CN203623366U - 冷却腔和作业机器 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于供作业机器使用的冷却腔和具有该冷却腔的作业机器，所述冷却腔包括入口、出口、热交换器、和风扇。热交换器用于冷却作业机器的流体。热交换器流体地定位在入口和出口之间。风扇流体地定位入口和出口之间并且用于引起气流从入口通过热交换器到达出口。风扇定位成相对于热交换器成锐角以在风扇的运转期间使入口和出口之间的气流转变方向。

Description

冷却腔和作业机器

技术领域

本公开内容涉及冷却腔。

背景技术

作业机器可以具有多个冷却腔，这些冷却腔将热量从一种流体传递至另一种流体。

实用新型内容

根据本公开内容的一个方面，一种用于供作业机器使用的冷却腔，所述冷却腔包括入口、出口、热交换器、和风扇。热交换器用于冷却作业机器的流体。热交换器流体地定位在入口和出口之间。风扇流体地定位在入口和出口之间并且用于引起气流从入口通过热交换器到达出口。风扇定位成相对于热交换器成锐角以在风扇的运转期间使入口和出口之间的气流转变方向。这种配置允许气流从入口至出口更加渐变地转变方向，这降低了通过冷却腔的气流阻力并且因而允许增加气流、降低风扇功耗或二者的组合。

根据以下的描述和附图，上述或者其它特征变得明显。

附图说明

附图的详细说明参考随附的图示，其中：

图1是显示作业机器的右手侧正视图，所述作业机器具有主机(basemachine)以及彼此枢轴连接的第一悬臂和第二悬臂，所述作业机器例如作为挖掘机车辆被示出。

图2是显示示例性主机上的冷却腔和附加冷却腔的位置的透视图。

图3是显示处于用户可进入位置的冷却腔和附加冷却腔的透视图。

图4是显示冷却腔和附加冷却腔的内部的透视图。

图5是在移除多个部分的情况下显示冷却腔内的风扇和热交换器的配置的透视图。

图6是在移除多个部分的情况下显示冷却腔内的风扇和热交换器的配置的透视图，其中，风扇处于维护位置。

图7是在移除多个部分的情况下显示可替换实施例的冷却腔内的风扇、热交换器、和附加热交换器的配置。

具体实施方式

参见图1，示例性作业机器10包括主机12，第一悬臂13，第二悬臂14(其也可以被称作臂部)，工具连杆机构16，和工具16。示例性作业机器10包括外部轮廓，该外部轮廓包括轮廓顶部17，轮廓底部18，以及将轮廓顶部17和轮廓底部18相互连接的轮廓侧部19。

例如，作业机器10可以是具有悬臂的任何机器，如施工或者林用车辆。作业机器10作为挖掘机被示出，但是也可以是多种可行的机器类型，例如，反铲装载机、收割机、或者钳式装载机。工具16作为液压致动铲斗被示出，但是也可以是多种可行的工具类型，例如，钻头、冲击锤、搬运器、割台、剥皮头、打枝机、或者树木堆垛机。

参见图2，主机12包括冷却腔20和附加冷却腔22。虽然图示的实施例包括两个冷却腔，其它实施例可以包括更少或更多个冷却腔。这些冷却腔可以位于机器上的不同位置处，并且可以如在本实施例中一样被组合到一起，或者彼此分开。为简单起见，仅详细描述冷却腔20。

冷却腔20以通过入口26吸入环境空气、将热量从流体传递至空气、以及接着将空气排出出口28的方式冷却来自作业机器10的流体。这种配置导致空气被从主机12的轮廓侧部吸入、通过冷却腔20、以及排出主机12的轮廓顶部17。可以被以此方式被冷却的可能的流体的示例包括多种可行的流体类型，例如发动机冷却液、发动机油、车轴油、燃料、传动液、液压流体、制冷剂、未被压缩的空气、以及压缩空气。在本实施例中，来自流体的热量被传递至环境空气，但是可替换实施例可以将热量传递至封闭回路中的空气(如二级冷却回路中的空气)或者传递至流体(如水)。

参见图3，冷却腔20包括左壁30、右壁32、后壁34、底壁36(图5)、顶壁38、前壁40、热交换器42、以及风扇44。顶壁38和前壁40被包括在维护平台46中，该维护平台可以折叠以提供用户可进入通道以维护冷却腔20以及其它物件。图3显示维护平台46处于打开位置。当维护平台46处于关闭位置用于工作车辆10的运转时，如图1-2中所示的，冷却腔20大体呈由左壁30、右壁32、后壁34、底壁36、顶壁38和前壁40限定的盒形形状。热交换器42和风扇44位于冷却腔20内。

顶壁38和前壁40的大部分分别由出口28和入口26构成。这最大化了气流可获得的区域并且因而减小通过冷却腔20的气流阻力。气流阻力的减小实现了在风扇44的相同功耗下增加的气流、在风扇44的减少的功耗下相同的气流、或者增加的气流和减少的功耗的某种组合。通过热交换器42的气流的增加增加了热交换器42内的流体和流动通过热交换器42的空气之间的热传递。在本实施例中，流体温度通常大于空气温度，所以增加的气流更加有效地冷却流体。

在可替换实施例中，至冷却腔20的入口26和出口28中的每一个可以分别包括比图示实施例更少的至冷却腔的前壁40和顶壁38的部分，而每个壁的更多部分是实心的以使得空气不能通过它。虽然将入口26和出口28配置成包括比图示实施例更少的壁的部分可能增加通过冷却腔20的气流阻力，但是这种增加的阻力可以是可接受的折衷，例如在只需要有限的气流时以及希望应用与实心壁相关的增加的强度、硬度、或者耐久性时。这些折衷在施工或者林用设备领域中，如在碎片或者撞击在作业机器的外部上可能是常见的的领域中的各种应用中可能是合适的。

在另一个可替换实施例中，冷却腔20可以具有包括两个壁的大部分的两个入口、包括另外两个壁的大部分的两个出口，以及用于其余壁的实心壁。与图示的实施例相比，以此方式配置冷却腔甚至可以进一步可以减小气流阻力，并且因而使得通过热交换器42的气流增加、风扇44的功耗减少、或者两者。然而，这种配置仅在对于冷却腔20的多个侧部上的气流具有足够空间的一些机器上是可行的。

在又一个可替换实施例中，作业机器10的其它部件可以位于冷却腔内，多种可行的部件类型例如是发动机、传动装置、液压部件、或者阀。这种冷却腔可以具有定位成离热交换器42或风扇44具有相当大的距离的多个入口和多个开口，例如用于利用由风扇44产生的气流冷却热交换器42和位于冷却腔20内的其它部件。这种冷却腔还可以具有多个风扇或者多个热交换器。在这些可替换配置中，冷却腔20的形状、尺寸和布局，包括入口、出口、风扇、以及热交换器的定位、数量和尺寸，可以明显变化。这些入口、出口、和冷却腔选项可以被配置成符合具体实施例的诸如包装、气流和冷却载荷之类的需要。

参见图4，入口26包括格栅48和入口栅网50。出口28包括出口栅网52。在此实施例中，入口栅网50和出口栅网52由具有无数小的开孔的穿孔金属片构成，开孔允许空气分别流动通过入口26和出口28，但是开孔可能太小而不允许特定碎片进入冷却腔。此配置防止冷却腔20内的部件遭受可能损害或降低它们的有效性的一些碎片。入口栅网50和出口栅网52可以设计成具有足够小的开孔以阻止作业机器10的应用中期望的碎片的进入，但是具有围绕这些开孔的足够的结构以提供必要强度从而避免由多种可能撞击作业机器10的可能的物件，如石块、木材、管材、或横梁的外部撞击对入口栅网50和出口栅网52的损坏。

在本实施例中，当维护平台46处于打开位置时，格栅48在入口栅网50的顶部。格栅48具有比入口栅网50更大的开孔和围绕开孔的更厚的结构，在本实施例中。这种配置允许用户在维护平台46处于打开位置时走在更坚固的栅格48上，而非更加脆弱的入口栅网50上，同时在维护平台46处于关闭位置时保持入口栅网50的小碎片过滤性能。

在可替换实施例中，像维护平台46和栅格48的部件可以不存在，而包括入口和出口的壁可以或不可以移动至用于维护目的的不同位置。维护平台46和格栅48允许用户进入冷却腔20的配置对于此处所要求保护的发明不是必要的。

在可替换实施例中，如通过操作者指令或者在控制器中运行的算法，可以是选择性地反向风扇44旋转的方向。使风扇44选择性地反向对于作业机器10的运行可能是有利的，包括去除粘在入口46的碎片或者去除风扇上44或者冷却腔20内的灰尘、垃圾或者其它物质的堆积，从而给出一些可能的益处。风扇44反向使得气流通过冷却腔20的方向反转，导致空气通过出口28被从主机12的轮廓顶部17吸入、并且通过入口26被从主机12的轮廓侧部19排出。

参见图5，冷却腔20包括壳体54。壳体54包括框架56。风扇44沿着风扇44的底部(例如沿着一对螺栓的轴线)可枢转地连接至壳体54。靠近风扇44和框架56的上部，风扇例如通过螺母和螺栓被紧固至框架56。在本实施例中，入口26、热交换器42、以及出口28中的每一个的定向都通过沿着每个部件的上游侧的面的平面显示，分别是入口平面58、热交换器平面60和出口平面64。风扇44的定向通过垂直于其旋转轴线的平面显示，该平面是风扇平面62。在可替换实施例中，入口26、热交换器42、以及出口28的形状可以更加复杂，在那些情况中，每个部件的定向垂直于通过该部件的气流的平均方向。

热交换器42相对于入口26(即热交换器平面60相对于入口平面58)、热交换器42相对于风扇44(即热交换器平面60相对于风扇平面62)、热交换器42相对于出口28(即热交换器平面60相对于出口平面64)、风扇44相对于入口26(即风扇平面62相对于入口平面58)、以及风扇44相对于出口28(即风扇平面62相对于出口平面64)的角度都是锐角。由于这些角度都是锐角，热交换器42、风扇44、入口26以及出口28中没有一个是基本上彼此平行的(即，在制造容差内)。在可替换实施例中，热交换器42或风扇44可以基本上平行于入口26或出口28放置。

当风扇44正常运转时(即没有反向)，它使得气流通过入口26，包括通过格栅48和入口栅网50，接着通过热交换器42，接着通过出口28，包括通过出口栅网52。热交换器42和风扇44因而流体地定位在入口26和出口28之间。出口28在风扇44的下游，风扇44在热交换器42的下游，热交换器42在入口26的下游。

热交换器42相对于入口26的角度小于风扇44相对于入口26的角度，风扇44相对于入口26的角度又小于出口28相对于入口26的角度。气流方向因而逐渐地从其在入口26处的方向转变到其在出口28处的方向。与从入口26的角度到出口28的角度的突然转变相比，这种逐渐的转变方向减少了通过冷却腔20的气流阻力，从而实现了在风扇44的相同功耗下增加的气流、在风扇44的减少的功耗下相同的气流、或者增加的气流和风扇44减少的功耗的某种组合。气流方向的逐渐转变的第二个益处在于，减小气流阻力和减少的风扇44功耗均有助于冷却腔20内产生的噪音的减少。作业机器10可以具有位于冷却腔20附近的操作者，或者可以在旁观者在听得见的距离内的工作区域中使用，这样噪音的减少是理想的。

在此实施例中，热交换器42和入口26、热交换器42和风扇44、以及风扇44和出口28之间的角度都是锐角，这进一步有助于逐渐地转变从入口26至出口28的气流的方向。在可替换实施例中，仅热交换器42和风扇44之间的角度可以为锐角，这可能不提供如图示实施例中的气流的逐渐转变方向，但是，比起热交换器42和风扇44基本平行的其它设计，仍然提供更多的逐渐转变方向以及相应的气流阻力的减少。

将热交换器42和风扇44定位成相对于入口26成角度还可以在一些作业机器中提供组装益处。使这些部件成角度可以允许它们安装到冷却腔中，其中它们太大或者不标准地成形而难以平行于至冷却腔的入口或者出口。在其它作业机器中，使热交换器42和风扇44成角度可以在制造过程中使得作业机器10的装配变得容易。

在此实施例中，进入冷却腔20的空气的大部分是通过入口26的，并且从冷却腔20排出的空气的大部分是通过出口28的。然而，左壁30、右壁32、后壁34、底壁36、顶壁38以及前壁40没有连接成使得冷却腔20除了入口26和出口28之外都是密封的。相反地，被吸入冷却腔20的空气和从冷却腔20排出的空气可以通过壁上的各种空隙。如果这种泄露的气流相对于通过入口26和出口28的气流保持很低，那么不会明显影响冷却腔20的性能。

参见图6，维护平台46可以展开以提供用户可进入通道以维护冷却腔20以及其它物件，如图3、4和6中所示的。虽然风扇44在处于使用位置时通常被紧固至框架56，如图5中所示，但它可以被放置到维护位置中，如图6中所示。为了将风扇44放置到维护位置中，风扇44可以从框架56上松开，并且沿其与壳体54的枢轴连接枢转以将它和框架56分开并在框架56的上部和风扇44之间形成维护进入空隙66。维护进入空隙66提供增强的至冷却腔20的用户维护进入性，诸如用于维修或保养风扇44或热交换器42。例如，灰尘和碎片可能积累在冷却腔20中，在风扇44上或者在热交换器42上，并且可能需要被清除以保持冷却腔20的冷却效率(例如通过使用空气软管)。这种任务在风扇44处于使用位置时可能是困难的。维护之后，风扇44沿其至壳体54的枢轴连接枢转返回，这样风扇44的上部可以被紧固至框架56并且维护进入空隙66被关闭。维护平台46接着可以被枢转至其关闭位置并且冷却腔20可以因而返回其使用位置。

参见图7，冷却腔20可以包括附加热交换器70。热交换器42相对于入口26的角度在热交换器42和入口26之间形成楔形空间68。在图7所示的可替换实施例中，附加热交换器70位于楔形空间68内。附加热交换器70被示出为靠着热交换器42放置并且平行于热交换器42，但是可替换地，它可以靠着和平行于入口26放置，或者被放置成与热交换器42和入口26二者成一角度。在可替换实施例中，多个热交换器可以被放置在楔形空间68内，布置多个热交换器的可行方式例如是通过将它们彼此平放堆叠，彼此上下堆叠，或者并排堆叠。

在另一个可替换实施例中，热交换器可以被放置在由风扇44相对于热交换器42的角度形成的空间中。然而，这种配置需要考虑风扇44的路径以避免风扇44与位于风扇44和热交换器42之间的多个热交换器之间的干扰。

在一个冷却腔中可以使用多个热交换器以冷却多种不同的流体或者在一个回路的不同部分中的相同流体而不需要添加附加的冷却腔。作为一个示例，热交换器42可以将热量传递出发动机，而附加热交换器70可以将热量从车轴冷却液中传递出来。作为另一个示例，热交换器42可以将热量从离开液压缸的液压流体中传递出来，而附加热交换器70可以将热量从离开液压风扇的液压流体传递出来。可替换地，还可以使用多个热交换器以增加用于一种流体的总的热传递区域并且因而增加冷却腔的冷却能力。例如，热交换器42和附加热交换器70可以串联地流体连接以使得两者将热量从同一传动流体中传递出来。

冷却腔的数量、尺寸、以及形状，由一个冷却腔冷却的流体的数量，以及气流的形式的选择取决于具体应用的多个因素，如冷却载荷、噪声、碎片和组装。

虽然在附图和前面的描述中详细描述和图示了本公开内容，但是这种描述和图示会被认为是示例性的而不限制特征，要理解所显示和描述的图示性实施例以及进入本公开内容的精神内的所有变化和修改需要被保护。要注意的是本公开内容的可替换实施例可以不包括所描述的所有特征，但仍然受益于来自这些特征的至少一些优点。本领域技术人员可以容易地设计出他们自己的执行方案，这些执行方案包括本公开内容的一个或多个特征并且落入所附的权利要求的精神和范围内。

Claims (15)

1.一种用于供作业机器使用的冷却腔，其特征在于，所述冷却腔包括： 

入口； 

出口； 

用于冷却作业机器的流体的热交换器，所述热交换器流体地定位在所述入口和所述出口之间；和 

风扇，该风扇流体地定位在所述入口和所述出口之间，用于引起气流从所述入口通过热交换器到达所述出口，该风扇定位成相对于热交换器成锐角以在该风扇的运转期间使所述入口和所述出口之间的气流转变方向。 

2.根据权利要求1所述的冷却腔，其特征在于，所述风扇定位成相对于所述入口成锐角和相对于所述出口成锐角。 

3.根据权利要求2所述的冷却腔，其特征在于，所述热交换器定位成相对于所述入口成锐角和相对于所述出口成锐角。 

4.根据权利要求3所述的冷却腔，其特征在于，所述热交换器是第一热交换器，并且所述冷却腔包括第二热交换器，所述第二热交换器定位在由所述第一热交换器和所述入口之间的锐角形成的楔形空间中。 

5.根据权利要求1所述的冷却腔，其特征在于，所述风扇被安装用于离开热交换器枢转运动至维护位置，以在所述风扇和热交换器之间形成用于热交换器的维护的维护进入空隙，并且所述风扇被安装用于朝向热交换器枢转运动至使用位置，以闭合所述维护进入空隙。 

6.根据权利要求5所述的冷却腔，包括壳体，其特征在于，所述壳体包括围绕热交换器的框架，所述风扇可枢转地连接至所述壳体，并且所述风扇在处于所述使用位置时被紧固至所述框架，而在处于所述维护位置时未被紧固并且远离所述框架，以在所述框架和所述风扇之间限定所述维护进入空隙。 

7.根据权利要求1所述的冷却腔，其特征在于，垂直于所述风扇的旋转轴线的平面相对于垂直于风扇运转时通过热交换器的平均气流方向的平面成锐角。 

8.根据权利要求7所述的冷却腔，其特征在于，垂直于所述风扇的旋转轴线的平面相对于垂直于风扇运转时通过所述入口的平均气流方向的平面成锐角，并且，相对于垂直于风扇运转时通过所述出口的平均气流方向的平面成锐角。 

9.根据权利要求1所述的冷却腔，其特征在于，所述入口是第一入口，所述出口是第一出口，所述冷却腔包括多于一个的入口和多于一个的出口，并且所述冷却腔被构造成使得所述风扇运转时流过第一入口的空气比流过任何其它入口的空气多，并且流过第一出口的空气比流过任何其它出口的空气多。 

10.根据权利要求9所述的冷却腔，其特征在于，所述风扇定位成相对于所述第一入口成锐角和相对于所述第一出口成锐角。 

11.根据权利要求10所述的冷却腔，其特征在于，所述热交换器定位成相对于所述第一入口成锐角和相对于所述第一出口成锐角。 

12.根据权利要求9所述的冷却腔，其特征在于，所述风扇基本上不平行于所述冷却腔的任何入口或者所述冷却腔的任何出口。 

13.根据权利要求12所述的冷却腔，其中，所述热交换器基本上不平行于所述冷却腔的任何入口或者所述冷却腔的任何出口。 

14.根据权利要求9所述的冷却腔，其特征在于，所述热交换器是第一热交换器，并且所述冷却腔包括第二热交换器，所述第二热交换器定位在由所述第一热交换器和所述入口之间的所述锐角形成的楔形空间中。 

15.一种作业机器，其特征在于，该作业机器包括外部轮廓和权利要求1所述的冷却腔，其中所述外部轮廓包括轮廓顶部、轮廓底部、以及将轮廓顶部和轮廓底部相互连接的轮廓侧部，所述入口沿着轮廓侧部定位，而所述出口沿着轮廓顶部定位。 

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