一种基于二通阀的新型电控储能液压缸及其控制回路的制作方法

1.本发明涉及一种基于二通阀的新型电控储能液压缸及其控制回路。


背景技术：

2.液压缸是一种液压传动系统中的直线型执行元件，主要包括：液压缸活塞、液压缸活塞杆、液压缸体、液压缸密封盖等零件。
3.资源短缺和环境污染是日益紧迫的全球性问题，促使节能和减排技术的发展。液压挖掘机是典型的工程机械，具有用途广泛、能耗高、排放低的特点。能量回收再生(err)技术和混合动力控制技术是越野机械中重要的节能技术，主要是对制动能量或释放的势能进行回收再利用，尤其是液压缸和蓄能器组合成为能量再生系统的核心部分。但是，液压缸和蓄能器都是液压传动系统的独立部件，能量再生系统设计必须要考虑两者之间的控制阀、管路、安装等问题，导致能量再生系统十分复杂、体积庞大，不能完全适应工程应用的实际要求。因此，如果能够在液压缸内部直接设置蓄能模块，将可再生能量直接存储于蓄能模块中，不仅减少了控制阀和管路等环节能量损失，也大幅降低了再生系统的复杂程度和体积，并可直接应用于各类液压驱动的工程应用，提高液压传动系统的能量效率。
4.专利号cn201910275132.8，名称为一种缸底储能型液压缸的公开发明专利，提出利用控制阀原理对液压能进行回收,再将储存好的液压油释放从而实现能量再利用。该方案专门针对工程装备液压能量回收再利用的特性，能够有效减少控制阀和管路等环节能量损失,改善液压系统的复杂程度和体积等缺点。但是由于液压油转换过程相对单一,各阀控模块之间不能自由的进行转换,导致液压油的流向处于不可控制状态,因此其内部压力不稳定,能量回收利用效率不高。


技术实现要素：

5.针对以控制阀的缸底储能型液压缸中压力不稳定的问题，本发明公开了一种基于二通阀的新型电控储能液压缸及其控制回路，其特征在于：包括液压缸、控制回路、气囊；所述液压缸包括液压缸活塞杆、液压缸有杆腔进/出油口、液压缸活塞、液压缸无杆腔进/出油口、电磁阀油液进口a、单向阀油液出口b、电磁阀1、单向阀2、单向阀1、电磁阀2、电磁阀油液出口c、单向阀油液进口d、气缸活塞、气缸气体进/出油口、液体腔、气缸；所述控制回路包括二位二通电磁换向阀a、二位二通电磁换向阀b、二位二通电磁阀c、二位二通电磁换向阀d；液压缸体液压缸腔内,从电磁阀油液进口和气缸油液进口进入到液体腔,推动气缸活塞在气缸腔内运动,同时压缩气缸活塞另一端的气缸腔内的气体从而达到能量回收。
6.液压缸底部气缸内放置一个气缸活塞,气缸活塞可在气缸体内运动,气缸腔与液压缸无杆腔之间设置了电磁阀和单向阀相互连接,气缸腔与无杆腔之间，通过电磁阀与单向阀连接实现油液流向控制。液压缸中具有电磁阀油液进口a、单向阀油液出口b、电磁阀油液出口c、单向阀油液进口d、气缸气体进/出油口。
7.采用上述技术方案的一种基于二通阀的新型电控储能液压缸及其控制回路，与以
控制阀为主的缸底储能型液压杆相比，该技术的有益效果在于：克服了以控制阀为原理回收的能量损失，也大幅减少内部压力损失, 各阀控模块之间自由的进行转换,液压油的流向较好的处于可控制状态。
附图说明
8.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。
9.在附图中：图1是一种基于二通阀的新型电控储能液压缸及其控制回路中的液压缸原理图；图2是一种基于二通阀的新型电控储能液压缸及其控制回路的系统图。
10.在上述附图中：100-液压缸，200-控制回路，300-气囊,101-液压缸活塞杆,102-液压缸有杆腔进/出油口,103-液压缸活塞,104-液压缸无杆腔进/出油口,105-电磁阀油液进口a,106-单向阀油液出口b,107-电磁阀1,108-单向阀2,109-单向阀1,110-电磁阀2,111-电磁阀油液出口c,112-单向阀油液进口d,113-气缸活塞,114-气缸气体进/出油口,115-液体腔,116-气缸,201-二位二通电磁换向阀a,202-二位二通电磁换向阀b,203-二位二通电磁阀c,204-二位二通电磁换向阀d。
具体实施方式
11.以下将结合附图和具体实施方式对本发明做一个详细的说明。
12.本发明提供一种基于二通阀的新型电控储能液压缸及其控制回路，一种基于二通阀的新型电控储能液压缸及其控制回路，其特征在于：包括液压缸100、控制回路200、气囊300。
13.参见图1-图2，101-液压缸活塞杆,102-液压缸有杆腔进/出油口,103-液压缸活塞,104-液压缸无杆腔进/出油口,105-电磁阀油液进口a,106-单向阀油液出口b,107-电磁阀1,108-单向阀2,109-单向阀1,110-电磁阀2,111-电磁阀油液出口c,112-单向阀油液进口d,113-气缸活塞,114-气缸气体进/出油口,115、液体腔,116-气缸,201、二位二通电磁换向阀a,202-二位二通电磁换向阀b,203-二位二通电磁阀c,204-二位二通电磁换向阀d；所述电磁阀107和电磁阀110分别和液压缸100的无杆腔进/出油口相连接，电磁阀110与液体腔115相连接，液压缸101的有杆腔和无杆腔底部分设有一个进/出油口；液压缸体100底部气缸腔内116放置一个气缸活塞113，气缸活塞113可在气缸体内运动，气缸腔116与液体腔115之间连接了电磁阀107与单向阀109；液压缸体100的液压缸腔内，液压缸活塞杆101回缩时，压缩无杆腔内液压油，此时，推动无杆腔内具有一定压力的电磁阀油液进口a105进入，从而使得具有压力的液压油从单向阀油液出口b106中进入气缸活塞113一端的气缸116腔内，推动气缸活塞113在气缸116腔内运动；液压缸活塞杆101一端上，液压缸活塞103可在液压缸腔内平滑运动；油液通过二位三通电磁换向阀a201,被气囊300吸收达到回收能量的过程。
14.一种缸底储能型液压缸的工作原理为：1）当工作结束时，液压缸活塞杆101回缩，液压缸活塞103在液压缸腔内向下运动时，压缩无杆腔内液压油，断电时弹簧力把先导孔关闭，入口压力进入上腔室在关阀件周围
形成下低上高的压差，推动无杆腔内的液压油从电磁阀油液进口105进入，通过单向阀油液出口111进入气缸活塞113一端的气缸116腔内，推动气缸活塞113运动，同时压缩气缸活塞113另一端的气缸116腔内的气体，通过二位三通电磁换向阀被气囊300吸收,当储存到一定量后，达到能量回收的目的；2）当需要工作时，气囊300向气缸116腔内提供液压油,通电时电磁力把先导孔打开阀，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围形成上低下高的压差，通过二位三通电磁换向阀201推动气缸活塞113使得油液通过气缸油液进口112从电磁油液出口106进入液压缸无杆腔，辅助主油路共同推动液压缸活塞103运动，使液压缸活塞杆101向外伸，实现能量再利用。


技术特征：
1.一种基于二通阀的新型电控储能液压缸及其控制回路，包括液压缸（100）、控制回路（200）、气囊（300）；所述液压缸（100）包括液压缸活塞杆（101）、液压缸有杆腔进/出油口（102）、液压缸活塞（103）、液压缸无杆腔进/出油口（104）、电磁阀油液进口a（105）、单向阀油液出口b（106）、电磁阀1（107）、单向阀2（108）、单向阀1（109）、电磁阀2（110）、电磁阀油液出口c（111）、单向阀油液进口d（112）、气缸活塞（113）、气缸气体进/出油口（114）、液体腔（115）、气缸（116）；所述控制回路（200）包括二位二通电磁换向阀a（201）、二位二通电磁换向阀b（202）、二位二通电磁阀c（203）、二位二通电磁换向阀d（204）；所述电磁阀1（107）和电磁阀2（110）分别和液压缸（100）的无杆腔进/出油口（104）相连接，电磁阀2（110）与液体腔（115）相连接，液压缸（100）的有杆腔和无杆腔底设有液压缸有杆腔进/出油口（102）、液压缸无杆腔进/出油口（104）；所述电磁阀1（107）与电磁阀2（110）分别与单向阀a（108）和单向阀b（109）相连接，并有电磁阀油液进口a（105）、单向阀油液出口b（106）、电磁阀2（110）、单向阀油液进口d（112）、最终连接至液体腔（115）；液压缸（100）内的液压缸活塞（103）安装在活塞杆（101）一端上，气缸（116）的底部两侧设置有一个气口（114），与二位二通电磁换向阀a（201）相连，利用液压缸活塞杆（101）可实现液体腔（115）中液压能和气缸（116）中的气体压缩能之间的相互转化；所述二位二通电磁换向阀a（201）、二位二通电磁换向阀b（202）、二位二通电磁阀c（203）、二位二通电磁换向阀d（204）相连接形成控制回路,最终与气囊（300）相连；液压缸（100）底部气缸内放置一个气缸活塞（113）,气缸活塞（113）可在气缸（116）体内运动,从电磁阀油液进口c（111）和气缸油液进口（112）进入到液体腔（115）,推动气缸活塞（113）在气缸（116）腔内运动,同时压缩气缸活塞（113）另一端的气缸（116）腔内的气体；一种缸底储能型液压缸的工作原理为：1）当工作结束时，液压缸活塞杆（101）回缩，液压缸活塞（103）在液压缸腔内向下运动时，压缩无杆腔内液压油，断电时弹簧力把先导孔关闭，入口压力进入上腔室在关阀件周围形成下低上高的压差，推动无杆腔内的液压油从电磁阀油液进口（105）进入，通过单向阀油液出口（111）进入气缸活塞（113）一端的气缸（116）腔内，推动气缸活塞（113）运动，同时压缩气缸活塞（113）另一端的气缸（116）腔内的气体，通过二位三通电磁换向阀被气囊（300）吸收,当储存到一定量后，达到能量回收的目的；2）当需要工作时，气囊（300）向气缸（116）腔内提供液压油,通电时电磁力把先导孔打开阀，上腔室压力迅速下降，在关闭件周围形成上低下高的压差，通过二位三通电磁换向阀（201）推动气缸活塞（113）使得油液通过气缸油液进口（112）,从电磁油液出口（106）进入液压缸无杆腔，辅助主油路共同推动液压缸活塞（103）运动，使液压缸活塞杆（101）向外伸，实现能量再利用。2.根据权利要求1所述的一种基于二通阀的新型电控储能液压缸及其控制回路，其特征在于：气缸腔（116）和液压缸无杆腔之间，通过电磁阀1（107）与单向阀2（108）, 单向阀1（109）与电磁阀2（110）相连实现油液流向控制。3.根据权利要求2所述的一种缸底储能型液压缸，其特征在于：其气缸腔（116）与液压缸无杆腔之间的电磁阀1（107）与单向阀2（108）, 单向阀1（109）与电磁阀2（110）相连形成
的节能储能效果更理想，相对于控制阀在液压缸腔内压力逐渐升高，液压缸（100）与气缸（116）的压力持续不平衡,在其设置电磁阀1（107），可达到更好的回收效果。

技术总结
本发明提供一种基于二通阀的新型电控储能液压缸及其控制回路，其中包括液压缸、控制回路、气囊、气缸活塞以及电磁阀等，本发明利用底部气缸及气囊作为储能单元，利用电磁阀原理对液压缸回缩时产生的液压能进行回收；而电磁阀通电时，将储存好的液压油释放辅助油缸外伸，实现能量再利用。本发明不仅克服了以控制阀为原理回收的能量损失，也大幅减少内部压力损失，液压油的流向较好的处于可控制状态,并可直接应用于各类液压驱动的工程应用，提高液压传动系统的能量效率。压传动系统的能量效率。压传动系统的能量效率。


技术研发人员：蒋梦军 贺湘宇 丁红军 陈慧敏 谭丽莎 袁玉林 张家彦 刘琪
受保护的技术使用者：长沙市市政工程有限责任公司
技术研发日：2021.09.30
技术公布日：2022/1/28