蓄能器的壓力，控制器可以根據驅動執行元件 所需的壓カ控制第一控制元件和第二控制元件延遲換向，在蓄能器中的壓カ小於預設值時，通過控制第一控制元件延遲換向AT時間，在Λ T時間內使第一壓カ油源對蓄能器進行主動充壓，直至蓄能器的壓カ上升至預設值，使蓄能器可以更好地滿足執行元件工作時的壓カ需求，使蓄能器回收的能量可以得到更好的驅動執行元件工作。優選地，執行元件為具有至少ー個緩衝腔的執行油缸，執行油缸的至少ー個緩衝腔通過第一方向閥連接至蓄能器，在執行油缸緩衝制動時，緩衝腔中至少部分壓カ油回收至蓄能器。在該技術方案中，實現了對執行油缸在緩衝制動時壓カ油的回收，進ー步減少了浪費，提聞了系統的效率。優選地，所述能量回收液壓系統還包括第二壓カ油源，第二壓カ油源連接至蓄能器可為蓄能器提供壓カ油。在該技術方案中，設置第二壓カ油源為蓄能器主動充壓，不需要通過第一控制元件延遲換向並採用第一壓カ油源對蓄能器充壓，可以避免影響緩衝油缸的正常工作，提高系統的工作效率；通過設置第二壓カ油源，可以與蓄能器共同驅動執行元件工作，可以避免蓄能器回收的壓力油不足時難以驅動執行元件工作的情況。在ー種具體技術方案中，蓄能器中的壓カ油可通過第一方向閥流入緩衝油缸中。在該技術方案中，可以採用蓄能器對緩衝油缸進行緩衝制動的壓カ油進行回收，採用蓄能器中壓カ油驅動執行元件工作時，該執行元件可以為緩衝油缸，例如在緩衝油缸啟動時，蓄能器中壓カ油還可以驅動緩衝油缸的快速啟動，從而進ー步提高系統的工作效率。在ー種具體技術方案中，緩衝油缸為混凝土泵送系統的主油缸，執行元件為混凝土泵送系統的擺動油缸。本發明還提供了ー種混凝土輸送泵，包括上述技術方案中任一項所述的能量回收液壓系統，所述混凝土輸送泵顯然應當具有上述技術方案中所述能量回收液壓系統相應的有益效果。綜上所述，本發明提供的能量回收液壓系統中，將緩衝油缸的緩衝腔連接至蓄能器，在緩衝油缸進行緩衝制動時，緩衝腔內壓カ油的回收至蓄能器中；將該系統應用到混凝土輸送泵中，緩衝油缸為泵送系統的主油缸，利用蓄能器中主油缸在緩衝制動時的壓力油，並驅動泵送系統的擺動油缸工作，從而提高泵送系統的工作效率。


圖I是本發明中一種能量回收液壓系統的原理圖；圖2是本發明實施例提出一種能量回收液壓系統的結構圖。其中，圖I和圖2中附圖標記與部件名稱之間的對應關係為第一壓カ油源1，緩衝油缸2，第一控制元件3，第一方向閥4，蓄能器5，執行元件6，第二控制元件7，第二方向閥8，控制器9，壓カ傳感器10，第二壓カ油源11，傳感器12，第 ー緩衝油缸21，第二緩衝油缸22。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明做進ー步說明。需要說明的是，在不衝突的情況下，本申請的實施例及實施例中的特徵可以相互組合。如圖I和圖2所示，圖I是本發明中一種能量回收液壓系統的原理圖，圖2是本發明實施例提出一種能量回收液壓系統的結構圖。參照圖I和圖2，本發明提出的一種能量回收液壓系統，包括第一壓カ油源I、至少ー個緩衝油缸2、第一控制元件3、第一方向閥4、蓄能器5，其中第一壓カ油源I為緩衝油缸2提供壓カ油，緩衝油缸2中設置有至少ー個緩衝腔，第一控制元件3設置在第一壓カ油源I與緩衝油缸2之間的油路上，第一控制元件3用於控制緩衝油缸2換向；緩衝油缸2的至少ー個緩衝腔通過第一方向閥4連接至蓄能器5，在緩衝油缸2緩衝制動時，緩衝腔中至少部分壓カ油回收至蓄能器5。該技術方案中，在緩衝油缸進行緩衝制動時，活塞在緩衝油缸中繼續前行直至到達換向位置，緩衝腔中壓カ油的壓カ上升以降低活塞的運動速度，從而減小了緩衝油缸的換向衝擊，並且設置緩衝腔通過第一方向閥連接至蓄能器，將緩衝腔中至少部分壓カ油回收至蓄能器中，實現了制動能量的回收。在該實施例中，上述液壓能量回收系統應用在混凝土輸送泵中，緩衝油缸2為混凝土泵送系統的主油缸，其中，能量回收液壓系統包括兩個緩衝油缸2，第一控制元件3用於控制兩個緩衝油缸2進行換向，例如圖2中，第一控制元件3為三位四通電磁換向閥，兩個緩衝油缸2的連接方式為三位四通電磁換向閥的兩個工作油ロ分別連接至第一緩衝油缸21的有杆腔和第二緩衝油缸22的有杆腔，且第一緩衝油缸21的無杆腔和第二緩衝油缸22的無杆腔相連通；或者，三位四通電磁換向閥的兩個工作油ロ分別連接至第一緩衝油缸21的無杆腔和第二緩衝油缸22的無杆腔，且第一緩衝油缸21的有杆腔和第二緩衝油缸22的有杆腔相連通；在工作狀態下，兩個緩衝油缸2交替推拉實現物料的連續輸送效果。第一方向閥4可以採用電磁換向閥當緩衝油缸2緩衝制動時，控制第一方向閥4的流通方向，以使得緩衝腔中壓カ油通過第一方向閥4回收至蓄能器5中；當第一控制元件3控制緩衝油缸2進行換向時，通過控制第一方向閥4的流通方向，蓄能器5中的壓カ油可以通過第一換向閥4驅動緩衝油缸動作。第一方向閥4可以採用單向閥，如圖2所示，壓カ油只能從緩衝油缸2流向蓄能器5，從而實現緩衝油缸2緩衝制動時緩衝腔內的部分或全部壓カ油的回收，這樣，可以避免蓄能器5中的壓カ油回流至緩衝腔對緩衝油缸2的正常工作可能造成的影響。
第一方向閥4需要根據實際的エ況需要進行選擇，這些均是圍繞本發明中的蓄能器5對緩衝腔內的壓カ油進行回收而展開的，其顯然均應屬於本發明的保護範圍之內。在上述實施例中，該能量回收液壓系統還包括執行元件6和第二控制元件7,其中，蓄能器5通過第二控制元件7連接至執行元件6，第二控制元件7用於控制執行元件7換向，蓄能器5中的壓カ油可通過第二控制元件7驅動執行元件6。在該實施例中，上述液壓能量回收系統應用在混凝土輸送泵中，執行元件6可以為混凝土泵送系統的兩個擺動油缸，其中，第二控制元件7用於控制兩個擺動油缸進行換向，例如圖2中，第二控制元件7為三位四通電磁換向閥，兩個擺動油缸的連接關係參見現有技術。應當理解的，將主油缸緩衝制動時的壓カ油回收至蓄能器中，並用於驅動擺動油缸工作，實現了混凝土泵送系統內部壓カ油的回收與利用。上述執行元件6不僅僅限制於泵送系統的擺動油缸，還可以為液壓馬達等其他液壓元件
在混凝土泵送系統中，第一控制元件3控制緩衝油缸2進行換向，當三位四通電磁換向閥處於中位時，第一控制元件3會將第一壓カ油源I與緩衝油缸2之間的油路完全斷開，此時，第一壓カ油源I持續輸出壓カ油，第一壓カ油源I與緩衝油缸2之間的油路的壓力上升從而對系統造成衝擊。為了解決第一控制元件3換向時第一壓カ油源I的壓カ衝擊，該能量回收液壓系統還包括第二方向閥8，第二方向閥8設置在第一壓カ油源I與蓄能器5之間的油路上，在第一控制元件3控制緩衝油缸2進行換向吋，第一壓カ油源I的至少部分壓カ油可以通過第二方向閥8流至蓄能器5的油路中。所述第二方向閥8可以選用具有單向流通功能的電磁換向閥，對該油路的通與斷進行控制，該電磁換向閥可以控制壓カ油可以從第一壓カ油源單向流至所述蓄能器，也可以將該油路完全斷開。其中，所謂的「通與斷」是指壓力油可通過第二方向閥對該油路進行控制，例如，可以控制壓カ油可以從第一壓カ油源I單向流至所述蓄能器5，而無法反向流通，即正向通反向斷，當然也可以將通過第二該油路完全斷開。所述第二方向閥8可以選用單向閥；在緩衝油缸進行換向時，第一壓カ油源與緩衝油缸之間的油路壓カ上升，單向閥進油和出油之間形成壓差，第一壓カ油源的壓カ油能夠自動通過單向閥並流至蓄能器中；在正常工作狀態下，單向閥進油和出油之間保持壓カ平衡；這樣，在第一壓カ油源與蓄能器之間採用單向閥，可以簡化控制系統的結構，降低成本。為了實現該液壓系統更加穩定可靠地工作，該能量回收液壓系統還包括控制器9和壓カ傳感器10，控制器9連接至第一控制元件3和第二控制元件7，壓カ傳感器10用於檢測蓄能器5的壓カ；在緩衝油缸2到達換向位置，當蓄能器5中的壓カ小於預設值時，第二方向閥8將第一壓カ油源I與蓄能器5之間的油路連通，第一壓カ油源I中的壓カ油通過第二方向閥8流入蓄能器5，第一壓カ油源I為蓄能器5充壓；當蓄能器5中的壓カ達到預設值吋，控制器9控制第二控制元件7換向，蓄能器5中的壓カ油通過第二控制元件7驅動執行元件6 ;在第二控制元件7換向時或換向完成後，控制器9控制第一控制元件3換向。在該技術方案中，通過傳感器檢測蓄能器的壓カ，控制器可以根據驅動執行元件6所需的壓カ控制第一控制元件3和第二控制元件7延遲換向，在蓄能器5中的壓カ小於預設值時，通過控制第一控制元件延遲換向AT時間，在AT時間內使第一壓カ油源I對蓄能器5進行主動充壓，直至蓄能器的壓カ上升至預設值，使蓄能器可以更好地滿足執行元件工作時的壓カ需求，使蓄能器回收的能量可以得到更好的驅動執行元件工作。在蓄能器5中的壓カ達到預設值後，控制第二控制元件7換向吋，控制器9控制第一控制元件3換向，第一壓カ油源I的壓カ油可以通過第二方向閥8流至蓄能器5的油路中，蓄能器5和第一壓カ油源I能夠共同驅動執行元件6工作；或者在第二控制元件7換向完成後，控制器9控制第一控制元件3換向，第一壓カ油源I的壓カ油可以通過第二方向閥8流至蓄能器5中為蓄能器充壓，蓄能器5單獨為驅動執行元件6工作。在上述實施例中，所述的預設值可以是驅動執行元件6所需的壓カ值，這樣通過蓄能器8釋放壓力油以驅動執行元件6工作；所述的預設值還可以小於驅動執行元件6所需的壓カ值，此時可以在執行元件6換向時，第一壓カ油源I與蓄能器8共同驅動執行元件6工作。 在具體應用中，執行元件6可以為具有至少ー個緩衝腔的執行油缸，執行油缸的至少ー個緩衝腔通過第一方向閥4連接至蓄能器5，在執行油缸緩衝制動時，緩衝腔中至少部分壓カ油回收至蓄能器5。在該技術方案中，實現了對執行油缸在緩衝制動時壓カ油的回收，進ー步減少了浪費，提高了系統的效率。例如，在混凝土泵送系統的擺動油缸中設置緩衝腔，在擺動油缸進行緩衝制動時，對擺動油缸緩衝制動的壓力油進行回收。該能量回收液壓系統還包括第二壓カ油源11，第二壓カ油源11連接至蓄能器5可為蓄能器5提供壓カ油。在該技術方案中，設置第二壓カ油源11可以為蓄能器5主動充壓，不需要通過第一控制元件延遲換向並採用第一壓カ油源對蓄能器充壓，可以避免影響緩衝油缸的正常工作，提高系統的工作效率；通過設置第二壓カ油源，還可以與蓄能器5共同驅動執行元件6工作，可以避免蓄能器5回收的壓力油不足時難以驅動執行元件6工作的情況。根據本發明上述的液壓能量回收系統，下面將該液壓能量回收系統應用到混凝土輸送泵中為例，對本發明的工作原理進行更具體的說明。如圖2所示，將本發明中的液壓能量回收系統應用到混凝土輸送泵中，緩衝油缸2為混凝土泵送系統的主油缸，執行元件6為混凝土泵送系統的擺動油缸，第一控制元件3和第二控制元件7均採用三位四通電磁換向閥，第一方向閥4為單向閥，第二方向閥8為具有單向流通功能的電磁換向閥，第一壓カ油源I和第二壓カ油源11均為油泵，工作原理如下在緩衝油缸2進行緩衝制動時，緩衝腔中壓カ油的壓カ上升，並且緩衝腔中的壓力油通過第一方向閥4回收至蓄能器5中；當緩衝油缸2到達換向位置時，控制器9判斷壓力傳感器10當前檢測到蓄能器5中的壓カ是否達到預設值若未達到預設值，控制第二方向閥8的連通狀態，使得第一壓カ油源I輸出的壓カ油通過第二方向閥8對蓄能器5進行充壓，直至蓄能器5中的壓カ值達到預設值；若已達到預設值或經過第一壓カ油源I充壓後達到了預設值，控制器9控制第二控制元件7換向，蓄能器5中的壓カ油釋放並通過第二換向元件7驅動到執行元件6工作；在控制器9控制第二控制元件7換向時或換向完成後，控制器9控制第一控制元件3進行換向。對於緩衝油缸2是否到達換向位置的檢測，可以在緩衝油缸2上設置用於檢測緩衝油缸2的活塞位置的傳感器12，傳感器12可以是位移傳感器，通過檢測活塞杆或活塞的位移從而獲取緩衝油缸的工作狀態，也可以是壓カ傳感器，根據緩衝油缸內的壓カ判斷緩衝油缸的工作狀態。
在控制器9控制第二控制元件7換向時或換向完成後，控制器9控制第一控制元件3進行換向，為了減小第一壓カ油源I的換向衝擊，第一壓カ油源I的壓カ油可通過第二方向閥8流至蓄能器5的油路中，具體的控制第二控制元件7換向時，控制器9控制第一控制元件3換向，第一壓カ油源I的壓カ油可以通過第二方向閥8流至蓄能器5的油路中，蓄能器5和第一壓カ油源I能夠共同驅動執行元件6工作；或者在第二控制元件7換向完成後，控制器9控制第一控制元件3換向，第一壓カ油源I的壓カ油可以通過第二方向閥8流至蓄能器5中為蓄能器充壓，蓄能器5單獨為驅動執行元件6工作。在上述工作過程中，第二壓カ油源11可以持續為蓄能器5充壓，並且可以與蓄能器一起驅動執行元件6工作，這樣，可以減小蓄能器5的充壓時間，進ー步提高系統的工作效率。本發明還提出了ー種混凝土輸送泵，採用上述的能量回收液壓系統，所述混凝土輸送泵顯然應當具有上述技術方案中所述能量回收液壓系統相應的有益效果。 綜上所述，本發明提供的能量回收液壓系統中，將緩衝油缸的緩衝腔連接至蓄能器，在緩衝油缸進行緩衝制動時，緩衝腔內壓カ油的回收至蓄能器中；將該系統應用到混凝土輸送泵中，緩衝油缸為泵送系統的主油缸，利用蓄能器中主油缸在緩衝制動時的壓力油，並驅動泵送系統的擺動油缸工作，從而提高泵送系統的工作效率。以上僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種能量回收液壓系統，其特徵在於，包括第一壓力油源(I)、至少一個緩衝油缸(2)、第一控制兀件(3)、第一方向閥(4)、蓄能器(5),其中第一壓力油源(I)為緩衝油缸(2)提供壓力油，緩衝油缸(2)中設置至少一個緩衝腔，第一控制元件(3)設置在第一壓力油源(I)與緩衝油缸(2)之間的油路上，第一控制元件(3)用於控制緩衝油缸(2)換向；緩衝油缸(2)的至少一個緩衝腔通過第一方向閥(4)連接至蓄能器(5)，在緩衝油缸(2)緩衝制動時，緩衝腔中至少部分壓力油回收至蓄能器(5)。
2.根據權利要求I所述的能量回收液壓系統，其特徵在於，還包括執行元件(6)和第二控制元件(7)，其中，蓄能器(5)通過第二控制元件(7)連接至執行元件(6)，第二控制元件(7 )用於控制執行元件(7 )換向，蓄能器(5 )中的壓力油可通過第二控制元件(7 )驅動執行元件(6 )。
3.根據權利要求2所述的能量回收液壓系統，其特徵在於，還包括第二方向閥(8)，第二方向閥(8)設置在第一壓力油源(I)與蓄能器(5)之間的油路上；在第一控制元件(3)控制緩衝油缸(2)進行換向時，第一壓力油源(I)的至少部分壓力油可以通過第二方向閥(8)流至蓄能器(5)的油路中。
4.根據權利要求3所述的能量回收液壓系統，其特徵在於，第二方向閥(8)為單向閥。
5.根據權利要求3所述的能量回收液壓系統，其特徵在於，還包括控制器(9)和壓力傳感器(10)，控制器(9)連接至第一控制元件(3)和第二控制元件(7)，壓力傳感器(10)用於檢測蓄能器(5)的壓力；在緩衝油缸(2)到達換向位置，當蓄能器(5)中的壓力小於預設值時，第一壓力油源(I)中至少部分壓力油通過第二方向閥(8)流至蓄能器(5);當蓄能器(5)中的壓力達到預設值時，控制器(9)控制第二控制元件(7)換向，蓄能器(5)中的壓力油通過第二控制元件(7)驅動執行元件(6);在第二控制元件(7)換向時或換向完成後，控制器(9)控制第一控制元件(3)換向。
6.根據權利要求2所述的能量回收液壓系統，其特徵在於，執行元件(6)為具有至少一個緩衝腔的執行油缸，執行油缸的至少一個緩衝腔通過第一方向閥(4)連接至蓄能器(5)，在執行油缸緩衝制動時，緩衝腔中至少部分壓力油回收至蓄能器(5)。
7.根據權利要求I所述的能量回收液壓系統，其特徵在於，還包括第二壓力油源(11)，第二壓力油源(11)連接至蓄能器(5)可為蓄能器(5)提供壓力油。
8.根據權利要求I所述的能量回收液壓系統，其特徵在於，蓄能器(5)中的壓力油可通過第一方向閥(4)流入緩衝油缸(2 )中。
9.根據權利要求2至8中任一項所述的能量回收液壓系統，其特徵在於，緩衝油缸(2)為混凝土泵送系統的主油缸，執行元件(6)為混凝土泵送系統的擺動油缸。
10.一種混凝土輸送泵，其特徵在於，包括如權利要求I至9中任一項所述的能量回收液壓系統。
全文摘要
本發明提供了一種能量回收液壓系統，包括第一壓力油源、至少一個緩衝油缸、第一控制元件、第一方向閥、蓄能器，其中第一壓力油源為緩衝油缸提供壓力油，緩衝油缸中設置有至少一個緩衝腔，第一控制元件設置在第一壓力油源與緩衝油缸之間的油路上，第一控制元件用於控制緩衝油缸換向；緩衝油缸的至少一個緩衝腔通過第一方向閥連接至蓄能器，在緩衝油缸緩衝制動時，緩衝腔中至少部分壓力油回收至蓄能器。本發明還提供了一種應用上述能量回收液壓系統的混凝土輸送泵。通過本發明，在緩衝油缸進行緩衝制動時，能夠對緩衝腔的壓力油進行回收。
文檔編號F15B1/02GK102734235SQ201210241119
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月12日 優先權日2012年7月12日
發明者劉永東, 孫丹, 易小剛 申請人:三一重工股份有限公司