一种挖掘机工作机构内置垂直分布式液压储能装置

技术领域

本发明涉及工程机械液压节能领域，具体的说，涉及一种挖掘机工作机构内置垂直分布式液压储能装置。

背景技术

随着社会需求的不断增加，多功能化的工程机械也开始成为工程机械行业研发的热点，但多功能化随之带来的问题是机械的各类功能区不断增加，使得上车部分的空间相对减少，各类装置堆放起来比较繁琐，因此，工程机械的空间利用引起了人们的关注与重视。

此外，随着液压节能系统被广泛应用于工程机械，液压储能装置成为关键液压元件，但是现有的液压储能装置存在如下问题：

问题1，液压储能装置体积较大，占用了大部分发动机舱体空间；

问题2，液压储能装置数量少，导致吸能放能过程压力波动大；

问题3，液压储能装置与工程机械液压系统之间液压管路较长，导致能量损耗大；

问题4，液压储能装置测量控制系统复杂，导致液压储能装置控制性能差。

而本发明正是为了解决上述问题，不仅是为了使工程机械上车部分舱体的空间更加的富余，而且缩短了蓄能器的储能路径问题，将工程机械液压回路中用于储存能量的多个蓄能器垂直分布式安装在动臂和斗杆内，达到节省空间的效果。

鉴于此，本案发明人对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明公开了一种挖掘机工作机构内置垂直分布式液压储能装置，包括动臂、动臂油缸、斗杆油缸、斗杆、铲斗油缸、铲斗以及活塞式蓄能器；

其特征在于：

在动臂的内部通过螺纹联接固定了四个垂直分布式活塞式蓄能器；

在斗杆的内部通过螺纹联接固定了六个垂直分布式活塞式蓄能器；

所述活塞式蓄能器包括油管、油端盖、卡箍a、缸体、卡箍b、气端盖、气口塞、油口、活塞、气口、四个卡箍-缸体紧固六角螺母、四个卡箍-螺纹杆紧固六角螺母、四根螺纹杆、四个螺纹杆紧固六角螺母组、四个卡箍-缸体螺纹柱，其中，活塞可在缸体内自由滑动，活塞式蓄能器在首次安装时就已将预充压力设定好；

所述动臂包括动臂左侧平面、动臂中间体、动臂右侧平面；其中，在动臂左侧平面上分布有油管a通口、螺纹杆a1通口~螺纹杆a4通口，油管b通口、螺纹杆b1通口~螺纹杆b4通口；在动臂右侧平面上分布有油管c通口、螺纹杆c1通口~螺纹杆c4通口，油管d通口、螺纹杆d1通口~螺纹杆d4通口；

所述I-活塞式蓄能器的油管穿过动臂左侧平面上的油管a通口；I-活塞式蓄能器的四根螺纹杆依次穿过动臂左侧平面上的螺纹杆a1通口~螺纹杆a4通口，然后每根螺纹杆依次通过一个螺纹杆紧固六角螺母组将I-活塞式蓄能器安装在动臂左侧平面上；所述II-活塞式蓄能器的油管穿过动臂左侧平面上的油管b通口；II-活塞式蓄能器的四根螺纹杆依次穿过动臂左侧平面上的螺纹杆b1通口~螺纹杆b4通口，然后每根螺纹杆依次通过一个螺纹杆紧固六角螺母组将II-活塞式蓄能器安装在动臂左侧平面上；

所述III-活塞式蓄能器的油管穿过动臂右侧平面上的油管c通口；III-活塞式蓄能器的四根螺纹杆依次穿过动臂右侧平面上的螺纹杆c1通口~螺纹杆c4通口，然后每根螺纹杆依次通过一个螺纹杆紧固六角螺母组将III-活塞式蓄能器安装在动臂右侧平面上；所述IV-活塞式蓄能器的油管穿过动臂右侧平面上的油管d通口；IV-活塞式蓄能器的四根螺纹杆依次穿过动臂右侧平面上的螺纹杆d1通口~螺纹杆d4通口，然后每根螺纹杆依次通过一个螺纹杆紧固六角螺母组将IV-活塞式蓄能器安装在动臂右侧平面上；最后，动臂左侧平面和动臂右侧平面通过焊接分别安装在动臂中间体的左右两侧，以完成动臂储能装置的安装；

所述斗杆包括斗杆左侧平面、斗杆中间体、斗杆右侧平面；其中，在斗杆左侧平面上分布有油管e通口、螺纹杆e1通口~螺纹杆e4通口，油管f通口、螺纹杆f1通口~螺纹杆f4通口、, 油管g通口、螺纹杆g1通口~螺纹杆g4通口；在斗杆右侧平面上分布有油管h通口、螺纹杆h1通口~螺纹杆h4通口，油管i通口、螺纹杆i1通口~螺纹杆i4通口, 油管j通口、螺纹杆j1通口~螺纹杆j4通口；

所述V-活塞式蓄能器的油管穿过斗杆左侧平面上的油管e通口；V-活塞式蓄能器的四根螺纹杆依次穿过斗杆左侧平面上的螺纹杆e1通口~螺纹杆e4通口，然后每根螺纹杆依次通过一个螺纹杆紧固六角螺母组将V-活塞式蓄能器安装在斗杆左侧平面上；所述VI-活塞式蓄能器的油管穿过斗杆左侧平面上的油管f通口；VI-活塞式蓄能器的四根螺纹杆依次穿过斗杆左侧平面上的螺纹杆f1通口~螺纹杆f4通口，然后每根螺纹杆依次通过一个螺纹杆紧固六角螺母组将VI-活塞式蓄能器安装在斗杆左侧平面上；所述VII-活塞式蓄能器的油管穿过斗杆左侧平面上的油管g通口；VII-活塞式蓄能器的四根螺纹杆依次穿过斗杆左侧平面上的螺纹杆g1通口~螺纹杆g4通口，然后每根螺纹杆依次通过一个螺纹杆紧固六角螺母组将VII-活塞式蓄能器安装在斗杆左侧平面上；

所述VIII-活塞式蓄能器的油管穿过斗杆右侧平面上的油管h通口；VIII-活塞式蓄能器的四根螺纹杆依次穿过斗杆右侧平面上的螺纹杆h1通口~螺纹杆h4通口，然后每根螺纹杆依次通过一个螺纹杆紧固六角螺母组将VIII-活塞式蓄能器安装在斗杆右侧平面上；所述IX-活塞式蓄能器的油管穿过斗杆右侧平面上的油管i通口；IX-活塞式蓄能器的四根螺纹杆依次穿过斗杆右侧平面上的螺纹杆i1通口~螺纹杆i4通口，然后每根螺纹杆依次通过一个螺纹杆紧固六角螺母组将IX-活塞式蓄能器安装在斗杆右侧平面上；所述X-活塞式蓄能器的油管穿过斗杆右侧平面上的油管j通口；X-活塞式蓄能器的四根螺纹杆依次穿过斗杆右侧平面上的螺纹杆j1通口~螺纹杆j4通口，然后每根螺纹杆依次通过一个螺纹杆紧固六角螺母组将X-活塞式蓄能器安装在斗杆右侧平面上；最后，斗杆左侧平面和斗杆右侧平面通过焊接分别安装在动臂中间体的左右两侧，以完成斗杆储能装置的安装。

优选的，所述活塞式蓄能器与动臂、斗杆通过螺纹联接的方式固定在一起。

优选的，所述活塞式蓄能器在动臂、斗杆内垂直分布。

优选的，所述垂直分布式液压储能装置通过采用无线数据收发器控制每一个蓄能器的能量回收与释放。

优选的，所述的每个活塞式蓄能器的测量模块和控制模块都自带WiFi节点，数据全部在无线数据收发器上面汇总，然后通过WiFi发出控制命令。

通过本发明，我们主要解决了：

针对问题1，我们将液压蓄能器放置在工作机构的动臂和斗杆的空腔内，使得发动机舱体元件布置更为合理；

针对问题2，我们不仅在动臂和斗杆的空腔内布置多个液压蓄能器，而且为这些蓄能器可从外部设置预压力的调节口，多个液压蓄能器同时使用，可有效缓解液压储能装置压力波动大的问题；

针对问题3，由于在动臂和斗杆的空腔内布置液压蓄能器，蓄能器油口距离驱动液压缸距离大大缩短，可直接驱动动臂液压缸、斗杆液压缸等，降低了因管路距离长造成的巨大能量消耗；

针对问题4，为了降低液压蓄能器的控制复杂性，我们采用工业WiFi架构无线采集和控制液压蓄能的油口压力，免去了繁琐的采集和控制线缆的接入。

本发明其他方面、目的和优点结合附图对其进行描述将变得更加明显。

附图说明

结合说明书里的并形成说明书一部分的附图显示了本发明的若干方面，并且附图与下面的描述一起来阐述本发明的工作原理。

图1是本发明的整体视图；

图2是本发明的活塞式蓄能器示意图；

图3是本发明的动臂拆分示意图；

图4是本发明的动臂内置垂直分布式蓄能器主要安装元件示意图；

图5是本发明的动臂内置垂直分布式储能装置安装示意图；

图6是本发明的斗杆拆分示意图；

图7是本发明的斗杆内置垂直分布式蓄能器主要安装元件示意图；

图8是本发明的斗杆内置垂直分布式储能装置安装示意图；

图9是本发明的无线数据接收器工作原理示意图。

附图标记如下：

100-动臂；101-动臂左侧平面；102-动臂中间体；103-动臂右侧平面；104-油管a通口；104-1~104-4-螺纹杆a1通口~螺纹杆a4通口；105-油管b通口；105-1~105-4-螺纹杆b1通口~螺纹杆b4通口；106-油管c通口；106-1~106-4-螺纹杆c1通口~螺纹杆c4通口；107-油管d通口；107-1~107-4-螺纹杆d1通口~螺纹杆d4通口；200-动臂油缸；300-斗杆油缸；400-斗杆；401-斗杆左侧平面；402-斗杆中间体；403-斗杆右侧平面；404-油管e通口；404-1~404-4-螺纹杆e1通口~螺纹杆e4通口；405-油管f通口；405-1~405-4-螺纹杆f1通口~螺纹杆f4通口；406-油管g通口；406-1~406-4-螺纹杆g1通口~螺纹杆g4通口；407-油管h通口；407-1~407-4-螺纹杆h1通口~螺纹杆h4通口；408-油管i通口；408-1~408-4-螺纹杆i1通口~螺纹杆i4通口；409-油管j通口；409-1~409-4-螺纹杆j1通口~螺纹杆j4通口；500-铲斗油缸；600-铲斗；700-活塞式蓄能器；701-油管；702-油端盖；703a-卡箍a；704-缸体；703b-卡箍b；705-气端盖；706-气口塞；707-油口；708-活塞；709-气口；710a~710d-卡箍-缸体紧固六角螺母；711 a~711d-卡箍-螺纹杆紧固六角螺母；712 a~712d-螺纹杆；713 a~713d-螺纹杆紧固六角螺母组；714 a~714d-卡箍-缸体螺纹柱；I-700-I-活塞式蓄能器；I-712a~I-712d-螺纹杆；I-713a~I-713d-螺纹杆紧固六角螺母组；II-700-II-活塞式蓄能器；II-712a~II-712d-螺纹杆；II-713a~II-713d-螺纹杆紧固六角螺母组；III-700-III-活塞式蓄能器；III-712a~III-712d-螺纹杆；III-713a~III-713d-螺纹杆紧固六角螺母组；IV-700-IV-活塞式蓄能器；IV-712a~IV-712d-螺纹杆；IV-713a~IV-713d-螺纹杆紧固六角螺母组；V-700-V-活塞式蓄能器；V-712a~V-712d-螺纹杆；V-713a~V-713d-螺纹杆紧固六角螺母组；VI-700-VI-活塞式蓄能器；VI-712a~VI-712d-螺纹杆；VI-713a~VI-713d-螺纹杆紧固六角螺母组；VII-700-VII-活塞式蓄能器；VII-712a~VII-712d-螺纹杆；VII-713a~VII-713d-螺纹杆紧固六角螺母组；VIII-700-VIII-活塞式蓄能器；VIII-712a~VIII-712d-螺纹杆；VIII-713a~VIII-713d-螺纹杆紧固六角螺母组；IX-700-IX-活塞式蓄能器；IX-712a~IX-712d-螺纹杆；IX-713a~IX-713d-螺纹杆紧固六角螺母组；X-700-X-活塞式蓄能器；X-712a~X-712d-螺纹杆；X-713a~X-713d-螺纹杆紧固六角螺母组。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面结合附图进行详细阐述。

如图1所示， 一种挖掘机工作机构内置垂直分布式液压储能装置，包括动臂100、动臂油缸200、斗杆油缸300、斗杆400、铲斗油缸500、铲斗600、蓄能器700；

其特征在于：

在动臂100的内部通过螺纹联接固定了四个垂直分布式活塞式蓄能器；

在斗杆400的内部通过螺纹联接固定了六个垂直分布式活塞式蓄能器；

如图2所示，所述活塞式蓄能器700包括油管701、油端盖702、卡箍703a、缸体704、卡箍703b、气端盖705、气口塞706、油口707、活塞708、气口709、四个卡箍-缸体紧固六角螺母710a~710d、四个卡箍-螺纹杆紧固六角螺母711 a~711d、四根螺纹杆712 a~712d、四个螺纹杆紧固六角螺母组713 a~713d、四个卡箍-缸体螺纹柱714 a~714d，其中，活塞708可在缸体704内自由滑动，活塞式蓄能器700在首次安装时就已将预充压力设定好；

如图3所示，所述动臂100包括动臂左侧平面 101、动臂中间体102、动臂右侧平面103；其中，在动臂左侧平面 101上分布有油管a通口 104、螺纹杆a1通口104-1~螺纹杆a4通口104-4，油管b通口 105、螺纹杆b1通口105-1~螺纹杆b4通口105-4；在动臂右侧平面 103上分布有油管c通口 106、螺纹杆c1通口106-1~螺纹杆c4通口106-4，油管d通口 107、螺纹杆d1通口107-1~螺纹杆d4通口107-4；

结合图3、图4，如图5所示，动臂内置液压储能装置安装说明如下：

所述I-活塞式蓄能器I-700的油管I-701穿过动臂左侧平面 101上的油管a通口104；I-活塞式蓄能器I-700的四根螺纹杆I-712 a~I-712d依次穿过动臂左侧平面 101上的螺纹杆a1通口104-1~螺纹杆a4通口104-4 ，然后每根螺纹杆I-712 a~I-712d依次通过一个螺纹杆紧固六角螺母组I-713 a~I-713d将I-活塞式蓄能器I-700安装在动臂左侧平面 101上；所述II-活塞式蓄能器 II-700的油管II-701穿过动臂左侧平面 101上的油管b通口105；II-活塞式蓄能器 II-700的四根螺纹杆II-712 a~II-712d依次穿过动臂左侧平面101上的螺纹杆b1通口105-1~螺纹杆b4通口105-4，然后每根螺纹杆II-712 a~II-712d依次通过一个螺纹杆紧固六角螺母组II-713a~II-713d将II-活塞式蓄能器 II-700安装在动臂左侧平面 101上；

所述III-活塞式蓄能器 III-700的油管III-701穿过动臂右侧平面103上的油管c通口106；III-活塞式蓄能器 III-700的四根螺纹杆III-712 a~III-712d依次穿过动臂右侧平面 103上的螺纹杆c1通口106-1~螺纹杆c4通口106-4，然后每根螺纹杆III-712 a~III-712d依次通过一个螺纹杆紧固六角螺母组III-713 a~III-713d将III-活塞式蓄能器III-700安装在动臂右侧平面 103上；所述IV-活塞式蓄能器 IV-700的油管IV-701穿过动臂右侧平面 103上的油管d通口 107；IV-活塞式蓄能器 IV-700的四根螺纹杆IV-712 a~IV-712d依次穿过动臂右侧平面 103上的螺纹杆d1通口107-1~螺纹杆d4通口107-4，然后每根螺纹杆IV-712 a~IV-712d依次通过一个螺纹杆紧固六角螺母组IV-713 a~III-713d将IV-活塞式蓄能器 IV-700安装在动臂右侧平面 103上；最后，动臂左侧平面 101和动臂右侧平面 103通过焊接分别安装在动臂中间体102的左右两侧，以完成动臂储能装置的安装；

如图6所示，所述斗杆400包括斗杆左侧平面 401、斗杆中间体402、斗杆右侧平面403；其中，在斗杆左侧平面 401上分布有油管e通口 404、螺纹杆e1通口404-1~螺纹杆e4通口404-4，油管f通口 405、螺纹杆f1通口405-1~螺纹杆f4通口405-4, 油管g通口 406、螺纹杆g1通口406-1~螺纹杆g4通口406-4；在斗杆右侧平面 403上分布有油管h通口 407、螺纹杆h1通口407-1~螺纹杆h4通口407-4，油管i通口 408、螺纹杆i1通口408-1~螺纹杆i4通口408-4, 油管j通口 409、螺纹杆j1通口409-1~螺纹杆j4通口409-4；

结合图6、图7，如图8所示，斗杆内置液压储能装置安装说明如下：

所述V-活塞式蓄能器 V-700的油管V-701穿过斗杆左侧平面 401上的油管e通口404；V-活塞式蓄能器 V-700的四根螺纹杆V-712 a~V-712d依次穿过斗杆左侧平面 401上的螺纹杆e1通口404-1~螺纹杆e4通口404-4，然后每根螺纹杆V-712 a~V-712d依次通过一个螺纹杆紧固六角螺母组V-713 a~V-713d将V-活塞式蓄能器 V-700安装在斗杆左侧平面401上；所述VI-活塞式蓄能器 VI-700的油管VI-701穿过斗杆左侧平面 401上的油管f通口405；VI-活塞式蓄能器 VI-700的四根螺纹杆VI-712 a~VI-712d依次穿过斗杆左侧平面401上的螺纹杆f1通口405-1~螺纹杆f4通口405-4，然后每根螺纹杆VI-712 a~VI-712d依次通过一个螺纹杆紧固六角螺母组VI-713 a~VI-713d将VI-活塞式蓄能器 VI-700安装在斗杆左侧平面 401上；所述VII-活塞式蓄能器 VII-700的油管VII-701穿过斗杆左侧平面401上的油管g通口 406；VII-活塞式蓄能器 VII-700的四根螺纹杆VII-712 a~VII-712d依次穿过斗杆左侧平面 401上的螺纹杆g1通口406-1~螺纹杆g4通口406-4，然后每根螺纹杆VII-712 a~VII-712d依次通过一个螺纹杆紧固六角螺母组VII-713 a~VII-713d将VII-活塞式蓄能器 VII-700安装在斗杆左侧平面 401上；

所述VIII-活塞式蓄能器 VIII-700的油管VIII-701穿过斗杆右侧平面 403上的油管h通口 407；VIII-活塞式蓄能器 VIII-700的四根螺纹杆VIII-712 a~VIII-712d依次穿过斗杆右侧平面 403上的螺纹杆h1通口407-1~螺纹杆h4通口407-4，然后每根螺纹杆VIII-712 a~VIII-712d依次通过一个螺纹杆紧固六角螺母组VIII-713 a~VIII-713d将VIII-活塞式蓄能器 VIII-700安装在斗杆右侧平面403上；所述IX-活塞式蓄能器 IX-700的油管IX-701穿过斗杆右侧平面403上的油管i通口408；IX-活塞式蓄能器 IX-700的四根螺纹杆IX-712 a~IX-712d依次穿过斗杆右侧平面403上的螺纹杆i1通口408-1~螺纹杆i4通口408-4，然后每根螺纹杆IX-712 a~IX-712d依次通过一个螺纹杆紧固六角螺母组IX-713a~IX-713d将IX-活塞式蓄能器 IX-700安装在斗杆右侧平面403上；所述X-活塞式蓄能器X-700的油管 X-701穿过斗杆右侧平面403上的油管j通口409；X-活塞式蓄能器 X-700的四根螺纹杆X-712 a~X-712d依次穿过斗杆右侧平面403上的螺纹杆j1通口409-1~螺纹杆j4通口409-4，然后每根螺纹杆X-712 a~X-712d依次通过一个螺纹杆紧固六角螺母组X-713 a~X-713d将X-活塞式蓄能器 X-700安装在斗杆右侧平面403上；最后，斗杆左侧平面401和斗杆右侧平面403通过焊接分别安装在动臂中间体402的左右两侧，以完成斗杆储能装置的安装。

所述活塞式蓄能器700与动臂100、斗杆400通过螺纹联接的方式固定在一起。

所述活塞式蓄能器700在动臂100、斗杆400内垂直分布。

所述垂直分布式液压储能装置通过采用无线数据收发器控制每一个蓄能器I-700~X-700的能量回收与释放。

所述每个活塞式蓄能器I-700~X-700的测量模块和控制模块都自带WiFi节点，数据全部在无线数据收发器上面汇总，然后通过WiFi发出控制命令。

如图9 所示，本发明的的具体工作原理描述如下：

第一步，当动臂100和斗杆400开始下降时，系统内液压回路的压力开始升高。置于动臂100和斗杆400内的活塞式蓄能器700主要用于回收动臂100和斗杆400下降产生的势能，直到系统管路压力不再上升；

第二步，当压力传感器的测量模块显示系统压力开始降低时，将通过工业WiFi将测量信号发送给无线数据接收器，然后再通过WiFi向两位两通电磁换向阀的控制模块发出控制命令，控制阀的阀门开启，将活塞式蓄能器700储存的能量供给系统；

第三步，当压力传感器的测量模块显示系统压力升高时，活塞式蓄能器700重新开始储能。首先，将通过WiFi将测量信号发送给无线数据收发器，然后无线数据收发器再通过WiFi向两位两通电磁换向阀的控制模块发出控制信号，控制阀的阀门关闭，活塞式蓄能器700重新开始储能。

本发明的每个活塞式蓄能器I-700~X-700的测量模块和控制模块都自带WiFi节点，数据全部在无线数据收发器上面汇总，然后通过WiFi发出控制命令。