油泵预热系统、液压驱动系统及工程机械的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种油泵预热系统、液压驱动系统及工程机械。该油泵预热系统包括至少一个工作油泵、预热储油体、升温液压元件和预热动力油泵，其中：预热动力油泵的吸油口接于所述预热储油体，出油口接于工作油泵的第一泄油口，工作油泵的第二泄油口和吸油口接于预热储油体；升温液压元件设置于预热动力油泵的出油口与所述第一泄油口之间的油路上，或者设置于所述第二泄油口与预热储油体之间的油路上。实施本发明，能够有效降低液压油的黏度，减小工作油泵的吸油阻力，并且能够有效预热工作油泵，使工作油泵中的运动副间充分润滑，降低摩擦阻力，这样从整体上有效降低了工作油泵在启动时及运转初期的阻力，从而能够避免发动机因超载而难以启动。
【专利说明】油泵预热系统、液压驱动系统及工程机械
【技术领域】
[0001] 本发明涉及油泵预热【技术领域】，特别涉及一种油泵预热系统、液压驱动系统及工 程机械。
【背景技术】
[0002] 目前，常见的工程机械一般采用液压驱动系统，例如，在大吨位起重机中，一般采 用发动机带动多个工作油泵（油泵组），构成上车液压驱动系统。具体地，如图1所示，在该 上车液压驱动系统中，油泵组30中各工作油泵的动力轴通过分动箱20与发动机10相连； 在正常工作过程中，发动机10启动运转，动力经分动箱20传递后，带动油泵组30各工作油 泵运转，从而完成相应的上车动作。
[0003] 然而，上述方案存在着严重缺陷，例如，当环境温度较低时（如零下20°C或更低）， 液压油的黏度增大，一方面导致工作油泵中的运动副间（依赖于内泄漏的液压油进行润 滑）润滑不良而使摩擦阻力急剧增大，另一方面造成工作油泵吸油困难（吸油阻力增大）， 这些额外的阻力作用在发动机上，加上发动机在低温环境下的启动性能有所下降，因而极 易导致发动机启动马达因超载而无法正常启动发动机。
[0004] 为了解决上述问题，现有技术中，一般在发动机与分动箱之间设置离合器，使用时 先将离合器脱开，通过单独启动发动机进行发动机热机，这样有助于适当改善发动机的启 动性能，提高发动机的启动速度，然而，当发动机热机完成后，重新将离合器结合时，因液压 油的黏度增大而产生的各种额外阻力又重新作用在发动机上，进而又会出现发动机难以正 常启动的现象。
[0005] 因此，如何针对上述不足和缺陷进行改进，是本领域技术人员亟待解决的技术问 题。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种油泵预热系统，以有效减少液压油的 黏度，同时能够预热工作油泵，提高工作油泵的工作性能，从而能够避免发动机在带动工作 油泵时因负载过大而难以启动的问题。
[0007] 具体而言，该油泵预热系统包括至少一个工作油泵、预热储油体、升温液压元件和 预热动力油泵，其中：所述预热动力油泵的吸油口接于所述预热储油体，出油口接于所述工 作油泵的第一泄油口，所述工作油泵的第二泄油口接于所述预热储油体；所述升温液压元 件设置于所述预热动力油泵的出油口与所述工作油泵的第一泄油口之间的油路上，或者设 置于所述工作油泵的第二泄油口与所述预热储油体之间的油路上。
[0008] 进一步地，所述升温液压元件为阻尼阀。
[0009] 进一步地，所述升温液压元件设置在所述预热储油体中。
[0010] 进一步地，所述油泵预热系统还包括油箱，所述预热储油体为保温管，所述保温管 的容积小于所述油箱的容积，且所述保温管与所述油箱连通；和/或，至少一个所述工作油 泵的吸油口接于所述预热储油体。
[0011] 进一步地，所述升温液压元件设置于所述预热动力油泵的出油口与所述工作油泵 的第一泄油口之间的油路上，所述升温液压元件与所述工作油泵的第一泄油口之间的油路 上和/或所述预热动力油泵的出油口与所述升温液压元件之间的油路上旁接有溢流阀，所 述溢流阀的溢流口接于所述预热储油体。
[0012] 进一步地，所述升温液压元件设置于所述预热动力油泵的出油口与所述工作油泵 的第一泄油口之间的油路上；所述预热动力油泵的出油口与所述升温液压元件之间的油路 上设置有通断换向阀，和/或，所述工作油泵的第一泄油口与所述升温液压元件之间的油 路上设置有单向阀。
[0013] 本发明的另一目的在于提供一种液压驱动系统，以有效降低发动机的启动负载， 实现发动机在低温环境下的正常启动。
[0014] 具体而言，该液压驱动系统包括发动机、分动箱以及上述任一项所述的油泵预热 系统，其中，所述工作油泵为多个，各个所述工作油泵通过所述分动箱与所述发动机传动连 接。
[0015] 进一步地，所述发动机与所述分动箱之间设置有离合器。
[0016] 进一步地，所述发动机上设置有取力口，所述预热动力油泵的动力轴通过取力器 与所述取力口连接。
[0017] 本发明的第三目的在于提供一种工程机械，以有效提高工程机械在低温环境下的 工作性能。
[0018] 具体而言，该工程机械设置有上述任一项所述的液压驱动系统。
[0019] 在本发明的油泵预热系统中，利用了工作油泵的壳体具有至少两个泄油口且各个 泄油口相通的特点，并将两个泄油口分别与预热储油体和预热动力油泵相连形成液压回 路，且在该液压回路上设置有升温液压元件，即形成可循环的预热液压回路；在使用过程 中，当处于低温环境时，预热动力油泵运转，从预热储油体中吸入液压油，泵出的液压油经 第一泄油口进入到工作油泵的壳体中，之后经第二泄油口返回到预热储油体中，由于液压 回路上还设置有升温液压元件，因此，液压油每循环一次，液压油的温度将上升，循环一段 时间后，预热储油体中的油温以及液压回路中的油温将有效提高，进而能够有效降低液压 油的黏度，从而能够对工作油泵进行预热，使工作油泵中的运动副间充分润滑，有效降低摩 擦阻力，提高工作油泵的工作（机械）性能，这样从整体上有效降低了工作油泵在启动时及 运转初期的阻力，从而能够有效避免发动机在带动工作油泵时因负载过大而难以启动的问 题。
[0020] 在本发明的油泵预热系统的一种优选的实现方式中，油泵预热系统还包括油箱， 预热储油体为保温管，保温管的容积小于油箱的容积，且保温管与油箱连通；和/或，至少 一个所述工作油泵的吸油口接于预热储油体。采用这种方案后，能够实现如下的至少一种 技术效果：一、能够有效提高液压油的升温速度，以较少的循环次数实现较好的油泵预热效 果；二、能够减小相应工作油泵的吸油阻力，进一步减少工作油泵在启动时及运转初期的阻 力。
[0021] 在本发明的液压驱动系统的一种优选的实现方式中，各工作油泵通过分动箱与发 动机传动连接，发动机与分动箱之间设置有离合器，且预热动力油泵能够通过取力器从发 动机上取力，采用这种方案后，在使用过程中，可将离合器设置于脱离状态，使发动机迅速 热机实现启动，同时带动预热动力油泵运转，使液压油迅速升温，进而有效降低液压油的粘 度，并且在此期间内升温后的液压油能够对工作油泵进行预热，使工作油泵的工作性能得 到有效改善，之后再将离合器设置于接合状态，由于工作油泵的吸油阻力有效减小而工作 性能已有效提高，因而，在离合器接合后，发动机不会因为超载而无法完成正常启动，并且 这种方式将有效提高发动机在低温环境下的启动效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0022] 构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0023] 图1为现有技术中一种液压驱动系统的结构示意图；
[0024] 图2为本发明实施例提供的一种油泵预热系统的原理示意图。
[0025] 图中主要标号说明：
[0026] 10发动机
[0027] 20分动箱
[0028] 30油泵组
[0029] 1 工作油泵
[0030] 2 单向阀
[0031] 3 溢流阀
[0032] 4 预热储油体
[0033] 5 油箱
[0034] 6 截止阀
[0035] 7 预热动力油泵
[0036] 8 通断换向阀
[0037] 9 升温液压元件
【具体实施方式】
[0038] 应当指出，本部分中对具体结构的描述及描述顺序仅是对具体实施例的说明，不 应视为对本发明的保护范围有任何限制作用。此外，在不冲突的情形下，本部分中的实施例 以及实施例中的特征可以相互组合。
[0039] 请参考图2,下面将结合附图对本发明实施例作详细说明。
[0040] 如图所示，本发明实施例的油泵预热系统可以包括多个工作油泵1、预热储油体 4、油箱5、升温液压元件9和预热动力油泵7,其中：
[0041] 预热动力油泵7的吸油口接于预热储油体4,出油口接于各工作油泵1的第一泄 油口 tl，各工作油泵1的第二泄油口 t2接于预热储油体4 ;在本实施例中，升温液压元件9 设置于预热动力油泵7的出油口与第一泄油口 tl之间的油路上，并且升温液压元件9优选 采用阻尼阀。
[0042] 至少一个工作油泵1的吸油口 al接于预热储油体4,这样该工作油泵1能够从预 热储油体4中获得液压油，图2中示出了前两个（从左往右）工作油泵1的吸油口 al直接 接于预热储油体4,另外的两个工作油泵1分别与两个马达相连形成闭式回路；可以理解的 是，这两个闭式回路的液压油也可以来自预热储油体4,即这两个闭式回路的补油进油油路 的入油口可以接于预热储油体4(图中未示出），亦即另外的两个工作油泵1可以通过间接 的方式从预热储油体4中获得液压油。需要说明的是，至于前两个工作油泵1的出油口接 于何处、各工作油泵及各马达的实际意义均与具体的应用场景有关，这部分内容不会影响 本实施例的清楚呈现，因而在此不具体展开。另，在本实施例中，预热储油体4优选为保温 管，保温管是指能够在一定程度上防止内外热交换的管体，该保温管的容积小于油箱5的 容积，且该保温管的一端与油箱5连通。
[0043] 考虑到工作油泵1的各个泄油口相通，因此，预热储油体4、预热动力油泵7、升温 液压元件9和工作油泵1壳体内部的泄油口连通通道将从整体上形成一个可循环的预热液 压回路，下面结合具体使用过程说明上述实施例的油泵预热系统的工作原理。
[0044] 在使用过程中，当环境温度较低（如零下20°C或更低）时，可使预热动力油泵7运 转，预热动力油泵7从预热储油体4 (保温管）中吸入液压油，而泵出的液压油经升温液压 元件9、第一泄油口 tl进入到工作油泵1的壳体中，之后经第二泄油口 t2输出返回到预热 储油体4中，这样，液压油在预热液压回路中每循环一次，液压油的温度将上升一定值，当 循环一段时间后，预热储油体4中的油温以及预热液压回路中的油温将会得到有效提高， 进而能够有效降低液压油的黏度，从而既能够对工作油泵进行预热，使工作油泵中的运动 副间充分润滑，有效降低摩擦阻力，提高工作油泵1的工作（机械）性能，还能够降低从预 热储油体4中获得压力油的工作油1泵的吸油阻力，这样从整体上有效降低了工作油泵在 启动时及运转初期的阻力，从而能够有效避免带动工作油泵1的发动机因负载过大（超载） 而难以启动的问题。另外，由于容积较大的油箱5未参与预热循环，而是采用容积较小且具 有一定隔热作用的预热储油体4参与预热循环以及供工作油泵1吸油，因而能够有效提高 液压油的升温速度，进而能够以较少的循环次数（即较短的时间）实现较好的油泵预热效 果，从而快速地实现启动及运转阻力的减少。
[0045] 需要说明的是，在具体实施过程中，上述实施例的油泵预热系统还可以采用如下 至少一种优选方案：
[0046] -、参见图2所示，可以将升温液压元件9 (如阻尼阀）设置在预热储油体4中，这 样升温液压元件9产生热量可以继续散发在预热储油体4中，从而能够使预热储油体4中 以及预热液压回路中的油温能够进一步地快速上升，并且这样能够防止热量白白损耗，还 更为环保。
[0047] 二、参见图2所示，可以在升温液压元件9与第一泄油口 tl之间的油路上和/或 预热动力油泵7的出油口与升温液压元件9之间的油路上旁接有溢流阀3,溢流阀3的溢流 口接于预热储油体4,这样，不仅能够避免升温液压元件9与第一泄油口 tl之间的油路上的 油压和/或预热动力油泵7的出油口与升温液压元件9之间的油路上的油压过大而对相关 液压元件造成损坏，而且经溢流阀3后的液压油（油温将上升）回到预热储油体4中，将进 一步提1?预热效果。
[0048] 三、可以在预热动力油泵7的出油口与升温液压元件9之间的油路上设置有通断 换向阀8,例如，如图2所示,该通断换向阀8可以采用两位两通电磁阀，其中，该两位两通阀 的进油口接于预热动力油泵7的出油口，回油口封闭，两个工作油口分别接于升温液压元 件9的进油口以及其他油路，这样在使用过程中，通过控制通断换向阀8的状态控制预热动 力油泵7的出油口与升温液压元件9之间的油路通断，以确定是否对工作油泵1及液压油 进行预热；可以理解的是，通断换向阀8还可以采用其他形式，只要能够实现预热动力油泵 7的出油口与升温液压元件9之间的油路通断即可。
[0049] 四、参见图2所示，可以在工作油泵1的第一泄油口 tl与升温液压元件9的出油 口之间的油路上设置单向阀2,这样能够防止工作油泵1的壳体中的液压油（可以起到润滑 作用）从第一泄油口 tl中回流而影响其他液压元件或者工作油泵1的内部润滑。
[0050] 五、参见图2所示，可以在预热储油体4与油箱5之间的连通通道上设置截止阀6， 这样在使用过程中，当需要对工作油泵1及液压油进行预热时，可将截止阀6关闭，使预热 储油体4与油箱5之间的液压油交换断开，这样有助于进一步加快预热储油体4及预热液 压回路的油温提高速度，从而达到更好的预热效果。
[0051] 需要说明的是，上述实施例及其各种优选实施方式中，升温液压元件9优选阻尼 阀，但在其他实施例中，并不受限于此，考虑到很多液压元件如流量阀、节流阀或者溢流阀 等液压阀在液压油经过后均会产生一定的温升，因而升温液压元件也可以采用这些液压 阀。
[0052] 需要说明的是，上述各种实施例及其各种优选实施方式中，升温液压元件9优选 地设置于预热动力油泵7的出油口与工作油泵1的第一泄油口 tl之间的油路上，但在其他 实施例中，并不受限于此，例如，还可以将升温液压元件9设置在第二泄油口 t2与预热储油 体4之间的油路上，这样也能形成预热液压回路。
[0053] 需要说明的是，上述各种实施例及其各种优选实施方式中，同时采用油箱5和预 热储油体4的方案，且预热储油体4为保温管，保温管的容积小于油箱5的容积，保温管与 油箱5连通，这样既便于达到相应的预热效果，也便于在无需预热时有利于液压油的降温， 但在其他实施例中，也可以省略油箱5,进一步地，预热储油体4也可以不采用保温管的形 式，例如，预热储油体还可以是一个容积较小的油箱，这种方式也能实现相应的预热效果。
[0054] 本领域技术人员可以理解的是，在很多情形下，油泵的多个泄油口中一般只有一 个发挥作用，即通常将出口方向朝上的泄油口接于油箱，而将其他泄油口封死，这样能够保 证内泄漏的液压油尽量保持在油泵的壳体中，以起到润滑的作用；相应地，在本申请中，第 二泄油口 t2优选为出口方向朝上的泄油口，第一泄油口 tl优选为出口方向朝下的泄油口。
[0055] 本发明的其他一种实施例还提供了一种液压驱动系统，该液压驱动系统包括发动 机、分动箱以及上述任一种实施例所述的油泵预热系统，其中，所述工作油泵为多个，各个 所述工作油泵通过所述分动箱与所述发动机传动连接。从前文可知，这种液压驱动系统能 够有效降低工作油泵在启动时及运转初期的阻力，因而能够有效避免发动机在带动工作油 泵时因负载过大而难以启动。
[0056] 在实施过程中，该液压驱动系统还可以采用如下的优选方案。例如，可以在发动 机与分动箱之间设置离合器，通过控制离合器的状态，可以使发动机先热机，并在各工作油 泵及液压油实现预热以降低负载作用后再由发动机带动工作油泵运转，这样能够避免发动 机因超载而无法完成正常启动，提高发动机在低温环境下的启动效率。又如，发动机上可以 设置有取力口，预热动力油泵的动力轴可以通过取力器连接于该取力口（即从该取力口取 力），这样在使用过程中，可将离合器设置于脱离状态，使发动机迅速热机实现启动，同时带 动预热动力油泵运转（由于采用较小规格的预热动力油泵即可满足预热的需要，因而发动 机能够轻易带动该预热动力油泵），使液压油迅速升温，进而有效降低液压油的粘度，并且 在此期间内升温后的液压油能够对工作油泵进行预热，使工作油泵的工作性能得到有效改 善，之后再将离合器设置于接合状态，由于工作油泵的吸油阻力有效减小而工作性能已有 效提高，因而，在离合器接合后，发动机不会因为超载而无法完成正常启动，采用这种方式 后，无需为预热动力油泵7配置额外的动力源，且在提高发动机利用效率的同时实现了发 动机在低温环境下的正常运转。
[0057] 本发明其他另一种实施例还提供了一种工程机械，如起重机，该工程机械上设置 有上述任一种液压驱动系统，例如，该工程机械的上车液压驱动系统采用这种形式的液压 驱动系统，由于上述的液压驱动系统具有上述技术效果，因此，该工程机械在低温环境下的 工作性能得到有效提高，其相应部分的具体实施过程与上述实施例类似，其他部分的具体 实施过程可参见现有技术的相关描述，兹不赘述。
[0058] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种油泵预热系统，其特征在于，包括至少一个工作油泵（1)、预热储油体（4)、升温 液压元件（9)和预热动力油泵（7)，其中： 所述预热动力油泵（7)的吸油口接于所述预热储油体（4)，出油口接于所述工作油泵 (1)的第一泄油口（tl)，所述工作油泵（1)的第二泄油口（t2)接于所述预热储油体（4); 所述升温液压元件（9)设置于所述预热动力油泵（7)的出油口与所述工作油泵（1)的 第一泄油口（tl)之间的油路上，或者设置于所述工作油泵（1)的第二泄油口（t2)与所述 预热储油体（4)之间的油路上。
2. 如权利要求1所述的油泵预热系统，其特征在于，所述升温液压元件（9)为阻尼阀。
3. 如权利要求1所述的油泵预热系统，其特征在于，所述升温液压元件（9)设置在所述 预热储油体（4)中。
4. 如权利要求1至3任一项所述的油泵预热系统，其特征在于，所述油泵预热系统还包 括油箱（5)，所述预热储油体（4)为保温管，所述保温管的容积小于所述油箱（5)的容积，且 所述保温管与所述油箱（5)连通；和/或，至少一个所述工作油泵（1)的吸油口接于所述预 热储油体（4)。
5. 如权利要求1至3任一项所述的油泵预热系统，其特征在于，所述升温液压元件（9) 设置于所述预热动力油泵（7)的出油口与所述工作油泵（1)的第一泄油口（tl)之间的油 路上，所述升温液压元件（9)与所述工作油泵（1)的第一泄油口（tl)之间的油路上和/或 所述预热动力油泵（7)的出油口与所述升温液压元件（9)之间的油路上旁接有溢流阀（3)， 所述溢流阀（3)的溢流口接于所述预热储油体（4)。
6. 如权利要求1至3任一项所述的油泵预热系统，其特征在于，所述升温液压元件（9) 设置于所述预热动力油泵（7)的出油口与所述工作油泵（1)的第一泄油口（tl)之间的油 路上；所述预热动力油泵（7)的出油口与所述升温液压元件（9)之间的油路上设置有通断 换向阀（8)，和/或，所述工作油泵（1)的第一泄油口（tl)与所述升温液压元件（9)之间的 油路上设置有单向阀（2)。
7. -种液压驱动系统，其特征在于，包括发动机、分动箱以及权利要求1至6任一项所 述的油泵预热系统，其中，所述工作油泵（1)为多个，各个所述工作油泵（1)通过所述分动 箱与所述发动机传动连接。
8. 如权利要求7所述的液压驱动系统，其特征在于，所述发动机与所述分动箱之间设 置有离合器。
9. 如权利要求8所述的液压驱动系统，其特征在于，所述发动机上设置有取力口，所述 预热动力油泵（7)的动力轴通过取力器与所述取力口连接。
10. -种工程机械，其特征在于，所述工程机械上设置有权利要求7至9任一项所述的 液压驱动系统。
【文档编号】F15B21/04GK104088862SQ201410317418
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月4日 优先权日:2014年7月4日
【发明者】田伟光, 耿晓晨, 李红 申请人:三一汽车起重机械有限公司