CN115369945B - 推土机散热结构及其散热方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种推土机散热结构及其散热方法，通过将制冷设备的基础上增设第二蒸发器，第一蒸发器设置在推土机本体的驾驶室内，用于驾驶室的降温，通过第一蒸发器和第二蒸发器并联，并通过三通阀连接，当推土机在外界温度炎热或高强度的作业工况下，会使水散热器的下水室将要回流的冷却液温度偏高，可通过控制三通阀将制冷设备的制冷剂分流至第二蒸发器，使冷却风扇产生的气流通过散热器芯体前，先穿过蒸发器，从而达到散热器芯体的辅助降温作用，避免因高强度工况或环境高温而产生的下水室内的冷却液偏热的现象；以上改进仅是增设了一套蒸发器以及三通阀，能够减少设备成本增加的前提下，根据不同工况灵活调节散热强度。

Description

推土机散热结构及其散热方法

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，特别涉及一种推土机散热结构及其散热方法。

背景技术

推土机用散热器多为水散热器，现有的水散热器的结构包括从上至下依次连接的上水室、散热器芯体和下水室，水散热器安装在推土机的前罩壳内，其散热原理是待冷却液体从上水室流经散热器芯体，在前罩壳内设置的风扇的作用下，使气流高速通过散热器芯体，从而将流经散热器芯体的待冷却液体的热量转移至外部，从而达到液体冷却的目的，冷却后的液体流至下方的下水室。

由于推土机在不同工况下，对于散热的强度不同，例如爬坡、高强度作业和/或在高温环境下作业时，对于散热的强度要求较高，而对于作业强度低时，和/或在低温环境下作业时，对于散热的强度要求较低，另一方面，散热器芯体的散热片之间容易进入杂质，导致散热不良，导致原先仅利用风扇的气流散热难以达到很好的散热效果，甚至出现发动机高温停机的问题，往往需要拆装散热器进行检修，逐一排查发动机高温停机的原因。

因此，亟需通过推土机散热结构改进以及相应的散热方法的改进，能够减少设备成本增加的前提下，根据不同工况灵活调节散热强度，且能够在不拆装散热器的情况下，高效解决因散热器芯体进入杂质而导致散热不良的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：亟需通过推土机散热结构改进以及相应的散热方法的改进，能够减少设备成本增加的前提下，根据不同工况灵活调节散热强度。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种推土机散热结构，包括推土机本体的前罩壳内从前至后依次设置的水散热器本体和冷却风扇，所述水散热器包括从上至下依次连接的上水室、散热器芯体和下水室，还包括驱动电机，所述驱动电机与所述冷却风扇传动连接，还包括：

制冷设备，所述制冷设备包括依次连接的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发装置，所述蒸发装置包括三通阀、第一蒸发器和第二蒸发器，所述第一蒸发器和第二蒸发器并联，所述三通阀连接于膨胀阀、第一蒸发器和第二蒸发器之间，所述三通阀用于调节制冷剂分流进入第一蒸发器和第二蒸发器的流量，所述第一蒸发器设置在推土机本体的驾驶室内，所述第二蒸发器设置在所述水散热器的散热器芯体与冷却风扇之间；

温度传感器，所述温度传感器连接于所述水散热器的下水室，所述温度传感器用于采集下水室内的液体的液温；

控制器，所述控制器分别与所述温度传感器、制冷设备电连接。

进一步，上述推土机散热结构中，还包括：

高压吹气装置，所述高压吹气装置包括通气管和连接于通气管末端的旋转接头，所述旋转接头的轴向为水平方向，所述旋转接头的圆周方向设有多个喷头，所述喷头设置在水散热器的前下方，所述喷头的出气方向朝向后上方；

扭矩传感器，所述扭矩传感器连接于所述驱动电机，用于采集驱动电机的扭矩；

所述控制器分别与所述扭矩传感器和高压吹气装置电连接。

进一步，上述推土机散热结构中，所述喷头包括多个呈放射状分布的喷射口，所述喷射口的轴线位于同一平面内。

进一步，上述推土机散热结构中，还包括角度调节机构，所述角度调节机构用于调节喷头的上下倾斜角度。

进一步，上述推土机散热结构中，所述角度调节机构包括凸轮和连接于凸轮的驱动件，所述驱动件用于驱动凸轮转动，所述旋转接头连接有向后方延伸的限位加重块，所述限位加重块抵靠于所述凸轮的上部。

上述推土机散热结构的散热方法，包括以下步骤：

温度传感器采集水散热器的下水室的温度信号；

控制器接收温度信号，若温度信号大于预设的阈值时，判断制冷设备的压缩机是否启动，若压缩机已启动，则控制三通阀改变制冷剂流向，使制冷剂流经第二蒸发器；若压缩机未启动，则控制压缩机启动，同时控制三通阀改变制冷剂流向，使制冷剂流经第二蒸发器；

当温度信号小于预设的阈值时，若原先压缩机已启动，则控制器控制三通阀逐渐改变制冷剂流向，使制冷剂缓慢转向流经第一蒸发器；若原先压缩机未启动，则控制器控制压缩机停机，制冷设备停止运转。

进一步，上述推土机散热结构的散热方法中，控制器接收温度信号，若温度信号大于预设的阈值时，还包括步骤：扭矩传感器采集驱动电机的扭矩信号，控制器接收扭矩信号，若驱动电机的扭矩信号大于预设的阈值时，控制高压吹气装置打开，使高压气流向后上方吹向散热器芯体。

进一步，上述推土机散热结构的散热方法中，控制高压吹气装置打开时，还包括步骤：控制角度调节机构调节喷头朝向，使喷头上下往复摆动。

本发明的有益效果在于：通过将制冷设备的基础上增设第二蒸发器，第一蒸发器设置在推土机本体的驾驶室内，用于驾驶室的降温，通过第一蒸发器和第二蒸发器并联，并通过三通阀连接，当推土机在外界温度炎热或高强度的作业工况下，会使水散热器的下水室将要回流的冷却液温度偏高，此时，可通过控制三通阀将制冷设备的制冷剂分流至第二蒸发器，使冷却风扇产生的气流通过散热器芯体前，先穿过蒸发器，蒸发器内的制冷剂蒸发吸热，带走气流中的热量，从而达到散热器芯体的辅助降温作用，避免因高强度工况或环境高温而产生的下水室内的冷却液偏热的现象；以上改进仅是增设了一套蒸发器以及三通阀，能够减少设备成本增加的前提下，根据不同工况灵活调节散热强度。

进一步，当散热器芯体的散热片进入杂质，导致散热不良时，也会导致原先仅利用风扇的气流散热难以达到很好的散热效果，导致下水室内的水温高于正常值，本发明通过在用于驱动冷却风扇的驱动电机上增设扭矩传感器，作为判断散热片是否进入杂质的判断指标，当散热器芯体的散热片进入较多杂质导致气流通过的流畅性下降，此时，冷却风扇产生的气流不能完全顺利通过散热器芯体，一部分受到杂质的阻挡，此时会使驱动冷却风扇转动的驱动电机的扭矩发生变化，从而通过感应驱动电机的扭矩发生变化就可识别是否是因为散热片进入杂质而导致散热不良，本发明还针对因为散热片进入杂质而导致散热不良的情况设计了快速清理散热片杂质的高压吹气装置，将高压吹气装置的通气管末端连接旋转接头，并在旋转接头的圆周方向设有多个喷头，所述喷头设置在水散热器的前下方，所述喷头的出气方向朝向后上方；当扭矩传感器感应到驱动电机的扭矩增加时，通过控制器控制高压吹气装置启动，使高压气体向后上方吹向散热器芯体，利用高压气体及时将杂质吹离散热器芯体，避免杂质长时间附着在散热器芯体而导致散热效率降低。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的推土机本体的结构侧视图；

图2为本发明具体实施方式的推土机散热结构的局部结构侧向视图；

图3为本发明具体实施方式的推土机散热结构的高压吹气装置的局部结构前视图；

图4为本发明具体实施方式的推土机散热结构的各部件连接关系示意框图；

图5为本发明具体实施方式的一种推土机散热结构的控制器结构示意图；

图6为本发明具体实施方式的一种推土机散热结构的控制器连接的取样电路图；

图7为本发明具体实施方式的一种推土机散热结构的控制器连接的温控模块电路图；

图8为本发明具体实施方式的一种推土机散热结构的控制器连接的三通阀切换开关的触发电路图；

图9为本发明具体实施方式的一种推土机散热结构的控制器连接的制冷设备开关的触发电路图；

标号说明：

1、前罩壳；

2、水散热器；21、上水室；22、散热器芯体；23、下水室；

3、冷却风扇；

4、驱动电机；41、扭矩传感器；

5、制冷设备；51、压缩机；52、冷凝器；53、膨胀阀；54、蒸发装置；541、三通阀；542、第一蒸发器；543、第二蒸发器；

6、温度传感器；

7、控制器；

8、高压吹气装置；81、通气管；82、喷头；83、旋转接头；84、限位加重块；85、凸轮。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。

实施例1

请参照图1至图4，一种推土机散热结构，包括推土机本体的前罩壳1内从前至后依次设置的水散热器2本体和冷却风扇3，所述水散热器2包括从上至下依次连接的上水室21、散热器芯体22和下水室23，还包括驱动电机4，所述驱动电机4与所述冷却风扇传动连接，还包括：

制冷设备5，所述制冷设备5包括依次连接的压缩机51、冷凝器52、膨胀阀53和蒸发装置54，所述蒸发装置54包括三通阀541、第一蒸发器542和第二蒸发器543，所述第一蒸发器542和第二蒸发器543并联，所述三通阀541连接于膨胀阀53、第一蒸发器542和第二蒸发器543之间，所述三通阀541用于调节制冷剂分流进入第一蒸发器542和第二蒸发器543的流量，所述第一蒸发器542设置在推土机本体的驾驶室内，所述第二蒸发器543设置在所述水散热器2的散热器芯体22与冷却风扇3之间；

温度传感器6，所述温度传感器6连接于所述水散热器2的下水室23，所述温度传感器6用于采集下水室23内的液体的液温；

控制器7，所述控制器7分别与所述温度传感器6、制冷设备5电连接。

上述推土机散热结构的散热方法如下：

温度传感器6采集水散热器2的下水室23的温度信号；

控制器7接收温度信号，若温度信号大于预设的阈值时，判断制冷设备5的压缩机51是否启动，若压缩机51已启动，则控制三通阀541改变制冷剂流向，使制冷剂流经第二蒸发器543；若压缩机51未启动，则控制压缩机51启动，同时控制三通阀541改变制冷剂流向，使制冷剂流经第二蒸发器543；

当温度信号小于预设的阈值时，若原先压缩机51已启动，则控制器7控制三通阀541逐渐改变制冷剂流向，使制冷剂缓慢转向流经第一蒸发器542；若原先压缩机51未启动，则控制器7控制压缩机51停机，制冷设备5停止运转。

以上结构中，需要说明的是，控制器7可选择现有技术中可实现上述控制方法的所有控制器7以及任何可实现以上控制方法的所有控制电路，对于控制器7接收传感器信号，根据预设程序发出相应的控制信号属于本领域的公知常识，因此具体的控制电路此处不再详细说明，例如，控制器7可选择HC89S003F4型单片机；温度传感器6具体为DS18B20温控模块，所述DS18B20温控模块连接HC89S003F4型单片机的P0.1脚，还包括用于检测压缩机51是否开启运行的取样电路，取样电路连接单片机的P0.0脚，当温度传感器6感应到温度超过阈值时，以及取样电路采集到压缩机51开启时，单片机对P0.0和P0.1的参数比对后，其P2.4脚发出高电平，经电阻R3到Q1三极管B基极，Q1三极管导通闭合继电器J1。在J1的继电器公供端输入+12V直流电压，继电器J1闭合后输出+12V直流电压给三通阀541切换开关，使三通阀541切换至分流制冷剂至第二蒸发器543；当温度传感器6感应到温度超过阈值时，以及取样电路采集到压缩机51未开启时，P2.4脚发出高电平的同时P2.5输出高电平，使继电器J2闭合输出直流电压给制冷设备5开关，控制压缩机51及制冷设备5启动。

由于推土机本体本身配备有制冷设备5，用于驾驶室内的冷却降温，驾驶者在高温环境下作业时，可通过打开制冷设备5，为驾驶室降温以保持舒适，以上方案中，通过将制冷设备5的基础上增设第二蒸发器543，第一蒸发器542设置在推土机本体的驾驶室内，用于驾驶室的降温，通过第一蒸发器542和第二蒸发器543并联，并通过三通阀541连接，当推土机在外界温度炎热或高强度的作业工况下，会使水散热器2的下水室23将要回流的冷却液温度偏高，此时，可通过控制三通阀541将制冷设备5的制冷剂分流至第二蒸发器543，使冷却风扇3产生的气流通过散热器芯体22前，先穿过蒸发器，蒸发器内的制冷剂蒸发吸热，带走气流中的热量，从而达到散热器芯体22的辅助降温作用，避免因高强度工况或环境高温而产生的下水室23内的冷却液偏热的现象；以上改进仅是增设了一套蒸发器以及三通阀541，并相应改变了控制方法，并没有对原有的推土机内部结构进行很大的改动，因此不会使设备的生产成本大幅增加，能够减少设备成本增加的前提下，根据不同工况灵活调节散热强度。

实施例2

实施例1所述的推土机散热结构，其中，还包括：

高压吹气装置8，所述高压吹气装置8包括通气管81和连接于通气管81末端的旋转接头83，所述旋转接头83的轴向为水平方向，所述旋转接头83的圆周方向设有多个喷头82，所述喷头82设置在水散热器2的前下方，所述喷头82的出气方向朝向后上方；

扭矩传感器41，所述扭矩传感器41连接于所述驱动电机4，用于采集驱动电机4的扭矩；

所述控制器7分别与所述扭矩传感器41和高压吹气装置8电连接。

上述推土机散热结构的散热方法，不同的是，在控制器7接收温度信号，若温度信号大于预设的阈值时，还包括步骤：扭矩传感器41采集驱动电机4的扭矩信号，控制器7接收扭矩信号，若驱动电机4的扭矩信号大于预设的阈值时，控制高压吹气装置8打开，使高压气流向后上方吹向散热器芯体22。

以上扭矩传感器41、控制器7和高压吹气装置8的信号传递与控制原理和上述温度传感器6、控制器7和制冷设备5的信号传递与控制原理相似，同样可利用HC89S003F4型单片机连接相应模块来实现，具体电路此处不再展开赘述。

以上方案中，当散热器芯体22的散热片进入杂质，导致散热不良时，也会导致原先仅利用风扇的气流散热难以达到很好的散热效果，导致下水室23内的水温高于正常值，本发明通过在用于驱动冷却风扇3的驱动电机4上增设扭矩传感器41，扭矩传感器41的结构为现有技术，其具体结构以及具体如何检测驱动电机4的扭矩变化也属于现有技术，此处不再赘述。本发明的改进点在于利用扭矩传感器41应用在推土机的冷却风扇3的驱动电机4的扭矩变化的识别，作为判断散热片是否进入杂质的判断指标，本方案中，当散热器芯体22的散热片进入较多杂质导致气流通过的流畅性下降，此时，冷却风扇3产生的气流不能完全顺利通过散热器芯体22，一部分受到杂质的阻挡，此时会使驱动冷却风扇3转动的驱动电机4的扭矩发生变化，从而通过感应驱动电机4的扭矩发生变化就可识别是否是因为散热片进入杂质而导致散热不良，本发明还针对因为散热片进入杂质而导致散热不良的情况设计了快速清理散热片杂质的高压吹气装置8，高压吹气装置8的吹气原理为现有技术，可以是通过高压气泵产生高压气体，吹向目标，达到清洁的目的，其具体的内部结构及其原理此处不再赘述，具体原理可参考现有技术中的手持的气动吹尘枪，本发明不同的是，将高压吹气装置8的通气管81末端连接旋转接头83，并在旋转接头83的圆周方向设有多个喷头82，所述喷头82设置在水散热器2的前下方，所述喷头82的出气方向朝向后上方；当扭矩传感器41感应到驱动电机4的扭矩增加时，通过控制器7控制高压吹气装置8启动，使高压气体向后上方吹向散热器芯体22，利用高压气体及时将杂质吹离散热器芯体22，避免杂质长时间附着在散热器芯体22而导致散热效率降低。

实施例3

实施例2所述的推土机散热结构，其中，所述喷头82包括多个呈放射状分布的喷射口，所述喷射口的轴线位于同一平面内。

以上结构参照图3，5个喷射口呈放射状分布，可使高压气体覆盖整块散热器芯体22的宽度，使散热器芯体22能够全面除杂。

实施例4

实施例3所述的推土机散热结构，其中，还包括角度调节机构，所述角度调节机构用于调节喷头82的上下倾斜角度。

所述角度调节机构包括凸轮85和连接于凸轮85的驱动件，所述驱动件用于驱动凸轮85转动，所述旋转接头83连接有向后方延伸的限位加重块84，所述限位加重块84抵靠于所述凸轮85的上部。

上述推土机散热结构的散热方法，不同的是，上述控制高压吹气装置8打开时，还包括步骤：控制角度调节机构调节喷头82朝向，使喷头82上下往复摆动。

驱动凸轮85转动的驱动件可以是电机，当高压吹气装置8打开时，通过电机带动凸轮85转动，参照图2，由于旋转接头83向后延伸连接的限位加重块84始终抵靠在凸轮85上部，当凸轮85转动时，通过限位加重块84的传动，使得旋转接头83沿其轴向（水平方向）往复摆动，使喷头82随之上下摆动，使喷出的高压气体能够全面覆盖散热器芯体22的所有区域。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.推土机散热结构，包括推土机本体的前罩壳内从前至后依次设置的水散热器本体和冷却风扇，所述水散热器包括从上至下依次连接的上水室、散热器芯体和下水室，还包括驱动电机，所述驱动电机与所述冷却风扇传动连接， 其特征在于，

还包括：

制冷设备，所述制冷设备包括依次连接的压缩机、冷凝器、膨胀阀和蒸发装置，所述蒸发装置包括三通阀、第一蒸发器和第二蒸发器，所述第一蒸发器和第二蒸发器并联，所述三通阀连接于膨胀阀、第一蒸发器和第二蒸发器之间，所述三通阀用于调节制冷剂分流进入第一蒸发器和第二蒸发器的流量，所述第一蒸发器设置在推土机本体的驾驶室内，所述第二蒸发器设置在所述水散热器的散热器芯体与冷却风扇之间；

温度传感器，所述温度传感器连接于所述水散热器的下水室，所述温度传感器用于采集下水室内的液体的液温；

控制器，所述控制器分别与所述温度传感器和制冷设备电连接；

还包括：

高压吹气装置，所述高压吹气装置包括通气管和连接于通气管末端的旋转接头，所述旋转接头的轴向为水平方向，所述旋转接头的圆周方向设有多个喷头，所述喷头设置在水散热器的前下方，所述喷头的出气方向朝向后上方；

扭矩传感器，所述扭矩传感器连接于所述驱动电机，用于采集驱动电机的扭矩；

所述控制器分别与所述扭矩传感器和高压吹气装置电连接。

2.根据权利要求1所述的推土机散热结构， 其特征在于，

所述喷头包括多个呈放射状分布的喷射口，所述喷射口的轴线位于同一平面内。

3.根据权利要求2所述的推土机散热结构， 其特征在于，

还包括角度调节机构，所述角度调节机构用于调节喷头的上下倾斜角度。

4.根据权利要求3所述的推土机散热结构， 其特征在于，

所述角度调节机构包括凸轮和连接于凸轮的驱动件，所述驱动件用于驱动凸轮转动，所述旋转接头连接有向后方延伸的限位加重块，所述限位加重块抵靠于所述凸轮的上部。

5.权利要求1-4任一项所述的推土机散热结构的散热方法， 其特征在于，

包括以下步骤：

温度传感器采集水散热器的下水室的温度信号；

控制器接收温度信号，若温度信号大于预设的阈值时，判断制冷设备的压缩机是否启动，若压缩机已启动，则控制三通阀改变制冷剂流向，使制冷剂流经第二蒸发器；

若压缩机未启动，则控制压缩机启动，同时控制三通阀改变制冷剂流向，使制冷剂流经第二蒸发器；

当温度信号小于预设的阈值时，若原先压缩机已启动，则控制器控制三通阀逐渐改变制冷剂流向，使制冷剂缓慢转向流经第一蒸发器；

若原先压缩机未启动，则控制器控制压缩机停机，制冷设备停止运转。

6.根据权利要求5所述的推土机散热结构的散热方法， 其特征在于，

控制器接收温度信号，若温度信号大于预设的阈值时，还包括步骤：扭矩传感器采集驱动电机的扭矩信号，控制器接收扭矩信号，若驱动电机的扭矩信号大于预设的阈值时，控制高压吹气装置打开，使高压气流向后上方吹向散热器芯体。

7.根据权利要求5所述的推土机散热结构的散热方法， 其特征在于，

控制高压吹气装置打开时，还包括步骤：控制角度调节机构调节喷头朝向，使喷头上下往复摆动。

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