CN113606321B - 一种自动清除减速机润滑油内铁杂质的系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动清除减速机润滑油内铁杂质的系统及其控制方法，包括控制器以及与控制器分别相连的降温除铁装置和泵，所述降温除铁装置和泵依次与减速机连接并形成闭环回路；降温除铁装置包括壳体、夹套、电磁体和回收机构；壳体外部设有夹套，且壳体与夹套间形成冷却腔，冷却腔内设有循环冷却液；电磁体安装于壳体内部，所述电磁体的磁性由控制器调节，所述电磁体外部设有用于吸附润滑油内铁杂质的磁流体；回收机构包括由控制器控制的回收套筒，所述回收套筒能够进入壳体内部回收已吸附铁杂质的磁流体和更换新的磁流体。本发明能够实现在除铁杂质的过程中同步降温，大大降低泵送负载，且能够自动化提取铁杂质。

Description

一种自动清除减速机润滑油内铁杂质的系统及其控制方法
技术领域
本发明属于润滑油除铁装置技术领域，具体涉及一种自动清除减速机润滑油内铁杂质的系统及其控制方法。
背景技术
工程机械中减速机内的润滑油正常工作下可防止齿轮齿面磨损、擦伤、烧结等。但是减速机运行过程中会产生的一些铁质杂质以及其他杂质，会不同程度的导致减速箱齿轮失效甚至崩溃。此外，工程机械中的减速机在使用过程中由于负载多变、工况条件往往超出设计要求，导致工作过程中减速机内的温度较高，温度过高导致齿轮油粘度降低，密封件失效，出现漏油等现象，更严重的会加剧齿轮磨损影响减速机寿命。
现有技术中通常通过磁体吸附的方式去除铁质杂质，利用换热器来解决润滑油温度过高问题，但是润滑油必须通过泵送连续通过磁性装置和换热器，这样必然导致泵的设计扬程较高。此外，现有技术系统中的铁质杂质的取出比较困难，没有实现自动化提取。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种自动清除减速机润滑油内铁杂质的系统及其控制方法，实现在除铁杂质的过程中同步降温，大大降低泵送负载，且能够自动化提取铁杂质。
本发明提供了如下的技术方案：
一种自动清除减速机润滑油内铁杂质的系统，包括控制器以及与控制器分别相连的降温除铁装置和泵，所述降温除铁装置和泵依次与减速机连接并形成闭环回路；
所述降温除铁装置包括壳体、夹套、电磁体和回收机构；
所述壳体外部设有夹套，且壳体与夹套间形成冷却腔，所述冷却腔内设有循环冷却液；
所述电磁体安装于壳体内部，所述电磁体的磁性由控制器调节，所述电磁体外部设有用于吸附润滑油内铁杂质的磁流体；
所述回收机构包括由控制器控制的回收套筒，所述回收套筒能够进入壳体内部回收已吸附铁杂质的磁流体和更换新的磁流体。
进一步的，所述壳体底部连接有底座，所述壳体上设有进液口和出液口，所述出液口的高度高于进液口的高度；所述电磁体底部安装于底座上，所述电磁体的磁性沿润滑油流动的方向递增。
进一步的，所述电磁体包括若干依次连接的电磁体单元，任一所述电磁体单元的磁性由控制器单独控制，通过改变每个电磁体单元的磁性，能够使磁流体在电磁体外侧流动。
进一步的，所述壳体内壁安装有用于检测电磁体磁场强度的传感器，所述控制器根据传感器检测的磁场强度判断磁流体吸附的铁杂质是否过量。
进一步的，所述回收机构还包括支撑板以及由控制器控制的液压缸和阀门，所述阀门设于壳体顶部，所述回收套筒安装于支撑板底面且位于阀门上方，所述支撑板的一端连接液压缸，另一端贯穿设有导柱且能够沿导柱滑动；所述回收套筒与电磁体同轴设置且能够产生磁场。
进一步的，所述壳体侧壁上安装有若干连通冷却腔和壳体内腔的胶囊热管。
进一步的，所述胶囊热管包括依次相连的蒸发段、中间段和冷凝段，所述蒸发段位于壳体内腔中，所述冷凝段位于冷却腔中，所述中间段与壳体侧壁密封连接。
进一步的，所述胶囊热管包括金属层和设于金属层内的毛细结构层，所述毛细结构层内填充制冷液，所述制冷液通过毛细力的作用回流，位于冷却腔内的金属层外表面为波纹结构。
进一步的，所述降温除铁装置与泵之间设有过滤器，所述壳体的进液口一端设有第一压力传感器，出液口一端设有第二压力传感器，所述过滤器的出口端设有第三压力传感器。
一种自动清除减速机润滑油内铁杂质的系统的控制方法，包括以下步骤：
泵工作，使减速机内润滑油流至降温除铁装置内，润滑油降温并由电磁体表面的磁流体吸附铁杂质，然后流回至减速机内；
当磁流体内吸附的铁杂质达到饱和，控制器使泵停止工作，然后控制回收套筒进入壳体内部，且使电磁体顶部插入回收套筒内；
控制器改变电磁体各处的磁性，使磁流体向电磁体顶部移动，通过控制回收套筒和电磁体产生不同强度的磁场，将吸附铁杂质的磁流体吸附在回收套筒内壁并随回收套筒退出壳体；
将不含铁杂质的磁流体吸附于回收套筒内壁，控制回收套筒再次进入壳体内，通过控制回收套筒和电磁体产生不同强度的磁场，将不含铁杂质的磁流体吸附在电磁体外侧，回收套筒退出壳体；
控制器通过改变电磁体各处磁性，将不含铁杂质的磁流体分布在电磁体表面，然后控制泵启动，使减速机内润滑油继续流至降温除铁装置进行降温和除铁。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明设有降温除铁装置，壳体外部设有夹套，且壳体与夹套间形成冷却腔，能够对流经壳体的润滑油进行降温；壳体内部设有电磁体，电磁体外部设有用于吸附润滑油内铁杂质的磁流体，从而实现在除铁杂质的过程中同步降温，大大降低泵送负载，即降低泵的额定功率，延长减速机和泵的使用寿命；
（2）本发明的降温除铁装置还包括回收机构，控制器控制回收套筒进入壳体内部回收已吸附铁杂质的磁流体和更换新的磁流体，实现铁杂质的自动化提取，节省人力，提高工作效率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是降温除铁装置的结构示意图；
图3是胶囊热管的结构示意图；
图4是回收套筒进入壳体时降温除铁装置的结构示意图；
图5是磁流体向电磁体顶部移动时降温除铁装置的结构示意图；
图6是磁流体吸附在回收套筒内壁时降温除铁装置的结构示意图；
图7是导流板的结构示意图；
图中标记为：1-减速机；2-第一压力传感器；3-降温除铁装置；4-第二压力传感器；5-过滤器；6-第三压力传感器；7-泵；3-1-进液口；3-2-出液口；3-3-夹套；3-4-冷却腔；3-5-胶囊热管；3-6-壳体；3-7-电磁体；3-8-底座；3-9-磁流体；3-10-阀门；3-11-回收套筒；3-12-导柱；3-13-液压缸；3-14-导流板；3-15-支撑板；3-5-1-金属层；3-5-2--毛细结构层；3-5-3-波纹结构；3-5-4-制冷液；3-5-5-蒸发段；3-5-6-中间段；3-5-7-冷凝段。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须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。
实施例1
如图1和2所示，本实施例提供一种自动清除减速机润滑油内铁杂质的系统，包括控制器以及与控制器分别相连的降温除铁装置3和泵7，降温除铁装置3和泵7依次与减速机1连接并形成闭环回路；降温除铁装置3包括壳体3-6、夹套3-3、电磁体3-7和回收机构；壳体3-6外部设有夹套3-3，且壳体3-6与夹套3-3间形成冷却腔3-4，冷却腔3-4内设有循环冷却液，循环冷却液可以为低温水或者冰水或者冷油；电磁体3-7安装于壳体3-6内部，电磁体3-7的磁性由控制器调节，电磁体3-7外部设有用于吸附润滑油内铁杂质的磁流体3-9；回收机构包括由控制器控制的回收套筒3-11，回收套筒3-11能够进入壳体3-6内部回收已吸附铁杂质的磁流体和更换新的磁流体。
如图2所示，壳体3-6底部连接有底座3-8，壳体3-6上设有进液口3-1和出液口3-2，出液口3-2的高度高于进液口3-1的高度。电磁体3-7底部安装于底座3-8上，电磁体3-7包括若干依次连接的电磁体单元，任一电磁体单元的磁性由控制器单独控制，即每个电磁体单元的磁性可通过改变电流大小而改变。通过改变每个电磁体单元的磁性，能够使磁流体3-9在电磁体3-7外侧流动。而铁杂质在磁性作用下可吸附在磁流体3-9内，改变每个电磁体单元的磁性可使铁杂质随磁流体3-9流动。电磁体3-7的磁性沿润滑油流动的方向递增，即磁性沿自下而上的方向递增，从而防止进液口3-1处积累过多铁杂质导致过流面积较小。
如图2所示，壳体3-6内壁安装有用于检测电磁体3-7磁场强度的传感器，随着电磁体3-7表面磁流体3-9所吸附的铁杂质越来越多，标准距离内的磁场强度会下降，控制器根据传感器检测的磁场强度判断磁流体3-9吸附的铁杂质是否过量。当传感器检测值低于设定值，控制器发出报警信号。
如图2所示，由于使用过程中磁流体3-9内吸附的铁杂质越来越多，会影响除铁的效率和换热效率，也会导致含铁杂质进入泵7中，影响泵7的寿命，所以本实施例设有回收机构。回收机构还包括支撑板3-14以及由控制器控制的液压缸3-13和阀门3-10，阀门3-10设于壳体3-6顶部，回收套筒3-11安装于支撑板3-14底面且位于阀门3-10上方，阀门3-10、回收套筒11和电磁体3-7同轴布置，支撑板3-14的一端连接液压缸3-13，另一端贯穿设有导柱3-12且能够沿导柱3-12滑动；回收套筒3-11与电磁体3-7同轴设置且能够产生磁场。当阀门3-10开启时，通过液压缸3-13使回收套筒3-11进入壳体3-6内，且使电磁体3-7插入回收套筒3-11内；回收套筒3-11也为电磁体，通过控制回收套筒3-11和电磁体3-7产生不同强度的磁场，能够将不含铁杂质的磁流体3-9吸附在电磁体3-7外侧，或者将不含铁杂质的磁流体3-9分布在电磁体3-7表面。
如图2所示，壳体3-6侧壁上安装有若干连通冷却腔3-4和壳体3-6内腔的胶囊热管3-5。如图3所示，胶囊热管3-5包括依次相连的蒸发段3-5-5、中间段3-5-6和冷凝段3-5-7；蒸发段3-5-5位于壳体3-6内腔中，用来吸收壳体3-6内腔中润滑油的热量，并将这部分的热量通过胶囊热管3-5传递给冷凝段11，蒸发段3-5-5还可以增加铁杂质在壳体3-6内腔流动过程中的碰撞次数，更有利于提高铁杂质被吸附的效率；冷凝段3-5-7位于冷却腔3-4中，冷凝段3-5-7与冷却腔3-4内的循环冷却液通过对流的方式直接接触；中间段3-5-6与壳体3-6侧壁密封连接，不进行热量的交换，防止壳体内腔和冷却腔3-4通过装配间隙导通。如图7所示，本发明通过导流板将蒸发段连接起来，呈螺带状，这样流体就不能直接从壳体壁面直接流过，迫使流体向靠近电磁体处流动，有利于磁流体吸附铁杂质。
如图3所示，胶囊热管3-5包括金属层3-5-1和设于金属层3-5-1内的毛细结构层3-5-2，毛细结构层3-5-2内填充制冷液3-5-4，制冷液3-5-4通过毛细力的作用回流，位于冷却腔3-4内的金属层3-5-1外表面为波纹结构3-5-3，为了增加接触面积，提高散热效率。金属层3-5-1可与壳体3-6焊接，毛细结构层3-5-2与金属层3-5-1通过镶嵌的方式固定，并通过毛细力的作用回流制冷液3-5-4，制冷液3-5-4在胶囊热管3-5接触的壳体内腔和冷却腔3-4之间通过物理形态转换实现降温。
如图3所示，胶囊热管3-5为吸液芯型热管，通过毛细作用来回流制冷液3-5-4，使用吸液芯型热管可以不用考虑制冷液3-5-4重力的影响，使得胶囊热管3-5的布置更加容易。制冷液3-5-4为二氯甲烷，使用二氯甲烷的目的是考虑到其液体沸点为40摄氏度，当壳体内腔的温度超过40摄氏度时，制冷液3-5-4蒸发带走热量，汽化的制冷液3-5-4在胶囊热管的冷凝段3-5-7被液化放出热量，保证壳体内腔温度保持稳定。
如图1所示，降温除铁装置3与泵7之间设有过滤器5，用于过滤非铁质杂质，这样可以更进一步保护泵7，也可以在降温除铁装置3含铁杂质越来越多，使部分铁杂质由出液口3-2流出，进入过滤器5后残留在过滤器5内。壳体3-6的进液口3-1一端设有第一压力传感器2，出液口3-2一端设有第二压力传感器4，过滤器5的出口端设有第三压力传感器6。控制器根据进液口3-1与出液口3-2的压差判断所述壳体内腔是否堵塞，当进液口3-1与出液口3-2的压差超过设定值，控制器发出报警信号，与壳体3-6内壁安装的传感器协同实现双层保护。控制器根据第三压力传感器6和第二压力传感器4的压差判断过滤器5是否堵塞。
实施例2
本实施例提供一种自动清除减速机润滑油内铁杂质的系统的控制方法，包括以下步骤：
如图1和2所示，泵7工作，使减速机1内润滑油自进液口3-1流入降温除铁装置3的壳体3-6内，润滑油降温并由电磁体3-7表面的磁流体3-9吸附铁杂质，然后从出液口3-2流出，经过滤器5后流回至减速机1内；
如图4所示，通过外壳3-6内壁安装的传感器检测外壳3-6内壁辐射的电磁体3-7的磁场强度；当传感器检测的磁场强度低于设定值，判定磁流体3-9内吸附的铁杂质达到饱和，控制器使泵7停止工作，控制器控制阀门3-10打开，然后控制液压缸3-13缩短，使回收套筒3-11进入壳体3-6内部，且使电磁体3-7顶部插入回收套筒3-11内；
如图5所示，控制器改变电磁体单元的磁场大小，使磁流体3-9带动铁杂质向电磁体3-7顶部移动，如图6所示，通过控制回收套筒3-11和电磁体3-7产生不同强度的磁场，将吸附铁杂质的磁流体3-9吸附在回收套筒3-11内壁（一般可以将回收套筒3-11的磁场逐渐增加，而电磁体3-7的磁场逐渐减小，当回收套筒3-11和电磁体3-7磁场强度差足够大时，吸附铁质杂质的磁流体3-9吸附在回收套筒3-11内壁，也可以单独增加回收套筒3-11的磁场或单独降低电磁体3-7的磁场）；
控制液压缸3-13使回收套筒3-11退出壳体3-6内部；
将不含铁杂质的磁流体吸附于新的回收套筒内壁，控制回收套筒3-11再次进入壳体3-6内，通过控制回收套筒3-11和电磁体3-7产生不同强度的磁场，将不含铁杂质的磁流体3-9吸附在电磁体3-7外侧，控制器控制回收套筒3-11退出壳体，同时关闭阀门3-10；
控制器通过改变电磁体单元的磁场大小，将不含铁杂质的磁流体3-9分布在电磁体3-7表面，然后控制泵7启动，使减速机内润滑油继续流至降温除铁装置进行降温和除铁。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种自动清除减速机润滑油内铁杂质的系统，其特征在于，包括控制器以及与控制器分别相连的降温除铁装置和泵，所述降温除铁装置和泵依次与减速机连接并形成闭环回路；
所述降温除铁装置包括壳体、夹套、电磁体和回收机构；
所述壳体外部设有夹套，且壳体与夹套间形成冷却腔，所述冷却腔内设有循环冷却液；
所述电磁体安装于壳体内部，所述电磁体的磁性由控制器调节，所述电磁体外部设有用于吸附润滑油内铁杂质的磁流体；
所述电磁体包括若干依次连接的电磁体单元，任一所述电磁体单元的磁性由控制器单独控制，通过改变每个电磁体单元的磁性，能够使磁流体在电磁体外侧流动；
所述回收机构包括由控制器控制的回收套筒，所述回收套筒能够进入壳体内部回收已吸附铁杂质的磁流体和更换新的磁流体。
2.根据权利要求1所述的自动清除减速机润滑油内铁杂质的系统，其特征在于，所述壳体底部连接有底座，所述壳体上设有进液口和出液口，所述出液口的高度高于进液口的高度；所述电磁体底部安装于底座上，所述电磁体的磁性沿润滑油流动的方向递增。
3.根据权利要求1所述的自动清除减速机润滑油内铁杂质的系统，其特征在于，所述壳体内壁安装有用于检测电磁体磁场强度的传感器，所述控制器根据传感器检测的磁场强度判断磁流体吸附的铁杂质是否过量。
4.根据权利要求1所述的自动清除减速机润滑油内铁杂质的系统，其特征在于，所述回收机构还包括支撑板以及由控制器控制的液压缸和阀门，所述阀门设于壳体顶部，所述回收套筒安装于支撑板底面且位于阀门上方，所述支撑板的一端连接液压缸，另一端贯穿设有导柱且能够沿导柱滑动；所述回收套筒与电磁体同轴设置且能够产生磁场。
5.根据权利要求1所述的自动清除减速机润滑油内铁杂质的系统，其特征在于，所述壳体侧壁上安装有若干连通冷却腔和壳体内腔的胶囊热管。
6.根据权利要求5所述的自动清除减速机润滑油内铁杂质的系统，其特征在于，所述胶囊热管包括依次相连的蒸发段、中间段和冷凝段，所述蒸发段位于壳体内腔中，所述冷凝段位于冷却腔中，所述中间段与壳体侧壁密封连接。
7.根据权利要求5所述的自动清除减速机润滑油内铁杂质的系统，其特征在于，所述胶囊热管包括金属层和设于金属层内的毛细结构层，所述毛细结构层内填充制冷液，所述制冷液通过毛细力的作用回流，位于冷却腔内的金属层外表面为波纹结构。
8.根据权利要求2所述的自动清除减速机润滑油内铁杂质的系统，其特征在于，所述降温除铁装置与泵之间设有过滤器，所述壳体的进液口一端设有第一压力传感器，出液口一端设有第二压力传感器，所述过滤器的出口端设有第三压力传感器。
9.一种权利要求1～8任一项所述的自动清除减速机润滑油内铁杂质的系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
泵工作，使减速机内润滑油流至降温除铁装置内，润滑油降温并由电磁体表面的磁流体吸附铁杂质，然后流回至减速机内；
当磁流体内吸附的铁杂质达到饱和，控制器使泵停止工作，然后控制回收套筒进入壳体内部，且使电磁体顶部插入回收套筒内；
控制器改变电磁体各处的磁性，使磁流体向电磁体顶部移动，通过控制回收套筒和电磁体产生不同强度的磁场，将吸附铁杂质的磁流体吸附在回收套筒内壁并随回收套筒退出壳体；
将不含铁杂质的磁流体吸附于回收套筒内壁，控制回收套筒再次进入壳体内，通过控制回收套筒和电磁体产生不同强度的磁场，将不含铁杂质的磁流体吸附在电磁体外侧，回收套筒退出壳体；
控制器通过改变电磁体各处磁性，将不含铁杂质的磁流体分布在电磁体表面，然后控制泵启动，使减速机内润滑油继续流至降温除铁装置进行降温和除铁。
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