一种散热系统及工程机械的制作方法

1.本实用新型涉及工程机械散热技术领域，具体而言，涉及一种散热系统及工程机械。


背景技术：

2.目前工程机械领域的大型工程机械由于其自重大，在野外的山路上爬坡工况较多，故均采用了大功率的柴油发动机，但由于总体布置等限制，导致发动机的前置水箱较小，多数情况下无法单独满足其发动机在长时间的爬坡工况下的散热需求。故需要额外增加辅助的发动机水箱散热装置，目前该领域的辅助散热装置大多采用齿轮泵+齿轮马达，或者柱塞泵+齿轮马达，或者柱塞泵+柱塞马达的结构，其与发动机直连的油泵输出流量通常是随发动机的转速变化而变化的，发动机转速低时流量小散热效率太低，发动机高转速时流量太大，无论是通过三通流量阀分流，还是通过比例换向阀控制输入马达的流量，都会造成发热过大，能耗太高。


技术实现要素：

3.本实用新型解决的问题是如何设计合理的散热系统。
4.为解决上述问题，本实用新型提供一种散热系统，包括变量泵、比例溢流阀、液压执行件，所述变量泵的出油口与所述液压执行件的进油口连通，所述变量泵的控制口与所述变量泵的出油口和所述液压执行件之间的管路连通，所述比例溢流阀设置于所述变量泵的控制口和所述液压执行件之间的管路上，所述比例溢流阀用于调控所述变量泵的控制口处的压差以改变所述变量泵的输出流量。
5.这样，当需要通过液压执行件进行散热时，变量泵在发动机的带动下以向液压执行件供油，液压执行件进行散热操作，由于变量泵的控制口与变量泵的出油口和液压执行件之间的管路连通，散热系统运行的压力作用于变量泵的控制口，同时，比例溢流阀设置于变量泵的控制口和液压执行件之间的管路上，调控比例液压阀的开度能够改变作用于变量泵的控制口处的压力，从而实现变量泵输出流量的调节，达到高效又节能的效果。
6.可选地，所述液压执行件包括液压马达和由所述液压马达驱动的风扇，所述变量泵的出油口与所述液压马达的进油口连通。
7.这样，变量泵的出油口与液压马达的进油口连通，变量泵向液压马达供油后，液压马达带动风扇转动，风扇吹出的风对散热器组件进行散热。
8.可选地，散热系统还包括散热器组件，所述散热器组件位于所述风扇的出风范围内。
9.这样，液压马达驱动风扇转动，由于散热器组件位于风扇的出风范围内，风扇吹出的风能够带走散热器组件中流质的热量，从而加快对散热器组件中的流质进行散热。
10.可选地，所述散热器组件与所述液压马达的出口连通。
11.这样，液压马达与散热器组件连通后，液压马达流出的液压油经过散热器组件散
热后流回油箱。
12.可选地，所述散热器组件包括集成在一起的多个散热器单元，多个所述散热器单元并联设置，其中一个所述散热器单元与所述液压马达的出口连通。
13.可选地，散热系统还包括第一换向阀，所述第一换向阀设置于所述变量泵的出油口和所述液压执行件的进油口之间的管路上，所述第一换向阀的出口和所述变量泵的控制口连通，且所述比例溢流阀设置于所述第一换向阀的出口和所述变量泵的控制口之间的管路上。
14.这样，第一换向阀门可以控制变量泵输出的液压油进入液压马达，从而实现液压马达驱动油路的导通与截断。
15.可选地，散热系统还包括第二换向阀和梭阀，所述第二换向阀的进口与所述变量泵的出油口连通，所述梭阀的两个进口分别与所述第一换向阀的进口和所述第二换向阀的进口连通，所述梭阀的出口与所述变量泵的控制口连通，所述比例溢流阀设置于所述梭阀的出口和所述变量泵的控制口之间的管路上。
16.这样，第二换向阀的存在，变量泵能够为其他驱动件提供动力，实现一泵多用；而且，在梭阀的作用下，第一换向阀和第二换向阀各自所在的驱动油路均通过一个比例溢流阀进行泄压，相比于设置多个比例溢流阀进行泄压，节省了成本。
17.可选地，散热系统还包括发动机，所述发动机与所述变量泵驱动连接，所述发动机用于驱动所述变量泵供油。
18.这样，发动机驱动变量泵转动，变量泵能够将油箱中的液压油输送至液压系统中。
19.可选地，散热系统还包括：
20.温度传感器组件，其用于检测多个所述散热器单元的温度，并发出温度信号；
21.转速传感器，其用于检测所述发动机的转速，并发出转速信号；
22.控制器，其用于接收所述温度信号和所述转速信号，并根据所述温度信号和所述转速信号控制所述比例溢流阀的开度以改变所述变量泵的输出流量。
23.本实用新型的另一目的一种工程机械，包括如上所述的散热系统。
24.本实用新型的工程机械相对于现有技术的优点与上述散热系统相同，在此不再赘述。
附图说明
25.图1为本实用新型散热系统一种实施方式的原理示意图；
26.图2为本实用新型散热系统另一种实施方式的原理示意图；
27.图3为本实用新型散热系统再一种实施方式的原理示意图。
28.附图标记说明：
[0029]1‑
变量泵、2
‑
比例溢流阀、3
‑
液压执行件、4
‑
第一换向阀、5
‑
散热器组件、6
‑
第二换向阀、7
‑
梭阀、8
‑
控制器、9
‑
发动机、10
‑
转速传感器、11
‑
温度传感器、12
‑
补油单向阀、31
‑
液压马达、32
‑
风扇、51
‑
散热器单元、101
‑
出油口、102
‑
控制口。
具体实施方式
[0030]
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本
实用新型的具体实施例做详细的说明。
[0031]
在本实用新型的描述中，应当说明的是，各实施例中的术语名词例如“上”、“下”、“前”、“后”等指示方位的词语，只是为了简化描述基于说明书附图的位置关系，并不代表所指的元件和装置等必须按照说明书中特定的方位和限定的操作及方法、构造进行操作，该类方位名词不构成对本实用新型的限制。
[0032]
如图1所示，本实用新型的实施例提供一种散热系统，包括变量泵1、比例溢流阀2、液压执行件3，所述变量泵1的出油口101与所述液压执行件3的进油口连通，所述变量泵1的控制口102与所述变量泵1的出油口101和所述液压执行件3之间的管路连通，所述比例溢流阀2设置于所述变量泵1的控制口102和所述液压执行件3之间的管路上，所述比例溢流阀2用于调控所述变量泵1的控制口102处的压差以改变所述变量泵1的输出流量。
[0033]
本实用新型的散热系统适用于各类工程机械的散热需求，尤其应用在对发动机9的散热介质进行温度控制方面。
[0034]
采用本实施例的散热系统后，当需要通过液压执行件3进行散热时，变量泵1在发动机9的带动下以向液压执行件3供油，液压执行件3进行散热操作，由于变量泵1的控制口102与变量泵1的出油口101和液压执行件3之间的管路连通，散热系统运行的压力作用于变量泵1的控制口102，同时，比例溢流阀2设置于变量泵1的控制口102和液压执行件3之间的管路上，调控比例液压阀的开度能够改变作用于变量泵1的控制口102处的压力，从而实现变量泵1输出流量的调节，即当发动机9(后文中介绍)转速很高，变量泵1的输出流量很大时，散热效率本身很高，此时比例溢流阀2的电流适时减小，以降低散热系统压力值，随着散热系统压力值的减小，变量泵1随之会减小出油口101的输出流量，实现既高效散热又降低系统能耗；当发动机9转速较低时，因变量泵1的输出流量也较低，此时比例溢流阀2的电流适时增大，以提高散热系统的压力值，随着散热系统压力值的增大，变量泵1随之会增大出油口101的输出流量，满足散热系统的最低流量需求，相比于现有比例溢流阀2直接接在变量泵1的出油口101和液压执行件3之间的管路上，其是从源头(变量泵)处进行调节，散热系统中各处的压力是一样的，能够实现高效散热和系统能耗的平衡。
[0035]
本实施例中，变量泵1为负载敏感泵，其包括一个进油口、一个出油口101和一个控制口102，负载敏感泵的进油口与油箱连通，负载敏感泵的出油口101与液压执行件3连通，当发动机9(后文中介绍)驱动负载敏感泵转动时，其能够将油箱中的液压油输送至液压执行件3处以实现液压执行件3的散热。同时，负载敏感泵的控制口102能够感知压力以调节出油口101的流量，因此，通过调控负载敏感泵的控制口102处的压力，能够实现负载敏感泵出油口101处的流量控制。
[0036]
本实施例中，比例溢流阀2为先导式比例溢流阀2，其内置电磁阀，通过电磁阀能够改变其出口的大小，由此，调控先导式比例溢流阀2中电磁阀的电流大小，能够实现比例溢流阀2开度的调节，最终实现负载敏感泵出油口处的流量控制，例如，当增大先导式比例溢流阀2中电磁阀的电流时，比例溢流阀2的开度变大，作用在变量泵1的控制口102处的系统压力增大，变量泵1的出油口101流量增大；又或者，当减小先导式比例溢流阀2中电磁阀的电流时，比例溢流阀2的开度变小，作用在变量泵1的控制口102处的系统压力减小，变量泵1的出油口101流量减小。
[0037]
可选地，所述液压执行件3包括液压马达31和由所述液压马达31驱动的风扇32，所
述变量泵1的出油口101与所述液压马达31的进油口连通。
[0038]
本实施例中，变量泵1的出油口101与液压马达31的进油口连通，变量泵1向液压马达31供油后，液压马达31带动风扇32转动，风扇32吹出的风对散热器组件5(后文中介绍)进行散热。由此，控制进入液压马达31流量的能够实现对液压马达31转速的调节。
[0039]
本实施例中，在液压马达31的外接油路方面，液压马达31的进油口和出油口之间设置带有补油单向阀12的连通油路，其中，液压马达31的进油口与补油单向阀12的出油口连通，液压马达31的出油口与补油单向阀12的进油口连通。当停止向液压马达31供油时，液压马达31还会在惯性作用下继续转动，而补油单向阀12用来防止液压马达31产生吸空现象。同时，在液压马达31的回油口与油箱的回油油路之间还可以进一步设置单向阀结构，其中，液压马达31的出油口与单向阀结构的进油口连通，单向阀结构的出油口与回油油路连通。单向阀结构可起到背压作用，防止液压马达31在启动及工作过程中压力出现大的波动。
[0040]
可选地，散热系统还包括散热器组件5，所述散热器组件5位于所述风扇32的出风范围内。
[0041]
本实施例中，液压马达31驱动风扇32转动，由于散热器组件5位于风扇32的出风范围内，风扇32吹出的风能够带走散热器组件5中流质的热量，从而加快对散热器组件5中的流质进行散热。
[0042]
可选地，所述散热器组件5与所述液压马达31的出口连通。
[0043]
本实施例中，液压油在液压马达31中高速旋转，导致液压油温度很高，从液压马达31出来的液压油需要进行散热才能回油箱。由此，液压马达31与散热器组件5连通后，液压马达31流出的液压油经过散热器组件5散热后流回油箱。
[0044]
可选地，所述散热器组件5包括集成在一起的多个散热器单元51，多个所述散热器单元51并联设置，其中一个所述散热器单元51与所述液压马达31的出口连通。
[0045]
本实施例中，散热器单元51的数量根据工程机械需要散热的部件区进行设置的，包括中冷器散热单元、发动机9冷却水散热单元、液力变矩器散热单元和液压马达31液压油散热单元，如图所示，散热器组件5包括发动机9冷却水散热单元、液力变矩器散热单元和液压马达31液压油散热单元。由此，实现对中冷器、发动机9冷却水和液压马达31液压油的降温处理。采用集成式的结构，一套散热系统给整车所有需要散热的子系统集中散热，散热效率高，结构简单可靠性高。
[0046]
可选地，散热系统还包括第一换向阀4，所述第一换向阀4设置于所述变量泵1的出油口101和所述液压执行件3的进油口之间的管路上，所述第一换向阀4的出口和所述变量泵1的控制口102连通，且所述比例溢流阀2设置于所述第一换向阀4的出口和所述变量泵1的控制口102之间的管路上。
[0047]
本实施例中，第一换向阀4门为二位四通换向阀或者两组二位二通换向阀的组合，优选地，第一换向阀4为二位四通换向阀，第一换向阀4门可以控制变量泵1输出的液压油进入液压马达31，从而实现液压马达31驱动油路的导通与截断。
[0048]
可选地，散热系统还包括第二换向阀6和梭阀7，所述第二换向阀6的进口与所述变量泵1的出油口101连通，所述梭阀7的两个进口分别与所述第一换向阀4的进口和所述第二换向阀6的进口连通，所述梭阀7的出口与所述变量泵1的控制口102连通，所述比例溢流阀2设置于所述梭阀7的出口和所述变量泵1的控制口102之间的管路上。
[0049]
本实施例中，第二换向阀6门为二位四通换向阀或者两组二位二通换向阀的组合，优选地，第二换向阀6为二位四通换向阀，第二换向阀6门可以控制变量泵1输出的液压油进入其他执行元件。换句话说，本实施例中的变量泵1可以既为发动机9散热，也可以为其他执行元件提供动力，实现一泵多用，提升了变量泵1总成的使用效率。相比于现有的为风扇32马达提供液压油的变量泵1，本实施例则更加节能高效。
[0050]
同时，如图2所示，散热系统还包括梭阀7，梭阀7的两个进口分别与第一换向阀4的进口和第二换向阀6的进口连通，梭阀7的出口与变量泵1的控制口102连通，梭阀7能够实现变量泵1的控制口102与第一换向阀4的进口或者第二换向阀6的进口连通，由于变量泵1向液压马达31供油时，不需要变量泵1通过第一换向阀4向其他执行件供油(第一换向阀4处于截断状态)，因此，第一换向阀4和第二换向阀6各自所在的驱动油路均通过一个比例溢流阀2进行泄压，相比于设置多个比例溢流阀2进行泄压，节省了成本。
[0051]
可选地，散热系统还包括发动机9，所述发动机9与所述变量泵1驱动连接，所述发动机9用于驱动所述变量泵1供油。
[0052]
这样，发动机9驱动变量泵1转动，变量泵1能够将油箱中的液压油输送至液压系统中，例如液压马达31处。
[0053]
可选地，散热系统还包括温度传感器组件、转速传感器10和控制器8，所述温度传感器组件用于检测多个所述散热器单元51的温度，并发出温度信号；所述转速传感器10用于检测所述发动机9的转速，并发出转速信号；所述控制器8用于接收所述温度信号和所述转速信号，并根据所述温度传感器11和所述转速信号控制所述比例溢流阀2的开度以改变所述变量泵1的输出流量。
[0054]
本实施例中，散热器组件5包括三个散热器单元51，分别为发动机9冷却水散热单元、液力变矩器散热单元和液压马达31液压油散热单元，因此，温度传感器组件包括三个温度传感器11，分别用于检测三个散热器单元51的温度。
[0055]
本实施例中，控制器8分别与转速传感器10、比例溢流阀2和多个温度传感器11电连接，当三个温度传感器11中的任意一个满足液压马达31工作的条件时，第一换向阀4即得电且第二换向阀6失电，变量泵1的出油口101随即切换至液压马达31的驱动油路，此时，进入液压马达31的流量大小，由比例溢流阀2控制。其控制逻辑为：发动机转速很高，输出流量很大时，散热器组件5散热效率本身很高，此时比例溢流阀2的电流适时减小，降低散热系统压力，实现既高效散热又降低系统能耗；当发动机9转速较低时，因输出的流量也较低，故系统输出一个大电流值给比例溢流阀2以提高散热系统的压力值，满足散热系统的最低流量需求。
[0056]
当三个温度传感器11的温度值全部低于设定值后，第一换向阀4失电，停止向液压马达31供油，散热系统停止工作。
[0057]
本实用新型的另一目的在于提供一种工程机械，包括如上所述的散热系统。
[0058]
采用本实用新型的工程机械后，当需要通过液压执行件3进行散热时，变量泵1在发动机9的带动下以向液压执行件3供油，液压执行件3进行散热操作，由于变量泵1的控制口102与变量泵1的出油口101和液压执行件3之间的管路连通，散热系统运行的压力作用于变量泵1的控制口102，同时，比例溢流阀2设置于变量泵1的控制口102和液压执行件3之间的管路上，调控比例液压阀的开度能够改变作用于变量泵1的控制口102处的压力，从而实
现变量泵1输出流量的调节，达到高效又节能的效果。
[0059]
一种实施方式中，如图3所示，工程机械的散热系统包括发动机9、变量泵1、第一换向阀4、第二换向阀6、比例溢流阀2、液压马达31、额外执行件、散热器组件5、温度传感器组件、转速传感器10和控制器8，其中，发动机9与变量泵1驱动连接，变量泵1的出油口101分别与液压马达31的进油口和额外执行件的进油口连通，液压马达31的出油口与散热器组件5连通，第一换向阀4设置于第一变量泵1的出油口101与液压马达31的进油口之间的油路中，第二换向阀6设置于第一变量泵1的出油口101与额外执行件的进油口之间的油路中，第一换向阀4的出口与所述第二换向阀6的出口通过一个梭阀7与变量泵1的控制口102连通，比例溢流阀2设置于梭阀7与变量泵1的控制口102之间的油路中，控制器8分别与发动机9、转速传感器10、比例溢流阀2和温度传感器组件的多个温度传感器11电连接。
[0060]
在不需要液压马达31驱动风扇32进行散热时，控制器8先控制第一换向阀4关闭，第二换向阀6导通，再控制发动机9驱动变量泵1工作，变量泵1将油箱中的液压油输送至额外执行件中，此时，在液压油的压力作用下，梭阀7导通第二换向阀6的出口与变量泵1的控制口102，最终液压油经过第二换向阀6流向额外执行件和变量泵1的控制口102，在此过程中，比例溢流阀2不仅能够对液压系统进行泄压，而且在控制器8的作用下，比例溢流阀2的开度能够改变，从而调节变量泵1出油口的流量。
[0061]
在需要液压马达31驱动风扇32进行散热时，控制器8先控制第一换向阀4导通，第二换向阀6关闭，再控制发动机9驱动变量泵1工作，变量泵1将油箱中的液压油输送至液压马达31处，此时，在液压油的压力作用下，梭阀7导通第一换向阀4的出口与变量泵1的控制口102，最终液压油经过第一换向阀4流向液压马达31和变量泵1的控制口102，在此过程中，比例溢流阀2不仅能够对液压系统进行泄压，而且在控制器8的作用下，比例溢流阀2的开度能够改变，从而调节变量泵1出油口的流量。
[0062]
本实施例中，散热系统是通过变量泵1与比例溢流阀2的组合来控制变量泵1的输出流量，同时采集各温度传感器11的适时温度与预先设定的阈值进行比较得到的温度差值，并引入发动机9实时转速等变量，通过多变量联合控制来匹配变量泵1所需输出的适时排量，实现散热器组件4的最优散热效率。
[0063]
虽然本公开披露如上，但本公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本实用新型的保护范围。