РАДИАТОР ДЛЯ РАБОЧЕЙ МАШИНЫ
RADIATOR FOR WORKING MACHINE

Область техники, к которой относится изобретение
В общем, настоящее изобретение относится к радиатору, более конкретно - к радиатору рабочей машины.
Уровень техники
Рабочая машина, такая как, например, рабочая машина с зацепляющимися за землю гусеницами, содержит много рабочих компонентов, которые при использовании рабочей машины должны достаточным образом охлаждаться. Например, в общем, рабочая машина содержит систему двигателя, систему трансмиссии и/или систему рулевого механизма и гидравлического рабочего оборудования, в которых при работе вырабатывается теплота. С целью предотвращения перегрева одна или несколько из указанных систем охлаждается. Эти системы и связанные с ними системы охлаждения могут быть реализованы в соответствии с утилитарным подходом, например, выбраны одна или несколько из указанных систем и связанных с ними систем охлаждения.
Двигатель содержит систему охлаждения, предназначенную для охлаждения воды, которая охлаждает двигатель, и охлаждения масла или гидравлической жидкости. Эта охлаждающая вода охлаждается за счет циркуляции через радиатор, которую регулируют с помощью термостата следующим образом: когда температура охлаждающей воды ниже определенного значения, термостат закрыт с целью предотвращения циркуляции охлаждающей воды через него, для того чтобы температура охлаждающей воды достигла рабочего значения, а когда температура охлаждающей воды превышает определенное значение, термостат открывается, что дает возможность циркуляции охлаждающей воды через радиатор с целью понижения температуры охлаждающей воды до требуемого рабочего значения. Кроме того, моторное масло охлаждают с помощью, например, масляно-водяного охлаждающего устройства двигателя. Например, моторное масло циркулирует по двигателю, поглощая тепло, полученное при работе двигателя, а затем по охлаждающему масло устройству двигателя с целью уменьшения температуры моторного масла за счет поглощения, по меньшей мере, части тепла охлаждающей водой.
Система трансмиссии и/или система рулевого механизма и гидравлического рабочего оборудования также содержит системы охлаждения, предназначенные для охлаждения трансмиссионного масла и/или гидравлической жидкости. Трансмиссионное масло и/или гидравлическая жидкость охлаждаются с помощью охлаждающего устройства, соединенного с радиатором. Один пример такого радиатора описан в патенте US 5067561 (Joshi, 26 ноября 1991 г.).
В патенте US 5067561 описан радиатор двигателя, содержащий резервуар, несколько трубок (трубопроводов) радиатора, первые концы которых присоединены к резервуару. На резервуаре выполнен патрубок, предназначенный для направления жидкости в резервуар и из него через указанные первые концы трубок радиатора. Охлаждающее масло устройство установлено в резервуаре между первыми концами трубок радиатора и патрубком. Охлаждающее масло устройство содержит ряд трубок, проходящих далее первых концов трубок радиатора и открытых к этим первым концам. Резервуар содержит внутреннюю сторону, обращенную к охлаждающему масло устройству. Перегораживающее средство, размещенное на противоположных сторонах первых концах трубок радиатора, расположено между внутренней стороной резервуара и трубками охлаждающего масло устройства и предназначено для того, чтобы жидкость, текущая между патрубком и первыми концами трубок радиатора, проходила поперек между трубками охлаждающего масло устройства.
Описанные выше существующие конструкции приводят к увеличенной скорости теплоносителя поперек поверхности трубок охлаждающего масло устройства, но усложняют внутреннюю конструкцию охлаждающего устройства. Если теплоноситель протекает поперек охлаждающего масло устройства только небольшое расстояние, то это приводит к низкому коэффициенту теплопередачи и, таким образом, к более низкому коэффициенту теплопередачи.
Описанный радиатор для рабочей машины предназначен для преодоления одной или нескольких из упомянутых выше проблем с системой охлаждения рабочей машины.
Раскрытие изобретения
Один аспект настоящего изобретения касается радиатора. Радиатор содержит первое охлаждающее устройство, которое соединено с нижней концевой частью радиатора. Первое охлаждающее устройство содержит нижнюю камеру. Нижняя камера содержит переднюю стенку, заднюю стенку, первую и вторую боковые стенки, которые расположены на расстоянии друг от друга, и нижнюю часть. Выходной патрубок радиатора соединен с нижней частью. В нижней камере расположена охлаждающая активная зона. Перегородка соединена с нижней камерой и расположена над охлаждающей активной зоной. В перегородке расположено отверстие, находящееся ближе к одной из боковых стенок.
Другой аспект настоящего изобретения касается рабочей машины. Рабочая машина содержит радиатор, который соединен с рабочей машиной в нижней концевой части первого охлаждающего устройства. Первое охлаждающее устройство содержит нижнюю камеру. Нижняя камера содержит переднюю стенку, заднюю стенку, первую и вторую боковые стенки, которые расположены на расстоянии друг от друга, и нижнюю часть. К нижней части присоединен выходной патрубок радиатора. Выходной патрубок радиатора соединен с нижней частью. В нижней камере расположена охлаждающая активная зона. Перегородка соединена с нижней камерой и расположена над охлаждающей активной зоной. В перегородке выполнено отверстие ближе к одной из боковых стенок.
Краткое описание чертежей
Настоящее изобретение поясняется чертежами, на которых представлено:
фиг.1 - функциональная блок-схема системы охлаждения рабочей машины, реализующая некоторые описанные варианты выполнения настоящего изобретения;
фиг.2- функциональная блок-схема системы охлаждения рабочей машины, реализующая некоторые описанные варианты выполнения настоящего изобретения;
фиг.3 - разрез первого охлаждающего устройства по фиг.1 и 2 и связанного с радиатором;
фиг.4 - поперечный разрез А-А по фиг.3;
фиг.5 - вид сбоку по фиг.4.
Осуществление изобретения
Далее подробно рассмотрены типовые варианты выполнения изобретения, которые показаны на прилагаемых чертежах. Одинаковые ссылочные позиции использованы для аналогичных или одинаковых деталей на всех чертежах.
На фиг.1 и 2 показаны два варианта выполнения системы охлаждения рабочей машины. Рабочей машиной является любая передвигающаяся машина, которая выполняет некоторые операции, связанные с отдельной областью промышленности, такой как добыча угля, строительство, сельское хозяйство, транспортировка и так далее, и функционирует в рабочей среде (например, на строительной площадке, в шахте, на электростанции, на шоссе и так далее). Рабочие машины включают: транспортные средства для шоссе, коммерческие автомобили, такие как грузовики, краны, транспортные средства, перевозящие породу, шахтные транспортные средства, экскаваторы, погрузочно-разгрузочное оборудование, сельскохозяйственное оборудование, морские суда, воздушные суда и любые типы передвигающихся машин, функционирующих в рабочей среде.
Как показано на фиг.1, рабочая машина содержит систему 400 охлаждения двигателя, систему 500 охлаждения трансмиссии и систему 600 охлаждения рулевого механизма и гидравлического оборудования. Системы охлаждения могут быть реализованы в соответствии с утилитарным подходом, например, выбраны одна или несколько из указанных выше систем охлаждения.
Система 400 охлаждения двигателя содержит двигатель 40, циркуляционный насос 41, клапан 43 термостата, охлаждающее устройство 42 моторного масла и радиатор 10. Двигатель 40 соединен с клапаном 43 термостата. Клапан 43 термостата соединен с радиатором 10, а радиатор 10 соединен с циркуляционным насосом 41. Циркуляционный насос 41 соединен последовательно с охлаждающим устройством 42 моторного масла и двигателем 40. Перепускной трубопровод 44 соединен с клапаном 43 термостата и циркуляционным насосом 41. Упомянутые выше компоненты образуют охлаждающий контур 400' (который обозначен стрелкой) системы охлаждения двигателя.
Система охлаждения 600 рулевого управления и гидравлического рабочего оборудования содержит первое охлаждающее устройство 11, резервуар 60 с гидравлической жидкостью, фильтр 61 гидравлической жидкости, насос 62, приоритетный клапан 63, блок 66 гидравлического рабочего оборудования и блок рулевого управления. Блок рулевого управления содержит клапан 64 рулевого управления и цилиндр 65 рулевого управления. Резервуар 60 с гидравлической жидкостью последовательно соединен с насосом 62 и приоритетным клапаном 63 с помощью циркуляционного трубопровода. Приоритетный клапан 63 разделяет циркуляционный трубопровод на две ветви. Одна ветвь соединена с блоком 66 гидравлического рабочего оборудования, а другая ветвь соединена с блоком рулевого управления, который содержит клапан 64 рулевого управления и цилиндр 65 рулевого управления. Блок 66 гидравлического рабочего оборудования соединен с резервуаром 60 с гидравлической жидкостью. Клапан 64 рулевого управления соединен с первым охлаждающим устройством 11, а первое охлаждающее устройство 11 соединено с фильтром 61 гидравлической жидкости. Фильтр 61 гидравлической жидкости соединен с резервуаром 60 с гидравлической жидкостью.
Как показано на фиг.3, 4 и 5, первое охлаждающее устройство 11 соединено с нижней концевой частью 10' радиатора 10. В нижней концевой части 10' радиатора расположена основная пластина 19, поддерживающая трубопроводы в радиаторе 10. Первое охлаждающее устройство 11 содержит нижнюю камеру 13, которая содержит переднюю стенку 13а, заднюю стенку 13b, первую боковую стенку 13с и вторую боковую стенку 13d, которые расположены на расстоянии друг от друга, нижнюю стенку 13е и нижнюю часть 13'. Охлаждающая активная зона 12 расположена в нижней камере 13. Охлаждающая активная зона 12 содержит впускное отверстие 12а и выпускное отверстие 12b. Перегородка 14, которая соединена с нижней камерой над охлаждающей активной частью 12, расположена в нижней камере поперечно и, предпочтительно, перпендикулярно передней стенке 13а или задней стенке 13b. Отверстие 15 расположено в перегородке, ближе к первой стенке 13с, чем ко второй стенке 13d, или наоборот. Отверстие 15 расположено между передней стенкой 13а и задней стенкой 13b. Первый блок 17 расположен между низом 12с активной зоны и нижней стенкой 13е, близко к первой боковой стенке 13с, а второй блок 17' расположен между низом 12с активной зоны и нижней стенкой 13е, близко ко второй стенке 13d. Сужающийся поддон 18 соединен с нижней стенкой 13е нижней камеры 13. Выпускной патрубок 16 соединен с поддоном 18 и выступает поперечно и, предпочтительно, перпендикулярно передней стенке 13а или задней стенке 13b, при этом для простоты патрубок 16 соединен с циркуляционным трубопроводом, избегая плоского трубопровода с целью получения малого сопротивления потоку. Отверстие 15 расположено ближе к первой боковой стенке 13с, а выпускной патрубок 16 расположен ближе ко второй боковой стенке 13d, что приводит к тому, что поток воды проделывает сравнительно длинный путь вокруг охлаждающей активной зоны и, таким образом, имеет место значительный теплообмен.
Система 500 охлаждения трансмиссии содержит охлаждающее устройство 20 трансмиссии (второе охлаждающее устройство) воздушно-масляного типа, резервуар 50 с трансмиссионным маслом, насос 51 трансмиссии, преобразователь 52 крутящего момента, масляный фильтр 53 и блок 54 сцепления. Резервуар 50 с трансмиссионным маслом соединен с насосом 51 трансмиссии с помощью циркуляционного трубопровода. После насоса 51 трансмиссии циркуляционный трубопровод делится на две ветви. Одна ветвь трубопровода соединена с блоком 54 сцепления и, таким образом, соединена с резервуаром 50 с трансмиссионным маслом. Другая ветвь трубопровода последовательно соединена с преобразователем 52 крутящего момента и фильтром 53 трансмиссионного масла. Фильтр 53 трансмиссионного масла соединен с охлаждающим устройством 20 трансмиссии. Охлаждающее устройство 20 трансмиссии соединено с резервуаром 50 с трансмиссионным маслом. Трансмиссия содержит передаточные механизмы и сцепление, что известно в технике.
Как показано на фиг.1, охлаждающее устройство 20 трансмиссии расположено внутри радиатора 10. Кожух 33 с входным отверстием расположен близко к радиатору. Вентилятор 30 установлен во входном отверстии кожуха 33.
На фиг.2 показан другой усовершенствованный вариант выполнения системы охлаждения рабочей машины, которая содержит систему 400 охлаждения двигателя и систему 500' охлаждения трансмиссии.
Система 400 охлаждения двигателя с фиг.2 аналогична такой же системе с фиг.1. Система 500' охлаждения трансмиссии содержит первое охлаждающее устройство 11, резервуар 50 с трансмиссионным маслом, насос 51 трансмиссии, преобразователь 52 крутящего момента, масляный фильтр 53 и блок 54 сцепления. Резервуар 50 с трансмиссионным маслом соединен с насосом 51 трансмиссии посредством циркуляционного трубопровода. После насоса 51 трансмиссии циркуляционный трубопровод делится на две ветви. Одна ветвь трубопровода соединена с блоком 54 сцепления и, таким образом, соединена с резервуаром 50 с трансмиссионным маслом. Другая ветвь трубопровода последовательно соединена с преобразователем 52 крутящего момента и фильтром 53 трансмиссионного масла. Далее фильтр 53 трансмиссионного масла соединен с первым охлаждающим устройством 11. Первое охлаждающее устройство 11 соединено с резервуаром 50 с трансмиссионным маслом.
Как показано на фиг.3, 4 и 5, первое охлаждающее устройство 11 соединено с нижней концевой частью 10' радиатора 10. В нижней концевой части радиатора 10 расположена основная пластина 19, поддерживающая трубопроводы в радиаторе. Первое охлаждающее устройство 11 содержит нижнюю камеру 13, которая содержит переднюю стенку 13а, заднюю стенку 13b, первую боковую стенку 13с и вторую боковую стенку 13d, которые расположены на расстоянии друг от друга, нижнюю стенку 13е и нижнюю часть 13'. Охлаждающая активная зона 12 расположена в нижней камере 13. Охлаждающая активная зона 12 содержит впускное отверстие 12а и выпускное отверстие 12b. Перегородка 14, которая соединена с нижней камерой над охлаждающей активной зоной 12, расположена в нижней камере поперечно и, предпочтительно, перпендикулярно передней стенке 13а или задней стенке 13b. Отверстие 15 расположено в перегородке, ближе к первой стенке 13с, чем ко второй стенке 13d, или наоборот. Отверстие 15 расположено между передней стенкой 13а и задней стенкой 13b. Первый блок 17 расположен между низом 12с активной зоны и нижней стенкой, близко к первой боковой стенке 13с, а второй блок 17' расположен между низом 12с активной зоны и нижней стенкой 13е, близко ко второй стенке 13d. Сужающийся поддон 18 соединен с нижней стенкой 13е нижней камеры 13. Выпускной патрубок 16 соединен с поддоном 18 горизонтально, при этом выпускной патрубок для простоты соединен с циркуляционным трубопроводом, избегая плоского трубопровода с целью получения малого сопротивления потоку. Отверстие 15 расположено ближе к первой боковой стенке 13с, а выпускной патрубок 16 расположен ближе ко второй боковой стенке 13d, что приводит к тому, что поток воды проделывает сравнительно длинный путь вокруг охлаждающей активной зоны и, таким образом, имеет место значительный теплообмен.
Как показано на фиг.1, при работе, когда температура охлаждающей воды в радиаторе достигает определенного значения, клапан 43 термостата открывает перепускной трубопровод. Насос 41 качает воду от двигателя 40 через клапан 43 термостата, нанос 41, охлаждающее устройство 42 моторного масла и возвращает ее в двигатель. Открытие клапана термостата предотвращает циркуляцию охлаждающей воды через радиатор для доведения температуры охлаждающей воды до рабочей температуры, а когда температура охлаждающей воды превышает определенное значение, клапан термостата закрывает перепускной трубопровод 44 с помощью контура управления. Насос 41 качает воду от двигателя 40 через клапан 43 термостата, радиатор 10, нанос 41, охлаждающее устройство 42 моторного масла и возвращает ее в двигатель 40. Эта циркуляция позволяет охлаждающей воде проходить через радиатор с целью уменьшения температуры охлаждающей воды до нужного рабочего значения.
При реализации способа охлаждения, реализованного в системе охлаждения рулевого управления и гидравлического рабочего оборудования, накачивают гидравлическую жидкость из резервуара 60 с гидравлической жидкостью, через насос 62 гидравлической жидкости в приоритетный клапан 63. Часть гидравлической жидкости проходит через приоритетный клапан 63 в блок рулевого управления, а затем поступает в первое охлаждающее устройство 11 по одной из ветвей трубопровода. Другая часть гидравлической жидкости проходит в блок 66 гидравлического рабочего оборудования по другой ветви трубопровода. Гидравлическая жидкость из блока рулевого управления поступает в первое охлаждающее устройство 11, а затем возвращается в фильтр 61 и в резервуар 60 с гидравлической жидкостью. Гидравлическая жидкость из блока 66 гидравлического рабочего оборудования возвращается в резервуар 60 с гидравлической жидкостью.
В первом охлаждающем устройстве 11 гидравлическая жидкость поступает в охлаждающую активную зону 12 через впускное отверстие 12а из клапана 64 рулевого управления. Вода, которая охлаждается в радиаторе 10, течет сначала к перегородке 14 и проходит в нижнюю камеру 13 через отверстие 15. Пока вода течет вниз к сужающемуся поддону 18, а затем к выходному патрубку 16, блоки 17 и 17' взаимодействуют с отверстием 15 с целью направления потока воды вокруг охлаждающей активной зоны 12, как показано стрелками на фиг.3, что делается для достижения лучшего теплообмена по сравнению с существующими устройствами. Вода, вытекающая из выходного патрубка 16, направляется для дальнейшей циркуляции в системе охлаждения двигателя. После теплообмена в нижней камере 13 гидравлическая жидкость выходит из охлаждающей активной зоны 12 через выпускное отверстие 12b и поступает в фильтр 61 гидравлической жидкости и в резервуар 60 с гидравлической жидкостью. В ходе циркуляции гидравлическая жидкость передает тепло воде в нижней камере 13 с целью уменьшения температуры гидравлической жидкости до нужного рабочего значения.
В соответствии со способом охлаждения, реализованным в системе охлаждения трансмиссии, накачивают часть трансмиссионного масла в блок 54 сцепления через насос 51 трансмиссии и возвращают в резервуар 50 с трансмиссионным маслом. Другую часть трансмиссионного масла накачивают в преобразователь 52 крутящего момента через насос 51 трансмиссии, фильтр 53 трансмиссионного масла, второе охлаждающее устройство 20 и возвращают в резервуар 50 с трансмиссионным маслом. Во время циркуляции трансмиссионное масло передает тепло воздуху с целью уменьшения температуры трансмиссионного масла до нужного рабочего значения.
При функционировании рабочей машины вентилятор 30 гонит воздух как через радиатор 10, так и через охлаждающее устройство 20 трансмиссии с целью теплообмена, который уменьшает температуру в системе двигателя, системе трансмиссии и системе рулевого управления и гидравлического рабочего оборудования.
Как показано на фиг.2, система охлаждения двигателя функционирует аналогично системе по фиг.1.
В способе охлаждения, реализованном в системе охлаждения трансмиссии по фиг.2, накачивают часть трансмиссионного масла в блок 54 сцепления через насос 51 трансмиссии и возвращают в резервуар 50 с трансмиссионным маслом. Другую часть трансмиссионного масла накачивают в преобразователь 52 крутящего момента через насос 51 трансмиссии, фильтр 53 трансмиссионного масла, первое охлаждающее устройство 11 и возвращают в резервуар 50 с трансмиссионным маслом.
В первом охлаждающем устройстве 11 трансмиссионное масло поступает во впускное отверстие 12а активной зоны 12 из фильтра 53. Вода, которая охлаждается в радиаторе 10, течет вниз сначала к перегородке 14 и поступает в нижнюю камеру 13 через отверстие 15. Пока вода течет вниз к сужающемуся поддону 18, а затем к выходному патрубку 16, блоки 17 и 17' взаимодействуют с отверстием 15 с целью направления потока воды вокруг охлаждающей активной зоны 12, как показано стрелками на фиг.3, для лучшего теплообмена по сравнению с существующими устройствами. Вода, вытекающая из выходного патрубка 16, направляется для дальнейшей циркуляции в системе охлаждения двигателя. После теплообмена в нижней камере 13 трансмиссионное масло выходит из охлаждающей активной зоны через выпускное отверстие 12b и возвращается в резервуар 50 с трансмиссионным маслом. В ходе циркуляции трансмиссионное масло передает тепло воде в нижней камере 13 с целью уменьшения температуры трансмиссионного масла до нужного рабочего значения.
При функционировании рабочей машины вентилятор 30 гонит воздух через радиатор с целью теплообмена, который уменьшает температуру в системе двигателя, системе трансмиссии.
В рассматриваемой области техники для специалиста очевидно, что описанные радиатор и рабочую машину можно различным образом модифицировать и изменять. Другие варианты выполнения изобретения ясны специалистам в рассматриваемой области после понимания настоящего описания и опробования уплотняющей коробки и находящейся под давлением крышки. Подразумевается, что настоящее описание и примеры приведены только в качестве иллюстрации, а объем изобретения определен в прилагаемой формуле изобретения и ее эквивалентах.