棉花打包机液压系统冷却器

■ 高兴春 刘 娟 李玉强 马宗烈

〔山东天鹅棉业股份有限公司，山东济南250032〕

一、引言

棉花打包机的液压系统的冷却一般采用以下两种方式：一种是管式水交换冷却器，该种方式应用较为普遍，但需要配置比较大的水池，不但占地面积大，而且存在着水池容量大、施工投资大的问题。由于液压系统的温度比较高，因此用于冷却的水很快达到结垢点，水循环系统部分易产生水垢，而影响冷却效果和后期维护。另一种是传统的风冷系统，该种方式带有散热片装置，但因棉花加工行业环境纤维含量大，易堵塞散热片间间隙而影响冷却效果，目前已经较少采用。

针对棉花打包机液压系统的冷却装置采用管式水交换冷却器占地面积大且后期维护困难的问题，以及采用风冷系统易堵塞，持续性冷却效果不好的问题，目前还没有很好的解决方案。

二、新型冷却器的结构及优势

鉴于以上问题，山东天鹅棉业机械股份有限公司发明了一种风冷结合水冷的打包机液压系统冷却装置（结构示意图见图1），整体占地面积小，并且可持续运行时间长，后期维护相对简单。同时，本发明还提供了一种配有上述打包机液压系统冷却装置的打包机。

（一）结构简介

本装置主要有机器壳体、风机、逆流导板、喷淋部分、测温计、热交换器、水泵、水箱、补水浮球阀门、溢流阀门、自动补水口、进风格栅等功能部件。

这些功能部件的主要作用是：

机器壳体——主要功能部件载体，侧面开有进风口，上部设有出风口；

图1 冷却装置的结构示意图

风机——采用机翼式风机，直径大、重量轻、耗能小，配置在出风口，而构成引风机，风将蛇形金属热交换器降温；

逆流导板——热空气中的水和蒸发的水流经逆流导板式被截留变成水珠流回水箱；

进风格栅——与外界进行空气对流，防止污染物进入污染水源。

（二）新型冷却器的优势

新型冷却器在一个壳体内集成风冷和水冷两个冷却部分，其中水冷不同于传统的基于管壳的热交换，而是采用喷淋的方式降温，不会出现管内结垢的问题。相对而言，水冷效率较高，风冷效率较低，两者配合使用整体的温度可控性会更好。可以这样理解，对于打包机的液压系统来讲，其液压油油温也并非越低越好，在于液压油在低温状态时流动性变差，液压系统的响应速度会变慢。为此，两个冷却部分在开始状态时可以仅使用风冷，只有在液压油油温过高时才采用两个冷却部分，可控性更好。同时，对于风冷部分，因为风冷的对象是蛇管，而不是散热翅片，通流面面积比较大，所以不容易产生漂浮棉纤维的堵塞问题。

一般而言，对于风冷式结构，可以参见车辆的散热器，其通常采用开放式结构，散热器无需放置在例如壳体等这样相对封闭的结构内，而尽可能地使其开放，以减小局部环境扩散局限性影响散热性能。对于常规的风冷结构，其通常采用风机直吹散热器的方式，散热器在散热管道上设置翅片的方式以增大散热面积，翅片间间隙相对较小，且由于风扇直吹导致散热片局部风压比较大，因此风压在各处梯度比较明显，致使散热器深层被堵塞。

在图1所示的结构中，风机设置在出风口侧，应采用引风的方式，而不是送风的方式进行冷却。而对于进风口，因其不再局限于散热器本身的规格，进风口的约束条件则是壳体1的侧面可利用面积，相对而言，整体的进风面积比较大，在出风风压相对比较高的条件下，即风量相当的条件下，进风口风压相对较小，而不会产生纤维的强力堵塞。此外，采用引风而非送风的方式，不会产生局部风压过大的问题，进风格栅各处的风压均匀性相对比较好。例如，进风格栅处的风压较小，不容易产生过滤部分的深层次堵塞，其堵塞往往可以通过反吹进行清理，可维护性比较好。

换热器通常基于管材不同而分为金属换热器和非金属换热器，在新型冷却器中，优选导热性能比较好的金属换热器。在图1所示的结构中，所采用的换热器是由一组相互平行的直管通过180度弯管（一般简称U型管）顺次连接而成，其主要通过延长路径的方式增加换热面积。当然也可以选用其他类型的换热器，如圆形换热器、螺旋形换热器。

换热器设置在壳体内，当有冷却风通过时会带走换热器散发的热量而起到风冷作用。该种冷却方式取决于换热器的管长和管径所确定的换热面积，管间用于流通冷却风。由于管间间隙较大，因此，在环境中漂浮的棉纤维不会造成堵塞。

图1所示的结构中还设有测温装置，可以在壳体内温度较高时，启动喷淋装置进行喷淋。进风口配有过滤装置，如果冷却装置位于打包厂房外，所需要的过滤级别并不高，对风压的影响非常有限，主要是过滤重杂，避免污染喷淋水。

相比于传统的打包机液压系统冷却装置，本结构采用的是复合的冷却方式，为其配有喷淋装置，直接对换热器进行喷淋，因为用于冷却的水位于管外，所以不会引发因管内结垢而产生的事故。此外，由于喷淋相对于管壳式换热器或者浸水换热器而言用水量相对较少，因此，在对冷却水进行净化处理的条件下，成本增加有限。净化后的水可以减少水在喷淋水箱内的结垢，减少后期维护。

三、实施工艺流程

图2 打包机液压系统冷却装置安装工艺图

具体实施方案参照图2，图中打包机配有液压站或者其他的液压系统，在工作过程中，液压油的油温会逐渐升高，需要对其降温。例如，液压站2的油箱通常具备一定的散热能力，但其散热不足难以满足其散热要求，往往需要配备独立的冷却装置，以对其强制冷却。

基于管道连接，如图2所示，液压站通过预埋管道与冷却装置匹配连接，一方面冷却装置不占据厂房内空间，另一方面，冷却装置热量的散逸主要在厂房外，对厂房内环境影响较小。

图2所示的热出油管路和冷回油管路相对较长，可以适配的冷却装置的安装位置比较灵活，需要考虑的负面因素主要是扬程问题。

四、结语

新型冷却装置作为棉花打包机液压油冷却系统，是综合了传统冷却系统且根据现场使用工况而设计，解决了占地面积大、后期维修困难、棉絮多易堵塞等问题，结构不复杂，维修方便。