[发明专利]液压挖掘机的动臂势能回收

说明书

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。

本申请是派克汉尼芬公司的发明专利申请(申请日为2016年8月15日、申请号为201680048473.6，发明名称为“液压挖掘机的动臂势能回收”)的分案申请。

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。

技术领域

一般而言，本发明涉及能量回收，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。本发明特别适用于诸如挖掘机等机动施工车辆。

背景技术

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。

发明内容

本发明涉及一种液压系统，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。根据本发明的一个方案，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。

本发明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。