ОХЛАЖДАЮЩАЯ КАМЕРА

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
[001] Настоящая полезная модель относится к охлаждающей камере.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[002] Рабочие машины могут иметь охлаждающие камеры, которые переносят тепло из одной текучей среды в другую текучую среду.
Наиболее близким аналогом представленной полезной модели является охлаждающая камера для использования с рабочей машиной, раскрытая в патенте США 8,453,776 (B60K 11/00, 04.06.2013). Охлаждающая камера содержит впуск, выпуск, теплообменник для охлаждения текучей среды рабочей машины, расположенный по текучей среде между впуском и выпуском, и вентилятор, расположенный по текучей среде между впуском и выпуском, для создания воздушного потока из впуска, через теплообменник, к выпуску.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
[003] Согласно аспекту представленной полезной модели, предложена охлаждающая камера для использования с рабочей машиной, содержащая впуск, выпуск, теплообменник и вентилятор. Теплообменник предназначен для охлаждения текучей среды рабочей машины. Теплообменник расположен по текучей среде между впуском и выпуском. Вентилятор расположен по текучей среде между впуском и выпуском для создания воздушного потока из впуска через теплообменник в выпуск. Вентилятор расположен под острым углом относительно теплообменника для поворота воздушного потока в процессе работы вентилятора между впуском и выпуском. Данная конфигурация обеспечивает возможность более постепенного поворота воздушного потока от впуска к выпуску, что уменьшает сопротивление воздушному потоку через охлаждающую камеру и таким образом допускает усиленный воздушный поток, пониженное потребление энергии вентилятором, или комбинацию того и другого.
[004] Приведенные выше и другие признаки станут очевидны из следующего описания и приложенных чертежей.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[005] Подробное описание чертежей относится к сопровождающим фигурам, на которых:
[006] ФИГ.1 представляет собой вертикальный вид сбоку справа, показывающий рабочую машину с опорно-ходовой частью машины и первой стрелой и второй стрелой, шарнирно прикрепленными друг к другу, при этом рабочая машина показана, например, в виде экскаваторного транспортного средства.
[007] ФИГ.2 представляет собой вид в перспективе, показывающий местоположение охлаждающей камеры и дополнительной охлаждающей камеры на иллюстративной опорно-ходовой части машины.
[008] ФИГ.3 представляет собой вид в перспективе, показывающий охлаждающую камеру и дополнительную охлаждающую камеру в доступном пользователю положении.
[009] ФИГ.4 представляет собой вид в перспективе внутренней части охлаждающей камеры и дополнительной охлаждающей камеры.
[010] ФИГ.5 представляет собой вид в вертикальном разрезе, с удаленными деталями, показывающий конфигурацию вентилятора и теплообменника внутри охлаждающей камеры.
[011] ФИГ.6 представляет собой вид в вертикальном разрезе, с удаленными деталями, показывающий конфигурацию вентилятора и теплообменника внутри охлаждающей камеры с вентилятором в положении обслуживания.
[012] ФИГ.7 представляет собой вид в вертикальном разрезе, с удаленными деталями, показывающий конфигурацию альтернативного варианта осуществления с вентилятором, теплообменником и дополнительным теплообменником внутри охлаждающей камеры.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
[013] Со ссылкой на ФИГ.1, иллюстративная рабочая машина 10 содержит опорно-ходовую часть 12 машины, первую стрелу 13, вторую стрелу 14 (которая также может упоминаться, как плечо), рычажный механизм 15 инструмента и инструмент 16. Иллюстративная рабочая машина 10 содержит внешний профиль, который содержит верхнюю часть 17 профиля, нижнюю часть 18 профиля и боковую сторону 19 профиля, соединяющую верхнюю часть 17 профиля и нижнюю часть 18 профиля.
[014] Например, рабочей машиной 10 может быть любая машина со стрелой, такая как строительное или лесохозяйственное транспортное средство. Рабочая машина 10 проиллюстрирована в виде экскаватора, но также может представлять собой, например, обратная лопата-погрузчик, уборочную машину или погрузчик с переломной стрелой, и это лишь несколько типов возможных машин. Инструмент 16 проиллюстрирован в виде ковша с гидравлическим приводом, но также может представлять собой, например, бур, ударный молот, средство для переноски грузов, валочную головку, корообдирочную головку, сучкорезную машину или лесопогрузчик, и это лишь несколько типов возможных инструментов.
[015] Со ссылкой на ФИГ.2, опорно-ходовая часть 12 машины содержит охлаждающую камеру 20 и дополнительную охлаждающую камеру 22. Несмотря на то, что проиллюстрированный вариант осуществления содержит две охлаждающие камеры, другие варианты осуществления могут содержать меньше или больше охлаждающих камер. Данные охлаждающие камеры могут быть расположены на машине в разных местах, и могут быть сгруппированы вместе, как в представленном варианте осуществления, или отделены друг от друга. Для упрощения, подробно будет описана только охлаждающая камера 20.
[016] Охлаждающая камера 20 охлаждает текучую среду из рабочей машины 10, принимая атмосферный воздух через впуск 26, передавая тепло из текучей среды в воздух, а затем выпуская воздух из выпуска 28. Результатом данной конфигурации является втягивание воздуха с боковой стороны 19 профиля опорно-ходовой части 12 машины через охлаждающую камеру 20 и из верхней части 17 профиля опорно-ходовой части 12 машины. Примеры возможных текучих сред, которые можно охлаждать подобным образом, включают охлаждающую жидкость двигателя, масло для двигателя, масло для моста, топливо, трансмиссионную жидкость, гидравлическую жидкость, хладагенты, несжатый воздух и сжатый воздух, и это лишь несколько типов возможных текучих сред. В данном варианте осуществления, тепло из текучих сред передается в атмосферный воздух, но альтернативные варианты осуществления могут переносить тепло в воздух в замкнутой системе (например, воздух во вторичном контуре охлаждения) или в жидкость (например, воду).
[017] Со ссылкой на ФИГ.3, охлаждающая камера 20 содержит левую стенку 30, правую стенку 32, заднюю стенку 34, нижнюю стенку 36 (ФИГ.5), верхнюю стенку 38, переднюю стенку 40, теплообменник 42 и вентилятор 44. Верхняя стенка 38 и передняя стенка 40 входят в платформу 46 для технического обслуживания, которую можно раскладывать для предоставления доступного пользователю прохода для обслуживания охлаждающей камеры 20, среди всего прочего. ФИГ.3 изображена с платформой 46 для технического обслуживания в открытом положении. Когда платформа 46 для технического обслуживания находится в закрытом положении для работы рабочего транспортного средства 10, как проиллюстрировано на ФИГ.1-2, охлаждающая камера 20 имеет в общем форму короба, ограниченного левой стенкой 30, правой стенкой 32, задней стенкой 34, нижней стенкой 36, верхней стенкой 38 и передней стенкой 40. Теплообменник 42 и вентилятор 44 находятся внутри охлаждающей камеры 20.
[018] Большая часть верхней стенки 38 и передней стенки 40 состоят из выпуска 28 и впуска 26, соответственно. Это делает максимальной площадь, доступную для воздушного потока, и таким образом уменьшает сопротивление воздушному потоку через охлаждающую камеру 20. Уменьшение сопротивления воздушному потоку обеспечивает усиленный воздушный поток при одинаковом потреблении энергии вентилятором 44, такой же воздушный поток при пониженном потреблении энергии вентилятором 44, или определенное сочетание увеличенного воздушного потока и пониженного потребления энергии. Увеличение воздушного потока через теплообменник 42 повышает теплопередачу между текучей средой внутри теплообменника 42 и прохождением воздуха через теплообменник 42. В представленном варианте осуществления температура текучей среды обычно больше, чем температура воздуха, поэтому усиленный воздушный поток более эффективно охлаждает текучую среду.
[019] В альтернативном варианте осуществления, каждый из впуска 26 в охлаждающую камеру 20 и выпуска 28 может содержать меньшую часть передней стенки 40 и верхней стенки 38, соответственно, в охлаждающую камеру, чем в проиллюстрированном варианте осуществления, в то время как большая часть каждой стенки сплошная так, чтобы через нее не мог проходить воздух. Несмотря на то, что разработка конфигурации, чтобы впуск 26 и выпуск 28 занимали более маленькую часть стенки, чем в проиллюстрированном варианте осуществления, может увеличить сопротивление воздушному потоку через охлаждающую камеру 20, подобное увеличенное сопротивление может представлять собой приемлемый компромисс, например, если требуется только ограниченный воздушный поток, а для применения необходимы повышенная прочность, жесткость, или долговечность, связанные со сплошной стенкой. Данные компромиссы могут быть целесообразными в различных вариантах применения в сферах строительного и лесохозяйственного оборудования, например, где на внешней поверхности рабочей машины мусор или удары могут быть обычными явлениями.
[020] В еще одном альтернативном варианте осуществления, охлаждающая камера 20 может иметь два впуска, занимающих большую часть двух стенок, два впуска, занимающих большую часть двух других стенок и сплошные стенки для оставшихся стенок. Разработка конфигурации охлаждающей камеры таким образом может даже дополнительно уменьшить сопротивление воздушному потоку по сравнению с проиллюстрированным вариантом осуществления и таким образом обеспечить усиленный воздушный поток через теплообменник 42, пониженное потребление энергии вентилятором 44, или и то и другое. Однако, подобная конфигурация возможна только на некоторых машинах, которые имеют достаточное пространство для воздушного потока на многих боковых сторонах охлаждающей камеры 20.
[021] В еще одном варианте осуществления, внутри охлаждающей камеры могут быть расположены другие составные элементы рабочей машины 10, такие как двигатель, трансмиссия, гидравлические составные элементы или клапаны, и это лишь некоторые возможные составные элементы. Подобная охлаждающая камера может иметь множество впусков и множество выпусков, которые могут быть расположены на значительных расстояниях от теплообменника 42 или вентилятора 44, например, для использования воздушного потока, создаваемого вентилятором 44 для охлаждения как теплообменника 42, так и других составных элементов, расположенных внутри охлаждающей камеры 20. Подобная охлаждающая камера также может иметь множество вентиляторов или множество теплообменников. В данных альтернативных конфигурациях, могут значительно варьировать форма, размер и планировка охлаждающей камеры 20, включая местоположение, количество и размер впусков, выпусков, вентиляторов и теплообменников. Данные опции впуска, выпуска и охлаждающей камеры могут быть выполнены с возможностью соответствия требованиям, таким как конструктивное расположение, воздушный поток и охлаждающая нагрузка, конкретного варианта осуществления.
[022] Со ссылкой на ФИГ.4, впуск 26 состоит из решетки 48 и сетки 50 впуска. Выпуск 28 состоит из сетки 52 выпуска. В данном варианте осуществления, сетка 50 впуска и сетка 52 выпуска состоят из листа перфорированного металла с множеством небольших отверстий, которые предоставляют возможность прохождения воздуха через впуск 26 и выпуск 28, соответственно, но, которые могут быть слишком маленькими, чтобы допустить поступление в охлаждающую камеру 20 некоторого количества мусора. Данная конфигурация защищает составные элементы внутри охлаждающей камеры 20 от некоторого количества мусора, который может повреждать или уменьшать их эффективность. Сетка 50 впуска и сетка 52 выпуска могут быть выполнены с достаточно небольшими отверстиями для предотвращения поступления мусора, ожидаемого при применении рабочей машины 10, но с достаточной структурой, остающейся вокруг отверстий, для предоставления необходимой прочности, чтобы избежать повреждения сетки 50 впуска и сетки 52 выпуска от ударов по внешней поверхности такими предметами, как камни, лесоматериалы, трубы или балки, и это лишь несколько возможных предметов, которые могут ударять рабочую машину 10.
[023] В данном варианте осуществления, решетка 48 находится поверх сетки 50 впуска, когда платформа 46 для технического обслуживания находится в открытом положении. В данном варианте осуществления решетка 48 имеет более большие отверстия и более толстую конструкцию, окружающую отверстия, чем сетка 50 впуска. Данная конфигурация предоставляет пользователю возможность ходить по крепкой решетке 48, когда платформа 46 для технического обслуживания находится в открытом положении, вместо более хрупкой сетки 50 впуска, сохраняя в то же время свойства сетки 50 впуска фильтровать небольшой мусор, когда платформа 46 для технического обслуживания находится в закрытом положении.
[024] В альтернативных вариантах осуществления, могут отсутствовать составные элементы наподобие платформы 46 для технического обслуживания и решетки 48, при этом стенки, содержащие впуски и выпуски, можно или нельзя передвигать в разные положения с целью технического обслуживания. Конфигурация платформы 46 для технического обслуживания и решетки 48, которая обеспечивает пользователю доступ в охлаждающую камеру 20, не является необходимой для полезной модели, заявленной в данном документе.
[025] В альтернативных вариантах осуществления, направление, в котором крутится вентилятор 44, может быть избирательно заменено на обратное, например, посредством команды оператора или алгоритма, выполняемого контроллером. Избирательное изменение направления вентилятора 44 может быть полезно для эксплуатации рабочей машины 10, в том числе для удаления мусора, застрявшего во впуске 26 или удаления скоплений пыли, мусора или других материалов на вентиляторе 44 или внутри охлаждающей камеры 20, и это всего лишь несколько возможных примеров пользы. Изменение направления вентилятора 44 изменяет на обратное направление воздушного потока через охлаждающую камеру 20, являясь причиной втягивания воздуха из верхней части 17 профиля опорно-ходовой части 12 машины через выпуск 28 и из боковой стороны 19 профиля опорно-ходовой части 12 машины через впуск 26.
[026] Со ссылкой на ФИГ.5, охлаждающая камера 20 содержит корпус 54. Корпус 54 содержит раму 56. Вентилятор 44 шарнирно соединен с корпусом 54 вдоль нижней части вентилятора 44, например, вдоль оси пары болтов. Вентилятор 44 прикреплен к раме 56 около верхней части вентилятора 44 и рамы 56, например, с помощью гаек и болтов. В данном варианте осуществления, ориентация каждого из впуска 26, теплообменника 42 и выпуска 28 показана плоскостью вдоль поверхности на входной стороне каждого составного элемента, которой является плоскость 58 впуска, плоскость 60 теплообменника и плоскость 64 выпуск, соответственно, ориентация вентилятора 44 показан плоскостью, перпендикулярной оси ее вращения, которая представляет собой плоскость 62 вентилятора. В альтернативных вариантах осуществления, формы впуска 26, теплообменника 42, вентилятора 44 и выпуска 28 могут быть более сложными, и в данных случаях ориентация каждого составного элемента перпендикулярна среднему направлению воздушного потока через данный составной элемент.
[027] Углы теплообменника 42 относительно впуска 26 (т.е. плоскость 60 теплообменника относительно плоскости 58 впуска), теплообменника 42 относительно вентилятора 44 (т.е. плоскость 60 теплообменника относительно плоскости 62 вентилятора), теплообменника 42 относительно выпуска 28 (т.е. плоскость 60 теплообменника относительно плоскости 64 выпуска), вентилятора 44 относительно впуска 26 (т.е. плоскость 62 вентилятора относительно плоскости 58 впуска) и вентилятора 44 относительно выпуска 28 (т.е. плоскость 62 вентилятора относительно плоскости 64 выпуска) все являются острыми. Вследствие остроты данных углов, ни один из теплообменника 42, вентилятора 44, впуска 26 и выпуска 28 по существу не параллельны (т.е. в пределах технологических допусков) друг другу. В альтернативных вариантах осуществления, вентилятор 44 или теплообменник 42 могут располагаться по существу параллельно либо впуску 26, либо выпуску 28.
[028] Когда вентилятор 44 работает нормально (т.е. не в обратном направлении), он индуцирует воздушный поток через впуск 26, в том числе через решетку 48 и сетку 50 впуска, затем через теплообменник 42, где тепло передается от текучей среды, подлежащей охлаждению, воздуху, затем через вентилятор 44, затем через выпуск 28, в том числе через сетку 52 выпуска. Теплообменник 42 и вентилятор 44 таким образом расположены по текучей среде между впуском 26 и выпуском 28. Выпуск 28 расположен после вентилятора 44, который расположен после теплообменника 42, который расположен после впуска 26.
[029] Угол теплообменника 42 относительно впуска 26 меньше, чем угол вентилятора 44 относительно впуска 26, который, в свою очередь, меньше чем угол выпуска 28 относительно впуска 26. Направление воздушного потока таким образом постепенно поворачивается от его направления на впуске 26 к его направлению на выпуске 28. Данный постепенный поворот уменьшает сопротивление воздушному потоку через охлаждающую камеру 20 по сравнению с крутым поворотом от угла впуска 26 к выпуску 28, и таким образом позволяет усиленный воздушный поток при одинаковом потреблении энергии вентилятором 44, одинаковый воздушный поток при пониженном потреблении энергии вентилятором 44, или некоторую комбинацию усиленного воздушного потока и пониженного потребления энергии вентилятором 44. Дополнительная польза постепенного поворота направления воздушного потока состоит в том, что как пониженное сопротивление воздушному потоку, так и пониженное потребление энергии вентилятором 44 способствуют снижению шума, создающегося внутри охлаждающей камеры 20. Рабочая машина 10 может позволить оператору, находится около охлаждающей камеры 20, или может использоваться на рабочей площадке, где прохожие находятся в пределах расстояния слышимости, так что необходимо снижение шума.
[030] В данном варианте осуществления, все углы между теплообменником 42 и впуском 26, вентилятором 44 и теплообменником 42 и выпуском 28 и вентилятором 44 являются острыми, что дополнительно вносит вклад в постепенный поворот воздушного потока от впуска 26 к выпуску 28. В альтернативных вариантах осуществления, острым может быть только угол между вентилятором 44 и теплообменником 42, что не может обеспечить такую постепенность поворота воздушного потока, как в проиллюстрированном варианте осуществления, но что все-таки обеспечивает более постепенный поворот, и сопутствующее уменьшение сопротивления воздушному потоку, чем другие конструкции, где вентилятор 44 и теплообменник 42 являются по существу параллельными.
[031] Расположение теплообменника 42 и вентилятора 44 под углами относительно впуска 26 также может обеспечить преимущества конструктивной компоновки в некоторых рабочих машинах. Регулирование углов данных составных элементов может обеспечить возможность их вставки в охлаждающие камеры, когда они являются слишком большими или имеют неподходящую форму для расположения параллельно либо впуску в охлаждающую камеру, либо выпуску. В других рабочих машинах, регулирование углов теплообменника 42 и вентилятора 44 может облегчить сборку рабочей машины 10 во время производственного процесса.
[032] В данном варианте осуществления, большая часть притока воздуха в охлаждающую камеру 20 происходит через впуск 26, а большая часть выхода воздуха из охлаждающей камеры 20 происходит через выпуск 28. Однако, левая стенка 30, правая стенка 32, задняя стенка 34, нижняя стенка 36, верхняя стенка 38 и передняя стенка 40 не соединены для того, чтобы сделать охлаждающую камеру 20 воздухонепроницаемой за исключением впуска 26 и выпуска 28. Вместо этого, приток воздуха в охлаждающую камеру 20 и выпуск воздуха из охлаждающей камеры 20 может происходить через различные зазоры в стенках. Если данная утечка воздушного потока сохраняется низкой относительно воздушного потока через впуск 26 и выпуск 28, она не должна оказывать значительное воздействие на эффективность охлаждающей камеры 20.
[033] Со ссылкой на ФИГ.6, платформа 46 для технического обслуживания может раскладываться для предоставления, среди всего прочего, доступного для пользователя прохода с целью обслуживания охлаждающей камеры 20, как показано на ФИГ.3, 4 и 6. Наряду с тем, что вентилятор 44 обычно в рабочем положении прикрепляют к раме 56, как показано на ФИГ.5, его можно помещать в положение обслуживания, как показано на ФИГ.6. Для помещения вентилятора 44 в положение обслуживания, вентилятор 44 можно открепить от рамы 56 и повернуть вдоль его шарнирного соединения с корпусом 54 для отделения его промежутком от рамы 56 и для создания зазора 66 для доступа с целью технического обслуживания между верхней частью рамы 56 и вентилятором 44. Зазор 66 для доступа с целью технического обслуживания обеспечивает улучшенную возможность доступа пользователя в охлаждающую камеру 20 с целью технического обслуживания, например, для ремонта или технического обслуживания вентилятора 44 или теплообменника 42. Например, грязь и мусор могут накапливаться в охлаждающей камере 20, на вентиляторе 44 или на теплообменнике 42, и может потребоваться их удаление для сохранения эффективности охлаждения охлаждающей камеры 20 (напр., посредством использования воздушного шланга). Данная задача может быть трудной, когда вентилятор 44 находится в рабочем положении. После сервисного обслуживания, вентилятор 44 можно повернуть назад вдоль ее шарнирного соединения с корпусом 54 для того, чтобы верхнюю часть вентилятора 44 можно было прикрепить к раме 56, при этом закрывается зазор 66 для доступа с целью технического обслуживания. Затем платформу 46 для технического обслуживания можно повернуть в ее закрытое положение, и таким образом охлаждающую камеру 20 можно вернуть в ее рабочее положение.
[034] Со ссылкой на ФИГ.7, охлаждающая камера 20 может содержать дополнительный теплообменник 70. Угол теплообменника 42 относительно впуска 26 создает клинообразное пространство 68 между теплообменником 42 и впуском 26. В альтернативном варианте осуществления, проиллюстрированном на ФИГ.7, дополнительный теплообменник 70 находится внутри клинообразного пространства 68. Дополнительный теплообменник 70 проиллюстрирован с расположением напротив теплообменника 42 и параллельно ему, но в качестве альтернативы он может располагаться напротив впуска 26 и параллельно ему или под углом как к теплообменнику 42, так и к впуску 26. В альтернативных вариантах осуществления, в клинообразном пространстве 68 может находиться множество теплообменников, например, посредством их плоской укладки друг напротив друга, сверху и снизу друг друга, или бок о бок, и это лишь несколько возможных вариантов расположения множества теплообменников.
[035] В еще одном альтернативном варианте осуществления, теплообменники могут располагаться в пространстве, созданном углом вентилятора 44 относительно теплообменника 42. Однако, подобная конфигурация требует учета траектории вентилятора 44, чтобы избежать помехи между вентилятором 44 и теплообменниками, находящимися между теплообменником 42 и вентилятором 44.
[036] В одной охлаждающей камере может быть использовано множество теплообменников для охлаждения множества различных текучих сред или одной и той же текучей среды в разных частях контура без добавления дополнительных охлаждающих камер. В качестве одного примера, теплообменник 42 может переносить тепло от охлаждающей жидкости двигателя, в то время, как дополнительный теплообменник 70 может переносить тепло из охлаждающей жидкости моста. В качестве еще одного примера, теплообменник 42 может переносить тепло из гидравлической жидкости, выходящей из гидравлического цилиндра, в то время, как дополнительный теплообменник 70 может переносить тепло из гидравлической жидкости, выходящей из гидравлического вентилятора. В качестве альтернативы, также можно использовать множество теплообменников для увеличения общей площади теплопередачи для одной текучей среды и таким образом для увеличения охлаждающей способности охлаждающей камеры. Например, теплообменник 42 и дополнительный теплообменник 70 могут быть последовательно соединены по текучей среде таким образом, чтобы оба переносили тепло из одной и той же трансмиссионной жидкости.
[037] Выбор количества, размера и форма охлаждающих камер, количества текучих сред, охлаждаемых одной охлаждающей камерой, и модель воздушного потока зависит от ряда факторов для конкретного варианта применения, например, охлаждающей нагрузки, шума, мусора и конструктивной компоновки.
[038] Несмотря на то, что полезная модель была проиллюстрирована и подробно описана на чертежах и в предшествующем описании, подобные иллюстрирование и описание следует рассматривать по своему характеру как иллюстративные, а неограничивающие, при этом следует понимать, что были показаны и описаны иллюстративные варианты осуществления и что все изменения и модификации, которые попадают в пределы сущности полезной модели, подлежат необходимой правовой защите. Следует отметить, что альтернативные варианты осуществления представленной полезной модели могут не содержать все описанные признаки и все-таки извлекать пользу по меньшей мере из некоторых преимуществ подобных признаков. Специалисты в данной области техники могут легко разработать свои собственные варианты осуществления, которые включают один ила более признаков представленной полезной модели и попадают в пределы сущности и объема правовых притязаний приложенной формулы полезной модели.