CN112360611A - 一种大型矿用液压挖掘机用双冷却水循环散热装置 - Google Patents

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金哲
秦丁旺
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Abstract

本发明公开一种大型矿用液压挖掘机用双冷却水循环散热装置，包括由左至右依次安装的LTC冷却器、HTC冷却器、导风罩和风扇护网；所述LTC冷却器和HTC冷却器并联安装在整体式框架上且LTC冷却器、HTC冷却器均为独立循环系统，两者通过组合式安装底座和侧部连接板安装固定，空气先经过LTC冷却器，再依次通过HTC冷却器、导风罩及风扇护网到发动机机体。本发明通过整体式框架将HTC冷却器及LTC冷却器组合连接实现发动机高温水和低温水的双冷却。

Description

一种大型矿用液压挖掘机用双冷却水循环散热装置
技术领域
本发明涉及一种大型矿用液压挖掘机用双冷却水循环散热装置，属于挖掘机领域。
背景技术
随着国家大型项目的持续推进，大型矿业设备的市场占有率持续增高，比如大型矿业挖掘机、矿用自卸车等，矿用设备作业的特点是工况恶劣，作业时间长，因此对设备的可行性及维护保养性提出了很高的要求，散热器作为发动机系统的主要散热装置，其散热性能及可靠性直接影响整机的出勤率。
传统发动机散热器为铝制管带式或板翅式，结构较复杂，造价高，且维护性低。另外，管带式或板翅式散热器芯体为一整体，局部损坏必须更换整体，其布置包括两部分：一部分是冷却发动机的冷却水，另一部分是空气冷却发动机进气(即空空中冷)，采用空空中冷的冷却方式冷却效果较差，管路故障率高，易出现进气温度高，发动机输出功率低等现象。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种大型矿用液压挖掘机用双冷却水循环散热装置。
为了实现上述目的，本发明采用的一种大型矿用液压挖掘机用双冷却水循环散热装置，包括由左至右依次安装的LTC冷却器、HTC冷却器、导风罩和风扇护网；
所述LTC冷却器和HTC冷却器并联安装在整体式框架上且LTC冷却器、HTC冷却器均为独立循环系统，两者通过组合式安装底座和侧部连接板安装固定，空气先经过LTC冷却器，再依次通过HTC冷却器、导风罩及风扇护网到发动机机体。
作为改进，所述LTC冷却器和HTC冷却器均包括上水室、中水室、下水室、上部散热芯体和下部散热芯体，所述上部散热芯体安装在上水室与中水室之间，下部散热芯体安装在中水室与下水室之间。
作为改进，所述上、下部散热芯体均包括若干异型铜管、密封圈和散热带；所述异型铜管通过密封圈安装在上水室、中水室和下水室上，异型铜管间安装有所述散热带。
作为改进，所述整体式框架包括LTC框架和HTC框架；所述LTC框架和HTC框架均包括上水室侧封板、进水连接管、上水室U型板、上水室底板、中水室顶板、中水室U型板、中水室侧板、下水室侧封板、下水室出水法兰、下水室U型板和下水室顶板；
所述上水室侧封板、进水连接管、上水室U型板和上水室底板焊接组成上水室，所述中水室顶板、中水室U型板和中水室侧板焊接组成中水室，所述下水室侧封板、下水室出水法兰、下水室U型板和下水室顶板焊接组成下水室，上水室与下水室通过位于两侧的左侧U型立板、右侧U型立板焊接成整体，并在四个连接角位置设置三角筋板，中水室通过螺栓连接于左侧U型立板、右侧U型立板上。
作为改进，所述下水室U型板的两侧焊接下水室横向加强筋和下水室纵向加强筋。
作为改进，所述上水室底板、中水室顶板和下水室顶板上开有相同数量的圆孔。
作为改进，所述LTC框架的左、右侧U型立板上均安装有马达支架安装板。
作为改进，所述组合式安装底座包括底座安装板、螺纹座、冷却器安装板、焊接螺母和若干筋板；所述螺纹座、冷却器安装板、焊接螺母和若干筋板分别焊接在底座安装板上，所述筋板包括筋板一、筋板二、筋板三和三角筋，所述冷却器安装板包括HTC冷却器安装板和LTC冷却器安装板。
作为改进，所述导风罩包括导风罩内侧板、导风罩外侧板、导流三角板、导风罩安装L板；所述导风罩安装L板安装在导风罩内侧板与导风罩外侧板上，所述导风罩内侧板与导风罩外侧板形成的8个尖角位置焊接有所述导流三角板。
作为改进，所述风扇护网包括上护网、中护网和下护网；所述上护网与下护网对称布置，所述上护网包括上部风扇护网框架、安装在上部风扇护网框架上的侧防护网，所述中护网包括中部风扇护网框架、安装在中部风扇护网框架上的中部防护网，所述下护网包括下部风扇护网框架、安装在下部风扇护网框架上的侧防护网；
所述上部风扇护网框架与中部风扇护网框架间、中部风扇护网框架与下部风扇护网框架间各安装有一个马达支架护网。
与现有技术相比，本发明通过整体式框架将HTC冷却器及LTC冷却器组合连接实现发动机高温水和低温水的双冷却。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的侧视图；
图3为循环LTC温度和HTC冷却水温度曲线；
图4为空气温度变化曲线；
图5为HTC散热器的结构布置图；
图6为HTC散热器的冷却水循环流程图；
图7为LTC散热器的结构布置图；
图8为LTC散热器的冷却水循环流程图；
图9为本发明中散热铜管的安装结构示意图；
图10为图9中Ⅰ处的局部放大图；
图11为图9中Ⅱ处的局部放大图；
图12为图11的局部放大图；
图13为不同散热带结构尺寸风速与阻力函数关系；
图14为导风罩的结构示意图；
图15为本发明中组合式安装底座的结构示意图；
图16为本发明中风扇护网的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
如图1、图2所示，一种大型矿用液压挖掘机用双冷却水循环散热装置，包括由左至右依次安装的LTC冷却器A、HTC冷却器B、导风罩C和风扇护网D；
所述LTC冷却器A和HTC冷却器B并联安装在整体式框架上且LTC冷却器A、HTC冷却器B均为独立循环系统，两者通过组合式安装底座E和侧部连接板54、螺栓三55安装固定，空气先经过LTC冷却器A，再依次通过HTC冷却器B、导风罩C及风扇护网D到发动机机体。本发明将LTC冷却器A和HTC冷却器B通过整体式框架并联组装，实现发动机HTC散热器和LTC散热器的双独立循环。
结合图3所示，其为在正常工况下，发动机高温水、低温水经过本发明的HTC/LTC冷却器过程中，水温的变化情况；图4为在正常工况下，冷却风依次通过LTC/HTC冷却器到发动机机体后，空气温度变化情况。
作为实施例的改进，如图6、图8所示，所述LTC冷却器A和HTC冷却器B均包括上水室、中水室、下水室、上部散热芯体和下部散热芯体，所述上部散热芯体安装在上水室与中水室之间，下部散热芯体安装在中水室与下水室之间。其中，LTC冷却器A包括LTC上部散热芯体A1和LTC下部散热芯体A2；所述HTC冷却器B包括HTC上部散热芯体B1和HTC下部散热芯体B2。
作为实施例的改进，如图9、图10、图11、图12所示，所述上、下部散热芯体均包括若干异型铜管41、密封圈42和散热带43；所述异型铜管41通过密封圈42安装在上水室、中水室和下水室上，异型铜管41间安装有所述散热带43。独立联排散热铜管的安装方式可便于散热芯体维护，铜管破损可单独拆卸及更换，极大方便市场维修。
作为实施例的改进，如图5、图7所示，所述整体式框架包括LTC框架和HTC框架；
所述LTC框架和HTC框架均包括上水室侧封板、进水连接管、上水室U型板、上水室底板、中水室顶板、中水室U型板、中水室侧板、下水室侧封板、下水室出水法兰、下水室U型板和下水室顶板；
所述上水室侧封板、进水连接管、上水室U型板和上水室底板焊接组成上水室，所述中水室顶板、中水室U型板和中水室侧板焊接组成中水室，所述下水室侧封板、下水室出水法兰、下水室U型板和下水室顶板焊接组成下水室，上水室与下水室通过位于两侧的左侧U型立板、右侧U型立板焊接成整体，并在四个连接角位置设置三角筋板，中水室通过螺栓一18连接于左侧U型立板、右侧U型立板上。LTC框架和HTC框架均由钢板拼接后焊接而成，即上、下两个水室由中间钢板焊接成一整体，中水室通过螺栓装配于两侧钢板，此结构强度高，刚度大，不易于变形。
作为实施例的改进，所述下水室U型板的两侧焊接下水室横向加强筋和下水室纵向加强筋。作为实施例的改进，所述上水室底板、中水室顶板和下水室顶板上开有相同数量的圆孔。
作为实施例的改进，所述LTC框架的左、右侧U型立板上均安装有马达支架安装板。
作为实施例的改进，如图15所示，所述组合式安装底座E包括底座安装板32、螺纹座34、冷却器安装板、焊接螺母39和若干筋板；
所述螺纹座34、冷却器安装板、焊接螺母39和若干筋板分别焊接在底座安装板32上，所述筋板包括筋板一33、筋板二35、筋板三37和三角筋38，所述冷却器安装板包括HTC冷却器安装板36和LTC冷却器安装板40。
作为实施例的改进，如图14所示，所述导风罩C包括导风罩内侧板44、导风罩外侧板45、导流三角板46、导风罩安装L板47；
所述导风罩安装L板47安装在导风罩内侧板44与导风罩外侧板45上，所述导风罩内侧板44与导风罩外侧板45形成的8个尖角位置焊接有所述导流三角板46。导风罩C中有“八”型的倒流风道结构，可大幅度降低风道阻力，避免涡流及回风，实现最大化风量流通。
作为实施例的改进，如图16所示，所述风扇护网D包括上护网56、中护网57和下护网58；所述上护网56与下护网58对称布置，所述上护网56包括上部风扇护网框架48、安装在上部风扇护网框架48上的侧防护网50，所述中护网57包括中部风扇护网框架51、安装在中部风扇护网框架51上的中部防护网52，所述下护网58包括下部风扇护网框架53、安装在下部风扇护网框架53上的侧防护网50；
所述上部风扇护网框架48与中部风扇护网框架51间、中部风扇护网框架51与下部风扇护网框架53间各安装有一个马达支架护网59。
实施例1
一种大型矿用液压挖掘机用双冷却水循环散热装置，包括：
第一、HTC冷却器B包括HTC上部散热芯体B1、HTC下部散热芯体B2及HTC框架；HTC上部散热芯体B1和HTC下部散热芯体B2都有相同数量的散热铜管总成构成，即散热面积S(上部散热芯体)＝S(下部散热芯体)；HTC上部散热芯体B1位于HTC上水室及HTC中水室之间、HTC下部散热芯体B2位于HTC中水室及HTC下水室之间；
HTC框架采用钢板拼接后焊接而成，包括HTC上水室侧封板01、HTC进水连接管02、HTC上水室U型板03、三角筋板04、HTC左侧U型立板05、HTC右侧U型立板06、马达支架安装板07、侧部支撑安装板08、HTC下水室横向加强筋09、HTC下水室侧封板10、HTC下水室纵向加强筋11、HTC下水室出水法兰12、HTC下水室U型板13、HTC下水室顶板14、HTC中水室顶板15、HTC中水室U型板16、HTC中水室侧板17、螺栓一18、HTC上水室底板19；HTC上水室由HTC上水室侧封板01、HTC进水连接管02、HTC上水室U型板03、HTC上水室底板19焊接组成，且HTC上水室底板19分布6×100个Φ20的圆孔，用于装配铜管总成，HTC中水室顶板15及HTC下水室顶板14开有相同数量级大小的圆孔，HTC上水室与HTC下水室通过位于两侧的HTC左侧U型立板05、HTC右侧U型立板06焊接成一整体，并在四个连接角位置设置三角筋板04，在HTC左侧U型立板05、HTC右侧U型立板06上分布4个马达支架安装板07，用于马达支架及风扇护网的固定；HTC中水室由HTC中水室顶板15、HTC中水室U型板16、HTC中水室侧板17焊接成一整体，HTC中水室通过螺栓一18连接于HTC左侧U型立板05、HTC右侧U型立板06；HTC下水室由HTC下水室侧封板10、HTC下水室出水法兰12、HTC下水室U型板13、HTC下水室顶板14焊接成一整体，在HTC下水室U型板13的两侧焊接HTC下水室横向加强筋09和HTC下水室纵向加强筋11，用于将HTC冷却器B固定于组合式安装底座E上；
第二、LTC冷却器A的安装结构及部件组成类似于HTC冷却器B，包括LTC上水室侧封板20、LTC上水室底板21、LTC左侧U型立板22、LTC右侧U型立板23、LTC中水室U型板24、LTC中水室顶板25、LTC下水室侧封板26、LTC冷却器底部安装板27、LTC下水室出水法兰28、LTC下水室U型板29、LTC中水室侧板30、LTC进水连接管31，区别在于HTC冷却器B中的LTC左侧U型立板22、LTC右侧U型立板23的两侧没有设置马达支架安装板07；
第三、铜管总成包括异型铜管41、密封圈42、散热带43，采用的异型铜管41的直径D1＝Φ14，长度L1＝1200mm，壁厚T1＝1.2mm，两端的F位置(图11)倒角，铜管中间对称挤压成型，挤压后的厚度为T2＝4.5mm，长度为L2＝900mm，过渡区域长度L4＝25mm，两端圆管的长度L6＝125mm，且满足L6＞L5＞L7关系式，便于钢管拆卸及安装；密封圈42的直径为
Figure BDA0002770017220000061
在F位置及G位置(图11、图12)设计圆弧凸起，R1＝R2＝1，用于密封、限位和减震，密封圈42的尺寸T4等于HTC上水室底板19的板厚；在钢管挤压成型L3长度的区域设置散热带43，散热带43采用厚度T5＝0.5mm的铜板带状模具成型；根据发动机机体HTC和LTC的散热功率需求，采用不同尺寸的散热带43，即L7＝a；L8＝b；a值(＝0.6、1.0、1.8)b值(＝5.0、8.0、10)；散热带的尺寸结构设计，可以调整散热装置的阻力特性，实现发动机冷却风扇与散热总成阻力特性的匹配，在保证风量最大化的同时，降低风却风扇的消耗功，有效降低能耗；橡胶密封圈采用天然橡胶材质及特有端部(内侧及外侧)凸起结构设计，起到密封、减震及结构限位的作用；结合图13所示，其为HTC/LTC散热芯体的阻力特性曲线，即不同散热带尺寸在同一风量的阻力趋势及同一散热带尺寸在不同风量的阻力变化趋势；
第四、导风罩C包括导风罩内侧板44、导风罩外侧板45、导流三角板46、导风罩安装L板47，在导风罩内侧板44、导风罩外侧板45形成的8个尖角位置焊接导流三角板46，使风通道平滑的过渡，避免风量流经此位置形成涡流或者回风，影响散热效果；
第五、风扇护网D包括上护网56、中护网57、下护网58，所述上护网56与下护网58对称布置，所述上护网56包括上部风扇护网框架48、安装在上部风扇护网框架48上的侧防护网50，所述中护网57包括中部风扇护网框架51、安装在中部风扇护网框架51上的中部防护网52，所述下护网58包括下部风扇护网框架53、安装在下部风扇护网框架53上的侧防护网50；所述上部风扇护网框架48与中部风扇护网框架51间、中部风扇护网框架51与下部风扇护网框架53间各安装有一个马达支架护网59，且马达支架安装板07上分布圆形孔，用于导风作用，此整体式风扇护网D将风扇全方位防护，一方面避免外界碎石块落入高速旋转的风扇，打坏散热器，另一方面，避免车辆检修人员碰触高速旋转的风扇后受伤。
本发明的双冷却水循环散热装置，一方面通过整体式框架布置将HTC冷却器及LTC冷却器组合连接，实现发动机高温水和低温水的双冷却；另一方面采用特殊的散热芯体的结构布置(每个散热芯体由多个铜管组成。每个铜管可单独拆装)，实现整体散热装置的高效可维护性，并极大降低保养维修成本。
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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种大型矿用液压挖掘机用双冷却水循环散热装置，其特征在于，包括由左至右依次安装的LTC冷却器(A)、HTC冷却器(B)、导风罩(C)和风扇护网(D)；
所述LTC冷却器(A)和HTC冷却器(B)并联安装在整体式框架上且LTC冷却器(A)、HTC冷却器(B)均为独立循环系统，两者通过组合式安装底座(E)和侧部连接板(54)安装固定，空气先经过LTC冷却器(A)，再依次通过HTC冷却器(B)、导风罩(C)及风扇护网(D)到发动机机体。
2.根据权利要求1所述的一种大型矿用液压挖掘机用双冷却水循环散热装置，其特征在于，所述LTC冷却器(A)和HTC冷却器(B)均包括上水室、中水室、下水室、上部散热芯体和下部散热芯体，所述上部散热芯体安装在上水室与中水室之间，下部散热芯体安装在中水室与下水室之间。
3.根据权利要求2所述的一种大型矿用液压挖掘机用双冷却水循环散热装置，其特征在于，所述上、下部散热芯体均包括若干异型铜管(41)、密封圈(42)和散热带(43)；
所述异型铜管(41)通过密封圈(42)安装在上水室、中水室和下水室上，异型铜管(41)间安装有所述散热带(43)。
4.根据权利要求1所述的一种大型矿用液压挖掘机用双冷却水循环散热装置，其特征在于，所述整体式框架包括LTC框架和HTC框架；
所述LTC框架和HTC框架均包括上水室侧封板、进水连接管、上水室U型板、上水室底板、中水室顶板、中水室U型板、中水室侧板、下水室侧封板、下水室出水法兰、下水室U型板和下水室顶板；
所述上水室侧封板、进水连接管、上水室U型板和上水室底板焊接组成上水室，所述中水室顶板、中水室U型板和中水室侧板焊接组成中水室，所述下水室侧封板、下水室出水法兰、下水室U型板和下水室顶板焊接组成下水室，上水室与下水室通过位于两侧的左侧U型立板、右侧U型立板焊接成整体，并在四个连接角位置设置三角筋板，中水室通过螺栓连接于左侧U型立板、右侧U型立板上。
5.根据权利要求4所述的一种大型矿用液压挖掘机用双冷却水循环散热装置，其特征在于，所述下水室U型板的两侧焊接下水室横向加强筋和下水室纵向加强筋。
6.根据权利要求4或5所述的一种大型矿用液压挖掘机用双冷却水循环散热装置，其特征在于，所述上水室底板、中水室顶板和下水室顶板上开有相同数量的圆孔。
7.根据权利要求4所述的一种大型矿用液压挖掘机用双冷却水循环散热装置，其特征在于，所述LTC框架的左、右侧U型立板上均安装有马达支架安装板。
8.根据权利要求1所述的一种大型矿用液压挖掘机用双冷却水循环散热装置，其特征在于，所述组合式安装底座(E)包括底座安装板(32)、螺纹座(34)、冷却器安装板、焊接螺母(39)和若干筋板；
所述螺纹座(34)、冷却器安装板、焊接螺母(39)和若干筋板分别焊接在底座安装板(32)上，所述筋板包括筋板一(33)、筋板二(35)、筋板三(37)和三角筋(38)，所述冷却器安装板包括HTC冷却器安装板(36)和LTC冷却器安装板(40)。
9.根据权利要求1所述的一种大型矿用液压挖掘机用双冷却水循环散热装置，其特征在于，所述导风罩(C)包括导风罩内侧板(44)、导风罩外侧板(45)、导流三角板(46)、导风罩安装L板(47)；
所述导风罩安装L板(47)安装在导风罩内侧板(44)与导风罩外侧板(45)上，所述导风罩内侧板(44)与导风罩外侧板(45)形成的8个尖角位置焊接有所述导流三角板(46)。
10.根据权利要求1所述的一种大型矿用液压挖掘机用双冷却水循环散热装置，其特征在于，所述风扇护网(D)包括上护网(56)、中护网(57)和下护网(58)；
所述上护网(56)与下护网(58)对称布置，所述上护网(56)包括上部风扇护网框架(48)、安装在上部风扇护网框架(48)上的侧防护网(50)，所述中护网(57)包括中部风扇护网框架(51)、安装在中部风扇护网框架(51)上的中部防护网(52)，所述下护网(58)包括下部风扇护网框架(53)、安装在下部风扇护网框架(53)上的侧防护网(50)；
所述上部风扇护网框架(48)与中部风扇护网框架(51)间、中部风扇护网框架(51)与下部风扇护网框架(53)间各安装有一个马达支架护网(59)。
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