CN114776435A - 一种具有适用高温环境的压路机散热系统 - Google Patents
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Abstract
一种具有适用高温环境的压路机散热系统,包括散热器、风扇、空气压缩机、涡流管能量分离器及空气混流罩;散热器置于发动机前部;风扇安装在发动机与散热器之间,其扇叶置于散热器内,与散热器构成压路机的散热功能模块;空气压缩机的出气口与涡流管能量分离器的进气口用管路连通;涡流管能量分离器的冷气出气端与所述空气混流罩用管路连通;空气混流罩安装在散热器的进风口上;空气压缩机、涡流管能量分离器及空气混流罩构成压路机的进气冷却模块。本发明提供的压路机散热系统,利用涡流管能量分离器分离出的低温空气,降低散热器进气温度,局部营造出低温环境,提高散热系统的散热效率,保证压路机在高温环境下仍旧能够正常工作。
Description
技术领域
本发明涉及压路机技术领域,尤其涉及一种具有适用高温环境的压路机散热系统。
背景技术
压路机是土方施工、路面建设的压实施工常用设备,适用于公路、机场、港口、大型工业场地等工况的压实作业。压路机施工基本上是野外作业,工作环境恶劣,经常遇到低温、高温等恶劣自然环境。
压路机多以柴油发动机为动力来源,尤其是大吨位压路机,配置大功率的柴油发动机。柴油发动机的效率在50%以下,柴油燃烧的化学能只有不到一半用于做功,大部分的能量转化为热能,一小部分随废气带走,剩余的大部分热能传递到发动机机体上,使发动机温度升高。因此,发动机需要配置水散热器来为柴油机机体散热。
压路机所配置的柴油发动机带有涡轮增压器,从涡轮增压器出来的压缩气体温度较高,需要配置空空中冷散热器为压缩过的气体降温,满足柴油机进气温度要求。
压路机的驱动、振动、转向等系统均为液压系统,液压系统工作时,液压系统的机械能损失和容积损失均转化为液压油的内能,温度升高。要使液压系统稳定可靠工作,液压油的温度需要保持在一定的范围内。因此,压路机的散热系统也要为液压油散热。
现有压路机散热系统主要包含了发动机、散热器、风扇,散热器是水散热器、空空中冷和液压油散热器三合一散热器,利用风扇驱动外部的空气流过散热器芯体,为发动机冷却水、涡轮增压后的压缩空气、液压油散热,保证压路机工作可靠。
压路机的工作环境复杂多变,尤其是工作环境的温度,冬季和夏季差别巨大。因此,压路机在设计之初,会设定工作环境温度范围,例如-10℃~45℃。温度低于-10℃可以加装冷启动系统,但温度高于45℃则比较难以应对,压路机的散热系统无法长时间超负荷运行。在高温环境中,目前的压路机散热系统存在的主要问题是:1、散热量增大,高温环境一般发生在夏季,气温高,阳光照射强烈,近地面空气温度更高,压路机各个系统元件均处于高温状态,压路机上发动机、液压系统产生的热量更难以直接通过机体散发出去,更多的热量需要经过散热器散热。2、散热系统散热效率下降,压路机散热系统靠外部空气作为冷源散热,如果外部空气温度增高,空气和需要散热的物质之间的温差就会变小,散热器的热交换效率就会下降。以发动机水散热器为例,外部空气温度升高1℃,散热器出水温度也随之增加1℃,外部温度超过45℃,增温更加明显。因此,需要一种适应高温环境的压路机驾驶室散热系统,在环境温度较高的时候仍然具有较高的散热效率,保证压路机正常工作。
发明内容
为克服上述现有技术的不足,本发明提供一种适用高温环境的压路机散热系统,其利用涡流管分离出的低温空气,通过空气混流罩与散热器前部进气混合,降低散热器进气温度,局部营造出低温环境,提高散热系统的散热效率,保证压路机在高温环境下仍旧能够正常工作。
本发明是通过以下技术方案予以实现的:
一种具有适用高温环境的压路机散热系统,包括散热器、风扇、空气压缩机、涡流管能量分离器及空气混流罩;所述散热器置于发动机前部;所述风扇安装在发动机与散热器之间,其扇叶置于散热器内,与散热器构成压路机的散热功能模块;所述空气压缩机的出气口与涡流管能量分离器的进气口用管路连通;所述涡流管能量分离器的冷气出气端与所述空气混流罩用管路连通;所述空气混流罩安装在散热器的进风口上;所述空气压缩机、涡流管能量分离器及空气混流罩构成压路机的进气冷却模块;其有益效果在于:将空气通过空气压缩机变成高压气体,高压气体在涡流管能量分离器内利用涡流冷热能量分离效应,在一端产生温度极低的空气,另一端产生高温空气,实现空气能量分离,再利用分离出的低温空气,通过空气混流罩与散热器前部进气混合,降低散热器进气温度,局部营造出低温环境,可以有效提高散热器的散热效率,为发动机冷却水、涡轮增压后的压缩空气、液压油稳定散热,让压路机不惧高温环境。
优选地,所述空气压缩机与涡流管能量分离器之间的连通管路上设有储气筒;其有益效果在于:为涡流管能量分离器提供一个稳定的气流。
优选地,所述涡流管能量分离器包括有外壳、隔离壁、涡流管及进气管;所述外壳为中空结构,所述隔离壁将外壳分为两个空腔,空间小的一侧为冷气侧,冷气侧设有冷气出口;所述进气管位于外壳中部,进气管的插入端与外壳及隔离壁形成封闭腔;所述隔离壁上开有放射状气道;所述涡流管均布在隔离壁上,涡流管上设有的切向开口与隔离壁上的气道对齐并连通;其有益效果在于:将高压气流通过多个气道分流至各自的涡流管中形成涡流冷热分离效应,大大提高了整体的涡流冷热分离效应,在单位时间内产生更多的冷气,更加有利于压路机的散热,且结构简单。
优选地,所述涡流管的热端出口设有控制阀门;其有益效果在于:可根据实际情况实时控制冷气的输出量,达到最佳的散热效果。
优选地,所述空气混流罩包括有腔体及透气管,所述腔体为中空结构;若干透气管置于两腔体之间,并与腔体连通;所述透气管上布置有气孔;其有益效果在于:将冷气更加均匀、快速的分散到散热器前端。
优选地,所述空气混流罩还包括有栅网;所述栅网置于所述透气管下方;其有益效果在于:进一步将冷热空气进行混合,形成更加均匀的、温度较低的空气,在散热器前端营造局部冷环境。
优选地,所述空气压缩机固定在发动机上,由发动机驱动运转;其有益效果在于:充分利用发动机自身的动力驱动空气压缩机运转,减小额外设备的布置,极大降低了系统的成本。
优选地,还包括温度传感器及控制器;所述温度传感器与控制器通信连接,用于监测环境温度及发动机温度;所述温度传感器与控制器通信连接,用于监测环境温度及发动机温度;其有益效果在于:实时监控环境与发动机的温度的变化,按实际需求控制涡流管能量分离器的冷却效果,在满足冷却需求的同时,极大降低了发动机能源损耗。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:1、利用高压气体在涡流管能量分离器内利用涡流冷热能量分离效应,在一端产生温度极低的空气,另一端产生高温空气,实现空气能量分离,再利用分离出的低温空气,通过空气混流罩与散热器前部进气混合,降低散热器进气温度,局部营造出低温环境,可以有效提高散热器的散热效率,为发动机冷却水、涡轮增压后的压缩空气、液压油稳定散热,让压路机不惧高温环境;2、该系统中发动机、风扇、散热器为压路机基本配套件,不少压路机还配置有空气压缩机和储气筒,系统中其它元件结构简单,没有昂贵的元件,可以低成本解决高温环境下散热问题,对于配置有空气压缩机和储气筒的压路机,仅仅需要涡流管能量分离器、空气混流罩及简单的控制元件便可以构成本发明所述的散热系统,成本更低;3、空气压缩机多为发动机附带件,工作稳定可靠,和发动机一起维护保养,无需额外保养。涡流管能量分离器结构很简单,只是一个带有管道的腔体,没有相对运动部件,寿命更长,且无需维护。
附图说明
图1为实施例一中所述一种适用高温环境的压路机散热系统图;
图2为实施例一中所述涡流管能量分离器的结构示意图;
图3为实施例一中所述涡流管能量分离器隔离壁处剖视结构示意图;
图4为实施例一中所述空气混流罩结构示意图;
图5为实施例一中所述空气混流罩的局部结构示意图;
图中:1、发动机;2、散热器;3、风扇;4、空气压缩机;5、储气筒;6、涡流管能量分离器;7、空气混流罩;8、管路;9、温度传感器;10、控制器;6-1、外壳;6-2、涡流管;6-3、进气管;6-4、控制阀门;7-1、腔体;7-2、透气管;7-3、栅网。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述,显然,所描述发实施例仅仅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得到的所有其它实施例,都属于本发明所保护的范围。
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
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,也可以是电连接或可以相互通讯;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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例一
如图1~5所示,本发明所述压路机散热系统由发动机1、散热器2、风扇3、空气压缩机4、储气筒5、涡流管能量分离器6、空气混流罩7、管路8、温度传感器9、控制器10组成;风扇3安装在发动机1前部,散热器2位于风扇3前部,风扇3扇叶伸入散热器2内,构成压路机的散热功能模块,为压路机相关系统散热;空气压缩机4安装在发动机1上,储气筒5的进气端通过管路8和空气压缩机4连接,储气筒5的出气端通过管路8和涡流管能量分离器6的进气口连接,涡流管能量分离器6的冷气出气端通过管路8和空气混流罩7的进气口连接,空气混流罩7安装在散热器2的进风口上,构成压路机散热系统的进气冷却模块,适应高温环境;系统中包含的两个温度传感器9,一个温度传感器暴露在外部环境中,测量外部环境温度,另一个温度传感器安装在发动机1上,测量发动机机体温度,两个温度传感器9和控制器10构成压路机散热系统的控制模块,控制散热系统进气冷却模块何时开始工作以及制冷量。
进一步,涡流管能量分离器6由外壳6-1、涡流管6-2、进气管6-3、控制阀门6-4组成。外壳6-1为隔离成两个空腔的中空结构,较小的一侧为冷气侧,冷气侧端面有冷气出口,另一侧为热气侧,隔离壁上开有放射状气道;进气管6-3位于外壳6-1的中部,进气管6-3的插入端与外壳6-1上的隔离壁构成封闭腔;外壳6-1的隔离壁上排布有若干涡流管6-2,涡流管6-2上有切向开口与外壳6-1隔离壁上的放射状气道对齐;涡流管6-2热气侧出口端安装有控制阀门6-4。
进一步,空气混流罩7由腔体7-1、透气管7-2、栅网7-3组成。腔体7-1为中空结构,外侧为进气口;若干组透气管7-2与腔体7-1内侧连通,透气管7-2的管壁上有透气小孔;栅网7-3位于腔体7-1的内框中,处于透气管7-2的下部,栅网7-3上遍布透气网孔。
压路机工作时,温度传感器9实时检测环境温度和发动机温度,并把数据传递给控制器10;如果发动机温度小于控制器10设定的温度,空气压缩机4不工作,发动机1带动风扇3转动,空气从前到后流过散热器2,压路机散热系统仅靠散热器2自身的能力为压路机散热,空气混流罩7上开有栅网,不影响散热器进气;如果发动机温度大于控制器10设定的温度,控制器10控制发动机1驱动空气压缩机4开始工作,将外界的空气压缩后通过管路8储存在储气筒5,储气筒5中的气体达到一定压力后通过管路8进入到涡流管能量分离器6的进气管6-3中。
进入到涡流管能量分离器6的高压空气沿着涡流管能量分离器6外壳6-1隔离壁上的放射状气道沿切向进入涡流管6-2内,在涡流管6-2中产生强烈的涡流,涡流空气外圈温度极高,而内部温度极低,外圈高温气体聚集到涡流管6-2热气端,从热气端的控制阀门6-4喷出,涡流管6-2中分离出的冷气从外壳6-1的冷气出口流出,控制阀门6-4控制冷热气体的流量分配,根据温度传感器9测得的环境温度由控制器10通过控制阀门6-4控制冷气产出量。
从涡流管能量分离器6流出的冷气通过管路8进入空气混流罩7外壳7-1两侧的入口,沿空气混流罩7外壳7-1腔体进入每根透气管7-2,由透气管7-2上的透气孔喷出,和散热器前部的热空气混合。冷热混合后的空气经过栅网7-3后进一步混合均匀成温度较低的空气,在散热器前部营造局部冷环境。
发动机1驱动风扇3转动,较冷空气从前到后流过散热器2,为压路机散热,从而实现高温环境下散热系统仍然具有较高的散热效率。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施方式”、“某些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合所述实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案。
Claims (8)
1.一种具有适用高温环境的压路机散热系统,其特征在于:包括散热器、风扇、空气压缩机、涡流管能量分离器及空气混流罩;所述散热器置于发动机前部;所述风扇安装在发动机与散热器之间,其扇叶置于散热器内,与散热器构成压路机的散热功能模块;所述空气压缩机的出气口与涡流管能量分离器的进气口用管路连通;所述涡流管能量分离器的冷气出气端与所述空气混流罩用管路连通;所述空气混流罩安装在散热器的进风口上;所述空气压缩机、涡流管能量分离器及空气混流罩构成压路机的进气冷却模块。
2.根据权利要求1所述的一种具有适用高温环境的压路机散热系统,其特征在于:所述空气压缩机与涡流管能量分离器之间的连通管路上设有储气筒。
3.根据权利要求1所述的一种具有适用高温环境的压路机散热系统,其特征在于:所述涡流管能量分离器包括有外壳、隔离壁、涡流管及进气管;所述外壳为中空结构,所述隔离壁将外壳分为两个空腔,空间小的一侧为冷气侧,冷气侧设有冷气出口;所述进气管位于外壳中部,进气管的插入端与外壳及隔离壁形成封闭腔;所述隔离壁上开有放射状气道;所述涡流管均布在隔离壁上,涡流管上设有的切向开口与隔离壁上的气道对齐并连通。
4.根据权利要求3所述的一种具有适用高温环境的压路机散热系统,其特征在于:所述涡流管的热端出口设有控制阀门。
5.根据权利要求1所述的一种具有适用高温环境的压路机散热系统,其特征在于:所述空气混流罩包括有腔体及透气管,所述腔体为中空结构;若干透气管置于两腔体之间,并与腔体连通;所述透气管上布置有气孔。
6.根据权利要求5所述的一种具有适用高温环境的压路机散热系统,其特征在于:所述空气混流罩还包括有栅网;所述栅网置于所述透气管下方。
7.根据权利要求1所述的一种具有适用高温环境的压路机散热系统,其特征在于:所述空气压缩机固定在发动机上,由发动机驱动运转。
8.根据权利要求1所述的一种具有适用高温环境的压路机散热系统,其特征在于:还包括温度传感器及控制器;所述温度传感器与控制器通信连接,用于监测环境温度及发动机温度。
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