液压挖掘机的动臂势能回收制造技术

一种用于回收机动施工车辆的负载工具的势能的液压系统。液压系统包括第一致动器和第二致动器以及控制阀。第一致动器和第二致动器被构造成联接到负载工具，用于控制负载元件的升高和降低。控制阀可在第一位置与第二位置之间操作，在该第一位置处，在负载工具下降期间，控制阀将来自第一致动器和第二致动器中的一个的液压流体引导到蓄能器，以充注该蓄能器，在该第二位置处，控制阀将来自蓄能器的液压流体引导到第一致动器和第二致动器中的一个或多个，以向所述第一致动器和所述第二致动器中的一个或多个提供动力，以提升负载元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】液压挖掘机的动臂势能回收相关申请本申请要求于2015年8月14日提交的美国临时申请No.62/205,307的权益，其在此通过引用而并入。
一般而言，本专利技术涉及能量回收，并更具体地涉及用于积累和使用回收的液压能量的系统和方法。本专利技术特别适用于诸如挖掘机等机动施工车辆。
技术介绍
挖掘机是施工机器的一个示例，其使用多个液压致动器来完成各种任务。这些致动器流体地连接到泵，该泵向致动器内的腔室提供加压流体。这种加压流体作用在致动器表面上的力引起致动器和其连接的工作器械的运动。在挖掘机的操作期间，工具或负载可以被升高到工具获得势能的升高的位置。当工具从升高的位置释放时，当加压的液压流体被迫使离开液压致动器并且通过液压阀被节流并返回到箱(tank，油箱)中时，势能可以被转化成热量。回收浪费的势能以重新使用将提高挖掘机的效率。当挖掘机开始工作时，动臂缸活塞(以及斗杆缸和铲斗缸)在工作期间可以展开和缩回两次。基于分析，动臂系统的剩余能量占三缸系统(即动臂、斗杆和铲斗缸系统)中的输入能量的约47％。本领域中仍然需要一种以具有成本效益并高效的方式回收能量的系统。
技术实现思路
本专利技术涉及一种液压系统，该液压系统回收并储存能量且重新利用该能量为系统部件提供动力，从而减少对发动机的动力需求并使得发动机在尺寸方面能够减小。根据本专利技术的一个方案，一种用于回收机动施工车辆的负载工具的势能的液压系统，包括：第一致动器和第二致动器，第一致动器和第二致动器构造成联接到负载工具，用于控制负载元件的上升和下降；以及控制阀，控制阀能够在第一位置与第二位置之间操作，在第一位置处，在负载工具下降期间，控制阀将液压流体从第一致动器和第二致动器中的一个引导到蓄能器，以充注蓄能器，在第二位置处，控制阀将来自蓄能器的液压流体引导到第一致动器和第二致动器中的一个或多个，以向第一致动器和第二致动器中的一个或多个提供动力，以提升负载元件。本专利技术的实施例可包括单独或组合的一个或多个下面附加的特征。在第一位置中，控制阀可将仅来自一个致动器的液压流体引导到蓄能器，以充注蓄能器。在第二位置中，控制阀可将来自蓄能器的液压流体引导到第一致动器和第二致动器两者，以为第一致动器和第二致动器提供动力，以提升负载元件。在第二位置中，控制阀可将来自蓄能器的液压流体引导到第一致动器和第二致动器中的仅一个，以为第一致动器和第二致动器中的一个提供动力，以提升负载元件，液压系统还可包括连接到控制阀的泵，其中，在第二位置中，控制阀将来自蓄能器的液压流体引导到第一致动器和第二致动器中的一个，并可将来自泵的液压流体引导到第一致动器和第二致动器中的另一个，以提升负载元件。液压系统还可包括设置在控制阀与蓄能器之间的计量阀，其中，当控制阀处于第一位置时，计量阀可成比例地计量液压流以控制下降负载工具的速度和/或在负载工具上的力，且其中，当控制阀处于第二位置时，计量阀可成比例地计量液压流以控制提升负载工具的速度和/或在负载工具上的力。在第一位置中，控制阀可将来自一个致动器的活塞侧的液压流体引导到蓄能器以充注蓄能器。在第一位置中，控制阀可将来自第一致动器和第二致动器中的另一个的活塞侧的液压流体引导到第一致动器和第二致动器的杆侧，以回填第一致动器和第二致动器。液压系统还可包括比例阀，用于控制从另一个致动器的活塞侧到第一致动器和第二致动器的杆侧的液压流体的流动量。在第二位置中，控制阀可将来自蓄能器的液压流体引导到第一致动器和第二致动器中的一个或多个的活塞侧，以提升负载工具。液压系统还可包括连接到控制阀的泵，其中，在第一位置中，控制阀可将来自泵的液压流体引导到第一致动器和第二致动器的杆侧，以回填第一致动器和第二致动器。液压系统还可包括连接到控制阀的泵，其中，在第二位置中，控制阀将来自泵的液压流体引导到第一致动器和第二致动器，以为第一致动器和第二致动器提供动力，以提升负载元件。控制阀可将来自蓄能器和泵的液压流体结合，并将结合的液压流体引导到第一致动器和第二致动器，以为第一致动器和第二致动器提供动力，以提升负载元件。液压系统还可包括第二比例阀，第二比例阀被构造成使蓄能器和泵之间的压力均衡。负载工具和控制阀可形成动臂(boom，悬臂、起重臂)回路的一部分，液压系统还可包括摆动回路(swingcircuit，转盘油路)和阀，其中阀可被构造成将来自动臂回路的流选择性地分享给摆动电路。根据本专利技术的另一方案，一种用于回收机动施工车辆的负载工具的势能的液压系统，包括：致动器，被构造成联接到负载工具，用于控制负载元件的上升和下降；液压转换器，被构造成将从致动器接收的相对较低压力/较高流量的液压流体转换为相对较高压力/较低流量的液压流体，且将较高压力/较低流量的液压流体排出到蓄能器，以充注蓄能器；以及控制阀，能够在第一位置与第二位置之间操作，在第一位置处，在负载工具下降期间，控制阀将来自致动器的液压流体引导到液压转换器，以充注蓄能器，在第二位置处，控制阀将来自蓄能器的液压流体引导到致动器，以为致动器提供动力，以提升负载元件。本专利技术的实施例可包括单独或组合的一个或多个下面附加的特征。液压转换器可包括往复式线性致动器，往复式线性致动器具有：相对较大面积的腔室，该相对较大面积的腔室接收来自致动器的较高压力/较低流量的液压流体；相对较小面积的腔室，相对较高压力/较低流量的液压流体从该相对较小面积的腔室被排出到蓄能器。液压转换器可包括旋转式压力转换器，旋转式压力转换器具有：第一泵马达(motor)，第一泵马达由从致动器接收的相对较低压力/较高流量的液压流体驱动；以及第二泵马达，第二泵马达由第一泵马达驱动，第二泵马达将相对较高压力/较低流量的液压流体排出到蓄能器。第一泵马达可以是双向液压泵马达，第二泵马达可以是可变液压泵马达。液压系统还可包括连接到控制阀的原动机泵，且在第二位置中，控制阀可将来自原动机泵的液压流体引导到第一泵马达，以驱动第一泵马达，此外，由蓄能器提供动力的第二泵马达可驱动第一泵马达，从而帮助原动机泵驱动第一泵马达，且其中，第一泵马达可将液压流体供应到致动器，以提升负载元件。液压系统还可包括：原动机泵，连接到控制阀；以及流动通道，该流动通道将来自蓄能器和原动机泵的液压流体结合，并将结合的液压流体引导到致动器，以为致动器提供动力，以提升负载元件。液压系统还可包括连接到控制阀的原动机泵，在第一位置中，控制阀可将来自原动机泵的液压流体引导到致动器的杆侧，以回填致动器。负载工具和控制阀可形成动臂回路的一部分，且液压系统还可包括摆动回路和阀，阀可被构造成选择性地将来自动臂回路的流分享给摆动电路。根据本专利技术的另一方案，一种用于机动施工车辆的液压系统，包括：可变排量履带马达，被构造成联接到机动施工车辆的履带，以驱动履带；蓄能器，用于储存加压液压流体，用作到非履带负载工具的动力源；泵，专用于履带马达的；以及控制阀，能够在第一位置与第二位置之间操作，在第一位置处，控制阀将来自专用泵的液压流体引导到可变排量履带马达，以驱动可变排量履带马达，在第二位置处，控制阀将来自专用泵的液压流体引导到蓄能器。本专利技术的实施例可包括单独或组合的一个或多个下面附加的特征。控制阀可包括比例阀，比例阀以成比例的方式将来自履带马达的流动转移到蓄能器。控制阀可被构造本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于回收机动施工车辆的负载工具的势能的液压系统，包括：第一致动器和第二致动器，构造成联接到所述负载工具，用于控制所述负载元件的上升和下降；以及控制阀，所述控制阀能够在第一位置与第二位置之间操作，在所述第一位置处，在所述负载工具下降期间，所述控制阀将液压流体从所述第一致动器和所述第二致动器中的一个引导到蓄能器，以充注所述蓄能器，在所述第二位置处，所述控制阀将来自所述蓄能器的液压流体引导到所述第一致动器和所述第二致动器中的一个或多个，以向所述第一致动器和所述第二致动器中的一个或多个提供动力，以提升所述负载元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.14 US 62/205,3071.一种用于回收机动施工车辆的负载工具的势能的液压系统，包括：第一致动器和第二致动器，构造成联接到所述负载工具，用于控制所述负载元件的上升和下降；以及控制阀，所述控制阀能够在第一位置与第二位置之间操作，在所述第一位置处，在所述负载工具下降期间，所述控制阀将液压流体从所述第一致动器和所述第二致动器中的一个引导到蓄能器，以充注所述蓄能器，在所述第二位置处，所述控制阀将来自所述蓄能器的液压流体引导到所述第一致动器和所述第二致动器中的一个或多个，以向所述第一致动器和所述第二致动器中的一个或多个提供动力，以提升所述负载元件。2.根据权利要求1所述的液压系统，其中，在所述第一位置中，所述控制阀将仅来自所述一个致动器的液压流体引导到所述蓄能器，以充注所述蓄能器。3.根据权利要求1或2所述的液压系统，其中，在所述第二位置中，所述控制阀将来自所述蓄能器的液压流体引导到所述第一致动器和所述第二致动器两者，以为所述第一致动器和所述第二致动器提供动力，以提升所述负载元件。4.根据权利要求1或2所述的液压系统，其中，在所述第二位置中，所述控制阀将来自所述蓄能器的液压流体引导到所述第一致动器和所述第二致动器中的仅一个，以为所述第一致动器和第二致动器中的一个提供动力，以提升所述负载元件。5.根据权利要求1到4所述的液压系统，还包括连接到所述控制阀的泵，其中，在所述第二位置中，所述控制阀将来自所述蓄能器的液压流体引导到所述第一致动器和所述第二致动器中的一个，并将来自所述泵的液压流体引导到所述第一致动器和所述第二致动器中的另一个，以提升所述负载元件。6.根据权利要求1到5所述的液压系统，还包括设置在所述控制阀与所述蓄能器之间的计量阀，其中，当所述控制阀处于所述第一位置时，所述计量阀成比例地计量所述液压流以控制下降所述负载工具的速度和/或在所述负载工具上的力，且其中，当所述控制阀处于所述第二位置时，所述计量阀成比例地计量所述液压流以控制提升所述负载工具的速度和/或在所述负载工具上的力。7.根据权利要求1到6所述的液压系统，其中，在所述第一位置中，所述控制阀将来自所述一个致动器的活塞侧的液压流体引导到所述蓄能器以充注所述蓄能器。8.根据权利要求1到7所述的液压系统，其中，在所述第一位置中，所述控制阀将来自所述第一致动器和所述第二致动器中的另一个的活塞侧的液压流体引导到所述第一致动器和所述第二致动器的杆侧，以回填所述第一致动器和所述第二致动器。9.根据权利要求8所述的液压系统，还包括比例阀，用于控制从所述另一个致动器的活塞侧到所述第一致动器和所述第二致动器的杆侧的液压流体的流动量。10.根据权利要求1到9所述的液压系统，其中，在所述第二位置中，所述控制阀将来自所述蓄能器的液压流体引导到所述第一致动器和所述第二致动器中的所述一个或多个的活塞侧，以提升所述负载工具。11.根据权利要求1到10所述的液压系统，还包括连接到所述控制阀的泵，其中，在所述第一位置中，所述控制阀将来自所述泵的液压流体引导到所述第一致动器和所述第二致动器的杆侧，以回填所述第一致动器和所述第二致动器。12.根据权利要求1到11所述的液压系统，还包括连接到所述控制阀的泵，其中，在所述第二位置中，所述控制阀将来自所述泵的液压流体引导到所述第一致动器和所述第二致动器，以为所述第一致动器和所述第二致动器提供动力，以提升所述负载元件。13.根据权利要求12所述的液压系统，其中，所述控制阀将来自所述蓄能器和所述泵的液压流体结合，并将所述结合的液压流体引导到所述第一致动器和所述第二致动器，以为所述第一致动器和所述第二致动器提供动力，以提升所述负载元件。14.根据权利要求13或14所述的液压系统，还包括第二比例阀，所述第二比例阀被构造成使所述蓄能器和所述泵之间的压力均衡。15.根据权利要求1到14所述的液压系统，其中，所述负载工具和控制阀是动臂回路的一部分，且还包括摆动回路和阀，其中所述阀被构造成将来自所述动臂回路的流动选择性地分享给所述摆动电路。16.一种用于回收机动施工车辆的负载工具的势能的液压系统，包括：致动器，被构造成联接到所述负载工具，用于控制所述负载元件的上升和下降；液压转换器，被构造成将从所述致动器接收的相对较低压力/较高流量的液压流体转换为相对较高压力/较低流量的液压流体，且将所述较高压力/较低流量的液压流体排出到蓄能器，以充注所述蓄能器；以及控制阀，其能够在第一位置与第二位置之间操作，在所述第一位置处，在所述负载工具下降期间，所述控制阀将来自所述致动器的液压流体引导到所述液压转换器，以充注所述蓄能器，在所述第二位置处，所述控制阀将来自所述蓄能器的液压流体引导到所述致动器，以为所述致动器提供动力，以提升所述负载元件。17.根据权利要求16所述的液压系统，其中，所述液压转换器包括往复式线性致动器，所述往复式线性致动器具有：相对较大面积的腔室，该相对较大面积的腔室接收来自所述致动器的所述较高压力/较低流量的液压流体；相对较小面积的腔室，所述相对较...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·N·怀特，J·豪兰，张浩，B·卡尔，
申请(专利权)人：派克汉尼芬公司，
类型：发明
国别省市：美国,US