專利名稱：工作機(jī)具上下移動(dòng)勢(shì)能回收方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種工作機(jī)具在做向下移動(dòng)時(shí)直接回收勢(shì)能，工作機(jī)具在向上與動(dòng)時(shí)釋放動(dòng)能的節(jié)能方法，本發(fā)明應(yīng)用較廣如挖掘機(jī)、吊車、裝載機(jī)……等工作場(chǎng)合。
背景技術(shù)：
現(xiàn)以具體使用場(chǎng)合液壓式挖掘機(jī)為例說(shuō)明方法的工作原理。目前的技術(shù)中，挖掘機(jī)等液壓機(jī)械正在向節(jié)能化方向發(fā)展，液壓技術(shù)在將機(jī)械能轉(zhuǎn)化成液壓能及反轉(zhuǎn)化方面取得了很大的進(jìn)步，但一直存在著能量損耗，主要損失在系統(tǒng)的容積損失和機(jī)械損失上。如果全部的壓力能都能得到充分利用，則將使能源的使用效率得到顯著的提高。在能量的回收這方面的技術(shù)中，日本、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家做得比較好，他們利用大臂下降時(shí)，大臂油缸出來(lái)的壓力油去推動(dòng)正在工作的其他液壓缸或馬達(dá)達(dá)到節(jié)能的目的，但總的回收利用率不高，如果大臂下降時(shí)其它工作部分沒(méi)有工作也就不能利用回收能量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的內(nèi)容是提供一種結(jié)構(gòu)接但效率高的勢(shì)能回收方法使挖掘機(jī)大臂下降時(shí)高效的回收下降時(shí)勢(shì)能并貯存起來(lái)，在挖掘機(jī)大臂提升時(shí)釋放能量，從而抵消挖掘機(jī)大臂、小臂、挖斗等工作機(jī)具自身產(chǎn)生的重力，使液壓能全部作用在負(fù)載上，并且能增加提升的力量和速度，從而達(dá)到節(jié)能的目的。
本發(fā)明主要由蓄能器、油缸及閥和管道組成，如圖(1)所示，本系統(tǒng)是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的液壓系統(tǒng)，除了在閥打開時(shí)需主系統(tǒng)提供控制信號(hào)外和主系統(tǒng)是獨(dú)立的，系統(tǒng)中的油缸安裝在圖2的CD處，即挖掘機(jī)的上部平臺(tái)和大臂之間。工作時(shí)在大臂下降時(shí)油缸中出來(lái)壓力油經(jīng)管道、二位二通閥貯存在蓄能器中，大臂上升時(shí)壓力油經(jīng)管道和閥推動(dòng)油缸中的活塞上升做功。


本發(fā)明的具體工作原理和具體結(jié)構(gòu)由以下實(shí)施例及其附圖1、2、3給出圖1、是本系統(tǒng)的液壓原理2、是本系統(tǒng)安裝時(shí)的結(jié)構(gòu)示意3、是新型的專用雙作用單作用復(fù)合油缸結(jié)構(gòu)圖本系統(tǒng)主要包括附圖1(1)蓄能器，(2)液壓缸，(3)二位二通閥，(4)截止閥，(5)溢流閥，(6)氣瓶，(7)單向閥，(8)截止閥。
在工作過(guò)程中挖掘機(jī)大臂下降時(shí)，二位二通閥(3)在大臂下降的同時(shí)，由主系統(tǒng)提供的信號(hào)打開，油缸(2)下部的液壓油在大臂的受壓下形成壓力油經(jīng)管道和二位二通閥(3)和截止閥(4)儲(chǔ)存在蓄能器(1)中。在大臂停止時(shí)二位二通閥在彈簧的作用下回到關(guān)閉的位置，從而輔助大臂油缸A、B(附圖2)使大臂保持不動(dòng)。在大臂下降時(shí)，主系統(tǒng)的信號(hào)使二位二通閥(3)打開液壓油從蓄能器(1)經(jīng)截止閥(4)二位二通閥(3)流入油缸(2)中推動(dòng)活塞，輔助大臂油缸A、B提起大臂做功。系統(tǒng)中的截止閥(4)是為了在修理和加注液壓油時(shí)使用的。溢流閥(5)是為了在大臂停止運(yùn)動(dòng)時(shí)，大臂油缸A、B油封有泄漏的情況下，整個(gè)大臂等工作機(jī)構(gòu)和負(fù)載的重量整個(gè)壓到本系統(tǒng)中的油缸上而造成系統(tǒng)中油缸(2)二位二通閥(3)及油管隨超過(guò)允許的工作壓力而設(shè)定的。氣瓶(6)是為了在液壓油進(jìn)入蓄能器后，防止壓力升得太高，在液壓油進(jìn)入油缸時(shí)不致整個(gè)系統(tǒng)的壓力下降太多而設(shè)置的，也就是為了使整個(gè)系統(tǒng)的壓力波動(dòng)幅度控制在一定范圍之內(nèi)，從而控制油缸產(chǎn)生的提升力穩(wěn)定控制在合理的范圍之內(nèi)。單向閥(7)的作用是在油缸油封泄漏的情況下使液壓油回到油缸的下部，或者在從排氣閥加注液壓油時(shí)使液壓油進(jìn)入本系統(tǒng)中。截止閥(8)的主要作用是排出系統(tǒng)內(nèi)的空氣和加注液壓油，也可以用悶頭代替。本系統(tǒng)由于是封閉式液壓系統(tǒng)液壓油在加注時(shí)要嚴(yán)格控制加注的量，過(guò)少系統(tǒng)工作效率低，過(guò)多則會(huì)造成工作效率過(guò)高而損壞或造成安全事故。
附圖3所示油缸其實(shí)是復(fù)合了一個(gè)雙作用單出桿油缸和一個(gè)單出桿單作用油缸，雙作用油缸部分供挖掘機(jī)等機(jī)械原液壓系統(tǒng)使用，單作用油缸部分供本系統(tǒng)使用。本系統(tǒng)主要包括(1)排氣加油孔悶頭(2)動(dòng)活塞桿(3)活塞桿密封組件(4)支承環(huán)(5)靜活塞桿(6)靜密封(7)缸筒(8)靜密封(9)活塞(10)活塞密封組件(11)活塞桿密封組件(12)活塞鎖緊螺母及定位銷(13)靜密封(14)靜活塞桿定位銷(15)油缸上腔油孔(16)油缸下腔油孔(17)本系統(tǒng)油孔(18)前端蓋。
工作原理如下在挖掘機(jī)大臂下降時(shí)，油缸上腔油孔(15)從主系統(tǒng)進(jìn)油推動(dòng)活塞(9)做功，油缸下腔中的液壓油從油孔(16)回到主系統(tǒng)，此時(shí)活塞桿(2)向下縮回油缸中，中空的活塞桿(2)同時(shí)也是靜活塞桿(5)的油缸，缸中的液壓油受壓，經(jīng)靜活塞桿(5)中間的油孔和油孔(17)流入本系統(tǒng)。在大臂向上抬起時(shí)主系統(tǒng)的液壓油經(jīng)油孔(16)流入油缸下腔推動(dòng)活塞(9)向上做功，活塞桿(2)向外伸出，油缸上腔的液壓油經(jīng)油孔(15)進(jìn)入主系統(tǒng)，同時(shí)本系統(tǒng)的高壓油經(jīng)油(17)流入中空的活塞桿(2)推動(dòng)活塞桿(2)向外伸出。排氣加油孔悶頭(1)是為了給本系統(tǒng)加注液壓油和排出系統(tǒng)中的空氣用的。活塞桿密封組件(3)是為了防止主系統(tǒng)的液壓油外瀉而設(shè)。支承環(huán)(4)是為了防止活塞桿(2)和靜活塞桿(5)直接摩擦而設(shè)的。靜密封(6)的作用是為了防止主系統(tǒng)中的液壓油從前端蓋(18)和缸筒(7)的連接處滲漏。靜密封(8)是為了防止油缸上下腔之間的液壓油從活塞(9)和動(dòng)活塞桿(2)之間流動(dòng)?；钊芊饨M件(10)的作用既密封上下腔又為了防止活塞(9)和缸筒(7)的摩擦?；钊麠U密封組件(11)的作用是隔離主系統(tǒng)和本系統(tǒng)同時(shí)也防止活塞桿(2)和靜活塞桿(5)之間的摩擦?；钊i緊螺母及定位銷(12)是為了防止活塞(9)從動(dòng)活塞桿(2)上脫落。靜密封(13)是為了隔離主系統(tǒng)和本系統(tǒng)。靜活塞桿定位銷(14)的作用是為了防止靜活塞桿(5)從缸筒(7)的底部脫落。本系統(tǒng)如果選用了附圖3所示油缸那么附圖1中的單向閥和截止閥(8)可以不用。
附圖2是本系統(tǒng)安裝時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖，A、B是原型油缸安裝的位置，CD是加裝油缸的位置。也可以在A、B兩處直接改裝成附圖3中所示的雙作用單作用復(fù)合油缸，這樣機(jī)械結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單不用改變上部平臺(tái)和大臂的結(jié)構(gòu)。選用時(shí)可以按實(shí)際需要選取。
具體實(shí)施例方式
本系統(tǒng)的工作壓力、流量、油缸缸徑蓄能器容量大小、氣瓶容量大小、充氣壓力和液壓油加注量等參數(shù)，由于具體使用場(chǎng)合不同可以按具體情況而定?？偟脕?lái)說(shuō)壓力選得高可以縮小系統(tǒng)的部件尺寸，蓄能器、氣瓶容量選得大可以減小壓力的波動(dòng)幅度。本系統(tǒng)的元件除了油缸需安裝在特定的位置，其他元件可以按機(jī)械結(jié)構(gòu)的空間自由安裝，如把蓄能器、氣瓶安裝在挖掘機(jī)的配重之中。
權(quán)利要求
1.在工作機(jī)具上下運(yùn)動(dòng)的機(jī)械上安裝的勢(shì)能回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)有一個(gè)或多個(gè)專用的液壓缸(附圖1序號(hào)2)或者具有同時(shí)起作用的復(fù)合液壓缸(附圖3所示)，一個(gè)儲(chǔ)存能量的蓄能器(附圖1序號(hào)1)和一些輔助的閥、氣瓶、管道等液壓元件組成。吸收工作機(jī)具向下時(shí)的勢(shì)能在工作機(jī)具向上時(shí)釋放動(dòng)能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)其特征是蓄能器(附圖1序號(hào)1)和液壓缸(附圖1序號(hào)2)通過(guò)輔件連接，在工作機(jī)具向下時(shí)吸收勢(shì)能，在工作機(jī)具向上時(shí)釋放動(dòng)能。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述(附圖3)所示的復(fù)合式液壓缸的特征是將一個(gè)雙作用油缸和一個(gè)單作用油缸合并制作在一起，雙作用部分給原主系統(tǒng)使用，單作用部分給本系統(tǒng)使用。
全文摘要
本發(fā)明是一個(gè)由蓄能器(1)，專用油缸(2)及閥管道組成的一個(gè)勢(shì)能回收系統(tǒng)，可以高效的回收，工作機(jī)具在下降時(shí)浪費(fèi)的大量勢(shì)能并在提升時(shí)釋放動(dòng)能做功。本系統(tǒng)主要運(yùn)用在工作機(jī)具做頻繁的上下運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合，如挖掘機(jī)、吊車、裝載機(jī)等機(jī)械。本系統(tǒng)在工作機(jī)具向下運(yùn)動(dòng)時(shí)由油缸(2)將工作機(jī)具具有的勢(shì)能轉(zhuǎn)化成壓力能的形式經(jīng)管道、閥等輔件儲(chǔ)存在蓄能器(1)中，在工作機(jī)具上升時(shí)蓄能器(1)中的壓力能經(jīng)管道、閥由油缸(2)將壓力能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能提起工作機(jī)具做功。
文檔編號(hào)E02F9/20GK1958972SQ20051003092
公開日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2005年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月1日
發(fā)明者李恒輝 申請(qǐng)人:李恒輝