СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОЕ ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО
AGRICULTURAL VEHICLE

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к сельскохозяйственному транспортному средству, оснащенному кабиной водителя и средствами для снабжения кабины водителя свежим воздухом.
Уровень техники
Когда сельскохозяйственное транспортное средство работает на поле, воздух вокруг него может быть сильно загрязнен пылью, выхлопными газами или парами жидкостей, применяемых на поле. При попадании в кабину водителя значительного количества этих веществ они могут вызывать у водителя серьезный дискомфорт или даже представлять опасность для здоровья.
Известный подход предотвращения проникновения загрязнений в кабину водителя заключается в ее оснащении средствами, такими как кондиционеры воздуха, для непрерывной подачи в кабину водителя отфильтрованного, очищенного от загрязнений воздуха и в выполнении кабины по существу герметичной, снабженной только узкими проходами для выпуска воздуха из кабины в атмосферу. При этом воздушный поток изнутри кабины наружу по этим проходам достаточно силен, чтобы надежно предотвращать проникновение загрязнений в кабину.
Однако такой подход создает проблему в том, что если выпускной проход для воздуха слишком узок, поток свежего воздуха через кабину может становиться недостаточным. Разумеется, поток свежего воздуха может быть увеличен путем повышения мощности средств подачи свежего воздуха, но это приведет к повышенному потреблению топлива и повысит уровень шума в кабине водителя. Кроме того, если поток свежего воздуха слишком силен, может стать невозможным закрытие двери кабины при работающих средствах подачи свежего воздуха.
Для того чтобы обеспечить возможность создания достаточного потока свежего воздуха через кабину водителя без значительного повышения в ней давления было предложено установить в стенке кабины обратный клапан. Этот обратный клапан содержит гибкую резиновую заслонку, которая легко сдвигается от седла избыточным давлением на стороне заслонки, обращенной к сиденью и кабине, в то время как избыточное давление, например из-за ветра, на наружной стороне заслонки прижимает ее к седлу, так что наружный воздух не попадает в кабину.
Однако было обнаружено, что надежность этого устройства оставляет желать лучшего. Вследствие гибкости заслонки воздух может проходить через обратный клапан даже в том случае, когда только малая часть заслонки смещается от седла, а для такого смещения достаточно небольших усилий. Поэтому внутри кабины поддерживается только очень невысокое избыточное давление, и наружного ветра средней силы достаточно, чтобы проталкивать наружный воздух через обратный клапан. Далее, гибкость заслонки со временем снижается, так что после продолжительного срока службы создается риск того, что обратный клапан окажется слегка изогнутым в положении покоя и уже не будет надежно закрывать путь выпуска воздуха.
Раскрытие изобретения
Для устранения указанных недостатков предложено в сельскохозяйственном транспортном средстве, которое содержит кабину водителя, средства для снабжения кабины водителя свежим воздухом и выпускной воздуховод от кабины водителя в атмосферу, причем выпускной воздуховод содержит обратный клапан для предотвращения прохода воздушного потока из атмосферы в кабину, выполнять обратный клапан содержащим жесткую пластину в качестве закрывающего элемента.
Поскольку такая пластина не изгибается при работе, она будет находиться либо в состоянии покоя в контакте с седлом вдоль всего периметра и, таким образом, полностью герметично закрывать выпускной воздуховод, либо будет поднята от седла полностью, что может происходить только в случае преодоления всей силы, прижимающей пластину к седлу. Соответственно, нет риска того, что обратный клапан будет закрыт не полностью, если избыточное давление внутри кабины будет недостаточно высоким для того, чтобы надежно предотвращать приток окружающего воздуха через выпускной воздуховод.
Предпочтительно пластина выполнена с возможностью перемещения от седла обратного клапана по существу в направлении вверх. В этом случае по меньшей мере часть силы, прижимающей пластину к седлу, составляет вес пластины, который в отличие от гибкости обычной резиновой заслонки не изменяется, так что нет риска того, что обратный клапан станет ненадежным с течением времени.
Более того, по существу нет также риска того, что обратный клапан будет открываться под действием вибрации кабины водителя, так как для подъема пластины с седла вибрация должна достигнуть пика ускорения больше величины "g", что может быть легко предотвращено путем использования соответствующих демпферов толчков.
2
2
Сила прижима пластины к седлу предпочтительно должна быть равна, по меньшей мере, 4 мН/см рабочей поверхности пластины для того, чтобы обеспечить открытие обратного клапана только в том случае, когда избыточное давление в кабине является достаточно высоким для надежной изоляции от наружного воздуха. С другой стороны, предпочтительно сила не должна превышать 10 мН/см, так как чем выше избыточное давление, необходимое для открытия обратного клапана, тем выше мощность, требуемая для подачи достаточного количества свежего воздуха в кабину водителя.
Согласно предпочтительному примеру выполнения в аспекте простоты решения пластина прижимается к своему седлу исключительно своим собственным весом. В том случае когда не используются упругие элементы, можно рассчитывать на то, что сила закрытия пластины не будет изменяться вследствие старения материала.
В качестве альтернативы может быть предусмотрен магнит для прижима пластины к седлу. Поскольку сила притяжения магнита резко снижается с увеличением расстояния, такой магнит может удерживать обратный клапан в плотно закрытом положении, так что в этом закрытом положении может достигаться надежный эффект герметичности. Однако после открытия клапана небольшого избыточного давления может быть достаточно для его удержания открытым, так что для подачи свежего воздуха в кабину водителя требуется только небольшая мощность.
Для обеспечения возможности перемещения пластины по существу в направлении вверх седло клапана должно быть более или менее горизонтальным. Однако горизонтальное седло клапана затруднительно устроить в вертикальной стенке кабины. Установка седла в полу кабины также неудобна для осуществления, так как если пластина должна смещаться вверх потоком воздуха через обратный клапан, потребовался бы громоздкий воздуховод S-образной конфигурации. Установка клапана в проходе через крышу кабины также нецелесообразна, поскольку дождь мог бы попадать в кабину через открытый обратный клапан. Поэтому в соответствии с предпочтительным примером осуществления изобретения выпускной воздуховод проходит в крыше кабины, а выпуск выпускного воздуховода образован не сверху на крыше, а в нижней стороне выступающей части крыши.
Предпочтительно такая выступающая часть может проходить над ветровым стеклом кабины водителя для того, чтобы затенять от солнца ветровое стекло и водителя за ним.
Предпочтительно нижняя по потоку часть выпускного воздуховода, содержащая обратный клапан, выполнена доступной снаружи кабины для снятия, так что может быть легко открыт доступ к обратному клапану для его очистки в том случае, когда пыль или мусор, накопившиеся на седле клапана, могут препятствовать полному закрытию клапана.
Для обеспечения легкого доступа предпочтительно обратный клапан должен образовывать впускное отверстие этой нижней по потоку части.
Пластина обратного клапана может быть установлена шарнирно. В этом случае она будет отклонять проходящий через обратный клапан воздух в сторону от оси шарнирного поворота. Соответственно, если ось шарнирного поворота пластины и выпускное отверстие предусмотрены на противоположных концах нижней по потоку части, это способствует воздушному потоку через нижнюю по потоку часть.
Краткий перечень чертежей
Другие особенности и преимущества изобретения будут ясны из последующего описания примеров осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи. На чертежах:
фиг.1 изображает общий вид сельскохозяйственного транспортного средства по изобретению,
фиг.2 схематично изображает в разрезе переднюю область крыши кабины водителя транспортного средства.
Осуществление изобретения
Показанное на фиг.1 транспортное средство является трактором, но для специалиста в данной области очевидно, что основные изобретательские идеи могут использоваться в сельскохозяйственных транспортных средствах практически любого вида, таких как зерноуборочные комбайны, машины для уборки кормовых культур и подобные машины.
Трактор 1 по фиг.1 содержит кабину 2 водителя, переднюю сторону которой почти полностью занимает ветровое стекло 3, чтобы создать для водителя свободное поле обзора перед транспортным средством до передних колес 4, включая колеса. Дверь 5 кабины 2 водителя также почти полностью изготовлена из стеклянного листа. Тонкие стойки 6 между ветровым стеклом и левой и правой дверями 5 и стойки 7 между дверями 5 и боковыми окнами 8 поддерживают крышу 9 кабины 2. Крыша 9 немного выступает за верхние кромки ветрового стекла 3, дверей 5 и боковых окон 8, чтобы обеспечивать защиту от солнца и предотвращать излишний нагрев кабины 2 водителя.
Температура в кабине 2 водителя регулируется, и свежий отфильтрованный воздух подается с помощью обычной, не показанной системы кондиционированная воздуха.
В передней области 10 крыши 9 между фарами 11 показана решетка 12, которая является выпускным отверстием выпускного воздуховода, по которому использованный воздух выходит из кабины 2 водителя.
На фиг.2 схематично показана в разрезе эта передняя область 10 и выпускной воздуховод. Крыша 9 одержит наружную обшивку 13, которая может быть изготовлена способом глубокой вытяжки из листового металла или из пластика. Наружная обшивка 13 образует всю верхнюю сторону крыши 9 и проходит до передней кромки 14. На этой передней кромке 14 она соединена с нижней обшивкой 15 уплотнительной полосой 16 герметичного уплотнения. Нижняя обшивка 15 образует нижнюю сторону выступающей передней области 10 и проходит от передней кромки 14 до верхней кромки ветрового стекла 3. Между этой верхней кромкой и нижней обшивкой 15 предусмотрена другая уплотнительная полоса 16 герметичного уплотнения. Верхняя обшивка 13, нижняя обшивка 15, двери и окна образуют оболочку кабины 2 водителя, которая является практически герметичной за исключением выреза 17, который выполнен в нижней обшивке 15 за решеткой 12. Решетка 12 съемно прикреплена к нижней обшивке 15 винтами 19. Между кромками решетки 12 и нижней обшивкой 15 удерживается фланец 20 воздуховода 18, который проходит через вырез 17 в полость 26, ограниченную верхней и нижней обшивками 13, 15 и облицовкой 24 крыши кабины.
Воздуховод 18 содержит два обращенных вниз отверстия - выпускное отверстие, окруженное фланцем 20 и закрытое решеткой 12, и впускное отверстие 21 в задней части воздуховода 18. Горизонтальные кромки впускного отверстия 21 образуют седло 23 обратного клапана, подвижный элемент которого образован жесткой пластиной 22, опирающейся на эти горизонтальные кромки внутри воздуховода 18. Обратный клапан допускает выход воздушного потока из кабины 2 в атмосферу, но блокирует воздушный поток из атмосферы в кабину 2. Пластина 22 прикреплена к шарнирной петле, проходящей вдоль задней кромки воздуховода 18, криволинейным рычагом, который обеспечивает возможность поворота пластины 22 вокруг оси 25 шарнирного поворота, перпендикулярной плоскости разреза на фиг.2. Вес пластины 22 составляет от 0,4 до 1 г, предпочтительно примерно 0,5 г на квадратный сантиметр площади сечения впускного отверстия 21. Таким образом, если давление воздуха на нижнюю сторону пластины 22 превышает атмосферное давление внутри воздуховода 18, по меньшей мере, на 40 Па, пластина 22 поднимается от седла 23, как это показано пунктирными линиями на фиг.2, и воздушный поток выходит из кабины 2 водителя через воздуховод 18 и выпускается в атмосферу через решетку 12.
Впускное отверстие 21 не видно изнутри кабины 2 водителя, а спрятано за облицовкой 24 крыши. Это не снижает эффективности обратного клапана на впускном отверстии 21, так как воздух изнутри кабины 2 может легко проходить в полость 26 между облицовкой 24 крыши и верхней обшивкой 13 через отверстия, выполненные в облицовке крыши, или через щели 27, которые существуют между элементами облицовки 24 крыши или между облицовкой 24 крыши и другими конструктивными элементами кабины 2, такими как опорные стойки 6, 7, ветровое стекло 3 и др.
Мягкий слой 28 прокладки может быть предусмотрен на нижней стороне пластины 22 или на кромках впускного отверстия 21 для обеспечения герметичного контакта между пластиной 22 и кромками в том случае, когда оба эти элемента не являются идеально плоскими, или в том случае, когда пыль накапливается между пластиной 22 и ее седлом.
Если на седле клапана накапливается слишком большое количество пыли, эффект герметичного уплотнения может быть потерян. Когда пользователь замечает это, он может легко отвинтить решетку 12 и вынуть воздуховод 18 через вырез 17. При этом впускное отверстие 21 становится доступным, и седло 23 может быть легко очищено путем продувки или протирки тряпкой. Поскольку впускная сторона воздуховода 18 не сопрягается с каким-либо проходом в облицовке 24 крыши, воздуховод 18 легко установить обратно.
В примере выполнения по фиг.2 пластина 22 прижимается к седлу 23 исключительно своим весом, а седло 23 расположено горизонтально. При этом, по меньшей мере, в начальной фазе движения открытия пластина 22 перемещается вертикально, так что весь вес пластины прижимает ее к седлу 23. Направление перемещения пластины 22 может слегка отклоняться от вертикали, однако предпочтительно отклонение не должно превышать примерно 20°, поскольку сила прижима пластины к седлу пропорциональна косинусу этого угла, в то время как воздействие горизонтальных колебаний кабины водителя возрастают пропорционально синусу угла. Таким образом, если направление перемещения пластины отклоняется от вертикали слишком сильно, так называемая килевая качка кабины может вызывать открытие обратного клапана даже тогда, когда давление в кабине 2 водителя недостаточно для того, чтобы надежно предотвратить проход окружающего воздуха в кабину через воздуховод 18.
В альтернативном примере выполнения пластина 22 или, по меньшей мере, ее часть изготовлена из ферромагнитного материала и небольшой магнит 29, притягивающий пластину 22 к седлу 23, установлен на стенке воздуховода 18 рядом с впускным отверстием 21. Магнит 29 может существенно увеличивать силу, прижимающую пластину 22 к седлу 23 в закрытое положение, так что для подъема пластины 22 может требоваться избыточное давление внутри кабины величиной более 50 Па. После подъема пластины 22 с седла 23 притяжение магнита с увеличением расстояния быстро снижается, так что когда свежий воздух непрерывно подается в кабину 2 водителя, а непрерывно выходящий из кабины воздушный поток удерживает пластину 22 в открытом положении, избыточное давление, поддерживаемое внутри кабины 2 водителя, управляется почти исключительно весом пластины 22.
Перечень позиций
1
Трактор
2
Кабина водителя
3
Ветровое стекло
4
Передние колеса
5
Дверь
6
Стойка
7
Стойка
8
Боковое окно
9
Крыша
10
Передняя область
11
Фары
12
Решетка
13
Наружная обшивка (верхняя)
14
Передняя кромка
15
Нижняя обшивка
16
Уплотнительная полоса
17
Вырез
18
Воздуховод
19
Винт
20
Фланец
21
Впускное отверстие
22
Пластина
23
Седло
24
Облицовка крыши
25
Ось шарнирного поворота
26
Пространство
27
Щель
28
Слой прокладки
29
Магнит