CN111594513A - 液压油余热回收系统和工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种液压油余热回收系统和工程机械，涉及工程机械技术领域。液压油余热回收系统包括液压油箱、工作装置、换热器和供暖装置，液压油箱连接于工作装置，且液压油箱和工作装置之间设置泵以使液压油箱向工作装置输送液压油，工作装置和供暖装置均连接于换热器，换热器用于使经过工作装置的液压油与流经供暖装置的载热介质换热，以将液压油的余热传递给载热介质。工程机械包括液压油余热回收系统。液压油余热回收系统能够在回收液压油余热时降低泵能耗，利于节能。

Description

液压油余热回收系统和工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，具体而言，涉及一种液压油余热回收系统和工程机械。

背景技术

挖掘机等工程机械中使用液压油为工作装置供能以使工作装置正常工作。液压油经过工作装置流出后携带有较多的热量，在将液压油送回液压油箱之前通常需要使用液压油散热器对液压油进行散热，该部分热量损失。

现有技术中，可以利用从工作装置流出的液压油中所携带的热量辅助空调为操作室供暖，以将液压油热回收利用。但由于需要将液压油直接送至蒸发器盘管内进行传热，输送距离较远，液压管路较长，泵的能耗较大，不利于节能。

发明内容

本发明的目的包括提供了一种液压油余热回收系统和工程机械，其能够在回收液压油余热时降低泵能耗，利于节能。

本发明的实施例可以这样实现：

第一方面，本发明实施例提供一种液压油余热回收系统，其包括液压油箱、工作装置、换热器和供暖装置，液压油箱连接于工作装置，且液压油箱和工作装置之间设置泵以使液压油箱向工作装置输送液压油，工作装置和供暖装置均连接于换热器，换热器用于使经过工作装置的液压油与流经供暖装置的载热介质换热，以将液压油的余热传递给载热介质。

在可选的实施方式中，包括液压油散热器和阀门，阀门具有第一接口、第二接口和第三接口，第一接口可选择地连通第二接口或第三接口，第一接口连接于工作装置，第二接口连接于液压油散热器，液压油散热器连接于液压油箱，第三接口连接于换热器。

在可选的实施方式中，阀门为三通电磁阀。

在可选的实施方式中，换热器包括板式换热器。

在可选的实施方式中，换热器具有第一入口、第一出口、第二入口和第二出口，第一入口与第一出口连通，第二入口和第二出口连通，工作装置连接于第一入口，液压油箱连接于第一出口，供暖装置连接于第二入口和第二出口，第一出口和液压油箱之间设置有单向阀。

在可选的实施方式中，泵包括柱塞泵，柱塞泵连接于液压油箱和工作装置之间。

在可选的实施方式中，供暖装置包括暖风芯子，暖风芯子连接于换热器，暖风芯子用于供载热介质流动以进行供热。

在可选的实施方式中，供暖装置包括储存箱，储存箱连接于换热器，储存箱内用于存放载热介质，暖风芯子连接于储存箱。

在可选的实施方式中，载热介质包括水。

第二方面，本发明实施例提供一种工程机械，包括前述实施方式中任意一项的液压油余热回收系统。

本发明实施例的有益效果包括：

液压油余热回收系统通过加设换热器，流经工作装置的液压油能够先在换热器内与供暖装置进行换热，将液压油余热传递给供暖装置的载热介质，然后载热介质在供暖装置处放热以对用户进行供暖，有效回收液压油余热。现有技术中将液压油直接送至蒸发器盘管，由于液压油管路一般为保证液压油的油压，管路较细，对泵的能耗需求较高，与现有技术相比，液压油余热回收系统将液压油送至换热器后即可回流至液压油箱，无需设置较长的液压油管路，从而本液压油余热回收系统泵的能耗较小，利于节能，有利于降低工程机械的能耗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例中液压油余热回收系统的结构示意图。

图标：100-液压油余热回收系统；110-液压油箱；120-工作装置；130-泵；140-换热器；141-第一入口；142-第一出口；143-第二入口；144-第二出口；146-单向阀；150-供暖装置；152-暖风芯子；154-储存箱；156-水泵；160-液压油散热器；170-阀门；171-第一接口；172-第二接口；173-第三接口；190-空调单元；191-压缩机；192-冷凝器；193-蒸发器；194-鼓风机。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

请参考图1，本实施例提供了一种液压油余热回收系统100，包括液压油箱110、工作装置120、换热器140和供暖装置150。液压油箱110连接于工作装置120，且液压油箱110和工作装置120之间设置泵130以使液压油箱110向工作装置120输送液压油。工作装置120和供暖装置150均连接于换热器140，换热器140用于使经过工作装置120的液压油与流经供暖装置150的载热介质换热，以将液压油的余热传递给载热介质。

液压油余热回收系统100可应用于挖掘机、起重机等多种工程机械。在本实施例中，主要以挖掘机为例进行阐述。

对于挖掘机而言，工作装置120是直接完成挖掘任务的装置，包括动臂、斗杆、铲斗等多个部分。动臂起落、斗杆伸缩和铲斗转动均借助液压油进行驱动。当挖掘机进行工作时，泵130将液压油箱110中的液压油输送至工作装置120，液压油在工作装置120内供能后会携带有余热。

在本实施例中，泵130包括柱塞泵130，柱塞泵130连接于液压油箱110和工作装置120之间。在其他实施例中，泵130也可以采用齿轮泵130，叶片泵130等其他类型的泵130。

液压油余热回收系统100还包括阀门170。具体地，阀门170具有第一接口171、第二接口172和第三接口173。第一接口171连接于工作装置120，流经工作装置120的液压油从第一接口171进入阀门170。第一接口171可选择地连通第二接口172或第三接口173，从而，从第一接口171进入阀门170的液压油可选择地从第二接口172和第三接口173中的一者流出。

液压油余热回收系统100还包括液压油散热器160。第二接口172连接于液压油散热器160，液压油散热器160内设置有风扇，液压油进入液压油散热器160后可在风扇的作用下与空气进行换热，从而实现液压油的散热，降低油温。液压油散热器160连接于液压油箱110，降温后的液压油最后回到液压油箱110，完成液压油循环。

第三接口173连接于换热器140，从而，液压油从第三接口173流出后可进入换热器140与换热器140中的载热介质进行换热，从而将余热传送给载热介质，最终被传送至供暖装置150以用于供暖。

在本实施例中，阀门170为三通电磁阀。三通电磁阀与挖掘机的控制器电连接以便于控制流路的切换。通常在夏季时，无需供暖装置150工作，此时可以控制三通电磁阀的第一接口171与第二接口172连通，第三接口173关闭，流经阀门170的液压油进入液压油散热器160散热，降温后回到液压油箱110内。在冬季时，需要开启供暖装置150向挖掘机的驾驶室内供暖，此时可以控制三通电磁阀的第一接口171与第三接口173连通，第二接口172关闭，流经阀门170的液压油进入到换热器140内，与载热介质进行换热，从而将液压油的余热传递给载热介质，最终用于供暖。

在其他实施例中，阀门170也可以不是三通电磁阀，其也可以是四通阀门170或五通阀门170，仅需其具有第一接口171、第二接口172以及第三接口173，能够实现所需的功能即可。

换热器140具有第一入口141、第一出口142、第二入口143和第二出口144。第一入口141与第一出口142连通，第二入口143和第二出口144连通。工作装置120连接于第一入口141，液压油箱110连接于第一出口142，供暖装置150连接于第二入口143和第二出口144。

在本实施例中，阀门170的第三接口173连接于第一入口141，带有余热的液压油从第三接口173流出后可以经过第一入口141进入到换热器140内，然后经过第一出口142从换热器140中流出。为保证液压油的油压，必须在第一入口141和第三接口173之间、第一出口142和液压油箱110之间采用高压胶管连接。然而高压胶管直径较细，对泵130有一定的能耗要求。

在本实施例中，为防止液压油倒流，第一出口142和液压油箱110之间设置有单向阀146，单向阀146仅允许液压油从换热器140流向液压油箱110，不允许液压油从液压油箱110流向换热器140。在其他实施例中，单向阀146也可以设置在第一入口141和三通电磁阀之间，以避免液压油从换热器140回流至通电磁阀。

供暖装置150连接于第二入口143和第二出口144。温度较低的载热介质从供暖装置150流出后经过第二入口143进入换热器140，与液压油进行换热，再从第二出口144流回至供暖装置150。液压油与载热介质在换热器140内可进行有效换热，将液压油的余热传递给载热介质。

供暖装置150包括暖风芯子152，暖风芯子152连接于换热器140，暖风芯子152用于供载热介质流动以进行供热。具体地，暖风芯子152为挖掘机中空调单元190的一部分。空调单元190还包括用于依次连接的压缩机191、冷凝器192以及蒸发器193，蒸发器193连接于压缩机191，压缩机191、冷凝器192以及蒸发器193用于制冷，蒸发器193可以在夏季向驾驶室供冷。

暖风芯子152一般为管状结构，其内部设置有供载热介质流动的空腔。在本实施例中，载热介质为水。在其他实施例中，载热介质可以采用其他液体介质，例如溶解有比热容较大的物质的水，仅需保证能满足换热需要即可。

供暖装置150还包括储存箱154，储存箱154连接于换热器140，储存箱154内用于存放载热介质，暖风芯子152连接于储存箱154。具体地，储存箱154的入口连接于换热器140的第二出口144，携带有液压油余热的载热介质从换热器140中流出后进入储存箱154。储存箱154的出口连接于暖风芯子152的一端，暖风芯子152的另一端连接于换热器140的第二入口143。携带有液压油余热的载热介质在暖风芯子152内散热，空调单元内靠近暖风芯子152的位置设置有鼓风机194(蒸发器193和暖风芯子152共用鼓风机194)，从而能够向驾驶室内吹送暖风，实现供暖。携带有液压油余热的载热介质进入储存箱154内能够更加均匀地混合，使得载热介质的温度均匀，流速也更加稳定。

另外，储存箱154外设置有保温层，以提高储存箱154的保温性能。储存箱154上设置有排气孔以供箱内多余气体溢出。储存箱154和暖风芯子152之间还连接有水泵156，以提供水流动力。

第二出口144与储存箱154之间、第二入口143与暖风芯子152之间通过保温胶管连接，保温胶管的直径要远大于高压胶管，保温胶管内的管阻较小，对于泵130以及水泵156的能耗要求较低，有利于节能。

在本实施例中，换热器140采用板式换热器。板式换热器是由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器。各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、应用广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下，其传热系数比管式换热器高3-5倍，占地面积为管式换热器140的三分之一，热回收率可高达90％以上。在其他实施例中，也可以采用管壳式换热器140等其他类型的换热器。

由此，液压油余热回收系统100可以将经过工作装置120的液压油中所携带的余热与供暖装置150中的载热介质在换热器140中进行换热，从而回收液压油余热以用于供暖，有利于节能。

在本实施例中，液压油余热回收系统100通过借助三通电磁阀将换热器140与液压油散热器160并联，使得原有的液压系统能够根据需要可选择地切换液压油的去向。可以理解，在其他实施例中，也可以是单独设置液压油余热回收系统100，使其独立于原有的液压油循环系统，此时可不再设置三通电磁阀等切换阀门170。

本发明实施例提供一种工程机械，包括上述液压油余热回收系统100。

液压油余热回收系统100工作原理和工作过程如下：

在冬季时，需要对驾驶室供暖，控制阀门170切换至第一接口171与第三接口173连通且第二接口172关闭的状态，使得流经工作装置120的液压油进入到换热器140内，液压油携带余热，与进入换热器140的载热介质进行换热，将余热传递给载热介质。载热介质在换热器140内获得液压油的余热后流出，进而经过储存箱154进入到暖风芯子152内，暖风芯子152能够与驾驶室内的空气换热以进行供暖。供暖后的载热介质从暖风芯子152流出后又经第二入口143回到换热器140内，再次与液压油换热，形成循环。如此，将液压油余热回收以用于供暖。

在夏季时，无需对驾驶室供暖，控制阀门170切换至第一接口171与第二接口172连通且第三接口173关闭的状态，携带有余热的液压油进入液压油散热器160散热，降温后回到液压油箱110内。

综上，液压油余热回收系统100能够在需要供暖时回收液压油余热以用于供暖，通过设置换热器140，将液压油的余热传递至载热介质，以用于供暖。由于设置有换热器140，其与供暖装置150之间可采用常规保温胶管，而不必像液压油路一样采用较细的高压胶管，对泵130和水泵156的能耗要求较低，有利于节能，泵130连接于挖掘机的发动机，有利于延长发动机的寿命。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种液压油余热回收系统，其特征在于，包括液压油箱、工作装置、换热器和供暖装置，所述液压油箱连接于所述工作装置，且所述液压油箱和所述工作装置之间设置泵以使所述液压油箱向所述工作装置输送液压油，所述工作装置和所述供暖装置均连接于所述换热器，所述换热器用于使经过所述工作装置的液压油与流经所述供暖装置的载热介质换热，以将所述液压油的余热传递给所述载热介质。

2.根据权利要求1所述的液压油余热回收系统，其特征在于，包括阀门和液压油散热器，所述阀门具有第一接口、第二接口和第三接口，所述第一接口可选择地连通所述第二接口或所述第三接口，所述第一接口连接于所述工作装置，所述第二接口连接于所述液压油散热器，所述液压油散热器连接于所述液压油箱，所述第三接口连接于所述换热器。

3.根据权利要求2所述的液压油余热回收系统，其特征在于，所述阀门为三通电磁阀。

4.根据权利要求1所述的液压油余热回收系统，其特征在于，所述换热器包括板式换热器。

5.根据权利要求1所述的液压油余热回收系统，其特征在于，所述换热器具有第一入口、第一出口、第二入口和第二出口，所述第一入口与所述第一出口连通，所述第二入口和所述第二出口连通，所述工作装置连接于所述第一入口，所述液压油箱连接于所述第一出口，所述供暖装置连接于所述第二入口和所述第二出口，所述第一出口和所述液压油箱之间设置有单向阀。

6.根据权利要求1所述的液压油余热回收系统，其特征在于，所述泵包括柱塞泵，所述柱塞泵连接于所述液压油箱和所述工作装置之间。

7.根据权利要求1所述的液压油余热回收系统，其特征在于，所述供暖装置包括暖风芯子，所述暖风芯子连接于所述换热器，所述暖风芯子用于供所述载热介质流动以进行供热。

8.根据权利要求7所述的液压油余热回收系统，其特征在于，供暖装置包括储存箱，所述储存箱连接于所述换热器，所述储存箱内用于存放所述载热介质，所述暖风芯子连接于所述储存箱。

9.根据权利要求1所述的液压油余热回收系统，其特征在于，所述载热介质包括水。

10.一种工程机械，其特征在于，包括权利要求1-9中任意一项所述的液压油余热回收系统。

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