液压余热处理系统及作业机械
阅读说明:本技术 液压余热处理系统及作业机械 (Hydraulic waste heat treatment system and operation machine ) 是由 陈栩 石晋 张金虎 于 2021-07-29 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种液压余热处理系统及作业机械,其中,液压余热处理系统包括液压系统、储能装置热管理系统和余热利用系统,所述液压系统包括散热器,所述储能装置热管理系统包括加热装置,所述余热利用系统包括第一换热器,所述第一换热器的第一换热侧通过第一阀门与所述散热器并联,所述第一换热器的第二换热侧通过第二阀门与所述加热装置并联。本发明提供的液压余热处理系统及作业机械,能够将液压系统中的余热交换至储能装置热管理系统对储能装置进行加热,保证其正常使用,实现液压余热的充分利用,有利于增强液压系统的散热效果,并且能够根据液压系统的散热需求和储能装置的加热需求进行灵活调节。(The invention provides a hydraulic waste heat treatment system and an operation machine, wherein the hydraulic waste heat treatment system comprises a hydraulic system, an energy storage device heat management system and a waste heat utilization system, the hydraulic system comprises a radiator, the energy storage device heat management system comprises a heating device, the waste heat utilization system comprises a first heat exchanger, a first heat exchange side of the first heat exchanger is connected with the radiator in parallel through a first valve, and a second heat exchange side of the first heat exchanger is connected with the heating device in parallel through a second valve. The hydraulic waste heat treatment system and the operation machine provided by the invention can exchange waste heat in the hydraulic system to the energy storage device heat management system to heat the energy storage device, ensure the normal use of the energy storage device, realize the full utilization of the hydraulic waste heat, are beneficial to enhancing the heat dissipation effect of the hydraulic system, and can be flexibly adjusted according to the heat dissipation requirement of the hydraulic system and the heating requirement of the energy storage device.)
技术领域
本发明涉及设备冷却技术领域,尤其涉及一种液压余热处理系统及作业机械。
背景技术
工程机械行业中普遍使用液压系统为工作系统供能,液压系统在为工作系统供能过程中产生较多的热量,该部分热量使用散热器进行散热以保证液压系统的正常工作。液压油产生的热量不能进行回收,且在极端高温环境下散热效果差。
现有技术中,液压系统使用换热器与用户供暖装置进行换热,将液压油余热传递给供暖装置的载热介质,载热介质在供暖装置处放热以对用户进行供暖。
当系统中有储能装置需要加热时,需要开启储能装置加热系统进行加热,无法利用充分利用液压余热,同时高温天气下不需要使用用户供暖装置供暖时液压油散热系统的散热效果差。
发明内容
本发明提供一种液压余热处理系统及作业机械,用以解决现有技术中液压余热不能充分利用的问题。
本发明提供一种液压余热处理系统,包括液压系统、储能装置热管理系统和余热利用系统,所述液压系统包括散热器,所述储能装置热管理系统包括加热装置,所述余热利用系统包括第一换热器,所述第一换热器的第一换热侧通过第一阀门与所述散热器并联,所述第一换热器的第二换热侧通过第二阀门与所述加热装置并联。
根据本发明提供的一种液压余热处理系统,所述液压系统还包括液压油泵、液压油箱和液压负载,所述液压油箱、所述液压油泵、所述液压负载以及所述散热器依次串联;所述液压负载的出口端通过所述第一阀门分别连接所述散热器的入口端和所述第一换热器的第一换热侧的入口端;所述液压油箱的入口端分别连接所述散热器的出口端和所述第一换热器的第一换热侧的出口端。
根据本发明提供的一种液压余热处理系统,所述储能装置热管理系统还包括储能装置和第一泵体,所述加热装置与所述储能装置、所述第一泵体串联;所述第一换热器的第二换热侧的出口端以及所述加热装置的出口端分别通过所述第二阀门连接所述第一泵体的入口端,所述第一泵体的出口端连接所述储能装置的入口端,所述储能装置的出口端分别连通第一换热器的第二换热侧的入口端和所述加热装置的入口端。
根据本发明提供的一种液压余热处理系统,所述储能装置的入口端和出口端分别设置有温度传感器。
根据本发明提供的一种液压余热处理系统,还包括冷却换热回路,所述冷却换热回路包括第二换热器、压缩机、冷凝器和膨胀阀,所述第二换热器的第一换热侧与所述压缩机、所述冷凝器和所述膨胀阀串联,所述第二换热器的第二换热侧与所述加热装置串联。
根据本发明提供的一种液压余热处理系统,所述第一换热器的第二换热侧与所述第二阀门的连接管路上设置有第二泵体。
根据本发明提供的一种液压余热处理系统,所述第一阀门和所述第二阀门为电磁三通阀。
根据本发明提供的一种液压余热处理系统,所述第一换热器为管式换热器、板式换热器或沉浸蛇管式换热器。
根据本发明提供的一种液压余热处理系统,所述储能装置热管理系统中使用去离子水、有机防冻液或无机防冻液作为换热介质。
本发明还提供一种作业机械,包括以上任一项所述的液压余热处理系统。
本发明提供的液压余热处理系统及作业机械,能够通过第一换热器将液压系统中的余热交换至储能装置热管理系统对储能装置进行加热,保证其正常使用,实现液压余热的充分利用,并且增强液压系统的散热效果。第一阀门的设置能够调节第一换热器的第一换热侧与液压系统之间回路的开闭和流量,第二阀门的设置能够调节第一换热器的第二换热侧与储能装置热管理系统之间回路的开闭和流量,从而能够根据储能装置的加热需求进行灵活调节。
进一步地,液压余热处理系统还包括冷却换热回路,在高温天气下,能够利用储能装置热管理系统冷却换热回路对液压系统进行降温,进一步增强液压系统的散热效果;第一阀门的设置能够调节第一换热器的第一换热侧与液压系统之间回路的开闭和流量,第二阀门的设置能够调节第一换热器的第二换热侧与储能装置热管理系统之间回路的开闭和流量,从而能够根据液压系统的散热需求进行灵活调节。并且,冷却换热回路还可用于进行储能装置的降温。当环境温度高,液压系统中的散热能力不足以满足液压系统的散热需求时,开启储能装置热管理系统中的冷却换热回路,冷却换热回路通过第二换热器对换热介质进行降温,通过控制第二阀门关闭流向储能装置的管路,开启第一换热器的第二换热侧与第二换热器的第一换热侧之间的回路,将低温换热介质输送到第一换热器,通过第一换热器将液压油的热量传递至换热介质,再将换热介质循环至第二换热器进行降温,能够提高整个液压系统的散热量,有效降低液压油温度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,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的附图。
图1是本发明提供的一种液压余热处理系统的整体结构示意图;
附图标记:
100、液压系统; 110、液压油泵; 120、液压油箱;
130、液压负载; 140、散热器; 150、第一阀门;
200、储能装置热管理 210、储能装置; 220、第一泵体;
系统;
230、加热装置; 240、第二阀门; 250、温度传感器;
260、膨胀水壶; 270、第二泵体; 300、余热利用系统;
310、第一换热器; 400、冷却换热回路; 410、第二换热器;
420、压缩机; 430、冷凝器; 440、膨胀阀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不能用来限制本发明的范围。
在本发明实施例的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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,仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述,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实施例的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明实施例的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本发明实施例中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触,或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
下面结合图1描述本发明实施例的液压余热处理系统,该液压余热处理系统包括液压系统100、储能装置热管理系统200和余热利用系统300。其中余热利用系统300能够将液压系统100中的热量通过热交换的方式交换至储能装置热管理系统200,对储能装置热管理系统200进行加热,保证储能装置热管理系统200能够在低温环境下正常运行,同时能够增强液压系统100的散热效果,实现液压余热的充分利用。
液压系统100包括散热器140,散热器140为液压系统100中的散热部件,液压系统100中的液压油经过散热器140时,部分热量能够通过散热器140散出,降低液压系统100中液压油的温度。储能装置热管理系统200包括加热装置230,加热装置230与储能装置热管理系统200中的其他部件形成加热回路,加热装置230对加热回路中的换热介质进行加热,换热介质在储能装置热管理系统200中需要进行加热的部件位置放热,调节需要加热的部件的温度。
余热利用系统300包括第一换热器310,第一换热器310为管式换热器、板式换热器或沉浸蛇管式换热器。第一换热器310的第一换热侧通过第一阀门150与散热器140并联,通过第一阀门150能够改变液压系统100中液压油的流动路径,使部分或全部液压油能够流经第一换热器310的第一换热侧,进行热交换,降低液压油的温度,辅助散热器140进行液压油降温。第一换热器310的第二换热侧通过第二阀门240与加热装置230并联,通过第二阀门240能够改变储能装置热管理系统200中换热介质的流向,使部分或全部换热介质能够经过第一换热器310的第二换热侧,将第一换热器310的第一换热侧中液压油的热量交换至换热介质中,用于提高储能装置热管理系统200中需要加热部件的温度。
在本发明一些实施例中,液压系统100还包括液压油泵110、液压油箱120和液压负载130,液压油箱120、液压油泵110、液压负载130以及散热器140依次串联。液压负载130的出口端通过第一阀门150分别连接散热器140的入口端和第一换热器310的第一换热侧的入口端;液压油箱120的入口端分别连接散热器140的出口端和第一换热器310的第一换热侧的出口端。液压油泵110能够将液压油箱120内的油泵至液压负载130,为工作系统供能。由液压负载130流出的液压油可进入散热器140内散热,避免液压油的温度过高,经过散热器140散热的液压油可回流至液压油箱120。通过第一阀门150可调节液压负载130中流出的液压油的流向,根据散热需求将液压负载130中流出的部分或全部液压油导入第一换热器310中进行换热,经第一换热器310换热后的液压油回流至液压油箱120。
在本发明一些实施例中,储能装置热管理系统200还包括储能装置210和第一泵体220。其中,储能装置210可以为电池包。加热装置230与储能装置210、第一泵体220串联,第一换热器310的第二换热侧的出口端以及加热装置230的出口端分别通过第二阀门240连接第一泵体220的入口端,第一泵体220的出口端连接储能装置210的入口端,储能装置210的出口端分别连通第一换热器310的第二换热侧的入口端和加热装置230的入口端。第一泵体220运行时为换热介质的流动提供动力,使换热介质能够流动至加热装置230进行加热储能,加热后的换热介质在储能装置210位置放热,在低温环境中保证储能装置210能够正常运行。储能装置热管理系统200中可以使用去离子水、有机防冻液或无机防冻液作为换热介质。
可选地,储能装置210的入口端和出口端分别设置有温度传感器250,通过该温度传感器250能够掌握换热介质在储能装置210位置的换热情况,同时能够反应出储能装置210的工作温度,为加热装置230、第一阀门150、第二阀门240的控制提供数据支持。
可选地,储能装置热管理系统200还包括膨胀水壶260,起到定压和补充换热介质的作用。
在本发明一些实施例中,液压余热处理系统还包括冷却换热回路400,冷却换热回路400包括第二换热器410、压缩机420、冷凝器430和膨胀阀440。第二换热器410的第一换热侧与压缩机420、冷凝器430和膨胀阀440串联,第二换热器410的第二换热侧与加热装置230串联。储能装置210的出口端通过第二换热器410的第二换热侧后俩通至加热装置230的入口端,即储能装置210出口端流出的换热介质能够在第二换热器410的第二换热侧进行换热后流入加热装置230。冷却换热回路400通过第二换热器410对储能装置热管理系统200中的换热介质进行降温,进而对储能装置210和液压系统100中的至少一者进行降温处理,从而在高温天气下保证储能装置210和液压系统100能够在适宜的温度下工作。
可选地,第一换热器310的第二换热侧与第二阀门240的连接管路上设置有第二泵体270。第二泵体270能够为换热介质的流动提供动力,例如,当储能装置210不需要进行加热或降温,仅需要对液压系统100进行降温处理时,可通过第二阀门240关闭第一泵体220和储能装置210的管路,使换热介质不流经第一泵体220和储能装置210,运行第二泵体270即可驱动换热介质在第一换热器310和第二换热器410构成的回路上循环流动。当环境温度高,液压系统100中的散热能力不足以满足液压系统100的散热需求时,开启储能装置热管理系统200中的冷却换热回路400,冷却换热回路400通过第二换热器410对换热介质进行降温,通过控制第二阀门240关闭流向储能装置210的管路,开启第一换热器310的第二换热侧与第二换热器410的第一换热侧之间的回路,并且开启第二泵体270将低温换热介质输送到第一换热器310,通过第一换热器310将液压油的热量传递至换热介质,再将换热介质循环至第二换热器410进行降温,能够提高整个液压系统100的散热量,有效降低液压油温度。
可选地,第一阀门150和第二阀门240为电磁三通阀,能够方便地控制液压油和换热介质的流向,进而灵活控制换热过程。
在本发明实施例中,还提供了一种作业机械,其包括上述任一项的液压余热处理系统。通过设置液压余热处理系统不仅能够满足作业机械中液压系统100的散热需求,还能够通过利用液压余热为作业机械中的储能装置210进行加热,实现液压余热的充分利用。在高温天气下,还能通过能够冷却换热回路400对液压系统100和储能装置210进行降温,保证其正常工作。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
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