棉花打包機液壓系統冷卻器

■ 高興春 劉 娟 李玉強 馬宗烈

〔山東天鵝棉業股份有限公司，山東濟南250032〕

一、引言

棉花打包機的液壓系統的冷卻一般采用以下兩種方式：一種是管式水交換冷卻器，該種方式應用較為普遍，但需要配置比較大的水池，不但占地面積大，而且存在著水池容量大、施工投資大的問題。由于液壓系統的溫度比較高，因此用于冷卻的水很快達到結垢點，水循環系統部分易產生水垢，而影響冷卻效果和后期維護。另一種是傳統的風冷系統，該種方式帶有散熱片裝置，但因棉花加工行業環境纖維含量大，易堵塞散熱片間間隙而影響冷卻效果，目前已經較少采用。

針對棉花打包機液壓系統的冷卻裝置采用管式水交換冷卻器占地面積大且后期維護困難的問題，以及采用風冷系統易堵塞，持續性冷卻效果不好的問題，目前還沒有很好的解決方案。

二、新型冷卻器的結構及優勢

鑒于以上問題，山東天鵝棉業機械股份有限公司發明了一種風冷結合水冷的打包機液壓系統冷卻裝置（結構示意圖見圖1），整體占地面積小，并且可持續運行時間長，后期維護相對簡單。同時，本發明還提供了一種配有上述打包機液壓系統冷卻裝置的打包機。

（一）結構簡介

本裝置主要有機器殼體、風機、逆流導板、噴淋部分、測溫計、熱交換器、水泵、水箱、補水浮球閥門、溢流閥門、自動補水口、進風格柵等功能部件。

這些功能部件的主要作用是：

機器殼體——主要功能部件載體，側面開有進風口，上部設有出風口；

圖1 冷卻裝置的結構示意圖

風機——采用機翼式風機，直徑大、重量輕、耗能小，配置在出風口，而構成引風機，風將蛇形金屬熱交換器降溫；

逆流導板——熱空氣中的水和蒸發的水流經逆流導板式被截留變成水珠流回水箱；

進風格柵——與外界進行空氣對流，防止污染物進入污染水源。

（二）新型冷卻器的優勢

新型冷卻器在一個殼體內集成風冷和水冷兩個冷卻部分，其中水冷不同于傳統的基于管殼的熱交換，而是采用噴淋的方式降溫，不會出現管內結垢的問題。相對而言，水冷效率較高，風冷效率較低，兩者配合使用整體的溫度可控性會更好。可以這樣理解，對于打包機的液壓系統來講，其液壓油油溫也并非越低越好，在于液壓油在低溫狀態時流動性變差，液壓系統的響應速度會變慢。為此，兩個冷卻部分在開始狀態時可以僅使用風冷，只有在液壓油油溫過高時才采用兩個冷卻部分，可控性更好。同時，對于風冷部分，因為風冷的對象是蛇管，而不是散熱翅片，通流面面積比較大，所以不容易產生漂浮棉纖維的堵塞問題。

一般而言，對于風冷式結構，可以參見車輛的散熱器，其通常采用開放式結構，散熱器無需放置在例如殼體等這樣相對封閉的結構內，而盡可能地使其開放，以減小局部環境擴散局限性影響散熱性能。對于常規的風冷結構，其通常采用風機直吹散熱器的方式，散熱器在散熱管道上設置翅片的方式以增大散熱面積，翅片間間隙相對較小，且由于風扇直吹導致散熱片局部風壓比較大，因此風壓在各處梯度比較明顯，致使散熱器深層被堵塞。

在圖1所示的結構中，風機設置在出風口側，應采用引風的方式，而不是送風的方式進行冷卻。而對于進風口，因其不再局限于散熱器本身的規格，進風口的約束條件則是殼體1的側面可利用面積，相對而言，整體的進風面積比較大，在出風風壓相對比較高的條件下，即風量相當的條件下，進風口風壓相對較小，而不會產生纖維的強力堵塞。此外，采用引風而非送風的方式，不會產生局部風壓過大的問題，進風格柵各處的風壓均勻性相對比較好。例如，進風格柵處的風壓較小，不容易產生過濾部分的深層次堵塞，其堵塞往往可以通過反吹進行清理，可維護性比較好。

換熱器通常基于管材不同而分為金屬換熱器和非金屬換熱器，在新型冷卻器中，優選導熱性能比較好的金屬換熱器。在圖1所示的結構中，所采用的換熱器是由一組相互平行的直管通過180度彎管（一般簡稱U型管）順次連接而成，其主要通過延長路徑的方式增加換熱面積。當然也可以選用其他類型的換熱器，如圓形換熱器、螺旋形換熱器。

換熱器設置在殼體內，當有冷卻風通過時會帶走換熱器散發的熱量而起到風冷作用。該種冷卻方式取決于換熱器的管長和管徑所確定的換熱面積，管間用于流通冷卻風。由于管間間隙較大，因此，在環境中漂浮的棉纖維不會造成堵塞。

圖1所示的結構中還設有測溫裝置，可以在殼體內溫度較高時，啟動噴淋裝置進行噴淋。進風口配有過濾裝置，如果冷卻裝置位于打包廠房外，所需要的過濾級別并不高，對風壓的影響非常有限，主要是過濾重雜，避免污染噴淋水。

相比于傳統的打包機液壓系統冷卻裝置，本結構采用的是復合的冷卻方式，為其配有噴淋裝置，直接對換熱器進行噴淋，因為用于冷卻的水位于管外，所以不會引發因管內結垢而產生的事故。此外，由于噴淋相對于管殼式換熱器或者浸水換熱器而言用水量相對較少，因此，在對冷卻水進行凈化處理的條件下，成本增加有限。凈化后的水可以減少水在噴淋水箱內的結垢，減少后期維護。

三、實施工藝流程

圖2 打包機液壓系統冷卻裝置安裝工藝圖

具體實施方案參照圖2，圖中打包機配有液壓站或者其他的液壓系統，在工作過程中，液壓油的油溫會逐漸升高，需要對其降溫。例如，液壓站2的油箱通常具備一定的散熱能力，但其散熱不足難以滿足其散熱要求，往往需要配備獨立的冷卻裝置，以對其強制冷卻。

基于管道連接，如圖2所示，液壓站通過預埋管道與冷卻裝置匹配連接，一方面冷卻裝置不占據廠房內空間，另一方面，冷卻裝置熱量的散逸主要在廠房外，對廠房內環境影響較小。

圖2所示的熱出油管路和冷回油管路相對較長，可以適配的冷卻裝置的安裝位置比較靈活，需要考慮的負面因素主要是揚程問題。

四、結語

新型冷卻裝置作為棉花打包機液壓油冷卻系統，是綜合了傳統冷卻系統且根據現場使用工況而設計，解決了占地面積大、后期維修困難、棉絮多易堵塞等問題，結構不復雜，維修方便。