两相油冷却系统技术方案

本公开提供了一种用于作业车辆的两相油冷却系统。所述系统包括冷凝器、蒸发器、制冷剂路径和泵。所述冷凝器将制冷剂从蒸汽形式冷却成液体形式。所述蒸发器在所述作业车辆的第一流体和所述制冷剂之间交换热量，并且将所述制冷剂从液体形式加热成蒸汽形式。所述制冷剂路径包括将所述冷凝器热联接到所述蒸发器的第一制冷剂路径和将所述蒸发器热联接到所述冷凝器的第二制冷剂路径。所述制冷剂流动穿过所述制冷剂路径。所述泵定位在所述第一制冷剂路径中，以用于将所述制冷剂从所述冷凝器泵送到所述蒸发器，使得所述蒸发器在所述泵的下游，并且所述冷凝器在所述蒸发器的下游。

【技术实现步骤摘要】
两相油冷却系统专利
本公开一般来说涉及一种应用于作业车辆的冷却系统。
技术介绍
非公路行业使用各种旋转部件：传动装置、轴、电机、液压泵和马达等。这些部件可以使用油作为工作流体和/或用于润滑和冷却。作业车辆的旋转部件(例如，轴或传动装置)在操作时产生热量。传统上，热量通过冷却系统/回路部分地移除，所述冷却系统/回路包括联接到作业车辆的散热器、冷却风扇和油路径。来自旋转部件的热冷却油流入散热器中，并且由于冷却风扇提供通过散热器的一系列热耗散部件的空气流而被散热器冷却。冷却后的冷却油稍后流回到旋转部件。然而，由于油通常在旋转部件的外部被泵送到远处的单相油与空气热交换器以用于冷却，所以该冷却回路易于泄漏、污染、泵送损失并且具有低的传热系数。
技术实现思路
本公开包括一种两相油冷却系统，其利用了应用于具有显著较高传热系数的油冷却的两相制冷剂的优点。另外，本公开具有从几个部件分配热负荷的优点，并且不需要将油泵送到远处冷却系统。根据本公开的方面，提供了一种用于作业车辆的两相油冷却系统。所述两相油冷却系统包括冷凝器、蒸发器、制冷剂路径和泵。所述冷凝器将制冷剂从蒸汽形式冷却成液体形式。所述蒸发器在所述作业车辆的第一流体和所述制冷剂之间交换热量，借此将所述制冷剂从液体形式加热成蒸汽形式。所述制冷剂路径包括将所述冷凝器热联接到所述蒸发器的第一制冷剂路径和将所述蒸发器热联接到所述冷凝器的第二制冷剂路径。所述制冷剂流动穿过所述制冷剂路径。所述泵定位在所述第一制冷剂路径中，以用于将所述制冷剂从所述冷凝器泵送到所述蒸发器，使得所述蒸发器在所述泵的下游，并且所述冷凝器在所述蒸发器的下游。根据本公开的另一个方面，提供了一种用于作业车辆的两相油冷却系统。所述两相油冷却系统包括冷凝器、蒸发器和制冷剂路径。所述冷凝器将制冷剂从蒸汽形式冷却成液体形式。所述蒸发器定位在所述冷凝器下方，并且在所述作业车辆的旋转部件的油和所述制冷剂之间交换热量，借此将所述制冷剂从液体形式加热成蒸汽形式。所述制冷剂路径将所述冷凝器热联接到所述蒸发器。所述制冷剂在所述制冷剂路径中双向流动，由响应于在所述制冷剂路径内、在所述冷凝器内和在所述蒸发器内的制冷剂的温度的制冷剂的密度差驱动。本公开还提供了一种用于冷却旋转部件的方法。所述方法包括：将至少部分呈液体形式的制冷剂泵送到蒸发器，并且经由所述泵送将至少部分呈蒸汽形式的制冷剂移动到冷凝器，使得流入所述蒸发器中的制冷剂的压力高于流入所述冷凝器中的制冷剂的另一压力；通过所述蒸发器吸收来自所述旋转部件中的油的热量，以将所述制冷剂从液体形式蒸发成蒸汽形式；和经由所述冷凝器冷却至少部分呈蒸汽形式的制冷剂。通过考虑详细描述和附图，其它特征和方面将变得显而易见。附图说明附图的详细描述参考附图，其中：图1是应用于空气调节器上的传统冷却系统的框图；图2是应用于作业车辆上的两相油冷却系统的简化框图；图3是图2的第一实施例的框图，所述第一实施例具有多个蒸发器；图4是图2的第二实施例的框图，所述第二实施例具有泵-冷凝器风扇控制逻辑电路；图5是图2的第三实施例的框图，所述第三实施例具有将呈蒸汽形式的制冷剂与呈液体形式的制冷剂分离的分离器；图6是图2的第四实施例的框图，所述第四实施例具有将呈蒸汽形式的制冷剂与呈液体形式的制冷剂分离的分离器，并且呈蒸汽形式的制冷剂在压缩机中被处理；图7是图2的第五实施例的框图，示出了蒸发器定位在旋转部件内；图8A是图2的第六实施例的框图，示出了蒸发器定位在旋转部件外部；图8B是图8A中的蒸发器的透视图；图9A是利用流动穿过蒸发器和定位在旋转部件内的热交换器的防冻剂的两相油冷却系统的实施例的框图；图9B是利用流动穿过蒸发器和定位在旋转部件外部的热交换器的防冻剂的两相油冷却系统的一个实施例的框图；图10是其中旋转部件部分并行连接的两相油冷却系统的实施例的框图；图11是图2的第七实施例的框图，展示了由制冷剂驱动的风扇；并且图12是利用浮力来驱动制冷剂流的两相油冷却系统的实施例的框图。具体实施方式参考图1，应用于空气调节器上的传统冷却系统包括蒸发器14’、压缩机24’、冷凝器12’和热力膨胀阀(TXV)，其中制冷剂在不同压力下以液体和/或以蒸汽形式流动穿过他们。空气调节器通常固定在房屋的墙上，并且空气调节器的一些元件在室内，并且一些在室外。通常，空气调节器的压缩机24’和冷凝器12’定位在室外环境中；热力膨胀阀(TXV)和蒸发器14’定位在室内环境中。蒸发器14’位于低压侧(压缩机吸入侧)中，并且冷凝器12’被用于高压侧中。热力膨胀阀(TXV)被用在冷凝器12’和蒸发器14’之间以降低压力。在蒸发器14’和压缩机24’之间的路径(吸入管线)中，制冷剂处于低压和低温。为了使压缩机24’正确地运转，制冷剂呈蒸汽形式(气体或过热气体)。当制冷剂到达压缩机24’时，压缩机24’压缩呈蒸汽形式的制冷剂，使得在压缩机24’和冷凝器12’之间的路径中的制冷剂处于高压和高温(可能过热)。当制冷剂到达冷凝器12’时，冷凝器12’冷却制冷剂的温度，并且经由风扇(未示出)将其改变成液体形式。风扇提供通过冷凝器12’的热耗散元件的第一空气流AF1’，以从冷凝器12’移除热量。在冷凝器12’出口处的制冷剂必须是饱和或过冷的液体，以用于热力膨胀阀(TXV)的平稳操作。在冷凝器12’和热力膨胀阀(TXV)之间的路径中，制冷剂仍然处于高压。热力膨胀阀(TXV)稍后从冷凝器12’收集制冷剂。在热力膨胀阀(TXV)中，制冷剂的压力急剧下降。制冷剂的温度也可能下降。因此，在热力膨胀阀(TXV)和蒸发器14’之间的路径中，制冷剂处于低压(PL)。低压制冷剂流入蒸发器14’中。邻近蒸发器14’的另一风扇(未示出)提供通过蒸发器14’的热交换元件的第二空气流AF2’(室内)。第二空气流AF2’的热量被制冷剂吸收，因为呈液体形式制冷剂改变成蒸汽形式需要潜热(能量潜力)。再次，制冷剂被蒸发器14’排出，并且流入压缩机24’中。图2图示了用于作业车辆的两相油冷却系统10的简化框图。特别地，两相油冷却系统10应用于作业车辆的至少一个旋转部件(包括变速器、轴、电机、液压泵和马达)上。两相油冷却系统10包括冷凝器12、蒸发器14和泵20。冷凝器12被用于将制冷剂从蒸汽形式冷却成液体形式。蒸发器14被用于在作业车辆的旋转部件的油和制冷剂之间交换热量。两相油冷却系统10还包括制冷剂路径16，制冷剂路径16具有第一制冷剂路径162和第二制冷剂路径164。第一制冷剂路径162将冷凝器12热联接到蒸发器14，并且第二制冷剂路径164将蒸发器14热联接到冷凝器12。制冷剂流动穿过制冷剂路径16。泵20定位在第一制冷剂路径162中，以用于将制冷剂从冷凝器12泵送到蒸发器14，使得蒸发器14在泵20的下游，并且冷凝器12在蒸发器14的下游。换句话说，在第一制冷剂路径162的泵20与蒸发器14中间的制冷剂的压力是高压P本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于作业车辆的两相油冷却系统，包括：/n冷凝器，所述冷凝器被配置成将制冷剂从蒸汽形式冷却成液体形式；/n蒸发器，所述蒸发器被配置成在所述作业车辆的第一流体和所述制冷剂之间交换热量，由此将所述制冷剂从液体形式加热成蒸汽形式；/n制冷剂路径，所述制冷剂路径包括将所述冷凝器热联接到所述蒸发器的第一制冷剂路径和将所述蒸发器热联接到所述冷凝器的第二制冷剂路径，所述制冷剂被配置成流动通过所述制冷剂路径；和/n泵，所述泵定位在所述第一制冷剂路径中，以用于将所述制冷剂从所述冷凝器泵送到所述蒸发器，使得所述蒸发器位于所述泵的下游，并且所述冷凝器位于所述蒸发器的下游。/n

【技术特征摘要】
20190328 US 16/367,5511.一种用于作业车辆的两相油冷却系统，包括：
冷凝器，所述冷凝器被配置成将制冷剂从蒸汽形式冷却成液体形式；
蒸发器，所述蒸发器被配置成在所述作业车辆的第一流体和所述制冷剂之间交换热量，由此将所述制冷剂从液体形式加热成蒸汽形式；
制冷剂路径，所述制冷剂路径包括将所述冷凝器热联接到所述蒸发器的第一制冷剂路径和将所述蒸发器热联接到所述冷凝器的第二制冷剂路径，所述制冷剂被配置成流动通过所述制冷剂路径；和
泵，所述泵定位在所述第一制冷剂路径中，以用于将所述制冷剂从所述冷凝器泵送到所述蒸发器，使得所述蒸发器位于所述泵的下游，并且所述冷凝器位于所述蒸发器的下游。


2.根据权利要求1所述的用于作业车辆的两相油冷却系统，其中，所述第一流体是所述作业车辆的旋转部件的油。


3.根据权利要求2所述的用于作业车辆的两相油冷却系统，其中，所述蒸发器至少部分地浸没在所述作业车辆的旋转部件内的所述油中。


4.根据权利要求2所述的用于作业车辆的两相油冷却系统，其中，所述蒸发器定位在所述旋转部件的外部，并且所述旋转部件的油经由将所述旋转部件联接到所述蒸发器的第一油路径和第二油路径而与所述旋转部件和所述蒸发器流体连通。


5.根据权利要求1所述的用于作业车辆的两相油冷却系统，其中，所述泵是以液体形式和蒸汽形式泵送所述制冷剂的两相流泵。


6.根据权利要求1所述的用于作业车辆的两相油冷却系统，包括分离器，所述分离器定位在第一制冷剂路径中位于所述冷凝器和所述泵之间，并且被配置成将呈蒸汽形式的制冷剂与呈液体形式的制冷剂分离，以准许呈液体形式的制冷剂流动通过所述泵。


7.根据权利要求6所述的用于作业车辆的两相油冷却系统，包括：反向制冷剂路径，所述反向制冷剂路径将所述分离器联接到所述第二制冷剂路径，
通过所述反向制冷剂路径，呈蒸汽形式的制冷剂从所述分离器流向所述第二制冷剂路径。


8.根据权利要求6所述的用于作业车辆的两相油冷却系统，包括：
压缩机路径，所述压缩机路径将所述分离器联接到所述第一制冷剂路径；和
压缩机，所述压缩机定位在所述压缩机路径中，所述压缩机压缩从所述分离器通过所述压缩机路径流向所述蒸发器的蒸汽形式的制冷剂，并且所述泵泵送从所述分离器通过所述第一制冷剂路径流向所述蒸发器的液体形式的制冷剂。


9.根据权利要求1所述的用于作业车辆的两相油冷却系统，包括：能量回收单元，所述能量回...

【专利技术属性】
技术研发人员：史蒂文·R·怀特曼，雷金纳德·M·宾德尔，史蒂文·R·萨斯，萨科·H·福尤克，埃里克·R·安德森，
申请(专利权)人：迪尔公司，
类型：发明
国别省市：美国;US