[發明專利]一種基于蓄能器能量回收的旋挖鉆機主卷揚系統

在審

• 申請號: 201510061521.2
• 申請日: 2015-02-05
• 公開（公告）號: CN104595292A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 焦生杰;徐信芯;熊玉龍;張鵬程
• 申請（專利權）人: 長安大學
• 主分類號: F15B21/14
• 分類號: F15B21/14;B66D1/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明屬于工程機械設備領域，具體涉及一種基于蓄能器能量回收的旋挖鉆機主卷揚系統。

背景技術

在資源緊缺的21世紀，對于高效率和低能耗的追求一直是國內外制造業的重要目標。旋挖鉆機屬于工程機械中的樁工設備，在建筑施工中有著廣泛的應用，降低旋挖鉆機能耗對節約能源有著重要的意義。

現有的旋挖鉆機主卷揚系統的能耗分析：旋挖鉆機工作時鉆桿和鉆具需要反復循環升降運動，提升工況時，發動機和液壓泵同軸連接，發動機輸出功率，通過液壓泵驅動主卷揚馬達旋轉，主卷揚馬達驅動卷揚機構提升鉆具和鉆桿，由于鉆桿、鉆具和鉆具內的泥土的質量很大，提升作業的行程長達幾十米深，需要消耗大量的發動機功率，提升作業時通過主卷揚馬達的提升作用將液壓能轉變為鉆桿和鉆具的重力勢能；下放工況時，液壓泵驅動主卷揚馬達反向轉動，發動機仍然輸出功率，并且鉆桿和鉆具釋放出大量的重力勢能，這些能量基本上都消耗在平衡閥的節流孔上，使系統發熱，增加了系統的熱負荷，降低了液壓元件的使用壽命，同時還浪費了能量。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種基于蓄能器能量回收的旋挖鉆機主卷揚系統，用來將下放工況的重力勢能和液壓泵的能量回收，返還到提升工況的系統中，降低提升工況發動機的負荷，節約了能量。

為了達到上述目的，本發明包括主卷揚馬達，主卷揚馬達的上腔連接第一單向閥和第五單向閥的輸出端，第五單向閥的輸入端連接第一油箱，第一單向閥的輸入端通過液壓泵和濾油器連接至第二油箱，液壓泵連接有發動機，主卷揚馬達的下腔通過第二能量回收閥的右位連接第四單向閥的輸入端，第四單向閥的輸出端連接儲能器和第二溢流閥的輸入端，第二溢流閥的輸出端連接第三油箱。

所述儲能器還連接有回收再利用系統，回收再利用系統包括連接儲能器的合流閥輸入端，合流閥輸出端連接第二節流閥的輸入端，第二節流閥的輸出端連接第六單向閥的輸出端和主電磁換向閥的右位，主電磁換向閥的右位連接第二能量回收閥的左位，第二能量回收閥的左位連接主卷揚馬達的下腔，主卷揚馬達的上腔連接第一能量回收閥的右位，第一能量回收閥的右位連接主電磁換向閥的右位，主電磁換向閥的右位輸出端連接第四油箱。

所述主卷揚馬達通過制動油缸連接卷筒，卷筒通過鉆桿連接鉆具。

所述制動油缸具有T口和P口。

與現有技術相比，本發明采用一種基于蓄能器的能量回收方案，在下放工況時，液壓泵輸出液壓能，驅動主卷揚馬達反向轉動，帶動鉆具鉆桿下落，下落的慣性帶動主卷揚馬達旋轉，主卷揚馬達轉速加快，液壓泵的供油速度跟不上馬達轉速，馬達進油口出現局部真空，主卷揚馬達此時相當于泵，輸出高壓油，高壓油經過能量回收閥給蓄能器充能，此時相當于二個液壓泵給蓄能器蓄能，實現了重力勢能的回收，能量的回收路線如下：鉆具鉆桿重力勢能通過主卷揚馬達轉化為液壓能，液壓能存儲在蓄能器中，用于提升工況，本發明回收了重力勢能，降低了熱量損失，減少了系統的熱負荷，延長了液壓元件的使用壽命；在鉆具鉆桿提升工況時，本發明采用蓄能器和液壓泵合流，降低了液壓泵的負荷，提高了能量的使用率。

進一步的，本發明提升工況時，合流閥開啟，蓄能器也是提升工況的液壓能源，蓄能器的油路和液壓泵的油路在泵出口處合流，共同驅動主卷揚馬達，降低了發動機的負荷，并且實現了回收能量的再利用。

附圖說明

圖1為本發明回收能量的簡化原理圖；

圖2為本發明回收能量再利用的簡化原理圖；

圖3為本發明實施例1的系統原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步說明。

參見圖1，本發明包括主卷揚馬達12，主卷揚馬達12的上腔連接第一單向閥6-1和第五單向閥6-5的輸出端，第五單向閥6-5的輸入端連接第一油箱1-1，第一單向閥6-1的輸入端通過液壓泵3和濾油器2連接至第二油箱1-2，液壓泵3連接有發動機4，主卷揚馬達12的下腔通過第二能量回收閥9-2的右位連接第四單向閥6-4的輸入端，第四單向閥6-4的輸出端連接儲能器10和第二溢流閥5-2的輸入端，第二溢流閥5-2的輸出端連接第三油箱1-3。