[發(fā)明專利]升降設(shè)備在穩(wěn)定載荷下的勢能回收系統(tǒng)及其使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310082413.4
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN104047935A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張久林;谷碩;薛峰;王達(dá)
• 申請（專利權(quán)）人: 寶鋼工業(yè)爐工程技術(shù)有限公司
• 主分類號: F15B21/14
• 分類號: F15B21/14
• 代理公司: 上海天協(xié)和誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31216
• 代理人: 張恒康

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種升降設(shè)備的勢能回收系統(tǒng)及其使用方法，具體的說是升降設(shè)備在穩(wěn)定載荷下的勢能回收系統(tǒng)及其使用方法。

背景技術(shù)

升降及步進(jìn)機(jī)械在各個行業(yè)占了很大的比重，且其大部分都屬于重載、連續(xù)生產(chǎn)工況，這些設(shè)備的升降運動大部分采用液壓驅(qū)動，上升時由液壓缸提供動力，下降時靠自重或動力加輔助背壓。設(shè)備在下降過程中釋放的重力勢能大部分轉(zhuǎn)化為熱量被白白消耗，而此部分能量占到了提升時能耗總量的50%到70%，甚至更高。

以步進(jìn)式加熱爐為例，其主驅(qū)動液壓系統(tǒng)根據(jù)步進(jìn)梁上升時的最大載荷（步進(jìn)梁自重、爐內(nèi)鋼坯最大載荷）進(jìn)行配置，上升時由升降液壓缸驅(qū)動，下降則靠自重。在下降過程中，步進(jìn)梁以及爐內(nèi)鋼坯的重力勢能基本都被轉(zhuǎn)化為熱量（節(jié)流損失、摩擦損失）被白白消耗。同時，按最大載荷配置的主驅(qū)動液壓系統(tǒng)，其主泵電機(jī)的總功率偏大，即使在空載時，這些電機(jī)也會消耗工作狀態(tài)下35%左右的電量。除步進(jìn)式加熱爐外，步進(jìn)梁運輸機(jī)、步進(jìn)式冷床、升降式稱重設(shè)備、液壓升降機(jī)等都存在相同的問題：下降過程中大部分重力勢能被白白消耗，造成了能源的極大浪費。如果能將此部分的勢能進(jìn)行回收再利用，將會產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和行業(yè)影響。

升降及步進(jìn)機(jī)械除了采用液壓驅(qū)動以外，也有采用電機(jī)驅(qū)動的形式，也存在同樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種升降設(shè)備在穩(wěn)定載荷下的勢能回收系統(tǒng)及其使用方法，能夠成功將下降過程中被浪費的部分重力勢能回收。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

一種升降設(shè)備在穩(wěn)定載荷下的勢能回收系統(tǒng)，其特征在于：它包括勢能回收缸、蓄能器、壓力傳感器、液控單向閥、補(bǔ)油泵、單向閥、油箱、兩個溢流閥和兩個電磁換向閥；

補(bǔ)油泵的吸油口與油箱出油口連接，補(bǔ)油泵的出油口分別連接單向閥的進(jìn)油口和第二溢流閥的進(jìn)油口，單向閥的出油口分別連接第一電磁換向閥的入口和第二電磁換向閥的入口，第一電磁換向閥的出口分別連接蓄能器以及勢能回收缸的無桿腔油口，勢能回收缸的有桿腔油口與油箱的第一回油口連接，第二溢流閥的回油口連接油箱的第二回油口；

蓄能器與勢能回收缸無桿腔油口相通且均與液控單向閥的進(jìn)油口連接，第二電磁換向閥的出口連接液控單向閥的控制口，液控單向閥的出油口連接第一溢流閥的進(jìn)油口，第一溢流閥的出油口連接油箱的第三回油口。

壓力傳感器安裝于蓄能器及勢能回收缸無桿腔油口之間的管路上；

所述的升降設(shè)備在穩(wěn)定載荷下的勢能回收系統(tǒng)，其特征在于：所述第一溢流閥為比例溢流閥。

所述的升降設(shè)備在穩(wěn)定載荷下的勢能回收系統(tǒng)的使用方法，它包括升降設(shè)備，所述升降設(shè)備包括載物架和升降缸，升降缸設(shè)于載物架的下部，其特征在于，所述升降設(shè)備還包括勢能回收缸，勢能回收缸設(shè)于載物架的下部，載物架的上部放置有載荷，升降缸和勢能回收缸通過載物架共同推動載荷沿升降斜坡作升降運動，本方法包括如下步驟：

a．確定勢能回收系統(tǒng)分擔(dān)的載荷重量

??????????????????????（1）

???式（1）中，G₁:?在載荷為G₃條件下，勢能回收系統(tǒng)分擔(dān)的載荷重量；

????????G₂：載物架的自重；

G₃：升降設(shè)備承受的載荷重量；

S₁:?勢能回收系統(tǒng)分擔(dān)載荷重量的系數(shù)，該系數(shù)取值范圍為0～1之間；

b．根據(jù)式（1）得出G₁后，確定勢能回收缸的規(guī)格?

????????????????????????（2）

式（2）中：D₁：勢能回收缸無桿腔直徑；

n₁：勢能回收缸數(shù)量；

P₁：G₁對應(yīng)的蓄能器的最低工作壓力，其取值范圍為10～16MPa之間；

A：升降系數(shù)；

c．確定蓄能器的規(guī)格

蓄能器的有效容積：

?????????????????????（3）

式（3）中：V₀：蓄能器組的有效容積；

?L：勢能回收缸的工作行程；

確定蓄能器的總?cè)莘e：

???????????????????（4）???

式（4）中：V_w：蓄能器的總?cè)莘e；

P₀：蓄能器的充氣壓力；