CN109640580B - 一种盾构隧道试验平台精密液压元件户外防护装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盾构隧道试验平台精密液压元件户外防护装置及方法，特点是包括夹层填充有隔热保温层的物理隔离箱，物理隔离箱内设置有温度传感器，物理隔离箱上的热空气进口与冷空气进口之间设置有闭式恒温调节装置，闭式恒温调节装置包括增压泵、第一选择调配阀、第二选择调配阀、第一截止阀、第二截止阀、自循环加热器和半导体制冷器，空气过滤器通过补压阀与闭式恒温调节装置连接，增压泵、第一截止阀、自循环加热器、物理隔离箱和第一选择调配阀连接形成闭式加热循环回路，增压泵、第二截止阀、半导体制冷器、物理隔离箱和第二选择调配阀连接形成闭式冷却循环回路，优点是具有隔热、隔冷且通过闭合循环回路进行恒温控制。

Description

一种盾构隧道试验平台精密液压元件户外防护装置及方法

技术领域

本发明涉及一种液压元件防护系统，尤其是涉及一种盾构隧道试验平台精密液压元件户外防护装置及方法。

背景技术

液压传动由于功率密度大，布局安置灵活方便、结构简单、调速范围大、制造使用维护简单等优点，在现代机械上被广泛应用。节能、自动化程度高、精细调节的液压系统中往往安装有大量的带有电子元器件的精密液压元件，例如：电液比例系统、电液伺服系统等。由于液压传动具有诸多优点，安装在户外的大型土木机械设备、大型测试设备也开始使用液压作为传动，其中不乏电液比例系统、电液伺服系统等，为保证精密元件的控制精度，一般都是无限靠近执行元件。常规液压的精密液压元件通用性好，性价比高，性能出色，但对环境要求高，无法适应隧道工程测试设备各种户外条件下的使用。

目前一般的做法是提高带电元件单体防尘、防水等级，对于不带电元器件表面进行特殊防腐处理，使其能够适应户外的环境，但也只能应对一般的防尘、防雨，对于特大型冰雹、台风以及高温(地表温度50℃以上)、低温(气温-30℃以下)环境下往往会导致元器件出现控制精度不足、损坏，极低温时甚至造成电子器件焊锡部位出现锡疫导致元件报废。且此类液压元件品种少，费用高昂，往往需要进行定制，无法满足液压系统多样性功能要求。因此，亟需提供一种精密液压元件加装防护系统使精密液压元件在户外高温、严寒以及高压等各种恶劣条件下仍然能正常的使用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有隔热、隔冷且通过闭合循环回路进行恒温控制的盾构隧道试验平台精密液压元件户外防护装置及方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种盾构隧道试验平台精密液压元件户外防护装置，包括用于将精密液压元件与外部环境隔离的物理隔离箱，所述的物理隔离箱的夹层填充有隔热保温层，所述的物理隔离箱内设置有温度传感器，所述的物理隔离箱的外部设置有空气过滤器，所述的物理隔离箱的上部设置有热空气进口，所述的物理隔离箱的下部设置有冷空气进口，所述的热空气进口与所述的冷空气进口之间设置有用于将所述的物理隔离箱内环境温度维持在25-35℃的闭式恒温调节装置，所述的闭式恒温调节装置包括增压泵、第一选择调配阀、第二选择调配阀、第一截止阀、第二截止阀、自循环加热器和半导体制冷器，所述的空气过滤器通过补压阀分别与所述的增压泵、所述的第一选择调配阀和所述的第二选择调配阀连接，所述的增压泵分别与所述的第一截止阀和所述的第二截止阀连接，所述的第一截止阀通过所述的自循环加热器与所述的热空气进口连接，所述的第二截止阀通过所述的半导体制冷器与所述的冷空气进口连接，所述的第一选择调配阀分别与所述的冷空气进口和所述的半导体制冷器连接，所述的第二选择调配阀分别与所述的热空气进口和所述的自循环加热器连接，所述的温度传感器通过控制器分别与所述的第一选择调配阀、所述的第二选择调配阀、所述的第一截止阀和所述的第二截止阀连接。

所述的物理隔离箱内设置有湿度传感器，所述的第一截止阀与所述的第二截止阀之间的连接节点与所述的增压泵之间的连接管道上设置有吸湿器，所述的湿度传感器通过所述的控制器与所述的吸湿器连接。空气经增压泵增压后通过吸湿器，通过湿度传感器选择除湿或者加湿。

所述的物理隔离箱上还设置有线缆进出口、压力油入口和压力油出口，所述的热空气进口、所述的冷空气进口、所述的线缆进出口、所述的压力油入口和所述的压力油出口处均卡设有不锈钢接管，所述的不锈钢接管通过不锈钢锁紧螺母与所述的物理隔离箱的侧壁固定连接，所述的锁紧螺母与所述的物理隔离箱的侧壁之间设置有V型组合橡胶防水密封圈。

所述的物理隔离箱包括可通过卡扣一体连接的箱体和箱盖，所述的箱体的上端面卡嵌设置有用于使所述的箱体和所述的箱盖进一步密封的沙漏型橡胶密封圈。沙漏型橡胶密封圈安装在箱盖与箱体接缝处，当34m/s强台风加强降水形成带压水流时，其上下两端面与密封圈压缩面紧密贴合，防止带压水流侵入。

所述的不锈钢接管露出于所述的物理隔离箱外的一端环面上设置有用于与扳手配合的六角凸沿，所述的物理隔离箱采用强度高、抗腐蚀强的冷轧不锈钢板制成。

一种利用上述所述的盾构隧道试验平台精密液压元件户外防护装置对精密液压元件进行户外防护的方法，包括以下步骤：

(1)将精密液压元件置于物理隔离箱内，加盖密封后，开启温度传感器，温度传感器将物理隔离箱内的环境温度信号值传输给控制器；

(2)当控制器接收到的环境温度信号值低于20℃时，打开自循环加热器，同时关闭半导体制冷器，控制器控制第一选择调配阀和第一截止阀开启，同时控制第二选择调配阀和第二截止阀关闭；增压泵、第一截止阀、自循环加热器、物理隔离箱和第一选择调配阀连接形成闭式加热循环回路；

(3)室内常温空气经过空气过滤器过滤后进入补压阀，然后进入增压泵，空气经增压泵增压后通过第一截止阀进入自循环加热器进行加热，加热后的空气通过热空气进口进入物理隔离箱内，物理隔离箱内经加热的空气经冷空气进口流出进入第一选择调配阀，然后再次进入闭式加热循环回路，如此循环往复直至物理隔离箱内的环境温度提高到25-35℃；

(4)当控制器接收到的环境温度信号值高于40℃时，打开半导体制冷器，同时关闭自循环加热器，控制器控制第二选择调配阀和第二截止阀开启，同时控制第一选择调配阀和第一截止阀关闭；增压泵、第二截止阀、半导体制冷器、物理隔离箱和第二选择调配阀连接形成闭式冷却循环回路；

(5)室内常温空气经过空气过滤器过滤后进入补压阀，然后进入增压泵，空气经增压泵增压后通过第二截止阀进入半导体制冷器进行冷却，冷却后的空气通过冷空气进口进入物理隔离箱内，物理隔离箱内经冷却的空气经热空气进口流出进入第二选择调配阀，然后再次进入闭式冷却循环回路，如此循环往复直至物理隔离箱内的环境温度降低到25-35℃；

(6)当控制器接收到的环境温度信号值为25-35℃时，控制器控制第一选择调配阀、第一截止阀、第二选择调配阀和第二截止阀均关闭。

所述的物理隔离箱内设置有湿度传感器，所述的第一截止阀与所述的第二截止阀之间的连接节点与所述的增压泵之间的线路上设置有吸湿器，所述的湿度传感器通过所述的控制器与所述的吸湿器连接。空气经增压泵增压后通过吸湿器，通过湿度传感器选择除湿或者加湿。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明首次公开了一种盾构隧道试验平台精密液压元件户外防护装置及方法，整套户外防护系统分为两大部分：物理防护和恒温控制。物理防护将精密液压元件与外界完全隔离，闭式恒温调节装置用于调节物理隔离箱内环境空气温度，使精密液压元件始终处在最佳的工作环境温度内，即使在外界温度为严寒(-50℃以上)和高温(地表80℃以下)下，仍充分发挥其控制精度，并延长使用寿命。为充分提高能源的使用效率，闭式恒温调节装置与物理隔离箱连接形成闭式循环回路，并通过温度传感器来选择相应的选择调配阀来切换装置的制冷与制热两部分。

附图说明

图1为本发明盾构隧道试验平台精密液压元件户外防护装置的结构示意图；

图2为本发明物理隔离箱的结构示意图及其局部放大图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

具体实施例一

一种盾构隧道试验平台精密液压元件户外防护装置，如图1所示，包括用于将精密液压元件1与外部环境隔离的物理隔离箱2，物理隔离箱2的夹层填充有隔热保温层3，物理隔离箱2内设置有温度传感器4，物理隔离箱2的外部设置有空气过滤器5，物理隔离箱2的上部设置有热空气进口6，物理隔离箱2的下部设置有冷空气进口7，热空气进口6与冷空气进口7之间设置有用于将物理隔离箱2内环境温度维持在25-35℃的闭式恒温调节装置，闭式恒温调节装置包括增压泵8、第一选择调配阀9、第二选择调配阀10、第一截止阀11、第二截止阀12、自循环加热器13和半导体制冷器14，空气过滤器5通过补压阀15分别与增压泵8、第一选择调配阀9和第二选择调配阀10连接，增压泵8分别与第一截止阀11和第二截止阀12连接，第一截止阀11通过自循环加热器13与热空气进口6连接，第二截止阀12通过半导体制冷器14与冷空气进口7连接，第一选择调配阀9分别与冷空气进口7和半导体制冷器14连接，第二选择调配阀10分别与热空气进口6和自循环加热器13连接，温度传感器4通过控制器(图中未显示)分别与第一选择调配阀9、第二选择调配阀10、第一截止阀11和第二截止阀12连接。

在此具体实施例中，如图1所示，物理隔离箱2内设置有湿度传感器16，第一截止阀11与第二截止阀12之间的连接节点与增压泵之间的连接管道上设置有吸湿器17，湿度传感器16通过控制器(图中未显示)与吸湿器17连接。空气经增压泵8增压后通过吸湿器17，通过湿度传感器16检测到物理隔离箱2内环境湿度的选择除湿或者加湿。

在此具体实施例中，如图2所示，物理隔离箱2上还设置有线缆进出口18、压力油入口19和压力油出口20，热空气进口6、冷空气进口7、线缆进出口18、压力油入口19和压力油出口20处均卡设有不锈钢接管21，不锈钢接管21通过不锈钢锁紧螺母22与物理隔离箱2的侧壁固定连接，锁紧螺母22与物理隔离箱2的侧壁之间设置有V型组合橡胶防水密封圈23。物理隔离箱2包括可通过卡扣一体连接的箱体24和箱盖25，箱体24的上端面卡嵌设置有用于使箱体24和箱盖25进一步密封的沙漏型橡胶密封圈26。不锈钢接管21露出于物理隔离箱2外的一端环面上设置有用于与扳手配合的六角凸沿27，物理隔离箱2采用强度高、抗腐蚀强的冷轧不锈钢板制成。

具体实施例二

一种利用上述具体实施例一盾构隧道试验平台精密液压元件户外防护装置对精密液压元件进行户外防护的方法，如图1和图2所示，包括以下步骤：

(1)将精密液压元件1置于物理隔离箱2内，加盖密封后，开启温度传感器4，温度传感器4将物理隔离箱2内的环境温度信号值传输给控制器；

(2)当控制器接收到的环境温度信号值低于20℃时，打开自循环加热器13，同时关闭半导体制冷器14，控制器控制第一选择调配阀9和第一截止阀11开启，同时控制第二选择调配阀10和第二截止阀12关闭；增压泵8、第一截止阀11、自循环加热器13、物理隔离箱2和第一选择调配阀9连接形成闭式加热循环回路；

(3)室内常温空气经过空气过滤器5过滤后进入补压阀15，然后进入增压泵8，空气经增压泵8增压后通过第一截止阀11进入自循环加热器13进行加热，加热后的空气通过热空气进口6进入物理隔离箱2内，物理隔离箱2内的经加热的空气经冷空气进口7流出进入第一选择调配阀9，然后再次进入闭式加热循环回路，如此循环往复直至物理隔离箱2内的环境温度提高到25-35℃；

(4)当控制器接收到的环境温度信号值高于40℃时，打开半导体制冷器14，同时关闭自循环加热器13，控制器控制第二选择调配阀10和第二截止阀12开启，同时控制第一选择调配阀9和第一截止阀11关闭；增压泵8、第二截止阀12、半导体制冷器14、物理隔离箱2和第二选择调配阀10连接形成闭式冷却循环回路；

(5)室内常温空气经过空气过滤器5过滤后进入补压阀15，然后进入增压泵8，空气经增压泵8增压后通过第二截止阀12进入半导体制冷器14进行冷却，冷却后的空气通过冷空气进口7进入物理隔离箱2内，物理隔离箱2内经冷却的空气经热空气进口6流出进入第二选择调配阀10，然后再次进入闭式冷却循环回路，如此循环往复直至物理隔离箱2内的环境温度降低到25-35℃；

(6)当控制器接收到的环境温度信号值为25-35℃时，控制器控制第一选择调配阀9、第一截止阀11、第二选择调配阀10和第二截止阀12均关闭。

在此具体实施例中，物理隔离箱2内设置有湿度传感器16，第一截止阀11与第二截止阀12之间的连接节点与增压泵之间的连接管道上设置有吸湿器17，湿度传感器16通过控制器(图中未显示)与吸湿器17连接。连接管道上均采用绝热护套28，减少环境温度对管路的影响。

上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内，作出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种盾构隧道试验平台精密液压元件户外防护装置，其特征在于：包括用于将精密液压元件与外部环境隔离的物理隔离箱，所述的物理隔离箱的夹层填充有隔热保温层，所述的物理隔离箱内设置有温度传感器，所述的物理隔离箱的外部设置有空气过滤器，所述的物理隔离箱的上部设置有热空气进口，所述的物理隔离箱的下部设置有冷空气进口，所述的热空气进口与所述的冷空气进口之间设置有用于将所述的物理隔离箱内环境温度维持在25-35℃的闭式恒温调节装置，所述的闭式恒温调节装置包括增压泵、第一选择调配阀、第二选择调配阀、第一截止阀、第二截止阀、自循环加热器和半导体制冷器，所述的空气过滤器通过补压阀分别与所述的增压泵、所述的第一选择调配阀和所述的第二选择调配阀连接，所述的增压泵分别与所述的第一截止阀和所述的第二截止阀连接，所述的第一截止阀通过所述的自循环加热器与所述的热空气进口连接，所述的第二截止阀通过所述的半导体制冷器与所述的冷空气进口连接，所述的第一选择调配阀分别与所述的冷空气进口和所述的半导体制冷器连接，所述的第二选择调配阀分别与所述的热空气进口和所述的自循环加热器连接，所述的温度传感器通过控制器分别与所述的第一选择调配阀、所述的第二选择调配阀、所述的第一截止阀和所述的第二截止阀连接。

2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道试验平台精密液压元件户外防护装置，其特征在于：所述的物理隔离箱内设置有湿度传感器，所述的第一截止阀与所述的第二截止阀之间的连接节点与所述的增压泵之间的连接管道上设置有吸湿器，所述的湿度传感器通过所述的控制器与所述的吸湿器连接。

3.根据权利要求1所述的一种盾构隧道试验平台精密液压元件户外防护装置，其特征在于：所述的物理隔离箱上还设置有线缆进出口、压力油入口和压力油出口，所述的热空气进口、所述的冷空气进口、所述的线缆进出口、所述的压力油入口和所述的压力油出口处均卡设有不锈钢接管，所述的不锈钢接管通过不锈钢锁紧螺母与所述的物理隔离箱的侧壁固定连接，所述的锁紧螺母与所述的物理隔离箱的侧壁之间设置有V型组合橡胶防水密封圈。

4.根据权利要求3所述的一种盾构隧道试验平台精密液压元件户外防护装置，其特征在于：所述的物理隔离箱包括可通过卡扣一体连接的箱体和箱盖，所述的箱体的上端面卡嵌设置有用于使所述的箱体和所述的箱盖进一步密封的沙漏型橡胶密封圈。

5.根据权利要求4所述的一种盾构隧道试验平台精密液压元件户外防护装置，其特征在于：所述的不锈钢接管露出于所述的物理隔离箱外的一端环面上设置有用于与扳手配合的六角凸沿，所述的物理隔离箱采用强度高、抗腐蚀强的冷轧不锈钢板制成。

6.一种利用权利要求1-5中任一项所述的盾构隧道试验平台精密液压元件户外防护装置对精密液压元件进行户外防护的方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将精密液压元件置于物理隔离箱内，加盖密封后，开启温度传感器，温度传感器将物理隔离箱内的环境温度信号值传输给控制器；

(2)当控制器接收到的环境温度信号值低于20℃时，打开自循环加热器，同时关闭半导体制冷器，控制器控制第一选择调配阀和第一截止阀开启，同时控制第二选择调配阀和第二截止阀关闭，增压泵、第一截止阀、自循环加热器、物理隔离箱和第一选择调配阀连接形成闭式加热循环回路；

(3)室内常温空气经过空气过滤器过滤后进入补压阀，然后进入增压泵，空气经增压泵增压后通过第一截止阀进入自循环加热器进行加热，加热后的空气通过热空气进口进入物理隔离箱内，物理隔离箱内经加热的空气经冷空气进口流出进入第一选择调配阀，然后再次进入闭式加热循环回路，如此循环往复直至物理隔离箱内的环境温度提高到25-35℃；

(4)当控制器接收到的环境温度信号值高于40℃时，打开半导体制冷器，同时关闭自循环加热器，控制器控制第二选择调配阀和第二截止阀开启，同时控制第一选择调配阀和第一截止阀关闭，增压泵、第二截止阀、半导体制冷器、物理隔离箱和第二选择调配阀连接形成闭式冷却循环回路；

(5)室内常温空气经过空气过滤器过滤后进入补压阀，然后进入增压泵，空气经增压泵增压后通过第二截止阀进入半导体制冷器进行冷却，冷却后的空气通过冷空气进口进入物理隔离箱内，物理隔离箱内经冷却的空气经热空气进口流出进入第二选择调配阀，然后再次进入闭式冷却循环回路，如此循环往复直至物理隔离箱内的环境温度降低到25-35℃；

(6)当控制器接收到的环境温度信号值为25-35℃时，控制器控制第一选择调配阀、第一截止阀、第二选择调配阀和第二截止阀均关闭。

7.根据权利要求6所述的一种盾构隧道试验平台精密液压元件户外防护的方法，其特征在于：所述的物理隔离箱内设置有湿度传感器，所述的第一截止阀与所述的第二截止阀之间的连接节点与所述的增压泵之间的线路上设置有吸湿器，所述的湿度传感器通过所述的控制器与所述的吸湿器连接。

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