CN103352741A - 主冷器总成 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种主冷器总成。本发明的目的是提供一种体积小、性能优越的主冷器总成，以满足防爆内燃叉车最高温度组别T4（＜135℃）的要求，保证在设计的使用环境温度下防爆叉车能和普通叉车一样可以持续工作，并且通过合理设计进、排气通道，保证发动机的动力性能不下降，保证防爆叉车整车性能和同类型普通叉车相同。本发明的技术方案是：它包括密闭的壳体，以及位于该壳体内的排气热交换室，所述壳体与排气热交换室之间预留空隙并填充有冷却水形成水隔层。本发明适用于防爆等级高的防爆内燃叉车、以及其他防爆内燃工程机械车辆。
Description
技术领域
本发明涉及一种主冷器总成，主要适用于防爆等级高的防爆内燃叉车、以及其他防爆内燃工程机械车辆。
背景技术
在含有可燃性气体或可燃性粉尘以及二者同时存在的危险环境下使用的防爆内燃叉车中，当整车最高表面温度超过可燃性气体混合物以及可燃性粉尘的最低点燃温度时，附着在车辆表面的这些可燃性物质即可被点燃。防爆叉车的设计应能保证正常使用时整车最高表面温度不应超过车辆使用场所内存在的可燃性物质的最低点燃温度，根据不同可燃性物质的最低点燃温度特性这一温度限值按一定范围来划分温度组别。叉车最高温度组别为T4（＜135℃）同时车辆设计的使用环境温度为-20℃～40℃的范围，即整车在环境温度为-20℃～40℃的范围内工作时任一最高表面温度都不能超过135℃。一旦温度超标整车上的温升控制系统就会起作用使车辆强制熄火，车辆一旦熄火必须待温度降至安全范围才能重新启动工作，这严重影响叉车的工作效率。目前无论国内还是国外的技术对温度控制没有很好的办法，特别是在环境温度接近40℃时、温度组别为T4（＜135℃）的叉车几乎不能正常工作。
主冷器总成主要功能由发动机工作循环水冷却排气温度，让排气温度充分冷却并符合设计要求，所以主冷器总成内包含有排气通道和水道，有些发动机由于结构原因还包含进气通道。叉车因安装空间限制，目前国内外车辆上的主冷器总成设计不合理，一方面冷却性能无法满足T4（＜135℃）要求，叉车在高温环境下工作时只能依赖温升控制系统对整车进行强制熄火来保护；另一方面进、排气通道设计不合理，进、排气阻力偏大严重影响发动机动力从而影响整车性能，一般动力会下降15%左右。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题提供一种体积小、性能优越的主冷器总成，以满足防爆内燃叉车最高温度组别T4（＜135℃）的要求，保证在设计的使用环境温度下防爆叉车能和普通叉车一样可以持续工作。
本发明要解决的另一个问题是：通过合理设计进、排气通道，保证发动机的动力性能不下降，保证防爆叉车整车性能和同类型普通叉车相同。
本发明所采用的技术方案是：主冷器总成，其特征在于：它包括密闭的壳体，以及位于该壳体内的排气热交换室，所述壳体与排气热交换室之间预留空隙并填充有冷却水形成水隔层；
所述壳体一侧安装封板并在两者之间形成气道，该气道进气端依次连接进气管道和进气法兰，出气端连接进排气法兰，该进排气法兰上开有两个用于与发动机进气口连接的排气口，所述进气法兰、进气管道、气道和排气口依次密封连接形成进气通道；
所述进排气法兰上开有一组用于与发动机排气口连接的进气口，各进气口均通过管道与排气热交换室的进气端连通，该排气热交换室的出气端依次连接有排气管道和排气法兰，所述进气口、排气热交换室内部的气体通道、排气管道和排气法兰依次密封连接形成排气通道；
所述壳体上分别安装有与水隔层连通的进水管和出水管，所述排气热交换室内部设有与所述气体通道相接触以实现热交换的水体通道，该水体通道的进水端和出水端均与水隔层连通，所述进水管、水隔层、排气热交换室内部的水体通道和出水管形成冷却水道。
所述排气热交换室包括密闭的不锈钢罩体，以及位于该罩体内的若干根翅片管，其中罩体进气端和出气端分别与进气口和排气管道连通，翅片管进水端和出水端均伸至罩体外部与水隔层连通。
所述罩体包括横截面呈U形的内封板，该内封板上焊接有中隔板，且两者形成“山”字形结构；所述内封板的其中一块侧板上垂直焊接有上封板，该上封板自由端垂直焊接有导风板，该导风板自由端伸至内封板另一块侧板与中隔板之间；所述内封板两端各焊接有一块侧封板；前述各板合围形成所述的气体通道，且该气体通道呈“S”形；所述内封板远离导风板一侧的侧板底部开孔并安装有作为罩体进气端的导管，内封板的另一块侧板与导风板之间的间隙作为罩体的出气端；所述翅片管位于内封板内，并以中隔板为中心对称布置。
所述导风板上、对应于罩体出气端的位置焊接有用于安装排气管道的排气管道安装板。
所述翅片管采用紫铜整体铸造而成。
所述壳体上表面开设有与水隔层连通的通孔，该通孔内安装有放气螺塞。
所述壳体下表面开设有与水隔层连通的通孔，该通孔内安装有放水螺塞。
本发明的有益效果是：1、壳体与排气热交换室之间预留空隙并填充有冷却水形成水隔层，一方面用于冷却排气热交换室外表温度，另一方面用于冷却壳体表面温度，保证主冷器总成表面温度满足标准要求；同时排气热交换室内部的水体通道采用紫铜整体铸造而成，散热效果好而稳定，其内部通有冷却水，用于与其外部的发动机排气进行热交换，降低排气温度，使其符合设计要求；采用本主冷器总成的叉车其发动机尾气温度可降至125℃左右、发动机所有表面包括主冷器表面温度均低于125℃，远低于温度组别T4（＜135℃）的标准，确保生产的一致性，保证车辆不会因排温过高而强制熄火，可以象普遍叉车一样工作。2、排气热交换室内部的气体通道由内封板、中隔板、上封板、导风板和侧封板合围形成“S”形的固定路径，让排气充分冷却，不仅节约空间，同时可以确保排出机外的尾气温度达到设计值。3、采用了集合型主冷器总成，将进排气通道、冷却水道、排气热交换室合理设计，结构紧凑，有效解决了安装空间的问题。4、进排气通道截面面积严格按照发动机排量、转速等参数设计，确保发动机动力不受影响。5、主冷器上部设计有放气螺塞，确保整个循环冷却水中没有空气，防止水气化确保散热效果。
附图说明
图1-图5是本发明五种不同视角下的结构示意图。
图6是本发明去掉法兰和外接管道后的结构示意图。
图7是图6的主视图。
图8是图7的后视图（局部剖视）。
图9是图7的A-A向剖视图。
图10是图7的B-B向剖视图。
图11是图7的C-C向剖视图。
图12是图6去掉封板后的结构示意图。
图13、图14是本发明中排气热交换室不同视角下的结构图。
图15是本发明中排气热交换室的主视图。
图16是图15的A-A向剖视图。
图17是本发明中排气热交换室内部结构示意图。
图18是本发明中内封板的结构图。
具体实施方式
如图1-图12所示，本实施例包括密闭的壳体1，以及位于该壳体内的排气热交换室2，所述壳体1与排气热交换室2之间预留空隙并填充有冷却水形成水隔层3，在冷却排气温度的同时冷却排气热交换室2外表面温度，最终在排气温度降至标准要求的同时主冷器总成外表面的温度也符合标准要求。
所述壳体1一侧安装封板14并在两者之间形成气道4，该气道进气端依次连接有位于壳体1外部的进气管道5和进气法兰6，出气端连接进排气法兰7，该进排气法兰上开有两个用于与发动机进气口连接的排气口8；所述进气法兰6、进气管道5、气道4和排气口8依次密封连接形成进气通道，整个进气通道必须密封可靠，且截面不能有节流，以保证进气通畅。安装时，将进气管道5和进气法兰6焊成一体后再整体焊接于壳体1上。
所述进排气法兰7上开有一组用于与发动机排气口连接的进气口9，各进气口9均通过管道与排气热交换室2的进气端密封连通，该排气热交换室的出气端依次密封连接有排气管道10和排气法兰11；所述进气口9、排气热交换室2内部的气体通道、排气管道10和排气法兰11依次密封连接形成排气通道，整个排气通道必须密封可靠，且截面不能有节流，以保证排气通畅，发动机排气进入主冷器后按照设计路径流动充分冷却后进入整车排气系统中。安装时，将排气管道10和排气法兰11焊成一体后再整体焊接于壳体1上。
所述壳体1上分别安装有与水隔层3连通的进水管12（本例中，进水管包括主管12-1和副管12-2）和出水管13（进水管和出水管分别位于壳体左右两侧），所述排气热交换室2内部设有与所述气体通道相接触以实现热交换的水体通道，所述水体通道内的冷却水与气体通道内的发动机排气间接接触以实现热交换，所述水体通道的进水端和出水端均与水隔层3连通；所述进水管12、水隔层3、排气热交换室2内部的水体通道和出水管13形成冷却水道，该冷却水道的末端（出水管末端）与发动机冷却循环水道连通。
如图13-图18所示，所述排气热交换室2包括密闭的不锈钢罩体，以及位于该罩体内的若干根相互平行的翅片管2-1（采用紫铜材质整体铸造而成），其中罩体内部作为气体通道，其进气端和出气端分别与进气口9和排气管道10连通，翅片管2-1作为水体通道，其进水端和出水端均伸至罩体外部与水隔层3连通。
本例中，所述罩体包括横截面呈U形的内封板2-2，该内封板上焊接有中隔板2-3，且两者形成“山”字形结构，其中中隔板的长度小于内封板两块侧板的长度；本例中，所述内封板2-2相互平行的两块侧板中，其中有一块开设有缺口2-2-1，另一块侧板上垂直焊接有上封板2-4，该上封板自由端垂直焊接有导风板2-5，该导风板自由端伸至开有缺口2-2-1的那块侧板与中隔板2-3之间；所述内封板2-2两端各焊接有一块侧封板2-6；前述各板焊接合围形成一个封闭空间，并在内部形成所述的气体通道，本例中该气体通道呈“S”形。所述内封板2-2远离导风板2-5一侧的侧板底部开孔并安装有作为罩体进气端的导管2-7，该导管一端与进气口9连通，另一块侧板（开有缺口的侧板）与导风板2-5之间的间隙作为罩体的出气端；所述翅片管2-1位于内封板2-2内，并以中隔板2-3为中心对称布置，本例中各翅片管2-1沿气体通道的排气方向布置，以实现发动机排气与翅片管的充分接触，从而提高热交换效果。所述导风板2-5上、对应于罩体出气端的位置焊接有用于安装排气管道10的排气管道安装板2-8，本例中，该排气管道安装板位于所述缺口2-2-1处与导风板2-5之间。
为了方便安装，本实施例在内封板2-2上焊接有九根套管17，各套管均贯穿排气热交换室2布置，即其两端分别穿过内封板2-2的两块侧板，并密封焊接，用于将本实施例主冷器安装于发动机上时穿螺栓用。实际应用中，本实施例进排气法兰7外露面与发动机缸体连接，并通过九个穿过套管17的螺栓紧固，同时在两者之间设置耐高温密封垫，以保证密封的可靠性。
所述壳体1上表面开设有与水隔层3连通的通孔，该通孔内安装有放气螺塞15，杜绝整个冷却水循环系统中的空气，防止水气化，确保散热效果。
所述壳体1下表面开设有与水隔层3连通的通孔，该通孔内安装有放水螺塞16，用于放净发动机冷却水。
以上各部件中，除翅片管2-1外，其余部件均采用不锈钢材料制成。
本实施例的工作原理如下：经空滤器过滤后的干净空气依次经进气法兰6、进气管道5、气道4后，再由进排气法兰7上的两个排气口8进入发动机缸体上的四个进气孔（具体数量以发动机气缸数确定，四缸发动机为四个进气孔）。发动机排气依次经进排气法兰7上的进气口9和导管2-7后，进入罩体内沿“S”形的气体通道流动，并通过翅片管2-1与其内部的冷却水进行热交换，冷却后依次经排气管道10和排气法兰11后，排至整车排气系统中。发动机冷却循环水分别由主管12-1（发动机大循环冷却水）和副管12-2（发动机小循环冷却水）进入水隔层3内，再由水隔层3进入分别进入排气热交换室2的六根翅片管2-1内，与翅片管2-1外的发动机排气进行热交换后，从翅片管2-1另一端排出，然后依次经水隔层3和出水管13后，进入发动机冷却水大循环再冷却；同时水隔层3内的冷却水可以冷却壳体1，使其表面温度符合相应的要求。
如图16所示，进行发动机排气冷却时，翅片管2-1内通冷却水，发动机排气由导管2-7进入罩体内，并沿图示方向流动（基本呈S形），与翅片管2-1内的冷却水进行热交换，冷却后的发动机排气则通过缺口2-2-1、导风板2-5和排气管道安装板2-8围成的通道口排出至整车排气系统；同时冷却水通过水隔层3和出水管13后，进入发动机冷却水大循环。
Claims (7)
1.一种主冷器总成，其特征在于：它包括密闭的壳体（1），以及位于该壳体内的排气热交换室（2），所述壳体（1）与排气热交换室（2）之间预留空隙并填充有冷却水形成水隔层（3）；
所述壳体（1）一侧安装封板（14）并在两者之间形成气道（4），该气道进气端依次连接进气管道（5）和进气法兰（6），出气端连接进排气法兰（7），该进排气法兰上开有两个用于与发动机进气口连接的排气口（8），所述进气法兰（6）、进气管道（5）、气道（4）和排气口（8）依次密封连接形成进气通道；
所述进排气法兰（7）上开有一组用于与发动机排气口连接的进气口（9），各进气口（9）均通过管道与排气热交换室（2）的进气端连通，该排气热交换室的出气端依次连接有排气管道（10）和排气法兰（11），所述进气口（9）、排气热交换室（2）内部的气体通道、排气管道（10）和排气法兰（11）依次密封连接形成排气通道；
所述壳体（1）上分别安装有与水隔层（3）连通的进水管（12）和出水管（13），所述排气热交换室（2）内部设有与所述气体通道相接触以实现热交换的水体通道，该水体通道的进水端和出水端均与水隔层（3）连通，所述进水管（12）、水隔层（3）、排气热交换室（2）内部的水体通道和出水管（13）形成冷却水道。
2.根据权利要求1所述的主冷器总成，其特征在于：所述排气热交换室（2）包括密闭的不锈钢罩体，以及位于该罩体内的若干根翅片管（2-1），其中罩体进气端和出气端分别与进气口（9）和排气管道（10）连通，翅片管（2-1）进水端和出水端均伸至罩体外部与水隔层（3）连通。
3.根据权利要求2所述的主冷器总成，其特征在于：所述罩体包括横截面呈U形的内封板（2-2），该内封板上焊接有中隔板（2-3），且两者形成“山”字形结构；所述内封板（2-2）的其中一块侧板上垂直焊接有上封板（2-4），该上封板自由端垂直焊接有导风板（2-5），该导风板自由端伸至内封板（2-2）另一块侧板与中隔板（2-3）之间；所述内封板（2-2）两端各焊接有一块侧封板（2-6）；前述各板合围形成所述的气体通道，且该气体通道呈“S”形；所述内封板（2-2）远离导风板（2-5）一侧的侧板底部开孔并安装有作为罩体进气端的导管（2-7），内封板（2-2）的另一块侧板与导风板（2-5）之间的间隙作为罩体的出气端；所述翅片管（2-1）位于内封板（2-2）内，并以中隔板（2-3）为中心对称布置。
4.根据权利要求3所述的主冷器总成，其特征在于：所述导风板（2-5）上、对应于罩体出气端的位置焊接有用于安装排气管道（10）的排气管道安装板（2-8）。
5.根据权利要求2或3或4所述的主冷器总成，其特征在于：所述翅片管（2-1）采用紫铜整体铸造而成。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的主冷器总成，其特征在于：所述壳体（1）上表面开设有与水隔层（3）连通的通孔，该通孔内安装有放气螺塞（15）。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的主冷器总成，其特征在于：所述壳体（1）下表面开设有与水隔层（3）连通的通孔，该通孔内安装有放水螺塞（16）。
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant |