一种流量匹配式平衡与能量回收系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种流量匹配式平衡与能量回收系统，包括流量匹配式平衡阀，电磁阀，液压泵，油箱，蓄能器和油缸；所述流量匹配式平衡阀由阀体、阀套、阀芯、球阀芯、压紧弹簧及其连通油道构成；阀体底部设有底部油口，顶部设有顶部油口，径向与阀套对应位置设有上油道及下油道；底部油口接系统压力油，顶部油口接油缸；上油道及下油道连通一起接第一电磁阀的一端，第一电磁阀的另一端接蓄能器；蓄能器通过第二电磁阀跟液压泵进油口接；第三电磁阀一端接平衡阀油道，另一端接油箱。本实用新型专利技术流量匹配式平衡与能量回收系统结构简单，可靠性好，节流损失小，对油温和清洁度不敏感，可有效保证液压系统的平衡性和安全性，并能回收液压能。

A Flow Matching Balance and Energy Recovery System

【技术实现步骤摘要】
一种流量匹配式平衡与能量回收系统
本技术属于工程机械和液压控制
，特别涉及到一种流量匹配式平衡阀与能量回收系统。
技术介绍
工程机械在作业过程中，经常需要将较重的负载举升和放下。为防止立式液压缸和垂直运动工作的部件因自重而自行下降，通常需要采用液压平衡回路。基于平衡阀的液压平衡回路广泛应用于起重机械、行走机械、升降工作台等负载变化较大的大功率超越负载场合。但是平衡阀是通过液阻克服负载来工作，本身是一种耗能元件，造成较大的能量损失，使油液的温度升高导致介质变质老化，会导致元器辅件和系统的可靠性、稳定性和寿命大大降低。当需要精确地控制超越负载情况下的液压系统的位置或速度时，对平衡阀的性能要求就很高，目前使用的平衡阀很多情况下很难保证系统控制的准确性和平稳性。而且一旦系统中增加了背压后，即使在没有超越负载出现时，仍然会有节流，由此产生的节流损失也较大。另外，工程机械中通常都工作在较重的负载情况，且负载随时间和工况的变化会有很大变化。这种变化的重载就要求液压系统具有较高的能效，也就是要求液压系统能反向吸收或利用负载势能所具有的能量，同时适合负载变化提供所需的液压功率，尽量减少流量和压力损失,真正达到节能的效果。基于平衡阀的平衡回路，即使能做到准确控制超越负载情况下的位置控制，也很难把此时的重力势能回收再利用。而且，在重载情况下，对负载位置的微小调节，也会比较困难。因此研究如何设计合适的液压回路，保证超越负载情况下系统仍能平稳运行，且能回收相应的势能，提高系统能效是十分有必要的。本技术专利所提出的一种流量匹配式平衡与能量回收系统，就是为实现液压系统在超越负载情况下平稳运行的同时，对相应的液压能进行再利用，从而大幅提供系统能效。
技术实现思路
本技术提出了一种流量匹配式平衡阀，及基于此平衡阀的闭式能量回收系统，其目标是实现液压系统在各种负载情况下均能平稳运行和可靠的锁紧，且能平稳回收和再利用液压能，最大限度提高能量利用效率。为了实现上述技术特点，本技术提出了一种流量匹配式平衡与能量回收系统，包括流量匹配式平衡阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、液压泵、油箱、蓄能器以及执行油缸；所述流量匹配式平衡阀包括阀体、阀套、阀芯、球阀芯、压紧弹簧以及连通油道；所述阀套安装在所述阀体内；所述阀芯和所述阀套间隙配合，并能够在所述阀套内上下滑动，且能够阻止液压油沿配合间隙的流动；所述球阀芯和所述压紧弹簧在所述阀体的上端构成一个单向阀；所述阀体底部设有底部油口，顶部设有顶部油口；所述阀体与所述阀套在径向对应位置设有上油道及下油道；所述阀体底部油口连通系统压力油，顶部油口连通所述执行油缸；所述流量匹配式平衡阀的上油道和下油道均连通所述第一电磁阀及所述第三电磁阀的一端；所述第一电磁阀的另一端连通所述蓄能器；所述蓄能器经所述第二电磁阀接所述液压泵进油口；所述第三电磁阀的另一端接所述油箱同时经单向阀连接所述液压泵进油口。作为一种可实施方式，所述流量匹配式平衡阀的阀芯包括上段活塞以及下段活塞，所述上段活塞与所述下段活塞连接，上段活塞沿周向设有数个连通油道；所述阀体的上油道及下油道在与阀孔内壁相交处对应设有上环形沉割槽以及下环形沉割槽。作为一种可实施方式，上环形沉割槽与下环形沉割槽的下边沿之间的距离与上段活塞与下段活塞的下边沿之间的距离相同。作为一种可实施方式，所述流量匹配式平衡阀的阀芯可以由多级活塞构成；多级活塞中，除底部的活塞外，其余分级活塞均沿周向设有数个连通油道；所述阀芯的活塞分段的数量，根据所述执行油缸的上下两腔所需油量匹配比决定；同时所述阀体和对应所述阀套的径向油道数量及环形沉割槽数量也须与活塞分级的数量相同。作为一种可实施方式，所述流量匹配式平衡阀阀芯的各个环形沉割槽的下边沿之间的距离和与其对应的阀芯各级活塞的下边沿之间的距离相同；当所述阀芯在阀套内上下滑动时，三个沉割槽处形成三个环形节流口，这三个节流口总是具有完全相同的开度，此开度由机械尺寸保证，不受负载影响。作为一种可实施方式，所述阀体上端设有球阀座，所述球阀芯和所述压紧弹簧在球阀座内构成一个单向阀，且单向阀座的开启口直径与底部活塞的直径相同。作为一种可实施方式，系统通过调节电机转速调节进入平衡系统的油量，以控制执行油缸的位置或速度。作为一种可实施方式，所述第一电磁阀，第二电磁阀，第三电磁阀均为二位二通电磁阀，在控制器的协调下，可以实现油缸上升和下降过程中的补油、回收能量、能量再利用等不同的工作模式。作为一种可实施方式，所述油箱可根据需要设计成弹性封闭油箱，所述弹性密封油箱为内部压力近似为大气压的弹性密闭油箱，可以保证在油缸上无负载时，可以向下运行，同时可以在需要的时候向液压泵补油；且所述弹性密封油箱在无需进行能量回收时，储存所述流量匹配式平衡阀的回油，并在需要的时向所述液压泵进油口补油。作为一种可实施方式，整个系统可设计成闭式回路，所述液压泵的进油与所述蓄能器出口相连，以形成流量匹配式平衡与能量回收系统，系统设计成闭式回路，所述液压泵的进油与所述蓄能器出口相连，电机仅需补充推动油缸的压力。本技术相比现有技术的有益效果在于：1，基于这种流量匹配式的平衡阀设计的液压平衡系统，应用非常灵活；所设计的流量匹配式平衡阀结构简单，加工难度小，成本低，安装方便，对油液清洁度要求也不高。2，基于流量匹配式的平衡阀，将整个系统设计成闭式回路，蓄能器出口与液压泵的进油口相连，电机消耗的功率仅为提升蓄能器中液压油的压力到油缸举升压力所需的功率，最大限度地实现了液压能的回收与再利用。3，与传统的基于溢流式的平衡阀相比，本技术提出的平衡阀在无超越负载出现时，过流时的压力损失非常小，因而具有非常高的能量利用效率。4，基于流量匹配式的平衡阀，可以方便地将流量匹配阀的阀体中汇合了进油及油缸回油的液压油引入到蓄能器中，使得流量匹配平衡阀中节流口的节流压降大幅度减小，大部分液压能储存到蓄能器中，而同时油缸动作不受影响。5，本技术的流量匹配式平衡阀工作稳定可靠，通过机械加工的尺寸来保证节流阀口的开度总是同步，来保证进出油缸的液压油的流量完全可控，可以方便地实现超越负载情况下的双方向的微动功能，几乎不受外界其他干扰因素的影响。附图说明图1为本技术提供的一种流量匹配式平衡与能量回收系统中的流量匹配式平衡阀的结构示意图(进出油流量匹配比为1:1)；图2为基于图1所示的一种流量匹配式平衡与能量回收系统示意图；图3为本技术提供的一种流量匹配式平衡与能量回收系统中的流量匹配式平衡阀的另一种结构示意图(进出油流量匹配比为1:2)。具体实施方式以下结合附图，对本技术上述和另外的技术特征和优点进行清楚，完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术的部分实施例，而不是全部的实施例。如图1所示，为本技术实施例提供的流量匹配式平衡阀(以下简称“平衡阀”)的结构示意图，主要由阀体1，阀套2，阀芯3，球阀芯13，球阀座14，压紧弹簧15。其中，阀体1内设有阀孔和球阀座14；阀套2安装在阀孔内；球阀芯13由压紧弹簧15压在阀座上，起单向阀的功能，且单向阀座的开启口直径与底部活塞5的直径相同；阀芯3主要由阀芯上部活塞4，下部活塞5连接组成；上部活塞4沿周向设有连接油道6；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流量匹配式平衡与能量回收系统，其特征在于，包括流量匹配式平衡阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、液压泵、油箱、蓄能器以及执行油缸；所述流量匹配式平衡阀包括阀体、阀套、阀芯、球阀芯、压紧弹簧以及连通油道；所述阀套安装在所述阀体内；所述阀芯和所述阀套间隙配合，并能够在所述阀套内上下滑动，且能够阻止液压油沿配合间隙的流动；所述球阀芯和所述压紧弹簧在所述阀体的上端构成一个单向阀；所述阀体底部设有底部油口，顶部设有顶部油口；所述阀体与所述阀套在径向对应位置设有上油道及下油道；所述阀体底部油口连通系统压力油，顶部油口连通所述执行油缸；所述流量匹配式平衡阀的上油道和下油道均连通所述第一电磁阀及所述第三电磁阀的一端；所述第一电磁阀的另一端连通所述蓄能器；所述蓄能器经所述第二电磁阀接所述液压泵进油口；所述第三电磁阀的另一端接所述油箱同时经单向阀连接所述液压泵进油口。

【技术特征摘要】
1.一种流量匹配式平衡与能量回收系统，其特征在于，包括流量匹配式平衡阀、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、液压泵、油箱、蓄能器以及执行油缸；所述流量匹配式平衡阀包括阀体、阀套、阀芯、球阀芯、压紧弹簧以及连通油道；所述阀套安装在所述阀体内；所述阀芯和所述阀套间隙配合，并能够在所述阀套内上下滑动，且能够阻止液压油沿配合间隙的流动；所述球阀芯和所述压紧弹簧在所述阀体的上端构成一个单向阀；所述阀体底部设有底部油口，顶部设有顶部油口；所述阀体与所述阀套在径向对应位置设有上油道及下油道；所述阀体底部油口连通系统压力油，顶部油口连通所述执行油缸；所述流量匹配式平衡阀的上油道和下油道均连通所述第一电磁阀及所述第三电磁阀的一端；所述第一电磁阀的另一端连通所述蓄能器；所述蓄能器经所述第二电磁阀接所述液压泵进油口；所述第三电磁阀的另一端接所述油箱同时经单向阀连接所述液压泵进油口。2.根据权利要求1所述的流量匹配式平衡与能量回收系统，其特征在于，所述流量匹配式平衡阀的阀芯包括上段活塞以及下段活塞，所述上段活塞与所述下段活塞连接，上段活塞沿周向...

【专利技术属性】
技术研发人员：王林翔，魏双丰，
申请(专利权)人：杭州诺祥科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33