專利名稱：具有冷卻系統(tǒng)的機器和方法
技術領域：
本發(fā)明 一般涉及機器/機械冷卻方法、更具體地涉及一種其中冷卻空氣 沿遠離露天操作臺向前的方向流出機器的冷卻系統(tǒng)和方法。
背景技術：
基本上所有具有內燃機的機器需要某種類型的冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)包
括小到發(fā)動機上用于提供額外的與環(huán)境空氣交換熱量的表面積的簡單的 空氣翅片，大到具有多個散熱器一一每一散熱器具有單獨的用于冷卻流體 或冷卻油的流路一一的較復雜系統(tǒng)。許多機器使用空氣冷卻系統(tǒng)將冷卻空 氣吹過或抽吸冷卻空氣使其流過各發(fā)動機部件及相關散熱器、油冷卻器等 后，接著將冷卻空氣排回到大氣中。其中特別是較重型的機器如建筑機械， 建筑機械常常具有若干機器子系統(tǒng)，這些子系統(tǒng)必須被冷卻才能正常工作。 例如，鋪路機常常包括一發(fā)動機系統(tǒng)、 一液壓系統(tǒng)和一發(fā)動機進氣系統(tǒng)， 每一 系統(tǒng)可包括一用吸入或吹入鋪路才幾體部內的環(huán)境空氣進行冷卻的熱交 換器，空氣與一個或多個熱交換器交換熱量后排出。
普通的鋪路機冷卻系統(tǒng)使用 一設置在鋪路機發(fā)動機艙中、從鋪路機一 橫向側將冷卻空氣吸入發(fā)動機艙中的風扇。冷卻空氣掠過和/或穿過各發(fā)動 機部件和一個或多個熱交換器的換熱表面后從鋪路機的一相對橫向側排 出。這種冷卻系統(tǒng)方案一般很管用。但是某些方面有待改進。
一方面，在許多鋪路系統(tǒng)中，工人通常站在鋪路機旁邊或隨工作進展 需要沿鋪路機橫向側邊走動。從鋪路機側面排出熱空氣會影響到工作環(huán)境 的舒適性。此外，某些鋪路機使用位于鋪路機側面上的裝置，這些裝置如 過熱容易損壞或工作異常。某些傳感器如在鋪設一層鋪路材料期間使用的 聲波定位傳感器的正常工作也依賴于空氣較為一致的特性和/或可預測的 特性。如果這些傳感器所受溫度較高或變動太大，這些傳感器可能不會最 佳地工作。
本發(fā)明的目的是克服上述一個或多個問題或缺點。
發(fā)明內容
在一個方面中，本發(fā)明提供一種具有一體部的機器，該體部具有一前 端、 一后端和至少一個冷卻空氣進口。該體部還包括一發(fā)動機艙和一位于 該發(fā)動機搶正上方并與該發(fā)動機搶流體連接的第二室。該第二室限定該體 部的一位于所迷至少一個冷卻空氣進口正上方的冷卻空氣出口。該^L器還 包括安裝在該體部上、位于該發(fā)動機搶正上方、該第二室后方的至少一個 露天操作臺。該機器還包括一具有風扇的冷卻系統(tǒng)，該風扇設計用于沿一 穿過該體部的流路吸入冷卻空氣。該流路包括供冷卻空氣經(jīng)所述至少 一個 冷卻空氣進口流入發(fā)動機艙的進氣段、供冷卻空氣從發(fā)動機艙流到第二室 的第二段和供冷卻空氣經(jīng)所述冷卻空氣出口沿遠離所述至少 一個操作臺向 前的方向流出該體部的終端段。
在另一方面中，本發(fā)明提供一種冷卻一機器系統(tǒng)的方法，該方法包括 下列步驟將用于機器系統(tǒng)的冷卻空氣經(jīng)冷卻空氣流路的進氣段抽入到機 體發(fā)動機槍內；將冷卻空氣經(jīng)冷卻空氣流路的第二段從發(fā)動機艙抽入到位 于發(fā)動機艙正上方的第二室內。該方法還包括下列步驟將冷卻空氣經(jīng)冷 卻空氣流路的終端段沿遠離位于發(fā)動機搶正上方、第二室后方的露天操作 臺向前的方向排出機體。
在又一個方面中，本發(fā)明提供一用于一機器的冷卻系統(tǒng)子組件，該冷 卻系統(tǒng)子組件包括具有一前端和一后端、 一頂面和一底面的殼體。該殼體 還包括一安裝件，該安裝件具有適于將殼體定位在機體上露天操作臺前方 部位上的構型，該操作臺位于機體內一發(fā)動機艙正上方。該殼體還包括一 冷卻空氣出口和一位于該底側的冷卻空氣進口。該冷卻系統(tǒng)子組件還包括 至少 一部分位于該殼體內的風扇，該風扇適用于將冷卻空氣經(jīng)冷卻空氣流
路的 一段從發(fā)動才幾艙抽入殼體中后經(jīng)流路的終端段沿遠離露天操作臺向前 的方向將冷卻空氣從所述出口排出。
圖1為根據(jù)一實施例的機器的示意圖2為根據(jù)一實施例的機器的側視示意圖；以及
圖3為根據(jù)一實施例的機器的俯視示意圖。
具體實施例方式
參照圖1,其示出本發(fā)明一實施例的機器IO。所示機器10示為一通常 用來鋪設瀝青的那種鋪路機，該機器具有一體部/機體12，該機體包括一前 端20、 一后端22、 一安裝在機體12上的甲板40和位于甲板40與前端20 之間用于儲存鋪路材料的漏斗/料斗16，該漏斗中設有用于以傳統(tǒng)方式傳送 鋪路材料的傳送帶18。在所示實施例中，機器10包括地面接合行走部件 (ground-engaging propulsion elements ) 14如履帶和位于甲板40上的至 少一個露天操作臺30。盡管本發(fā)明的一種應用是鋪路機，但也可想到其它 實施例。例如，機器10可為各式各樣具有露天操作臺的機器中的任何一種 機器如某些農用才幾器、材料裝卸機器、各種建筑和采礦機器等等。機器10 還可包括一設計用于將冷卻空氣經(jīng)一冷卻空氣流路抽過機體12后沿遠離 操作臺30向前的方向排出的冷卻系統(tǒng)50，其理由可從下述說明中清楚地 看出。
在一實施例中，機體12還可包括從曱板40豎直向上延伸、高度為H 的冷卻系統(tǒng)殼體42。冷卻系統(tǒng)殼體42的寬度\￥2小于曱板40的寬度W, 的約三分之二，在某些實施例中可為寬度W!的約一半。在某些實施例中， 高度H小于寬度W2?？蔀橐毫ν苿拥淖兯佥S流式風扇的風扇56可定位成 至少一部分位于殼體42內并設計用于將用于機器10的冷卻空氣抽過才幾體 12，如在下文中所說明的。在其它實施例中，可使用貫流風扇、電風扇等。 在殼體42內，跨過出口 44延伸有至少一個氣流引導結構52,該氣流引導
結構設計用于沿向前即遠離操作臺34朝向前端20的方向引導從殼體42 排出的冷卻空氣。在一實施例中，該至少一個氣流引導結構52可包括在出 口 44上延伸的多個百葉窗板52。
操作臺30可包括一操作員座32和一組操作員控制器34。在一實施例 中，可設置兩個操作臺，機器10兩側各對應一個操作臺。在其它實施例中， 可使用一活動操作臺或傳統(tǒng)的單個非活動露天操作臺，視控制需要而定。 坐在操作臺30上的操作員有一視線。在一實施例中，在座32正上方一定 高度處從點P到機體12的右前角24以及從點P到機體12的左前角26的 操作員視線不受冷卻系統(tǒng)殼體42的阻擋。圖1所示直線Li和L2示出不受 阻擋的視線，兩視線界定從點P出發(fā)、不受殼體42阻擋的一錐形視野部 分。 一從殼體42豎直向上延伸的排氣管28可與一排氣系統(tǒng)的一部分如位 于殼體42內、從而在圖1中無法看到的一消音器、 一后處理件等連接。
參照圖2，其示出機器10的局部剖視側視示意圖。機器10可包括一 位于機體12內一發(fā)動機艙21中的發(fā)動機系統(tǒng)60。發(fā)動機搶21可在曱板 40正下方，從而在操作臺30和殼體42正下方。在一實施例中，發(fā)動機系 統(tǒng)60可包括一發(fā)動機62、 一散熱器64和一渦輪增壓器66以及未示出的 其它部件。在發(fā)動機槍21中還可設置一與地面接合行走部件l4或機器10 的其它子系統(tǒng)連接的靜液壓傳動裝置70。
一個或多個冷卻空氣進口 25允許環(huán)境空氣從后端22、但也可從機器 10的后端但附加地或可選地兩側面吸入到發(fā)動機艙21內。在一實施例中， 冷卻系統(tǒng)50可用風扇56將冷卻空氣抽入到一穿過機體12的流路中，該流 路包括一供冷卻空氣例如在大致水平的方向上流入和流經(jīng)發(fā)動機艙21的 進氣段X。該流路還可包括供冷卻空氣例如大致在豎直向上方向上從發(fā)動 機搶21經(jīng)一進口 77流到一冷卻系統(tǒng)殼體42內第二室23的第二段Y。該 流路還可包括供冷卻空氣沿遠離操作臺30并朝前端20向前的方向流出殼 體42的終端段Z。在一實施例中，終端段Z可大致水平，但在其它實施例 中可有一向下或向上的垂直分量。終端段Z的一個突出特征是熱空氣在遠 離操作臺30處排出而非從機器10兩側排出。從圖2可清楚看出，風扇56
設置成靠近出口 44，并協(xié)同百葉窗板52將冷卻空氣從殼體42排出到終端 段Z。風扇56也可安裝在鉸鏈76上，從而能向上擺動，以便接近發(fā)動機 艙21中的各部件。
在一實施例中，終端段Z可界定一起始于出口 44、方向大致水平、位 于漏斗16正上方的直線段。經(jīng)終端段Z如上所述排出空氣可防止儲存在 漏斗16中的鋪路材料發(fā)出的氣體流向操作臺30。圖2還示出殼體42的一 向前端20斜向向下的側面。在一實施例中，風扇56的轉動軸線A定向為 與殼體42的該斜面垂直，從而允許殼體42可相對于操作員視線降低并不 會擋住操作員視線，如上所述。百葉窗板52可與軸線A成一大于0的角 度，從而能把氣流引導到終端段Z。如上所述，發(fā)動機系統(tǒng)60還可包括一 渦輪增壓器66。渦輪增壓器66連接有一空氣對空氣后冷卻器47，該空氣 對空氣后冷卻器延伸跨過一到冷卻系統(tǒng)殼體42的進口 46。由于后冷卻器 47設置有與進口 77分開的進口 46,因此可向后冷卻器47直接供應環(huán)境冷 卻空氣而不是供應流過發(fā)動機艙21之后的冷卻空氣。在某些情況下渦輪增 壓器后冷卻器的冷卻要求可決定風扇速度要求。由于后冷卻器47提供有獨 立進口，因此風扇速度可比否則需要的稍低。在一實施例中，與發(fā)動機系 統(tǒng)60有關的熱交換器即散熱器64、后冷卻器47和圖3所示油冷卻器68 的空氣流路可包括方向與風扇56的軸線A平行的空氣流路。在圖2中， 所示散熱器64有多個平行于軸線A取向、從而方便氣流流過的氣流通道 65。
在某些實施例中冷卻系統(tǒng)50的某些部件可作為一子組件安裝在甲板 40上。為此，殼體42可經(jīng)由設計用于將殼體42安裝在操作臺30前方、 漏斗16后方一位置上的安裝件73與曱板40連接。在一實施例中，第一組 安裝件73、例如布置成預定型式的緊固件可靠近殼體42的前端設置，而 第二組緊固件73——也可布置成預定型式一一可靠近殼體42的后端45設 置。甲板40可設計互補地接納緊固件73，以把其中設置有風扇56和其它 可能部件的殼體42以預期位置和方位安裝在曱板40上。但是，本發(fā)明不 受此限制，在其它實施例中殼體42可無法拆開地與甲板40連接在一起或
與曱板制成一體。無論何種情況，本發(fā)明可使用一改裝系統(tǒng)，其中冷卻系
統(tǒng)50與現(xiàn)有鋪路機連接在一起以改進現(xiàn)有系統(tǒng)的性能、舒適性等。
下面參照圖3，其示出機器10的俯視示意圖。如上所述，環(huán)境空氣可 在任何數(shù)量的部位上沿多個流動方向中的任一方向被吸入到機體12中。在 一實施例中，環(huán)境空氣可分別經(jīng)流路12、 13和Ii從機器10側面31a和31b 和從后端22吸入。所示多個進口的優(yōu)點是單位面積的流率較低，從而吸入 機體12中的碎石數(shù)量較少。圖3還示出從殼體42的出口 44向前伸出的終 端段Z。圖3還示出殼體42內和在風扇56后方/下方并聯(lián)布置的散熱器64 和油冷卻器68。在其它實施例中，散熱器64和油冷卻器68可串聯(lián)定位， 但是并聯(lián)布置至少在某些實施例中可使冷卻效率最佳。 工業(yè)應用
參見各附圖，在典型鋪路操作中，開動地面接合行走部件14,機器IO 前行。機器10在后端22處通常連接一刮板(未示出)，該刮板以傳統(tǒng)方 式形成一鋪路材料層。發(fā)動機系統(tǒng)60、靜液壓傳動裝置70和發(fā)動機搶21 內或機器10上其它部位上的其它部件的工作都會產(chǎn)生熱量?？捎美鋮s系統(tǒng) 50將冷卻空氣抽入機體12中與機器10內部部件交換熱量后經(jīng)所述流路排 出而散熱。
大多數(shù)鋪路機由一隊工人操作，包括操作臺30上的操作員以及刮板操 作員或也乘坐在機器10上的其他技術員。該隊人員通常至少周期性工作或 乘坐在機器10邊上，操作刮板、監(jiān)控進度、檢查行進路線是否準確或鋪路 特點、掃除碎石等。在某些更早期設計中，冷卻空氣被吸入鋪路機發(fā)動機 艙后大致沿直線穿過機器，然后從機器的與冷卻空氣吸入一側相對的一側 排出。穿過機器時，冷卻空氣與機器內的內燃機和液壓部件、散熱器等交 換熱量而溫度升高。本發(fā)明通過將高溫空氣引向前方而不是兩側，從而避 免了與在排放高溫冷卻空氣的鋪路機邊上工作有關的問題和不舒適。操作 員的舒適性與現(xiàn)有鋪路機比較也有所提高。鋪路機中通常發(fā)生的一個問題 是排出的高溫空氣對位于機器邊上的傳感器的影響。圖4示出分別位于機 器10的兩邊31a和31b上的可為聲波傳感器的第一和第二傳感器80a和
80b。機體12上與傳感器80a和80b大致相同部位上還有一梯度/坡度傳感 器(未示出)。不難看出，經(jīng)有終端段Z那樣的終端段的流路排出冷卻空 氣，與將熱空氣排放到安裝在鋪路機兩側的傳感器附近和/或傳感器上的現(xiàn) 有設計比較，熱空氣影響傳感器工作的可能性大大降低。
某些現(xiàn)有鋪路機的另一個問題是從漏斗中存放的鋪路材料散發(fā)的氣體 向后流向操作臺或累積在漏斗16中。為提高可見性，鋪路機通常使用露天 操作臺來減小對操作員視線的阻擋。這一做法的 一個不利方面是鋪路材料 散發(fā)的氣體較易向后飄向操作員。本冷卻系統(tǒng)設計還可解決操作員舒適性 的問題排^t的冷卻空氣向前流動可將所述氣體從操作臺30吹走而將所述 氣體從漏斗16中清除。
本說明只是例示性的，決不能看成縮小了本發(fā)明的范圍。因此，本領 域普通技術人員可在不脫離本發(fā)明的整個范圍內對所公開實施例作出種種 修正。例如，盡管本發(fā)明示出的風扇56的方向選擇成使得冷卻空氣經(jīng)由百 葉窗板52改變方向，在其它實施例中風扇56的方向可選擇成使得其軸線 A相對更水平，從而無需用百葉窗板等就可向前排出冷卻空氣。從附圖和 后附權利要求可清楚看出其它方面、特征和優(yōu)點。
權利要求
1. 一種機器，包括:一體部，該體部包括一前端、一后端和至少一個冷卻空氣進口，所述體部還包括一發(fā)動機艙和一位于該發(fā)動機艙正上方并與該發(fā)動機艙流體連接的第二室，所述第二室限定所述體部的一位于所述至少一個冷卻空氣進口正上方的冷卻空氣出口；安裝在所述體部上并位于所述發(fā)動機艙正上方、所述第二室后方的至少一個露天操作臺；以及一具有風扇的冷卻系統(tǒng)，該風扇設計用于沿一穿過所述體部的流路抽入冷卻空氣，所述流路包括供冷卻空氣經(jīng)所述至少一個冷卻空氣進口流入所述發(fā)動機艙的進氣段、供冷卻空氣從所述發(fā)動機艙流到所述第二室的第二段和供冷卻空氣經(jīng)所述冷卻空氣出口沿遠離所述至少一個露天操作臺向前的方向流出所述體部的終端段。
2. 按權利要求l所述的機器，其特征在于所述體部包括一曱板，該甲板上設有所迷至少一個操作臺和一限定所 述第二室的冷卻系統(tǒng)殼體，其中所述風扇至少一部分位于所述冷卻系統(tǒng)殼 體內，所述風扇i殳計用于協(xié)同所述冷卻系統(tǒng)的至少一個氣流引導結構通過 所述出口排出冷卻空氣；以及所述冷卻系統(tǒng)殼體包括一向所述體部的前端向下傾斜的斜面，其中所 述風扇包括一具有與所述斜面垂直的轉動軸線的軸流式風扇。
3. 按權利要求2所述的機器，其特征在于包括一鋪路機，該鋪路 機具有位于所述甲板與所述前端之間的用于儲存鋪路材料的漏斗；所述流路的終端段限定一起始于所述出口 、在所述漏斗正上方的一方 向上延伸的線段。
4. 按權利要求3所述的機器，其特征在于所述至少一個氣流引導結構包括多個4黃跨所述出口延伸并與所述轉動 軸線成一大于O的角度定向的百葉窗板；以及 所述機器還包括位于所述發(fā)動機艙內的一發(fā)動機系統(tǒng)，該發(fā)動機系統(tǒng)包括至少一個熱交換器；所述至少一個熱交換器包括多個定向成與所述轉 動軸線平行的氣流通道。
5. 按權利要求4所述的機器，其特征在于所述至少一個熱交換器包括相對于所述流路并聯(lián)定位的液壓油冷卻器 和發(fā)動機散熱器；以及所述機器還包括一位于所述冷卻系統(tǒng)殼體中的環(huán)境空氣進口和一橫跨 所述環(huán)境空氣進口延伸的空氣對空氣后冷卻器。
6. —種冷卻機器系統(tǒng)的方法，包括下列步驟將用于該機器系統(tǒng)的冷卻空氣經(jīng)一冷卻空氣流路的進氣段抽入到 一機 體的發(fā)動機搶內；將冷卻空氣經(jīng)冷卻空氣流路的第二段從發(fā)動機艙抽入到位于發(fā)動機舦 正上方的第二室內；以及將冷卻空氣經(jīng)冷卻空氣流路的終端段沿遠離位于發(fā)動機搶正上方并位 于第二室后方的露天操作臺向前的方向排出機體。
7. 按權利要求6所述的方法，其特征在于進一步包括下列步驟 借助于至少一個抽吸空氣步驟，與該機器系統(tǒng)的至少一個熱交換器換熱， 其中，排出冷卻空氣的步驟包括在換熱步驟后從其中設置有第二室的冷卻 系統(tǒng)殼體的一出口排出冷卻空氣；以及每一抽吸空氣步驟包括借助于靠近該出口設置的軸流式風扇抽吸冷卻 空氣；排氣步驟包括下列步驟借助于橫跨該出口延伸的多個百葉窗板改 變冷卻空氣從所述軸流式風扇到所述冷卻空氣流路的終端段的方向。
8. 按權利要求7所述的方法，其特征在于該機器系統(tǒng)包括一鋪路 機發(fā)動機系統(tǒng)，該鋪路機具有 一甲板，該操作臺設置在該甲板上；和一 位于該甲板前方的鋪路材料漏斗，該方法還包括下列步驟借助于冷卻空氣排放步驟，至少部分防止氣體沿從漏斗到操作臺的方 向流動。
9. 一用于機器的冷卻系統(tǒng)子組件，該冷卻系統(tǒng)子組件包括 一具有前端和后端、頂面和底面的殼體和一安裝件，該安裝件具有適 用于將所述殼體定位在機體上的位于機體上露天操作臺前方的位置的構形，該操作臺布置在機體內的發(fā)動機艙正上方；所述殼體還包括一位于所述底面上的冷卻空氣進口和一冷卻空氣出 口；以及一風扇，該風扇至少一部分設置在所述殼體內并適用于將冷卻空氣經(jīng) 冷卻空氣流路的 一段從發(fā)動機槍抽入到所述殼體中并經(jīng)所述流路的終端段 沿遠離露天操作臺向前的方向將冷卻空氣從所述出口排出。
10.按權利要求9所述的冷卻系統(tǒng)子組件，其特征在于所述殼體適用于經(jīng)由所述安裝件安裝在一鋪路機的位于該鋪路機的露 天操作臺與該鋪路機的鋪路材料漏斗之間的甲板上，所述殼體還包括至少 一個氣流引導結構，該氣流引導結構靠近所述出口設置并設計用于將冷卻 空氣從所述風扇沿遠離該露天操作臺朝向該鋪路機的鋪路材料漏斗向前的 方向引向所述終端段；所述風扇包括一具有轉動軸線的軸流式風扇，所述至少一個氣流引導 結構包括多個百葉窗板，該百葉窗板橫跨所述出口延伸并設置成與所述風 扇的轉動軸線成一大于O的角度；以及所述殼體具有一寬度和一小于其寬度的高度，并包括一向所述前端向 下傾斜的斜面；所述風扇的轉動軸線與所述斜面垂直定向。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有冷卻系統(tǒng)的機器和方法，該機器包括一具有冷卻空氣進口和冷卻空氣出口的體部，該體部內有一發(fā)動機艙。在發(fā)動機艙正上方設有一與發(fā)動機艙連通的第二室。在該體部的一甲板上設置有至少一個露天操作臺，一冷卻系統(tǒng)將冷卻空氣沿一穿過發(fā)動機艙的流路抽入到第二室中并沿遠離操作臺向前的方向排出冷卻空氣。
文檔編號F01P5/02GK101376338SQ20081021333
公開日2009年3月4日 申請日期2008年8月27日 優(yōu)先權日2007年8月28日
發(fā)明者A·J·克羅尼克, T·A·弗雷利赫 申請人:卡特彼勒鋪路產(chǎn)品公司