[發(fā)明專利]由廢氣渦輪壓氣機(jī)驅(qū)動的雙腔開放式蓄能器系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810249962.9
• 申請日: 2018-03-26
• 公開（公告）號: CN108488106B
• 公開（公告）日: 2020-02-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高有山;武錕輝;權(quán)龍;王愛紅;呂振峰
• 申請（專利權(quán)）人: 太原科技大學(xué)
• 主分類號: F15B1/08
• 分類號: F15B1/08
• 代理公司: 14105 山西五維專利事務(wù)所(有限公司)
• 代理人: 雷立康

本發(fā)明公開了一種提供一種由廢氣渦輪壓氣機(jī)驅(qū)動的雙腔開放式蓄能器系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)、廢氣渦輪壓氣機(jī)、空氣泵、三位三通電磁換向閥、蓄能器、壓力傳感器、控制系統(tǒng)、液壓泵、液壓馬達(dá)和油箱，系統(tǒng)通過廢氣渦輪壓氣機(jī)驅(qū)動雙腔開放式蓄能器實現(xiàn)在相應(yīng)液壓系統(tǒng)中的能量回收利用。本發(fā)明公開的由廢氣渦輪壓氣機(jī)驅(qū)動的雙腔開放式蓄能器系統(tǒng)可有效提高蓄能器對工程機(jī)械作業(yè)機(jī)構(gòu)動勢能回收利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于液壓傳動控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種由廢氣渦輪壓氣機(jī)驅(qū)動的雙腔開放式蓄能器系統(tǒng)。

背景技術(shù)

工程機(jī)械回收的能量常常以機(jī)械能、電能、液壓能的形式儲存于儲能元件中，而后根據(jù)實際作業(yè)需求進(jìn)行利用。機(jī)械式儲能元件常見的有飛輪(動能)、彈簧式(彈簧勢能)和重力式(重力勢能)等，飛輪的儲能能力較差，常規(guī)轉(zhuǎn)速下能量密度也較低；彈簧儲能能力較差，長時間工作容易發(fā)生疲勞斷裂；重力式儲能通常用于往復(fù)運(yùn)動的系統(tǒng)當(dāng)中，在加、減速階段能量轉(zhuǎn)化性能較差，當(dāng)儲能總量較高時體積比較龐大，不適合用于行走機(jī)械上。電能儲存元件主要是電池或電容，電池多次充放電之后性能會下降，為了延長電池使用壽命和保證充放效率，必須將電池的充電狀態(tài)SOC(State Of Charge)限制特定區(qū)間，包含整流環(huán)節(jié)效率時，電池充放電效率有時僅為78％。液壓能存儲主要通過蓄能器實現(xiàn)，蓄能器能量存儲和釋放速度快、工作可靠性高、完成一個充放周期的效率為95～99％。

蓄能器作為液壓系統(tǒng)中的一種能量儲存裝置，具有儲存、釋放能量以及消除系統(tǒng)中流量和壓力脈動的特性，相比較其它蓄能方法，具有能量回收效率高、存儲和釋放速度快、工作可靠性高等優(yōu)點，能保持工作機(jī)構(gòu)處于平穩(wěn)的工作狀態(tài)，因此蓄能器在工程機(jī)械中得到了廣泛應(yīng)用。盡管常規(guī)蓄能器能夠?qū)崿F(xiàn)在工程機(jī)械中回轉(zhuǎn)，起升時能量回收利用，并在發(fā)動機(jī)功率不足時提供輔助動力，但是當(dāng)蓄能器內(nèi)外壓差較小時，能量充放效果差，無法將系統(tǒng)的能量充分吸收，并且過高或者過低的充氣壓力都會帶來操作上問題或者損壞蓄能器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為克服常規(guī)蓄能器在相應(yīng)的液壓系統(tǒng)中無法將工程機(jī)械中的系統(tǒng)能量充分回收利用的問題，提供一種由廢氣渦輪壓氣機(jī)驅(qū)動的雙腔開放式蓄能器系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過廢氣渦輪壓氣機(jī)驅(qū)動雙腔開放式蓄能器實現(xiàn)在相應(yīng)液壓系統(tǒng)中的能量回收利用。

由廢氣渦輪壓氣機(jī)驅(qū)動的雙腔開放式蓄能器系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)(1)，廢氣渦輪壓氣機(jī)(2)，空氣泵(3)，三位三通電磁換向閥(4)，蓄能器(5)，壓力傳感器(6)，控制系統(tǒng)(7)，液壓泵(8)，液壓馬達(dá)(9)，油箱(10)，其中，發(fā)動機(jī)與廢氣渦輪壓氣機(jī)連接，廢氣渦輪壓氣機(jī)通過彈性聯(lián)軸器與空氣泵連接；空氣泵與三位三通電磁換向閥連通，三位三通電磁換向閥的一個出氣口與蓄能器的儲氣端連通，三位三通電磁換向閥的進(jìn)氣口與空氣泵連接；蓄能器的儲油端與液壓泵的出油口和液壓馬達(dá)的進(jìn)油口連通，蓄能器的儲油端和儲氣端分別安裝一個壓力傳感器，壓力傳感器的檢測信號傳輸給控制系統(tǒng)；液壓泵的進(jìn)油口與油箱連通，液壓泵的出油口與液壓馬達(dá)的進(jìn)油口連通，液壓馬達(dá)的出油口與油箱連通；

發(fā)動機(jī)工作時，排氣過程中所排出廢氣的剩余能量驅(qū)動廢氣渦輪高速旋轉(zhuǎn)，在渦輪高速旋轉(zhuǎn)的同時，也帶動壓氣機(jī)以同樣的速度轉(zhuǎn)動，同時空氣泵開始工作，用于調(diào)節(jié)蓄能器儲氣端的壓力，蓄能器儲氣端的壓力傳感器用于監(jiān)測蓄能器儲氣端的壓力，蓄能器儲油端的壓力傳感器用于監(jiān)測蓄能器儲油端的壓力，三位三通電磁換向閥由控制系統(tǒng)根據(jù)壓力傳感器反饋回來的信號調(diào)節(jié)工作狀態(tài)。

本發(fā)明將由廢氣渦輪壓氣機(jī)驅(qū)動的雙腔開放式蓄能器系統(tǒng)應(yīng)用于工程機(jī)械液壓系統(tǒng)中，由廢氣渦輪壓氣機(jī)驅(qū)動空氣泵工作，通過壓力傳感器檢測蓄能器儲油端與儲氣端的壓力控制三位三通電磁換向閥的工作狀態(tài)，從而調(diào)節(jié)蓄能器儲氣端的壓力，進(jìn)一步提高蓄能器對工程機(jī)械中系統(tǒng)能量的回收利用。本發(fā)明的主要優(yōu)點及積極效果是：

①通過調(diào)節(jié)蓄能器儲氣端的壓力，提高蓄能器充放性能，從而提高蓄能器對工程機(jī)械作業(yè)機(jī)構(gòu)動勢能回收利用。

②相對于封閉式蓄能器能夠儲存和釋放更多能量。