一种盾构机液压油箱温度自动调节装置及方法

技术领域

本发明属于盾构机配件技术领域，具体涉及一种盾构机液压油箱温度自动调节装置及方法。

背景技术

目前，盾构机已广泛用于隧道施工中。不同地区、季节，隧道内环境温度不同。在纬度较低的地区，温度普遍较高，且隧道施工通常为封闭环境，散热较差，隧道内温度通常会高于隧道外温度；在纬度较高的地区，温度普遍较低，隧道内环境温度也会较低。

液压系统是盾构机的重要组成部分，可以使盾构机完成各种动作，从而实现盾构掘进。液压油作为液压系统中的工作介质，可以传递能量，润滑执行元件，并带走执行元件所产生的热量。当液压油温度过高时，会出现以下问题：（1）液压油变稀，黏度会降低，润滑性能下降，液压元件磨损加剧，导致液压泵、阀、马达等损坏的概率增高；（2）液压系统内泄量增大，各系统性能不稳定，工作精度下降，影响液压系统操作；（3）会加快液压油氧化速度，导致液压油变质，影响液压油使用寿命；（4）会加速密封件老化，密封性能降低，长期以来会导致内泄和外泄。而当液压油温过低时，会导致以下问题：（1）液压油黏度升高，降低液压泵的自吸能力，液压系统压力损失增大，进而影响液压系统运行；（2）会使液压油中的水分凝固，凝固的水分会附着在系统元件上，导致过滤器堵塞、阀卡死等；（3）会使得液压油自身收缩，降低压力，甚至产生负压。

因此，为保证盾构机液压系统的平稳运行，使盾构机液压油温度保持在合理使用范围内尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种盾构机液压油箱温度自动调节装置及方法，以解决现有技术中盾构机液压油无法实现自动加热和冷却的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案为：

一种盾构机液压油箱温度自动调节装置，包括液压油箱液位传感器温度传感器加热系统电机泵组冷却系统气动球阀和液压管路；

所述加热系统设在液压油箱的底部，用于在液压油温度低于标准温度时对其进行加热；所述加热系统包括电加热棒，电加热棒的加热部分全部浸泡于液压油中；

所述冷却系统包括冷却器，设于液压油箱的外侧，冷却器通过液压管路与液压油箱连通，液压管路上设有电机泵组，当温度传感器检测到液压油的温度高于标准温度时，电机泵组将液压油抽取至冷却系统，冷却后的液压油返回液压油箱，从而实现液压油整体降温；所述冷却器包括进油口出油口和进出水口。

作为优选的技术方案，所述液位传感器和温度传感器均螺纹连接在液压油箱的侧壁上；液位传感器安装位置高于电加热棒的顶部水平位置，温度传感器位于液位传感器的下方。

作为优选的技术方案，所述液压油箱设有液压油箱出油口和液压油箱进油口，液压油箱出油口与液压油箱进油口分布在液压油箱的斜对角。

作为优选的技术方案，所述液压管路包括第一管路第二管路第三管路；所述第一管路为电机泵组的进油管路，所述电机泵组与液压油箱出油口之间通过所述第一管路连接；第二管路为电机泵组的出油管路，所述电机泵组与冷却器进油口之间通过第二管路连接；第三管路为液压油箱回油管路，冷却器出油口与液压油箱进油口间通过第三管路连接；冷却器进出水口分别通过水管与水系统连接。

作为优选的技术方案，所述气动球阀包括第一气动球阀第二气动球阀和第三气动球阀；所述电机泵组与冷却器进油口之间安装有第一气动球阀，冷却器出油口与液压油箱进油口之间安装有第二气动球阀，第二管路与第三管路直接相连并安装有第三气动球阀，所述第一气动球阀和第二气动球阀靠近液压油箱，第三气动球阀靠近冷却器。

上述盾构机液压油箱温度自动调节装置的调节方法如下：

盾构机在运行前或运行中，温度传感器检测液压油温度并上传至上位机，并在PLC系统中判断液压油温度是否在设置温度范围内；

当液压油温度高于设置温度范围的最高温度时，该装置自动启动电机泵组和冷却器，同时打开第一气动球阀和第二气动球阀，关闭第三气动球阀，冷却器进出水管路正常运行，电机泵组将液压油从液压油箱吸出来，泵送至冷却器中进行冷却，冷却后的液压油经第三管路回到液压油箱中，持续一段时间后可使整个液压油箱内的液压油温度下降并保持在设置温度范围内；

当液压油温度低于设置温度范围时，该装置自动启动电加热棒，电机泵组启动，同时打开第三气动球阀，关闭第一气动球阀第二气动球阀，电加热棒对液压油进行加热，为避免电加热棒附近的液压油温度过高导致液压油变质，电机泵组不断将液压油吸出并泵送回液压油箱，使液压油不断循环。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本申请的装置可以实现液压油箱温度自动调节，使液压油温度保持在设置温度范围内，以保证盾构机正常运行。当液压油温度过高时，该装置自动启动冷却系统，将液压油温度冷却至设置温度范围内；当液压油温度过低时，该装置自动启动加热系统，将液压油温度加热至设置温度范围内。

该装置的液压油箱上安装有温度传感器，将液压油温度上传至上位机，在PLC系统中与设置温度范围进行比较，进而判断液压油需要加热或冷却。该装置的加热系统使用了电加热棒，可以实现对液压油的加热；该装置的冷却系统使用了冷却器，可以实现对液压油的冷却。在加热液压油时，通过电机泵组实现液压油的循环，防止电加热棒处液压油局部过热，并提高加热效率。

本申请中的液压油箱温度自动调节装置，解决了液压油箱温度无法实现自动加热和冷却的现象，保证了盾构机在过冷或过热的外部环境中能够正常运行，保证液压系统的稳定性，提高液压元件使用寿命及施工效率。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是电加热棒示意图；

图3是冷却器示意图；

图4是本发明侧面示意图；

图5是油箱进出油口示意图；

图6是本发明的原理说明图；

图中：1、液压油箱；101、液压油箱出油口；102、液压油箱进油口；2、液位传感器；3、温度传感器；4、电加热棒；5、电机泵组；6、冷却器；601、冷却器进油口；602、冷却器出油口；603、进出水口；7、气动球阀；701、第一气动球阀；702、第二气动球阀；703、第三气动球阀；8、液压管路；801、第一管路；802、第二管路；803、第三管路。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1-5所示，一种盾构机液压油箱温度自动调节装置，包括液压油箱1、液位传感器2、温度传感器3、加热系统、电机泵组5、冷却系统、气动球阀7和液压管路8。

所述加热系统设在液压油箱1的底部，用于在液压油温度低于标准温度时对其进行加热；优选的，所述加热系统包括电加热棒4，电加热棒4的加热部分全部浸泡于液压油中；加热棒与液压油箱通过螺纹连接，连接处安装有密封圈，以防止渗油。

所述液位传感器2和温度传感器3均螺纹连接在液压油箱1的侧壁上，连接处安装有密封圈，防止渗油。液位传感器2安装位置高于电加热棒4的顶部水平位置，温度传感器3位于液位传感器2的下方。

所述冷却系统设于液压油箱1的外侧，并且通过液压管路8与液压油箱1连通，液压管路8上设有电机泵组5，当温度传感器3检测到液压油的温度高于标准温度时，电机泵组5将液压油抽取至冷却系统，冷却后的液压油返回液压油箱1，从而实现液压油整体降温。

优选的，所述液压油箱1设有液压油箱出油口101、液压油箱进油口102，如图5所示，液压油箱出油口101与液压油箱进油口102分布在油箱的斜对角，这是为了使得液压油箱进出油的温差处于最大。

所述冷却系统包括冷却器6，冷却器6包括冷却器进油口601、冷却器出油口602和进出水口603。

所述液压管路8包括第一管路801、第二管路802、第三管路803；所述第一管路801为电机泵组的进油管路，所述电机泵组5与液压油箱出油口101之间通过所述第一管路801连接；第二管路802为电机泵组的出油管路，所述电机泵组5与冷却器进油口601之间通过第二管路802连接；第三管路803为液压油箱回油管路，冷却器出油口602与液压油箱进油口102间通过第三管路803连接；冷却器进出水口603分别通过水管与水系统连接。

所述气动球阀包括第一气动球阀701、第二气动球阀702和第三气动球阀703；所述电机泵组5与冷却器进油口601之间安装有第一气动球阀701，冷却器出油口602与液压油箱进油口102之间安装有第二气动球阀702，第二管路802与第三管路803直接相连并安装有第三气动球阀703，所述第一气动球阀701和第二气动球阀702靠近液压油箱1，第三气动球阀703靠近冷却器6。

优选的，该装置的加热系统和冷却系统可以在上位机手动启动，使盾构机操作更便捷。

在本发明中，冷却方式和加热方式可以换成其他多种方式，本实施例中，冷却方式可以换成在液压油箱1的内部安装冷却水管，通过循环冷却水对液压油进行冷却；加热方式可以换成在油箱顶部安装红外加热装置对液压油进行加热。

本发明的一种盾构机液压油箱温度自动调节装置的调节方法如下：

盾构机在运行前或运行中，温度传感器3检测液压油温度并上传至上位机，并在PLC系统中判断液压油温度是否在设置温度范围内；

当液压油温度高于设置温度范围的最高温度时，该装置自动启动电机泵组5和冷却器6，同时打开第一气动球阀701和第二气动球阀702，关闭第三气动球阀703，冷却器6进出水管路正常运行，电机泵组5将液压油从液压油箱1吸出来，泵送至冷却器6中进行冷却，冷却后的液压油经第三管路803回到液压油箱1中，持续一段时间后可使整个液压油箱内的液压油温度下降并保持在设置温度范围内。

当液压油温度低于设置温度范围时，该装置自动启动电加热棒4，电机泵组5启动，同时打开第三气动球阀703，关闭第一气动球阀701、第二气动球阀702，电加热棒4对液压油进行加热，为避免电加热棒附近的液压油温度过高导致液压油变质，电机泵组5不断将液压油吸出并泵送回液压油箱，使液压油不断循环，避免局部过热，加快整体油温升高，提高加热效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。