CN113148914B - 叉车势能回收和释放一体化的装置及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了叉车势能回收和释放一体化的装置及工作方法，该装置将重力势能的回收与释放一体化，通过同一套能量回收与释放单元实现能量的回收和释放：在举升油缸带动重物下放过程中，液压泵马达当作马达使用，电动发电机当作发电机使用，举升油缸之第二无杆腔的压力油流入马达中推动马达带动发电机工作，输出的电能储存在蓄电池中；或者举升油缸之第二无杆腔的压力油流入倾斜油缸之第一无杆腔内，以驱动倾斜油缸动作，完成能量的回收。在举升过程中，电动发电机工作在电动机状态，从蓄电池中汲取电能，液压泵马达工作在液压泵状态，为***提高压力油，推动举升油缸之活塞杆或倾斜油缸之活塞杆伸出，完成举升动作，此时为能量的释放过程。

Description

叉车势能回收和释放一体化的装置及工作方法

技术领域

本发明涉及叉车势能回收和释放一体化的装置及工作方法。

背景技术

叉车是指对成件托盘货物进行装卸、堆垛和短距离运输作业的各种轮式搬运车辆，其是一种常用的起重工具，通常使用发动机或者电机驱动，其工作原理就是发动机或电机驱动液压泵，产生液压能，从而举升油缸将液压能转换为货物的重力势能。

电动叉车以电池作为能量，用电动机代替发动机来驱动液压***工作，完成货物举升、下降、转运、卸货等工作过程。由于叉车在带动重物下降的过程中蕴含了大量的势能，传统的叉车将这部分能量消耗在了节流阀口上，一方面造成了大量的能量损失，另一方面也使得油液温度升高，影响液压元件和油液的寿命，并可能引起泄漏和工作不稳等问题。目前针对叉车势能的研究，一部分研究采用液压蓄能器储存重物下放过程举升油缸的压力油，但是由于蓄能器的压力随着所回收的压力油的增多而逐渐升高，从而引起重物下降过程中操控性发生变化；另一部分研究采用电气式能量回收方式，采用一套单独的液压马达-发电机连接于举升油缸的无杆腔；当举升油缸带动重物下降时，举升油缸无杆腔的液压油流入液压马达中驱动发电机发电，电能储存在电池中。在举升或其他工况中，储存的电能释放出来。这种工作方法能量回收***和释放***是两条不同的***，存在多次能量转化，***复杂，效率较低。为简化***提高能量利用效率，将回收和释放一体化是研究的重要方向。

发明内容

本发明提供了叉车势能回收和释放一体化的装置及工作方法，其克服了背景技术所存在的不足。本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：

叉车势能回收和释放一体化的装置，它包括：倾斜油缸、举升油缸、三位四通电磁换向阀、第一二位二通电磁换向阀、第二二位二通电磁换向阀、能量回收与释放单元、电机控制器和蓄电池，所述倾斜油缸包括第一有杆腔和第一无杆腔，所述三位四通电磁换向阀与第一有杆腔、第一无杆腔、第二二位二通电磁换向阀和能量回收与释放单元均相连接，能量回收与释放单元和电机控制器相连，电机控制器与蓄电池相连；举升油缸包括第二有杆腔和第二无杆腔，第二无杆腔与第一二位二通电磁换向阀相连接，第一二位二通电磁换向阀与第二二位二通电磁换向阀、能量回收与释放单元均相连接，且第二二位二通电磁换向阀与能量回收与释放单元相连接。

一较佳实施例之中：所述能量回收与释放单元包括液压泵马达、电动发电机和第一油箱，液压泵马达与电动发电机、三位四通电磁换向阀、第一油箱均相连接，电动发电机与电机控制器相连。

一较佳实施例之中：所述液压泵马达与电动发电机同轴布置。

一较佳实施例之中：该装置还包括第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀进口与液压泵马达、第二单向阀出口均相连、其出口与三位四通电磁换向阀、第二二位二通电磁换向阀均相连；所述第二单向阀进口与第一二位二通电磁换向阀、第二二位二通电磁换向阀均相连，第二单向阀出口与液压泵马达相连。

一较佳实施例之中：该装置还包括节流阀，该节流阀连接在第一二位二通电磁换向阀与第二单向阀进口之间。

一较佳实施例之中：该装置还包括溢流阀和第二油箱，该溢流阀进口连接液压泵马达、第一单向阀进口和第二单向阀出口，该溢流阀出口与第二油箱相连接。

一较佳实施例之中：该装置还包括补油单向阀和第三油箱，该补油单向阀进口与第三油箱相连，该补油单向阀出口与溢流阀进口、液压泵马达、第一单向阀进口均相连。

一较佳实施例之中：所述举升油缸设有两个，两个举升油缸的第二无杆腔均与第一二位二通电磁换向阀相连接。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是：

叉车势能回收和释放一体化的工作方法，其应用所述的叉车势能回收和释放一体化的装置，包括：

叉车势能回收时具有两种状态：

当驱动举升油缸带动重物下放时，三位四通电磁换向阀处于中位，倾斜油缸不工作，此时，第一二位二通电磁换向阀通电，第二二位二通电磁换向阀不通电,举升油缸之第二无杆腔的压力油经过第一二位二通电磁换向阀、节流阀、第二单向阀后流入液压泵马达内，液压泵马达11作为马达使用，电动发电机处于发电状态，将电能通过电机控制器储存在蓄电池中；由于液压泵马达的存在，可以调节节流阀的两端压差，从而实现对下降速度的精确控制；

或者，

当驱动举升油缸带动重物下放时，三位四通电磁换向阀的左位或右位工作，倾斜油缸处于工作状态且其工作压力低于举升油缸之第二无杆腔的压力，此时第一二位二通电磁换向阀和第二二位二通电磁换向阀均通电，举升油缸之第二无杆腔的压力油经过第一二位二通电磁换向阀、第二二位二通电磁换向阀和三位四通电磁换向阀的左位或右位后流入至倾斜油缸的第一无杆腔内，促使倾斜油缸带动重物向前倾斜和向后倾斜；

能量释放时具有两种状态：

当驱动举升油缸带动货叉举升时，第一二位二通电磁换向阀和第二二位二通电磁换向阀均通电，此时储存在蓄电池中的能量供给电动发电机，以使其处于电动机状态，液压泵马达当作液压泵使用，液压泵对外输出压力油，压力油经过第一单向阀、第二二位二通电磁换向阀和第一二位二通电磁换向阀进入举升油缸之第二无杆腔内，推动举升油缸带动货叉完成举升动作，实现对回收能量的再利用；

或者，

当驱动倾斜油缸工作而举升油缸不工作时，第一二位二通电磁换向阀和第二二位二通电磁换向阀均不通电，三位四通电磁换向阀通电，处于左位或右位工作，此时，储存在蓄电池中的能量供给电动发电机，以使其处于电动机状态，液压泵马达当作液压泵使用，液压泵对外输出压力油，液压泵输出的压力油经过第一单向阀、三位四通电磁换向阀后流入倾斜油缸的第一无杆腔内，促使其带动货叉向前倾斜或向后倾斜，实现对回收能量的再利用。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1.该装置将重力势能的回收与释放一体化，通过同一套能量回收与释放单元实现能量的回收和释放：在举升油缸带动重物下放过程中，液压泵马达当作马达使用，电动发电机当作发电机使用，举升油缸之第二无杆腔的压力油流入马达中推动马达带动发电机工作，输出的电能储存在蓄电池中，完成能量的回收。在举升过程中，电动发电机工作在电动机状态，从蓄电池中汲取电能，液压泵马达工作在液压泵状态，为***提高压力油，推动举升油缸之活塞杆伸出，完成举升动作，此时为能量的释放过程。

2.在能量释放方面，一方面可以通过能量回收与释放单元进行释放，继续推动举升油缸工作；另一方面，当倾斜油缸的工作压力低于举升油缸之第二无杆腔压力时，举升油缸之第二无杆腔的压力油可以直接流入倾斜油缸中，推动倾斜油缸完成相关的操作，此时由于是压力油-压力油的直接利用，不存在能量转换，因此效率较高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1绘示了一较佳实施例的一种叉车势能回收和释放一体化的装置的整体结构框图。

具体实施方式

本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。

本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，对于方位词，如使用术语“中心”、“横向”、“纵向”、“水平”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位或位置关系乃基于附图所示的方位和位置关系，且仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，所以也不能理解为限制本发明的具体保护范围。

本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“固接”、“固定连接”，应作广义理解，即两者之间没有位移关系和相对转动关系的任何连接方式，也就是说包括不可拆卸的固定连接、可拆卸的固定连接、连为一体以及通过其他装置或元件固定连接。

本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，如使用术语“包括”、“具有”、以及它们的变形，意图在于“包含但不限于”。

请查阅图1，一种叉车势能回收和释放一体化的装置的一较佳实施例，所述的一种叉车势能回收和释放一体化的装置，它包括倾斜油缸1、举升油缸2.1、2.2、三位四通电磁换向阀3、第一二位二通电磁换向阀4、第二二位二通电磁换向阀5、能量回收与释放单元20、电机控制器13和蓄电池14。

所述倾斜油缸1包括第一有杆腔和第一无杆腔，所述三位四通电磁换向阀3与第一有杆腔、第一无杆腔、第二二位二通电磁换向阀5和能量回收与释放单元20均相连接，能量回收与释放单元20和电机控制器13相连，电机控制器13与蓄电池14相连；举升油缸2.1、2.2包括第二有杆腔和第二无杆腔，第二无杆腔与第一二位二通电磁换向阀4相连接，第一二位二通电磁换向阀4与第二二位二通电磁换向阀5、能量回收与释放单元20均相连接，且第二二位二通电磁换向阀5与能量回收与释放单元20相连接。

本实施例中，所述举升油缸2.1、2.2设有两个，两个举升油缸2.1、2.2的第二无杆腔均与第一二位二通电磁换向阀4相连接。

本实施例中，所述能量回收与释放单元20包括液压泵马达11、电动发电机12和第一油箱15，液压泵马达11与电动发电机12、三位四通电磁换向阀3、第一油箱15均相连接，电动发电机12与电机控制器13相连。最好，所述液压泵马达11与电动发电机12同轴布置，以降低摩擦，提高效率。

本实施例中，该装置还包括第一单向阀6和第二单向阀7，所述第一单向阀6进口与液压泵马达11、第二单向阀7出口均相连、其出口与三位四通电磁换向阀3、第二二位二通电磁换向阀5均相连；所述第二单向阀7进口与第一二位二通电磁换向阀4、第二二位二通电磁换向阀5均相连，第二单向阀7出口与液压泵马达11相连。

本实施例中，该装置还包括节流阀8，该节流阀8连接在第一二位二通电磁换向阀4与第二单向阀7进口之间。

本实施例中，该装置还包括溢流阀9和第二油箱17，该溢流阀9进口连接液压泵马达11、第一单向阀6进口和第二单向阀7出口，该溢流阀9出口与第二油箱17相连接。

本实施例中，该装置还包括补油单向阀10和第三油箱16，该补油单向阀10进口与第三油箱16相连，该补油单向阀10出口与溢流阀9进口、液压泵马达11、第一单向阀6进口均相连。

该叉车势能回收和释放一体化装置的工作方法，包括：

叉车势能回收时具有两种状态：

当叉车的操作手柄驱动举升油缸2.1、2.2带动重物下放时，三位四通电磁换向阀3处于中位，倾斜油缸1不工作，此时，第一二位二通电磁换向阀4通电，第二二位二通电磁换向阀5不通电,举升油缸2.1、2.2之第二无杆腔的压力油经过第一二位二通电磁换向阀4、节流阀8、第二单向阀7后流入液压泵马达11内，液压泵马达11作为马达使用，带动电动发电机12处于发电状态，将电能通过电机控制器13储存在蓄电池14中；由于液压泵马达11的存在，可以调节节流阀8的两端压差，从而实现对下降速度的精确控制；

或者，

当驱动举升油缸2.1、2.2带动重物下放时，三位四通电磁换向阀3的左位或右位工作，倾斜油缸1处于工作状态且其工作压力低于举升油缸2.1、2.2之第二无杆腔的压力，此时第一二位二通电磁换向阀4和第二二位二通电磁换向阀5均通电，举升油缸2.1、2.2之第二无杆腔的压力油经过第一二位二通电磁换向阀4、第二二位二通电磁换向阀5和三位四通电磁换向阀3的左位或右位后流入至倾斜油缸1的第一无杆腔内，促使倾斜油缸1带动重物向前倾斜和向后倾斜；

能量释放时具有两种状态：

当驱动举升油缸2.1、2.2带动货叉举升时，第一二位二通电磁换向阀4和第二二位二通电磁换向阀5均通电，此时储存在蓄电池14中的能量供给电动发电机12，以使其处于电动机状态，液压泵马达11当作液压泵使用，液压泵对外输出压力油，压力油经过第一单向阀6、第二二位二通电磁换向阀5和第一二位二通电磁换向阀4进入举升油缸2.1、2.2之第二无杆腔内，推动举升油缸2.1、2.2带动货叉完成举升动作，实现对回收能量的再利用；

或者，

当驱动倾斜油缸1工作而举升油缸2不工作时，第一二位二通电磁换向阀4和第二二位二通电磁换向阀5均不通电，三位四通电磁换向阀3通电，处于左位或右位工作，此时，储存在蓄电池14中的能量供给电动发电机12，以使其处于电动机状态，液压泵马达11当作液压泵使用，液压泵对外输出压力油，液压泵输出的压力油经过第一单向阀6、三位四通电磁换向阀3后流入倾斜油缸1的第一无杆腔内，促使其带动货叉向前倾斜或向后倾斜，实现对回收能量的再利用。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (6)

1.叉车势能回收和释放一体化的装置，其特征在于：它包括：倾斜油缸、举升油缸、三位四通电磁换向阀、第一二位二通电磁换向阀、第二二位二通电磁换向阀、能量回收与释放单元、电机控制器和蓄电池，所述倾斜油缸包括第一有杆腔和第一无杆腔，所述三位四通电磁换向阀与第一有杆腔、第一无杆腔、第二二位二通电磁换向阀和能量回收与释放单元均相连接，能量回收与释放单元和电机控制器相连，电机控制器与蓄电池相连；举升油缸包括第二有杆腔和第二无杆腔，第二无杆腔与第一二位二通电磁换向阀相连接，第一二位二通电磁换向阀与第二二位二通电磁换向阀、能量回收与释放单元均相连接，且第二二位二通电磁换向阀与能量回收与释放单元相连接；

所述能量回收与释放单元包括液压泵马达、电动发电机和第一油箱，液压泵马达与电动发电机、三位四通电磁换向阀、第一油箱均相连接，电动发电机与电机控制器相连；

该装置还包括第一单向阀和第二单向阀，所述第一单向阀进口与液压泵马达、第二单向阀出口均相连、其出口与三位四通电磁换向阀、第二二位二通电磁换向阀均相连；所述第二单向阀进口与第一二位二通电磁换向阀、第二二位二通电磁换向阀均相连，第二单向阀出口与液压泵马达相连。

2.根据权利要求1所述的叉车势能回收和释放一体化的装置，其特征在于：该装置还包括节流阀，该节流阀连接在第一二位二通电磁换向阀与第二单向阀进口之间。

3.根据权利要求2所述的叉车势能回收和释放一体化的装置，其特征在于：该装置还包括溢流阀和第二油箱，该溢流阀进口连接液压泵马达、第一单向阀进口和第二单向阀出口，该溢流阀出口与第二油箱相连接。

4.根据权利要求3所述的叉车势能回收和释放一体化的装置，其特征在于：该装置还包括补油单向阀和第三油箱，该补油单向阀进口与第三油箱相连，该补油单向阀出口与溢流阀进口、液压泵马达、第一单向阀进口均相连。

5.根据权利要求4所述的叉车势能回收和释放一体化的装置，其特征在于：所述举升油缸设有两个，两个举升油缸的第二无杆腔均与第一二位二通电磁换向阀相连接。

6.叉车势能回收和释放一体化的工作方法，其应用权利要求4至5中任意一项所述的叉车势能回收和释放一体化的装置，其特征在于：包括：

叉车势能回收时具有两种状态：

当驱动举升油缸带动重物下放时，三位四通电磁换向阀处于中位，倾斜油缸不工作，此时，第一二位二通电磁换向阀通电，第二二位二通电磁换向阀不通电,举升油缸之第二无杆腔的压力油经过第一二位二通电磁换向阀、节流阀、第二单向阀后流入液压泵马达内，液压泵马达作为马达使用，电动发电机处于发电状态，将电能通过电机控制器储存在蓄电池中；由于液压泵马达的存在，可以调节节流阀的两端压差，从而实现对下降速度的精确控制；

或者，

当驱动举升油缸带动重物下放时，三位四通电磁换向阀的左位或右位工作，倾斜油缸处于工作状态且其工作压力低于举升油缸之第二无杆腔的压力，此时第一二位二通电磁换向阀和第二二位二通电磁换向阀均通电，举升油缸之第二无杆腔的压力油经过第一二位二通电磁换向阀、第二二位二通电磁换向阀和三位四通电磁换向阀的左位或右位后流入至倾斜油缸的第一无杆腔内，促使倾斜油缸带动重物向前倾斜和向后倾斜；

能量释放时具有两种状态：

当驱动举升油缸带动货叉举升时，第一二位二通电磁换向阀和第二二位二通电磁换向阀均通电，此时储存在蓄电池中的能量供给电动发电机，以使其处于电动机状态，液压泵马达当作液压泵使用，液压泵对外输出压力油，压力油经过第一单向阀、第二二位二通电磁换向阀和第一二位二通电磁换向阀进入举升油缸之第二无杆腔内，推动举升油缸带动货叉完成举升动作，实现对回收能量的再利用；

或者，

当驱动倾斜油缸工作而举升油缸不工作时，第一二位二通电磁换向阀和第二二位二通电磁换向阀均不通电，三位四通电磁换向阀通电，处于左位或右位工作，此时，储存在蓄电池中的能量供给电动发电机，以使其处于电动机状态，液压泵马达当作液压泵使用，液压泵对外输出压力油，液压泵输出的压力油经过第一单向阀、三位四通电磁换向阀后流入倾斜油缸的第一无杆腔内，促使其带动货叉向前倾斜或向后倾斜，实现对回收能量的再利用。