CN111894720A - 一种融合式轻量化冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及换热技术领域，尤其是一种融合式轻量化冷却装置，散热器的两侧边设有箱型梁，散热器通过箱型梁安装在机车顶部，散热器的出口端设有集流箱；箱型梁一侧为用于安装散热器的散热器安装承载结构,另一侧为用于安装整个冷却装置在机车车架上的冷却装置安装承载结构，中间段为用于流出中冷流体和高温流体的集流管结构，集流箱的内腔分为高温腔和中冷腔；散热器、集流箱以及集流管结构三者之间内部管路贯通，将集流管与散热器承载结构融为一体，充分利用原有钢结构浪费了的空间，将散热器两侧箱型梁设计成三段结构，集流箱两端与多功能箱型梁通过焊接连接在一起，内部管路贯通，省去了外部集流管及其辅助安装结构。

Description

一种融合式轻量化冷却装置

技术领域

本发明涉及换热技术领域，尤其是一种融合式轻量化冷却装置。

背景技术

内燃机运行时，机车的冷却水、润滑油、牵引电机及电器或液力传动装置的传动油等的温度均会不断地升高，若不加以冷却，将要影响到柴油机及传动装置的功率发挥，工作效率下降，润滑油老化变质，破坏润滑，影响机车零部件的使用寿命，甚至损坏。因此，在内燃机车上采取必要的冷却措施，设置一些装置来保证柴油机、传动装置工作时所产生的热量能及时适度地排放到大气中去，使其温度维持在允许的范围内，以改善零部件的热强度和润滑状况，提高内燃机车工作的经济性和可靠性，延长其使用寿命，这就是内燃机车冷却系统的主要任务。

现有内燃机车冷却装置结构大多为散热器外接集流管的组合形式，散热器呈八字形布置，高度空间要求较高，如专利号：CN101698410A，专利名称：顶置式冷却装置，公告日：20121114；需要在冷却装置外部另外设计繁琐的集流管结构，同时需要一套完整的集流管固定装置，冷却装置设计的重量普遍较重，结构复杂占用大量机车空间，冷却装置结构空间利用率较低，且散热器端部管路系统布置拥挤，重量超限，管接头较多，管路泄露风险较高，因此，无法满足未来机车轻量化，模块化的设计要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种基于模块化、轻量化的设计理念，充分利用有限机车空间将冷却装置高度集成轻量化设计的融合式轻量化冷却装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种融合式轻量化冷却装置，具有散热器，所述散热器的两侧边设有箱型梁，散热器通过箱型梁安装在机车顶部，散热器的出口端设有集流箱；为了利用原有钢结构浪费了的空间，提高高度集成多用途、多功能，同时节省了空间和自身重量，箱型梁一侧为用于安装散热器的散热器安装承载结构,另一侧为用于安装整个冷却装置在机车车架上的冷却装置安装承载结构，中间段为用于流出中冷流体和高温流体的集流管结构，一侧集流管结构设置有流出高温流体的高温集流管，另一侧集流管结构设置有流出中冷流体的中冷集流管；集流箱的内腔分为高温腔和中冷腔，集流箱的结构大大减少了管路接头的连接，集成性较高，间接的降低了管路泄露风险，与散热器经由两个通用化接口连接，模块化程度较高；散热器、集流箱以及集流管结构三者之间内部管路贯通。

进一步的，散热器的进口端处设有中冷进口和高温进口，散热器的出口端处设有高温出口和中冷出口，散热器的内部设有高温层和中冷层，中冷进口与散热器内部中冷层连通，高温进口与散热器的内部高温层连通，高温出口与散热器内部高温层连通，中冷出口与散热器内部中冷层连通，高温出口与高温腔连通，中冷出口与中冷腔连通。

进一步的，所述的散热器内部高温层、高温腔以及高温集流管与柴油机高温冷却系统之间形成高温冷却循环回路；

散热器内部中冷层、中冷腔以及中冷集流管与柴油机中冷冷却系统之间形成中冷冷却循环回路。

进一步的，冷却装置水平安装在机车顶部。

进一步的，散热器为双层流道散热器，散热器平放设置，节省高度空间，高度空间布置优势明显，成本也随之降低。

进一步的，两箱型梁之间通过集流箱连接形成整体。

进一步的，集流管结构通过弯管与集流箱连通。

进一步的，为了省去原有繁琐的水管路连接，能大大减少管路连接机构带来的泄露风险，降低组装操作者的工作量，提升机车制造质量，箱型梁与集流箱之间通过过渡组件连接。

进一步的，过渡组件包括上加强板和下加强板，所述上加强板与下加强板位于集流箱与箱型梁的连接处，弯管位于上加强板与下加强板之间。

再进一步的，上加强板和下加强板的形状呈扇形。

本发明的有益效果是：解决了背景技术中存在的缺陷，1、基于模块化、轻量化的设计理念，将集流管与散热器承载结构融为一体，充分利用原有钢结构浪费了的空间，将散热器两侧箱型梁设计成三段结构，分为散热器安装承载结构、集流管结构以及整个冷却装置在车上的承载结构，这样将原仅为承载梁的结构设计成了一个高度集成多用途、多功能的融合式的箱型梁，且多功能箱型梁的集流管进出口遵循通用化、标准化设计原则，设计成与管路系统匹配的可互换的通用接管；

2、原散热器端部繁琐的管路连接设计成集流箱结构，集流箱两端与多功能箱型梁通过焊接连接在一起，内部管路贯通，此结构简单，集成性较高，省去原有繁琐的管路连接，能大大减少管路连接结构带来的泄露风险，降低组装操作者的工作量，对冷却装置自身强度也有所加强，提升机车制造质量；

3、本申请省去了外部集流管及其辅助安装结构，成本也随之降低，散热器可以实现平放放置，节省了高度空间；另外散热器两侧原有浪费的空间被充分利用，结构紧凑集成化程度高，机车空间利用率较高，冷却装置重量也大大降低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的仰视图；

图3是本发明的立体图；

图4是本发明中箱型梁的结构示意图；

图5是本发明中箱型梁的爆炸图；

图6是本发明中散热器与冷却风扇的结构示意图。

图中：1.散热器，2.箱型梁，3.集流箱，4.散热器安装承载结构，5.集流管结构，6.冷却装置安装承载结构，7.弯管，8.隔板，9.高温腔，10.中冷腔，11.中冷进口，12.高温进口，13.高温出口，14.中冷出口，15.上加强板，16.下加强板，17.高温层，18.中冷层，19.分隔板，20.冷却风扇。

具体实施方式

现在结合附图和优选实施例对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1：

如图1～5所示的一种融合式轻量化冷却装置，冷却装置水平安装在机车顶部，具有散热器1，散热器1为双层流道散热器，散热器1的两侧边设有箱型梁2，散热器1通过箱型梁2安装在机车顶部，散热器1的出口端设有集流箱3；

如图4～5所示箱型梁2一侧为用于安装散热器1的散热器安装承载结构4,另一侧为用于安装整个冷却装置在机车车架上的冷却装置安装承载结构6，中间段为用于流出中冷流体和高温流体的集流管结构5，流体是液体和气体的总称，一侧集流管结构5设置有流出高温流体的高温集流管，另一侧集流管结构5设置有流出中冷流体的中冷集流管；

散热器安装承载结构4、集流管结构5以及冷却装置安装承载结构6之间焊接连接，对自身强度也是起到了加强作用，同时散热器安装承载结构4上焊接若干焊接螺母，供散热器固定用，冷却装置安装承载结构6上焊接有若干焊接螺母，用于安装冷却装置用；集流箱3的内腔通过隔板8分隔为高温腔9和中冷腔10；散热器1、集流箱3以及集流管结构5三者之间内部管路贯通。

散热器1的进口端处设有中冷进口11和高温进口12，中冷进口11略低于高温进口12，散热器1的出口端处设有高温出口13和中冷出口14，高温出口13略高于中冷出口14，散热器1的内部设有高温层17和中冷层18，中冷进口11与散热器1内部中冷层18连通，高温进口12与散热器1的内部高温层17连通，高温出口13与散热器1内部高温层17连通，中冷出口14与散热器1内部中冷层18连通，高温出口13通过管道与高温腔9连通，中冷出口14通过管道与中冷腔10连通。

冷却装置水平安装在机车顶部，即散热器实现平放放置，节省了高度空间。

集流管结构5通过弯管7与集流箱3连通。

箱型梁2与集流箱3之间通过过渡组件连接，过渡组件包括上加强板15和下加强板16，所述上加强板15与下加强板16位于集流箱3与箱型梁2的连接处，弯管7位于上加强板15与下加强板16之间，其中，上加强板15和下加强板16的形状呈扇形，起保护作用，便于工作人员安装和搬运。

具体的将散热器安装承载结构4、冷却装置安装承载结构6、集流管结构5三者相互焊接形成一个箱型梁的模块，集流箱3一个模块，散热器1是一个模块，在安装时，将这4个模块进行焊接组装形成一个整体，最后作为一个模块装配在机车顶部；

如图1、图6所示，如图1中箭头方向代表流体流动方向，散热器1的内腔通过分隔板19分隔为高温层17和中冷层18，中冷层18位于高温层17的下方，散热器1的下方设有冷却风扇20，散热器1的内部流道四周壁上有若干铜翅片，冷却风扇20工作，风吹翅片，对中冷层18内的中冷流体进行降温，由于冷却风扇20为从下往上吹，此时风温有一定的增加，但相对于高温层17中的高温流体而言，风温仍相对较低，进而可以对高温层17中的高温流体进行冷却降温；

高温流体和中冷流体为两个单独的冷却循环系统(即高温冷却循环系统和中冷冷却循环系统)，其中高温流体主要是冷却柴油机上与燃气直接接触的高发热部件(如气缸套等)；中冷流体主要冷却柴油机中冷器等发热温度不是特别高的部件(如中冷器等)；

高温冷却循环系统：冷却柴油机中高发热部件的高温流体通过高温泵经高温进口12进入散热器1的高温层17进行冷却，经冷却风扇20和翅片的散热,降温后的高温流体从高温出口13进入到高温腔9中,再经高温集流管流出，重新进入柴油机中冷却高发热部件，对高发热部件进行降温，如此循环来完成对柴油机高发热部件的散热冷却。

中冷冷却循环系统：冷却柴油机中发热量较小的元件的中冷流体通过中冷泵经中冷进口11进入散热器1的中冷层18，散热器底部的冷却风扇对中冷层18中的中冷流体进行降温，降温后的中冷流体从中冷出口14进入到中冷腔10中，再经中冷集流管流出，重新进入柴油机中冷却发热量较小的元件，对发热量较小的元件进行降温，如此循环来完成对柴油机低发热元件的散热冷却。

实施例2：

在实施例1的基础上，将两箱型梁2之间通过集流箱3连接形成整体，成为一个模块，使用时，直接与散热器1组装，与散热器承载结构融为一体，集成性较高，有效提高工作效率。

其中，本申请中各接口均采用通用、标准化的法兰或者VICTOLIC管卡结构，与机车管路系统匹配可互换的通用接口，通用标准化较高。

以上说明书中描述的只是本发明的具体实施方式，各种举例说明不对本发明的实质内容构成限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了说明书后可以对以前所述的具体实施方式做修改或变形，而不背离发明的实质和范围。

Claims (10)

1.一种融合式轻量化冷却装置，其特征在于：具有散热器(1)，所述散热器(1)的两侧边设有箱型梁(2)，散热器(1)通过箱型梁(2)安装在机车顶部，散热器(1)的出口端设有集流箱(3)；

所述箱型梁(2)一侧为用于安装散热器(1)的散热器安装承载结构(4),另一侧为用于安装整个冷却装置在机车车架上的冷却装置安装承载结构(6)，中间段为用于流出中冷流体和高温流体的集流管结构(5)，一侧集流管结构(5)设置有流出高温流体的高温集流管，另一侧集流管结构(5)设置有流出中冷流体的中冷集流管；

集流箱(3)的内腔分为高温腔(9)和中冷腔(10)；

散热器(1)、集流箱(3)以及集流管结构(5)三者之间内部管路贯通。

2.如权利要求1所述的一种融合式轻量化冷却装置，其特征在于：所述的散热器(1)的进口端处设有中冷进口(11)和高温进口(12)，散热器(1)的出口端处设有高温出口(13)和中冷出口(14)，散热器(1)的内部设有高温层(17)和中冷层(18)，

中冷进口(11)与散热器(1)内部中冷层(18)连通，高温进口(12)与散热器(1)的内部高温层(17)连通，

高温出口(13)与散热器(1)内部高温层(17)连通，中冷出口(14)与散热器(1)内部中冷层(18)连通，

高温出口(13)与高温腔(9)连通，中冷出口(14)与中冷腔(10)连通。

3.如权利要求2所述的一种融合式轻量化冷却装置，其特征在于：所述的散热器(1)内部高温层(17)、高温腔(9)以及高温集流管与柴油机高温冷却系统之间形成高温冷却循环回路；

散热器(1)内部中冷层(18)、中冷腔(10)以及中冷集流管与柴油机中冷冷却系统之间形成中冷冷却循环回路。

4.如权利要求1所述的一种融合式轻量化冷却装置，其特征在于：冷却装置水平安装在机车顶部。

5.如权利要求1所述的一种融合式轻量化冷却装置，其特征在于：所述的散热器(1)为双层流道散热器。

6.如权利要求1所述的一种融合式轻量化冷却装置，其特征在于：两箱型梁(2)之间通过集流箱(3)连接形成整体。

7.如权利要求1所述的一种融合式轻量化冷却装置，其特征在于：所述的集流管结构(5)通过弯管(7)与集流箱(3)连通。

8.如权利要求7所述的一种融合式轻量化冷却装置，其特征在于：所述的箱型梁(2)与集流箱(3)之间通过过渡组件连接。

9.如权利要求8所述的一种融合式轻量化冷却装置，其特征在于：所述的过渡组件包括上加强板(15)和下加强板(16)，所述上加强板(15)与下加强板(16)位于集流箱(3)与箱型梁(2)的连接处，弯管(7)位于上加强板(15)与下加强板(16)之间。

10.如权利要求9所述的一种融合式轻量化冷却装置，其特征在于：所述的上加强板(15)和下加强板(16)的形状呈扇形。

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