CN106015188B - 一种液压油自动散热控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明具体为一种液压油自动散热控制系统，解决了现有散热系统存在散热效果差且功率浪费严重的问题。液压油箱高、中温区分别与电控阀连接，电控阀与散热器电控变量泵连通；液压油箱低温区与冷却风扇电控变量泵连通；冷却风扇电控变量泵的输出端与电磁换向阀的输入端连通，电磁换向阀的输出端与液压油箱之间设置有液压马达和电磁换向阀Ⅲ，液压马达的输出端与电磁换向阀Ⅲ的输入端连接，电磁换向阀Ⅲ的输出端与液压油箱高、低温区连接，散热器电控变量泵的输出端与散热器的输入端连通，散热器的输出端与电磁换向阀Ⅱ的输入端连通，电磁换向阀Ⅱ的输出端与液压油箱中、低温区连通。本发明实现了散热系统高效率运行的目的。

Description

一种液压油自动散热控制系统

技术领域

本发明涉及散热系统，具体为一种液压油自动散热控制系统。

背景技术

液压系统的液压油冷却降温的工作原理与过程一般如下：液压油箱内的液压油经冷却油泵抽出后进入散热器内，散热器通过冷却风扇的旋转将冷空气吸入穿过散热器，在此过程中散热器内的高温液压油与强制流动的冷空气进行冷热交换，使得液压油温度得以降低，冷却后的液压油流回油箱内供主泵吸油工作。液压油箱内的液压油不停的如此循环，通过散热器进行油温的冷却降温。

这种散热系统存在如下不足之处：1、散热器风扇转速多为定值，散热器工作时吸入的冷空气量为定值，热交换量也为定值，散热器的散热功率随着油温的高低变化无法调整，影响散热效果，同时造成功率的浪费；2、液压系统工作时散热器的工作状态基本为两种模式：一是一直工作中，一直在对液压油进行冷却，使得液压油箱内的液压油温度一直较低，对于低温运行或启动有要求的液压系统会受到影响；二是待液压系统的油温较高时再开始工作，待油箱内的液压油温度较高后才开始进行冷却，这样在夏季散热功率不是足够大时会出现液压油的温度难以降下来的情况；3、在液压系统工作过程中，液压油箱内的液压油温度没有明确的区域区分，整个液压油箱内的液压油混在一起。实际使用中，冷却油泵吸入的并不一定是液压油箱内温度最高的液压油，液压主泵吸入的也并不一定是液压油箱内温度最低的液压油，散热系统看似是在进行油温的散热冷却，但整个散热系统的效率较低。在实际使用过程中，大多数的散热系统均是按液压油箱基本为一个温度值进行散热冷却；4、散热器在工作吸风的过程中会使散热器表面吸附很多杂物与灰尘，工作时间长后会影响散热器的散热效果，如不定期让人清理散热器的吸风面，散热器的工作效果就会受到影响。

发明内容

本发明为了解决现有散热系统存在散热效果差且功率浪费严重的问题，提供了一种液压油自动散热控制系统。

本发明是采用如下技术方案实现的：一种液压油自动散热控制系统，包括液压油箱，还包括冷却风扇电控变量泵、电磁换向阀Ⅰ、散热器、散热器电控变量泵、电磁换向阀Ⅱ、位于主液压系统回油与泄油回路上的温度传感器Ⅳ、位于液压油箱内高温区和低温区的温度传感器I；还包括液位传感器、温度传感器Ⅱ、温度传感器Ⅲ及单片机；液压油箱高温区与中温区分别与电控阀Ⅰ的输入端连接，电控阀Ⅰ的输出端与散热器电控变量泵的输入端连通；液压油箱低温区与冷却风扇电控变量泵的输入端连通；冷却风扇电控变量泵的输出端与电磁换向阀Ⅰ的输入端连通，电磁换向阀Ⅰ的输出端与液压油箱之间设置有与两者连通的液压马达和电磁换向阀Ⅲ，液压马达的输出轴上设置有冷却风扇；所述冷却风扇采用具有自动反转反吹功能的风扇；液压马达的输出端与电磁换向阀Ⅲ的输入端连接，电磁换向阀Ⅲ的一个输出端与液压油箱高温区连接，电磁换向阀Ⅲ的另一个输出端与液压油箱低温区连接，散热器电控变量泵的输出端与散热器的输入端连通，散热器的输出端与电磁换向阀Ⅱ的输入端连通，电磁换向阀Ⅱ的一个输出端与液压油箱中温区连通，电磁换向阀Ⅱ的另一个输出端与液压油箱低温区连通；主液压系统的回油与电控阀Ⅱ的输入端连接，电控阀Ⅱ的一个输出端与液压油箱高温区连接，电控阀Ⅱ的另一个输出端与液压油箱的中温区连接；主液压系统的泄油与电控阀Ⅲ的输入端连接，电控阀Ⅲ的一个输出端与液压油箱高温区连接，电控阀Ⅲ的另一个输出端与液压油箱的中温区连接；液压油箱的高温区、中温区与低温区是通过隔热板将三者隔开，三者之间没有热传递；温度传感器Ⅳ、温度传感器I、液位传感器、温度传感器Ⅱ、温度传感器Ⅲ的输出端与单片机的输入端连接，单片机的输出端与冷却风扇电控变量泵、电磁换向阀Ⅰ的控制端、散热器电控变量泵、电磁换向阀Ⅱ、电磁换向阀Ⅲ、电控阀Ⅰ、电控阀Ⅱ、电控阀Ⅲ的控制端连接；所述液位传感器为三个，分别安装在液压油箱的高、中、低温区；温度传感器Ⅱ连接在液压马达的输出端与电磁换向阀Ⅲ的输入端之间的回油路上；温度传感器Ⅲ连接在散热器的输出端与电磁换向阀Ⅱ的输入端之间的回油路上。

该液压油自动散热控制系统可根据液压油箱内液压油温度的高低进行自动调速，进而实现散热器散热功率的自动匹配，同时根据液压系统要求的温度工作区间，散热器电控变量泵和冷却风扇电控变量泵在高温区、中温区、低温区温度传感器的控制下自动选择工作模式，各种模式具有连续性；在电磁换向阀的控制下，温度高的液压油回到高温区，温度不高的液压油回到中温区；主液压系统的回油与泄油通过温度传感器和电控阀的控制，温度高的液压油一定是回到高温区，温度不高的液压油回到中温区，实现液压油箱内高温区、中温区与低温区三者的隔离，保证散热油泵吸入的是油箱内最高温度的油，液压主泵吸入的是油箱内最低温度的油，此外散热风扇还设计有自动反转反吹功能，可实现散热器吸风面的自清理，减少了人工定期清理散热器吸风面的过程，保证了散热器的散热效果，克服了现有散热系统存在散热效果差且功率浪费严重的问题。

冷却风扇旁边设置有转速传感器，散热器的两端的管路上连接有起保护散热器作用的单向阀，冷却风扇电控变量泵输出端的管路上连接有保护冷却风扇电控变量泵工作最高压力的溢流阀。

本发明实现了散热器散热功率的自动调节的要求，而且保证了整个液压系统在合适的温度区间内工作，实现了散热系统高效率运行的目的，同时可实现散热器吸风面的自清理，省去了人工定期清理散热器吸风面的工序，极大地提高了散热器的运转效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1-液压油箱，2-冷却风扇电控变量泵，3-电磁换向阀Ⅰ，4-散热器，5-散热器电控变量泵，6-电磁换向阀Ⅱ，7-温度传感器Ⅳ，8-温度传感器I，9-液压马达，10-冷却风扇，11-转速传感器，12-单向阀，13-溢流阀，14-液位传感器，15-温度传感器Ⅱ，16-温度传感器Ⅲ，17-电控阀Ⅰ，18-电控阀Ⅱ，19-电控阀Ⅲ，20-电磁换向阀Ⅲ，21-隔热板。

具体实施方式

一种液压油自动散热控制系统，包括液压油箱1，还包括冷却风扇电控变量泵2、电磁换向阀Ⅰ3、散热器4、散热器电控变量泵5、电磁换向阀Ⅱ6、位于主液压系统回油与泄油回路上的温度传感器Ⅳ7、位于液压油箱1内的温度传感器I8、液位传感器14、温度传感器Ⅱ15、温度传感器Ⅲ16及单片机；液压油箱1高温区与中温区分别与电控阀Ⅰ17的输入端连接，电控阀Ⅰ17的输出端与散热器电控变量泵5的输入端连通；液压油箱1低温区与冷却风扇电控变量泵2的输入端连通；冷却风扇电控变量泵2的输出端与电磁换向阀Ⅰ3的输入端连通，电磁换向阀Ⅰ3的输出端与液压油箱1之间设置有与两者连通的液压马达9和电磁换向阀Ⅲ20，液压马达9的输出轴上设置有冷却风扇10；液压马达9的输出端与电磁换向阀Ⅲ20的输入端连接，电磁换向阀Ⅲ20的一个输出端与液压油箱1高温区连接，电磁换向阀Ⅲ20的另一个输出端与液压油箱1低温区连接，散热器电控变量泵5的输出端与散热器4的输入端连通，散热器4的输出端与电磁换向阀Ⅱ6的输入端连通，电磁换向阀Ⅱ6的一个输出端与液压油箱1中温区连通，电磁换向阀Ⅱ6的另一个输出端与液压油箱1低温区连通；主液压系统的回油与电控阀Ⅱ18的输入端连接，电控阀Ⅱ18的一个输出端与液压油箱1高温区连接，电控阀Ⅱ18的另一个输出端与液压油箱1的中温区连接；主液压系统的泄油与电控阀Ⅲ19的输入端连接，电控阀Ⅲ19的一个输出端与液压油箱1高温区连接，电控阀Ⅲ19的另一个输出端与液压油箱1的中温区连接；液压油箱1的高温区、中温区与低温区是通过隔热板21将三者隔开，三者之间没有热传递；温度传感器Ⅳ7、温度传感器I8、液位传感器14、温度传感器Ⅱ15、温度传感器Ⅲ16的输出端与单片机的输入端连接，单片机的输出端与冷却风扇电控变量泵2、电磁换向阀Ⅰ3的输入端、散热器电控变量泵5、电磁换向阀Ⅱ6、电磁换向阀Ⅲ20、电控阀Ⅰ17、电控阀Ⅱ18、电控阀Ⅲ19的输入端连接。

冷却风扇10旁边设置有转速传感器11，散热器4的两端的管路上连接有起保护散热器4作用的单向阀12，冷却风扇电控变量泵2输出端的管路上连接有保护冷却风扇电控变量泵2工作最高压力的溢流阀13。

具体实施过程中，当主机主液压系统开始工作后，液压油自动散热控制系统也同时启动运行：启动散热器电控变量泵5和冷却风扇电控变量泵2，液压油箱1内的液压油经散热器电控变量泵5抽出进入散热器4中，由于整个液压系统刚运行不久，此时系统的油温较低，默认为节能模式，通过温度传感器和液压油箱1不同区域内设置的温度传感器I对各部位的油温进行检测，将采集到的温度值发给单片机，单片机将此时的温度值与预设定值进行对比分析后给散热器电控变量泵5的电磁铁一个较小的电流值，控制其排量为小排量，使其从液压油箱1抽出较少的液压油进入散热器4内进行冷却，与此同时单片机给电磁换向阀Ⅰ3的电磁铁得电，使其在左位工作，同时给冷却风扇电控变量泵2的电磁铁一个较小的电流值，使其处于小排量状态为风扇马达9供油，冷却风扇10以低转速运行，对散热器4进行吹风冷却。

当整个液压系统运行一定时间后，液压系统的液压油温度逐渐上升，位于液压油箱1高温区的温度传感器I将检测到的液压油温度值发给单片机，当单片机对比发现此时的油温高于节能模式的油温设定值后，会调大冷却风扇电控变量泵2的电磁铁的电流值，使其排量变大，冷却风扇10的运行转速会相应提高，此时散热系统会自动调整为节能--经济模式。

若在节能经济模式运行过程中，单片机发现液压油箱1内的油温仍在继续升高，当超过节能经济模式的油温设定值后，散热系统会自动调整为经济模式，单片机会给散热器电控变量泵5的电磁铁一个一个较大电流值，控制其泵的排量变大，提高从油箱的抽油量，同时单片机会继续调大冷却风扇电控变量泵2的电磁铁的电流值，使其排量继续变大，冷却风扇10会以较高转速运行进行散热。

若在经济模式运行过程中，液压油箱1内的油温仍在继续升高或者保持不变，此时散热系统会自动调整为经济高效模式，即单片机会给散热器电控变量泵5的电磁铁更大的电流值，使其泵的排量继续变大，以较大的吸油流量从油箱内抽出液压油进入散热器4内冷却散热，此时冷却风扇电控变量泵2的电磁铁的电流值不变化，保持经济模式状态下的电流值，冷却风扇10的转速不变。

若在经济高效模式运行状态下，液压油箱1内的油温保持长时间不变，此时散热系统会自动调整为高效模式，即单片机会给散热器电控变量泵5的电磁铁最大电流值，控制其排量为最大排量，使其以最大流量从液压油箱1内抽出液压油进入散热器4内冷却散热，同时单片机将将冷却风扇电控变量泵2的电磁铁的电流值调整为最大值，使其排量也变为最大排量，冷却风扇10会以最高转速运行，此时散热系统以最大散热功率运行工作。

上述情况为散热控制系统的五种散热模式，各个模式的控制与切换都是基于通过对液压油箱内高温区域内油温的检测，并通过控制器进行自动切换。各模式之间是连续变化转换的，即散热器电控变量泵5的电磁铁、冷却风扇电控变量泵2的电磁铁的电流值是实时调节变化的，它们都是随着油箱内液压油温度的升高或降低而进行动态调节。

电磁换向阀Ⅱ6用于控制将经过散热器4冷却后的液压油流回液压油箱1内的不同温度区内，通过温度传感器Ⅲ16的检测，若经过散热器4冷却后的液压油温度值达到理想的冷却油温值时，电磁换向阀Ⅱ6的4D电磁铁得电，经散热器冷却后的液压油流入油箱的低温区；若经过散热器4冷却后的液压油温度值仍然较高，未达到理想的冷却油温值时，电磁换向阀Ⅱ6的3D电磁铁得电，经散热器冷却后的液压油流入油箱的中温区，同时配合电控阀Ⅰ17的9D电磁铁得电，散热器电控变量泵5此时会从中温区吸油，再次进入散热器4进行冷却散热。

主液压系统的回油路与系统的泄油回路在流入液压油箱1时会分别通过电控阀Ⅱ18，电控阀Ⅲ19进行分流选择。当主液压系统回油路中的液压油温不高时，此时通过安装在主回油油路上的温度传感器Ⅳ7的检测，通过单片机使电控阀Ⅱ18的12D电磁铁得电，主液压系统的回油会流入液压油箱的中温区域内，若主液压系统回油中的液压油温较高时，单片机使电控阀Ⅱ18的11D电磁铁得电，主液压系统的回油会流入液压油箱的高温区域内；同理当主液压系统泄油回路中的液压油温不高时，通过安装在泄油油路上的温度传感器7的检测，通过单片机使电控阀Ⅲ19的14D电磁铁得电，液压系统的泄油会流入液压油箱的中温区域内，若液压系统泄油回路中的液压油温较高时，单片机使电控阀Ⅲ19的13D电磁铁得电，液压系统的泄油会流入液压油箱的高温区域内。

与此同时散热系统会由液压油箱高温区、中温区安装的液位传感器14对各区域内液压油位进行检测，通过单片机对电控阀Ⅰ17的控制实现散热器电控变量泵5从高温区或中温区吸油的选择。当主液压系统的回油路与系统的泄油回路都流回到油箱中温区内时，中温区内液压油油位会上升，当中温区的液位传感器14检测到其油位较高后，会通过单片机使电控阀Ⅰ17的9D电磁铁得电，散热器电控变量泵5此时会从中温区吸油进入散热器4进行冷却；当主液压系统的回油路与系统的泄油回路都流回到油箱高温区内时，高温区内液压油油位会上升，当高温区的液位传感器检测到其油位较高后，会通过单片机使电控阀Ⅰ17的10D电磁铁得电，散热器电控变量泵5此时会从高温区吸油进入散热器4进行冷却。散热器电控变量泵5分别从中温区、高温区吸油时，出于节能考虑，冷却风扇10的转速不一样，具体由温度传感器I8控制，通过液位传感器14的联合控制，可以实现散热器电控变量泵5从油箱不同温度区域进行吸油冷却。低温区的液位传感器通过控制散热器电控变量泵5的排量保证低温区液位处于正常液位。

电磁换向阀Ⅲ20用于控制将经过风扇液压马达9工作后的液压油流回液压油箱1内的不同温度区内，通过温度传感器Ⅱ15的检测，若经过风扇液压马达9工作后的液压油温度值较低时，电磁换向阀Ⅲ20的8D电磁铁得电，经风扇液压马达的液压油流入油箱的低温区；若经过风扇液压马达9工作后的液压油温度值较高时，电磁换向阀Ⅲ20的7D电磁铁得电，经风扇液压马达的液压油流入油箱的高温区，同时配合电控阀Ⅰ17的10D电磁铁得电，散热器电控变量泵5从高温区吸油进入散热器8进行冷却散热。

上述各换向阀的工作模式保证了液压油箱内不同温度区域的正常工作，使得各不同温度区内的液压油互不影响，同时整个散热系统处于低能耗、高效率的工作状态，保证了液压主泵吸入的一直是油箱内油温最低的液压油。

当单片机给电磁换向阀3的2D电磁铁得电，其处于右位工作，同时给冷却风扇电控变量泵2的电磁铁最大电流值，使其以最大排量为风扇液压马达9供油，驱动冷却风扇10以最大转速反向旋转运行，其工作模式由吸风转变为吹风，对散热器4的表面进行吹风清理，吹风的时间可以通过控制器进行设定，待达到设定好的时间后，电磁换向阀Ⅰ3的电磁铁断电，换向阀回到中位，风扇液压马达9与风扇10停止旋转，完成散热器的自清理工作。

Claims (2)

1.一种液压油自动散热控制系统，包括液压油箱（1），其特征在于：还包括冷却风扇电控变量泵（2）、电磁换向阀Ⅰ（3）、散热器（4）、散热器电控变量泵（5）、电磁换向阀Ⅱ（6）、位于主液压系统回油与泄油回路上的温度传感器Ⅳ（7）、位于液压油箱（1）内高温区和低温区的温度传感器I（8）；还包括液位传感器（14）、温度传感器Ⅱ（15）、温度传感器Ⅲ（16）及单片机；液压油箱（1）高温区与中温区分别与电控阀Ⅰ（17）的输入端连接，电控阀Ⅰ（17）的输出端与散热器电控变量泵（5）的输入端连通；液压油箱（1）低温区与冷却风扇电控变量泵（2）的输入端连通；冷却风扇电控变量泵（2）的输出端与电磁换向阀Ⅰ（3）的输入端连通，电磁换向阀Ⅰ（3）的输出端与液压油箱（1）之间设置有与两者连通的液压马达（9）和电磁换向阀Ⅲ（20），液压马达（9）的输出轴上设置有冷却风扇（10）；所述冷却风扇（10）采用具有自动反转反吹功能的风扇；液压马达（9）的输出端与电磁换向阀Ⅲ（20）的输入端连接，电磁换向阀Ⅲ（20）的一个输出端与液压油箱（1）高温区连接，电磁换向阀Ⅲ（20）的另一个输出端与液压油箱（1）低温区连接，散热器电控变量泵（5）的输出端与散热器（4）的输入端连通，散热器（4）的输出端与电磁换向阀Ⅱ（6）的输入端连通，电磁换向阀Ⅱ（6）的一个输出端与液压油箱（1）中温区连通，电磁换向阀Ⅱ（6）的另一个输出端与液压油箱（1）低温区连通；主液压系统的回油与电控阀Ⅱ（18）的输入端连接，电控阀Ⅱ（18）的一个输出端与液压油箱（1）高温区连接，电控阀Ⅱ（18）的另一个输出端与液压油箱（1）的中温区连接；主液压系统的泄油与电控阀Ⅲ（19）的输入端连接，电控阀Ⅲ（19）的一个输出端与液压油箱（1）高温区连接，电控阀Ⅲ（19）的另一个输出端与液压油箱（1）的中温区连接；液压油箱（1）的高温区、中温区与低温区是通过隔热板（21）将三者隔开，三者之间没有热传递；温度传感器Ⅳ（7）、温度传感器I（8）、液位传感器（14）、温度传感器Ⅱ（15）、温度传感器Ⅲ（16）的输出端与单片机的输入端连接，单片机的输出端与冷却风扇电控变量泵（2）、电磁换向阀Ⅰ（3）的控制端、散热器电控变量泵（5）、电磁换向阀Ⅱ（6）、电磁换向阀Ⅲ（20）、电控阀Ⅰ（17）、电控阀Ⅱ（18）、电控阀Ⅲ（19）的控制端连接；所述液位传感器（14）为三个，分别安装在液压油箱（1）的高、中、低温区；温度传感器Ⅱ（15）连接在液压马达（9）的输出端与电磁换向阀Ⅲ（20）的输入端之间的回油路上；温度传感器Ⅲ（16）连接在散热器（4）的输出端与电磁换向阀Ⅱ（6）的输入端之间的回油路上。

2.根据权利要求1所述的一种液压油自动散热控制系统，其特征在于：冷却风扇（10）旁边设置有转速传感器（11），散热器（4）的两端的管路上连接有起保护散热器（4）作用的单向阀（12），冷却风扇电控变量泵（2）输出端的管路上连接有保护冷却风扇电控变量泵（2）工作最高压力的溢流阀（13）。