SE527674C2 - Borraggregat och metod för att styra en fläkt i detsamma - Google Patents

Description

25 30 35 527 674 Ofta eller alltid har de olika kylelementen olika momentana behov av kylluft vilket gör att fläkten, följaktligen mer eller mindre hela tiden, arbetar mer än behövligt relativt behovet hos ettdera kylelementet eller till och med hos samtliga kylelement.

Problemet med ovannämnda sätt att styra, eller närmare bestämt inte styra, fläktarna är att de kylelement som har lägre kylbehov än vad fläktarna tillhandahåller riskerar att överkylas, framförallt då borraggregatet används i kalla klimat.

En ytterligare nackdel med att láta fläkten arbeta med kon- stant högt varvtal (högsta effekt) är att ljudnivån fràn fläktarna och därmed även ljudnivån i förarhytten är mar- kant.

Uppfinningens syften och särdrag Föreliggande uppfinning tar sikte på att undanröja ovan- nämnda nackdelar med tidigare kända fläktstyrningar och presentera en förbättrad lösning. Ett grundläggande syfte är att presentera en fläktstyrning, som tillhandahåller en effektivare och mer anpassad kylning till borraggregatets kylelement. Ett andra syfte är att presentera en fläktstyr- ning, som medger att borraggregat kan användas i kallare klimat utan att de i borraggregatet ingående komponenterna riskerar att överkylas. Ytterligare ett syfte är att skapa ett borraggregat med mer optimal temperatur pà de fluider som är i behov av nedkylning. Ännu ett syfte är att presen- tera ett fläktsystem med tystare drift. l I en första aspekt hänför sig denna uppfinning till en metod av inledningsvis definierade typ, vilken är känne- tecknad av att kylbehovet hos vartdera kylelementet I _ bestäms, att de bestämda kylbehoven vägs saman eller jäm- Aförs och att fläkten styrs baserat på nämnda sammanvägning eller jämförelse. Fördelaktiga utföranden av den uppfin- 10 15 20 25 30 35 - 527 674 ningsenliga metoden framgàr vidare av de osjälvständiga kraven 2 till 6.

I en andra aspekt hänför sig uppfinningen även till ett borraggregat enligt kravet 7 för effektuering av metoden, Fördelaktiga utföranden av det uppfinningsenliga borragg- regatet framgår vidare av de osjälvständiga kraven 8 till 16. Fördelen med nämnda metod och anordning är att fläktens rotationshastighet/effekt är reglerbar, vilket medför att det luftflöde som passerar genom kylelementen vid varje tidpunkt på ett bättre sätt motsvarar det kylbehov som desamma har vid nämnda tidpunkt. Tack vare de mer optimala fluidtemperaturerna med reducerade temperaturvariationer, minskar pàfrestningen på systemens komponenter vilket ökar livslängden hos desamma. Genom att reglera fläktens varv- tal, så att den inte arbetar med konstant högt varvtal (högsta effekt), sänks även ljudnivån i och runt omkring borraggregatet. Ett lägre varvtal på fläkten medför dess- utom ett mindre effektuttag från motorn och således en minskad bränsleförbrukning.

Ytterligare fördelar med och särdrag hos uppfinningen fram- går av den följande, detaljerade beskrivningen av före- dragna utföranden.

Kortfattad beskrivning av bifogade ritningar Härefter ska uppfinningen, i exemplifierande syfte, beskri- vas med hänvisning till de bifogade ritningarna, på vilka: Fig. l_ är en sidovy av ett borraggregat enligt uppfinningen, Fig¿ 2 är en schematisk, partiellt skuren vy ovanifrän av en i borraggregatet ingående bärare, och V Fig. 3 är ett mot figur 2 svarande alternativt utförande av bäraren. 10 15 20 25 30 35 527 674 Detaljerad beskrivning av föredragna utföranden I figur 1 visas ett borraggregat enligt uppfinningen, gene- rellt betecknat med 1. Borraggregatet 1 innefattar en av ett par larvfötter 2, eller dylikt, uppburen bärare 3 inne- fattande en förarhytt 4 och ett motorrumsbildande chassi 5.

Motorrummet 5 är på intet sätt tättslutande utan innefattar hål och öppningar så att god cirkulation av luft i detsamma medges. I bärarens 3 främre del är anordnad en matare 6, som uppbäres av en eller flera bommar 7 och som innefattar en borrutrustning 8, vilken bärs upp av bommarna 7. Borr- aggregatets l bearbetningsräckvidd och átkomlighet bestäms av bommarna tionell typ. 7 och borrutrustningen 8, vilka är av konven- Nu hänvisas i första hand till figur 2, i vilken schema- tiskt visas en partiellt skuren vy ovanifràn av borraggre- gatets 1 bärare 3 (ett flertal komponenter är eliminerade för tydlighets skull). Centralt i motorrummet 8 är anordnat en motor 9, företrädesvis en förbränningsmotor och i synn- erhet en dieselmotor, som är förbunden med en kompressor 10 och en eller flera hydrauloljepumpar 11 för tillhandahåll-~ ning av kraft till exempelvis borraggregatets 1 borrutrust- ning 8. Då dessa komponenter eller därtill hörande fluider uppvisar väsentliga kylbehov är i motorrummets 8 bakre del vidare anordnat kylelement 12 eller kylare, vilka exempel- vis utgörs av motorvattenkylare, laddluftkylare, hydraul- oljekylare och kompressoroljekylare. Kylelementen 12 är - förbundna med respektive enhet pà ett sådant sätt att de i enheterna använda fluiderna kan cirkulera mellan kylelemen- ten 12 och enheterna. Vid kylelementen 12 är anordnat en eller flera fläktar 13, vilka i ett föredraget utförande är hydrauliskt drivna, men de kan exempelvis drivas pneumat- A iskt eller elektriskt som alternativ, det vill säga att V Afläktarna 13 kan vara anordnade att drivas av ett på borr- aggregatet 1 befintligt, lämpligt kraftsystem. Vidare är en hydrauloljetank 14 anordnad i motorrummet 5 och på lämpligt sätt förbunden med hydrauloljepumpen 11 och resterande delar av hydrauloljesystemet. 10 15 20 '25 30 35 527 674 Fläktarna 13 är i det visade utförandet belägna nedströms kylelementen 12 då det ur flödessynpunkt är enklare att, på ett'kort avstànd, suga än trycka luft mellan tätt sittande kylflänsar. Ur utrymmessynpunkt kan det dock vara föredra- get att placera fläktarna 13 uppströms kylelementen 12. På samma sätt medför motorrummets 5 utformning att kylelemen- ' ten 12 i det visade utförandet är uppdelade i grupper, när- mare bestämt två och två, med en enskild fläkt 13 till var- dera gruppen. Kylelementen 12 kan med fördel delas upp i grupper med kylelement 12 med liknande kylbehov i respek- tive grupp. Sàledes är det fördelaktigt i utföringsexemplet enligt figur 2 att placera kylelementen 12 för hydrauloljan och kompressoroljan tillsammans och för motorvattnet och laddluften tillsammans.

Nu hänvisas även till figur 3, i vilken visas ett alterna- tivt utförande av borraggregatets 1 bärare 3. I detta alternativa utförande är motorn 9, kompressorn 10 och hyd- rauloljepumparna 11, till skillnad mot figur 2, tvärställda mot borraggregatets 1 längdriktning och placerade i den bakre delen av motorrummet 5. Vidare är kylelementen 12 placerade centralt i en grupp och med en gemensam fläkt 13, belägen nedströms kylelementen 12. Därtill har även hyd- rauloljetankens 14 placering ändrats.

Gemensamt för de två alternativa konfigurationerna i figur- 'erna 2 och 3 är att de innefattar en styrenhet 15, som i figurerna antyds vara belägen i närheten av förarhytten 4.

Styrenheten 15 bör vara programmerbar och innefatta ett flertal in- och utgångar för signalöverföring. Styrenheten 15 kan utgöras av en i borraggregatet 1 ordinär styrenhet eller av en specifik styrenhet för enbart styrning av fläk- ten/fläktarna 13. Därtill kan styrenheten 15 vara placerad på vilken annan lämplig plats än den i figurerna visade, bexempelvis på själva motorn 9. Vidare innefattar borraggre- gatet 1 ett flertal sensorer för mätning av driftsparamet- rar sàsom företrädesvis temperaturer, men även andra stor- 10 15 20 25 30 35 527 674 heter kan mätas såsom effektuttag eller dylikt. Temperatu- rerna mäts exempelvis pà kylfluiderna på lämpliga ställen i respektive system. En första sensor 16 är exempelvis belä- gen i motorn 9 eller i närheten därav för att mäta tempera- turen pá motorkylvattnet. En andra sensor 17 är anordnad att mäta temperaturen på hydrauloljan, nämnda andra sensor 17 är företrädesvis belägen i hydrauloljetanken 14. En tredje sensor 18 är placerad vid kompressorn 10 för att mäta kompressoroljetemperaturen. En fjärde sensor 19 är placerad på lämpligt ställe för att mäta temperaturen pà laddluften och en femte sensor 20 är placerad på ett sådant sätt att densamma kan mäta temperaturen pà den omgivande luften kring borraggregatet 1. Företrädesvis sker mätningen av omgivningstemperaturen framför motorrummet 5, såsom 'antyds i ritningarna, för att få en så korrekt och rättvi- sande mätning som möjligt. Detta till följd av att den varma luft som alstras i motorrummet 5 blàses ut bakåt fràn detsamma. Alla sensorer 16-20 är på lämpligt sätt operativt förbundna med styrenheten 15 som styr fläktarna 13 pà lämp- ligt sätt. I det föredragna utförandet är sensorerna 16-20 sammankopplade med styrenheten 15 via elektriskt kablage (inte visat), men även trådlös eller optisk kommunikationi mellan enheterna är tänkbar.

I tidigare känd teknik är fläkten som skapar ett luftflöde genom kylelementen på om borraggregatet är i drift- Det vill säga när borraggregatet arbetar, arbetar fläkten med _ konstant högt varvtal (högsta effekt). Utmärkande för borr- aggregatet 1 enligt uppfinningen, är att fläktens 13 varv- tal kan varieras, inom ett intervall från O % till 100 % av erforderligt varvtal, genom styrning av densamma. Fläkten 13 enligt uppfinningen arbetar hela tiden ett kylbehov finns, men med ett lågt varvtal och bara undantagsvis med högsta.varvtal. Det ljud som uppstår vid driften av fläk- tarna fortplantar sig genom konstruktionen och inui förar- hytten 4 och skapar vid högsta varvtal buller inne i den- samma, men med hjälp av en reglerad fläkt med lågt varvtal minskar bullret markant, dessutom minskar slitaget på 10 15 20 25 30' 35 527 674 desamma. Ett minskat effektuttag medför även en minskad bränsleförbrukning.

Fläktens varvtal styrs eller regleras av styrenheten 15 på basis av de bestämda kylbehoven eller temperaturerna i kyl- elementen 12. Närmare bestämt genom att styrenheten 15 jäm- för eller väger samman kylbehoven hos de kylelement 12 som utgör en grupp kylelement, varpå den enskilda fläkten 13 styrs baserat på det kylbehov som finns hos de till respek- tive fläkt associerade kylelementen 12. Det är fördelaktigt att styra den enskilda fläkten 13 som samverkar med den enskilda gruppen kylelement 12 pà basis av det största kyl- behovet bland kylelementen 12 i gruppen. Dock skall påpekas att även andra lämpliga sammanvägningar av kylbehoven är möjliga för att styra fläktarna 13.

För att bestämma kylbehovet hos laddluftskylaren mäts även omgivningstemperaturen, eftersom den maximalt tillåtna laddlufttemperaturen är nära beroende av omgivningstempera- turen, vilket ger bättre bestämning av kylbehovet och vidare ytterligare bättre precision i styrningen av fläkten 13. Vidare kan även kylbehovet hos de andra kylelementen 12 preciseras med vetskap om omgivningstemperaturen.

Nämnda sensorer 16-20 behöver nödvändigtvis inte utgöras av för det ovan diskuterade ändamålet specifika sensorer med uppgift att tillhandahålla temperaturer enbart för fläkt- styrningen utan i vissa applikationer och utföranden av det uppfinningsenliga borraggregatet 1 kan värden från befint- liga sensorer användas vid bestämmandet av kylbehovet hos de olika kylelementen 12. Exempelvis mäts ofta motorvatten- temperaturen av redan existerande sensorer.

Trots att fläktarna 13 tillhandahåller en mer optimal kyl- ning av kylelementen 12 enligt den föreliggande uppfinning- »en bör någon form av säkerhetstermostater (inte visade) innefattas som omöjliggör för fluiderna i de olika systemen att kylas under ett visst gränsvärde, närmare bestämt genom .ß 10 15 20 25 527 674 att den aktuella fluiden inte tillåts cirkulera i densammas kylelement.

Tänkbara modifikationer av uppfinningen Uppfinningen är ej begränsad blott till de ovan beskrivna och på ritningarna visade utförandena. Såväl metoden som borraggregatet kan sålunda modifieras pà allehanda sätt inom ramen för efterföljande patentkrav. Speciellt skall nämnas att borraggregatet inte nödvändigtvis måste inne- fatta en hytt utan kan likväl styras från en position utan- för densamma. Det skall även inses att vardera fläkten kan utgöras av ett eller flera fläktelement. Det skall även påpekas att även om kylelementen är uppdelade i grupper måste inte de enskilda fläktarna ha separat styrning utan fläktarna kan styras gemensamt. Inledningsvis nämns att med borraggregat företrädesvis avses borraggregat för borrning i berg ovan jord men uppfinningen är inte begränsad till detta utan även borrning i andra material och drift under jord är tänkbart. Det skall påpekas att med uttrycket, reg- lering av kylbehovet, både i patentkraven och i den detal- jerade beskrivningen menas att kylelementets kylbehov kan regleras genom att làta fläkten exempelvis arbeta med olika varvtal. Närmare bestämt genom att ett högt fläktvarvtal medför ett lägre momentant kylbehov och ett lågt fläktvarv- tal medför ett högre momentant kylbehov. Kylbehovet skall således varken vara för högt eller för lågt utan regleras till lämplig nivà.

Claims (16)

10 15 20 25. 30 35 527 674 Patentkrav

1. Metod för styrning av åtminstone en fläkt (13) för reg- lering av kylbehovet hos åtminstone två i ett borraggregat (1) innefattade kylelement (12),varvid kylbehovet hos (12) bestäms, att de bestämda kylbehoven vägs samman och att fläkten (13) styrs baserat vartdera kylelementet på nämnda sammanvägning, kännetacknad av, att åtminstone ett kylelement är utrustat med en säkerhetstermostat som vid behov förhindrar underkylning genom att den aktuella fluiden inte tillåts cirkulera i detta kylelement.

2. Metod enligt krav 1, kännetecknad av, att den åtminstone ena fläkten (13) styrs baserat på kylbehovet hos det kyl- element (12) som har det största kylbehovet.

3. Metod enligt krav l eller 2, kännetecknad av, att fläk- tens (l3) varvtal styrs baserat på kylbehovet hos det kyl- element (12) som har det största kylbehovet.

4. Metod enligt något av kraven 1-3, kännetecknad av, att temperaturen mäts för att bestämma kylbehovet i vartdera kylelementet (12). i

5. Metod enligt något av kraven l-4, kännotocknad av, att omgivningstemperaturen mäts och utgör indata till bestäm- ningen av kylbehovet hos åtminstone ett kylelement (12).

6. Metod enligt något av de föregående kraven, kännetecknad" av, att borraggregatet (1) innefattar åtminstone tvâ fläk- tar (13) som var och en är anordnade att samverka med en grupp därtill associerade kylelement (12), och att varje enskild fläkt (13) styrs baserat på det sammanvägda kylbe- hovet hos de till denna associerade kylelementen (12).

7. Borraggregat innefattande en motor (9), åtminstone två kylelement (12) och åtminstone en fläkt (13), varvid en styrenhet (15) är anordnad att styra fläkten (13) baserat på en i styrenheten (15) utförd sammanvägning av i 10 15 20 25 30 35' 527 674 10 kylelementen (12) föreliggande kylbehov, kännetecknat av, att åtminstone ett kylelement är utrustat med en säkerhetstermostat för att vid behov förhindra underkylning genom att inte tillåta cirkulation av den aktuella fluiden i detta kylelement.

8. Borraggregat enligt krav 7, kännetecknat av, att styren- heten (15) är anordnad att styra den åtminstone ena fläkten (13) baserat på kylbehovet hos det kylelement (12) som har det största kylbehovet. I

9. Borraggregat enligt krav 7 eller 8, kännetecknat av, att detsamma innefattar åtminstone fyra kylelement (12).

10. Borraggregat enligt något av kraven 7-9, kännatecknat av, att kylelementen (12) utgörs av motorvattenkylare, laddluftkylare, hydrauloljekylare och kompressoroljekylare.

11. ll. Borraggregat enligt något av kraven 7-10, kännetecknat av, att kylelementen (12) är ordnade i grupper, varvid åtminstone en fläkt (13) är anordnad att samverka med var- dera gruppen kylelement (12).

12. Borraggregat enligt krav 11,'kännntecknat av, att hyd- rauloljekylaren och kompressoroljekylaren utgör den ena gruppen kylelement (12), och motorvattenkylaren och ladd- .luftkylaren utgör den andra gruppen kylelement (12).

13. Borraggregat enligt krav 11 eller 12, kinnatncknat av, att styrenheten (15) är anordnad att styra den åtminstone ena fläkten (13) , ' gruppen kylelement (12), baserat på en sammanvägning av det föreliggande kylbehovet hos de till denna fläkt (13) asso- cierade kylelementen (12). som är anordnad att samverka med den ena

14. Borraggregat enligt något av kraven 7-13, kännetecknat av, att motorn (9) är en förbränningsmotor och att densamma innefattar en kompressor (10) och en hydrauloljepump (11). 10 527 674 11

15. Borraggregat enligt nágot av kraven 7-14, kännetecknat av, att detsamma innefattar sensorer (16-20) för att mäta temperaturer, vilka svarar mot kylbehovet hos vartdera kyl- elementet (12).

16. Borraggregat enligt något av kraven 7-15, kännetocknat av, att detsamma innefattar en sensor (20) för att mäta omgivningstemperaturen som utgör indata till bestämningen av kylbehovet hos åtminstone ett kylelement (12).