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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Nicht zutreffend.
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ANGABE ÜBER STAATLICH GEFÖRDERTE FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
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Nicht zutreffend.
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GEBIET DER OFFENBARUNG
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Diese Offenbarung bezieht sich auf Kühl- und Schmutzminderungssysteme zur Verwendung in Antriebssträngen von Arbeitsfahrzeugen, wie etwa Antriebssträngen von Mähdreschern und anderen Arbeitsfahrzeugen, die in mit Schmutz belasteten Umgebungen betrieben werden.
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HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
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Bestimmte Arbeitsfahrzeuge arbeiten routinemäßig in Umgebungen mit relativ großen Mengen an Luftverunreinigungen. Beispielsweise können bei Mähdreschern und anderen Erntegutausrüstungen relativ große Mengen an Staub, kleinen Teilen des Ernteguts und sonstigem Schmutz (hier allgemein als „Fremdkörper“ oder „FOD“ bezeichnet) in die Luft gelangen und schließlich unter Umständen im Motorraum des Arbeitsfahrzeugs aufgenommen werden. Einmal aufgenommen, können die in der Luft befindlichen FOD im Motorraum zirkulieren und sich auf Bereichen des Motors und/oder anderen im Motorraum befindlichen Komponenten des Antriebsstrangs absetzen. In Fällen, in denen solche in der Luft befindlichen FOD brennbar sind, wie z. B. bei organischen Stoffen, die üblicherweise von Mähdreschern und sonstigen Erntegutausrüstungen aufgenommen werden, besteht die Gefahr, dass sich das FOD entzündet und zu einem Motorbrand (hier „FOD-induzierter Brand“) entwickelt. Es wurden bestimmte Systeme vorgeschlagen , um das Risiko von FOD-induzierten Brandgefahren in Mähdreschern und ähnlichen Arbeitsfahrzeugen zu verringern; solche Systeme werden jedoch typischerweise durch übermäßige Komplexität, hohem Teileaufkommen und unerschwinglichen Einbaukosten gehemmt. Solche vorgeschlagenen Systeme erfordern oft den Einsatz von Freon oder einem weiteren Kühlmittel im Kühlkreislauf, um den gewünschten Kühleffekt zu erzielen. Darüber hinaus können solche vorgeschlagenen Systeme unter realen Betriebsbedingungen das Risiko von FOD-induzierten Bränden innerhalb der Antriebsstränge von Arbeitsfahrzeugen möglicherweise nicht nennenswert senken.
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ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
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Kühl- und Schmutzminderungssysteme sind für den Einsatz in Verbindung mit dem Antriebsstrang von Arbeitsfahrzeugen, wie z. B. Mähdreschern und sonstigen Arbeitsfahrzeugen, die in mit Schmutz belasteten Umgebungen betrieben werden, vorgesehen. Das Kühl- und Schmutzminderungssystem umfasst in Ausführungsformen eine Druckluftquelle, die einen Druckluftstrom mit einer ersten Temperatur bereitstellt, eine Vielzahl von Prallauslässen, die so in der Nähe des Antriebsstrangs des Arbeitsfahrzeugs angeordnet sind, dass sie Luftströme gegen gezielte Außenbereiche des Fahrzeugs richten, und ein Strömungsnetzwerk, das die Druckluftquelle mit der Vielzahl von Prallauslässen fluidisch verbindet. Ein erstes Wirbelrohr ist im Strömungsnetzwerk so angeordnet und konfiguriert, dass es den von der Druckluftquelle erhaltenen Druckluftstrom in einen heißen und einen temperaturreduzierten Strom trennt. Das erste Wirbelrohr enthält einen Wirbelrohreinlass, der mit der Druckluftquelle fluidisch gekoppelt ist, eine Auslassöffnung, durch die der Heißstrom abgelassen wird, und eine Düse, durch die der Strom mit reduzierter Temperatur, die niedriger liegt als die erste Temperatur, abgelassen wird. Der Strom mit reduzierter Temperatur trifft auf mindestens einen der angestrebten Außenbereiche des Antriebsstrangs des Arbeitsfahrzeugs, um diesen zu kühlen und die Ansammlung von Schmutz zu reduzieren. Der reduzierte Temperaturstrom kann auf den oder die Zielbereiche des Antriebsstrangs des Arbeitsfahrzeugs unmittelbar nach der Absaugung durch die Wirbelrohrdüse auftreffen oder stattdessen durch zusätzliche Verrohrungen (z. B. Leitungen) fließen, bevor er auf den oder die Zielbereiche des Antriebsstrangs des Arbeitsfahrzeugs trifft.
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In anderen Ausführungsformen enthält das Kühl- und Schmutzminderungssystem eine Druckluftquelle, ein Strömungsnetzwerk und mindestens ein Wirbelrohr. Das Wirbelrohr ist so konfiguriert, dass es den von der Druckluftquelle erhaltenen Druckluftstrom in einen heißen und einen temperaturreduzierten Strom trennt. Das Wirbelrohr enthält einen Wirbelrohreinlass, der mit der Druckluftquelle fluidisch gekoppelt ist, eine Auslassöffnung, durch die der Heißstrom abgelassen wird, sowie eine Düse, durch die der Strom mit reduzierter Temperatur abgelassen wird. Das Strömungsnetzwerk umfasst eine Zufuhrströmungsleitung, die einen Auslass der Druckluftquelle fluidisch mit dem Wirbelrohreinlass verbindet; eine Vielzahl von Prallauslässen, die um den Antriebsstrang des Arbeitsfahrzeugs herum angeordnet sind, um Luftströme gegen gezielte Außenbereiche desselben zu richten; und eine Verteilerströmungsleitung, welche die Düse des Wirbelrohrs fluidisch mit der Vielzahl von Prallauslässen verbindet.
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In noch weiteren Ausführungsformen enthält das Kühl- und Schmutzminderungssystem eine Druckluftquelle, die einen Druckluftstrom bereitstellt, ein Strömungsnetzwerk, das einen Auslass der Druckluftquelle fluidisch verbindet, und eine Anordnung von Wirbelrohren, die im Strömungsnetzwerk positioniert und entlang des Antriebsstrangs des Arbeitsfahrzeugs beabstandet sind. Die Anordnung der Wirbelrohre enthält Wirbelrohreinlässe, die über das Strömungsnetzwerk mit der Druckluftquelle fluidisch gekoppelt sind. Die internen Strömungsgeometrien der Wirbelrohre, wie sie in der Wirbelrohranordnung enthalten sind, sind so konfiguriert, dass der an den Wirbelrohreinlässen empfangene Druckluftstrom in Heißströme und Ströme mit reduzierter Temperatur getrennt wird. Die Wirbelrohre enthalten außerdem Auslassöffnungen, durch welche die Heißströme abgeführt werden, sowie Düsen, durch welche die temperaturreduzierten Ströme auf ausgewählte Außenbereiche des Antriebsstrangs des Arbeitsfahrzeugs prallen.
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Die Details einer oder mehrerer Ausführungsformen sind in den beigefügten Zeichnungen sowie in der nachstehenden Beschreibung festgelegt. Andere Eigenschaften und Vorteile werden aus der Beschreibung und den Zeichnungen sowie aus den Ansprüchen ersichtlich.
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Figurenliste
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Mindestens ein Beispiel der vorliegenden Offenbarung wird nachstehend in Verbindung mit den folgenden Figuren beschrieben:
- 1 ist ein seitliches Schema eines Arbeitsfahrzeugs (hier ein Mähdrescher), das mit einem Kühl- und Schmutzminderungssystem ausgestattet ist, wie es in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt wird;
- 2 ist ein Schema eines beispielhaften Kühl- und Schmutzminderungssystems, eines Arbeitsfahrzeugantriebsstrangs und bestimmter weiterer Komponenten, die in den in den Mähdrescher wie in 1 dargestellt integriert werden können.
- 3 stellt einen Querschnitt eines Wirbelrohrs dar, das für ein beispielhaftes Kühl- und Schmutzminderungssystem passend integriert ist, wie es in 2 dargestellt wird;
- 4 ist eine isometrische Ansicht eines Teils des in 2 gezeigten Beispiels für ein Kühl- und Schmutzschutzsystem, die zeigt, wie die Prallauslässe des Kühl- und Schmutzminderungssystems über den Motor und andere Komponenten in einem Arbeitsfahrzeug-Antriebsstrang (generisch dargestellt) verteilt werden können, um Luftströme mit reduzierter Temperatur gegen bestimmte Außenbereiche des Antriebsstrangs zu leiten;
- Die 5 und 6 sind isometrische bzw. gemischte Ansichten, die eine realistischere Art und Weise veranschaulichen, in der eine Wirbelrohranordnung, die im Beispiel des Kühl- und Schmutzminderungssystems enthalten ist, so positioniert werden kann, dass Luftströme mit reduzierter Temperatur auf bestimmte Bereiche eines Motorblocks gerichtet werden;
- 7 stellt eine isometrische Ansicht dar, die eine realistischere Art und Weise veranschaulicht, in der weitere Auslässe, die in dem Beispiel des Kühl- und Schmutzminderungssystems integriert sind, um Komponenten des Antriebsstrangs des Arbeitsfahrzeugs (hier Hoch- und Niederdruckturbinenabschnitte) in einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung positioniert werden können; und
- 8 zeigt eine isometrische Ansicht, die der in 5 gezeigten ähnelt, aber eine Art und Weise veranschaulicht, wie Auslässe für die wirbelfreie Prallauslässe positioniert werden können, um Luftströme mit reduzierter Temperatur gegen bestimmte Bereiche eines Motorblocks zu richten, entsprechend einer weiteren Beispielausführung der vorliegenden Offenbarung.
- Gleiche Referenzsymbole in den unterschiedlichen Zeichnungen bezeichnen gleiche Elemente. Aus Gründen der Einfachheit und Klarheit der Darstellung können Beschreibungen und Details bekannter Merkmale und Techniken weggelassen werden, um unnötiges Verdecken der in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung beschriebenen beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführungsformen der Erfindung zu vermeiden. Es versteht sich ferner, dass Merkmale oder Elemente, die in den begleitenden Figuren erscheinen, nicht zwangsläufig maßstabsgetreu gezeichnet sind, sofern nicht anders vermerkt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind in den beigefügten Figuren der vorstehend kurz beschriebenen Zeichnungen dargestellt. Verschiedene Abwandlungen der beispielhaften Ausführungsformen können von Fachleuten in Betracht gezogen werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie in den beigefügten Ansprüchen festgelegt.
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ÜBERSICHT
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Im Folgenden werden Kühl- und Schmutzminderungssysteme für den Einsatz in Arbeitsfahrzeugen beschrieben, die anfällig für FOD-induzierte Brände sind, wie z. B. Erntefahrzeuge und sonstige Arbeitsfahrzeuge, die in mit Schmutz belasteten Umgebungen betrieben werden. Wie durch den Begriff „Kühlung und Schmutzminderung“ angedeutet, bieten Ausführungsformen des nachfolgend beschriebenen Systems sowohl Kühl- als auch Schmutzbeseitigungsfunktionen, indem gekühlte Luftströme gegen ausgewählte Außenbereiche von Komponenten im Antriebsstrang eines Arbeitsfahrzeugs, wie z. B. einem Motor und/oder Turbolader, gerichtet werden, die ansonsten anfällig für die Ansammlung von Schmutz und lokal erhöhten thermischen Extremen ausgesetzt sein können. Die gegen den Antriebsstrang gerichteten gekühlten Luftströme (auch als „Prallströme“ bezeichnet) können als kontinuierliche Ströme, als intermittierende Luftströme oder als pulsierende Ströme bereitgestellt werden, abhängig von der Systemauslegung und/oder dem Modus, in dem das System derzeit arbeitet, sofern es in mehreren Modi betrieben werden kann. Durch die Bereitstellung sowohl einer gezielten Schmutzbeseitigung als auch einer aktiven Prallkühlung kann das Kühl- und Schmutzminderungssystem in vielen Fällen das FOD-induzierte Brandrisiko innerhalb der Antriebsstränge von Arbeitsfahrzeugen deutlich senken.
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Ausführungsformen des Kühl- und Schmutzminderungssystems sorgen für einen zuverlässigen Betrieb über längere Zeiträume und lassen sich kostengünstig in den Antriebsstrang integrieren. Solche Vorteile werden zumindest teilweise durch den Einbau von speziellen Wirbelrohren (auch als „Wirbelkühler“ bezeichnet) erreicht, die dazu dienen, unter Druck stehende Luftströme passiv in temperaturreduzierte Ströme und erwärmte Auslassströme zu trennen. Die Wirbelrohre enthalten möglicherweise nur wenige oder überhaupt keine aktiv bewegten Komponenten oder Teile und sind daher gut geeignet, einen längeren, störungsfreien Betrieb zu gewährleisten, sofern sie in einer relativ rauen, stark schwingenden und mit Schmutz belasteten Umgebung eingesetzt werden, in der Arbeitsfahrzeuge häufig betrieben werden. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung solcher Wirbelrohre in Verbindung mit einer Druckluftquelle, die einen unter Druck stehenden (vorzugsweise gefilterten) Luftstrom mit ausreichend hohem Druckniveau bereitstellen kann, eine Temperaturreduzierung der Prallströme, ohne dass auf komplexere Kühlmittel (z. B. Nutzung des Kühlmittelstroms gemeinsam mit dem Antriebsstrang des Arbeitsfahrzeugs) zurückgegriffen werden muss, und mit einem akzeptablen Kompromiss hinsichtlich der Druckreduzierung. Ausführungsformen des Kühl- und Schmutzminderungssystems können so den überschüssigen Druckluftstrom über die Wirbelrohre in Luftströme mit reduzierter Temperatur umwandeln, die so angepasst werden können, dass sie ein optimales Gleichgewicht zwischen den für die Schmutzbeseitigung geeigneten Druckniveaus und der Temperaturreduzierung des Luftstroms für die Prallkühlung gezielter Hot Spots im Antriebsstrang bieten.
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Insbesondere Mähdrescher und andere Arbeitsfahrzeuge sind in der Regel mit Luftkompressoren ausgestattet, um dem Bediener z. B. eine bequeme Möglichkeit zu bieten, das Arbeitsfahrzeug mit einem luftbetriebenen Reinigungszubehör (z. B. einem tragbaren Reinigungsgerät) zu reinigen, wenn das Arbeitsfahrzeug nicht benutzt wird. In Fällen, in denen das Arbeitsfahrzeug mit einem solchen Luftkompressor ausgestattet ist, kann das Kühl- und Schmutzminderungssystem den vorhandenen Luftkompressor (möglicherweise zusammen mit anderen vorhandenen Komponenten, wie z. B. einem Drucklufttank) als Druckluftquelle verwenden, aus der das (die) Wirbelrohr(e) einen Druckluftstrom beziehen kann (können). Dies kann die Integrationskosten durch die Verwendung oder gemeinsame Nutzung bestehender Komponenten an Bord eines Arbeitsfahrzeugs reduzieren. Darüber hinaus können Energieeinsparungen erzielt werden, indem der vom Kompressor (der während des Betriebs des Arbeitsfahrzeugs aktiv angetrieben werden kann) erzeugte überschüssige Druckluftstrom zur Bereitstellung der nachstehend beschriebenen Kühl- und Schmutzbeseitigungsfunktionen genutzt wird.
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Die Integration des Kühl- und Schmutzminderungssystems kann durch die äußere Beschaffenheit der Kanäle und Prallauslässe weiter erleichtert werden, die um einen äußeren Umfang des Antriebsstrangs des Arbeitsfahrzeugs herumgeführt oder anderweitig strategisch positioniert sind, um die Prallströme gegen die anvisierten Antriebsstrangbereiche czu leiten. Folglich kann das Kühl- und Schmutzminderungssystem mit relativ geringen, wenn überhaupt, Änderungen an bestehenden Antriebsstrangkomponenten bzw. an der Infrastruktur in den Antriebsstrang eines Arbeitsfahrzeugs integriert werden; in bestimmten Fällen kann es durch nachträglichen Einbau nach der Erstfertigung in den Antriebsstrang eines Arbeitsfahrzeugs integriert werden. Ausführungsformen des Kühl- und Schmutzminderungssystems zeichnen sich zudem durch ein hochflexibles Design aus, das über mehrere Arbeitsfahrzeugplattformen hinweg angepasst werden kann und das durch eine beliebige Anzahl von Prallauslässen erweitert werden kann, die auf den jeweiligen Antriebsstrang, in den das System integriert ist, zugeschnitten sind.
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Eine zusätzliche Beschreibung eines Beispiels für ein Kühl- und Schmutzminderungssystem, das an Bord eines Arbeitsfahrzeugs eingesetzt wird, wird nun im Zusammenhang mit den 1-8. erörtert. Während das beispielhafte Kühl- und Schutzminderungssystem im Folgenden im Zusammenhang mit einem bestimmten Arbeitsfahrzeugtyp (nämlich einem Mähdrescher) beschrieben wird, können Ausführungsformen des Kühl- und Schutzminderungssystems an Bord zahlreicher verschiedener Arten von Arbeitsfahrzeugen eingesetzt werden. In dieser Hinsicht können Ausführungsformen des Kühl- und Schutzminderungssystems auf vorteilhafte Weise in jedes Arbeitsfahrzeug integriert werden, dessen Antriebsstrang anfällig für FOD-induzierte Brände ist, insbesondere in Arbeitsfahrzeuge, die routinemäßig in einer Umgebung betrieben werden, die relativ große Mengen an brennbarem Schmutz in der Luft enthält. Eine nicht erschöpfende Liste von Arbeitsfahrzeugen, in die Ausführungsformen des Kühl- und Schmutzschutzsystems sinnvoll integriert werden können, umfasst andere Arten von Erntemaschinen, wie z. B. Traktoren und Baumwollerntemaschinen, Forstarbeitsfahrzeuge, wie z. B. Fäller-Bündler, sowie Bauarbeitsfahrzeuge, wie z. B. Lader, Planierraupen, Bagger und Motorgrader.
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MÄHDRESCHER, DER MIT EINEM BEISPIELHAFTEN KÜHL- UND
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SCHMUTZMINDERUNGSSYSTEM AUSGESTATTET IST
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Mähdreschers 20 einschließlich eines Kühl- und Schmutzminderungssystems 22, wie es in Übereinstimmung mit einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt wird. Der Mähdrescher 20 verfügt über einen Radkörper oder Fahrgestell 24 und eine Bedienstation 26. Die Räder 28 des Arbeitsfahrzeugfahrgestells 24 werden durch einen Antriebsstrang angetrieben, wie in 1 durch Kasten 30 (im Folgenden „Antriebsstrang 30“) allgemeingültig dargestellt. Wie in 1 angegeben, können der Antriebsstrang 30 oder Teile des Antriebsstrangs 30 zumindest in einigen Ausführungsformen dieser Offenbarung als Teil des Kühl- und Schmutzminderungssystems 22 betrachtet werden. Im Vergleich dazu stellt Kasten 32 einen von außen zugänglichen Luftkompressor (im Folgenden „Luftkompressor 32“) dar, der in weiteren Ausführungsformen in das Kühl- und Schmutzminderungssystem 22 einbezogen werden kann. Der abgebildete Mähdrescher 20 enthält darüber hinaus verschiedene andere Komponenten, wie z. B. ein Standardvorsatzgerät oder eine Korn-Plattform 34, die an einem aus dem vorderen Ende des Mähdreschers 20 herausragenden Zuführgehäuse 36 montiert ist. Solche zusätzlichen Komponenten sind in der Branche bekannt und werden hier nicht im Detail beschrieben. Es ist jedoch anzumerken, dass verschiedene andere Arten von modularen Vorsatzgeräten mit der abgebildeten Korn-Plattform 34 ausgetauscht und gegebenenfalls an das Zuführgehäuse 36 angebaut werden können, um mit der Erntemaschine 20 verschiedene Sorten von Erntegut zu ernten.
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Während der Mähdrescher 20 über ein Feld 38 fährt, wird das Erntegut von der Korn-Plattform 34 abgetrennt, in das Zuführgehäuse 36 aufgenommen und in den nachfolgenden Abschnitten des Mähdreschers 20 verarbeitet. Bei solchen Aktivitäten entstehen oft relativ große Mengen an brennbaren Abfällen, wie Pflanzen, Bodenmaterial und Feinstaub, die als FOD in die Luft abgegeben werden. Das in der Luft befindliche FOD wird anschließend in den Motorraum des Mähdreschers 20 aufgenommen. Nach der Aufnahme neigen solche in der Luft befindlichen FOD dazu, zu verwirbeln oder anderweitig unregelmäßig oder turbulent im Motorraum der Erntemaschine 20 zu zirkulieren. Die zirkulierenden FOD können sich auf bestimmten Bereichen des im Motorraum der Erntemaschine 20 untergebrachten Antriebsstrangs 30 ablagern und ansammeln, z. B. auf den Bereichen des Antriebsstrangs 30, die freiliegende Steckverbindungen zwischen den Komponenten und/oder komplexere Außengeometrien aufweisen. Abhängig von der Brennbarkeit solcher in der Luft befindlicher FOD (z. B. Flammpunkt der FOD) kann eine beträchtliche Brandgefahr entstehen, sobald sich eine ausreichende Menge der in der Luft befindlichen FOD in Bereichen des Antriebsstrangs 30 ansammelt, in denen lokal stark erhöhte Temperaturen oder „Hot Spots“ auftreten. Bestimmte sekundäre Faktoren können ebenfalls zur Wahrscheinlichkeit solcher FOD-induzierter Motorbrände beitragen, wie z. B. die aktuellen Umgebungstemperaturen und die Luftfeuchtigkeit. Um die Wahrscheinlichkeit von FOD-induzierten Motorbränden zu reduzieren, ist der Mähdrescher 20 daher zusätzlich mit dem Kühl- und Schmutzminderungssystem 22 ausgestattet, das nun im Zusammenhang mit 2.
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Bezugnehmend auf 2 ist ein Beispiel für verschiedene geeignete Komponenten, die im Beispiel des Kühl- und Schmutzminderungssystems 22 enthalten sind, schematisch dargestellt. In der abgebildeten Ausführungsform umfasst der Antriebsstrang des Arbeitsfahrzeugs 30 einen primären Verbrennungsmotor 40, einen Niederdruckturbinenabschnitt (LPT) 42 und einen Hochdruckturbinenabschnitt (HPT) 44. Der LPT-Abschnitt 42 und der HPT-Abschnitt 44 sind in Reihe geschaltet und mit dem Motor 40 fluidisch gekoppelt, um diesem eine Turboladefunktion bereitzustellen. Wie in 2 im Allgemeinen angegeben, können der LPT-Abschnitt 42 und der HPT-Abschnitt 44 (gemeinsam ein Turbolader 42, 44) neben dem Motor 40 oder auf andere Weise relativ nahe am Motor 40 angeordnet sein. Der Primärmotor 40 und der Turbolader 42, 44 können jeweils in einem Motorraum 46 des Mähdreschers 20 untergebracht werden, ebenso verschiedene weitere Komponenten des Systems 22 und des Antriebsstrangs 30.
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Wie zuvor angegeben, kann das Kühl- und Schmutzminderungssystem 22 in bestimmten Ausführungsformen einen Luftkompressor 32 enthalten. Sofern vorhanden, kann der Luftkompressor 32 (oder zumindest ein Anschluss des Luftkompressors 32) an einer oder durch eine Außenwand 48 des Mähdreschers 20 (oder eines anderen Arbeitsfahrzeugs) montiert werden, um den manuellen Anschluss von druckluftbetriebenen Werkzeugen zu ermöglichen, wenn die Erntemaschine 20 nicht gesteuert wird oder sich nicht anderweitig in Betrieb befindet. Wie beispielsweise in 2 angegeben, kann der Luftkompressor 32 beispielsweise mindestens einen von außen zugänglichen Auslass 50 enthalten, an den ein manuelles Reinigungszubehör 52 fluidisch angeschlossen werden kann, z.B. mit Hilfe einer Schnellkupplung. Die Fluidverbindung, die das manuelle Reinigungszubehör 52 (z. B. ein tragbares Reinigungsgerät) mit dem externen Auslass 50 des Luftkompressors 32 (hier auch als „manuelle Zubehörkupplung“ bezeichnet) verbindet, wird durch die Strömungsleitung 54 dargestellt. Ein solches manuelles Reinigungszubehör 52 kann daher wahlweise an den Luftkompressor 32 (oder an den nachfolgend beschriebenen Luftkompressortank 56) gekoppelt werden; und kann, falls es so gekoppelt ist, von diesem mit einem Druckluftstrom versorgt werden. Ein Bediener des Mähdreschers 20 kann anschließend die aus dem manuellen Reinigungszubehör 52 austretende Druckluft nutzen, um Schmutz und sonstige Verunreinigungen aus dem Mähdrescher 20 zu entfernen, wenn dieser nicht in Betrieb ist.
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Zusätzlich zum Luftkompressor 32 beinhaltet das beispielhafte Kühl- und Schmutzminderungssystem 22 außerdem einen Luftkompressortank 56; mindestens ein Steuerventil 58; einen Controller 60, der mit einem computerlesbaren Speicher 62 verbunden ist; eine Vielzahl von Wirbelrohren 64, 66, 68, 70; und ein Strömungsnetzwerk 72, 74, 76, 78. Das Strömungsnetzwerk 72, 74, 76, 78 verbindet die verschiedenen flüssigkeitsführenden Komponenten des Kühl- und Schmutzminderungssystems 22 fluidisch miteinander, wie schematisch dargestellt. Genauer gesagt, die im Strömungsnetzwerk 72, 74, 76, 78 enthaltenen Strömungsleitungen 72, 74 koppeln einen Auslass des Luftkompressors 32 mit einem Anschluss des Luftkompressortanks 56, während die Strömungsleitung 74 den Anschluss des Luftkompressortanks 56 außerdem mit einer Einlassseite des Steuerventils 58 fluidisch koppelt. Die Strömungsleitung 74 kann hier auch als „Zufuhrleitung“ bezeichnet werden, da die Strömungsleitung 74 die Druckluftquelle 32, 56 fluidisch mit dem Einlass des Wirbelrohres 64 und den weiteren Wirbelrohren 66, 68, 70 nachgelagert davon koppelt. Abschließend koppeln die weiter im Strömungsnetzwerk 72, 74, 76, 78 enthaltenen Strömungsleitungen 76, 78 die Auslassseite des Steuerventils 58 fluidisch mit der Vielzahl der im Strömungsnetzwerk 72, 74, 76, 78 positionierten Wirbelrohren 64, 66, 68, 70. Die Strömungsleitungen, aus denen das Strömungsnetzwerk 72, 74, 76, 78 besteht, können mit flexiblen Schläuchen, starren Rohrleitungen, anderen Rohrtypen und Kombinationen daraus realisiert werden. Zahlreiche weitere Konfigurationen oder Ablaufarchitekturen sind in weiteren Umsetzungen des Systems 22 ebenfalls möglich.
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Der Luftkompressor 32 und der Luftkompressortank 56 dienen gemeinsam als Druckluftquelle 32, 56, die während des Betriebs des Systems 22 die Wirbelrohre 64, 66, 68, 70 mit Druckluft versorgt. Die Verwendung des von außen zugänglichen Luftkompressors 32, sofern er am Mähdrescher 20 (oder einem anderen Arbeitsfahrzeug) vorhanden ist, als Druckluftquelle kann zur Kostenreduzierung der Komponenten und zur Energieeinsparung beitragen. Der vom Kompressor 32 erzeugte, überschüssige Druckluftstrom wird konventionell in die Umgebung abgelassen oder „über Bord geworfen“, falls der Mähdrescher 20 bei der Getreideernte eingesetzt oder anderweitig aktiv bedient wird. Durch die Verwendung eines solchen überschüssigen Druckluftstroms können folglich Energieeinsparungen bei der Bereitstellung der unten beschriebenen Prallkühl- und Schmutzbeseitigungsfunktionen erzielt werden. Zusätzlich kann die Verwendung des von außen zugänglichen Luftkompressors 32 und/oder des Luftkompressortanks 56 bei bereits vorhandenen Komponenten an Bord der Erntemaschine 20 die Kosten für die Integration des Systems 22 reduzieren. Ungeachtet dieser Vorteile kann im Beispiel des Kühl- und Schmutzminderungssystems 22 der Luftkompressor 32 und/oder der Luftkompressortank 56 (oder ein anderer Typ von Luftkompressor) in weiteren Ausführungsformen entfallen, vorausgesetzt, dass eine geeignete Versorgung der Wirbelrohre 64, 66, 68, 70 mit einem Druckluftdruckstrom zur Verfügung steht.
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Der Druckluftstrom von der Druckluftquelle 32, 56 zu den Wirbelrohren 64, 66, 68, 70 kann durch Modulation des Steuerventils 58 kontrolliert werden. Zur Modulation des Steuerventils 58 sendet der Controller 60 ausgewählte Steuerbefehle an ein Ventilstellglied 80, das mechanisch mit dem Ventilelement des Steuerventils 58 verbunden ist. Solche Befehle können je nach Ausführung des Ventilstellglieds 80 elektrischer, pneumatischer oder hydraulischer Natur sein; z. B. kann das Ventilstellglied 80 in Ausführungsformen die Form eines elektromechanischen Ventilstellglieds einnehmen, das elektrische Steuersignale vom Controller 60 erhält. Das Ventilstellglied 80 kann ein im Steuerventil 58 enthaltenes Ventilelement zwischen den Positionen „offen“, „geschlossen“ und eventuell mittleren (teilweise offenen) Positionen entsprechend den vom Controller 60 erhaltenen Befehlen bewegen. Der Controller 60 kann dem Ventilstellglied 80 befehlen, das Steuerventil 58 zu modulieren und damit den Druckluftstrom zu den Wirbelrohren 64, 66, 68, 70 in Abhängigkeit von einer beliebigen Anzahl von Faktoren zu regulieren. Solche Faktoren können unter anderem, jedoch nicht ausschließlich, eine Kombination aus folgenden Faktoren umfassen: (i) Daten, die von einem oder mehreren Sensoren an Bord des Mähdreschers 20 empfangen werden (dargestellt durch Symbol 82 in 2), (ii) Bedienerbefehle, die von einer Bedienereingabevorrichtung in der Bedienerstation 26 dere Erntemaschine 20 empfangen werden (dargestellt durch Symbol 84 in 2), und/oder (iii) gespeicherte Daten (z. B. ein Zeitplan oder ein Modusschema), die im Speicher 62 gespeichert sind.
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Der Controller 60 kann jede Form annehmen, die geeignet ist, die hier beschriebenen Funktionen zu erfüllen, wobei der Begriff „Controller“ in einem nicht einschränkenden Sinne verwendet wird, um sich allgemein auf die Verarbeitungsarchitektur des Kühl- und Schmutzminderungssystems 22 zu beziehen. Demzufolge kann der Controller 60 einen oder mehrere Prozessoren, einen computerlesbaren Speicher (einschließlich oder zusätzlich zum Speicher 62), Stromversorgungen, Speichergeräte, Schnittstellenkarten und andere standardisierte Komponenten beinhalten oder damit verbunden sein. Der Controller 60 kann auch eine beliebige Anzahl von Firmware- und Softwareprogrammen oder computerlesbaren Anweisungen enthalten oder mit diesen interagieren, die zur Ausführung der verschiedenen hier beschriebenen Prozessaufgaben, Berechnungen und Steuerfunktionen dienen. In ähnlicher Weise kann der Speicher 62 eine beliebige Anzahl und Art von Speichermedien oder Bereichen umfassen, die sich zur Speicherung eines computerlesbaren Codes oder von Anweisungen für den Controller 60 eignen, sowie sonstige Daten, die zur Unterstützung des Betriebs des Kühl- und Schmutzminderungssystems 22 verwendet werden.
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In weniger komplexen Ausführungsformen kann es dem Kühl- und Schmutzminderungssystem 22 an fortschrittlicherer Intelligenz oder Logik mangeln. In diesem Fall können der Controller 60 und seine zugehörigen Komponenten im System 22 weggelassen werden. So kann z. B. in bestimmten Fällen ein Druckluftstrom zu den Wirbelrohren 64, 66, 68, 70 an jeder Verbindungsstelle zugeführt werden, während der Luftkompressor 32 aktiv den Druckluftstrom ablässt, während der Luftkompressortank 56 gefüllt wird. Analog dazu kann in Ausführungsformen das Steuerventil 58 durch ein Entlüftungsventil oder ein Druckbegrenzungsventil ersetzt werden (ebenfalls generisch dargestellt durch das Ventilsymbol 58 in 2), das sich öffnet, um einen Luftstrom zu den Wirbelrohren 64, 66, 68, 70 zu ermöglichen, sobald durch eine Druckdifferenz über das Druckbegrenzungsventil ein erster vorgegebener Druckschwellenwert überschritten wird. Dieser vorgegebene Druckschwellenwert kann z. B. einem maximalen Fülldruck des Luftkompressortanks 56 entsprechen. Der Luftkompressor 32 kann also zunächst den Luftkompressortank 56 füllen; und nachdem der Luftkompressortank 56 seine Kapazität erreicht hat, kann sich das Überdruckventil öffnen, um zusätzlichen Druckluftstrom aus dem Tank 56 in die nachfolgend beschriebenen Wirbelrohre 64, 66, 68, 70 umzuleiten. Zusätzlich kann in solchen Ausführungen das Druckbegrenzungsventil so konfiguriert werden, dass es bei einer zweiten Druckdifferenz, die geringer ist als die erste Druckdifferenz, schließt, so dass der Luftkompressortank 56 teilweise entleert wird, bevor das Druckbegrenzungsventil geschlossen wird. Dies bewirkt in der Tat einen passiv erzeugten Impulseffekt, der die Wirksamkeit des Kühl- und Schmutzminderungssystems 22 bei der Beseitigung von Schmutz, der sich sonst zumindest in einigen Fällen auf dem Antriebsstrang 30 ansammeln könnte, verbessern kann.
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In weiteren Ausführungsformen kann der Controller 60 das Steuerventil 58 aktiv modulieren, um den Druckluftstrom zu den Wirbelrohren 64, 66, 68, 70 während des Betriebs des Kühl- und Schmutzminderungssystems 22 zu regulieren. Beispielsweise kann der Controller 60 in einem Ansatz dem Steuerventil 58 lediglich befehlen, sich in eine offene Position zu bewegen, solange das System 22 aktiv ist; z. B. wenn der Mähdrescher 20 in Betrieb ist (und möglicherweise nach dem Abschalten der Erntemaschine für eine vorbestimmte Zeit andauert) oder wenn Bedienerbefehle (über die Eingabevorrichtung 84) empfangen werden, die eine Aktivierung des Systems 22 erfordern. In anderen Fällen kann der Controller 60 dem Steuerventil 58 befehlen, als Reaktion auf ein anderes Auslöseereignis oder eine Kombination von Auslöseereignissen zu öffnen, wie z. B. bei einer überwachten Temperatur innerhalb des Antriebsstrangs 30 und/oder der Umgebungstemperatur (gemessen von dem/den Sensor(en) 82), der/die einen oder mehrere vorbestimmte, im Speicher 62 gespeicherte Schwellenwerte überschreitet. Nachdem festgestellt wurde, dass die Wirbelrohre 64, 66, 68, 70 in geeigneter Weise mit Druckluft versorgt werden, kann der Controller 60 dem Steuerventil 58 (durch Befehle, die an das Ventilstellglied 80 übertragen werden) befehlen, einen kontinuierlichen Luftstrom über das Steuerventil 58 bereitzustellen. Alternativ dazu kann der Controller 60 stattdessen eine Modulation des Steuerventils 58 befehlen, um einen gewünschten Luftstrom-Variationseffekt zu erzeugen, wie z. B. einen periodischen Druckrampeneffekt, einen pulsierenden Effekt oder einen sonstigen nichtstationären Effekt. In letzterer Hinsicht kann der Controller 60 das Steuerventil 58 so steuern, dass das Ventilelement innerhalb des Ventils 58 wiederholt zwischen (z. B. offenen und geschlossenen oder teilweise geschlossenen) Stellungen bewegt wird, wobei Druckluftimpulse oder -stöße erzeugt werden, die anschließend den Wirbelrohren 64, 66, 68, 70 zugeführt werden, um die Schmutzbeseitigung zu verbessern.
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In bestimmten Fällen kann der Controller 60 in mehreren Modi betrieben werden und kann entsprechend dem jeweiligen Modus, in dem sich der Controller 60 gerade befindet, das Steuerventil 58 unterschiedlich modulieren. Als konkretes, wenn auch nicht einschränkendes Beispiel kann der Controller 60 in bestimmten Umsetzungen zumindest in einem Schmutzbeseitigungsmodus und einem erweiterten Kühlmodus betrieben werden. Bei Betrieb im Schmutzbeseitigungsmodus kann der Controller 60 dem Steuerventil 58 befehlen, Druckluftimpulse mit einer höheren Frequenz zu erzeugen, als dies bei Betrieb im erweiterten Kühlmodus der Fall ist. Umgekehrt kann der Controller 60 im erweiterten Kühlmodus das Steuerventil 58 so ansteuern, dass es über eine bestimmte Zeitspanne weniger Luftimpulse liefert, oder stattdessen einen kontinuierlichen, nicht pulsierenden Luftstrom an die Wirbelrohre 64, 66, 68, 70 bereitstellt. In solchen Fällen kann der Controller 60 den geeigneten Modus bestimmen, in dem er gegenwärtig auf der Grundlage der Bedienerbefehle 84 und/oder der Sensoreingabe 82 operiert. Beispielsweise kann der Controller 60 vom Betrieb im Schmutzbeseitigungsmodus in den Betrieb im verstärkten Kühlmodus übergehen, wenn eine überwachte Temperatur im Antriebsstrang des Arbeitsfahrzeugs 30 (wie von den Sensoren 82 erfasst) einen vorgegebenen, im Speicher 62 gespeicherten Schwellenwert überschreitet, oder der Controller 60 kann vom Betrieb im verstärkten Kühlmodus in den Betrieb im Schmutzbeseitigungsmodus übergehen, wenn festgestellt wird (auf der Grundlage der Bedienerbefehle 84 oder der Sensoreingabe 82), dass der Mähdrescher 20 derzeit mit Erntearbeiten befasst ist. Es sind auch verschiedene andere Steuerschemata möglich, darunter solche, bei denen der Controller 60 ein oder mehrere Steuerventile (z. B. ein Drei- oder Vierwegeventil) moduliert, um den Strom der gegen mehrere verschiedene Regionen des Antriebsstrangs 30 gerichteten Prallströme unabhängig voneinander zu variieren.
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Jede Anzahl und Art von Wirbelrohren (z. B. einschließlich der Kombination der Wirbelrohren 64, 66, 68, 70) kann in Ausführungsformen des Kühl- und Schmutzminderungssystems 22 enthalten sein. Wie es hier erscheint, bezieht sich der Begriff „Wirbelrohr“ auf eine fluidleitende Vorrichtung, die dazu dient, einen unter Druck stehenden Luftstrom in einen heißen und einen temperaturreduzierten Strom zu trennen, wobei die Trennung des Luftstroms zumindest teilweise durch eine Wirbel- oder Zyklonströmung erreicht wird, die im Strömungskorpus des Wirbelrohrs induziert wird. Entsprechend bezieht sich der Begriff „Strom mit reduzierter Temperatur“ auf einen aus einem Wirbelrohr austretenden Luftstrom mit einer Temperatur, die geringer ist als die eines heißen Auslassstroms (ebenfalls aus dem Wirbelrohr austretend) und geringer als der dem Wirbelrohr zugeführte, unter Druck stehende Luftstrom. Ein Beispiel für eine Art und Weise, in der ein Wirbelrohr eine solche Funktion der Stromtrennung bereitstellen kann, wird weiter unten in Verbindung mit 3.
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Wie gerade angedeutet, trennt jedes Wirbelrohr 64, 66, 68, 70 einen unter Druck stehenden Eingangsluftstrom in einen heißen Auslassstrom und einen Strom mit reduzierter Temperatur. Die aus den Wirbelrohren 64, 66, 68, 70 austretenden temperaturreduzierten Ströme werden schließlich als Prallströme gegen ausgewählte Außenbereiche des Arbeitsfahrzeug-Antriebsstrangs 30 gerichtet. Die Ströme mit reduzierter Temperatur können unmittelbar nach dem Austritt aus der/den Düse(n) der Wirbelrohre 64, 66, 68, 70 auf die Zielbereiche des Antriebsstrangs 30 prallen; oder sie können stattdessen durch zusätzliche Kanäle oder Strömungsleitungen fließen, bevor sie auf die Zielbereiche des Antriebsstrangs 30 prallen. Im Vergleich dazu werden die von den Wirbelrohren 64, 66, 68, 70 erzeugten Heißströme typischerweise abgelassen oder in die Umgebung entlüftet, sei es durch Abgabe in den Motorraum 46 oder direkt in die Umgebungsatmosphäre. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass die von einem oder mehreren der Wirbelrohre 64, 66, 68, 70 erzeugten Heißströme in beliebiger Weise genutzt werden können (z. B. zur Energiegewinnung oder zur Kühlung anderer, außergewöhnlich heißer Komponenten der Erntemaschine 20). In der schematischen Darstellung von 2 ist die Abgabe des Heißstroms an die Umgebung (bzw. die mögliche Verwendung) nur für das Wirbelrohr 64 durch den Pfeil 85 gekennzeichnet. In ähnlicher Weise, obwohl nicht in 2 dargestellt, können auch die von den anderen Wirbelrohren 66, 68, 70 erzeugten Heißströme während des Betriebs des Systems 22 nach außen abgeleitet oder in irgendeiner Weise wiederverwendet werden.
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Unter fortgesetzter Bezugnahme auf 2 kann ferner beschrieben werden, dass das Kühl- und Schmutzminderungssystem 22 eine Vielzahl von Prallauslässen beinhaltet. Wie hier dargestellt, bezieht sich der Begriff „Prallauslass“ auf eine Öffnung oder Loch, durch die ein Strom mit reduzierter Temperatur als Prallstrahl austritt, der auf einen anvisierten Bereich des Antriebsstrangs eines Arbeitsfahrzeugs prallt. Die Düsen (oder sonstige Auslässe) der Wirbelrohre 66, 68, 70, durch welche die temperaturreduzierten Ströme abgelassen werden, können daher als „Prallauslässe“ in Ausführungsformen angesehen werden, bei denen die temperaturreduzierten Ströme unmittelbar nach dem Absaugen durch die Wirbelrohrdüsen auf die anvisierten Bereiche des Antriebsstrangs prallen. Analog dazu können die Auslässe oder Düsen zusätzlicher Strömungskanäle hinter den Wirbelrohren als „Prallauslässe“ in Ausführungsformen angesehen werden, bei denen die temperaturreduzierten Ströme nach dem Auslass aus den Wirbelrohrdüsen und vor dem Prallen auf die anvisierten Bereiche des Antriebsstrangs 30 durch zusätzliche Kanäle fließen.
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Die anvisierten Bereiche des Arbeitsfahrzeugantriebsstrangs 30 sind schematisch durch schraffierte Bereiche 86, 88, 90 in 2 repräsentativ dargestellt, während die Prallströme, die durch die gestrichelten Linien dargestellt werden, sich von den Düsen der Wirbelrohre 66, 68, 70 bis zu den anvisierten Bereichen 86, 88, 90 erstrecken. Die anvisierten Bereiche 86, 88, 90 können spezifischen strukturellen Merkmalen oder Bereichen des Motors 40, des LPT-Abschnitts 42 und des HPT-Abschnitts 44 entsprechen, die als anfällig für die Ansammlung von FOD in der Luft identifiziert wurden und/oder die dazu neigen, während des Betriebs des Antriebsstrangs 30 örtlich sehr hohe Temperaturen zu erreichen. Beispiele für solche Strukturmerkmale oder Bereiche werden im Folgenden im Zusammenhang mit den 4-7 erörtert. Zunächst wird jedoch ein weiteres Wirbelrohr, das für die Verwendung als ein beliebiges oder alle der Wirbelrohre 64, 66, 68, 70 geeignet ist, im Zusammenhang mit 3.
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Unter Bezugnahme auf 3 ist ein beispielhaftes Wirbelrohr 92 im Querschnitt gezeigt. Nachdem das Beispielwirbelrohr 92 für die Verwendung als eines oder aller Wirbelrohre 64, 66, 68, 70 des Kühl- und Schmutzminderungssystems 22 geeignet ist, gilt die folgende Beschreibung gleichermaßen für jedes der Wirbelrohre 64, 66, 68, 70, die in 2. Trotzdem müssen die Wirbelrohre 64, 66, 68, 70 nicht in allen Fällen mit dem in 3 gezeigten Wirbelrohr 92 übereinstimmen und können verschiedene andere Formen annehmen, vorausgesetzt, dass die Wirbelrohre 64, 66, 68, 70 (sofern im System 22 vorhanden) jeweils einen unter Druck stehenden Eingangsstrom in einen heißen Auslassstrom und einen Strom mit reduzierter Temperatur trennen können, wie hier beschrieben.
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Das beispielhafte Wirbelrohr 92 beinhaltet einen Strömungskorpus 94 mit einem Wirbelrohreinlass 96, einem ersten Auslass oder Auslassanschluss 98 und einem zweiten Auslass oder einer Düse 100. Wie durch den Pfeil 102 angegeben, ist der Wirbelrohreinlass 96 fluidisch mit der Druckluftquelle 32, 56 gekoppelt und empfängt von dort einen Druckluftstrom, wenn das Steuerventil 58 geöffnet wird. Der Strömungskorpus 94 weist eine Innengeometrie 104, 106 auf, die den unter Druck stehenden Eingangsstrom innerhalb des Strömungskorpus 94 in einen heißen Luftkorpus (dargestellt in Grafik 108) und einen temperierten Luftkorpus (dargestellt in Grafik 110) aufteilt. Im Einzelnen tritt der durch den Wirbelrohreinlass 96 tangential in eine Wirbelspinnkammer 104 ein und wird aufgrund der geometrischen Gegebenheiten (z. B. unterschiedliche Größe der Strömungsöffnungen) in diesem Bereich nach rechts (in der dargestellten Ausrichtung) geleitet. Die Druckluft fließt anschließend entlang eines länglichen Strömungskanals 106 im Strömungskorpus 94 des Wirbelrohrs, bevor sie auf ein konisches Endstück 112 trifft, das mit dem rechten Ende des Wirbelrohrs 92 verbunden ist. Die axiale Positionierung des Endstücks 112 relativ zum Strömungskorpus 94 bestimmt den Strömungsquerschnitt durch die Ringöffnung der Wirbelrohrauslassöffnung 98. Da diese Position möglicherweise einstellbar ist (z. B. über eine Gewindeverbindung zwischen dem Endstück 112 und dem rechten Ende des Wirbelrohrs 92), wird diese Funktion manchmal selbst als „Steuerventil“ bezeichnet; das Endstück 112 bewegt sich nach der manuellen Positionierung oder während des Betriebs des Wirbelrohrs 92 jedoch normalerweise nicht.
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Durch das Vorhandensein des konischen Endstücks 112 wird der kühlere Luftstrom vom Endstück 112 zurückgeleitet, strömt entlang eines mittleren oder zentralen Teils des Strömungskanals 106, durchströmt die Wirbelspinnkammer 104 und ist schließlich in der Lage, den verengten Teil der Düse 100 zu durchströmen. Dieser kühlere Anteil des Luftstromes verlässt anschließend das Wirbelrohr 92 als temperaturreduzierter Strom, der durch die Düse 100, wie mittels Pfeil 114 angezeigt, austritt. Im Gegensatz dazu umströmt der weniger dichte, heißere Luftstrom den äußeren Umfang des Endstücks 112 und verlässt den Strömungskorpus 94 durch die Ablassöffnung 98 als heißer Ablassstrom (dargestellt durch die Pfeile 116). Auf diese Weise wird die Trennung des druckbeaufschlagten Eingangsstroms 102 in den Heißstrom 116 und den temperaturreduzierten Luftstrom 114 durch die innere Strömungsgeometrie 104, 106 des Wirbelrohrs 92, die Anordnung des konischen Endstücks 112 und die im Strömungskorpus 94 des Wirbelrohrs 92 induzierte Wirbelströmung erreicht. Ferner wird die Erzeugung des Ausgangsstroms 114 mit reduzierter Temperatur ohne Abhängigkeit von beweglichen Teilen oder Wärmeübertragung auf ein zirkulierendes Kühlmittel erreicht. Die Verwendung des Wirbelrohrs 92 als beliebiges oder alle der Wirbelrohre 64, 66, 68, 70 (2) ermöglicht somit auf höchst zuverlässige, passive und kontinuierliche Weise die gewünschte Temperaturabsenkung der Ausgangsströme. Dies reduziert die Gesamtkomplexität des Kühl- und Schmutzminderungssystems 22 und trägt gleichzeitig dazu bei, den störungsfreien Betrieb des Systems 22 über längere Zeiträume zu gewährleisten.
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Der Kühleffekt, der durch das exemplarische Wirbelrohr 92 (oder eines der in 2 gezeigten Wirbelrohre 64, 66, 68, 70) erzielt wird, kann durch den Vergleich der Differenz zwischen einer ersten Temperatur des Luftstromeingangsstroms 102 (alternativ die Temperatur des von der Druckluftquelle 32, 56 bereitgestellten Luftstroms) und einer zweiten, niedrigeren Temperatur des durch die Düse 100 des Wirbelrohrs 92 austretenden, temperaturreduzierten Luftstroms 114, wie oben beschrieben, quantifiziert werden. Die Differenz zwischen der ersten und zweiten Temperatur variiert zwischen den Ausführungsformen und im Laufe des Betriebes aufgrund einer Vielzahl von Faktoren, wie z. B. Druckniveau und Temperatur des Eingangsstromes, Konstruktion des Wirbelrohres 92 und den äußeren Wärmebelastungen, denen das Wirbelrohr 92 ausgesetzt ist. Es konnte jedoch bewiesen werden, dass Wirbelrohre ähnlich oder identisch mit dem abgebildeten Wirbelrohr 92 eine signifikante Abkühlung des temperaturreduzierten Ausgangsstroms erreichen können. Dabei kann sich die Differenz zwischen der ersten Temperatur (der Temperatur des Eingangsstroms 102) und der zweiten Temperatur (der Temperatur des temperaturreduzierten Ausgangsstroms 114) annähern, sofern sie nicht zumindest in einigen Fällen 70 Grad Celsius übersteigt. Der Druck des Eingangsluftstroms, der durch die Druckluftquelle 32, 56 auf das Wirbelrohr beaufschlagt wird, kann in Ausführungsformen von etwa 550 Kilopascal (kpa) bis zu etwa 700 kpa reichen. In anderen Fällen kann der Druck des Eingangsluftstroms größer oder kleiner als der oben genannte Bereich sein.
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Im Folgenden wird anhand von 4 gezeigt, wie die Wirbelrohre 64, 66, 68, 70 und ein Teil des Strömungsnetzwerks 72, 74, 76, 78 neben oder in unmittelbarer Nähe des Motors 40, des LPT-Abschnitts 42 und des HPT-Abschnitts 44 angeordnet sein können. Hier sind der Motor 40, LPT-Abschnitt 42 und HPT-Abschnitt 44 zur Veranschaulichung der Übersichtlichkeit halber als Blöcke dargestellt, wobei realistischere Darstellungen des Motors 40, LPT-Abschnitts 42 und HPT-Abschnitts 44 in den 5-7 erscheinen, wie nachstehend erläutert. Das Beispiel von 4 entspricht im Allgemeinen dem Beispiel von 3, mit der Ausnahme, dass die Wirbelrohre 66, 68 durch die Nicht-Wirbelrohrdüsen oder Düseneinsätze 122, 124 in 4 ersetzt werden, wie nachfolgend näher beschrieben. In noch weiteren Ausführungsformen kann auf die an den Enden des Strömungsnetzwerkes 72, 74, 76, 78 befindlichen Wirbelrohre 66, 68, 70 zugunsten einfacher Kanalöffnungen, Düsenstücke o.ä. verzichtet werden, sofern das System 22 mindestens ein Wirbelrohr zur Erzeugung eines temperaturreduzierten Luftstromes enthält, von dem zumindest ein Teil letztlich gegen einen oder mehrere Zielbereiche eines Arbeitsfahrzeugantriebsstranges gerichtet ist.
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Wie in 4 dargestellt, kann die Verteilerströmungsleitung 76 eine Krümmung oder einen Krümmer 118 enthalten, um sich zumindest teilweise um einen äußeren Umfang des Antriebsstrangs 30 zu erstrecken und den Luftstrom den um den Antriebsstrang 30 positionierten Prallauslässen zuzuführen. Das Strömungsnetzwerk 72, 74, 76, 78 enthält auch eine zusätzliche Strömungsleitung 120, welche die Verteilerströmungsleitung 76 mit dem Prallausgang fluidisch koppelt, durch den ein Prallstrom gegen den Zielbereich 86 des LPT-Abschnitts 42 abgegeben wird. Dieser Prallauslass kann als offenes Ende der Strömungsleitung 120, wie z. B. das offene Ende eines Rohres oder eines sonstigen Kanals, in Ausführungsformen vorgesehen werden. Alternativ kann, wie in 4 dargestellt, die Strömungsleitung 120 in ein Düsenteil oder einen Düseneinsatz 122 münden, der als Prallauslass dient. Durch die Verwendung eines solchen Düseneinsatzes 122 kann der auf den Zielbereich 86 des LPT-Abschnitts 42 treffende Prallstrom mit erhöhter Geschwindigkeit und verbesserter Genauigkeit abgegeben und/oder besser geformt werden, um den Zielbereich 86 vollständig abzudecken. Zusätzlich kann der Düseneinsatz 122 so gewählt werden, dass er einen vorbestimmten Strömungswiderstand aufweist (z. B. durch Dimensionierung der Strömungsdrosselöffnung(en) innerhalb des Einsatzes 122), um die Strömungsrate durch den Einsatz 122 im Vergleich zu den anderen Prallauslässen zu steuern; z. B. können in Ausführungsformen der Düseneinsatz 122 und die anderen Prallauslässe mit unterschiedlichen Strömungswiderständen versehen werden, um eine im Wesentlichen gleichmäßige Strömungsrate über alle Prallauslässe während des Betriebs des Systems 22 hinweg zu erreichen, wie nachfolgend näher erläutert wird. Im Durchflussnetzwerk 72, 74, 76, 78 können gegebenenfalls auch Strömungsbegrenzungen, wie z. B. Messöffnungen, angebracht werden, um die Strömungsrate durch die Prallauslässe des Systems 22 zu steuern.
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Das Strömungsnetzwerk 72, 74, 76, 78 beinhaltet weiterhin eine gegabelte Strömungsleitung 78. Die gegabelte Strömungsleitung 78 zweigt von der Verteilerströmungsleitung 76 ab, um den Luftstrom durch die beiden Prallauslässe zu leiten, die den Zielbereichen 88 des HPT-Abschnitts 44 entsprechen. Die offenen Enden der gegabelten Strömungsleitung 78 können wiederum als Prallauslass dienen; oder die Enden der Strömungsleitung 78 können stattdessen in Düseneinsätzen 124 enden, die als Prallauslass dienen. In noch weiteren Ausführungsformen können die Düseneinsätze 124 durch Wirbelrohre ersetzt werden (z. B. die in 2 dargestellten Wirbelrohre 68) und/oder der Düseneinsatz 122 kann durch ein Wirbelrohr ersetzt werden (z. B. das im Weiteren dargestellte Wirbelrohr 66 in 2). Obwohl im Beispiel von 4 auf Wirbelrohre zugunsten der (wirbelfreien) Düseneinsätze 122, 124 verzichtet wurde, werden durch die Bereitstellung mindestens eines vor den Düseneinsätzen 122, 124 vorgelagerten Wirbelrohres immer noch Bruchteile eines temperaturreduzierten Strahles durch die Düseneinsätze 122, 124 abgegeben. In diesem Zusammenhang, und um noch einmal kurz auf 2 zu verweisen, können ein oder mehrere Wirbelrohre den Düseneinsätzen 122, 124 vorgelagert sein (z. B. das in 2 dargestellte Wirbelrohr 64), um die Strömungsleitungen 76, 78, 120 mit Anteilen des von dem/den Wirbelrohr(en) abgegebenen temperaturreduzierten Stroms zu versorgen. Der temperaturreduzierte Strom wird anschließend auf die Strömungsleitungen 78, 120 (und eventuell auf die unten beschriebene Anordnung von Wirbelrohren 70) als Prallströme aufgeteilt, die gegen die Zielbereiche 86, 88 des Arbeitsfahrzeugantriebsstrangs 30 gerichtet sind.
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Im abgebildeten Beispiel ist eine Anordnung der Wirbelrohre 70 (im Folgenden auch als „Wirbelrohranordnung 70“ bezeichnet) neben dem Primärmotor 40 des Arbeitsfahrzeugantriebsstrangs 30 positioniert. Die Wirbelrohre 70 sind nebeneinander angeordnet und somit in einer linearen Anordnung verteilt. In weiteren Ausführungsformen können die Wirbelrohre 70 in einer anderen Gruppierung oder Anordnung in einer anderen räumlichen Konfiguration angeordnet werden, die auf der Grundlage der für die Kühlung vorgesehenen Bereiche des Motors 40 und/oder der baulichen Einschränkungen des Motorraums 46 bestimmt wird. Es können alle geeigneten Hardware-Merkmale oder strukturellen Schnittstellen vorgesehen werden, um die Wirbelrohre 70 in der gewünschten Position zu halten. Wie beispielsweise in 3 angegeben, kann hierzu eine spezielle Klemmvorrichtung 126 verwendet werden. Die Klemmvorrichtung 126 besteht aus einer Deckelplatte 128, einer Bodenplatte 130 und mehreren Befestigungselementen 132 (z. B. Bolzen), wobei die Deckelplatte 128 und/oder die Bodenplatte 130 Nuten oder weitere den äußeren Konturen der Wirbelrohre 70 entsprechende Merkmale aufweisen, um die herum die Klemmvorrichtung 126 befestigt wird. Die Befestigungselemente 132 werden angezogen, um Teile der Wirbelrohre 70 zwischen den Platten 128, 130 festzuhalten und so die Wirbelrohre 70 in ihrer gewünschten Position zu sichern. Die Klemmvorrichtung 126 kann auch an weiteren, nicht abgebildeten Bauteilen im Motorraum 47 des Mähdreschers 20 befestigt werden (2).
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Ähnliche Vorrichtungen (nicht abgebildet) können ebenfalls verwendet werden, um die Strömungsleitungen 78, 120 und die Düseneinsätze 122, 124 in ihren v gewünschten Positionen und Ausrichtungen zu sichern, damit die Luftströme bei Bedarf gegen die Zielbereiche 86, 88 gelenkt werden können. In Ausführungsformen, bei denen die Strömungsleitungen 78, 120 in wirbelfreien Rohrdüseneinsätzen 122, 124 enden, können die Strömungsleitungen 78, 120 jedoch eine ausreichende konstruktive Steifigkeit besitzen, um ohne direkte mechanische Unterstützung über eine gewisse Strecke freitragend zu verlaufen. In solchen Ausführungsformen können die Strömungsleitungen 78, 120 (und die übrigen hier beschriebenen Strömungsleitungen) in Ausführungsformen auch derart positioniert werden, dass die Strömungsleitungen 78, 120 manuell gehandhabt werden können (und ihre veränderte Positionierung beibehalten), um die Düseneinsätze 122, 124 besser auf die Zielbereiche 86, 88 auszurichten.
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Die Verteilerströmungsleitung 76 enthält somit eine Vielzahl von Ausgängen, an denen die Einlassöffnungen der Wirbelrohre 70 fluidisch angeschlossen sind. Zusätzlich wird das Abschlussende der Verteilerströmungsleitung 76 neben der Wirbelrohranordnung 70 von einem Anschlagstück oder einer Endkappe 136 verschlossen. Auf Wunsch kann die Endkappe 136 entfernt werden, um den Einbau zusätzlicher Schläuche und Prallauslässe zu ermöglichen, sei es in Form von einfachen Öffnungen, Wirbelrohren ähnlich der Wirbelrohre 70, Düseneinsätzen ähnlich der Düseneinsätze 122, 124 oder einer Kombination daraus. Dadurch wird die Erweiterung des Kühl- und Schmutzminderungssystems 22 ermöglicht, um das System 22 besser an die Bedürfnisse der verschiedenen Antriebsstränge anzupassen. In ähnlicher Weise können im Strömungsnetzwerk 72, 74, 76, 78 weitere Schnittstellen oder Verbindungsstellen für das Hinzufügen oder Entfernen von Strömungsleitungen vorgesehen werden, wodurch eine flexible Gestaltung und Erweiterung ermöglicht wird. Auf diese Weise können zusätzliche Leitungskanäle und Prallauslässe problemlos hinzugefügt oder entfernt werden, um einer bestimmten Anwendung gerecht zu werden oder um dem Endbenutzer die Anpassung des Systems 22 zu ermöglichen.
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Wie oben kurz angedeutet, können die Strömungsbereiche durch die Prallauslässe so angepasst werden, dass eine gewünschte Strömungsrate durch die Prallauslässe erreicht wird, insbesondere dann, wenn diese fluidisch parallel gekoppelt und gleichzeitig mit einem Druckluftstrom versorgt werden. Wenn z.B. in einer bestimmten Untergruppe der Zielbereiche 86, 88, 90 eine zusätzliche Kühlung oder Schmutzbeseitigung erwünscht ist, können die dieser Untergruppe der Zielbereiche 86, 88, 90 entsprechenden Prallauslässe mit einem geringeren Strömungswiderstand (Strömungskoeffizient) versehen werden, um einen höheren Luftstrom durch sie hindurch im Vergleich zu den übrigen Prallauslässen des Kühl- und Schmutzminderungssystems 22 zu gewährleisten. Darüber hinaus kann es in bestimmten Ausführungsformen erwünscht sein, eine im Wesentlichen gleichmäßige Strömungsrate über alle oder eine Teilmenge der Prallauslässe zu gewährleisten, die anschließend entsprechend dimensioniert werden können. Betrachtet man die in 4-6 gezeigte Wirbelrohranordnung 70 als Beispiel, so können die Wirbelrohre 70 im weiteren der Druckluftquelle 32, 65 nachgelagert im Vergleich zu dem/den diesen Wirbelrohr(en) vorgelagert angeordneten Wirbelrohr(en) mit geringeren Strömungswiderständen (geringerer Druckabfall darüber) versehen werden, um eine im Wesentlichen nicht-einheitliche Strömungsrate über die Wirbelrohre innerhalb der Anordnung 70 hinweg zu gewährleisten. Anders ausgedrückt kann die Mehrzahl der Wirbelrohre 70 so ausgewählt werden, dass sie unterschiedliche Strömungswiderstände oder Strömungskoeffizienten aufweisen, um die Gleichmäßigkeit der Strömungsrate über die Wirbelrohre 70 hinweg während des Betriebs des Kühl- und Schmutzminderungssystems 22 zu erhöhen. Analog dazu können die Düseneinsätze 122, 124 so dimensioniert werden, dass an diesen Stellen eine gewünschte Strömungsrate oder Drosselung erreicht wird, wobei eine ausreichende Druckversorgung der Wirbelrohre 70 zu gewährleisten ist. Wie bereits erwähnt, können zu diesem Zweck auch Dosieröffnungen oder andere kontrollierte Strömungsbeschränkungen in das Strömungsnetzwerk 72, 74, 76, 78 zwischen ausgewählten Prallauslässen eingeführt werden.
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Die einzelnen Bereiche des Primärmotors 40, der für die lokale Kühlung und Schmutzbeseitigung vorgesehen ist, variieren zwischen den Ausführungsformen des Systems 22. Als Beispiel und unter Bezugnahme auf die 5 und 6 können die Wirbelrohre 70 so positioniert werden, dass sie die Prallströme gegen ausgewählte Befestigungsbolzen 138 des Verteileroberteils des Primärmotors 40 richten, die auch weitere Befestigungsbolzen 140 des Verteileroberteils enthalten können. Solche Befestigungsbolzen 138 und die Bereiche um die Bolzen 138 können während des Betriebs des Motors 40 stark erhöhte Temperaturen erreichen. Außerdem können diese Bereiche aufgrund der geometrischen Gegebenheiten (z. B. Spalten und eng anliegende Flächen oder Passflächen) zwischen den Bolzen 138 und dem Motorverteiler für die Ansammlung von FOD anfällig sein. Somit können, wie in den 5 und 6 angegeben, die Wirbelrohre 70 so positioniert werden, dass die Wirbelrohrdüsen auf die Zielbereiche 90 des Primärmotors 40 mit einigen oder allen Befestigungsbolzen 138 des Verteileroberteils zeigen oder darauf ausgerichtet werden. Gleichzeitig können die Wirbelrohre 70 so positioniert werden, dass die Auslassöffnungen (durch welche die Heißströme abgeführt werden) in eine Richtung weg von den Zielbereichen 90 zeigen. In weiteren Fällen können die Auslassöffnungen der Wirbelrohre 70 mit zusätzlichen Leitungen (Rohr- oder Schlauchleitungen) verbunden werden, welche die erwärmten Auslassströme zur Außenseite des Motorraums 46 führen. Abschließend sind im Beispiel der 5 und 6 die Einlassöffnungen der Wirbelrohre 70 in der Regel nach oben gerichtet und durch ein Endsegment 134 der Verteilerströmungsleitung 76 fluidisch parallel gekoppelt. Andere Ausrichtungen und Positionierungen sind in weiteren Ausführungsformen möglich, vorausgesetzt, dass die Wirbelrohre 70 so positioniert werden, dass die reduzierten Temperaturströme gegen die Zielregionen 90 des Primärmotors 40 gerichtet werden.
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Nun zu 7 kommend, werden bestimmte Merkmale oder Bereiche des LPT-Abschnitts 42 und HPT-Abschnitts 44 ermittelt, auf die das System 22 für die Schmutzbeseitigung und Prallkühlung zweckmäßig ausgerichtet sein kann. Wie durch die gestrichelten Bereiche 88 angedeutet, können die Prallauslässe, die den Düseneinsätzen 124 entsprechen, gekühlte Luftströme gegen die zwischengeschaltete Krümmerklemme 142 und/oder den Verteileranschluss mit den Bolzen 144 des HPT-Abschnitts 44 abgeben. Im Vergleich dazu können die dem Düseneinsatz 122 entsprechende Prallauslässe (verdeckt in 7) einen gekühlten Prallstrahl gegen den Montagefuß 146 des LPT-Abschnitts 42 abgeben. Auch hier wurden solche Bereiche als anfällig für die Aufnahme von FOD identifiziert, was zumindest teilweise auf die komplexen äußeren Geometrien und/oder die Steckverbindungen in diesen Bereichen zurückzuführen ist, in denen FOD eingeklemmt oder eingelagert werden können. Solche Bereiche können während des Antriebsstrangbetriebs auch sehr hohe Temperaturen erreichen, die den Flammpunkt des in den Motorraum 46 aufgenommenen FOD überschreiten können (2), sofern keine Prallkühlung durch das Kühl- und Schmutzminderungssystem 22 vorhanden ist. Durch die Bereitstellung des Kühl- und Schmutzminderungssystems 22, das diese Schlüsselbereiche gezielt kühlt und von Schmutz befreit, wird die Widerstandsfähigkeit des Antriebsstrangs 30 gegenüber FOD-induzierten Motorbränden deutlich verbessert.
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Wie oben erwähnt, können alternative Ausführungsformen des Kühl- und Schmutzminderungssystems 22 eine beliebige praktische Anzahl von Wirbelrohren beinhalten, die an verschiedenen Stellen innerhalb des Strömungsnetzwerks 72, 74, 76, 78 positioniert werden können. In bestimmten Ausführungsformen kann das Kühl- und Schmutzminderungssystem 22 nur ein einzelnes Wirbelrohr (oder eine kleine Anzahl von Wirbelrohren) den Prallauslässen vorgelagert beinhalten, die um den Antriebsstrang 30 angeordnet sind. In solchen Ausführungsformen kann die in den 2 und 4-6 gezeigte Anordnung der Wirbelrohre 70 durch Kanäle ersetzt werden, die in offene Enden münden, die dann als Prallauslass dienen Um diesen Punkt weiter zu betonen, zeigt 8 eine alternative Ausführungsform des Kühl- und Schmutzminderungssystems 22 (teilweise dargestellt), bei der die Wirbelrohre 70 durch eine Verteilerströmungsleitung 148 ersetzt werden, von der eine Reihe relativ kurzer Rohrstücke oder Segmente 150 nebeneinander verlaufen. Die Rohrsegmente 150 können in offenen Enden abschließen, die Prallströme gegen die Zielbereiche des Antriebsstrangs 30 abführen; z. B. gegen die Bereiche des Motors 40, die eine Reihe von oberen Befestigungsschrauben (verdeckt) analog zu den in 6. Auch hier sind ein oder mehrere Wirbelrohre vorgesehen, die der Verteilerströmungsleitung 148 vorgelagert sind (z. B. das in 2 gezeigte Wirbelrohr 64), um die gewünschte Funktion der Stromtrennung zu gewährleisten und die Verteilerströmungsleitung 148 und damit die Prallausgänge mit Anteilen des temperaturreduzierten Stroms für Zwecke der Prallkühlung und der Schmutzbeseitigung zu versorgen. In weiteren Ausführungsformen können an die offenen Enden der Rohrsegmente 150 Düsenstücke oder Einsätze ähnlich den oben beschriebenen Düseneinsätzen 122, 124 angefügt werden; oder die abschließenden Enden der Rohrsegmente 150 können so geformt (z. B. gequetscht) werden, dass z. B. konvergente Düsenströmungsgeometrien bereitgestellt werden.
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AUFZÄHLUNG VON BEISPIELEN FÜR DAS KÜHL- UND
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SCHMUTZMINDERUNGSSYSTEM
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Die folgenden Beispiele für das Kühl- und Schmutzminderungssystem sind ferner bereitgestellt und zur leichteren Bezugnahme nummeriert.
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1. Ein Kühl- und Schmutzminderungssystem für den Antriebsstrang eines Arbeitsfahrzeugs umfasst eine Druckluftquelle, die einen Druckluftstrom mit einer ersten Temperatur bereitstellt, eine Vielzahl von Prallauslässen, die in der Nähe des Antriebsstrangs des Arbeitsfahrzeugs angeordnet sind, um Luftströme gegen gezielte Außenbereiche desselben zu richten, ein Strömungsnetzwerk, das die Druckluftquelle mit der Vielzahl von Prallauslässen fluidisch verbindet, und ein erstes Wirbelrohr, das im Strömungsnetzwerk angeordnet ist. Das erste Wirbelrohr ist so konfiguriert, dass es den von der Druckluftquelle erhaltenen Druckluftstrom in einen heißen und einen temperaturreduzierten Strom trennt. Das erste Wirbelrohr enthält einen Wirbelrohreinlass, der mit der Druckluftquelle fluidisch gekoppelt ist, eine Auslassöffnung, durch die der Heißstrom abgelassen wird, und eine Düse, durch die der Strom mit reduzierter Temperatur, die niedriger liegt als die erste Temperatur, abgelassen wird. Der temperaturreduzierte Strom trifft auf mindestens einen der angestrebten Außenbereiche des Antriebsstrangs des Arbeitsfahrzeugs, um diesen zu kühlen und die Ansammlung von Schmutz auf diesem zu reduzieren.
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2. Kühl- und Schmutzminderungssystem nach Beispiel 1, wobei die Druckluftquelle einen Luftkompressortank, der über das Strömungsnetzwerk fluidisch mit dem Wirbelrohreinlass gekoppelt ist, sowie einen Luftkompressor umfasst, der fluidisch mit dem Luftkompressortank gekoppelt und so konfiguriert ist, dass er diesem einen Druckluftstrom zuführt.
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3. Kühl- und Schmutzminderungssystem nach Beispiel 2, wobei der Luftkompressor eine manuelle Zubehörkupplung zur manuellen Anbringung von mindestens einem druckbeaufschlagten Reinigungszubehör aufweist. Die manuelle Zubehörkupplung ist von der Außenseite eines Arbeitsfahrzeugs einschließlich des Antriebsstrangs des Arbeitsfahrzeugs zugänglich.
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4. Kühl- und Schmutzminderungssystem nach Beispiel 2, wobei die Druckluftquelle ferner ein Druckbegrenzungsventil enthält, das so konfiguriert ist, dass es den Druckluftstrom aus dem Luftkompressortank in Richtung des Wirbelrohreinlasses entlüftet, sobald ein maximaler Fülldruck des Luftkompressortanks überschritten wird.
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5. Kühl- und Schmutzminderungssystem nach Beispiel 2 beinhaltet weiterhin: ein Steuerventil, das im Strom des Strömungsnetzwerks des Luftkompressortanks nachgelagert und dem Wirbelrohreinlasses vorgelagert positioniert ist; und ein Controller, der betriebsbereit mit dem Steuerventil gekoppelt ist und das Steuerventil so moduliert, dass es den Druckluftstrom vom Luftkompressortank zum Wirbelrohreinlass während des Betriebs des Antriebsstrangs des Arbeitsfahrzeugs reguliert.
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6. Kühl- und Schmutzminderungssystem nach Beispiel 5, bei dem der Controller konfiguriert ist, um das Steuerventil so zu modulieren, dass die erzeugten Druckluftimpulse dem Wirbelrohreinlass zugeführt werden.
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7. Kühl- und Schmutzminderungssystem nach Beispiel 5, wobei der Controller zumindest in einem Schmutzbeseitigungsmodus und einem erweiterten Kühlmodus betrieben werden kann. Beim Betrieb im Schmutzbeseitigungsmodus weist der Controller das Steuerventil an, Druckluftimpulse mit einer höheren Frequenz zu erzeugen als dies beim Betrieb im erweiterten Kühlmodus der Fall ist.
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8. Kühl- und Schmutzminderungssystem nach Beispiel 1, wobei das Strömungsnetzwerk eine Verteilerströmungsleitung mit Verteilerauslässen aufweist, die in der Vielzahl von Prallauslässen enthalten sind; und wobei die Düse des ersten Wirbelrohrs fluidisch mit einem Einlass der Verteilerströmungsleitung verbunden ist
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9. Kühl- und Schmutzminderungssystem nach Beispiel 8, wobei der Antriebsstrang des Arbeitsfahrzeugs ferner einen Turbolader enthält; und wobei die Vielzahl von Prallauslässen ferner mindestens einen Turbolader-Prallauslass enthält, der strömungstechnisch mit der Düse des ersten Wirbelrohrs gekoppelt und so positioniert ist, dass er einen Teil des Stroms mit reduzierter Temperatur gegen einen gezielten Außenbereich des Turboladers richtet.
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10. Kühl- und Schmutzminderungssystem nach Beispiel 8, wobei der Antriebsstrang des Arbeitsfahrzeugs Befestigungsbolzen des Verteileroberteils enthält; und wobei die Motorverteilerauslässe so positioniert sind, dass sie Teile des Stroms mit reduzierter Temperatur gegen jene anvisierten Außenbereiche des Antriebsstrangs des Arbeitsfahrzeugs leiten, welche die Befestigungsbolzen des Verteileroberteils aufweisen.
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11. Kühl- und Schmutzminderungssystem nach Beispiel 8, bei dem sich die Motorverteilerströmungsleitung zumindest teilweise um einen äußeren Umfang des Antriebsstrangs des Arbeitsfahrzeugs wickelt.
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12. Das Kühl- und Schmutzminderungssystem nach Beispiel 1 enthält ferner eine Vielzahl von Wirbelrohren, in denen das erste Wirbelrohr enthalten ist, wobei die Vielzahl von Wirbelrohren durch das Strömungsnetzwerk fluidisch parallel gekoppelt ist.
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13. Kühl- und Schmutzminderungssystem nach Beispiel 12, bei dem die Vielzahl der Wirbelrohre in einer im Wesentlichen linearen Anordnung beabstandet entlang des Arbeitsfahrzeugantriebsstrangs angeordnet ist.
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14. Kühl- und Schmutzminderungssystem nach Beispiel 12, wobei die Vielzahl von Wirbelrohren so ausgewählt ist, dass unterschiedliche Strömungswiderstände bereitgestellt werden, welche die Einheitlichkeit der Strömungsrate über die Vielzahl von Wirbelrohren während des Betriebs des Kühl- und Schmutzminderungssystems erhöhen.
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15. In weiteren Ausführungsformen beinhaltet ein Kühl- und Schmutzminderungssystem, das bei einem Arbeitsfahrzeugantriebsstrang verwendet wird, eine Druckluftquelle, ein Strömungsnetzwerk und ein Wirbelrohr, das so konfiguriert ist, dass es den von der Druckluftquelle erhaltenen Druckluftstrom in einen heißen und einen temperaturreduzierten Strom trennt. Das Wirbelrohr weist einen Wirbelrohreinlass auf, der mit der Druckluftquelle fluidisch gekoppelt ist, eine Auslassöffnung, durch die der Heißstrom austritt, und eine Düse, durch die der Strom mit reduzierter Temperatur austritt. Das Strömungsnetzwerk umfasst wiederum eine Zufuhrströmungsleitung, die einen Auslass der Druckluftquelle mit dem Wirbelrohreinlass verbindet, eine Vielzahl von Prallauslässen, die um den Antriebsstrang des Arbeitsfahrzeugs herum angeordnet sind, um Luftströme gegen gezielte Außenbereiche desselben zu leiten, und eine Verteilerströmungsleitung, welche die Düse des Wirbelrohrs mit der Vielzahl von Prallauslässen verbindet.
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FAZIT
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Aus diesem Grund wurden Ausführungsformen eines Kühl- und Schutzminderungssystems für den Einsatz in Verbindung mit Antriebssträngen von Arbeitsfahrzeugen, wie zum Beispiel Mähdreschern und sonstigen Arbeitsfahrzeugen, die in mit Schmutz belasteten Umgebungen betrieben werden, bereitgestellt. Das Kühl- und Schmutzminderungssystem reduziert die Wahrscheinlichkeit von FOD-induzierten Motorbränden, indem es für Kühlung und Schmutzbeseitigung in ausgewählten Bereichen des Antriebsstrangs eines Arbeitsfahrzeugs sorgt. Ausführungsformen des Kühl- und Schmutzminderungssystems können ein oder mehrere Wirbelrohre enthalten, um hochdruckbeaufschlagte Zufuhrströme in erhitzte Auslassströme und temperaturreduzierte Ströme zu trennen. Von Vorteil ist, dass die Wirbelrohre einen kontinuierlichen, zuverlässigen, passiven Betrieb ermöglichen und gleichzeitig die gewünschte Kühlung der Prallströme durch einen kontrollierten Kompromiss bei der Druckreduzierung erreichen können. Zumindest in einigen Fällen nutzt das Kühl- und Schmutzminderungssystem die Verfügbarkeit von Luftüberdruck zur Umwandlung in Luftströme mit reduzierter Temperatur, die sich gut für die Prallkühlung von Hot Spots im Antriebsstrang eignen und die genügend Druck für Zwecke der Schmutzbeseitigung aufrechterhalten. In bestimmten Ausführungsformen kann das Kühl- und Schmutzminderungssystem den überschüssigen Luftstrom, der von einem Luftkompressor bereitgestellt wird, darüber hinaus nutzen, um als Druckluftquelle zur Versorgung der Wirbelrohre zu dienen. Ausführungsformen des Kühl- und Schmutzminderungssystems bieten darüber hinaus erweiterbare, anpassungsfähige Designs, die sich kostengünstig, mit geringfügigen, falls überhaupt, Änderungen an bestehenden Komponenten und der Infrastruktur, in den Antriebsstrang von Arbeitsfahrzeugen integrieren lassen.
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Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ein/eine“ und „der/die“ auch die Pluralformen beinhalten, sofern der Kontext dies nicht klar ausschließt. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „umfasst“ und/oder „umfassend“ bei einer Verwendung in dieser Patentschrift das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Ganzzahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten angeben, jedoch nicht das Vorhandensein oder die Hinzufügung eines bzw. einer oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen.
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Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung wurde zur Veranschaulichung und Beschreibung vorgelegt, soll aber nicht vollständig oder auf die Offenbarung in der offenbarten Form beschränkt sein. Viele Modifikationen und Variationen sind für Fachleute offensichtlich, ohne vom Umfang und Sinn der Offenbarung abzuweichen. Die hierin ausdrücklich genannten Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien der Offenbarung und ihre praktische Anwendung am besten zu erklären und es anderen Durchschnittsfachleuten auf diesem Gebiet ermöglichen, die Offenbarung zu verstehen und viele Alternativen, Änderungen und Abweichungen von den beschriebenen Beispielen zu erkennen. Dementsprechend liegen verschiedene Ausführungsformen und Implementierungen als die explizit beschriebenen im Geltungsbereich der folgenden Ansprüche.
