CN102155472A - 蓄能式恒温油冷机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蓄能式恒温油冷机，用于对液压站的油箱加热/制冷，其包括油泵(14)、蒸发器(15)、冰蓄能器(4)、冷凝器(3)、四通阀(2)及压缩机(1)；蒸发器(15)与油泵(14)串联连接在液压站油箱的油路上，蒸发器(15)通过管路分别与冰蓄能器(4)及四通阀(2)的C端相连；冷凝器(3)通过管路分别与四通阀(2)的B端及冰蓄能器(4)相连；压缩机(1)的两端分别连接在四通阀(2)的A端和D端。本发明的蓄能式恒温油冷机，采用冰蓄能器作为蓄能元件，可在液压站工作出气制热，在油温因工作启动后升高时制冷，提高能源利用率，避免能源浪费，适宜推广应用。

Description

蓄能式恒温油冷机

技术领域

本发明涉及一种液压站的冷却系统，具体是涉及一种蓄能式恒温油冷机。

背景技术

现代大型工艺装备普遍使用液压站作为动力源，液压站是由液压泵、驱动用电动机、油箱、溢流阀等构成的液压源装置或包括控制阀在内的液压装置。按驱动装置要求的流向、压力和流量供油，适用于驱动装置与液压站分离的各种机械上，将液压站与驱动装置(油缸或马达)用油管相连，液压系统既可实现各种规定的动作。其工作原理是电机带动油泵旋转，泵从油泵中吸油后打油，将机械能转化为液压油的压力能，液压油通过集成块(或阀组合)被液压阀实现了方向、压力、流量调节后经外接管路传输到液压机械的油缸或油马达中，从而控制了液动机方向的变换、力量的大小及速度的快慢，推动各种液压机械做功。通常液压站在刚刚开始工作时，油箱内的油温比较低，需要加热油温使其尽快达到预热温度要求才能启动液压站工作，目前的预热措施一般采用的都是电加热，这种方式能耗比较大。而当液压系统正常工作后会产生大量的热能，此时又需要为液压站制冷，这种先制热后制冷的方式造成很大的能量浪费。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种蓄能式恒温油冷机，采用冰蓄能器作为蓄能元件，可在液压站工作出气制热，在油温因工作启动后升高时制冷，提高能源利用率，避免能源浪费。

为达上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种蓄能式恒温油冷机，用于对液压站的油箱加热/制冷，其包括油泵(14)、蒸发器(15)、冰蓄能器(4)、冷凝器(3)、四通阀(2)及压缩机(1)；蒸发器(15)与油泵(14)串联连接在液压站油箱的油路上，蒸发器(15)通过管路分别与冰蓄能器(4)及四通阀(2)的C端相连；冷凝器(3)通过管路分别与四通阀(2)的B端及冰蓄能器(4)相连；压缩机(1)的两端分别连接在四通阀(2)的A端和D端。

所述的蓄能式恒温油冷机，其中，所述连接蒸发器(15)与冰蓄能器(4)的管路上安装有串联连接的干燥过滤器(9)、视液镜(8)、膨胀阀(1)，并连接有四个单向阀(5、6、10、11)；在对液压站油箱内的油进行加热时，蒸发器(15)内制冷剂由气体冷凝成液体并依次通过单向阀(11)、干燥过滤器(9)、视液镜(8)、膨胀阀(1)及单向阀(6)进入冰蓄能器内；在对液压站油箱内的油进行冷却时，冰蓄能器内的制冷剂依次通过单向阀(10)、干燥过滤器(9)、视液镜(8)、膨胀阀(1)及单向阀(5)进入蒸发器(15)。

所述的蓄能式恒温油冷机，其中，所述蒸发器(15)与冷凝器(3)之间设有与冰蓄能器(4)并联连接的膨胀罐(16)，膨胀罐(16)上端串联连接一节流阀(17)及一单向阀(18)。

所述的蓄能式恒温油冷机，其中，所述冷凝器(3)下部/上部安装有一冷凝风机。

所述的蓄能式恒温油冷机，其中，所述压缩机(1)两端分别连接一高压保护器及一低压保护器。

所述的蓄能式恒温油冷机，其中，所述低压保护器与一充注阀相连接。

所述的蓄能式恒温油冷机，其中，所述冰蓄能器包括防冻水箱、聚氨酯保温层、呼吸器及换热盘管，防冻水箱由箱体和上盖组成，箱体内部装满蓄冰用水；聚氨酯保温层包覆在箱体的外侧；换热盘管安装在箱体内，其两端穿过上盖连接到管路上；呼吸器固定安装在上盖上。

所述的蓄能式恒温油冷机，其中，所述箱体的表面设有多处褶皱。

本发明的蓄能式恒温油冷机，采用冰蓄能器作为蓄能元件，在液压站工作初期为液压油制热产生的冷量储存在冰蓄能器中，使冰蓄冷器中的水温度逐渐下降直至结冰。随着液压油温度的升高恒温油冷机变为制冷模式，此时冰蓄冷器作为液态制冷剂的过冷器为液压油提供额外的制冷量，并使蓄冰融化直至水温升高到冷凝温度，为下次制热储存热量，从而提高了制冷量，使能源利用率大大提高；并且在冰蓄冷器中提前储存热量(较高的水温)，大大提高了制热的效率。节能环保，工作效率高。

附图说明

图1为本发明蓄能式恒温油冷机的工作原理示意图，

图2为冰蓄能器的剖视结构示意图；

图中：

1压缩机2四通阀3冷凝器4冰蓄能器5单向阀6单向阀7膨胀阀8视液镜9干燥过滤器10单向阀11单向阀12吸油13出油14油泵15蒸发器16膨胀罐17节流阀18单向阀19冷凝风机20高压保护器21低压保护器22充注阀

具体实施方式

本实施例中，油泵选用宁波海特克M-VPV1-40-20-2HP变量叶片泵、蒸发器选用瑞典舒瑞普公司B8TH*22板式换热器，冰蓄能器选用同飞的TB-08-08冰蓄能器，冷凝器选用同飞的I-20铝片式换热器，四通阀选择佛山华鹭的3HP，压缩机选用华润三洋的C-2R173转子式压缩机。

参见图1所示，一种蓄能式恒温油冷机，用于对液压站的油箱加热/制冷，包括油泵14、蒸发器15、冰蓄能器4、冷凝器3、四通阀2及压缩机1。其中，蒸发器15与油泵14串联连接在液压站油箱的油路上，具体是安装在油箱吸油口和出油口的连接管路上。蒸发器15通过管路分别与冰蓄能器4及四通阀2的C端相连。在连接蒸发器15与冰蓄能器4的管路上安装有干燥过滤器9、视液镜8、膨胀阀1及四个单向阀5、6、10、11。干燥过滤器9、视液镜8及膨胀阀1从下至上串联连接在一起，单向阀11与单向阀6与干燥过滤器9、视液镜8及膨胀阀1组成一个通路；单向阀10与单向阀5与干燥过滤器9、视液镜8及膨胀阀1组成另一个通路。从而保证在对液压站油箱内的油进行加热时，蒸发器15内制冷剂由气体冷凝成液体并依次通过单向阀11、干燥过滤器9、视液镜8、膨胀阀1及单向阀6进入冰蓄能器内；在对液压站油箱内的油进行冷却时，冰蓄能器内的制冷剂依次通过单向阀10、干燥过滤器9、视液镜8、膨胀阀1及单向阀5进入蒸发器15。

冷凝器3通过管路分别与四通阀2的B端及冰蓄能器4相连；压缩机1的两端分别连接在四通阀2的A端和D端。

为了避免过多的制冷剂堆积在蒸发器15内，在蒸发器15与冷凝器3之间安装了一个与冰蓄能器4并联连接的膨胀罐16，并在膨胀罐16上端串联连接了一节流阀17及一单向阀18。膨胀罐16、节流阀17及单向阀18具体是串联后上部管路连接在冷凝器3和冰蓄能器4之间的管路上，下部管路连接在蒸发器15与冰蓄能器4之间的管路上靠近蒸发器15位置处。

为保证冷凝器的冷凝效果，在冷凝器3下部/上部安装有一冷凝风机19。

为保护压缩机，在压缩机1的上部连接一高压保护器20，下部连接一低压保护器21。低压保护器21另一端与一充注阀22相连接。

冰蓄能器4的结构参见附图2所示：包括防冻水箱、包覆在防冻水箱外侧的聚氨酯保温层42及安装在防冻水箱内的换热盘管43。防冻水箱由箱体41及上盖44组成，箱体41表面带有褶皱，内部装满蓄冰用水，该蓄冰用水在蓄热工作中可能为水或冰水混合物。上盖44上安装呼吸器45，该呼吸器为一个带有通气孔的加水口，亦可称为加水口，其可直接在市面购买。换热盘管43固定安装在上盖44上，其两端穿过上盖44与外侧管路相连。

冰蓄能器4的工作原理为：在油冷机制热时冰蓄能器换热盘管表面温度降低，使蓄冰用水温度下降，当水温度下降到0℃以下后，蓄冰用水会在换热盘管表面结冰放出溶解热，直至蓄冰用水完全结冰，表面带有褶皱的防冻水箱可以防止水结冰是的体积变化，呼吸器的作用也是在水结冰和冰融化时保持内外压力平衡。

本发明的工作原理如下：

当液压站油箱在早晨刚刚开始工作时，油温比较低，恒温油冷却机呈制热状态，压缩机1开始工作，同时四通阀2得电，AC导通，BD导通，由压缩机1排出的高温气态制冷剂进入蒸发器15，此时由油泵14来的液压油也进入蒸发器15，在15中发生热交换，使液压油温度上升，制冷剂由气体冷凝成液体通过单向阀11、干燥过滤器9、视液镜8、膨胀阀7、单向阀6进入冰蓄能器4在其中蒸发吸热，使冰蓄能器中的水温度下降，把制冷量以水显热的形式蓄存起来，当环境温度低于0℃时，蒸发温度也低于0℃，水温降到0℃以下后，冰蓄能器中的水会围绕着不锈钢盘管开始结冰，把制冷量以冰的潜热形式蓄存起来。对于的液态制冷剂在进入冷凝器3中蒸发，通过四通阀2回到压缩机。由于在制热时、冰蓄能器4中都是气态制冷剂，会有多余的制冷剂堆积在蒸发器15中，为了不使多余的制冷剂影响蒸发器15的工作本专利设置了膨胀罐16，在膨胀罐16的顶部连接有节流阀17和单向阀18，17、18是为了降低16温度使尽快蓄积多余制冷剂而设置的。

当液压站工作一段时间后，液压油的温度逐步上升，恒温油冷却机转为制冷模式，压缩机1开始工作，同时四通阀2失电，AB导通，CD导通，由压缩机1排出的高温气态制冷剂进入冷凝器3，并冷凝成液态进入冰蓄冷器4，在冰蓄冷器中过冷，通过制冷压焓图分析，每提高1K的过冷度，制冷量会提高约1％，在最初阶段冰蓄冷器4可以提供最多约30K的过冷度，是制冷效果大大提高，节能明显，同时冰融化、水温升高储存热量为下次制热做好准备。过冷的制冷剂液体通过单向阀10、干燥过滤器9、视液镜8、膨胀阀7、单向阀5进入蒸发器15中蒸发吸热，使流经15的油温度下降达到制冷的目的。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限定。凡本领域的技术人员利用本发明的技术方案对上述实施例做出的任何等同的变动、修饰或演变等，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种蓄能式恒温油冷机，用于对液压站的油箱加热/制冷，其特征在于：

包括油泵(14)、蒸发器(15)、冰蓄能器(4)、冷凝器(3)、四通阀(2)及压缩机(1)；

蒸发器(15)与油泵(14)串联连接在液压站油箱的油路上，蒸发器(15)通过管路分别与冰蓄能器(4)及四通阀(2)的C端相连；冷凝器(3)通过管路分别与四通阀(2)的B端及冰蓄能器(4)相连；压缩机(1)的两端分别连接在四通阀(2)的A端和D端。

2.根据权利要求1所述的蓄能式恒温油冷机，其特征在于：

所述连接蒸发器(15)与冰蓄能器(4)的管路上安装有串联连接的干燥过滤器(9)、视液镜(8)、膨胀阀(1)，并连接有四个单向阀(5、6、10、11)；在对液压站油箱内的油进行加热时，蒸发器(15)内制冷剂由气体冷凝成液体并依次通过单向阀(11)、干燥过滤器(9)、视液镜(8)、膨胀阀(1)及单向阀(6)进入冰蓄能器内；在对液压站油箱内的油进行冷却时，冰蓄能器内的制冷剂依次通过单向阀(10)、干燥过滤器(9)、视液镜(8)、膨胀阀(1)及单向阀(5)进入蒸发器(15)。

3.根据权利要求1或2所述的蓄能式恒温油冷机，其特征在于：

所述蒸发器(15)与冷凝器(3)之间设有与冰蓄能器(4)并联连接的膨胀罐(16)，膨胀罐(16)上端串联连接一节流阀(17)及一单向阀(18)。

4.根据权利要求3所述的蓄能式恒温油冷机，其特征在于：

所述冷凝器(3)下部/上部安装有一冷凝风机。

5.根据权利要求1所述的蓄能式恒温油冷机，其特征在于：

所述压缩机(1)两端分别连接一高压保护器及一低压保护器。

6.根据权利要求5所述的蓄能式恒温油冷机，其特征在于：

所述低压保护器与一充注阀相连接。

7.根据权利要求1-7中任一所述的蓄能式恒温油冷机，其特征在于：

所述冰蓄能器包括防冻水箱、聚氨酯保温层、呼吸器及换热盘管，防冻水箱由箱体和上盖组成，箱体内部装满蓄冰用水；聚氨酯保温层包覆在箱体的外侧；换热盘管安装在箱体内，其两端穿过上盖连接到管路上；呼吸器固定安装在上盖上。

8.根据权利要求7所述的蓄能式恒温油冷机，其特征在于：所述箱体的表面设有多处褶皱。

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