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一种液压挖掘机静音防爆空调系统

返回 来源:南阳盛通防爆 发布日期:2021-02-03 16:04 浏览次数:518

随着时代的进步和发展,为减少低产出、高效能的小企业在矿产开发中造成的浪费,国家对矿山企业在产出与人员比例方面的要求越来越高,使得工作需求数量不断减少,而设备在工作效率、安全环保等方面,则不断需要改革升级,以适应新形势的发展要求。一直以来,在矿井作业中传统的液压挖掘机都采用发动机作为空调系统的动力。在运行过程中,发动机驱动空调压缩机运转,并采用风扇对空调冷凝器进行散热,空调温度、风速调节则采用电路控制。因为风扇散热及电路的应用会产生噪声污染,可能产生电火花,在高瓦斯工况下作业,会存在瓦斯爆炸的安全隐患。

针对上述需要解决的空气、噪声污染及防爆性的问题,笔者提出了一种全新的纯液压驱动控制理念,该理念是采用液压动力单元控制的方式,代替传统空调系统动力装置中的各电子控制单元,使液压挖掘机具备静音、防爆的性能

1 静音防爆空调系统工作原理

液压挖掘机静音防爆空调系统工作原理如图1所示。由图1可知,系统中的液压多路阀对整个空调系统进行液压控制,通过操作流量分配阀控制流量大小,实现对液压马达及空调蒸发器总成中鼓风机液压马达转速的无级控制;驱动马达与空调压缩机通过空调传动带进行动力传输,实现对空调压缩机制冷量的控制;通过对空调蒸发器总成中鼓风机马达的转速控制,实现鼓风机风扇风量大小的调节。该液压挖掘机静音防爆空调系统的两个热交换实现过程如下:①空调系统对外界的散热,是在空调冷凝器内实现的,空调冷凝器外表粘结在液压油箱的外侧箱体上,空调系统将自身产生的热量传导到液压油箱内,与流动的液压油实现热量交换;② 空调系统吸收热量的过程,是在驾驶室内的空调蒸发器总成内实现的,在蒸发器内制冷剂由低温、高压的液体转换成低温、低压的气体,该过程需要吸收大量的热量,此时鼓风机通过将驾驶室内空气向蒸发器热交换叶片吹风实现热量交换,同时驾驶室内温度下降,达到制冷效果。

 

图1 静音防爆空调系统工作原理

2 现有液压挖掘机空调系统控制方法及缺点[2]

2.1 控制方法

现有液压挖掘机空调系统中,空调压缩机采用柴油发动机通过空调传动带直接驱动。冷凝器散热则是利用发动机风扇进行吹风散热,空调箱中的蒸发器风扇采用电子风扇,空调的制冷启停及温度控制则由空调开关、旋钮进行电子控制。

2.2 存在缺点

传统空调系统采用柴油发动机进行驱动,首先发动机会带来尾气排放的污染,在狭小空间及空气流通不畅的工况下,会存在氧气不足引起操作人员呼吸困难的问题。其次,冷凝器散热方面,散热风扇是整机一个重要的噪声源,冷凝器通过风扇进行吹风散热的同时,也会使周围环境温度升高。空调蒸发器、空调开关均采用电子控制,这样因电子保险、控制开关及线路等相关电子元器件在空调系统中的使用,难免存在产生电火花的可能,在高瓦斯工况下作业会存在爆炸的安全隐患。

3 一种液压挖掘机静音防爆空调系统设计

首先,是一台纯液压挖掘机,不搭载发动机、电动机等动力装置,由独立的动力单元提供高压液压油作为动力,动力单元与该液压挖掘机通过其底盘侧面的高压进油胶管及回油胶管进行连接(其中进、回油胶管长度由矿井巷道实际长度决定)。其静音防爆空调系统元件布置如图2所示。

 

图2 静音防爆空调系统元件布置

1. 空调蒸发器总成 2. 液压流量分配阀 3. 马达进油胶管4. 分配阀进油胶管 5. 液压多路阀 6. 空调冷凝器 7. 液压油箱8. 干燥瓶 9. 泄油胶管 10. 干燥瓶进气管 11. 干燥瓶出气管12. 压缩机排气管 13. 压缩机进气管 14. 空调压缩机15. 空调传动带 16. 驱动马达 17. 马达出油胶管

3.1 静音防爆空调系统具体的工作过程

(1)在液压控制方面,液压多路阀对整个空调系统进行液压控制,通过分配阀进油胶管连接液压流量分配阀,操作流量分配阀进行流量大小的无级控制,从而实现对驱动马达及空调蒸发器总成中鼓风机液压马达的转速控制;空调压缩机由驱动马达通过空调传动带(4PK618)进行传动,实现空调压缩机制冷量及空调蒸发器总成中鼓风机风量的控制。

(2)空调制冷过程:首先,空调压缩机在驱动马达的驱动下,将空调蒸发器总成出来的低温、低压气体制冷剂压缩成高温、高压的气体,通过空调冷凝器进行冷却降温,接着进入干燥瓶进行干燥,形成低温、高压的液体,然后到达空调蒸发器总成,再通过空调蒸发器总成的膨胀阀后,液体制冷剂实现了气化,变成低温、低压的气体,并且在蒸发器实现热交换使其温度上升,最后返回到空调压缩机实现一个完整的工作循环。其中,低温、低压的制冷剂在空调蒸发器总成的蒸发器内与司机室内的空气,进行了热量吸收实现制冷功能;空调系统对外界热量的散热是在空调冷凝器内实现的,而空调冷凝器外表是与液压油箱箱体黏结的,最终热量传导到液压油箱内的液压油实现热量交换。

3.2 结构布置

该液压挖掘机由驾驶室、防爆空调系统、工作装置、车架总成等组成,具有空调制冷、行走、挖掘、回转、装车等功能。防爆空调系统各元部件安装在平台上面,具体安装结构如图3所示。图3中的高压进油胶管和回油胶管为整机提供液压油作为液压动力,而通过液压系统实现对防爆空调系统压缩机的动力控制及空调冷凝器的散热。

 

图3 静音防爆空调系统在整机中的位置布置

1. 驾驶室 2. 工作装置 3. 推土铲装置 4. 车驾总成 5. 高压进油胶管6. 回油胶管 7. 液压系统 8. 平台 9. 防爆空调系统

3.3 应用效果

该静音防爆液压挖掘机在正常工作时,机内噪声低于 60 dB,相比传统液压挖掘机噪声降低了 20%以上;在防爆性能方面,因液压挖掘机本身采用纯液压控制,未设置电子元件,从根本上杜绝了因电路产生电火花而发生爆炸的可能性。

4 结语

一种液压挖掘机静音防爆空调系统,根据纯液压控制理念设计,使液压挖掘机包括空调系统在内的所有执行元件实现纯液压控制。该设备具有静音、防爆的特点,特别适合高瓦斯、通风条件差等环境恶劣的作业工况,对产业工人作业环境的改善及工矿企业装备的技改升级具有重要意义。


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