本發(fā)明屬于機械裝備領(lǐng)域，涉及一種利用將高溫和低溫液壓油混合的方式實現(xiàn)油液溫度快速變化的液壓油源系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)：

液壓油源是液壓傳動和伺服控制系統(tǒng)中重要的組成部分，它能夠有效提供給系統(tǒng)執(zhí)行元件所需的流量和壓力，并能夠?qū)σ簤合到y(tǒng)的壓力、油溫、污染度進行油箱的控制。在航空液壓產(chǎn)品的實際使用工況中，油液溫度可達(dá)到80℃。在液壓產(chǎn)品的試驗中，對油液溫度也有不同的需求，如低溫、常溫和高溫。實驗室中，一般高溫油源和低溫油源分開控制，若試驗項目比較少，建設(shè)兩套不同溫度油源費用會較高。有的油源也兼容高低溫的功能，其原理是在管路上增加一個快速加熱和冷卻裝置，雖然可以實現(xiàn)油液溫度的變化，但能量消耗很高，而且由于油箱容積大，加溫和冷卻速度很慢。某些試驗條件，油溫作為試驗參數(shù)的項目，其油液溫度的快速變化的指標(biāo)，決定了試驗準(zhǔn)確性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有液壓油源的不足之處，本發(fā)明提供一種可以實現(xiàn)快速溫度調(diào)控的液壓油油源。油源系統(tǒng)內(nèi)有三個油箱，一個高溫油箱，一個低溫油箱，一個混合油箱。高溫油箱內(nèi)的油溫維持恒定的高溫，低溫油箱內(nèi)的油溫維持恒定低溫，混合油箱內(nèi)的油溫根據(jù)溫度的需求，控制高溫和低溫進油口，混入一定量的高溫或低溫液壓油，實現(xiàn)快速溫度調(diào)控的功能。

本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明提供一種對流式快速溫度調(diào)控的液壓油源系統(tǒng)，其包括高溫油箱、低溫油箱、混合油箱、加熱裝置、冷卻裝置、控制板以及工控機，所述高溫油箱和低溫油箱分別通過管道與混合油箱連接，所述混合油箱通過管道連接有外部供油裝置，

所述加熱裝置設(shè)置在所述高溫油箱中，所述冷卻裝置設(shè)置在所述低溫油箱中，

所述混合油箱內(nèi)設(shè)置有緩沖板，所述緩沖板將所述混合油箱分隔為對流區(qū)和儲油區(qū)，

所述高溫油箱、低溫油箱以及所述混合油箱的儲油區(qū)分別設(shè)置有液位計和溫度計，

所述高溫油箱的出油端與所述混合油箱的第一入油端之間的管道上設(shè)置有第一進油泵，所述低溫油箱的出油端與所述混合油箱的第二入油端之間的管道上設(shè)置有第二進油泵，所述混合油箱的第一出油端與所述高溫油箱的入油端之間的管道上設(shè)置有第一出油泵，所述混合油箱的第二出油端與所述低溫油箱的入油端之間的管道上設(shè)置有第二出油泵，所述混合油箱與所述外部供油裝置之間設(shè)置有供油泵，

所述第一進油泵、第二進油泵、第一出油泵、第二出油泵、液位計、溫度計、冷卻裝置、加熱裝置分別與所述控制板通訊連接，所述控制板與所述工控機通過數(shù)據(jù)總線連接；

所述控制板設(shè)置有第一溫度閾值、第二溫度閾值、第三溫度閾值、第一液位閾值、第二液位閾值以及第三液位閾值，

當(dāng)所述高溫油箱內(nèi)的液壓油溫度低于第一溫度閾值時，所述控制板控制所述加熱裝置開始加熱，當(dāng)所述低溫油箱內(nèi)的液壓油溫度高于第二溫度閾值時，所述控制板控制所述冷卻裝置開始冷卻；當(dāng)所述混合油箱內(nèi)的液壓油溫度低于第三溫度閾值時，所述控制板開啟第一進油泵抽入高溫油，當(dāng)所述混合油箱內(nèi)的液壓油溫度高于第三溫度閾值時，所述控制板開啟第二進油泵抽入低溫油，并且

當(dāng)所述高溫油箱的液位低于第一液位閾值時，所述控制板開啟第一出油泵從混合油箱內(nèi)向高溫油箱內(nèi)抽入液壓油，當(dāng)所述低溫油箱的液位低于第二液位閾值時，所述控制板開啟第二出油泵從混合油箱內(nèi)向低溫油箱內(nèi)抽入液壓油，當(dāng)所述混合油箱的液位低于第三液位閾值時，所述控制板開啟供油泵從外部供油裝置抽入液壓油。

優(yōu)選地，第一溫度閾值為高溫油初始溫度，第二溫度閾值為低溫油初始溫度，初始情況下，高溫油和低溫油的質(zhì)量由以下表達(dá)式確定：

c×m1×(t1高-t穩(wěn))＝c×m2×(t穩(wěn)-t2低)，其中c為油液的比熱容，m1為高溫油的質(zhì)量，m2為低溫油的質(zhì)量，t1高為高溫油初始溫度，t2低為低溫油初始溫度，t穩(wěn)為兩種溫度的液壓油混合后穩(wěn)定的溫度。

優(yōu)選地，所述高溫油箱、低溫油箱以及混合油箱外部均包覆有油箱隔熱層。

優(yōu)選地，所述第一溫度閾值為110至130度，所述第二溫度閾值為-15至-25度。

優(yōu)選地，所述管路為耐高低溫軟管。

優(yōu)選地，所述混合油箱的容積大于高溫油箱和低溫油箱的容積之和。

優(yōu)選地，所述冷卻裝置包括設(shè)置在所述低溫油箱內(nèi)部的冷熱交換器以及與所述冷熱交換器連通的冷卻塔，所述加熱裝置設(shè)置有加熱絲。

優(yōu)選地，本發(fā)明還提供一種根據(jù)所述的對流式快速溫度調(diào)控的液壓油源系統(tǒng)實現(xiàn)對流式快速溫度調(diào)控的控制方法，其包括以下步驟：

s1、當(dāng)所述高溫油箱內(nèi)的溫度低于第一溫度閾值時，所述控制板控制所述加熱裝置開始加熱；

s2、當(dāng)所述低溫油箱內(nèi)的溫度高于第二溫度閾值時，所述控制板控制所述冷卻裝置開始冷卻；

s3、當(dāng)所述混合油箱內(nèi)的溫度低于第三溫度閾值時，所述控制板開啟第一進油泵抽入高溫油，當(dāng)所述混合油箱內(nèi)的溫度高于第三溫度閾值時，所述控制板開啟第二進油泵抽入低溫油，直到混合油箱的溫度達(dá)到第三溫度閾值；

s4、當(dāng)所述高溫油箱的液位低于第一液位閾值時，所述控制板開啟第一出油泵從混合油箱內(nèi)向高溫油箱內(nèi)抽入液壓油；

s5、當(dāng)所述低溫油箱的液位低于第二液位閾值時，所述控制板開啟第二出油泵從混合油箱內(nèi)向低溫油箱內(nèi)抽入液壓油，

s6、當(dāng)所述混合油箱的液位低于第三液位閾值時，所述控制板開啟供油泵從外部供油裝置抽入液壓油。

優(yōu)選地，第一溫度閾值為高溫油初始溫度，第二溫度閾值為低溫油初始溫度，初始情況下，高溫油和低溫油的質(zhì)量由以下表達(dá)式確定：

c×m1×(t1高-t穩(wěn))＝c×m2×(t穩(wěn)-t2低)，其中c為油液的比熱容，m1為高溫油的質(zhì)量，m2為低溫油的質(zhì)量，t1高為高溫油初始溫度，t2低為低溫油初始溫度，t穩(wěn)為兩種溫度的液壓油混合后穩(wěn)定的溫度。

優(yōu)選地，所述第一溫度閾值為110至130度，所述第二溫度閾值為-15至-25度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

①本發(fā)明提供的油源系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置有三個油箱，一個高溫油箱，一個低溫油箱，一個混合油箱。高溫油箱內(nèi)的油溫維持恒定的高溫，低溫油箱內(nèi)的油溫維持恒定低溫，混合油箱內(nèi)的油溫根據(jù)溫度的需求，控制高溫和低溫進油口，混入一定量的高溫或低溫液壓油，實現(xiàn)快速溫度調(diào)控的功能。

②本發(fā)明通過對流式進行加熱冷卻油溫，升(降)溫速率快。三個油箱外部設(shè)置有隔熱層，減少熱量交換，減少熱量散失，提高效率。

③本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，一個油源系統(tǒng)可以實現(xiàn)不同溫度的液壓油的供應(yīng)，滿足不同實驗條件的需求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的一個實施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意框圖；以及

圖4為本發(fā)明的工作流程示意圖。

具體實施方式

以下將參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的示例性實施例、特征和方面。附圖中相同的附圖標(biāo)記表示功能相同或相似的元件。盡管在附圖中示出了實施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪制附圖。

本發(fā)明提供一種對流式快速溫度調(diào)控的液壓油源系統(tǒng)，如圖1至圖3所示，其包括高溫油箱1、低溫油箱2、混合油箱3、加熱裝置4、冷卻裝置5、控制板6以及工控機7，高溫油箱1和低溫油箱2分別通過管道與混合油箱3連接，混合油箱3通過管道連接有外部供油裝置。外部供油裝置用于向混合油箱3進行供油，在需要時，混合油箱3進一步將油供應(yīng)至高溫油箱1和低溫油箱2。

高溫油箱1內(nèi)的油溫維持恒定的高溫，低溫油箱2內(nèi)的油溫維持恒定低溫，混合油箱3內(nèi)的油溫根據(jù)溫度的需求，控制高溫和低溫進油口，混入一定量的高溫或低溫液壓油，實現(xiàn)快速溫度調(diào)控，以獲得不同溫度的液壓油，滿足不同的實驗需求。

加熱裝置4設(shè)置在高溫油箱1的內(nèi)部，加熱裝置4對高溫油箱1內(nèi)部的液壓油進行加熱。加熱裝置4包括設(shè)置在高溫油箱內(nèi)部的加熱絲41以及與加熱絲41連接的加熱器42。冷卻裝置5包括設(shè)置在低溫油箱2內(nèi)部的冷熱交換器51以及與冷熱交換器51連通的冷卻塔52，冷卻裝置5對低溫油箱2內(nèi)部的液壓油進行冷卻。

混合油箱3內(nèi)部設(shè)置有緩沖板31，緩沖板31將混合油箱3內(nèi)部分隔為對流區(qū)32和儲油區(qū)33，對流區(qū)32用于對高溫油箱輸送的高溫液壓油以及低溫油箱內(nèi)部輸送的低溫液壓油進行混合，以得到需要的一定溫度的液壓油，并將液壓油存儲在對流區(qū)32。在實際應(yīng)用中，緩沖板31為帶倒角的折板。

高溫油箱1內(nèi)部、低溫油箱2內(nèi)部以及儲油區(qū)33內(nèi)部分別設(shè)置有液位計8和溫度計9，液位計8用于分別測量高溫油箱1內(nèi)部、低溫油箱2內(nèi)部以及儲油區(qū)33內(nèi)部的液壓油的液位，并將液位發(fā)送至控制板，溫度計9用于分別測量高溫油箱1內(nèi)部、低溫油箱2內(nèi)部以及儲油區(qū)33內(nèi)部的液壓油的溫度，并將溫度發(fā)送至控制板。

高溫油箱1的出油端101與混合油箱3的第一入油端301之間的管道上設(shè)置有第一進油泵10，低溫油箱2的出油端201與混合油箱3的第二入油端302之間的管道上設(shè)置有第二進油泵11，混合油箱3的第一出油端303與高溫油箱1的入油端102之間的管道上設(shè)置有第一出油泵12，混合油箱3的第二出油端304與低溫油箱2的入油端202之間的管道上設(shè)置有第二出油泵13，混合油箱3與外部供油裝置之間設(shè)置有供油泵14。

第一進油泵10、第二進油泵11、第一出油泵12、第二出油泵13、液位計8、溫度計9、冷卻塔52、加熱裝置4分別與控制板6通訊連接，控制板6與工控機7通過數(shù)據(jù)總線連接。工控機7提供人機交互界面，對控制板6進行設(shè)置。

優(yōu)選地，高溫油箱1、低溫油箱2以及混合油箱3外部均包覆有油箱隔熱層15。

優(yōu)選地，加熱裝置4設(shè)置有加熱絲。

優(yōu)選地，控制板6設(shè)置有第一溫度閾值、第二溫度閾值、第三溫度閾值、第一液位閾值、第二液位閾值以及第三液位閾值，

當(dāng)高溫油箱1內(nèi)的溫度低于第一溫度閾值時，控制板6控制加熱裝置4開始加熱，當(dāng)?shù)蜏赜拖?內(nèi)的溫度高于第二溫度閾值時，控制板6控制冷卻裝置開始冷卻，當(dāng)混合油箱3內(nèi)的溫度低于第三溫度閾值時，控制板6開啟第一進油泵抽入高溫油，當(dāng)混合油箱3內(nèi)的溫度高于第三溫度閾值時，控制板6開啟第二進油泵抽入低溫油，

當(dāng)高溫油箱1的液位低于第一液位閾值時，控制板6開啟第一出油泵從混合油箱1內(nèi)向高溫油箱內(nèi)抽入液壓油，當(dāng)?shù)蜏赜拖?的液位低于第二液位閾值時，控制板6開啟第二出油泵從混合油箱3內(nèi)向低溫油箱2內(nèi)抽入液壓油，當(dāng)混合油箱3的液位低于第三液位閾值時，控制板6開啟供油泵從外部供油裝置抽入液壓油。

優(yōu)選地，管路除了可以是金屬管，還可以為耐高低溫軟管。

優(yōu)選地，本發(fā)明還提供一種液壓油源系統(tǒng)實現(xiàn)對流式快速溫度調(diào)控的控制方法，如圖4所示，其包括以下步驟：

s1、當(dāng)所述高溫油箱內(nèi)的溫度低于第一溫度閾值時，所述控制板控制所述加熱裝置開始加熱；

s2、當(dāng)所述低溫油箱內(nèi)的溫度高于第二溫度閾值時，所述控制板控制所述冷卻裝置開始冷卻；

s3、當(dāng)所述混合油箱內(nèi)的溫度低于第三溫度閾值時，所述控制板開啟第一進油泵抽入高溫油，當(dāng)所述混合油箱內(nèi)的溫度高于第三溫度閾值時，所述控制板開啟第二進油泵抽入低溫油；

s4、當(dāng)所述高溫油箱的液位低于第一液位閾值時，所述控制板開啟第一出油泵從混合油箱內(nèi)向高溫油箱內(nèi)抽入液壓油；

s5、當(dāng)所述低溫油箱的液位低于第二液位閾值時，所述控制板開啟第二出油泵從混合油箱內(nèi)向低溫油箱內(nèi)抽入液壓油；

s6、當(dāng)所述混合油箱的液位低于第三液位閾值時，所述控制板開啟供油泵從外部供油裝置抽入液壓油。

混合油箱3的容積需要大于高溫油箱1和低溫油箱2的容積之和，油箱3的容積為100l，則油箱1和油箱2的容積各為150l。其三個油箱的分布方式不限于加熱冷卻油箱上部，混合油箱下部，也可以三個油箱平鋪。

所述的油箱加熱裝置，不僅限于加熱絲方式加熱，其它方式加熱也在保護范圍內(nèi)，其功率大小決定了油溫的升溫速率。加熱裝置放在油源系統(tǒng)的內(nèi)部、三個油箱的上部。

所述的油箱冷卻裝置，不限于水冷，其它方式冷卻也在保護范圍之內(nèi)，其功率大小決定了油溫的降溫速率。冷卻塔放在油源系統(tǒng)的外部。

所述的控制板，不限于放置在油源系統(tǒng)的內(nèi)部，也可以放在外部，通過線纜與泵和各類傳感器相連。

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的工作原理做進一步解釋：

控制板6設(shè)置有第一溫度閾值、第二溫度閾值、第三溫度閾值、第一液位閾值、第二液位閾值以及第三液位閾值，

在本實施例中，第一溫度閾值設(shè)置為120度，第二溫度閾值設(shè)置為-20度，第三溫度閾值可以根據(jù)用戶需求進行設(shè)定。假設(shè)高溫油箱1和低溫油箱2的容積為100l，其尺寸為長500mm寬400mm高500mm,混合油箱3的容積為150l，其寸為長500寬100mm高300mm，則第一液位閾值設(shè)置成400mm,第二液位閾值設(shè)置為400mm,第三液位閾值設(shè)置為250mm。

在具體應(yīng)用時，初始情況下，低溫油和高溫油的質(zhì)量比可以由以下公式確定，油液混合根據(jù)熱量守恒原理，高溫油失去的熱量等于低溫油獲得的熱量，兩種油最終會達(dá)到一個穩(wěn)定的溫度值，其規(guī)律符合公式c×m1×(t1高-t穩(wěn))＝c×m2×(t穩(wěn)-t2低)，其中c為油液的比熱容，m1為高溫油的質(zhì)量，m2為低溫油的質(zhì)量，t1高為高溫油初始溫度，t2低為低溫油初始溫度，t穩(wěn)為兩種溫度的液壓油混合后穩(wěn)定的溫度。例如，為了得到溫度為80℃的混合油，高溫油若是10l,根據(jù)c×10×(120-80)＝c×m2×(80-(-20))，可以得到低溫油需要4l。

由于每個油箱內(nèi)都有溫度傳感器，可以實時監(jiān)測油液溫度，油液的輸入和輸出都是動態(tài)調(diào)節(jié)，處于閉環(huán)控制范圍內(nèi)。

當(dāng)高溫油箱1內(nèi)的溫度低于第一溫度閾值時，控制板6控制加熱裝置4開始加熱，當(dāng)?shù)蜏赜拖?內(nèi)的溫度高于第二溫度閾值時，控制板6控制冷卻裝置開始冷卻，當(dāng)混合油箱3內(nèi)的溫度低于第三溫度閾值時，控制板6開啟第一進油泵抽入高溫油，當(dāng)混合油箱3內(nèi)的溫度高于第三溫度閾值時，控制板6開啟第二進油泵抽入低溫油，直到混合油箱內(nèi)的溫度達(dá)到第三溫度閾值。

當(dāng)高溫油箱1的液位低于第一液位閾值時，控制板6開啟第一出油泵從混合油箱1內(nèi)向高溫油箱內(nèi)抽入液壓油，當(dāng)?shù)蜏赜拖?的液位低于第二液位閾值時，控制板6開啟第二出油泵從混合油箱3內(nèi)向低溫油箱2內(nèi)抽入液壓油，當(dāng)混合油箱3的液位低于第三液位閾值時，控制板6開啟供油泵從外部供油裝置抽入液壓油。

最后應(yīng)說明的是：以上所述的各實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。