CN104781539A - 用于作业车辆的进气系统 - Google Patents

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L·切恩雅夫斯基
M·C·邦内尔
L·A·戈麦斯
D·A·莫里
M·D·克拉森
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Abstract

本发明公开了一种用于作业车辆的进气系统。进气系统可以通常包括过具有预净化器的滤器组件，该预净化器构造成从过滤器组件内接收的空气分离颗粒物。预净化器可以限定预净化器出口。另外，进气系统可以包括鼓风机，其具有风扇和容纳所述风扇的壳体。风扇可以构造成产生真空，以便使从空气分离的颗粒物从预净化器出口排出并且流入壳体。壳体可以限定鼓风机出口，颗粒物通过该鼓风机出口从壳体排出。而且，通过鼓风机出口的颗粒物流可以被定向成与风扇的旋转轴线不平行。

Description

用于作业车辆的进气系统
相关申请的交叉参考
本申请要求递交于2012年11月14日的美国临时申请No.61/726229的优先权，其全部内容通过参考包含于此。
技术领域
本发明总体上涉及作业车辆并且尤其涉及用于作业车辆的进气系统，该进气系统包括电动鼓风机，该电动鼓风机构造成使进气系统的预净化器吸气。
背景技术
作业车辆通常包括内燃机，所述内燃机需要用于燃烧过程的清洁空气。由于诸如拖拉机和其他农用车辆的许多作业车辆在其中环境空气包含大量尘土、植物材料和其他颗粒物的田地和其他收割环境中操作，因此需要具有有效过滤器组件的进气系统。例如，用于作业车辆的传统过滤器组件通常包括构造成从进气分离大颗粒物的涡流或旋风预净化器和在预净化器下游的多孔空气滤清器，以在将空气输送到内燃机中之前提供最后一级过滤。
为了避免空气滤清器堵塞，通过预净化器从进气分离的大颗粒物必须从过滤器组件去除。通常，使用由内燃机的排气流产生的真空经由出口管道从过滤器组件去除这种颗粒物。然而，由排气流产生的真空经常不足以满足过滤器组件的性能要求，因而使空气滤清器在短时间内被堵塞。
为了解决这些问题，名为“Air Intake System”的美国专利公开No.2011/0072769(Vladaj等人)公开了进气系统，该进气系统包括直接安装至过滤器组件的风扇模块，所述过滤器组件用于提供从预净化器抽吸颗粒物的真空。具体地，风扇模块包括容纳在套筒内的马达和风扇，马达和风扇的旋转轴线与套筒的中心轴线同心地对准。在操作期间，颗粒物被从预净化器抽吸并且沿着流动路径流过套筒，所述流动路径与马达和风扇的旋转轴线径向对准并且与其平行地延伸。这样，颗粒物会被引导到马达，这本身会导致马达严重损坏。
因此，本技术领域需要包括电动鼓风机的进气系统，所述电动鼓风机能从预净化器有效地去除颗粒物同时降低损坏鼓风机的马达的风险。。
发明内容
本发明的方面和优点将在以下说明中部分给出，或者从以下说明可以变得明显，或者可以通过实施本发明而被认识。
一方面，本发明主题涉及用于作业车辆的进气系统。进气系统可以通常包括具有预净化器的过滤器组件，该预净化器构造成从过滤器组件内接收的空气分离颗粒物。预净化器可以限定预净化器出口。进气系统可以还包括在上游端与下游端之间延伸的导管。导管的上游端可以与预净化器出口流体连通。另外，进气系统可以包括鼓风机，该鼓风机具有风扇和容纳所述风扇的壳体。壳体可以限定与导管的下游端流体连通的鼓风机入口。风扇可以构造成产生真空以便使从空气分离的颗粒物从预净化器出口排出，并且流过导管并且流到壳体中。壳体可以还限定鼓风机出口，颗粒物通过该鼓风机出口从壳体排出。通过鼓风机出口的颗粒物流可以定向成与风扇的旋转轴线不平行。
另一方面，本发明主题涉及用于作业车辆的进气系统。进气系统可以通常包括具有预净化器的过滤器组件，该预净化器构造成从过滤器组件内接收的空气分离颗粒物。预净化器可以限定预净化器出口。进气系统可以还包括在上游端与下游端之间延伸的导管。所述上游端可以与预净化器出口流体连通。另外，进气系统可以包括鼓风机，该鼓风机具有风扇和容纳所述风扇的壳体。壳体可以限定与导管的下游端流体连通的鼓风机入口。风扇可以构造成产生真空，以便使从空气分离的颗粒物从所述出口排出并且流过导管且流到壳体中。壳体可以还限定鼓风机出口，颗粒物通过鼓风机出口从壳体排出。鼓风机可以与过滤器组件间隔开并且可以由作业车辆的独立部件支撑。
本发明的这些和其他特征、方面和优点将通过参考以下说明和所附权利要求而变得更好理解。并入本说明书并且形成其一部分的附图示出了本发明的实施例，并且与描述一起用于解释本发明的原理。
附图说明
本发明的完全充分公开包括其最佳实施方式针对本领域普通技术人员参照附图在说明书中给出，其中：
图1示出作业车辆的一个实施例的侧视图；
图2示出适于在图1所示的作业车辆内使用的空气滤清器系统的一个实施例的简化示意图；
图3示出图2所示的进气系统的适当构造的一个实施例的透视图；
图4示出图3所示的进气系统的鼓风机的一个实施例的宽度方向剖视图；和
图5示出图4所示的鼓风机的横截透视图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的实施例，附图中示出其一个或多个示例。每个示例都以解释本发明的方式而非限制本发明的方式提供。实际上，本领域技术人员将理解，可以在本发明中做出各种修改和变型而不脱离本发明的范围或精神。例如，作为一个实施例的一部分描述或示出的特征可以用于另一个实施例以产生又一个实施例。因而本发明意在覆盖落在所附权利要求及其等同方案范围内的这种变型和修改。
总体上，本发明主题涉及一种用于作业车辆的进气系统。具体地，在若干实施例中，进气系统可以包括具有预净化器和设置在预净化器下游的空气滤清器的过滤器组件，该预净化器构造成从流入所述系统的空气分离颗粒物。另外，进气系统可以包括电动鼓风机，其构造成通过产生真空而使预净化器吸气，所述真空将颗粒物从预净化器吸出。如下文将说明的，在若干实施例中，鼓风机可以与过滤器组件间隔开并且可以完全由作业车辆的独立部件(例如作业车辆的燃料箱)支撑。另外，鼓风机可以构造成使得流到鼓风机中的颗粒物被引导远离鼓风机的马达，从而避免损坏马达。
现在参照附图，图1示出作业车辆10的一个实施例的侧视图。如图所示，作业车辆10构造为农用拖拉机。然而，在其他实施例中，作业车辆10可以构造成本领域已知的任何其他适当的作业车辆，诸如各种其他农用车辆、运土车辆、公路车辆、装载机和/或类似物。
如图1所示，作业车辆10包括一对前轮12、一对后轮14和联接至车轮12、14并且由车轮12、14支撑的底盘16。驾驶室18可以由底盘16的一部分支撑，并且可以容纳用于允许操作员控制作业车辆10的操作的各种控制装置20(例如杆、踏板、控制面板和/或类似物)。另外，作业车辆10可以包括安装在底盘16上的发动机22和变速器24。变速器24可以操作地联接至发动机22并且可以提供可变调节的传动比，以将发动机动力经由差速器26传递至车轮14。发动机22、变速器24和差速器26可以共同限定作业车辆10的传动系统28。
现在参照图2，根据本发明主题的方面示出适用于图1所示的作业车辆10的进气系统30的一个实施例的示意图。如图2所示，进气系统30可以通常包括过滤器组件32，该过滤器组件构造成从进气道34接收脏空气并将这种空气净化/过滤，以随后提供给发动机22。通常，过滤器组件32可以包括预净化器36和设置在预净化器36下游的空气滤清器38。另外，过滤器组件32可以包括构造成容纳预净化器36的预净化器壳体40和构造成容纳空气滤清器38的滤清器壳体42。应理解，预净化器壳体40和滤清器壳体42可以彼此形成一体(例如通过将两个壳体40、42形成为单个连续壳体)，或者预净化器壳体40和滤清器壳体42可以包括构造成独立地连接至彼此的独立部件。
作为通常理解，预净化器36可以构造成在经由进气道34流到过滤器组件32中的空气内容纳的灰尘、尘土、碎屑、植物物质和其他颗粒物的一部分。具体地，在若干实施例中，预净化器36可以包括多个管(例如涡轮管)、灰尘分离器和/或构造成通过离心力从空气分离颗粒物的任何其他适当的预净化部件44。例如，预净化器部件44可以构造成对进入过滤器组件32的空气流施加漩涡或旋转运动。结果，通过漩涡/旋转运动的离心力迫使容纳在空气中的大颗粒物沿着预净化器壳体40的内壁径向向外运动。这些大颗粒物可以继而经由限定在预净化器壳体40中的出口46(以下称为“预净化器出口46”)从过滤器组件32排出。
另外，空气滤清器38可以通常构造成从预净化器36接收净化了的空气并且过滤这种空气，以在将空气输送至发动机22之前提供最后一级过滤。因而，如图2所示，空气滤清器38可以通常包括一个或多个过滤部件48，所述过滤部件构造成捕集或捕获包含在净化了的空气内的剩余颗粒物。例如，在若干实施例中，过滤部件48可以由纤维状的、多孔的或网状材料制成，其允许空气穿过，同时捕集/捕获任何颗粒物。净化了的/过滤了的空气可以继而通过适当的导管50被引导至发动机22，在此空气可以与燃料混合并燃烧。
仍参照图2，所公开的进气系统30可以还包括导管52，该导管具有与预净化器出口46流体连通的上游端53和与电动鼓风机54流体连通的下游端55，所述电动鼓风机构造成使预净化器36吸气。具体地，如下文将更详细地描述的，鼓风机54可以构造成产生真空，该真空抽吸颗粒物沿着预净化器壳体40的内壁流出预净化器出口46并且流过导管52。颗粒物可以继而从鼓风机54排出回到环境中。
应理解，导管52可以总体上是任何适当的长形部件，其构造成用于使空气和/或流体流过。例如，导管52可以包括管、软管、管道、导管和/或限定用于空气/流体的流动的通路的任何其他管状部件。
现在参照图3-5，根据本发明主题的方面示出上述进气系统30的具体实施例。具体地，图3示出安装至作业车辆10的燃料箱56或者由其支撑的进气系统30的各部件的透视图。图4示出图3所示的鼓风机54的剖视图，尤其示出鼓风机54的宽度方向(由图3中的箭头58指示)中的剖视图。另外，图5示出图3所示的鼓风机的另一个剖视图，尤其示出鼓风机54的横向方向(由图3中的箭头60指示)中的剖视图。
如图3所示，在若干实施例中，预净化器壳体40和滤清器壳体42可以定向成大致垂直于彼此，以便使过滤器组件32总体上限定“L”形。这样，流入进气道34的空气可以被引导成大致竖直向下通过预净化器36并且继而大致水平地通过空气滤清器38。然而，在其他实施例中，预净化器壳体40和滤清器壳体42可以具有相对于彼此的任何其他适当的取向。例如，在另一实施例中，预净化器壳体40和滤清器壳体42可以沿着共同轴线对准以便使流过过滤器组件32的空气沿着所述轴线被连续引导(例如类似于图2所示的过滤器组件32的示意图)。
另外，尤其如图3所示，在若干实施例中，过滤器组件32可以联接至作业车辆10的燃料箱56或由其支撑。例如，燃料箱56可以被模制或以其他方式形成从而限定一凹部，其构造成接收过滤器组件32的一部分。具体地，如所述实施例所示，燃料箱56的顶部62可以限定半圆形凹部64，以便使圆柱形滤清器壳体42和/或预净化器壳体40的一部分可以被接收在凹部64内。然而，在另一实施例中，过滤器组件32可以简单地联接至燃料箱56而不被接收在任何类型的凹部64中。而且，在可替代实施例中，过滤器组件32可以布置在作业车辆10上和/或内的任何其他适当位置处，并且因而，可以联接至作业车辆10的任何其他适当的部件和/或由其支撑。
类似地，鼓风机54进气系统30也可以联接至燃料箱56或者由其支撑。例如，如图3所示，一个或多个适当的安装支架66可以联接在燃料箱56的侧面68与鼓风机54之间，以允许鼓风机54固定至燃料箱56或由其支撑。然而，在可替代实施例中，鼓风机54可以布置在作业车辆10上和/或内的任何其他适当位置处，并且因而，可以联接至作业车辆10的任何其他适当的部件或由其支撑。
通过将鼓风机54与过滤器组件32间隔开，应理解，可以给所公开的进气系统30提供许多优点。例如，当鼓风机54直接安装至过滤器组件32或者由其直接支撑时，在作业车辆10操作期间，鼓风机经常会收到从过滤器组件32传递的振动或摇摆。然而，通过将鼓风机54刚性地安装至作业车辆的独立部件10(例如燃料箱56)，可以获得一定程度的振动衰减。另外，由于导管52可以设计成具有允许鼓风机54与预净化器44流体连通的任何适当的长度和/或形状，鼓风机54可以定位在比与过滤器组件32直接相邻更理想的位置处。例如，如图3所示，鼓风机54可以布置在作业车辆10上较低位置处，由此减小传递至鼓风机54的冲击的量并且允许从鼓风机54配出的颗粒物直接远离作业车辆10而到地面上。类似地，通过使鼓风机54与过滤器组件32间隔开，鼓风机54可以布置在不可见的隐藏位置处，例如在与燃料箱56相邻延伸的一组台阶(未示出)的下方的位置处。
现在具体参照图4和5，所公开的鼓风机54可以通常包括电动马达70，其构造成旋转驱动风扇72，以便在鼓风机54和导管52内产生能够使预净化器36吸气的负压或真空。例如，如图4所示，风扇72可以安装至马达70的输出轴74，，以便使以便使输出轴74的转动绕马达70的旋转轴线76旋转驱动风扇72。应理解，马达70可以构造成以恒速或变速使风扇72旋转。例如，在一个实施例中，马达70的转速可以经由作业车辆10的控制器78(例如计算机和/或其他适当的处理装置)被电子控制。在这种实施例中，马达/风扇70、72的转速以及因而在鼓风机54内产生的真空的抽吸可以与发动机速度、排气流和/或作业车辆10的任何其他操作参数独立地被控制。
应理解，风扇72可以总体上具有允许其如在此所述那样工作的任何适当的构造。例如，如图4和5所示，在一个实施例中，风扇可以构造为鼓风机或离心风扇(也成为鼠笼式风扇)并且可以包括安装至适当的基部或毂75的多个叶片73(例如笔直径向叶片、向前弯曲叶片或向后弯曲叶片)。
另外，鼓风机54可以还包括壳体80，其构造成容纳和/或支撑马达70和风扇72。例如，如所述的实施例所示，壳体80可以是大致圆柱形的并且可以包括第一端壁81、第二端壁82和在第一和第二端壁81、82之间延伸的圆周侧壁83。端壁81、82和侧壁83可以总体上限定封闭的圆柱形体积84(以下称为“风扇室84”)，风扇72可以旋转地布置在该风扇室内。在这种实施例中，马达70可以联接至壳体80(例如使用适当的机械紧固件，例如螺栓、螺钉、支架和/或类似物)，以便允许马达70旋转驱动风扇室84内的风扇72。例如如图4所示，可以在第一端壁81中限定开口85，以便当马达70联接至壳体80时，输出轴74可以延伸通过开口85，以便旋转驱动风扇72。
而且，鼓风机54可以包括由壳体80限定的鼓风机出口87和鼓风机入口86。通常，鼓风机入口86可以构造成与导管52流体连通，以便使流过导管52的颗粒物可以经由鼓风机入口86被引导到风扇室84中。例如，如图4所示，壳体80可以构造成使得鼓风机入口86由壳体80的第二端壁82限定。在这种实施例中，鼓风机入口86可以例如沿着第二端壁82定位，以便使鼓风机入口86的入口中心线88与马达/风扇70、72的旋转轴线76大致对准和/或与其平行地延伸。这样，流过鼓风机入口86并且进入风扇室84的颗粒物流可以沿着与旋转轴线76大致平行的流动路径被引导。然而，在其他实施例中，鼓风机入口86可以限定在壳体80上的任何其他适当位置处并且入口中心线88可以相对于旋转轴线76具有任何其他适当的取向。
类似地，鼓风机出口87可以大致对应于由壳体限定的开口，通过该开口流入风扇室84的颗粒物从鼓风机54排出。在若干实施例中，壳体80可以构造成使得鼓风机出口54形成圆柱形侧壁83的向外延伸部。例如，如所述的实施例所示，鼓风机出口87可以构造成从侧壁83向外延伸，以便使鼓风机出口87的出口中心线89大致垂直于马达/风扇70、72的旋转轴线76(以及可选地，入口中心线88)延伸，并且大致平行于由侧壁83的外表面限定的切线90。另外，如图5所示，出口中心线89也可以从旋转轴线76(并且可选地，入口中心线86)径向偏移。这样，沿着入口中心线86进入鼓风机54的颗粒物流可以在通过鼓风机出口87排出之前在风扇室84内被改变方向。
应理解，通过将马达70安装至壳体80外侧并且通过如在此所述那样定位鼓风机出口87，马达70的部件寿命可以显著提高。具体地，如图2所示，壳体80的第一端壁81可以总体上用于保护马达避免颗粒物流入风扇室84。而且，由于鼓风机入口86和出口88的相对定位，进入风扇室84的颗粒物可以被改变方向而朝向鼓风机出口86远离马达/风扇70、72的旋转轴线76。这样，可以避免由在输出轴74与第一端壁81之间流动并且进入马达70的灰尘、尘土和/或其他颗粒物引起的任何损坏。
还应理解，在可替代实施例中，鼓风机出口87可以构造成具有任何其他适当的取向，其中出口中心线89与马达/风扇70、71的旋转轴线76不平行地延伸和/或从其径向偏移。例如，在一个实施例中，鼓风机出口87可以构造成从侧壁83延伸，以便使出口中心线89相对于旋转轴线76以小于90度或大于90度的角度定向。在另一实施例中，鼓风机出口87可以构造成从第一或第二端壁81、82延伸，以便使出口中心线89与旋转轴线76平行但从其径向偏移。
另外，在若干实施例中，鼓风机出口87可以构造成沿着壳体80的底部定位。例如，如图3和5所示，鼓风机出口87可以从侧壁83的下半部延伸(例如通过与在壳体80的底部处限定的切线90平行地延伸)。这样，除了在鼓风机入口86与鼓风机出口87之间流动的空气向下携带颗粒物之外，重力可以在风扇室84内向下拉颗粒物，由此辅助朝向鼓风机出口87引导颗粒物。
该书面描述使用示例公开了本发明，包括最佳实施方式，并且还使本领域普通技术人员能实施本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何所包含的方法。本发明的范围由权利要求限定，并且可以包括本领域技术人员做出的其他示例。如果这种其他示例包括与权利要求文字语言无区别的结构部件，或者如果它们包括与权利要求文字语言无显著区别的等同结构部件，则这种其他示例将落在权利要求范围内。

Claims (20)

1.一种用于作业车辆的进气系统，所述进气系统包括：
过滤器组件，其包括预净化器，该预净化器构造成从由所述过滤器组件接收的空气分离颗粒物，所述预净化器限定预净化器出口；
在上游端与下游端之间延伸的导管，所述上游端与预净化器出口流体连通；和
鼓风机，其包括风扇和容纳所述风扇的壳体，该壳体限定与导管的下游端流体连通的鼓风机入口，所述风扇构造成产生真空以便使在预净化器内从空气分离的颗粒物从预净化器出口排出并且流过导管并且流到壳体中，所述壳体还限定鼓风机出口，颗粒物通过所述鼓风机出口从所述壳体排出，
其中通过鼓风机出口的颗粒物流被定向成与风扇的旋转轴线不平行。
2.根据权利要求1所述的进气系统，其特征在于，壳体包括第一端壁、设置成与第一端壁相对的第二端壁和在第一端壁与第二端壁之间延伸的侧壁，鼓风机还包括构造成旋转驱动所述风扇的马达，该马达安装至第一端壁或第二端壁中的一个，鼓风机入口通过第一端壁或第二端壁中的另一个限定。
3.根据权利要求2所述的进气系统，其特征在于，鼓风机出口通过侧壁限定。
4.根据权利要求3所述的进气系统，其特征在于，鼓风机出口限定出口中心线，该出口中心线平行于由侧壁限定的切线延伸。
5.根据权利要求3所述的进气系统，其特征在于，鼓风机出口从侧壁的底部延伸。
6.根据权利要求1所述的进气系统，其特征在于，鼓风机出口限定出口中心线并且鼓风机入口限定入口中心线，出口中心线垂直于入口中心线延伸。
7.根据权利要求1所述的进气系统，其特征在于，鼓风机出口限定出口中心线，该出口中心线垂直于风扇的旋转轴线延伸。
8.根据权利要求1所述的进气系统，其特征在于，鼓风机与过滤器组件间隔开并且由作业车辆的独立部件支撑。
9.根据权利要求8所述的进气系统，其特征在于，鼓风机联接至作业车辆的燃料箱。
10.根据权利要求9所述的进气系统，其特征在于，燃料箱包括限定凹部的顶部，过滤器组件的至少一部分接收在所述凹部内。
11.一种用于作业车辆的进气系统，所述进气系统包括：
过滤器组件，其包括预净化器，该预净化器构造成从在过滤器组件内接收的空气分离颗粒物，所述预净化器限定预净化器出口；
在上游端与下游端之间延伸的导管，所述上游端与预净化器出口流体连通；和
鼓风机，其包括风扇和容纳所述风扇的壳体，该壳体限定与导管的下游端流体连通的鼓风机入口，所述风扇构造成产生真空以便使在预净化器内与空气分离的颗粒物从预净化器出口排出并且流过导管并且流到所述壳体中，所述壳体还限定鼓风机出口，颗粒物通过该鼓风机出口从所述壳体排出，
其中所述鼓风机与过滤器组件间隔开并且由作业车辆的独立部件支撑。
12.根据权利要求11所述的进气系统，其特征在于，鼓风机联接至作业车辆的燃料箱。
13.根据权利要求12所述的进气系统，其特征在于，燃料箱包括限定凹部的顶部，过滤器组件的至少一部分接收在所述凹部内。
14.根据权利要求11所述的进气系统，其特征在于，通过鼓风机出口的颗粒物流被定向成与风扇的旋转轴线不平行。
15.根据权利要求11所述的进气系统，其特征在于，壳体包括第一端壁、设置成与第一端壁相对的第二端壁和在第一端壁与第二端壁之间延伸的侧壁，所述鼓风机还包括构造成旋转驱动所述风扇的马达，该马达安装至第一端壁或第二端壁中的一个，所述鼓风机入口通过第一端壁或第二端壁中的另一个限定。
16.根据权利要求15所述的进气系统，其特征在于，鼓风机出口通过所述侧壁限定。
17.根据权利要求16所述的进气系统，其特征在于，鼓风机出口限定出口中心线，该出口中心线平行于由所述侧壁限定的切线延伸。
18.根据权利要求16所述的进气系统，其特征在于，鼓风机出口从侧壁的底部延伸。
19.根据权利要求11所述的进气系统，其特征在于，鼓风机出口限定出口中心线并且鼓风机入口限定入口中心线，所述出口中心线垂直于所述入口中心线延伸。
20.根据权利要求11所述的进气系统，其特征在于，鼓风机出口限定出口中心线，该出口中心线垂直于风扇的旋转轴线延伸。
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