CN103306801B - 高低温气水组合散热器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于防爆柴油机冷却及进排气的高低温气水组合散热器，包括高温散热器、低温散热器、中冷器，中冷器与低温散热器以左右并排方式设置，高温散热器以前后并排方式设置于低温散热器和中冷器的一侧；中冷器包括中冷器进气室、中冷出气室和中冷器下气室，所述中冷器进气室与低温散热器上水室之间设有第一中冷器隔板，所述中冷器出气室与中冷器进气室之间设有第二中冷器隔板，所述中冷器下气室与低温散热器下水室之间设有第三中冷器隔板。本发明比现有技术散热效果提高了40%-50%，保证了柴油机自身冷却系统的散热能力，有效提升了柴油机功率并提高排放性能；并且整体占用空间尺寸较小，安装布置方便。

Description

高低温气水组合散热器

技术领域

本发明涉及矿用防爆柴油发动机冷却技术领域，具体涉及一种用于防爆柴油发动机冷却及进排气的高低温气水组合散热器。

背景技术

目前的矿用防爆柴油发动机所使用的散热器多为较为单一的组合结构，常用的组合结构一种是：包括用于发动机内部冷却的高温散热器、用于进气系统冷却的中冷器，高温散热器和中冷器前后并排放置，这种结构的组合散热器不能对发动机的排气系统进行冷却；

另一种是：包括用于发动机内部冷却的高温散热器、用于排气系统冷却的低温散热器，高温散热器和低温散热器前后并排放置，这种结构的散热器不能对柴油机的进气系统进行冷却；

由于防爆柴油发动机应用于矿山这种特殊的场合，对发动机的冷却要求十分严格，防爆柴油发动的缸体内部以及表面的温度均不能超过150℃，并且需要通过严格的煤安认证，而上述两种结构的组合结构均存在以下不足：

1、柴油机自身冷却系统的散热能力低；

2、柴油机的使用风险系数高；

3、柴油机的使用功率低；

4、柴油机的排放效果差。

由于以上不足的存在，矿用防爆柴油发动机冷却系统无法达到热平衡状态，不能满足矿山这种特殊的场合下对柴油发动机的使用需求，使用效率十分低下，大大影响了柴油发动机的排放和功能的发挥。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述不足，提供一种结构简单、装机布置简洁、散热效果良好、可有效提升柴油发动机功率并提高排放性能的高低温气水组合散热器。

为实现上述目的，本发明设计的高低温气水组合散热器，包括用于发动机内部冷却的高温散热器、用于排气系统冷却的低温散热器；

所述高温散热器包括高温散热器上水室和高温散热器下水室，所述高温散热器上水室和高温散热器下水室之间焊接连接有高温散热器芯子；所述低温散热器包括焊接连接的低温散热器上水室和低温散热器下水室，所述低温散热器上水室和低温散热器下水室之间焊接连接有低温散热器芯子；

还包括用于进气系统冷却的中冷器；所述中冷器与低温散热器以左右并排方式设置，所述高温散热器以前后并排方式设置于低温散热器和中冷器的一侧；所述中冷器包括中冷器进气室、中冷器出气室和中冷器下气室，所述中冷器进气室与低温散热器上水室之间设有第一中冷器隔板，所述中冷器出气室与中冷器进气室之间设有第二中冷器隔板，所述中冷器下气室与低温散热器下水室之间设有第三中冷器隔板。

上述高温散热器上水室内设有高温散热器回水室和除气式高温散热器膨胀水室，所述高温散热器回水室和高温散热器膨胀水室之间连接有高温散热器通气立管；所述高温散热器下水室上设有高温散热器出水口，所述高温散热器出水口连接有高温散热器补水管接口。

上述高温散热器膨胀水室与高温散热器补水管接口之间连接有高温散热器注水管接口。

上述低温散热器上水室内设有低温散热器回水室和除气式的低温散热器膨胀水室，所述低温散热器回水室和低温散热器膨胀水室之间连接有低温散热器通气立管；所述低温散热器下水室上设有低温散热器出水口，所述低温散热器出水口连接有低温散热器补水管接口。

上述低温散热器膨胀水室与低温散热器补水管接口之间连接有低温散热器注水管接口，所述低温散热器补水管接口连接有低温散热器出水口。

在上述技术方案中，所述低温散热器芯子包括散热管和散热带，所述低温散热器芯子和高温散热器芯子均为铜质材质制成。

本发明采用上述技术方案的具有以下优点和积极效果：

1、中冷器与低温散热器左右并排放置，中冷器的中冷器进气室、中冷出气室中冷器下气室由低温散热器上水室和低温散热器下水室分隔出来，这样使低温散热器芯子同时作为中冷器的散热器芯子，中冷器与低温散热器共用低温散热器芯子，减小了风阻，提高了散热器进风量，从而保证了充分利用柴油机自身冷却系统的散热能力，有效提升柴油机功率并提高排放性能的同时减小空间尺寸，方便安装布置；

2、高温散热器出水口由于压强降低产生的空气泡经过高温散热器补水管接口，整个组合散热器利用压强降低产生空气泡，提高水泵进水背压，可消弱气蚀保护水泵，减小水阻，提高进水流量，提升散热效果；

3、高温蒸汽由高温散热器回水室通过高温散热器通气立管流入高温散热器膨胀水室，同时，高温蒸汽由低温散热器回水室通过低温散热器通气立管流入低温散热器膨胀水室，从而实现气水分离，提高散热效果；

4、调节高温散热器注水管接口、低温散热器注水管接口的高度，可使低温时，储存水液面高于高温散热器注水管接口，高于低温散热器注水管接口；高温时，储存水液面低于高温散热器通气立管，高温散热器通气口高于高温散热器通气立管，低于低温散热器通气立管，低温散热器通气口高于低温散热器通气立管，从而实现冷却水得到充分利用，并且可防止冷却水不外溢反水，节约了冷却水量。

本发明将中冷器与低温散热器以左右并排方式设置，并将高温散热器以前后并排方式设置于低温散热器和中冷器的一侧，构成高低温气水组合散热器，中冷器与低温散热器共用同一个散热器芯子，节约了布置的空间，使整个组合散热器占用空间小，安装布置方便，并能对矿用防爆柴油发动机进行全面冷却，由于散热器上水室自带除气式膨胀水室，散热器出水口自带补水管接口，大大提高了散热效果，试验证明，本发明的散热效果提高了40％-50％，保证了柴油机自身冷却系统的散热能力，有效提升了柴油机功率并提高排放性能。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图；

图2为本发明的俯视结构示意图；

图3为本发明的左视结构示意图；

图中：1、高温散热器；1.11、高温散热器上水室；1.2、高温散热器下水室；1.3、高温散热器压力盖；1.4、高温散热器进水口；1.5、高温散热器出水口；1.6、高温散热器通气口；1.7、高温散热器压力盖蒸汽引出口；1.8、高温散热器注水管接口；1.9、高温散热器补水管接口；1.10、高温散热器芯子；1.11、高温散热器通气立管；1.1.1、高温散热器回水室；1.1.2、高温散热器膨胀水室；2、中冷器；2.1、中冷器出气室；2.2、中冷器进气室；2.3、中冷器出气口；2.4、中冷器进气口；2.5、中冷器下气室；2.6、第二中冷器隔板；2.7、第一中冷器隔板；2.8、第三中冷器隔板；3、低温散热器；3.1、低温散热器上水室；3.2、低温散热器下水室；3.3、低温散热器压力盖；3.4、低温散热器进水口；3.5、低温散热器出水口；3.6、低温散热器通气口；3.7、低温散热器压力盖蒸汽引出口；3.8、低温散热器注水管接口；3.9、低温散热器补水管接口；3.10、低温散热器芯子；3.11、低温散热器通气立管；3.1.1、低温散热器回水室；3.1.2、低温散热器膨胀水室；4、导风圈。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述：

如图1、图2、图3所示，一种高低温气水组合散热器，包括用于发动机内部冷却的高温散热器1、用于排气系统冷却的低温散热器3以及用于进气系统冷却的中冷器2；高温散热器1包括高温散热器上水室1.1和高温散热器下水室1.2，高温散热器上水室1.1和高温散热器下水室1.2之间焊接连接有高温散热器芯子1.10；低温散热器3包括焊接连接的低温散热器上水室3.1和低温散热器下水室3.2，低温散热器上水室3.1和低温散热器下水室3.2之间焊接连接有低温散热器芯子3.10；中冷器2与低温散热器3以左右并排方式设置，高温散热器1以前后并排方式设置于低温散热器3和中冷器2的一侧；中冷器2包括中冷器进气室2.2、中冷器出气室2.1和中冷器下气室2.5，中冷器进气室2.2与低温散热器上水室3.1之间设有第一中冷器隔板2.7，中冷器出气室2.1与中冷器进气室2.2之间设有第二中冷器隔板2.6，中冷器下气室2.5与低温散热器下水室3.2之间设有第三中冷器隔板2.8，具体地，可将第一中冷器隔板2.7从低温散热器上水室3.1中分隔出来中冷器进气室2.2，第二中冷器隔板2.6从低温散热器上水室3.1中分隔出来中冷出气室2.1，第三中冷器隔板2.8从低温散热器下水室3.2中分隔出来中冷器下气室2.5。

高温散热器上水室1.1内设有高温散热器回水室1.1.1和除气式高温散热器膨胀水室1.1.2，高温散热器回水室1.1.1和高温散热器膨胀水室1.1.2之间连接有高温散热器通气立管1.11；高温散热器下水室1.2上设有高温散热器出水口1.5，高温散热器出水口1.5连接有高温散热器补水管接口1.9。高温散热器膨胀水室1.1.2与高温散热器补水管接口1.9之间连接有高温散热器注水管接口1.8。

低温散热器上水室3.1内设有低温散热器回水室3.1.1和除气式的低温散热器膨胀水室3.1.2，低温散热器回水室3.1.1和低温散热器膨胀水室3.1.2之间连接有低温散热器通气立管3.11；低温散热器出水口3.5连接有低温散热器补水管接口3.9。低温散热器膨胀水室3.1.2与低温散热器补水管接口3.9之间连接有低温散热器注水管接口3.8，低温散热器补水管接口3.9连接有低温散热器出水口3.5。低温散热器芯子3.10与高温散热器芯子1.10均是由铜制成，可提高散热效果。

高温散热器1的工作原理为：冷却水由高温散热器进水口1.4流入高温散热器回水室1.1.1，流经高温散热器芯子1.10散热，流到高温散热器下水室1.2，再由高温散热器出水口1.5流出；高温蒸汽由高温散热器回水室1.1.1通过高温散热器通气立管1.11流入高温散热器膨胀水室1.1.2，当高温散热器膨胀水室1.1.2气压高于高温散热器压力盖1.3蒸汽阀开启压力时，蒸汽阀开启，蒸汽由高温散热器压力盖蒸汽引出口1.7排出泄压，当高温散热器膨胀水室1.1.2气压达到高温散热器压力盖1.3真空阀开启压力时，真空阀开启空气由压力盖蒸汽引出口1.7补气升压；高温散热器膨胀水室1.1.2的储存水由高温散热器注水管接口1.8通过水管流经高温散热器补水管接口1.9，流入高温散热器出水口1.5；高温散热器出水口1.5由于压强降低产生的空气泡也经过高温散热器补水管接口1.9、高温散热器注水管接口1.8进入高温散热器膨胀水室1.1.2；储存水低温时要高于高温散热器注水管接口1.8且此时液面到高温散热器注水管接口1.8最高点的体积即储水量大于系统水量的11％，高温时低于高温散热器通气立管1.11且此时液面到高温散热器通气立管1.11最低的体积即膨胀空间大于系统水量的6％，高温散热器通气口1.6高于高温散热器通气立管1.11。

低温散热器3的工作原理与上述高温散热器1的工作原理相同。

中冷器2的工作原理：空气由中冷器进气口2.4流入中冷器进气室2.2，流经低温散热器芯子3.10，流到中冷器下气室2.5，再流经低温散热器芯子3.10，流入中冷器出气室2.1，由中冷器出气口2.3流出，达到冷却进气系统的目的。

高温散热器1、中冷器2、低温散热器3同时工作，有效地对矿用防爆柴油发动机进行整体全面冷却。

本发明还可以扩展应用于防爆天然气发动机、防爆电动发动机的冷却领域，可有效控制不同燃料的发动机使用过程中缸体内部、缸体外部温度，散热效率高使其温度控制在煤安认证规定的范围内。

Claims (4)

1.一种高低温气水组合散热器，包括用于发动机内部冷却的高温散热器(1)、用于排气系统冷却的低温散热器(3)；其特征在于：

所述高温散热器(1)包括高温散热器上水室(1.1)和高温散热器下水室(1.2)，所述高温散热器上水室(1.1)和高温散热器下水室(1.2)之间焊接连接有高温散热器芯子(1.10)；所述高温散热器上水室(1.1)内设有高温散热器回水室(1.1.1)和除气式高温散热器膨胀水室(1.1.2)，所述高温散热器回水室(1.1.1)和高温散热器膨胀水室(1.1.2)之间连接有高温散热器通气立管(1.11)；

所述高温散热器下水室(1.2)上设有高温散热器出水口(1.5)，所述高温散热器出水口(1.5)连接有高温散热器补水管接口(1.9)；

所述低温散热器(3)包括焊接连接的低温散热器上水室(3.1)和低温散热器下水室(3.2)，所述低温散热器上水室(3.1)和低温散热器下水室(3.2)之间焊接连接有低温散热器芯子(3.10)；所述低温散热器上水室(3.1)内设有低温散热器回水室(3.1.1)和除气式的低温散热器膨胀水室(3.1.2)，所述低温散热器回水室(3.1.1)和低温散热器膨胀水室(3.1.2)之间连接有低温散热器通气立管(3.11)；

所述低温散热器下水室(3.2)上设有低温散热器出水口(3.5)，所述低温散热器出水口(3.5)连接有低温散热器补水管接口(3.9)；

还包括用于进气系统冷却的中冷器(2)；

所述中冷器(2)与低温散热器(3)以左右并排方式设置，所述高温散热器(1)以前后并排方式设置于低温散热器(3)和中冷器(2)的一侧；

所述中冷器(2)包括中冷器进气室(2.2)、中冷器出气室(2.1)和中冷器下气室(2.5)，所述中冷器进气室(2.2)与低温散热器上水室(3.1)之间设有第一中冷器隔板(2.7)，所述中冷器出气室(2.1)与中冷器进气室(2.2)之间设有第二中冷器隔板(2.6)，所述中冷器下气室(2.5)与低温散热器下水室(3.2)之间设有第三中冷器隔板(2.8)。

2.根据权利要求1所述的高低温气水组合散热器，其特征在于：所述高温散热器膨胀水室(1.1.2)与高温散热器补水管接口(1.9)之间连接有高温散热器注水管接口(1.8)。

3.根据权利要求1所述的高低温气水组合散热器，其特征在于：所述低温散热器膨胀水室(3.1.2)与低温散热器补水管接口(3.9)之间连接有低温散热器注水管接口(3.8)，所述低温散热器补水管接口(3.9)连接有低温散热器出水口(3.5)。

4.根据权利要求1-3任一项所述的高低温气水组合散热器，其特征在于：所述低温散热器芯子(3.10)包括散热管和散热带。