CN101856963B - 用于给建筑设备驾驶室提供热量的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于给建筑设备驾驶室提供热量的系统。提供了一种将建筑设备发动机的冷却剂快速升温至工作温度并使其保持工作温度的装置，以便在发动机处于怠速而主吊车功能尚未运行时的时段期间减少用于使司机的驾驶室达到舒适温度水平的等待时间。该装置包括用于将发动机冷却剂温度快速升高至工作温度的辅助液压回路。通过引入对发动机的液压负载而达到发动机冷却剂的工作温度。通过引入液压负载，将马力负载加至发动机，促使发动机产生足够的热量以将发动机冷却剂升温至工作温度以用于加热驾驶室。减压泄压阀和导阀操作式泄压阀导致将精确的液压马力负载加至建筑设备的发动机。导阀操作式泄压阀的操作还可加热用于液压储罐的液压流体。

Description

用于给建筑设备驾驶室提供热量的系统

技术领域

本申请涉及一种用于移动式液压操作建筑设备内的司机驾驶室的加热系统，其中发动机冷却剂回路给司机的驾驶室提供热量。具体地，本申请涉及一种辅助液压回路，其在主吊车功能未运行时的怠速时段内快速加热司机驾驶室。

背景技术

重型建筑设备，例如用于户外使用的移动式液压吊车，被提供作为在公共平台上具有发动机和驾驶室的上层结构单元，或者作为具有发动机的运载单元以及具有驾驶室的上层结构单元。在后一种情况下，上层结构单元通常在运载单元上是可转动的。在任何一种结构中，上层结构单元都包括液压吊车。而且，取决于结构，运载单元或上层结构单元可以包括一对履带或轮轴以及轮胎。

驾驶室是一个封闭区域，司机可以在此控制吊车。利用位于发动机冷却剂回路内的加热器来加热司机驾驶室。

用于吊车的动力系统是液压式的。在液压系统中，发动机给液压泵提供动力，液压泵进而驱动与各种机械子系统相关联的致动器(例如电机或气缸)。致动器将液压压力转化为机械力，从而使吊车的机械子系统运动。

液压系统可以是开环和闭环这两种类型之一。大多数液压吊车主要使用开环液压系统。在开环系统中，液压流体(在通过泵提供的高压下)被泵送至致动器。液压流体在致动器内被使用过之后，在通过泵再循环之前回流到储罐。因为储罐在流体被泵再循环之前介入到流体从致动器返回的路径中，因此回路被认为是“开放(open)”的。具有单个泵的开环系统保持足够的压力以驱动满负载的机械子系统。一种有效的开环系统类型是负载检测开环系统。

在用于户外使用的常规重型建筑设备中，当发动机被启动并随后长时间地处于怠速时，发动机冷却剂的温度将低于加热司机驾驶室所必需的温度。随后，为了在寒冷的天气中运行，通常要使用将丙烷或柴油燃料作为燃料的辅助加热器来给驾驶室提供热量。某些常规的重型建筑设备使用由液压设备的操作产生的热量来加热驾驶室。但是，用丙烷或柴油作为燃料的加热器会造成安全隐患，并且液压式加热器体积大、效率低而且价格昂贵。而且，从液压系统中获取热量的加热系统较为复杂。

在美国专利5,318,100；5,085,269；4,352,456；4,432,493；4,192,456中提供了现有技术的示例，公开了直接用液压回路加热驾驶室。另一个现有技术的示例——美国专利5,024,377从自动变速器提供热量。进一步的现有技术示例——美国专利5,085,269通过专用加热泵提供热量。

但是，现有技术的示例均不能在建筑设备的发动机处于怠速和主吊车功能尚未运行时的时间段期间以及在不需要独立的丙烷或柴油加热器的情况下为驾驶室提供热量。

发明内容

本发明提供了一种辅助液压回路，用于在发动机启动后但是主吊车功能尚未运行时的怠速时段使发动机冷却剂温度快速升高至工作温度。通过发动机冷却剂回路内的加热器给司机的驾驶室提供热量，并加热液压储罐内的液压流体。

本发明的一方面在于，使建筑设备发动机冷却剂快速升温至工作温度并使其保持工作温度，以便在发动机处于怠速且主吊车功能尚未运行时的时段期间减少用于使司机驾驶室达到舒适温度水平的等待时间。

本发明的一方面在于通过引发对发动机的液压负载而达到发动机冷却剂的工作温度。通过引发液压负载，将马力负载加至发动机，促使发动机产生的热量足以将发动机冷却剂升温至工作温度以用于作为加热器为加热驾驶室提供热量。

本发明的另一方面在于通过控制液压流体进入升温回路来引入液压负载。相应地，本发明的间接优点是将液压流体保持在适合液压系统工作的温度。

本发明的另一方面在于一种减压泄压阀和导阀操作式泄压阀，其提供稳定的可重复的回路流量和压力。常规的液压回路包含固定或者可调节的孔，这些孔是粘滞度和温度敏感的。减压泄压阀和导阀操作式泄压阀获得了对于建筑设备发动机的精确液压马力负载。

本发明的另一方面在于一种比例式电磁控制阀，其输送斜坡上升式的液压流体流量。以不会造成发动机在低温启动期间停转的方式引入液压负载以在发动机上形成马力负载。

本发明的另一方面在于一种控制单元，其在发动机冷却剂温度达到工作温度时，或者在液压储罐达到其最高温度限制时停止至电磁控制阀的电流。可以在液压功能尚未运行但储罐内包含的液压流体尚未过热时升高发动机冷却剂的温度。

参照附图对本发明这些以及其他的应用进行详细介绍。

附图说明

在附图中：

图1是根据本发明用于辅助液压回路的歧管和相关阀的示图；

图2是根据本发明实施例的辅助液压回路的示意图。

具体实施方式

本发明的辅助液压回路40的一个示范性实施例由严格密封(hard plumbed)在一起的两个歧管构成。图1示出了显示两个歧管和相关组件的视图。辅助液压回路的示意图在图2中示出。

如图2所示，在本发明的示范性实施例中，柴油发动机30驱动负载检测活塞泵41以生成用于主吊车功能50的致动器所必需的4000Psi的液压压力。在发动机怠速的时段期间，可能会有很长时间主吊车功能并未正常运行。在发动机被启动时，并且在发动机怠速以及主吊车功能尚未运行的时段期间，发动机冷却剂温度可能会低于180度的工作温度。

本发明提供了一种辅助液压回路，其在2600PSI的压力下产生8GPM的流量，这导致了驱动活塞泵41时发动机30上所需的12马力负载。辅助液压回路包括液压流体储罐42，其容纳已被回路加热的液压流体。当需要将液压流体用于主吊车功能时，可以在略微加热或者无需加热的情况下使用来自储罐42的已加热的液压流体。

第一歧管或入口歧管10包含(1)减压泄压阀11，其将入口和下游压力都限制为其3500PSI的设定值，该设定值是保护整个歧管不被过度加压的优选最大回路压力。由于入口2要在以4000PSI运行主吊车功能的同时被密封，因此入口歧管10优选地由球墨铸铁结构制成。第二歧管20含有比例式2位置-2路电磁控制阀21，用于打开和关闭回路，以及提供十秒钟的斜坡上升式的流量输出。第二歧管20还包括可调节的导阀操作式泄压阀22，用于平滑且稳定地从打开位置转换到闭合位置，从而产生并保持所需的2600Psi的回路压力以及加热液压流体，还包括负载检测梭式止回阀23，用于将负载检测压力信号发送至用于辅助液压回路或主吊车功能回路的泵控制器。因为该歧管20仅承受2600PSI的回路压力，因此其可以由节约成本的铝构成。

通过负载检测活塞泵41从液压储罐42中抽取，在辅助液压回路内产生了液压流体的流动。负载检测活塞泵41由柴油发动机30驱动，并将马力负载加在发动机30上。发动机30上的负载进而产生加热发动机冷却剂的热量。被加热的发动机冷却剂在发动机组上的冷却剂回路32内循环。冷却剂回路32优选地包含用于加热驾驶室的辐射型驾驶室加热器33。位于发动机组的冷却剂回路32内的发动机冷却剂温度开关31检测发动机冷却剂的温度。电子控制单元(ECU)模块35基于来自发动机温度开关31的信号并且基于主吊车功能的运行模式来调节辅助液压回路。

辅助液压回路在发动机已经达到稳定的怠速RPM之后开始工作。温度开关31检测发动机冷却剂的温度并且例如检测是否保持了180°F的冷却剂温度。电磁控制阀21的比例式线圈由温度开关31提供信号以为电磁控制阀21赋能并将其切换至ON位置。当冷却剂温度下降低于180°F时，将信号输送至吊车电子系统的ECU模块35的输入端，ECU模块35以该信号为条件输送十秒钟比例式斜坡上升的输出，该输出开始驱动负载检测活塞泵41并打开电磁控制阀21，然后缓慢地将流体流量输送至泄压阀22。这种比例式斜坡上升允许发动机恰当地得到燃料并且不会在低温启动期间由于来自泵41的突发液压负载而停转。

入口参照端口2被连接至负载检测活塞泵41出口的提供主吊车功能50的并行脚(leg)。当电磁控制阀21由ECU提供信号以打开时，活塞泵41经由端口4被提供信号以进行上升行程(增大流量)，并通过歧管主要通过流动通道到达梭式止回阀23一侧的并行连接将液压流体输送至第一入口歧管10的入口。在电磁控制阀21允许回路流量至泄压阀22时产生端口4处提供的液压信号，这会形成加载发动机30所必需的压力。梭式止回阀23被并联连接至该加压连接，并随后将该压力送至活塞泵控制器43。梭式止回阀23控制至活塞泵41的负载检测压力信号，一个方向通过端口6用于吊车功能50，而另一方向通过端口4用于加热回路40，将两个信号中较大的一个发送至泵41。

通过流经位于电磁控制阀21下游的可调节导阀操作式泄压阀22的流体来产生并保持2600PSI的回路工作压力。泄压阀22通常处于闭合位置，直到比例式的流量缓慢产生了足够的上游压力以按照泄压阀22的设置将其打开。一旦打开，泄压阀22将平滑地保持压力设定。

在发动机冷却剂达到180℉时、在液压储罐达到其最高温度限制时、或者如果选中通过负载检测活塞泵41提供流体的主吊车功能时，吊车的ECU模块35将回路默认地置于未赋能或断开位置，不允许给电磁控制阀21提供电流。这些可选的条件避免了与吊车功能发生冲突并使储罐42不会过热。

通过减压泄压阀11两端的附加压降以及电磁控制阀21加上泄压阀22的设置建立起8GPM的回路流量。例如，泄压阀22被设置得越低，回路流量就会越高；而泄压阀22被设置得越高，该流量就会越低。

在泄压阀22被设置得过高或者下游发生阻塞的情况下，减压泄压阀11将进入泄压模式并通过端口3将入口流量排放至液压储罐42，由此通过限制到3500PSI的最大压力来保护下游的组件。

在示范性实施例中，全部三个组件都被设置为使得能够在2600PSI的压力下实现足够的8GPM的入口流量，从而获得恰当加载发动机所需要的12马力负载。通过该工作产生的随后的液压加热负载通过端口5被直接吸收到液压储罐42内作为对液压流体的加热。

本发明提供了一种辅助液压回路，其被控制用于在发动机怠速的时段期间保持发动机冷却剂的工作温度。作为次要的优点，液压储罐内的液压流体被加热用于在主吊车功能中使用。

通过利用辅助液压回路引入液压负载，马力负载被加至发动机，促使发动机产生足够的热量以将发动机冷却剂升温至工作温度以加热驾驶室。

与包含粘滞度且温度敏感的固定或可调节孔的常规液压回路不同，本发明提供了精确的液压马力负载。

本发明以不会造成发动机在低温启动期间停转的方式形成了发动机上的马力负载。

在本发明中，在液压功能尚未运行时实现了发动机冷却剂的工作温度，而不会使储罐内包含的液压流体过热。

尽管已经参照示范性实施例介绍和图解了本发明，但是应该清楚地理解示范性实施例仅仅是作为图解和示例而不是作为限制给出的，本发明的实质和保护范围仅由所附权利要求的条款加以限定。

Claims (15)

1.一种移动式液压吊车内的司机驾驶室加热器，所述移动式液压吊车具有驱动发动机、由驱动发动机驱动的泵以及用于给主吊车功能提供动力的液压系统，驱动发动机由为司机驾驶室提供热量的发动机冷却剂回路冷却，所述液压系统包括向驱动发动机施加马力负载的辅助液压子系统，所述辅助液压子系统包括：

至少一个减压泄压阀，其限制了辅助液压子系统的入口压力，以便保护所述子系统不被过度加压，所述入口压力为减压泄压阀的设定值，其低于由泵产生的峰值压力；

冷却剂温度检测开关，其检测在发动机冷却剂回路内循环的发动机冷却剂的温度；

电磁操作控制阀，其打开和关闭所述辅助液压子系统；

导阀操作式泄压阀，其产生并保持驱动发动机上的期望马力负载所需的压力；

以及

控制器，其响应来自冷却剂温度检测开关的指示发动机冷却剂温度低于预定工作温度的信号，使电磁操作控制阀打开并使泵通过该电磁操作控制阀向导阀操作式泄压阀输送液压流体流量；导阀操作式泄压阀在达到设定压力时打开以使减压泄压阀、电磁操作控制阀和导阀操作式泄压阀提供流量速率和压力以在发动机上施加马力负载，以将发动机冷却剂温度带至预定的工作温度。

2.如权利要求1所述的驾驶室加热器，其中电磁操作控制阀是比例式电磁操作控制阀，并且所述控制器提供来自冷却剂温度检测开关的信号以控制电磁控制阀，用以逐渐增加向导阀操作式泄压阀输送的液压流体流量。

3.如权利要求1所述的驾驶室加热器，其中液压系统包括为泵提供液压流体的液压储罐。

4.如权利要求3所述的驾驶室加热器，其中控制器向电磁操作控制阀发送信号，从而在发动机冷却剂达到预定的工作温度时、在液压储罐达到最高温度限制时或者在选择运行吊车功能时关闭辅助液压子系统。

5.如权利要求3所述的驾驶室加热器，其中减压泄压阀在泄压模式下工作以调节和限制入口流量，同时将下游流量排放至液压储罐，以便保护下游的组件免于过度加压。

6.如权利要求3所述的驾驶室加热器，其中通过导阀操作式泄压阀处的减压来加热液压储罐内的液压流体。

7.如权利要求1所述的驾驶室加热器，其中发动机冷却剂是水，且发动机冷却剂的预定工作温度是82℃。

8.如权利要求1所述的驾驶室加热器，进一步包括第一歧管和第二歧管，其中电磁操作控制阀位于减压泄压阀的下游并被连接至第二歧管。

9.如权利要求1所述的驾驶室加热器，其中泵是负载检测活塞泵，以及梭式止回阀检测负载压力并将负载检测方向信号发送到负载检测活塞泵，一个方向用于吊车功能而另一方向用于辅助液压子系统，将两个信号中较大的一个发送至所述泵。

10.如权利要求1所述的驾驶室加热器，其中辅助液压子系统被调节用于在驱动发动机上产生马力负载，以将发动机冷却剂温度带至180华氏度的工作温度。

11.一种包括司机驾驶室加热系统的吊车，所述吊车包括主液压系统和具有冷却剂回路的驱动发动机，所述司机驾驶室加热系统包括辅助液压回路，所述液压回路包括：

第一歧管和第二歧管；

安装至第一歧管的减压泄压阀，用于将第一歧管的入口处的压力限制到低于所述主液压系统压力的压力，以及用于在所述减压泄压阀下游提供泄压功能；以及

导阀操作式泄压阀，其被安装至减压泄压阀下游的第二歧管，所述导阀操作式泄压阀生成并保持如下辅助液压回路内的压力，该压力给吊车发动机提供足够的马力负载以将冷却剂回路内的发动机冷却剂的温度升高至预定工作温度；

其中来自冷却剂的热量被用于加热所述司机驾驶室。

12.如权利要求11所述的吊车，进一步包括液压储罐，其中通过泄压阀的降压来加热流向液压储罐的液压流体并且其中监控所述液压储罐中的液压流体的温度。

13.如权利要求11所述的吊车，其中所述司机驾驶室加热系统施加必要的马力负载以将发动机冷却剂带至82℃的预定工作温度。

14.如权利要求11所述的吊车，其中所述辅助液压回路包括比例式电磁操作控制阀，其被安装至减压泄压阀下游，所述电磁操作控制阀响应于来自发动机冷却剂温度检测器的信号打开和关闭辅助液压回路，其中导阀操作式泄压阀被设置在所述电磁操作控制阀的下游。

15.如权利要求11所述的吊车，其中所述辅助液压回路进一步包括梭式止回阀，用于给负载检测泵提供负载检测信号，所述梭式止回阀控制至负载检测泵的负载检测压力信号，以选择性地运行吊车功能或辅助液压回路。

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