CN116241528A - 一种工程钻机液压油循环冷却装置及其冷却方法 - Google Patents

一种工程钻机液压油循环冷却装置及其冷却方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种工程钻机液压油循环冷却装置及其冷却方法，该装置包括：内部液冷箱体、外部气冷箱体、S型热交换管、温度传感器、鼓风机、制冷机、透气罩、导流管、油箱等。本发明的冷却方法是针对工程钻机狭小的剩余空间，将内部液冷方法与外部气冷方法进行结合，利用低沸点液态冷却介质作用于油箱回油管路，液态冷却介质受热达到沸点汽化后，进入封闭冷凝管进行空冷，形成液态冷却介质后回收再重复利用。本发明可以对工程钻机液压油进行循环稳定高效冷却，并减少能耗，可以解决工程中因油温过高，导致液压元件损坏加剧和寿命缩短的问题。

Description

一种工程钻机液压油循环冷却装置及其冷却方法
技术领域
本发明属于液压油冷却处理技术领域，具体涉及一种工程钻机液压油循环冷却装置及其冷却方法。
背景技术
工程钻机利用液压系统实现机械臂部分姿态调整，控制钻杆施工。液压系统的油温会直接影响整机作业效率和工作寿命。一般情况下，液压油温度应该控制在55℃-70℃的范围内，在工作过程中，其液压系统产生大量的热量，若不采取散热措施或散热不理想，将会导致以下问题：温度升高，液压系统及元件的密封件在高温下变质，密封性能变差；液压阀件的阀芯及阀体的热膨胀系数不同时，阀芯与阀体之间容易因热膨胀而出现阀芯卡死现象，致使油泵不能工作；温度上升，油的黏度下降，使其润滑性能降低，液压元件的磨损加快，加速了元件的磨损失效，缩短了元件的使用寿命。
对于工程钻机而言，由于剩余空间有限，目前传统钻机大多使用小型风扇对液压油进行风冷，其散热效率较低，散热效果差，亟需一种结构紧凑，占用空间小，冷却效果好的液压油循环冷却方法及其装置。
发明内容
发明目的：针对工程钻机狭小的剩余空间，本发明提供了一种工程钻机液压油循环冷却装置及其冷却方法。
技术方案：一种工程钻机的液压油循环冷却装置，包括内部液冷箱体、外部气冷箱体和油箱，通过二次热交换来实现对液压油的快速冷却和冷却控制，具体如下：
所述的工程钻机液压油循环冷却装置，包括内部液冷箱体、外部气冷箱体和油箱，所述内部液冷箱体和油箱固定在工程钻机平台上，所述外部气冷箱体固定在内部液冷箱体上方，两个箱体相对独立工作并通过管路相通。
进一步的，所述内部液冷箱体中包含S型热交换管，S型热交换管与油箱回回油管路相通，所述油箱回油管路连接油箱，所述油箱连接的右侧有出油管路。
进一步的，所述内部液冷箱体中存有低沸点液态冷却质，其液面始终高于S型热交换管的高度，以便于冷却介质和热油进行充分的热量交换。
进一步的，所述外部气冷箱体中设有气体导流管、冷凝管、液体导流管、透气罩和密封罩，所述气体导流管和液体导流管都与内部液冷箱体相通，所述冷凝管倾斜固定，两端分别接气体导流管和液体导流管，所述气体导流管和液体导流管分别安装在透气罩和密封罩中。
进一步的，所述外部气冷箱体中还设有鼓风机、制冷机和过滤器，三者依次连通，过滤器外侧设有进风口，外部气冷箱体顶部设有出风口。
进一步的，所述回油管路上设有温度传感器，可以实时测量液压油回油的温度。
进一步的，所述透气罩使高温蒸汽先在外部环境中散失部分热量，提高冷凝效率，所述密封罩将冷却后的液态介质与外部环境隔绝，避免其升温。
进一步的，所述气体导流管和液体导流管的下端管口分别在液态冷却介质液面的上方和下方，实现冷却介质从液体到气体再到液体的单向循环。
进一步的，所述的液压油冷却循环装置的冷却方法的操作步骤包括：
S10.工程钻机高温液压油从回油管路进入内部液冷箱体，与其中的液态冷却介质进行热交换，高温液压油经降温后流回油箱；
S20.液态冷却介质会由于和高温液压油的热交换升温达到沸点后汽化，热气体由于受热膨胀从气体导流管流入冷凝管，气体在经过透气罩时，与外界气体进行接触，进行初步降温；
S30.鼓风机从外界吸入空气经过过滤器筛除杂质，再由制冷机降温，输送入外部气冷箱体中，对冷凝管进行气流冲击降温，之后气流由出气口排出；
S40.经由鼓风机吹向冷凝管中的气态冷却介质，进行第二次空冷降温，冷凝管中的热气体降温变成液体流入液体导流管中，再流回内部液冷箱体中 ，由此完成了对液态冷却介质后回收反复利用。
进一步的，所述的冷却方法是针对工程钻机狭小的剩余空间，将内部液冷方法与外部气冷方法进行结合，利用低沸点液态冷却介质作用于油箱回油管路，液态冷却介质受热达到沸点汽化后，进入冷凝管进行空冷，再形成液态冷却介质后回收反复利用，并利用温度传感器实时测量油温，在线控制外部气冷的作用，实现工程钻机液压油进行循环稳定高效冷却。
本发明具有如下有益效果：
（1）本发明分为内部液冷和外部气冷来实现对热油的降温，内部液冷采用低沸点冷却介质快速吸收油温来实现，外部气冷先是高温气体经由气体导流管过滤降温后，随后外部空气对气态冷却介质所在的冷凝管冲击降温，同时在进油路的温度传感器，根据测到冷却后的油温，合理控制鼓风机的运作功率，改变气冷降温的过程，进而使油温控制在合理范围内，这样确保了整体装置降温的可控和自动化。
（2）本发明将内部液冷方法与外部气冷方法进行结合，减少能耗，提高冷却效率。
（3）本发明采用温度传感器可以进行实时监控，保持油温在一个稳定的范围内，从而保证工程钻机不会因为液压系统的油温影响工作效率和机器寿命。
（4）本发明的装置简单，维修成本低。
附图说明
图1是本发明提供的安装在钻机平台上液压油循环冷却装置的总体结构示意图；
图2是本发明的液压油内部液冷装置结构示意图；
图3是本发明的外部气冷装置结构示意图；
图4是本发明的工程钻机液压油循环冷却装置整体外观图。
图中：1为钻机平台，2为内部液冷箱体，3为内部气冷箱体，4为温度传感器，5为油箱，20为回油管路，21为透气罩，22为导流管，23为S型热交换管，24为导流管，25为密封罩，30为冷凝管，31为鼓风机，32为制冷机，33为过滤器，34为进气口，35为出气口，50为出油管路。
实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
如图1至图4，本发明一种工程钻机液压油循环冷却装置,包括内部液冷箱体2、外部气冷箱体3和油箱5，所述内部液冷箱体2和油箱5固定在工程钻机平台1上，所述外部气冷箱体3固定在内部液冷箱体2上方，两个箱体相对独立并通过管路相通。
所述内部液冷装置部分中包括内部液冷箱体2，所述内部液冷箱体中包含S型管路23，S型热交换管23安装在油箱进油路与进油管路20相通，所述油箱进油路管上还安装有温度传感器4。所述进油管路20连接油箱5，所述油箱5连接的右侧有出油管路50。所述内部液冷箱体2中存有低沸点液态冷却质氟碳化合物，其液面始终高于S型热交换管23的高度以便于冷却介质和热油进行充分的热量交换。
在外部气冷箱体3中设有气体导流管22、冷凝管30、液体导流管24、透气罩21和密封罩25，所述气体导流管22和液体导流管24都与内部液冷箱体相通，所述冷凝管30倾斜固定，两端分别接导流管22和24，所述气体导流管22和液体导流管24分别安装在透气罩21和密封罩25中。
此外，所述外部气冷箱体3中还设有鼓风机31、制冷机32和过滤器33，三者依次连通，过滤器33外侧设有进风口34，外部气冷箱体3顶部设有出风口35。
为了更好的感知温度变化，所述回油管路20与油箱5设有温度传感器4，实时测量液压油回油的温度。
本发明的液压油冷却循环装置的冷却方法的操作步骤包括：
S10.工程钻机高温液压油从回油管路20进入内部液冷箱体2，与其中的液态冷却介质进行热交换，高温液压油经降温后流回油箱；
S20.液态冷却介质会由于和高温液压油的热交换升温达到沸点后汽化，热气体由于受热膨胀从气体导流管22流入冷凝管30，气体在经过透气罩21时，与外界气体进行接触，进行初步降温；
S30.鼓风机31从外界吸入空气经过滤器33筛除杂质，再由制冷机32降温，输送入外部气冷箱体3中，对冷凝管30进行气流冲击降温，之后气流由出气口35排出；
S40.经由鼓风机31吹向冷凝管中的气态冷却介质，进行第二次空冷降温，冷凝管30中的热气体降温变成液体流入液体导流管24中，再流回内部液冷箱体2中，由此完成了对液态冷却介质后回收反复利用。
本发明的散热冷却原理大致如下：所述透气罩21使高温蒸汽先在外部环境中散失部分热量，提高冷凝效率，所述密封罩25将冷却后的液态介质与外部环境隔绝，避免其升温。
当液态介质与外部环境隔绝后，所述气体导流管22和液体导流管24的下端管口分别在液态冷却介质液面的上方和下方，实现冷却介质从液体到气体再到液体的单向循环。
高温液压油从回油管路20进入内部液冷箱体2，与其中的液态冷却介质进行热交换。高温液压油经降温后流经出油管路50流回油箱。液态冷却介质会由于和高温液压油的热交换升温达到沸点后汽化，热气体由于受热膨胀从气体导流管22流入冷凝管30，气体在经过透气罩21时，与外界气体进行接触，进行初步降温，鼓风机31从外界吸入空气经过过滤器33筛除杂质，再由制冷机32降温，输送入二次热交换箱体3中，对倾斜冷凝管30进行气流冲击降温，之后气流由出气口35排出。经由鼓风机31吹向冷凝管中的气态冷却介质，进行第二次空冷降温，顺着冷凝管30降温变成液体流入液体导流管24中流回内部液冷箱体2中，由此完成了对液态冷却介质后回收反复利用。
本发明的冷却方法是针对工程钻机狭小的剩余空间，将内部液冷方法与外部气冷方法进行结合，利用低沸点液态冷却介质作用于油箱回油管路，液态冷却介质受热达到沸点汽化后，进入冷凝管进行空冷，再形成液态冷却介质后回收反复利用，并利用温度传感器实时测量油温，在线控制外部气冷的作用，实现工程钻机液压油进行循环稳定高效冷却。
以上所述仅为本发明专利的较佳实施例，并不用以限制本发明专利，凡在本发明专利的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明专利的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种工程钻机液压油循环冷却装置，其特征在于：包括内部液冷箱体（2）、外部气冷箱体（3）和油箱（5），所述内部液冷箱体（2）和油箱（5）固定在工程钻机平台（1）上，所述外部气冷箱体（3）固定在内部液冷箱体（2）上方，所述内部液冷箱体（2）和外部气冷箱体（3）相对独立并通过管路相通。
2.如权利要求1所述的一种工程钻机液压循环油冷却装置，其特征在于：所述内部液冷箱体（2）中包含S型热交换管（23），S型热交换管（23）与油箱回油管路（20）相通，所述油箱回油管路（20）连接油箱（5），所述油箱（5）连接的右侧有出油管路（50）。
3.如权利要求1所述的一种工程钻机液压循环油冷却装置，其特征在于：所述内部液冷箱体（2）中存有低沸点液态冷却物质，冷却物质液面始终高于S型热交换管（23）的高度。
4.如权利要求1所述的工程钻机液压油循环冷却装置，其特征在于：所述外部气冷箱体（3）中设有气体导流管（22）、冷凝管（30）、液体导流管（24）、透气罩（21）和密封罩（25），所述气体导流管（22）和液体导流管（24）都与内部液冷箱体（2）相通，所述冷凝管（30）倾斜固定，冷凝管（30）两端分别接气体导流管（22）和液体导流管（24），所述气体导流管（22）和液体导流管（24）分别安装在透气罩（21）和密封罩（25）中。
5.如权利要求1所述的工程钻机液压油循环冷却装置，其特征在于：所述外部气冷箱体（3）中还设有鼓风机（31）、制冷机（32）和过滤器（33），所述的鼓风机（31）、制冷机（32）和过滤器（33）依次连通，所述的过滤器（33）外侧设有进风口（34），外部气冷箱体（3）顶部设有出风口（35）。
6.如权利要求2所述的工程钻机液压油循环冷却装置，其特征在于：所述回油管路（20）上设有温度传感器（4），实时测量液压油回油的温度。
7.如权利要求4所述的工程钻机液压油循环冷却装置，其特征在于：所述透气罩（21）使高温蒸汽先在外部环境中散失部分热量，提高冷凝效率，所述密封罩（25）将冷却后的液态介质与外部环境隔绝，避免其升温。
8.如权利要求4所述的工程钻机液压油循环冷却装置，其特征在于：所述气体导流管（22）和液体导流管（24）的下端管口分别在液态冷却介质液面的上方和下方，实现冷却介质从液体到气体再到液体的单向循环。
9.一种根据权利要求1~8中任意一项所述的工程钻机液压油循环冷却装置的冷却方法，其特征在于：包括如下步骤：
S10.工程钻机高温液压油从回油管路（20）进入内部液冷箱体（2），与其中的液态冷却介质进行热交换，高温液压油经降温后流回油箱；
S20.液态冷却介质会由于和高温液压油的热交换升温达到沸点后汽化，热气体由于受热膨胀从气体导流管（22）流入冷凝管（30），气体在经过透气罩（21）时，与外界气体进行接触，进行初步降温；
S30.鼓风机（31）从外界吸入空气经过滤器（33）筛除杂质，再由制冷机（32）降温，输送入外部气冷箱体（3）中，对冷凝管（30）进行气流冲击降温，之后气流由出气口（35）排出；
S40.经由鼓风机（31）吹向冷凝管中的气态冷却介质，进行第二次空冷降温，冷凝管（30）中的热气体降温变成液体流入液体导流管（24）中，再流回内部液冷箱体（2）中，由此完成了对液态冷却介质后回收反复利用。
10.根据权利要求9所述的工程钻机液压油循环冷却方法，其特征在于：所述的冷却方法是针对工程钻机狭小的剩余空间，将内部液冷方法与外部气冷方法进行结合，利用低沸点液态冷却介质作用于油箱回油管路，液态冷却介质受热达到沸点汽化后，进入冷凝管进行空冷，再形成液态冷却介质后回收反复利用，并利用温度传感器实时测量油温，在线控制外部气冷的作用，实现工程钻机液压油进行循环稳定高效冷却。
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