一种液压蓄能器压力主动控制系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开一种液压蓄能器压力主动控制系统及控制方法，包括高速开关气阀、增压缸、液压蓄能器、气瓶、二位二通气动换向阀、控制器等。当液压蓄能器处于油液回收状态时，随着液压油进入液压蓄能器，气囊中的氮气通过增压缸逐渐被压入气瓶中，实现对液压蓄能器压力的主动控制；当液压蓄能器处于油液释放状态时，气瓶的高压气体通过高速开关气阀进入液压蓄能器气囊中，将储存的油液压入系统回路中，以控制液压蓄能器压力处于一恒定值。本发明专利技术能够实现液压蓄能器压力的主动控制，解决了在液压式能量回收系统中，液压蓄能器压力被动控制而导致的回收压力油释放过程不可控和不完全问题，提高了能量回收效率及利用率。

Hydraulic accumulator pressure active control system and control method

The invention discloses a hydraulic accumulator active control system and control method for pressure, including high-speed switch valve, pressure cylinder, hydraulic accumulator, two cylinder, two pneumatic directional valve, controller etc.. When the hydraulic accumulator in the oil recovery state, with the hydraulic oil into the hydraulic accumulator, the nitrogen in the air bag through the pressure cylinder is gradually pressed into the cylinders in the active control can realize storage of hydraulic pressure; when the hydraulic accumulator in the oil release state, the high pressure gas cylinder storage is air through the high-speed switch valve into the hydraulic oil, will be stored into the hydraulic system loop, to control the hydraulic accumulator pressure at a constant value. The invention can realize active control for hydraulic system pressure, solves the hydraulic energy recovery system, hydraulic accumulator for passive control pressure led to recovery of release process is not controllable and incomplete pressure oil, improve the efficiency of energy recovery and utilization.

【技术实现步骤摘要】
一种液压蓄能器压力主动控制系统及控制方法
本专利技术涉及一种以电液气控制技术为特征的压力控制系统，尤其是涉及一种液压蓄能器压力主动控制系统。
技术介绍
随着世界范围内能源短缺和环境污染问题的日趋严重，研究工程机械的能量回收具有重要的现实意义。液压挖掘机是一种功率比较大的工程机械，但是其能量的总利用率较低，因此能量回收技术得到了各方面的关注。根据能量储存元件的类型，目前应用于工程机械场合的能量回收形式可分成电气式和液压式。其中液压式能量回收由于其功率密度大、可快速储存和释放压力油、结构简单而受到广泛的应用研究，其储能元件主要选用液压蓄能器，目前采用液压蓄能器进行能量回收技术较为成熟，且适用于负载波动大的场合。液压式能量回收方式广泛应用于机械臂下降势能回收和再利用。其工作原理为：液压蓄能器与机械臂油缸的无杆腔连接，当机械臂下降时，重力势能转化为液压缸无杆腔的液压能，进入液压蓄能器回收储存；当机械臂上升时，液压蓄能器储存的液压能直接释放到液压缸无杆腔，辅助提升负载，或者释放到液压泵出油口，与液压泵合流共同驱动负载，以减小液压泵输出功率，从而实现可回收能量的再利用。在液压式能量回收方式中，液压蓄能器对系统的能量回收效率和利用效率起主要作用，当液压蓄能器处于能量回收状态时，随着机械臂的下降过程，液压蓄能器压力逐渐升高，当压力升高至机械臂重力不足以克服无杆腔压力时，机械臂的下降速度将会受到影响，因此，为避免机械臂下降速度受影响，通常都会限制液压蓄能器最高回收压力；当液压蓄能器处于能量释放状态时，随着压力油的释放，液压蓄能器压力逐渐降低，当液压蓄能器压力低于液压系统回路压力时，其所储存的压力油则难以释放，有些情况甚至是回路的压力一开始就高于液压蓄能器压力，则回收的能量没有得到释放再利用，从而影响了能量再利用率，同时，液压蓄能器储存的压力油没有得到及时的释放再利用，则会影响到下一周期能量回收效率，以此造成恶性循环。由此，当前的液压蓄能器压力均受系统压力被动控制，能量回收效率和再利用率也受到了限制。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术针对液压蓄能器的压力主动控制问题，其主要目的是提供一种液压蓄能器压力主动控制系统，该系统能有效解决液压蓄能器回收和释放压力受回路压力和气囊压力影响的问题，提高液压式能量回收效率和再利用率。为实现上述目的，本专利技术采用如下之技术方案：一种液压蓄能器压力主动控制系统，包括有液压蓄能器(1)、第一高速开关气阀(2)、气瓶(3)、第二高速开关气阀(4)、增压缸(5)、气动换向阀(6)、控制器(7)；其中：该液压蓄能器(1)的进油腔与执行元件能量回收端连接；第一高速开关气阀(2)的P1口和第二高速开关气阀(4)的P2口均与液压蓄能器(1)的气囊腔连接；第二高速开关气阀(4)的D2口与增压缸(5)的大腔、二位二通气动换向阀(6)的D3口连接；第一高速开关阀(2)的D1口和增压缸(5)的小腔均与气瓶(3)的进气口连接；二位二通气动换向阀(6)的出气口与大气相通。作为一种优选方案，所述第一高速开关气阀(2)为电控。作为一种优选方案，所述第二高速开关气阀(4)为电控。作为一种优选方案，液压蓄能器(5)的油腔和气囊腔、气瓶(7)的进气口均安装有压力传感器。作为一种优选方案，增压缸的大腔和小腔均装有位移传感器。本专利技术与现有技术相比具有明显的优点和有益效果，具体而言，由上述技术方案可知：通过在液压蓄能器的气囊腔增加了气压调节装置，控制液压蓄能器气囊腔气体与气瓶间的连接关系，从而主动控制液压蓄能器压力。当液压蓄能器处于能量回收状态时，利用第二高速开关气阀和增压缸将液压蓄能器气囊内的气体回充至气瓶中，从而维持液压蓄能器液体腔处于一恒定的设定压力值，解决了因液压蓄能器压力升高影响执行元件速度操控性能的不足之处，同时提高了液压蓄能器的能量回收效率。当液压蓄能器处于压力油释放状态时，随着液压油的释放，液压蓄能器液体腔压力逐渐降低，当压力低于释放回路压力时，则液压蓄能器将停止释放液压油，此时气瓶中的高压气体通过第一高速开关气阀进入液压蓄能器的气囊腔，控制液压蓄能器压力处于恒定的压力设定值，避免了压力油释放困难的问题，提高了能量使用率。为更清楚地阐述本专利技术的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本专利技术进行详细说明：附图说明图1是本专利技术的结构原理图；图2是本专利技术之较佳实施例的结构原理图；附图标识说明：1、液压蓄能器2、第一高速开关气阀3、气瓶4、第二高速开关气阀5、增压缸6、二位二通气动换向阀7、控制器8、定量泵9、溢流阀10、单向阀11、机械臂液压缸具体实施方式参照图2所示，其显示出了本专利技术之较佳实施例的具体结构，包括有液压蓄能器(1)、第一高速开关气阀(2)、气瓶(3)、第二高速开关气阀(4)、增压缸(5)、二位二通气动换向阀(6)、控制器(7)、定量泵(8)、溢流阀(9)、单向阀(10)、机械臂液压缸(11)；其中：该液压蓄能器(1)包括一腔体，腔体内一侧为可伸缩的气囊腔，气囊腔外的其余腔体部分为油腔。该液压蓄能器(1)的油腔与机械臂液压缸(11)无杆腔、单向阀(10)连接；单向阀(10)进油口与定量泵(8)出油口、溢流阀(9)进油口连接；溢流阀(9)出油口与油箱连接；第一高速开关气阀(2)的P1口和第二高速开关气阀(4)的P2口均与液压蓄能器(1)的气囊腔连接；第二高速开关气阀(4)的D2口与增压缸(5)的大腔、二位二通气动换向阀(6)的D3口连接；第一高速开关阀(2)的D1口和增压缸(5)的小腔均与气瓶(3)的进气口连接；二位二通气动换向阀(6)的出气口与大气相通。参照图2所示，详述本实施例的工作原理如下：气瓶的初始压力pi3为液压系统的最大工作压力。压力油回收过程：在液压蓄能器气囊腔设置第二高速开关阀(4)和增压缸(5)，构成液压蓄能器(1)能量回收过程的气囊压力调节单元。机械臂液压缸(11)下降之前，给液压蓄能器(1)气囊预充一个与能量回收系统相匹配的充气压力p；机械臂液压缸(11)下降过程中，机械臂举升的重物势能转化为液压缸无杆腔的压力能，进入液压蓄能器(1)的油腔，传统系统中随着机械臂的下降过程，进入液压蓄能器(1)的压力能增加，同时气囊压力也随着升高，机械臂的下降速度受到了影响，当增加了气囊压力调节单元后，通过增压缸(5)的增压作用，使得气囊中的气体回充至气瓶(3)，通过控制第二高速开关阀(4)的通断，控制液压蓄能器(1)气囊压力pi2始终等于预充压力值p，杜绝了回收压力油过程中液压蓄能器(1)气囊压力pi2逐渐升高，导致液压蓄能器(1)无法继续回收系统多余高压油的情况发生；在此过程中第一高速开关阀(2)始终处于关闭状态，同时，若在回收过程中增压缸(5)小腔活塞已到达最右端位置，则此时第二高速开关阀(4)关闭，气压调节单元不起作用。压力油释放过程：在液压蓄能器(1)气囊腔设置第一高速开关阀(2)和气瓶(3)，构成液压蓄能器(1)压力油释放过程的气囊压力调节单元。当机械臂上升时，液压蓄能器(1)处于压力油释放过程，此时，a)当pi1＜pi2时，第一高速开关阀(2)关闭，液压蓄能器(1)回收的压力油能通过自身气囊压力实现释放；b)当pi1＞pi2时，控制第一高速开关阀(2)通断，使气瓶(3)中的高压气体进入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液压蓄能器压力主动控制系统，其特征在于：包括有液压蓄能器(1)、第一高速开关气阀(2)、气瓶(3)、第二高速开关气阀(4)、增压缸(5)、二位二通气动换向阀(6)、控制器(7)；其中：该液压蓄能器(1)包括一腔体，腔体内一侧为可伸缩的气囊腔，气囊腔外的其余腔体部分为油腔；该液压蓄能器(1)的油腔与执行元件能量回收端连接；第一高速开关气阀(2)的P1口和第二高速开关气阀(4)的P2口均与液压蓄能器(1)的气囊腔连接；第二高速开关气阀(4)的D2口与增压缸(5)的大腔、二位二通气动换向阀(6)的D3口连接；第一高速开关阀(2)的D1口和增压缸(5)的小腔均与气瓶(3)的进气口连接；二位二通气动换向阀(6)的出气口与大气相通。

【技术特征摘要】
1.一种液压蓄能器压力主动控制系统，其特征在于：包括有液压蓄能器(1)、第一高速开关气阀(2)、气瓶(3)、第二高速开关气阀(4)、增压缸(5)、二位二通气动换向阀(6)、控制器(7)；其中：该液压蓄能器(1)包括一腔体，腔体内一侧为可伸缩的气囊腔，气囊腔外的其余腔体部分为油腔；该液压蓄能器(1)的油腔与执行元件能量回收端连接；第一高速开关气阀(2)的P1口和第二高速开关气阀(4)的P2口均与液压蓄能器(1)的气囊腔连接；第二高速开关气阀(4)的D2口与增压缸(5)的大腔、二位二通气动换向阀(6)的D3口连接；第一高速开关阀(2)的D1口和增压缸(5)的小腔均与气瓶(3)的进气口连接；二位二通气动换向阀(6)的出气口与大气相通。2.根据权利要求1所述的一种液压蓄能器压力主动控制系统，其特征在于：所述第一高速开关气阀(2)为电控。3.根据权利要求1所述的一种液压蓄能器压力主动控制系统，其特征在于：所述第二高速开关气阀(4)为电控。4.根据权利要求1所述的一种液压蓄能器压力主动控制系统，其特征在于：液压蓄能器(1)的油腔和气囊腔、气瓶(3)的进气口均安装有压力传感器。5.根据权利要求1所述的一种液压蓄能器压力主动控制系统，其特征在于：增压缸的大腔和小腔均装有位移传感器。6.一种液压蓄能器压力主动控制方法，采用权利要求1至5任一项所述的液压蓄能器压力主动控制系统，方法包括如下步骤：压力油回收过程：机械臂液压缸(11)下降之前，给液压蓄能器(1)气囊预充一个与能量回收系统相匹配的充气压力p；机械臂液压缸(11)下...

【专利技术属性】
技术研发人员：林添良，周圣炎，缪骋，赵永前，王文龙，任好玲，付胜杰，陈其怀，
申请(专利权)人：华侨大学，
类型：发明
国别省市：福建,35