CN103573758A - 一种液压油调温系统及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压油调温系统及工程机械，属于机械控制领域，适用于工程机械的液压油系统，包括储液罐1、换热器3和发动机4。换热器3中设有LNG管路、液压油高温管路、大腔和小腔。液压油系统的调温管路上设有液压油出口和液压油进口，液压油出口分别与高温管路的进口和小腔进口相连，液压油进口分别与高温管路的出口和小腔出口相连。高温管路的出口和小腔出口与液压油进口之间分别设有节流阀。发动机4上设有冷却水管路，冷却水管路的出口和进口分别与大腔进口和大腔出口相通。本发明的技术方案通过综合利用发动机冷却水的热能和LNG气化时的冷能，在换热器中大幅度调节液压油的温度，通过支路流量控制使液压油达到最优使用温度。

Description

一种液压油调温系统及工程机械

技术领域

本发明属于机械设备制造领域，涉及一种调温系统，尤其涉及一种利用LNG冷能的液压油调温系统及工程机械。 

背景技术

液压传动在工程机械上有着极为重要的应用，而液压油温极大影响着液压油的使用性能。 

当油温过低时，液压油黏度过高，运动阻力增大，功率损耗增大；当液压油温过高时，容易损坏密封圈等塑胶件，液压油黏度也极低，内泄加大，整机运动机构执行效率和精度下降。如图1所示，主泵将液压油泵至主阀，然后分配到各执行机构，然后温度有所升高的液压油回到主阀，然后送至散热器中，在特定的工程机械上，此种液压油散热器的固定配置难以随着环境温度的变化而大幅调整液压油温。 

如一款使用普通液压油的挖掘机，在冬季严寒地区，正式工作前需要一定时间的暖机准备工作，连续工作时，液压油温稳定在约10℃左右，而在夏季连续工作时，液压油温可上升到95℃以上，挖掘机内部油路已固定，其设计加工精度相适应的液压油黏度在油温55℃左右达到最适宜工作状态，当液压油温大幅偏离此标准时，将对挖掘机的运动机构执行效率造成极大影响。 

随着人们对清洁能源利用的逐步重视，使用液化天然气（LNG，LiquefiedNatural Gas）作为燃料的主机类型越来越多，目前LNG在部分工程机械上已有成熟的应用。如图2所示，作为工程机械燃料使用时，需要从-162℃的低温液体加热气化到大约55℃气体，使用发动机冷却水做热源来加热LNG，在气化过程中LNG会释放大量的冷能，如果不加利用，则直接损失掉。 

发明内容

有鉴于此，本发明通过综合利用发动机冷却水的热能和LNG气化时的冷能，在换热器中大幅度调节液压油的温度，通过支路流量控制使液压油达到最优使用温度。 

为达到上述目的，具体技术方案如下： 

一方面，提供一种液压油调温系统，适用于工程机械的液压油系统，所述液压油系统包括通过调温管路依次循环相连的油箱、主泵、主阀、执行机构，所述液压油调温系统包括储液罐、换热器和发动机，所述换热器中设有LNG管路、大腔和小腔，所述LNG管路串行通过所述大腔和小腔，并交替与所述大腔和小腔内的流体交换热量，所述储液罐和发动机分别与所述LNG管路的进口和出口相通，所述大腔中设有液压油高温管路、大腔进口和大腔出口，所述小腔中设有小腔进口和小腔出口，所述液压油系统的调温管路上设有液压油出口和液压油进口，所述液压油出口分别与所述液压油高温管路的进口和小腔进口相通，所述液压油进口分别与所述液压油高温管路的出口和小腔出口相通，所述发动机上设有冷却水管路，所述冷却水管路的出口和进口分别与所述大腔进口和大腔出口相通，所述液压油高温管路的出口和小腔出口与液压油进口之间分别设有节流阀。 

优选的，还包括缓冲瓶，所述LNG管路的出口通过缓冲瓶与所述发动机相连。 

优选的，还包括控制器，所述控制器分别与节流阀、主泵相连。 

优选的，还包括与所述控制器相连的温度传感器，所述温度传感器设于所述调温管路中。 

优选的，所述调温管路的液压油出口和液压油进口设于所述主泵和主阀之间。 

优选的，所述温度传感器的数量为两个，所述两个温度传感器分别设于所述主泵和液压油出口之间、液压油进口和主阀之间。 

优选的，所述调温管路的液压油出口和液压油进口设于所述主阀和油箱之间。 

优选的，所述温度传感器的数量为两个，所述两个温度传感器分别设于所述主泵和主阀之间、液压油进口和油箱之间。 

优选的，还包括隔热保温管路，所述储液罐通过隔热保温管路与所述LNG管路的进口相连。 

另一方面，提供一种工程机械，包括如上述的液压油调温系统。 

相对于现有技术，本发明的技术方案的优点有： 

1、综合利用LNG冷能和发动机冷却水的热能，实现综合调节液压油温度的功能，调温范围大； 

2、液压油温度的稳定能提高液压系统的执行效率和精度，减少故障率； 

3、液压系统温度的稳定可减小对液压油自身标号的要求，同一款常温使用的液压油可在不同极端温度环境下使用，高温和低温均可适应。 

4、取消固定式的液压油散热器。 

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中： 

图1是现有液压油系统的结构框图； 

图2是现有LNG系统的结构框图； 

图3是本发明实施例的结构示意图； 

图4是本发明另一实施例的结构示意图。 

其中，1为储液罐、2为隔热保温管路、3为换热器、4为发动机、5为缓冲瓶、6为第一节流阀、7为第二节流阀、8为控制器、9为第一温度传感器、10为油箱、11为主泵、12为第二温度传感器、13为主阀、14为执行机构。 

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。 

以下将结合附图对本发明的实施例做具体阐释。 

如图3中所示的本发明的实施例的一种液压油调温系统，适用于工程机械的液压油系统。 

液压油系统包括通过调温管路依次循环相连的油箱10、主泵11、主阀13、执行机构14。液压油调温系统包括储液罐1、换热器3和发动机4。 

换热器3中设有LNG管路、大腔和小腔。LNG管路串行通过大腔和小腔中，并交替与大腔和小腔内的流体交换热量。储液罐1和发动机4分别与LNG管路的进口和出口相通。 

大腔中设有液压油高温管路、大腔进口和大腔出口；小腔中设有小腔进口和小腔出口。 

液压油系统的调温管路上设有液压油出口和液压油进口，液压油出口分别与高温管路的进口和小腔进口相连，液压油进口分别与高温管路的出口和小腔出口相连。高温管路的出口和小腔出口与液压油进口之间分别设有节流阀。 

发动机4上设有冷却水管路，冷却水管路的出口和进口分别与大腔进口和大腔出口相通。 

本发明的实施例通过综合利用发动机冷却水的热能和LNG气化时的冷能，在换热器中大幅度调节液压油的温度，通过支路流量控制使液压油达到最优使用温度。 

如图3中所示，在本发明的实施例中，系统分三个流体管路： 

1，LNG输送管路。液化天然气（LNG）从储液罐1中流出，经过隔热保温管路2，通往换热器3，在换热器3有两个隔离的液体腔，其中大腔流通发动机冷却水，小腔流通液压油。LNG管路成弯曲状连续交替通过两个液体腔的空间，在其间吸收热量变成气态天然气(NG)，通过缓冲瓶5，输送至发动机4。 

在换热器3中，LNG管路经过两个液体腔的空间。在两个空间内，分别与发动机冷却水和液压油产生热交换，-160℃的LNG吸收热量，将部分冷能传递给液压油。 

2，发动机4冷却水管路。将天然气发动机4的冷却水通过大腔进口和大腔出口引至换热器3中，经热量交换后，流回发动机4。 

在换热器3大腔中，包含两条管路，一条弯折交替通过大小腔的LNG管路，通过LNG；一条液压油高温管路，通过液压油。管路中LNG充分吸热，气化成NG，输送至缓冲瓶5中，再将一定量压缩NG送至发动机燃烧。 

在另一条高温管路中流通液压油，吸收换热器3大腔中发动机4冷却水的热量，发动机4的冷却水进换热器3时的水温在90℃以上，可充分加热两条管路中流体。 

3，液压油换热系统管路。在原液压系统管路的基础上，取消液压油散热器，如图2中所示，在本实施例中，将从主阀13回流的液压油分成两支路引至换热器3中，一条支路通过换热器3的大腔的高温管路，吸收发动机4冷却水的热能，提高油温，由第一节流阀6控制该支路的流量；另一条支路液压油注入换热器3的小腔，此空间包含部分LNG管路，吸收流通其间LNG的冷能，降低油温，由第二节流阀7控制该支路的流量。两路分别通过节流阀，包括第一节流阀6和第二节流阀7，控制两种流体的流量，并由第一传感器9实时监测液压油的温度，反馈至控制器8，提供流量调整依据。 

另外，还设有系统控制回路。温度传感器包括两个，第一传感器9和第二传感器12。通过第一温度传感器9和第二温度传感器12，采集温度调节后的液压油的实时温度，和主泵11泵出输送至主阀13的液压油温度，信号传递至控制器8，由控制器8控制第一节流阀6和第二节流阀7的开度，实现对液压油 温的综合调节。 

当需给液压油降温时，增大第二节流阀7的流量，减小或者关闭第一节流阀6的流量，液压油吸收LNG冷能温度降低，由第一温度传感器9监测两支路流体混合后的温度。如温度过低，则适当减小第二节流阀7的流量，增大第一节流阀6的流量，如温度过高，则反之。 

当需给液压油升温时，增大第一节流阀6的流量，减小第二节流阀7的流量，液压油吸收发动机冷却水的热能温度升高，由第一温度传感器9监测两支路流体混合后的温度，如温度过高，则适当减小第一节流阀6的流量，增大第二节流阀7的流量，如温度过低，则反之。 

第二节流阀7保留一定最小开度，使换热器3小腔中液压油保持流动性，防止其温度过低导致黏度过高或者凝固，损坏换热器3。 

此外，在本发明的实施例中，可将第一节流阀6和第二节流阀7以及其上的控制元件做成一个组件，起到分流、节流、控制的作用。将液压油的油箱和部分油路外部增添保温隔热装置，减少环境温度对液压油温度的影响，提高换热系统的控制效果。 

并如图4中所示，在本发明的实施例中，将调温管路的液压油出口和液压油进口设于主泵11和主阀13之间，以减少液压油在油箱10中与外界热量的交换。 

本发明的实施例中还包括一种工程机械，设有如上述的液压油调温系统。由于上述液压油调温系统具有上述技术效果，因此，设有该液压油调温系统的工程机械也应具备相应的技术效果，其具体实施过程与上述实施例类似，兹不赘述。 

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。 

Claims (10)

1.一种液压油调温系统，适用于工程机械的液压油系统，所述液压油系统包括通过调温管路依次循环相连的油箱（10）、主泵（11）、主阀（13）、执行机构（14），其特征在于，所述液压油调温系统包括储液罐（1）、换热器（3）和发动机（4），所述换热器（3）中设有LNG管路、大腔和小腔，所述LNG管路串行通过所述大腔和小腔，并交替与所述大腔和小腔内的流体交换热量，所述储液罐（1）和发动机（4）分别与所述LNG管路的进口和出口相通，所述大腔中设有液压油高温管路、大腔进口和大腔出口，所述小腔中设有小腔进口和小腔出口，所述液压油系统的调温管路上设有液压油出口和液压油进口，所述液压油出口分别与所述液压油高温管路的进口和小腔进口相通，所述液压油进口分别与所述液压油高温管路的出口和小腔出口相通，所述发动机（4）上设有冷却水管路，所述冷却水管路的出口和进口分别与所述大腔进口和大腔出口相通，所述液压油高温管路的出口和小腔出口与液压油进口之间分别设有节流阀。

2.如权利要求1所述的液压油调温系统，其特征在于，还包括缓冲瓶（5），所述LNG管路的出口通过缓冲瓶（5）与所述发动机（4）相连。

3.如权利要求2所述的液压油调温系统，其特征在于，还包括控制器（8），所述控制器（8）分别与节流阀、主泵（11）相连。

4.如权利要求3所述的液压油调温系统，其特征在于，还包括与所述控制器（8）相连的温度传感器，所述温度传感器设于所述调温管路中。

5.如权利要求4所述的液压油调温系统，其特征在于，所述调温管路的液压油出口和液压油进口设于所述主泵（11）和主阀（13）之间。

6.如权利要求5所述的液压油调温系统，其特征在于，所述温度传感器的数量为两个，所述两个温度传感器分别设于所述主泵（11）和液压油出口之间、液压油进口和主阀（13）之间。

7.如权利要求4所述的液压油调温系统，其特征在于，所述调温管路的液压油出口和液压油进口设于所述主阀（13）和油箱（10）之间。

8.如权利要求7所述的液压油调温系统，其特征在于，所述温度传感器的数量为两个，所述两个温度传感器分别设于所述主泵（11）和主阀（13）之间、液压油进口和油箱（10）之间。

9.如权利要求1所述的液压油调温系统，其特征在于，还包括隔热保温管路（2），所述储液罐（1）通过隔热保温管路（2）与所述LNG管路的进口相连。

10.一种工程机械，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的液压油调温系统。

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