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CN112610568B - 一种塔机动臂势能回收及再利用液压系统 - Google Patents

一种塔机动臂势能回收及再利用液压系统 Download PDF

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Abstract

一种塔机动臂势能回收及再利用液压系统，属于液压节能技术领域，包括变幅泵、换向阀、平衡阀、变幅泵/马达、补油阀、蓄能器、压力继电器、油箱，所述变幅泵与第一换向阀、平衡阀、第四换向阀、变幅泵/马达、补油阀、油箱相连，所述第四换向阀一侧与变幅泵/马达相连，另一侧经第二换向阀与低压蓄能器相连，经第三换向阀与中压蓄能器、高压蓄能器相连，所述蓄能器分别与压力继电器相连，所述高压蓄能器经第八换向阀与回转回路相连，所述中压蓄能器经第六换向阀、第七换向阀与回转回路、散热回路相连，所述低压蓄能器经第五换向阀与散热回路相连。本发明保证塔机动臂向下变幅动作的同时，实现动臂势能自动梯次回收并按顺序进行再利用。

Description

一种塔机动臂势能回收及再利用液压系统
技术领域
本发明属于液压节能技术领域，具体涉及一种塔机动臂势能回收及再利用液压系统。
背景技术
近年来，随着全球经济的高速发展，高层甚至是超高层建筑发展迅猛，对大型塔机的需求也越来越多。但目前能源危机和环境问题凸显，各国都已将降低能源损耗、保护环境提上日程。对于塔机这一高能耗施工装备，其节能降耗研究变得尤为必要和迫切。
塔机在动臂下放时，变幅液压系统处于负值负载工况，动臂下放的势能被系统中的平衡阀消耗，以热能形式散发到系统中使油液温升，在导致能量损耗的同时，还会对系统的工作性能造成不利影响。如能将这部分能量回收再利用，既可提高塔机液压系统效率，又可达到节能减排目的。
研究表明，采用蓄能器回收能量功率密度大，能量转换率高，回收率较高，技术成熟，安全可靠性好，最为适合运用到大功率塔机动臂势能回收系统中。
发明内容
本发明提供一种塔机动臂势能回收及再利用液压系统，结构可靠，实现塔机动臂向下变幅的同时，可实现动臂势能的回收及再利用，且变幅过程平稳。
本发明的技术方案如下：
一种塔机动臂势能回收及再利用液压系统，包括变幅泵、第一换向阀、第二换向阀、第三换向阀、第四换向阀、第五换向阀、第六换向阀、第七换向阀、第八换向阀、平衡阀、变幅泵/马达、补油阀、低压蓄能器、中压蓄能器、高压蓄能器、压力继电器、油箱，所述变幅泵与第一换向阀、平衡阀、第四换向阀、变幅泵/马达、补油阀、油箱相连，所述第四换向阀一侧与变幅泵/马达相连，另一侧经第二换向阀与低压蓄能器相连，经第三换向阀与中压蓄能器、高压蓄能器相连，所述蓄能器分别与压力继电器相连，所述高压蓄能器经第八换向阀与回转回路相连，所述中压蓄能器经第六换向阀、第七换向阀与回转回路、散热回路相连，所述低压蓄能器经第五换向阀与散热回路相连。
进一步地，所述回转回路包括回转泵，回转马达，所述回转泵经第十换向阀与回转马达相连，所述回转马达并联第四溢流阀、第五溢流阀，所述回转泵与第十换向阀之间设有第十一换向阀、第六溢流阀。
进一步地，所述散热回路包括相互连接的散热泵、散热马达，所述散热泵、散热马达之间设有第九换向阀、第三溢流阀。
进一步地，所述变幅泵与第一换向阀相连的管路上设有第一溢流阀，所述第四换向阀与变幅泵/马达相连的管路上设有第二溢流阀。
进一步地，蓄能器采用三级压力梯级配置：高压蓄能器最低工作压力为19.9MPa、中压蓄能器最低工作压力为9.5MPa、低压蓄能器最低工作压力为4.6MPa。
本发明的有益效果为：本发明在保证塔机动臂向下变幅动作的基础上，增加了动臂势能回收回路和能量再利用回路。动臂势能回收回路中，动臂下放产生的势能转化为液压油的压力能储存在蓄能器中，并根据系统压力范围将蓄能器压力梯级配置，由第二换向阀3-2、第三换向阀3-3控制各级蓄能器自动梯次充液并保证工作性能。能量再利用回路中，各级蓄能器压力合理再利用，并通过压力继电器与第五换向阀、第六换向阀、第七换向阀和、第八换向阀和第十一换向阀的配合使用，实现能量再利用回路的自动控制。
附图说明
图1为塔机动臂势能回收及再利用液压系统的原理。
图中：1—变幅泵，2-1~2-6—第一~第六溢流阀，3-1~3-11—第一~第十一换向阀，4—平衡阀，5—变幅泵/马达，6—补油阀，7-1—低压蓄能器，7-2—中压蓄能器，7-3—高压蓄能器，8-1~8-3—第一~第三压力继电器，9—油箱，10—散热泵，11—散热马达，12—回转泵，13—回转马达，Ⅰ—散热回路，Ⅱ—回转回路。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步解释。
如图1所示，一种塔机动臂势能回收及再利用液压系统，包括变幅泵1、第一溢流阀2-1、第二溢流阀2-2、第一换向阀3-1、第二换向3-2、第三换向阀3-3、第四换向阀3-4、第五换向阀3-5、第六换向阀3-6、第七换向阀3-7、第八换向阀3-8、平衡阀4、变幅泵/马达5、补油阀6、低压蓄能器7-1、中压蓄能器7-2、高压蓄能器7-3、第一压力继电器8-1、第二压力继电器8-2、第三压力继电器8-3、油箱9，所述变幅泵1与第一换向阀3-1、平衡阀4、第四换向阀3-4、变幅泵/马达5、补油阀6、油箱9相连，所述第四换向阀3-4一侧与变幅泵/马达5相连，另一侧经第二换向阀3-2与低压蓄能器7-1相连，经第三换向阀3-3与中压蓄能器7-2、高压蓄能器7-3相连，所述蓄能器分别与压力继电器相连，所述高压蓄能器7-3经第八换向阀3-8与回转回路II相连，所述中压蓄能器7-2经第六换向阀3-6、第七换向阀3-7与散热回路I、回转回路II相连，所述低压蓄能器7-1经第五换向阀3-5与散热回路I相连。
所述一种塔机动臂势能回收及再利用液压系统，三级蓄能器压力梯级配置：高压蓄能器7-3最低工作压力为19.9MPa、中压蓄能器7-2最低工作压力为9.5MPa、低压蓄能器7-1最低工作压力为4.6MPa，各级蓄能器压力由第二换向阀3-2、第三换向阀3-3控制，完成自动梯次充液并保证工作性能。动臂下放时，将第一换向阀3-1置于中位，变幅泵1卸荷，减小功率损耗，动臂下放并通过钢丝绳带动卷筒形成转矩驱动变幅泵/马达5转动，此时变幅泵/马达5为泵工况。在该过程中，将第四换向阀3-4切换至左位，变幅泵/马达5通过补油阀6吸油，排出压力油经第四换向阀3-4左位、第二换向阀3-2右位进入低压蓄能器7-1。当低压蓄能器7-1进油口达到一定压力时，第二换向阀3-2切换左位，压力油经第二换向阀3-2左位、第三换向阀3-3右位进入中压蓄能器7-2。同理当中压蓄能器7-2达到一定压力时，压力油经第三换向阀3-3左位进入高压蓄能器7-3，塔机动臂下放势能按梯次顺序得以回收。
所述一种塔机动臂势能回收及再利用液压系统，其能量再利用工作顺序如下：高压蓄能器7-3回收能量后可通过第八换向阀3-8上位向回转回路II供油，为回转马达13提供大转矩来克服回转机构启动时较大的静摩擦阻力矩，此时第十一换向阀3-11处于左位，回转泵12通过第十一换向阀3-11卸荷，减小功率损耗。当高压蓄能器7-3压力降低到设定值时第三压力继电器8-3发讯，使第八换向阀3-8切换到下位，第六换向阀3-6切换到上位，第七换向阀3-7切换到下位，高压蓄能器7-3终止向回转回路II供油，中压蓄能器7-2接入回转回II继续为回转马达13供油。当中压蓄能器7-2压力降至设定值时，第二压力继电器8-2发讯，使第七换向阀3-7失电切换到上位，第十一换向阀3-11切换到右位，中压蓄能器7-2终止向回转回路II供油，开始向散热回路I供油，与散热泵10合流驱动散热马达11加快散热，同时回转泵12停止卸荷，为回转马达13供油，直到回转结束。当中压蓄能器7-2压力再次降至设定值时，第二压力继电器8-2发讯，使第七换向阀3-7失电恢复到中位，第六换向阀3-6切换到下位，第五换向阀3-5切换到上位，中压蓄能器7-2终止向散热回路I供油，低压蓄能器7-1接入散热回路I，与散热泵10合流驱动散热马达11，加速散热。当低压蓄能器7-1压力降低到设定值时，压力继电器8-1发讯，使第五换向阀3-5切换到下位，低压蓄能器7-1终止向散热回路I供油，散热泵10单独为散热马达11供油。通过压力继电器与第五换向阀、第六换向阀、第七换向阀和、第八换向阀和第十一换向阀的配合使用，实现了回收能量的合理再利用，并按照顺序进行自动控制。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围同时也覆盖本领域技术人员根据本发明构思所能想到的同等技术手段。

Claims (3)

1.一种塔机动臂势能回收及再利用液压系统，其特征在于：包括变幅泵（1）、第一换向阀（3-1）、第二换向阀（3-2）、第三换向阀（3-3）、第四换向阀（3-4）、第五换向阀（3-5）、第六换向阀（3-6）、第七换向阀（3-7）、第八换向阀（3-8）、平衡阀（4）、变幅泵/马达（5）、补油阀（6）、低压蓄能器（7-1）、中压蓄能器（7-2）、高压蓄能器（7-3）、压力继电器、油箱（9），所述变幅泵（1）与第一换向阀（3-1）、平衡阀（4）、第四换向阀（3-4）、变幅泵/马达（5）、补油阀（6）、油箱（9）相连，所述第四换向阀（3-4）一侧与变幅泵/马达（5）相连，另一侧经第二换向阀（3-2）与低压蓄能器（7-1）相连，经第三换向阀（3-3）与中压蓄能器（7-2）、高压蓄能器（7-3）相连，所述蓄能器分别与压力继电器相连，所述高压蓄能器（7-3）经第八换向阀（3-8）与回转回路相连，所述中压蓄能器（7-2）经第六换向阀（3-6）、第七换向阀（3-7）与回转回路、散热回路相连，所述低压蓄能器（7-1）经第五换向阀（3-5）与散热回路相连；所述压力继电器包括第一压力继电器（8-1）、第二压力继电器（8-2）、第三压力继电器（8-3）；
所述回转回路包括相互连接的回转泵（12）、回转马达（13），所述回转泵（12）经第十换向阀（3-10）与回转马达（13）相连，所述回转马达（13）并联第四溢流阀（2-4）、第五溢流阀（2-5），所述回转泵（12）与第十换向阀（3-10）之间设有第十一换向阀（3-11）、第六溢流阀（2-6）；
所述散热回路包括相互连接的散热泵（10）、散热马达（11），所述散热泵（10）、散热马达（11）之间设有第九换向阀（3-9）、第三溢流阀（2-3）；
所述塔机动臂势能回收及再利用液压系统能量再利用工作顺序如下：所述高压蓄能器（7-3）回收能量后，可通过所述第八换向阀（3-8）上位向所述回转回路供油，为所述回转马达(13)提供大转矩，来克服回转机构启动时较大的静摩擦阻力矩，此时所述第十一换向阀（3-11）处于左位，所述回转泵（12）通过所述第十一换向阀（3-11）卸荷，减小功率损耗；当所述高压蓄能器（7-3）压力降低到设定值时，所述第三压力继电器（8-3）发讯，使所述第八换向阀（3-8）切换到下位，所述第六换向阀（3-6）切换到上位，所述第七换向阀（3-7）切换到下位，所述高压蓄能器（7-3）终止向所述回转回路供油，所述中压蓄能器（7-2）接入所述回转回路，继续为所述回转马达（13）供油；当所述中压蓄能器（7-2）压力降至设定值时，所述第二压力继电器（8-2）发讯，使所述第七换向阀（3-7）失电切换到上位，所述第十一换向阀（3-11）切换到右位，所述中压蓄能器（7-2）终止向所述回转回路供油，开始向所述散热回路供油，与所述散热泵（10）合流驱动所述散热马达（11）加快散热，同时所述回转泵（12）停止卸荷，为所述回转马达（13）供油，直到回转结束；当所述中压蓄能器（7-2）压力再次降至设定值时，所述第二压力继电器（8-2）发讯，使所述第七换向阀（3-7）失电恢复到中位，所述第六换向阀（3-6）切换到下位，所述第五换向阀（3-5）切换到上位，所述中压蓄能器（7-2）终止向所述散热回路供油，所述低压蓄能器（7-1）接入所述散热回路，与所述散热泵（10）合流驱动所述散热马达（11），加速散热；当所述低压蓄能器（7-1）压力降低到设定值时，所述第一压力继电器（8-1）发讯，使所述第五换向阀（3-5）切换到下位，所述低压蓄能器（7-1）终止向所述散热回路供油，所述散热泵（10）单独为所述散热马达（11）供油。
2.根据权利要求1所述的一种塔机动臂势能回收及再利用液压系统，其特征在于：所述变幅泵（1）与第一换向阀（3-1）相连的管路上设有第一溢流阀（2-1），所述第四换向阀（3-4）与变幅泵/马达（5）相连的管路上设有第二溢流阀（2-2）。
3.根据权利要求1所述的一种塔机动臂势能回收及再利用液压系统，其特征在于：蓄能器采用三级压力梯级配置，高压蓄能器（7-3）最低工作压力为19.9MPa、中压蓄能器（7-2）最低工作压力为9.5MPa、低压蓄能器（7-1）最低工作压力为4.6MPa。
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