CN108661774A - 一种大功率防爆电控柴油机车用散热冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及防爆柴油机技术领域，具体涉及一种大功率防爆电控柴油机车用散热冷却装置。本发明提供的大功率防爆电控柴油机车用散热冷却装置包括液压油冷却器、空空中冷器、防爆柴油发动机散热器、机油散热器、燃油冷却器及吸风风扇和液压马达等部件；本装置采用了静液压吸风风扇驱动冷却，输出冷却功率带走散热器总成上的热量；与传统防爆柴油发动机驱动吸风风扇相比，吸风风扇的转速与防爆柴油发动机转速无关，可通过调节变量液压泵流量而改变吸风风扇转速，能够适应复杂可变工况环境，可减少防爆柴油发动机磨损，降低防爆柴油发动机的燃油消耗，有助于降低有害尾气排放，并且整个系统元件结构紧凑，安装空间小，易于整体布置。

Description

一种大功率防爆电控柴油机车用散热冷却装置

技术领域

本发明涉及防爆柴油机技术领域，具体涉及一种大功率防爆电控柴油机车用散热冷却装置。

背景技术

防爆柴油机的冷却液系统冷却方式常采用原机自带散热器水箱吸风风扇进行冷却；吸风风扇由皮带传动，通过防爆柴油发动机带动皮带驱动吸风风扇转动，但是由防爆柴油发动机通过皮带带动吸风风扇转动对于防爆柴油发动机的磨损较大，同时也增加了污染物的排放量，并且由于吸风风扇是由防爆柴油发动机驱动的，因此无法调节吸风风扇的风速，不能够根据不同的工况选择合适的散热风速，因此散热冷却效果不理想。

发明内容

(一)本发明要解决的技术问题是：现有的防爆柴油机通过曲轴及皮带驱动冷却风扇转动来进行散热，对防爆柴油发动机的磨损大散热效率低的问题。(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种大功率防爆电控柴油机车用散热冷却装置，所述大功率防爆柴油机车包括防爆柴油发动机，所述散热冷却装置包括液压油冷却器、空空中冷器、防爆柴油发动机散热器、吸风风扇和液压马达，所述液压马达用于驱动所述吸风风扇转动，所述液压油散热器、空空中冷器和防爆柴油发动机散热器均位于所述吸风风扇的外侧，所述吸风风扇用于冷却所述液压油散热器、空空中冷器和防爆柴油发动机散热器。

本发明的有益效果：本发明提供的大功率防爆电控柴油机车用散热冷却装置，包括液压油冷却器、空空中冷器、防爆柴油发动机散热器、吸风风扇和液压马达，所述液压马达用于驱动所述吸风风扇转动，液压马达带动吸风风扇转动，吸风风扇旋转形成气流，气流与液压油冷却器、空空中冷器、防爆柴油发动机散热器接触带走热量，进而实现对大功率防爆柴油机的冷却；并且由于本申请提供的散热冷却装置采用了静液压吸风风扇驱动冷却系统，即靠发动机驱动的变量液压泵从液压油箱中吸入油液，形成高压油排送至定量液压马达处，高压液压油驱动液压马达旋转，进而驱动与液压马达相连的吸风风扇转动，输出冷却功率，带走发动机传导到散热器总成上的热量，从而满足防爆柴油发动机的冷却需要；风扇材质采用高强度的阻燃抗静电材质；与传统防爆柴油发动机机械式(曲轴端多楔带型皮带驱动或曲轴直接驱动)驱动吸风风扇相比，吸风风扇的转速与防爆柴油发动机转速无关，并在使用过程中通过调节变量液压泵流量而改变吸风风扇转速，能够适应复杂可变工况环境；且减少了发动机的启动阻力矩，进而能够减少防爆柴油发动机磨损，降低防爆柴油发动机的燃油消耗，有助于改防爆柴油发动机的有害尾气排放，可使得大功率防爆柴油机车的冷却系统布局更加合理，并且整个系统元件结构紧凑，安装空间小，易于整体布置。

进一步地，所述散热冷却装置还包括燃油冷却器和机油冷却器，所述燃油冷却器和机油冷却器位于所述吸风风扇靠近所述空空中冷器的一侧，所述吸风风扇还用于冷却所述燃油冷却器和机油冷却器。

进一步地，所述防爆柴油发动机散热器、所述空空中冷器、所述液压油冷却器和所述机油冷却器由所述吸风风扇向外侧依次设置，所述燃油冷却器和所述液压油冷却器并排设置。

进一步地，所述散热冷却装置还包括连接骨架，所述燃油冷却器和所述液压油冷却器并排固定在所述连接骨架上。

进一步地，所述防爆柴油发动机散热器上设有入水口和出水口，所述空空中冷器上设有空空中冷入口和空空中冷出口，所述散热冷却装置还包括冷却管，所述冷却管包括相互套接的内管和外管，所述内管内形成过气通道，所述内管和外管之间形成冷却液通道，所述防爆防爆柴油发动机散热器的入水口和出水口分别与所述防爆柴油发动机的散热水路连通，所述冷却液通道的两端分别与所述防爆柴油发动机的散热水路连通，所述过气通道的一端与所述空空中冷入口连通，另一端与所述防爆柴油发动机的进气歧管连通，所述空空中冷入口与所述防爆柴油发动机的增压器连通。

进一步地，所述散热冷却装置还包括膨胀水箱和补液箱，所述膨胀水箱和所述补液箱之间通过通气胶管连通，所述补液箱上设有补水管，所述补水管与所述防爆柴油发动机的散热水路连通，所述膨胀水箱上设有进水口和排水口，所述膨胀水箱的进水口和所述膨胀水箱的出水口分别与所述防爆柴油发动机的散热水路连通。

进一步地，所述散热冷却装置还包括通气管道，所述通气管道连通所述所述膨胀水箱和所述补液箱，所述通气管道上设有单向阀和拨动开关。

进一步地，所述补液箱的外侧设有气压表，所述气压表用于监测和观察膨胀水箱或补液箱内的气压。

附图说明

本发明上述和/或附加方面的优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明中所述的大功率防爆电控柴油机车用散热冷却装置与防爆柴油发动机装配的结构示意图；

图2是本发明中所述的大功率防爆电控柴油机车用散热冷却装置的结构示意图；

图3是所述膨胀水箱和补液箱配合的结构示意图；

图4是所述膨胀水箱和补液箱配合的立体图。

其中图1和图2中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1、机油冷却器，2、燃油冷却器，3、液压油冷却器，4、空空中冷器，5、防爆柴油发动机散热器，6补液箱，7、膨胀水箱，8、气压表，9、通气胶管，10、通气管道，11、吸风风扇，12、液压马达，13、入水口，14、出水口，15、空空中冷入口，16.空空中冷出口，17、冷却管，18、拨动开关，19、通气口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1至图4所示，本发明提供一种大功率防爆电控柴油机车用散热冷却装置，所述大功率防爆柴油机车包括防爆柴油发动机，所述散热冷却装置包括液压油冷却器3、空空中冷器4、防爆柴油发动机散热器5、吸风风扇11和液压马达12，所述吸风风扇11为静液压吸风风扇11，所述液压马达12用于驱动所述吸风风扇11转动，所述液压油散热器、空空中冷器4和防爆柴油发动机散热器5均位于所述吸风风扇11的外侧，所述吸风风扇11用于冷却所述液压油散热器、空空中冷器4和防爆柴油发动机散热器5。

本发明提供的大功率防爆电控柴油机车用散热冷却装置，包括液压油冷却器3、空空中冷器4、防爆柴油发动机散热器5、吸风风扇11和液压马达12，所述液压马达12用于驱动所述吸风风扇11转动，液压马达12带动吸风风扇11转动，吸风风扇11旋转形成气流，气流与液压油冷却器3、空空中冷器4、防爆柴油发动机散热器5接触带走热量，进而实现对大功率防爆柴油机的冷却；并且由于本申请提供的散热冷却装置采用了静液压吸风风扇11驱动冷却系统，即靠发动机驱动的变量液压泵；从液压油箱中吸入油液，形成高压油排送至定量液压马达处，高压液压油驱动液压马达旋转，进而驱动与液压马达相连的吸风风扇11转动，输出冷却功率，带走发动机传导到散热器总成上的热量，从而满足防爆柴油发动机的冷却需要，风扇材质采用高强度的阻燃抗静电材质；与传统防爆柴油发动机机械式(曲轴端多楔带型皮带驱动或曲轴直接驱动)驱动吸风风扇11相比，吸风风扇11的转速与防爆柴油发动机转速无关，并在使用过程中通过调节变量液压泵流量而改变吸风风扇11转速，能够适应复杂可变工况环境；且减少了发动机的启动阻力矩，进而能够减少防爆柴油发动机磨损，降低防爆柴油发动机的燃油消耗，有助于改防爆柴油发动机的有害尾气排放，可使得大功率防爆柴油机车的冷却系统布局更加合理，并且整个系统元件结构紧凑，安装空间小，易于整体布置。

优选地，变量液压泵由发动机PTO口或连接在飞轮输出端的三联泵来驱动，油泵输出高压油给液压马达，液压马达驱动吸风风扇11转动进而输出冷却功率。控制单元(ECU)检测防爆柴油机的水温和中冷温度或通过CAN总线技术在ECU上直接读取，油泵的输出按温度信号(与防爆柴油机的转速无直接联系)控制液压马达12驱动吸风风扇11，以便吸风风扇11的输出冷却功率满足需求。

如此，与传统防爆柴油机皮带直接驱动吸风风扇11相比，吸风风扇11转速不受发动机转速影响，且可以通过调节变量液压油泵流量而改变吸风风扇11转速，实现吸风风扇11转速的无极调节。并且在发动机低速时，可提供额外的吸风风扇11功率，满足冷却需要。此外，还减少了防爆柴油发动机磨损，降低了燃油消耗，可以有效的节约能源，有助于满足越来越严格的排放标准；同时可使得大功率防爆柴油机车的冷却系统更加合理，且安装灵活，元件安装空间小，散热器与发动机之间的安装不需要直接的机械连接，整车在布置时可以根据需要布置在合适位置。节省了更多的空间；同时，使用该系统的吸风风扇11可以反向运行，具有自清洁功能，确保散热器的散热性能；并且在不需要吸风风扇11冷却的时候，特别是寒冷地区，可通过选择吸风风扇11停转或低转速运转，使发动机迅速达到正常工作温度进而保证发动机冷却系统始终处于较佳的工作温度范围。如图1和图2所示，所述散热冷却装置还包括燃油冷却器2和机油冷却器1，所述燃油冷却器2和机油冷却器1位于所述吸风风扇11靠近所述空空中冷器4的一侧，所述吸风风扇11还用于冷却所述燃油冷却器2和机油冷却器1。与传统防爆柴油机冷却装置相比，增加了燃油和机油冷却器1；其中机油冷却器1的添加，防止了机油温度过高，并同时减小了机油消耗量，且防止了因机油温度过高而引起的机油氧化变质等；而燃油冷却器2(柴油冷却器)的添置，改善了每循环喷油质量和降低了最高喷油压力，同时，着火延迟减弱，主燃期缩短，放热速率增快，燃烧效率提高，在一定的程度上有助于提升防爆柴油发动机的动力性，于此同时，也对改善防爆柴油机的燃油经济性有促进作用。

如图1和图2所示，所述防爆柴油发动机散热器5、所述空空中冷器4、所述液压油冷却器3和所述机油冷却器1由所述吸风风扇11向外侧依次设置，所述燃油冷却器2和所述液压油冷却器3并排设置；优选地，所述散热冷却装置还包括连接骨架，所述燃油冷却器2和所述液压油冷却器3并排固定在所述连接骨架上。即所述散热冷却装置分为四层布置：最外层为机油冷却器1，其次为液压油冷却器3(含燃油冷却器2)，第三层为空空中冷器4，最内侧为防爆柴油机强制水冷散热器；燃油冷却器2与液压油冷却器3并排布置(共用一个连接骨架)，燃油冷却器2单独留置进回燃油口，接口采用下进上出的方式；本申请中将燃油冷却器2与液压油散热器集成设计，如此，结构紧凑，便于整体布置，并能在保证大功率防爆柴油机车正常工作时液压油散热需求的基础上，燃油温度能进行有效控制。

如图1和图2所示，所述防爆柴油发动机散热器5上设有入水口13和出水口14，所述空空中冷器4上设有空空中冷入口15和空空中冷出口16，所述散热冷却装置还包括冷却管17，所述冷却管17包括相互套接的内管和外管，所述内管内形成过气通道，所述内管和外管之间形成冷却液通道，所述防爆防爆柴油发动机散热器5的入水口13和出水口14分别与所述防爆柴油发动机的散热水路连通，所述冷却液通道的两端分别与所述防爆柴油发动机的散热水路连通，所述过气通道的一端与所述空空中冷入口15连通，另一端与所述防爆柴油发动机的进气歧管连通，所述空空中冷出口16与所述防爆柴油发动机的增压器连通。由于引入了冷却管17，冷却管17对进入空空中冷器4之前的高温气体进行初步冷却，具体的，通过所述防爆柴油发动机散热器5内的冷却液对高温气体进行冷却，也就是说防爆柴油发动机的散热水路中的冷却液一大部分通过入水口13进入所述防爆柴油发动机散热器5内，然后从出水口14排出返回至防爆柴油发动机的散热水路中，构成防爆柴油发动机散热循环，防爆柴油发动机的散热水路中的冷却液一小部分进入冷却管17，然后再返回防爆柴油发动机的散热水路内，不参与防爆柴油发动机散热循环，只用于对进入空空中冷器4之前的高温气体进行冷却，其中内管和外管可以通过三通阀分别与对应的管路连通，也可以是内管穿过外管与防爆柴油发动机进气歧管连通，然后外管与防爆柴油发动机的散热水路连通。

并且在本申请中所述液压油冷却器3上设有入口和出口，所述液压油冷却器3的入口和出口分别与所述防爆柴油发动机的液压油路连通构成液压冷却循环系统；所述燃油冷却器2上设有入口和出口，所述燃油冷却器2的入口和出口分别与所述防爆柴油发动机的供油油路连通，改善了每循环喷油质量和降低了最高喷油压力，同时，着火延迟减弱，主燃期缩短，放热速率增快，燃烧效率提高，在一定的程度上有助于提升防爆柴油机的动力性，于此同时，也对改善防爆柴油机的燃油经济性有促进作用。所述机油冷却器1上设有入口和出口，所述机油冷却器1的入口和出口分别与所述防爆柴油发动机的润滑油路连通，防止了机油温度过高，并同时减小了机油消耗量，且防止了因机油温度过高而引起的机油氧化变质等。

如图3和图4所示，所述散热冷却装置还包括膨胀水箱7和补液箱6，所述膨胀水箱7和所述补液箱6之间通过通气胶管9连通，所述补液箱6上设有补水管，所述补水管与所述防爆柴油发动机的散热水路连通，所述膨胀水箱7上设有进水口和排水口，所述膨胀水箱7的进水口和所述膨胀水箱7的排水口分别与所述防爆柴油发动机的散热水路连通，所述膨胀水箱7用于排出进入膨胀水箱7内的气体，具体的，所述膨胀水箱7上设有通气口19，当膨胀水箱7水箱内的气压大于一定的压力值时，通气口19打开，所述膨胀水箱7内的气体通过通气口19排出，其中所述膨胀水箱7和所述补液箱6之间通过通气胶管9联通，补液箱6与膨胀箱并联设置，补液箱6与膨胀箱之间用通气胶管9相连，保证二者之间的压力均衡；所述散热冷却装置还包括通气管道10，所述通气管道10连通所述所述膨胀水箱7和所述补液箱6，所述通气管道10上设有单向阀和拨动开关18。补液箱6与膨胀之间另行设置有一条独立通气管道10，管道中间加装了单向阀和拨动按钮，在原通气胶管9不能正常工作时，可实现手动排气，以保证膨胀水箱7和补液箱6的正常工作。

其中所述补液箱6与防爆柴油发动机的散热水路连通，用于向散热系统中补充冷却液，在工作时防爆柴油发动机散热系统中的冷却液先进入膨胀水箱7，然后在膨胀水箱7内将冷却液中混有的气体排出，然后膨胀水箱7可以直接与防爆柴油发动机的散热水路连通，返回防爆柴油发动机散热系统中，也可以进入补液箱6，然后补液箱6与防爆柴油发动机的散热水路连通形成散热循环回路。所述补液箱6的外侧设有气压表8，所述气压表8用于检测膨胀水箱7或补液箱6内的气压。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，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。

Claims (8)

1.一种大功率防爆电控柴油机车用散热冷却装置，所述大功率防爆柴油机车包括防爆柴油发动机，其特征在于：所述散热冷却装置包括液压油冷却器、空空中冷器、防爆柴油发动机散热器、吸风风扇和液压马达，所述液压马达用于驱动所述吸风风扇转动，所述液压油散热器、空空中冷器和防爆柴油发动机散热器均位于所述吸风风扇的外侧，所述吸风风扇用于冷却所述液压油散热器、空空中冷器和防爆柴油发动机散热器。

2.根据权利要求1所述的大功率防爆电控柴油机车用散热冷却装置，其特征在于：所述散热冷却装置还包括燃油冷却器和机油冷却器，所述燃油冷却器和机油冷却器位于所述吸风风扇靠近所述空空中冷器的一侧，所述吸风风扇还用于冷却所述燃油冷却器和机油冷却器。

3.根据权利要求2所述的大功率防爆电控柴油机车用散热冷却装置，其特征在于：所述防爆柴油发动机散热器、所述空空中冷器、所述液压油冷却器和所述机油冷却器由所述吸风风扇向外侧依次设置，所述燃油冷却器和所述液压油冷却器并排设置。

4.根据权利要求3所述的大功率防爆电控柴油机车用散热冷却装置，其特征在于：所述散热冷却装置还包括连接骨架，所述燃油冷却器和所述液压油冷却器并排固定在所述连接骨架上。

5.根据权利要求4所述的大功率防爆电控柴油机车用散热冷却装置，其特征在于：所述防爆柴油发动机散热器上设有入水口和出水口，所述空空中冷器上设有空空中冷入口和空空中冷出口，所述散热冷却装置还包括冷却管，所述冷却管包括相互套接的内管和外管，所述内管内形成过气通道，所述内管和外管之间形成冷却液通道，所述防爆防爆柴油发动机散热器的入水口和出水口分别与所述防爆柴油发动机的散热水路连通，所述冷却液通道的两端分别与所述防爆柴油发动机的散热水路连通，所述过气通道的一端与所述空空中冷入口连通，另一端与所述防爆柴油发动机的进气歧管连通，所述空空中冷入口与所述防爆柴油发动机的增压器连通。

6.根据权利要求5所述的大功率防爆电控柴油机车用散热冷却装置，其特征在于：所述散热冷却装置还包括膨胀水箱和补液箱，所述膨胀水箱和所述补液箱之间通过通气胶管连通，所述补液箱上设有补水管，所述补水管与所述防爆柴油发动机的散热水路连通，所述膨胀水箱上设有进水口和排水口，所述膨胀水箱的进水口和所述膨胀水箱的出水口分别与所述防爆柴油发动机的散热水路连通。

7.根据权利要求6所述的大功率防爆电控柴油机车用散热冷却装置，其特征在于：所述散热冷却装置还包括通气管道，所述通气管道连通所述所述膨胀水箱和所述补液箱，所述通气管道上设有单向阀和拨动开关。

8.根据权利要求6所述的大功率防爆电控柴油机车用散热冷却装置，其特征在于：所述补液箱的外侧设有气压表，所述气压表用于监测和观察膨胀水箱或补液箱内的气压。