CN109029005A - 冷却系统及具有该冷却系统的掘进机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冷却系统，包括外循环系统和用于对发热部件进行冷却的内循环系统，外循环系统中设有一级水箱冷却回路中，一级水箱冷却回路包括冷却塔、一级水箱和第一冷却器，冷却塔中流出的水能够依次流经一级水箱、第一冷却器的冷媒通路后流回冷却塔，一级水箱冷却回路中设有用于驱动水流动的第一动力装置，第一冷却器的热媒通路连接于内循环系统中。此种冷却系统能够通过冷却塔将一级水箱中的水温降至正常工作的范围内，无需像现有技术中通过开闸放水更换一级水箱中的水来保证外循环系统的冷却能力，能够更加方便地调节外循环系统的冷却能力。本发明还公开了一种包括上述冷却系统的掘进机，能够更加方便地调节外循环系统的冷却能力。

Description

冷却系统及具有该冷却系统的掘进机
技术领域
本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种冷却系统。此外，本发明还涉及一种包括上述冷却系统的掘进机。
背景技术
在盾构机等掘进机中，通常设有冷却系统对设备进行冷却。掘进机在正常掘进时，机内液压系统、主驱动部分及配电柜内电器部件等往往会产生大量的热量，使电机、泵等设备及隧道内的环境温度升高，而一旦温度过高，会造成设备损坏且带来人员危险，因此必须设置冷却系统使其及时冷却。
目前的冷却系统通常包括内循环系统和外循环系统，内循环系统为闭式系统，外循环系统为开式系统，闭式系统用于冷却主驱动、轴承、电器部件等掘进机内部发热部件，开式系统可以提供掘进机的日常运行用水(如皮带机清洗、掘进机内部清洗用水等)以及作为闭式系统的冷却介质对闭式系统进行冷却。
然而，此系统中，一旦开式系统的水温达到设定上限，只能停机并开闸放水，在开式系统的工业水箱中重新注入冷水。在掘进机恶劣的施工环境中，这个换水的过程常常需要被启动，换水工程较大，不便实施，既不利于掘进机的安全可靠运行，也不符合节能环保的宗旨。
因此，如何更加方便地调节外循环系统的冷却能力，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种冷却系统，能够更加方便地调节外循环系统的冷却能力。本发明的另一目的是提供一种包括上述冷却系统的掘进机，能够更加方便地调节外循环系统的冷却能力。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种冷却系统，包括外循环系统和用于对发热部件进行冷却的内循环系统，所述外循环系统中设有一级水箱冷却回路中，所述一级水箱冷却回路包括冷却塔、一级水箱和第一冷却器，所述冷却塔中流出的水能够依次流经所述一级水箱、所述第一冷却器的冷媒通路后流回所述冷却塔，所述一级水箱冷却回路中设有用于驱动水流动的第一动力装置，所述第一冷却器的热媒通路连接于所述内循环系统中。
优选地，所述外循环系统还包括第二冷却器，所述第二冷却器的冷媒入口连接于所述一级水箱的出口，所述第二冷却器的冷媒出口连接有第一用水管。
优选地，所述外循环系统还包括连接于所述第一冷却器的冷媒出口的第二用水管，所述第二用水管上设有用于控制水流的第一阀门，所述第一冷却器与所述冷却塔之间的管路上设有用于控制水流的第二阀门。
优选地，所述一级水箱冷却回路中还包括连接于所述冷却塔的出口与所述一级水箱的进口之间的临时储水箱。
优选地，所述临时储水箱的出口还连接有第三冷却器。
优选地，所述一级水箱与所述第一冷却器之间的管路上设有减震喉。
优选地，所述一级水箱中设有用于检测水温的第一温度传感器，所述第一温度传感器、所述一级水箱冷却回路中的阀门、所述第一动力装置、所述冷却塔分别信号连接主控器，所述主控器能够根据所述第一温度传感器的检测值控制所述冷却塔、所述一级水箱冷却回路中的阀门、所述第一动力装置的启闭。
优选地，所述内循环系统中的二级水箱中设有用于检测水温的第二温度传感器，所述第二温度传感器信号连接所述主控器，所述主控器能够根据所述第二温度传感器的检测值控制所述冷却塔、所述一级水箱冷却回路中的阀门、所述第一动力装置的启闭。
优选地，所述一级水箱中设有液位开关，所述液位开关信号连接于所述主控器，所述一级水箱的进口连接的外循环进水管上设有用于控制水流的第三阀门，所述主控器能够根据所述液位开关监测的液位情况控制所述第三阀门的启闭。
一种掘进机，包括冷却系统，所述冷却系统为如上述任意一项所述的冷却系统。
本发明提供的冷却系统中设有一级水箱冷却回路，其中，第一冷却器可以对内循环系统进行一次冷却，一级水箱冷却回路可以发挥二次冷却的作用对内循环系统进行二次冷却，当出现设备的发热功率达到外循环系统冷却上限等情况时，一级水箱中的水可以通过冷却塔的降温循环利用，能够将一级水箱中的水温降至正常工作的范围内，无需像现有技术中通过开闸放水更换一级水箱中的水来保证外循环系统的冷却能力，能够更加方便地调节外循环系统的冷却能力，便于实现，
同时可以避免水资源的浪费，节能环保，且能够降低运行成本，在应用于掘进机中时，可以提高掘进机运行的安全可靠性，提高水的利用率以实现节能环保、提高施工效率以及施工的安全性并降低施工成本。
本发明提供的包括上述冷却系统的掘进机，能够更加方便地调节外循环系统的冷却能力，无需因外循环系统中的水温过高而频繁停机换水，消除了冷却系统对整机运行的影响，节能环保。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供冷却系统的示意图。
图1中，1-内循环水泵；2-第四阀门；3-第二冷却器；4-第五阀门；5-减震喉；6-第一温度传感器；7-液位开关；8-第三阀门；9-过滤器；10-一级水箱；11-冷却塔；12-临时储水箱；13-二级水箱；14-第二温度传感器；15-第四冷却器；16-第一冷却器；17-第一阀门；18-第二阀门。
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做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。
本发明的核心是提供一种冷却系统，能够更加方便地调节外循环系统的冷却能力。本发明的另一核心是提供一种包括上述冷却系统的掘进机，能够更加方便地调节外循环系统的冷却能力。
请参考图1，图1为本发明所提供冷却系统的示意图。
本发明所提供冷却系统的一种具体实施例中，包括内循环系统和外循环系统。外循环系统中设有一级水箱冷却回路，该一级水箱冷却回路包括冷却塔11、设于冷却塔11出口侧的一级水箱10和设于一级水箱10出口侧的第一冷却器16，第一冷却器16设置在冷却塔11的进口侧，冷却塔11中流出的水能够依次流经一级水箱10、第一冷却器16的冷媒通路后流回冷却塔11。一级水箱冷却回路中设有用于驱动水流动的第一动力装置，使水能够在冷塔、一级水箱10与第一冷却器16之间循环流动。第一冷却器16的热媒通路连接于内循环系统中。
该冷却系统采用开式与闭式相结合的散热模式，外循环系统通过第一冷却器16与内循环系统之间进行热交换，以实现外循环系统对内循环系统的冷却，一级水箱10为该冷却过程提供冷却介质。同时，一级水箱冷却回路可以对一级水箱10进行冷却，根据需要，例如一级水箱10的冷却能力无法满足内循环系统的需求时，启动一级水箱冷却回路中的第一动力装置，此时，在一级水箱冷却回路中，第一动力装置驱动该回路中的水在冷却塔11与一级水箱10之间循环流动，由冷却塔11直接对一级水箱10中的水进行冷却，能够更加方便地调节外循环系统的冷却能力，并可节约用水。本申请以该冷却系统应用于掘进机为例来说明其应用，但是，该冷却系统也可以用于其他适用的机器或场合。
其中，内循环系统为闭式系统，主要用于冷却主驱动、轴承、电器部件及刀盘驱动副变速箱等内部发热设备。外循环系统为开式系统，一级水箱10的进口连接外循环进水管且出口连接用水管，当一级水箱10中的水有消耗时，外循环进水管即对一级水箱10进行补水，而用水管用于实现一级水箱10中水的输出。
其中，第一动力装置有多种设置方式，例如，第一动力装置具体可以包括设置在冷却塔11与一级水箱10之间的第一水泵、设置在第一水箱与第一冷却器16之间的第二水泵。
在上述实施例的基础上，该外循环系统中还可以包括第二冷却器3，第二冷却器3的冷媒入口连接于一级水箱10的出口，第二冷却器3的冷媒出口连接有第一用水管。其中，第一用水管具体可以作为日常运行用水管，为掘进机提供日常运行用水。具体地，第二冷却器3与一级水箱10之间可以设有用于将一级水箱10中的水抽至第二冷却器3中的第三水泵，另外，第三水泵与第二冷却器3之间可以设置第四阀门2，第四阀门2具体可以为截止阀。第一用水管上具体可以设置第五阀门4，第五阀门4具体可以为球阀。
外循环系统为开式系统，本实施例中，一级水箱10可以为第二冷却器3提供冷却介质，一级水箱10中的水在通过第二冷却器3对相应的部件进行冷却后再由第一用水管向冷却系统外进行供水，可以辅助内循环系统进行掘进机中部件的冷却，提高冷却系统的整体冷却能力。优选地，在外循环进水管上可以设置过滤器9，使外循环进水管中的水经过滤器9过滤后再进入一级水箱10中。
其中，该冷却系统应用于掘进机中时，第二冷却器3具体可以用于掘进机液压系统的冷却，由于大型掘进机液压系统通常配套的大尺寸油箱能够自然通风散热，不一定需要持续强制水冷，且考虑到油温有下限要求，通过第二冷却器3便于根据液压系统的需要调整冷却时间。
在上述任一实施例的基础上，外循环系统还可以包括连接于第一冷却器16的冷媒出口的第二用水管，第二用水管上设有用于控制水流的第一阀门17；第一冷却器16与冷却塔11之间的管路上可以设有用于控制水流的第二阀门18，具体地，第二阀门18可以为定流量阀。其中，由于冷却塔11、第二用水管均设置在第一冷却器16的冷媒出口侧，通过第一阀门17与第二阀门18的控制可以控制水的流向。
本实施例中，一级水箱10中的水经第一冷却器16完成冷却功能后，可以由第二用水管向冷却系统外供水，以及时满足掘进机的用水需求。具体地，该第二用水管可以为工业用水管，结合上述设有第一用水管的实施例，该外循环系统的供水部分被分为如下两路：第一路经由第二冷却器3将液压系统冷却后，可以用于提供日常运行用水；第二路利用水泵完成对内循环水的冷却后，可以用于提供工业用水。
在上述任一实施例的基础上，一级水箱冷却回路中还可以包括临时储水箱12，临时储水箱12连接在冷却塔11的出口与一级水箱10的进口之间。在一级水箱冷却回路中，临时储水箱12中可以预存一些水，冷却塔11中的水经过临时储水箱12后再进入一级水箱10，可以避免冷却塔11中没有水时第一动力装置对冷却塔11进行空抽从而损坏冷却塔11。
进一步地，该临时储水箱12还可以连接有第三冷却器，临时储水箱12可以为第三冷却器提供冷却介质。通过第三冷却器的设置，在必要时可以由临时储水箱12直接对掘进机中的部件进行冷却。进一步地，第三冷却器中的水可以再通过工业用水消耗掉，不必进入外循环水，冷却效果卓著，且该通路设置较简单。
在上述任一实施例的基础上，一级水箱10与第一冷却器16之间的管路上可以设置减震喉5，以实现管路之间的柔性连接。
在上述任一实施例的基础上，一级水箱10中可以设有用于检测水温的第一温度传感器6，第一温度传感器6、一级水箱冷却回路中的阀门、第一动力装置、冷却塔11分别信号连接主控器，主控器能够根据第一温度传感器6的检测值控制冷却塔11、一级水箱冷却回路中的阀门、第一动力装置的启闭。具体地，主控器具体可以为电脑、CPU主板等部件。
其中，一级水箱10中的水温可以反映掘进机的整体发热功率，第一温度传感器6具有水温检测功能，第一温度传感器6与一级水箱冷却回路中各部件进行启停配合，可及时响应系统需求，一旦掘进机的整机发热功率超过内外循环水的极限冷却能力，通过冷却塔11自动对外循环水进行强制冷却，以自动完成外循环水的冷却散热。
一种具体实施例中，当第一温度传感器6的检测值大于主控器中对应的第一预设温度值时，即可控制第一动力装置与冷却塔11开启并打开一级水箱冷却回路中各阀门，冷却塔11与一级水箱10之间的回路连通，冷却塔11对一级水箱10中的水进行冷却；当第一温度传感器6的检测值不大于主控器中对应的第二预设温度值时，主控器控制第一动力装置与冷却塔11关闭并断开一级水箱冷却回路中各阀门，冷却塔11停止对一级水箱10中水的冷却。
在上述任一实施例的基础上，内循环系统包括二级水箱13，二级水箱13中可以设有用于检测水温的第二温度传感器14，第二温度传感器14信号连接主控器，主控器能够根据第二温度传感器14的检测值控制冷却塔11、一级水箱冷却回路中的阀门、第一动力装置的启闭。除了一级水箱10之外，二级水箱13中的水温也可以反映掘进机的整体发热功率。具体可以参考上述第一温度传感器6的控制方式，第二温度传感器14也可以通过主控器对一级水箱冷却回路中的阀门、冷却塔11、第一动力装置的启闭进行控制，进一步提高冷却能力。
在上述任一实施例的基础上，一级水箱10中可以设有液位开关7，液位开关7信号连接于主控器，一级水箱10的进口连接的外循环进水管上设有用于控制水流的第三阀门8，主控器能够根据液位开关7监测的液位情况控制第三阀门8的启闭，可以保证外循环进水管及时向一级水箱10中补充消耗掉的水，保证外循环系统的稳定持续运行。其中，第三阀门8具体可以为蝶阀。
进一步地，在上述设有二级水箱13的实施例中以及设置临时储水箱12的实施例中，二级水箱13、临时储水箱12中也可以设置信号连接于主控器的液位开关，以便相应控制二级水箱13、临时储水箱12的进水管上阀门的通断，及时对二级水箱13、临时储水箱12进行补水，保证冷却系统的稳定持续运行。
在上述任一实施例的基础上，内循环系统所形成的闭式回路中，冷却器的数量与位置可以根据发热部件的实际位置进行设置。例如，内循环系统可以包括连接于二级水箱13的出口的内循环水泵1、连接于内循环水泵1的出口的第四冷却器15，第四冷却器15的出口连接第一冷却器16的热媒进口，第一冷却器16的热媒出口连接二级水箱13的进口，由二级水箱13、第四冷却器15以及第一冷却器16等构成闭式系统，二级水箱13中的水经内循环水泵1吸出，通过第四冷却器15将对应发热部件冷却后，再经第一冷却器16与外循环系统中的水进行热交换后回到二级水箱13中，完成一次内循环。其中，通过第四冷却器15来负责发热部件的冷却，而由外循环系统来对内循环系统进行冷却。
在上述任一实施例的基础上，在内循环系统的管路、外循环系统的管路中，可以根据实际需要设置截止阀、球阀、定流量阀、蝶阀等阀门。
除了上述冷却系统，本发明还提供了一种包括上述实施例公开的冷却系统的掘进机，该掘进机由于采用了上述冷却系统，能够更加方便地调节外循环系统的冷却能力，无需因外循环系统中的水温过高而频繁停机换水，消除了冷却系统对整机运行的影响，节能环保。该掘进机的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的冷却系统及具有该冷却系统的掘进机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种冷却系统，包括外循环系统和用于对发热部件进行冷却的内循环系统，其特征在于，所述外循环系统中设有一级水箱冷却回路中，所述一级水箱冷却回路包括冷却塔(11)、一级水箱(10)和第一冷却器(16)，所述冷却塔(11)中流出的水能够依次流经所述一级水箱(10)、所述第一冷却器(16)的冷媒通路后流回所述冷却塔(11)，所述一级水箱冷却回路中设有用于驱动水流动的第一动力装置，所述第一冷却器(16)的热媒通路连接于所述内循环系统中。
2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述外循环系统还包括第二冷却器(3)，所述第二冷却器(3)的冷媒入口连接于所述一级水箱(10)的出口，所述第二冷却器(3)的冷媒出口连接有第一用水管。
3.根据权利要求2所述的冷却系统，其特征在于，所述外循环系统还包括连接于所述第一冷却器(16)的冷媒出口的第二用水管，所述第二用水管上设有用于控制水流的第一阀门(17)，所述第一冷却器(16)与所述冷却塔(11)之间的管路上设有用于控制水流的第二阀门(18)。
4.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述一级水箱冷却回路中还包括连接于所述冷却塔(11)的出口与所述一级水箱(10)的进口之间的临时储水箱(12)。
5.根据权利要求4所述的冷却系统，其特征在于，所述临时储水箱(12)的出口还连接有第三冷却器。
6.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述一级水箱(10)与所述第一冷却器(16)之间的管路上设有减震喉(5)。
7.根据权利要求1至6任意一项所述的冷却系统，其特征在于，所述一级水箱(10)中设有用于检测水温的第一温度传感器(6)，所述第一温度传感器(6)、所述一级水箱冷却回路中的阀门、所述第一动力装置、所述冷却塔(11)分别信号连接主控器，所述主控器能够根据所述第一温度传感器(6)的检测值控制所述冷却塔(11)、所述一级水箱冷却回路中的阀门、所述第一动力装置的启闭。
8.根据权利要求7所述的冷却系统，其特征在于，所述内循环系统中的二级水箱(13)中设有用于检测水温的第二温度传感器(14)，所述第二温度传感器(14)信号连接所述主控器，所述主控器能够根据所述第二温度传感器(14)的检测值控制所述冷却塔(11)、所述一级水箱冷却回路中的阀门、所述第一动力装置的启闭。
9.根据权利要求7所述的冷却系统，其特征在于，所述一级水箱(10)中设有液位开关(7)，所述液位开关(7)信号连接于所述主控器，所述一级水箱(10)的进口连接的外循环进水管上设有用于控制水流的第三阀门(8)，所述主控器能够根据所述液位开关(7)监测的液位情况控制所述第三阀门(8)的启闭。
10.一种掘进机，包括冷却系统，其特征在于，所述冷却系统为权利要求1至9任意一项所述的冷却系统。
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