CN101357619B - 具有水平部分的斜置波纹格栅 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有水平部分的斜置波纹格栅，该用于机器的格栅包括：相对于竖直平面斜置的波纹结构，该波纹结构具有多个孔，和一个或多个具有基本垂直于竖直平面延伸的水平部分的波纹。

Description

具有水平部分的斜置波纹格栅

技术领域

本发明一般涉及一种格栅设计，更特别地涉及一种具有水平部分的斜置波纹格栅。

背景技术

具有动力源例如内燃机的机器，也可包括冷却系统以冷却导入或导出动力源和/或机器的流体。例如，机器动力源可以流体地连接到液体-空气、空气-空气或其他类型的热交换器以冷却在整个动力源中循环的液体或导入动力源的空气。在不同的行业中(例如建筑业)，机器在其中空气经常充满碎屑的环境中使用。充满碎屑的空气对机器的有害之处在于阻塞气流通过热交换器并且在其他的工作零部件中堆积。如果碎屑阻塞气流通向热交换器，动力源可能过热。

过热对动力源是有害的，会导致昂贵的修理费用。由于需要停机并冷却机器，因此，生产也可能被耽搁，这对于雇主/业主而言成本很高。为防止碎屑穿过并通向热交换器，在机器的发动机罩内、热交换器上游安置有格栅。但是，格栅内必须有开口以允许气流通过。这些开口由于碎屑的积聚也易于被堵塞，这将导致过热。

在2002年3月26日授权于Garberg的美国专利No.6,361,093(公报’093)中描述了一种防止碎屑通过及积聚在格栅上的方法。具体地，’478专利公开了一种具有多个竖直朝向的、横截面为矩形的褶状件的格栅。褶状件的下端向一空隙打开，该空隙将褶状件与安装在格栅下方的缓冲器分隔开。格栅被穿孔以允许气流通过格栅。所述孔的尺寸被设计成限制碎屑的通过而允许气流的通过。一般地，当气流通过格栅时，碎屑会受到所述孔的限制，并通过褶状件下端的开口落入空隙中。碎屑会停留在空隙内，从而停留在缓冲器的上表面。定期地，操作者可以用手或“擦拭用具”将残留在褶状件上的碎屑从空隙中除去。

尽管’093专利对防止碎屑在格栅上积聚有某些益处，碎屑仍然会在缓冲器上积聚。另外，由于压力差碎屑还会在所述孔内堆积或者被吸到格栅的表面，这就要求格栅的定期清洁(处理)。没有从缓冲器擦除的碎屑会蔓延到格栅上，从而阻塞气流。操作者定期擦拭格栅和缓冲器的要求会花费时间，不然此时间可用于更有价值的生产任务。停机并清洁格栅和缓冲器所需的附加时间对雇主来说成本很高。

本发明的格栅目的在于克服前述的一个或多个问题。

发明内容

一方面，本发明涉及一种用于机器的格栅，该格栅可具有相对于竖直平面斜置的波纹结构。该波纹结构可具有多个孔。该波纹结构也可具有一个或多个波纹，该波纹包括基本垂直于竖直平面延伸的水平部分。

另一方面，本发明涉及一种保护热交换器的方法。所述方法可包括：提供在流经热交换器之前穿过格栅的空气流，其中该提供包括使空气通过格栅的水平取向的部分。

附图说明

图1是本发明的示例性的机器的示意图；

图2是本发明的用于图1的机器的示例性的热交换器的图示；

图3是本发明的用于图1的机器的示例性的格栅的图示；以及

图4是图3的格栅的示意性轮廓。

具体实施方式

图1示出具有发动机102的机器100。机器100可以执行与诸如采矿、建筑、耕作、发电行业，或本领域已知的任何其他行业相关的某些类型的操作。例如，机器100可以具体为诸如装载机、挖掘机、挖土机、自行式平地机、翻斗车的移动式机器或其他合适的移动式机器。为便于说明本发明，机器100图示为并描述为装载机。机器100可以选择性地具体为发电机组或其他固定式作业机器。

发动机102可包括多个部件，该多个部件共同协作以产生用于移动机器100的功率输出。具体地，发动机102可包括限定了多个气缸106的发动机气缸体104、可滑动地设置在各个气缸106中的活塞108、和与各个气缸106相联的气缸盖110。可以设想，发动机102可包括附加的或不同的部件，诸如，例如，与气缸盖110相联的阀机构，一个或多个燃料喷射器，以及本领域已知的其他部件。为便于说明本发明，发动机102图示为并描述为四冲程柴油发动机。但是，本领域的技术人员会意识到，发动机102可以是任何其他类型的内燃机，诸如，汽油或气态燃料提供动力的发动机。

气缸106、活塞108和气缸盖110可形成燃烧室112。在所示实施例中，发动机102包括四个燃烧室112。但是，可以设想发动机102可包括更多或更少数量的燃烧室112并且燃烧室112可设置成“线性”构型、“V”构型或其他合适的构型。

同样如图1中所示，发动机102可与一个或多个有利于产生动力的系统相关联。特别地，发动机102可包括冷却系统114。冷却系统114可冷却在整个发动机102中循环的传热介质(例如，空气、油和/或冷却剂)。可以设想，机器100可包括附加的系统，例如，进气系统、燃料系统、润滑系统、传动系统、控制系统、液压系统，和本领域已知的其他此类发动机或机械系统。附加的系统也可利用冷却系统114。

冷却系统114可包括一个或多个热交换器200，该热交换器200可构造用于冷却在整个发动机102和/或机器100中循环的传热介质。热交换器200可设置在机器100的前端并位于格栅300之后。可在发动机102和热交换器200之间设置风扇116，该风扇116构造用于产生横穿热交换器200的空气流。具体地，风扇116可固定于热交换器200的发动机(所在)侧，首先将空气吸入经过格栅300，然后经过热交换器200。如果需要的话，可以设想风扇116设置在格栅300和热交换器200之间。格栅300可设置在外罩122内、热交换器200的上游。还应想到热交换器200、风扇116和格栅300的本领域已知的其他布置和定位，如果需要的话，可以加以利用。

热交换器200可促进将热量传递到传热介质中或将来自传热介质的热量传递出去，传热介质在整个发动机102中循环。例如，热交换器200可包括管壳式热交换器、板式热交换器、或本领域已知的任何其他类型的热交换器。热交换器200可以是液体-空气热交换器，该热交换器通过供应管路118和回流管路120连接于发动机102。可以设想，热交换器200可用作发动机102的主散热器，该主散热器用于仅调节供应到气缸体104的传热介质。可选地，热交换器200也可调节供应到机油冷却器、变速器油冷却器、制动器油冷却器、或机器100的载有传热介质的任何其他部件的传热介质。

传热介质可以是低压流体。示例性的低压流体可包括水、乙二醇、水-乙二醇的混合物、空气混合物、动力源油，例如变速器油、发动机油、制动器油、或柴油、或本领域已知的用于传热的任何其他流体。

如图2中所示，热交换器200可进一步包括横跨热交换器200的入口面204水平设置的多个翅片202。即，翅片202可连接到其中传热介质可流动通过的管路/管(未示出)。翅片202可以一预定的垂直距离间隔，形成翅片开口206。翅片202和翅片开口206有助于促进传递来自传热介质的热量。具体地，由风扇116产生的空气流可跨过翅片202并穿过翅片开口206，将热从热交换器200吸走。在一个例子中，热交换器200可以是每一英寸具有六个翅片202，从而将翅片开口206的垂直间距限定为大约4mm。可以设想，使用其他的翅片202构型而不局限于前面的描述或所说明的示例。

如图3中所示，格栅300可以相对于竖直平面302斜置，该竖直平面302设置成大致垂直于空气流328。格栅300的斜置可形成锐角400(在图4中示出)，使得格栅300大体倾斜。格栅300可具有在其中从左向右、从上到下扩展的多个孔304。孔304可以是六边形构造，并允许空气流328通过格栅300并防止碎屑通过。可以设想，可使用孔304的其他的构造和尺寸以代替前面的描述或所说明的示例。

格栅300可构造成枢转地紧固到外罩122上，并具体为具有波纹结构310的框架。波纹结构310可设置在格栅300内且类似于格栅300相对于竖直平面302斜置。锐角可以使得波纹结构310的顶部安置成比波纹结构310的底部更接近于热交换器200。波纹结构310基本上可以占满外罩122前部的宽度和高度。即，波纹结构310基本上可以从外罩122的左侧306横跨到右侧308(在图3中示出)并从外罩122的顶部横跨到外罩122的底部。波纹结构310可以包括多个形成波纹结构310的部分，该波纹结构可包括顶部部分312、倾斜部分314、前部部分316、水平部分320、弯曲部分322和底部部分324。顶部部分312可以是波纹结构310的最高部分，并且可基本平行于波纹结构310的斜置。

图4示出波纹结构310的轮廓。如图4中最清楚地示出，从顶部到底部，波纹结构310的顶部部分312可过渡到水平部分320。弯曲部分322可将水平部分320过渡到倾斜部分314。倾斜部分314可过渡到前部部分316，该前部部分316然后过渡到另一水平部分320。上述的部分314、316、320和322可构成波纹结构310中的一个波纹311。在波纹结构310中可包括多个波纹311。在波纹结构310中从一个部分到另一个部分的过渡可以是基本为尖的且/或弯曲的，除非另有说明。

在一个例子中，如图3和图4中所示，波纹结构310中有4个波纹311。但是，可以设想，波纹结构310中可制造出具有更多或更少的波纹311。波纹结构310的底部可从上部波纹311的倾斜部分314过渡到底部部分324。底部部分324在其中设置有把手326(在图3中所示)以将格栅300从外罩122上释放并便于格栅300的枢转张开，从而露出热交换器200以便检查/维修。可以进一步设想，波纹结构310以在此描述的其他部分或者如本领域所期望的那样开始或结束。

前部部分316可基本平行于波纹结构310的斜面。水平部分320可设置成大致垂直于竖直平面302，使得其表面大体水平。水平部分320的宽度402基本上比倾斜部分314的宽度404小。具体地，水平部分320基本上可以是倾斜部分314的宽度的一半。在一个例子中，水平部分320可以大约为43mm。倾斜部分314可以相对于水平部分320成一角度。即，如在图4中所示的波纹311的轮廓中观察的，倾斜部分314的尺寸设计为大体从水平部分320的前沿406延伸且超过水平部分320的后沿408。在一个例子中，倾斜部分314和水平部分320之间的角度410可以近似为57°。可以设想，倾斜部分314和水平部分320之间的角度可以变化--如果需要的话。可以进一步设想，倾斜部分314、前部部分316和水平部分320的宽度，如果需要或要求的话，也可以变化。

工业适用性

本发明的格栅可以用于各种机器--在该机器中空气流需要到达热交换器并且由于碎屑而引起的格栅或相关联的热交换器的阻塞是有害的。所公开的格栅提供了一种简单的结构，该结构允许空气流通过并且防止阻塞热交换器的碎屑通过。该格栅还防止碎屑的积聚和堆积。下面描述格栅300的操作和功能。

由风扇116、机器100的运转或环境风产生的空气流328穿过格栅300以冷却热交换器200。空气流328可能载有碎屑、灰尘或其他颗粒。当空气流328和碎屑接触格栅300时，波纹结构310和孔304会控制允许通过的碎屑尺寸。即，仅仅那些小的足以通过热交换器200的翅片开口206的碎屑可能通过孔304。具体地，接触格栅300的碎屑可能因而与波纹结构310的一个或多个(取决于尺寸)部分312、314、316、322和324接触。任何未经由孔304通过波纹结构310的部分312、314、316、322和324的碎屑会由于重力从格栅300掉落。

因为由于风扇116、机器100的运转或环境风而产生的吸/压力，可能出现格栅300上碎屑的最小积聚。如果碎屑被吸附或压到格栅300的波纹结构310--具体为波纹结构310的部分312、314、316和322上，在机器100停止后，波纹结构310的角度和斜置和部分312、314、316、322和324的构型可有利于碎屑由于重力作用离开格栅300。另外，风扇116可被反向以沿远离发动机102的方向吹风，由此将碎屑吹离格栅300。更进一步，当部分314、316、322和324出现碎屑的最小堆积时，由于水平部分320的水平取向，水平部分320不会出现碎屑堆积。这种布置可允许恒定的空气流流动通过格栅300。即，当部分312、314、316、322和324遭受碎屑最小堆积时，空气将从阻塞表面之上流过并通过水平部分320。格栅300的波纹结构310中水平部分320的定位--该定位为基本垂直于竖直平面302--会有利于基本向上流动的空气通过，从而允许重力将碎屑带走。具体地，重力使碎屑远离水平部分320，从而保持水平部分320内的孔304不被阻塞，这将允许恒定的空气流328通过格栅300。

对于机器100的所有者和操作者而言，格栅300的有利之处在于，使停机时间最少，从而增加产量。即，因为不需要关闭机器100来冷却发动机102，或对格栅300进行定期清洁(处理)，所以，节省下来的时间可用于更有价值的生产。因为格栅300总是接收空气流328，机器100可以运转更长时间。并且当机器100停止时，格栅300可允许重力移除其上的任何堆积。

本领域的技术人员可以在不脱离本发明的范围的情况下对所公开的格栅做出各种修正和变型。考虑到说明书和其中公开的实践，本领域的技术人员也可以设想所述格栅的其他实施例。说明书和示例仅仅意在作为示例，本发明的真正的范围由以下权利要求和其等同方案限定。

Claims (16)

1.一种用于机器的格栅，该格栅包括：

相对于竖直平面斜置的波纹结构，所述波纹结构具有多个孔且所述波纹结构具有一个或多个波纹，该波纹包括基本垂直于竖直平面延伸的水平部分、倾斜部分、前部部分和弯曲部分，其中倾斜部分在前部部分之上延伸，前部部分在水平部分之上延伸，水平部分在弯曲部分之上延伸，所述多个孔分布于整个波纹结构。

2.根据权利要求1所述的格栅，其特征在于，所述波纹结构的斜面相对于竖直平面形成锐角，所述波纹结构的顶部相对于通过格栅的空气流位于所述波纹结构的底部的下游。

3.根据权利要求1所述的格栅，其特征在于，所述前部部分基本平行于所述波纹结构的斜面。

4.根据权利要求3所述的格栅，其特征在于，所述波纹结构基本扩展到格栅的整个宽度和高度。

5.根据权利要求4所述的格栅，其特征在于，该格栅进一步包括附装于所述波纹结构的把手以协助枢转地打开格栅。

6.根据权利要求1所述的格栅，其特征在于，所述波纹位于所述波纹结构的倾斜的顶部部分和所述波纹结构的倾斜的底部部分之间。

7.根据权利要求1所述的格栅，其特征在于，所述波纹结构进一步包括多个波纹。

8.根据权利要求1所述的格栅，其特征在于，如在波纹的轮廓中所观察的，所述倾斜部分的尺寸设计为大体从所述水平部分的前沿延伸且超过所述水平部分的后沿。

9.根据权利要求1所述的格栅，其特征在于，所述倾斜部分的角度大约为57°。

10.一种利用权利要求1-9之一所述的格栅保护热交换器的方法，该方法包括：提供在流过热交换器之前通过格栅的空气流，其中，提供空气流包括使空气通过格栅的基本水平取向的部分。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括使空气通过格栅的相对于水平平面的倾斜部分。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括使空气通过格栅的多个基本为水平的部分和倾斜的部分。

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该方法进一步包括使空气通过格栅的前部部分，该前部部分相对于竖直平面以不同于倾斜部分的角度斜置。

14.一种机器，包括：

构造成用于冷却流体的热交换器；

构造成用于部分封装所述热交换器的外罩；和

设置在外罩内、位于所述热交换器上游的格栅，该格栅包括：

相对于竖直平面斜置的波纹结构，所述波纹结构具有多个孔，所述波纹结构具有一个或多个波纹，该波纹包括基本垂直于竖直平面延伸的水平部分、倾斜部分、前部部分和弯曲部分，其中倾斜部分在前部部分之上延伸，前部部分在水平部分之上延伸，水平部分在弯曲部分之上延伸，所述多个孔分布于整个波纹结构。

15.根据权利要求14所述的机器，其特征在于，所述波纹结构的斜面相对于竖直平面形成锐角，所述波纹结构的顶部相对于通过格栅的空气流位于所述波纹结构的底部的下游。

16.根据权利要求14所述的机器，其特征在于，所述波纹结构进一步包括多个波纹。

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