专利名称：工作机具上下移动势能回收方法
技术领域：
本发明涉及一种工作机具在做向下移动时直接回收势能，工作机具在向上与动时释放动能的节能方法，本发明应用较广如挖掘机、吊车、装载机……等工作场合。
背景技术：
现以具体使用场合液压式挖掘机为例说明方法的工作原理。目前的技术中，挖掘机等液压机械正在向节能化方向发展，液压技术在将机械能转化成液压能及反转化方面取得了很大的进步，但一直存在着能量损耗，主要损失在系统的容积损失和机械损失上。如果全部的压力能都能得到充分利用，则将使能源的使用效率得到显著的提高。在能量的回收这方面的技术中，日本、美国等发达国家做得比较好，他们利用大臂下降时，大臂油缸出来的压力油去推动正在工作的其他液压缸或马达达到节能的目的，但总的回收利用率不高，如果大臂下降时其它工作部分没有工作也就不能利用回收能量。
发明内容
本发明的内容是提供一种结构接但效率高的势能回收方法使挖掘机大臂下降时高效的回收下降时势能并贮存起来，在挖掘机大臂提升时释放能量，从而抵消挖掘机大臂、小臂、挖斗等工作机具自身产生的重力，使液压能全部作用在负载上，并且能增加提升的力量和速度，从而达到节能的目的。
本发明主要由蓄能器、油缸及阀和管道组成，如图(1)所示，本系统是一个相对独立的液压系统，除了在阀打开时需主系统提供控制信号外和主系统是独立的，系统中的油缸安装在图2的CD处，即挖掘机的上部平台和大臂之间。工作时在大臂下降时油缸中出来压力油经管道、二位二通阀贮存在蓄能器中，大臂上升时压力油经管道和阀推动油缸中的活塞上升做功。
本发明的具体工作原理和具体结构由以下实施例及其附图1、2、3给出图1、是本系统的液压原理2、是本系统安装时的结构示意3、是新型的专用双作用单作用复合油缸结构图本系统主要包括附图1(1)蓄能器，(2)液压缸，(3)二位二通阀，(4)截止阀，(5)溢流阀，(6)气瓶，(7)单向阀，(8)截止阀。
在工作过程中挖掘机大臂下降时，二位二通阀(3)在大臂下降的同时，由主系统提供的信号打开，油缸(2)下部的液压油在大臂的受压下形成压力油经管道和二位二通阀(3)和截止阀(4)储存在蓄能器(1)中。在大臂停止时二位二通阀在弹簧的作用下回到关闭的位置，从而辅助大臂油缸A、B(附图2)使大臂保持不动。在大臂下降时，主系统的信号使二位二通阀(3)打开液压油从蓄能器(1)经截止阀(4)二位二通阀(3)流入油缸(2)中推动活塞，辅助大臂油缸A、B提起大臂做功。系统中的截止阀(4)是为了在修理和加注液压油时使用的。溢流阀(5)是为了在大臂停止运动时，大臂油缸A、B油封有泄漏的情况下，整个大臂等工作机构和负载的重量整个压到本系统中的油缸上而造成系统中油缸(2)二位二通阀(3)及油管随超过允许的工作压力而设定的。气瓶(6)是为了在液压油进入蓄能器后，防止压力升得太高，在液压油进入油缸时不致整个系统的压力下降太多而设置的，也就是为了使整个系统的压力波动幅度控制在一定范围之内，从而控制油缸产生的提升力稳定控制在合理的范围之内。单向阀(7)的作用是在油缸油封泄漏的情况下使液压油回到油缸的下部，或者在从排气阀加注液压油时使液压油进入本系统中。截止阀(8)的主要作用是排出系统内的空气和加注液压油，也可以用闷头代替。本系统由于是封闭式液压系统液压油在加注时要严格控制加注的量，过少系统工作效率低，过多则会造成工作效率过高而损坏或造成安全事故。
附图3所示油缸其实是复合了一个双作用单出杆油缸和一个单出杆单作用油缸，双作用油缸部分供挖掘机等机械原液压系统使用，单作用油缸部分供本系统使用。本系统主要包括(1)排气加油孔闷头(2)动活塞杆(3)活塞杆密封组件(4)支承环(5)静活塞杆(6)静密封(7)缸筒(8)静密封(9)活塞(10)活塞密封组件(11)活塞杆密封组件(12)活塞锁紧螺母及定位销(13)静密封(14)静活塞杆定位销(15)油缸上腔油孔(16)油缸下腔油孔(17)本系统油孔(18)前端盖。
工作原理如下在挖掘机大臂下降时，油缸上腔油孔(15)从主系统进油推动活塞(9)做功，油缸下腔中的液压油从油孔(16)回到主系统，此时活塞杆(2)向下缩回油缸中，中空的活塞杆(2)同时也是静活塞杆(5)的油缸，缸中的液压油受压，经静活塞杆(5)中间的油孔和油孔(17)流入本系统。在大臂向上抬起时主系统的液压油经油孔(16)流入油缸下腔推动活塞(9)向上做功，活塞杆(2)向外伸出，油缸上腔的液压油经油孔(15)进入主系统，同时本系统的高压油经油(17)流入中空的活塞杆(2)推动活塞杆(2)向外伸出。排气加油孔闷头(1)是为了给本系统加注液压油和排出系统中的空气用的。活塞杆密封组件(3)是为了防止主系统的液压油外泻而设。支承环(4)是为了防止活塞杆(2)和静活塞杆(5)直接摩擦而设的。静密封(6)的作用是为了防止主系统中的液压油从前端盖(18)和缸筒(7)的连接处渗漏。静密封(8)是为了防止油缸上下腔之间的液压油从活塞(9)和动活塞杆(2)之间流动。活塞密封组件(10)的作用既密封上下腔又为了防止活塞(9)和缸筒(7)的摩擦。活塞杆密封组件(11)的作用是隔离主系统和本系统同时也防止活塞杆(2)和静活塞杆(5)之间的摩擦。活塞锁紧螺母及定位销(12)是为了防止活塞(9)从动活塞杆(2)上脱落。静密封(13)是为了隔离主系统和本系统。静活塞杆定位销(14)的作用是为了防止静活塞杆(5)从缸筒(7)的底部脱落。本系统如果选用了附图3所示油缸那么附图1中的单向阀和截止阀(8)可以不用。
附图2是本系统安装时的结构示意图，A、B是原型油缸安装的位置，CD是加装油缸的位置。也可以在A、B两处直接改装成附图3中所示的双作用单作用复合油缸，这样机械结构更为简单不用改变上部平台和大臂的结构。选用时可以按实际需要选取。
具体实施例方式
本系统的工作压力、流量、油缸缸径蓄能器容量大小、气瓶容量大小、充气压力和液压油加注量等参数，由于具体使用场合不同可以按具体情况而定。总得来说压力选得高可以缩小系统的部件尺寸，蓄能器、气瓶容量选得大可以减小压力的波动幅度。本系统的元件除了油缸需安装在特定的位置，其他元件可以按机械结构的空间自由安装，如把蓄能器、气瓶安装在挖掘机的配重之中。
权利要求
1.在工作机具上下运动的机械上安装的势能回收系统，该系统有一个或多个专用的液压缸(附图1序号2)或者具有同时起作用的复合液压缸(附图3所示)，一个储存能量的蓄能器(附图1序号1)和一些辅助的阀、气瓶、管道等液压元件组成。吸收工作机具向下时的势能在工作机具向上时释放动能。
2.根据权利要求1所述的系统其特征是蓄能器(附图1序号1)和液压缸(附图1序号2)通过辅件连接，在工作机具向下时吸收势能，在工作机具向上时释放动能。
3.根据权利要求1所述(附图3)所示的复合式液压缸的特征是将一个双作用油缸和一个单作用油缸合并制作在一起，双作用部分给原主系统使用，单作用部分给本系统使用。
全文摘要
本发明是一个由蓄能器(1)，专用油缸(2)及阀管道组成的一个势能回收系统，可以高效的回收，工作机具在下降时浪费的大量势能并在提升时释放动能做功。本系统主要运用在工作机具做频繁的上下运动的场合，如挖掘机、吊车、装载机等机械。本系统在工作机具向下运动时由油缸(2)将工作机具具有的势能转化成压力能的形式经管道、阀等辅件储存在蓄能器(1)中，在工作机具上升时蓄能器(1)中的压力能经管道、阀由油缸(2)将压力能转化成机械能提起工作机具做功。
文档编号E02F9/20GK1958972SQ20051003092
公开日2007年5月9日 申请日期2005年11月1日 优先权日2005年11月1日
发明者李恒辉 申请人:李恒辉