阅读说明：本技术 一种新型组合式液压势能再生系统 (Novel combined hydraulic potential energy regeneration system ) 是由 贺湘宇 谭丽莎 蒋瑛 肖广鑫 蒋梦军 袁玉林 于 2020-07-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种新型组合式液压势能再生系统,包括油箱、工作单元、增压单元、储能单元、控制单元和动力单元；其中,工作单元有主液压缸、负载、辅助液压缸；压力单元有双作用增压缸、单向阀、两位四通电磁换向阀；储能单元有蓄能器；控制单元有单向阀、三位四通电磁换向阀、两位两通电磁换向阀；动力单元有液压泵和电动机。本发明旨在负载下降时,将负载产生的势能转为油液压力能,油液经管道流进一双作用增压缸,根据增压缸工作原理,可将输入压力变换为较高压力输出并储存到蓄能器,在负载上升时,推动两辅助液压缸活塞杆由无杆腔向有杆腔移动,共同辅助主液压缸推动负载上升,以提高回路能量回收利用率,实现液压能量再生,达到节能的效果。(The invention discloses a novel combined hydraulic potential energy regeneration system, which comprises an oil tank, a working unit, a pressurization unit, an energy storage unit, a control unit and a power unit, wherein the working unit is connected with the oil tank; wherein, the working unit comprises a main hydraulic cylinder, a load and an auxiliary hydraulic cylinder; the pressure unit is provided with a double-acting pressure cylinder, a one-way valve and a two-position four-way electromagnetic reversing valve; the energy storage unit is provided with an energy accumulator; the control unit is provided with a one-way valve, a three-position four-way electromagnetic reversing valve and a two-position two-way electromagnetic reversing valve; the power unit has a hydraulic pump and an electric motor. The invention aims to convert potential energy generated by a load into oil pressure energy when the load is lowered, the oil flows into a double-acting pressure cylinder through a pipeline, input pressure can be converted into higher pressure according to the working principle of the pressure cylinder, the higher pressure is output and stored in an energy accumulator, when the load rises, piston rods of two auxiliary hydraulic cylinders are pushed to move from a rodless cavity to a rod cavity, and the two auxiliary hydraulic cylinders together push the load to rise, so that the energy recovery utilization rate of a loop is improved, the hydraulic energy regeneration is realized, and the effect of saving energy is achieved.)

一种新型组合式液压势能再生系统

技术领域

本发明涉及一种新型组合式液压势能再生系统。

背景技术

液压技术是实现现代化传动与控制的关键技术之一，世界各国对液压工业的发展都给予很大的重视。目前，由于液压技术能够实现无级调速，功率重量比大，体积小，可以实现快速启动、制动和频繁的换向，正广泛的应用于各大工程领域，并在未来有望可以应用到更广泛的领域当中。但因为液压技术存在传动效率低的缺点，因此，液压缸的节能已经引起了人们的广泛关注与重视。

而本发明是将负载下降时产生的重力势能转化为液压油的压力能，经过管道的运输，流经一个单作用增压缸，根据增压缸的工作原理，可将输入压力进行变换，以较高压力输出储存到蓄能器中，从而提高回路能量回收利用率，更好的实现液压能量再生，达到节约能源的效果

鉴于此，本案发明人对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明公开了一种新型组合式液压势能再生系统，包括油箱、工作单元、增压单元、储能单元、控制单元、动力单元；

所述工作单元包括第一辅助液压缸、主液压缸、负载、第二辅助液压缸；

所述增压单元包括第一单向阀、双作用增压缸缸体、活塞杆、活塞、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀，其中活塞紧固在活塞杆的中间位置，并且可以在双作用增压缸缸体内自由滑动；

所述储能单元包括蓄能器；

所述动力单元包括液压泵、电动机；

其特征在于：

所述控制单元包括单向阀、第一两位两通电磁换向阀、三位四通电磁换向阀、第二两位两通电磁换向阀、第三两位两通电磁换向阀、第四两位两通电磁换向阀、第五两位两通电磁换向阀、两位四通电磁换向阀；

所述负载分别与第一辅助液压缸、主液压缸和第二辅助液压缸等的活塞杆相连接，第一辅助液压缸和第二辅助液压缸的有杆腔油口均与油箱相连接；第一辅助液压缸和第二辅助液压缸的无杆腔油口相连接后合并为一条油路，该油路分别与第四两位两通电磁换向阀的B口、第五两位两通电磁阀的A口相连接，第四两位两通电磁换向阀的A口与蓄能器相连接，第五两位两通电磁阀的B口与油箱相连接；

所述主液压缸的有杆腔油口连接三位四通电磁换向阀的B口；主液压缸的无杆腔油口分别连接两条油路，第一条连接三位四通电磁换向阀的A口，第二条连接第二两位两通电磁阀的B口；第二两位两通电磁阀的A口连接两位四通电磁换向阀的C口，两位四通电磁换向阀的A口分成两条油路，第一条连接双作用增压缸缸体的A口，第二条连接第三单向阀的进油口；第三单向阀的出油口又分成两条油路：第一条连接双作用增压缸缸体的C口，第二条连接第一单向阀的进油口，第一单向阀的出油口继续分成两条油路：第一条连接到第二单向阀的出油口，另一条连接第三两位两通电磁换向阀的B口，第三两位两通电磁换向阀的A口连接蓄能器；

所述第二单向阀的进油口分成两条油路，第一条连接到双作用增压缸缸体的D口，第二条连接第四单向阀的出油口；第四单向阀的进油口继续分成两条油路，第一条连接双作用增压缸缸体的B口，第二条连接两位四通电磁换向阀的B口，两位四通电磁换向阀的D口与油箱相连；

所述三位四通电磁换向阀的C口连接液压泵的出油口，液压泵的进油口连接单向阀的出油口，单向阀的进油口连接到油箱；所述三位四通电磁换向阀的D口连接第一两位两通电磁换向阀的A口，第一两位两通电磁换向阀的B口连接油箱。

优选的，所述工作单元中主液压缸、第一辅助液压缸、第二辅助液压缸的工作行程相等。

优选的，所述第一两位两通电磁换向阀、第二两位两通电磁阀、第三两位两通电磁换向阀、第四两位两通电磁换向阀、第五两位两通电磁换向阀、两位四通电磁换向阀中“常态位”为远离电磁阀的位置，“控制位”为靠近电磁阀的位置，三位四通换向阀的中位为“常态位”，左位和右位为“控制位”，其中“常态位”是指失电状态下换向阀所处的位置，“控制位”是指得电状态下换向阀所处的位置。

本发明公开了一种新型组合式液压势能再生系统，包括油箱、工作单元、增压单元、储能单元、控制单元、动力单元；

所述工作单元包括第一倒立辅助液压缸、主液压缸、负载、第二倒立辅助液压缸、连接杆；

所述增压单元包括第一单向阀、双作用增压缸缸体、活塞杆、活塞、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀，其中活塞紧固在活塞杆的中间位置，并且可以在双作用增压缸缸体内自由滑动；

所述储能单元包括蓄能器；

所述动力单元包括液压泵、电动机；

其特征在于：

所述控制单元包括单向阀、第一两位两通电磁换向阀、三位四通电磁换向阀、第二两位两通电磁换向阀、第三两位两通电磁换向阀、第四两位两通电磁换向阀、第五两位两通电磁换向阀、两位四通电磁换向阀；

所述负载分别与主液压缸的活塞杆以及第一倒立辅助液压缸和第二倒立辅助液压缸的底部相连接；所述连接杆分别与第一倒立辅助液压缸和第二倒立辅助液压缸的活塞杆以及主液压缸的底部相连接；第一倒立辅助液压缸和第二倒立辅助液压缸的有杆腔油口均与油箱相连接；第一倒立辅助液压缸和第二倒立辅助液压缸的无杆腔油口相连接后合并为一条油路，该油路分别与第四两位两通电磁换向阀的B口、第五两位两通电磁阀的A口相连接，其中，第四两位两通电磁换向阀的A口与蓄能器相连接，第五两位两通电磁阀的B口与油箱相连接；

所述主液压缸的有杆腔油口连接三位四通电磁换向阀的B口；主液压缸的无杆腔油口分别连接两条油路，第一条连接三位四通电磁换向阀的A口，第二条连接第二两位两通电磁阀的B口；第二两位两通电磁阀的A口连接两位四通电磁换向阀的C口，两位四通电磁换向阀的A口分成两条油路，第一条连接双作用增压缸缸体的A口，第二条连接第三单向阀的进油口；第三单向阀的出油口又分成两条油路：第一条连接双作用增压缸缸体的C口，第二条连接第一单向阀的进油口，第一单向阀的出油口继续分成两条油路：第一条连接到第二单向阀的出油口，另一条连接第三两位两通电磁换向阀的B口，第三两位两通电磁换向阀的A口连接蓄能器；

所述第二单向阀的进油口分成两条油路，第一条连接到双作用增压缸缸体的D口，第二条连接第四单向阀的出油口；第四单向阀的进油口继续分成两条油路，第一条连接双作用增压缸缸体的B口，第二条连接两位四通电磁换向阀的B口，两位四通电磁换向阀的D口与油箱相连；

所述三位四通电磁换向阀的C口连接液压泵的出油口，液压泵的进油口连接单向阀的出油口，单向阀的进油口连接到油箱；所述三位四通电磁换向阀的D口连接第一两位两通电磁换向阀的A口，第一两位两通电磁换向阀的B口连接油箱。

本发明其他方面、目的和优点结合附图对其进行描述将变得更加明显。

附图说明

结合说明书里的并形成说明书一部分的附图显示了本发明的若干方面，并且附图与下面的描述一起来阐述本发明的工作原理。

图1是本发明处于常态位置时的原理图；

图2是本发明负载下降过程的工作原理图（1）；

图3是本发明负载下降过程的工作原理图（2）；

图4是本发明负载提升过程的工作原理图；

图5是本发明（倒立缸）液压势能再生系统常态位原理图。

附图标记如下：

10-工作单元；11-第一辅助液压缸；12-主液压缸；13-负载；14-第二辅助液压缸；20-增压单元；21-第一单向阀；22-单作用增压缸缸体；23-活塞杆；24-活塞；25-第二单向阀；26-第三单向阀；27-第四单向阀；；30-储能单元；31-蓄能器；40-控制单元；41-单向阀；42-第一两位两通电磁换向阀；43-三位四通电磁换向阀；44-第二两位两通电磁换向阀；45-第三两位两通电磁换向阀；46-第四两位两通电磁换向阀；47-第五两位两通电磁换向阀；48-两位四通电磁换向阀；50-动力单元；51-液压泵；52-电动机。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面结合附图进行详细阐述。

如图1所示，一种新型组合式液压势能再生系统，包括油箱、工作单元10、增压单元20、储能单元30、控制单元40、动力单元50；

所述工作单元10包括第一辅助液压缸11、主液压缸12、负载13、第二辅助液压缸14；

所述增压单元20包括第一单向阀21、双作用增压缸缸体22、活塞杆23、活塞24、第二单向阀25、第三单向阀26、第四单向阀27，其中活塞24紧固在活塞杆23的中间位置，并且可以在双作用增压缸缸体22内自由滑动；

所述储能单元30包括蓄能器31；

所述动力单元50包括液压泵51、电动机52；

其特征在于：

所述控制单元40包括单向阀41、第一两位两通电磁换向阀42、三位四通电磁换向阀43、第二两位两通电磁换向阀44、第三两位两通电磁换向阀45、第四两位两通电磁换向阀46、第五两位两通电磁换向阀47、两位四通电磁换向阀48；

所述负载13分别与第一辅助液压缸11、主液压缸12和第二辅助液压缸14等的活塞杆相连接，第一辅助液压缸11和第二辅助液压缸14的有杆腔油口均与油箱相连接；第一辅助液压缸11和第二辅助液压缸14的无杆腔油口相连接后合并为一条油路，该油路分别与第四两位两通电磁换向阀46的B口、第五两位两通电磁阀47的A口相连接，第四两位两通电磁换向阀46的A口与蓄能器31相连接，第五两位两通电磁阀47的B口与油箱相连接；

所述主液压缸12的有杆腔油口连接三位四通电磁换向阀43的B口；主液压缸12的无杆腔油口分别连接两条油路，第一条连接三位四通电磁换向阀43的A口，第二条连接第二两位两通电磁阀44的B口；第二两位两通电磁阀44的A口连接两位四通电磁换向阀48的C口，两位四通电磁换向阀48的A口分成两条油路，第一条连接双作用增压缸缸体22的A口，第二条连接第三单向阀26的进油口；第三单向阀26的出油口又分成两条油路：第一条连接双作用增压缸缸体22的C口，第二条连接第一单向阀21的进油口，第一单向阀21的出油口继续分成两条油路：第一条连接到第二单向阀25的出油口，另一条连接第三两位两通电磁换向阀45的B口，第三两位两通电磁换向阀45的A口连接蓄能器31；

所述第二单向阀25的进油口分成两条油路，第一条连接到双作用增压缸缸体22的D口，第二条连接第四单向阀27的出油口；第四单向阀27的进油口继续分成两条油路，第一条连接双作用增压缸缸体22的B口，第二条连接两位四通电磁换向阀48的B口，两位四通电磁换向阀48的D口与油箱相连；

所述三位四通电磁换向阀43的C口连接液压泵51的出油口，液压泵51的进油口连接单向阀41的出油口，单向阀41的进油口连接到油箱；所述三位四通电磁换向阀43的D口连接第一两位两通电磁换向阀42的A口，第一两位两通电磁换向阀42的B口连接油箱。

所述工作单元10中主液压缸12、第一辅助液压缸11、第二辅助液压缸14的工作行程相等。

所述第一两位两通电磁换向阀42、第二两位两通电磁阀44、第三两位两通电磁换向阀45、第四两位两通电磁换向阀46、第五两位两通电磁换向阀47、两位四通电磁换向阀48中“常态位”为远离电磁阀的位置，“控制位”为靠近电磁阀的位置，三位四通换向阀43的中位为“常态位”，左位和右位为“控制位”，其中“常态位”是指失电状态下换向阀所处的位置，“控制位”是指得电状态下换向阀所处的位置。

如图2所示，本发明负载13下降过程工作原理（1）描述如下：

能量回收（1）：电动机52启动，第一两位两通电磁换向阀42、三位四通电磁换向阀43、第二两位两通电磁阀44、第三两位两通电磁换向阀45、第五两位两通电磁换向阀47得电，，均处于“控制位”，第四两位两通电磁换向阀46、两位四通电磁换向阀48失电，均处于“常态位”；单向阀41、第二单向阀25、第三单向阀26被打开，第一单向阀21、第四单向阀27被关闭。油箱中的液压油经过单向阀41流经三位四通电磁换向阀43的“控制位”即左位C-B，然后沿管路流进主液压缸12的有杆腔油口，油液压力推动主液压缸12的活塞杆往无杆腔移动，从而推动无杆腔中的液压油从油口流出，负载开始下降。从主液压缸12的无杆腔油口流出的压力油经过管道流通到第二两位两通电磁换向阀44右位B-A油路，经此输出的压力油经两位四通电磁换向阀48左位C-A后分成两条油路，第一条经过双作用增压缸缸体22的A口流进增压缸左端大腔，第二条流经第三单向阀26后流经双作用增压缸缸体22的C口进入增压缸左端小腔；压力油推动活塞24向右移动，促使右端大腔油液从双作用增压缸缸体22的B口流出，经两位四通电磁换向阀左位B-D流回油箱；右端小腔油液增压后变为高压油从双作用增压缸缸体22的D口流出，流经第二单向阀25，然后经管道流通到第三两位两通电磁换向阀45右位B-A，最后流进蓄能器31，即负载13下降的重力势能被储存到蓄能器31中。

如图3所示，本发明负载13下降过程工作原理（2）描述如下：

能量回收（2）：在能量回收（1）中，当压力油推动活塞24移动到大腔最右端时，触碰到两位四通换向阀48阀芯位置的开关，两位四通换向阀48得电换向，两位四通换向阀48“控制位”右位得电进入工作状态。从第二两位两通电磁阀44的B-A流出的压力油流经两位四通电磁换向阀48右位C-B后分成两条油路，第一条经过双作用增压缸缸体22的B口进入增压缸右端大腔，第二条流经第四单向阀27后经双作用增压缸缸体22的D口进入增压缸右端小腔；压力油推动活塞24向左移动，促使左端大腔油液从双作用增压缸缸体22的A口流出，经两位四通电磁换向阀左位A-D流回油箱；左端小腔油液增压后变为高压油从双作用增压缸缸体22的C口流出，流经第一单向阀21，然后经管道流通到第三两位两通电磁换向阀45右位B-A，最后流进蓄能器31。

如图4所示，本发明负载提升过程的工作原理图描述如下：

能量释放：三位四通电磁换向阀43、第四两位两通电磁换向阀46得电，均处于“控制位”，第一两位两通电磁换向阀42、第二两位两通电磁阀44、第三两位两通电磁换向阀45、第五两位两通电磁换向阀47、两位四通电磁换向阀48失电，均处于“常态位”；单向阀41被打开，第一单向阀21、第二单向阀25、第三单向阀26、第四单向阀27被关闭。油箱中的液压油经过单向阀41流经三位四通电磁换向阀43的“控制位”即右位C-A，然后沿管路流进主液压缸12的无杆腔油口，油液压力推动主液压缸12的活塞杆往主液压缸12的有杆腔移动，从而推动有杆腔中的液压油从油口流出，负载开始上升。从主液压缸12有杆腔的油口流出的压力油经过管道流通到三位四通电磁换向阀43“控制位”即右位B-D，然后流经第一两位两通电磁换向阀42左位A-B，最后流回油箱。在主液压缸12的活塞杆由无杆腔向有杆腔移动的同时，能量回收过程中储存在蓄能器31中的高压油压力能可以辅助驱动回转泵的转动，减少回转马达的功率的输入，储存在蓄能器31中的高压油压力能，流经第四两位两通电磁换向阀46右位A-B，分别流进第一辅助液压缸11和第二辅助液压缸14的无杆腔，共同辅助主液压缸12推动负载13上升，从而提高回路能量回收利用率，更好的实现液压能量再生，达到节约能源的效果。