專利名稱：鉆孔機(jī)和控制其風(fēng)扇的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于控制至少一個(gè)風(fēng)扇的方法，該風(fēng)扇用于調(diào)節(jié)包含在鉆孔機(jī)內(nèi)的至少兩個(gè)冷卻元件的冷卻需求。確定每個(gè)冷卻元件的冷卻需求，將確定的冷卻需求共同加權(quán)，基于所述共同加權(quán)(weightingtogether)控制風(fēng)扇。
本發(fā)明還涉及鉆孔機(jī)，其包括發(fā)動(dòng)機(jī)、至少兩個(gè)冷卻元件、至少一個(gè)風(fēng)扇、控制單元，該控制單元設(shè)置為基于對冷卻元件當(dāng)前冷卻需求的共同加權(quán)控制風(fēng)扇，該加權(quán)計(jì)算在控制單元內(nèi)執(zhí)行。
至于鉆孔機(jī)，指的是特別用于在巖石上鉆孔的鉆孔機(jī)，和尤其用于在地表巖石上鉆孔的鉆孔機(jī)。
背景技術(shù)：
本發(fā)明的背景是存在能將鉆孔機(jī)或者鉆孔單元內(nèi)的冷卻提供給設(shè)置其中的依賴?yán)鋮s的部件的需要，鉆孔機(jī)和鉆孔單元是本技術(shù)領(lǐng)域中已確定的同義概念。至于依賴?yán)鋮s的部件，例如，指的是發(fā)動(dòng)機(jī)、壓縮機(jī)和液壓油泵，以及在上述系統(tǒng)中循環(huán)的流體，使用時(shí)流體存在著累積過多熱量的危險(xiǎn)。具有附屬冷卻元件和與冷卻元件連接的風(fēng)扇的所述部件容納在設(shè)置在鉆孔機(jī)中的發(fā)動(dòng)機(jī)殼體內(nèi)。冷卻元件包括例如發(fā)動(dòng)機(jī)水冷卻器、進(jìn)氣冷卻器、液壓油冷卻器和壓縮機(jī)冷卻器。
通常承認(rèn)的解決上述問題的方法是放置一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇，其將空氣壓入或吸入用于該目的的冷卻元件。以前，在鉆孔機(jī)工作過程中風(fēng)扇始終在最高轉(zhuǎn)速、最高功率下旋轉(zhuǎn)，沒有調(diào)節(jié)風(fēng)扇，也沒有考慮鉆孔機(jī)部件的冷卻需求。
不同的冷卻元件經(jīng)常或總是具有不同的冷卻空氣瞬時(shí)需求，因此這使得風(fēng)扇超過任一個(gè)冷卻元件或甚至所有冷卻元件的需求所必須的工作時(shí)間，或多或少總是處于工作狀態(tài)。
上述控制方式帶來的問題，或者更準(zhǔn)確地說，上述不控制風(fēng)扇的方式帶來的問題是具有比風(fēng)扇提供的冷卻更少的冷卻需求的冷卻元件存在過冷卻的危險(xiǎn)，尤其是當(dāng)鉆孔機(jī)在寒冷氣候下使用時(shí)。
讓風(fēng)扇在恒定的高轉(zhuǎn)速(最高功率)下工作所帶來的另一個(gè)缺點(diǎn)在于來自風(fēng)扇的聲級，因而駕駛室內(nèi)的聲級也很明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于避免之前已知的風(fēng)扇控制存在的上述缺點(diǎn)，并介紹一種改進(jìn)的方案。主要目的是介紹一種風(fēng)扇控制，其提供一種對鉆孔機(jī)的冷卻元件而言更有效、更適合的冷卻。第二個(gè)目的是介紹一種風(fēng)扇控制，其允許鉆孔機(jī)在較冷的氣候下使用，同時(shí)鉆孔機(jī)內(nèi)包括的部件不會(huì)存在過冷卻的危險(xiǎn)。另外的目的是提供一種鉆孔單元，其具有需要冷卻的接近于最佳溫度的流體。另一個(gè)目的是提供一種工作時(shí)更安靜的風(fēng)扇系統(tǒng)。
在第一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種由引言限定的那種方法，其特征在于至少一個(gè)冷卻元件配置有安全調(diào)溫器，如果需要，安全調(diào)溫器不允許流體在該冷卻元件中循環(huán)，從而防止過冷卻。本發(fā)明的方法的優(yōu)選實(shí)施例可在從屬權(quán)利要求2-6中看到。
在第二個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種用于執(zhí)行該方法、根據(jù)權(quán)利要求7的鉆孔單元。從屬權(quán)利要求8-16中進(jìn)一步限定了發(fā)明的鉆孔機(jī)的優(yōu)選實(shí)施例。所述方法和裝置的優(yōu)勢在于風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速/效果可調(diào)，這需要以最佳方式在每個(gè)瞬間流經(jīng)冷卻元件的空氣流量響應(yīng)于冷卻元件在所述瞬間具有的冷卻需求。由于接近于最佳溫度的流體減少了溫度波動(dòng)，所以系統(tǒng)部件上的應(yīng)力降低，這增加了系統(tǒng)部件的服務(wù)壽命。通過調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，使風(fēng)扇不是總在恒定的高轉(zhuǎn)速(最高功率)下工作，還可降低鉆孔機(jī)內(nèi)和鉆孔機(jī)周圍的聲級。風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速越低，更要求來自發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出越小，因此減少燃料消耗。
本發(fā)明的另外優(yōu)勢和特點(diǎn)可在下文對優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說明中看到。


下文將參考附圖以例證的目的描述本發(fā)明，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的鉆孔機(jī)的側(cè)視圖，圖2是俯視包括在鉆孔機(jī)內(nèi)的托架的示意局部截面圖，和圖3是相應(yīng)于圖2的托架的可選實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式
圖1中，顯示了根據(jù)本發(fā)明的鉆孔機(jī)，通常用1表示。鉆孔機(jī)1包括由一對履帶2或類似物支承的托架3，還包括駕駛室4和發(fā)動(dòng)機(jī)殼體形成的底盤5。發(fā)動(dòng)機(jī)殼體5一點(diǎn)也不密封，而是包括孔和開口，以致允許空氣在其中良好地循環(huán)。在托架3的前部，布置有輸送器6，該輸送器由一個(gè)或多個(gè)桿7支承，包括鉆孔裝置8，該鉆孔裝置由桿7支承。傳統(tǒng)類型的桿7和鉆孔裝置8確定鉆孔機(jī)的作業(yè)半徑和可達(dá)性。
現(xiàn)在主要參考圖2，其中示意性顯示了俯視鉆孔機(jī)1的托架3的局部截面圖(為了清楚起見省去了若干部件)。發(fā)動(dòng)機(jī)9布置在發(fā)動(dòng)機(jī)殼體5的中央，發(fā)動(dòng)機(jī)9優(yōu)選為內(nèi)燃機(jī)，特別是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)9連接壓縮機(jī)10和一個(gè)或多個(gè)液壓油泵11，該液壓油泵用于例如向鉆孔機(jī)1的鉆孔裝置8提供動(dòng)力。因?yàn)檫@些部件或者連接這些部件的流體大致都有冷卻需求，所以冷卻元件12或冷卻器進(jìn)一步布置在發(fā)動(dòng)機(jī)殼體5的后部，所述冷卻器例如包括發(fā)動(dòng)機(jī)水冷卻器、進(jìn)氣冷卻器、液壓油冷卻器和壓縮機(jī)油冷卻器。冷卻元件12以這種方式連接各個(gè)單元單元中使用的流體在冷卻元件12和單元之間循環(huán)。一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇13布置在冷卻元件12處，在優(yōu)選實(shí)施例中風(fēng)扇13被液壓驅(qū)動(dòng)，但是可選地，例如它們也可被氣動(dòng)或電動(dòng)驅(qū)動(dòng)，即，風(fēng)扇13可布置為被鉆孔機(jī)1上存在的合適的動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。此外，液壓油箱14布置在發(fā)動(dòng)機(jī)殼體5中，以適當(dāng)?shù)姆绞竭B接液壓油泵11和液壓油系統(tǒng)的其它部分。
在所示實(shí)施例中，風(fēng)扇13位于冷卻元件12的下游，因?yàn)閺牧鲃?dòng)的觀點(diǎn)來看在短距離的情況下更容易吸入而不是壓入緊密布置的冷卻凸緣之間的空氣。但是從空間的觀點(diǎn)來看，優(yōu)選將風(fēng)扇13放置在冷卻元件12的上游。采取同樣的方式，發(fā)動(dòng)機(jī)殼體5的設(shè)計(jì)要求所示實(shí)施例中的冷卻元件12分成組，更準(zhǔn)確地說是2組每組2個(gè)，同時(shí)每個(gè)組對應(yīng)一個(gè)單獨(dú)的風(fēng)扇13。冷卻元件12有利地分成組，各個(gè)組中包括具有類似冷卻需求的冷卻元件12。因此，在根據(jù)圖2的實(shí)施例示例中，將用于液壓油和壓縮機(jī)油的冷卻元件12放在一起、將用于發(fā)動(dòng)機(jī)水和進(jìn)氣的冷卻元件12放在一起是有利的。
現(xiàn)在參考圖3，顯示了鉆孔機(jī)1托架3的可選實(shí)施例。在該可選實(shí)施例中，與圖2相反，發(fā)動(dòng)機(jī)9、壓縮機(jī)10和液壓油泵11相對于鉆孔機(jī)1的縱向方向橫向放置，且放置在發(fā)動(dòng)機(jī)5的后部。此外，冷卻元件12成組地放置在中央，具有共用風(fēng)扇13，風(fēng)扇13位于冷卻元件12的下游。另外，液壓油箱14的位置也改變了。
圖2和3中兩個(gè)可選構(gòu)造的共同之處在于它們包括控制單元15，附圖中控制單元的輪廓位于駕駛室4附近?？刂茊卧?5可編程，包括若干用于信號傳輸?shù)妮斎牒洼敵觥？刂茊卧?5包括鉆孔機(jī)1內(nèi)的普通控制單元或者僅用于控制風(fēng)扇13的特殊控制單元。另外，控制單元15可位于不同于附圖中的任何一個(gè)適當(dāng)位置，例如在適當(dāng)?shù)陌l(fā)動(dòng)機(jī)9上。此外，鉆孔機(jī)1包括若干傳感器，以便測量工作參數(shù)，例如優(yōu)選的溫度，但是也可測量其它量，例如功率輸出或類似量。例如，測量各個(gè)系統(tǒng)中適當(dāng)位置處冷卻流體的溫度。例如，第一傳感器16位于發(fā)動(dòng)機(jī)9內(nèi)，或者位于發(fā)動(dòng)機(jī)9附近，以便測量發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度。第二傳感器17設(shè)置為測量液壓油的溫度，所述第二傳感器17優(yōu)選位于液壓油箱14內(nèi)。第三傳感器18位于壓縮機(jī)10處，以便測量壓縮機(jī)油溫度。第四傳感器19位于適當(dāng)?shù)奈恢?，以便測量進(jìn)氣溫度，第五傳感器20以這種方式放置其能測量鉆孔機(jī)1周圍環(huán)境空氣的溫度。優(yōu)選地，在發(fā)動(dòng)機(jī)殼體5前部實(shí)施環(huán)境溫度的測量，例如附圖所示，以便得到盡可能正確和真實(shí)的測量結(jié)果。這是因?yàn)閺陌l(fā)動(dòng)機(jī)殼體5的后部會(huì)吹出暖空氣的結(jié)果。所有的傳感器16-20以適當(dāng)?shù)姆绞娇刹僮鞯剡B接控制單元15，控制單元15以適當(dāng)?shù)姆绞娇刂骑L(fēng)扇13。在優(yōu)選實(shí)施例中，傳感器16-20通過電纜(未顯示)連接控制單元15，但是單元之間也能實(shí)現(xiàn)無線或者光學(xué)通信。
在現(xiàn)有技術(shù)中，如果鉆孔機(jī)在工作中就接通能產(chǎn)生經(jīng)過冷卻元件的氣流的風(fēng)扇。換句話說，當(dāng)鉆孔機(jī)工作時(shí)，風(fēng)扇在恒定高轉(zhuǎn)速(最高功率)下工作。根據(jù)本發(fā)明的鉆孔機(jī)1的特征在于通過控制風(fēng)扇13，風(fēng)扇13的轉(zhuǎn)速可以在必要轉(zhuǎn)速的0％-100％范圍內(nèi)變化。根據(jù)本發(fā)明的風(fēng)扇13在存在冷卻需求時(shí)始終工作，但是是在低轉(zhuǎn)速下工作，僅僅除了最高轉(zhuǎn)速之外。在風(fēng)扇工作過程中產(chǎn)生的聲音通過結(jié)構(gòu)傳播到駕駛室4，在最高轉(zhuǎn)速下產(chǎn)生駕駛室內(nèi)的噪音，通過將風(fēng)扇調(diào)節(jié)為在低轉(zhuǎn)速下工作，噪音顯著降低，此外，風(fēng)扇的磨損也降低。功率輸出的降低還帶來了燃料消耗的降低。
控制單元15基于已確定的冷卻需求或冷卻元件12內(nèi)的溫度控制或調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速。更準(zhǔn)確地說，控制單元15比較構(gòu)成一組冷卻元件的冷卻元件12的冷卻需求，或者將構(gòu)成一組冷卻元件的冷卻元件12的冷卻需求共同加權(quán)，之后基于產(chǎn)生的與各個(gè)風(fēng)扇相關(guān)的冷卻元件12的冷卻需求控制單個(gè)風(fēng)扇13。有利的是，基于同一組冷卻元件12中的最大冷卻需求量控制與單組冷卻元件12協(xié)作的單個(gè)風(fēng)扇13。但是，應(yīng)指出還能實(shí)現(xiàn)其它共同加權(quán)冷卻需求的適當(dāng)方法，以便控制風(fēng)扇13。
為了確定進(jìn)氣冷卻器的冷卻需求，還要測量環(huán)境溫度，因?yàn)樽畲笤试S進(jìn)氣溫度緊密取決于環(huán)境溫度，環(huán)境溫度對冷卻需求給出更好的判斷，另外還能更準(zhǔn)確地控制風(fēng)扇13。此外，在已知環(huán)境溫度的情況下還能更準(zhǔn)確地限定其它冷卻元件12的冷卻需求。
所述傳感器16-20不必包括以僅為風(fēng)扇控制提供溫度為目的的、特別用于上文討論目的的傳感器，而是在本發(fā)明的鉆孔機(jī)1的某些應(yīng)用和實(shí)施例中，來自已有1傳感器的值可用于確定不同冷卻元件12的冷卻需求。例如，用已經(jīng)存在的傳感器頻繁測量發(fā)動(dòng)機(jī)水溫。
盡管根據(jù)本發(fā)明風(fēng)扇13為冷卻元件12提供了接近于最佳的冷卻，但還應(yīng)包括某種安全調(diào)溫器(未顯示)，安全調(diào)溫器使得不同系統(tǒng)中的流體不可能冷卻到低于某個(gè)極限值，更準(zhǔn)確地說不允許所述的流體在流體的冷卻元件中循環(huán)。
本發(fā)明的可行修改本發(fā)明不是僅限制到附圖所示和上文闡述的實(shí)施例。因而，在隨后權(quán)利要求書的范圍內(nèi)可以各種方式修改該方法和鉆孔機(jī)。應(yīng)特別提及鉆孔機(jī)不必包括駕駛室，但是從鉆孔機(jī)外部的某個(gè)位置仍然能控制鉆孔機(jī)。還意識到每個(gè)風(fēng)扇可包括一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇元件。還應(yīng)指出即使冷卻元件分成組，單個(gè)風(fēng)扇也不必具有分離的控制，而是風(fēng)扇可互相控制。在引言中提到至于鉆孔機(jī)，指的是特別用于在地表巖石上鉆孔的鉆孔機(jī)，但是本發(fā)明并不限于這種鉆孔機(jī)，而是在其它材料上鉆孔和在地下工作也是可行的。應(yīng)指出，至于權(quán)利要求書和詳細(xì)說明中出現(xiàn)的表述“調(diào)節(jié)冷卻需求”指的是通過例如讓風(fēng)扇在不同轉(zhuǎn)速下工作而調(diào)節(jié)冷卻元件的冷卻需求。更準(zhǔn)確地說，高風(fēng)扇速度承擔(dān)較低的瞬時(shí)冷卻需求，低風(fēng)扇速度承擔(dān)較高的瞬時(shí)冷卻需求。因而，冷卻需求不應(yīng)太高或太低，而應(yīng)調(diào)節(jié)到合適的水平。
權(quán)利要求
1.一種用于控制至少一個(gè)風(fēng)扇(13)的方法，所述風(fēng)扇用于調(diào)節(jié)包含在鉆孔機(jī)(1)內(nèi)的至少兩個(gè)冷卻元件(12)的冷卻需求，確定每個(gè)冷卻元件(12)的冷卻需求，將確定的冷卻需求共同加權(quán)，基于所述共同加權(quán)控制風(fēng)扇(13)，其特征在于，至少一個(gè)冷卻元件配置有安全調(diào)溫器，如果需要，安全調(diào)溫器不允許流體在該冷卻元件中循環(huán)，從而防止過冷卻。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于具有最大冷卻需求的冷卻元件(12)的冷卻需求控制至少一個(gè)風(fēng)扇(13)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，基于具有最大冷卻需求的冷卻元件(12)的冷卻需求控制風(fēng)扇(13)的轉(zhuǎn)速。
4.如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，測量溫度，以便確定每個(gè)冷卻元件(12)的冷卻需求。
5.如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，測量環(huán)境溫度，環(huán)境溫度構(gòu)成確定至少一個(gè)冷卻元件(12)冷卻需求的輸入數(shù)據(jù)。
6.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，鉆孔機(jī)(1)包括至少兩個(gè)風(fēng)扇(13)，每個(gè)風(fēng)扇布置為與與其連接的一組冷卻元件(12)協(xié)作，基于與每個(gè)單獨(dú)風(fēng)扇(13)連接的冷卻元件(12)的共同加權(quán)冷卻需求控制每個(gè)單獨(dú)風(fēng)扇(13)。
7.一種鉆孔機(jī)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)(9)、至少兩個(gè)冷卻元件(12)和至少一個(gè)風(fēng)扇(13)、控制單元(15)，控制單元(15)布置為基于冷卻元件(12)內(nèi)當(dāng)前冷卻需求的共同加權(quán)控制風(fēng)扇(13)，該共同加權(quán)在控制單元(15)內(nèi)執(zhí)行，其特征在于，至少一個(gè)冷卻元件配置有安全調(diào)溫器，以便如果需要，安全調(diào)溫器不允許流體在該冷卻元件中循環(huán)，從而防止過冷卻。
8.如權(quán)利要求7所述的鉆孔機(jī)，其特征在于，控制單元(15)布置為基于具有最大冷卻需求的冷卻元件(12)的冷卻需求控制至少一個(gè)風(fēng)扇(13)。
9.如權(quán)利要求7或8所述的鉆孔機(jī)，其特征在于，鉆孔機(jī)包括至少4個(gè)冷卻元件(12)。
10.如權(quán)利要求7-9中任一項(xiàng)所述的鉆孔機(jī)，其特征在于，冷卻元件(12)包括發(fā)動(dòng)機(jī)水冷卻器、進(jìn)氣冷卻器、液壓油冷卻器和壓縮機(jī)油冷卻器。
11.如權(quán)利要求7-10中任一項(xiàng)所述的鉆孔機(jī)，其特征在于，冷卻元件(12)成組布置，至少一個(gè)風(fēng)扇(13)布置為與每個(gè)冷卻元件(12)組協(xié)作。
12.如權(quán)利要求11所述的鉆孔機(jī)，其特征在于，液壓油冷卻器和壓縮機(jī)油冷卻器構(gòu)成一組冷卻元件(12)，發(fā)動(dòng)機(jī)水冷卻器和進(jìn)氣冷卻器構(gòu)成第二組冷卻元件(12)。
13.如權(quán)利要求11或12所述的鉆孔機(jī)，其特征在于，控制單元(15)布置為基于連接風(fēng)扇(13)的冷卻元件(12)的當(dāng)前冷卻需求的共同加權(quán)控制至少一個(gè)風(fēng)扇(13)，所述風(fēng)扇布置為與一組冷卻元件(12)協(xié)作。
14.如權(quán)利要求7-13中任一項(xiàng)所述的鉆孔機(jī)，其特征在于，發(fā)動(dòng)機(jī)(9)是內(nèi)燃機(jī)，鉆孔機(jī)還包括壓縮機(jī)(10)和液壓油泵(11)。
15.如權(quán)利要求7-14中任一項(xiàng)所述的鉆孔機(jī)，其特征在于，鉆孔機(jī)包括傳感器(16-20)，以便測量溫度，溫度對應(yīng)于每個(gè)冷卻元件(12)的冷卻需求。
16.如權(quán)利要求7-15中任一項(xiàng)所述的鉆孔機(jī)，其特征在于，鉆孔機(jī)包括傳感器(20)，以便測量環(huán)境溫度，環(huán)境溫度構(gòu)成確定至少一個(gè)冷卻元件(12)冷卻需求的輸入數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于控制至少一個(gè)風(fēng)扇(13)的方法，該風(fēng)扇用于調(diào)節(jié)包含在鉆孔機(jī)(1)內(nèi)的至少兩個(gè)冷卻元件(12)的冷卻需求。確定每個(gè)冷卻元件(12)的冷卻需求，將確定的冷卻需求共同加權(quán)，基于所述共同加權(quán)控制風(fēng)扇(13)。本發(fā)明的特征在于至少一個(gè)冷卻元件配置有安全調(diào)溫器，如果需要，安全調(diào)溫器不允許有問題的流體在該冷卻元件中循環(huán)，從而防止過冷卻。此外，本發(fā)明還涉及一種執(zhí)行上述方法的鉆孔機(jī)。
文檔編號E21B7/00GK101048582SQ200580037101
公開日2007年10月3日 申請日期2005年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月27日
發(fā)明者H·雅格布森 申請人:阿特拉斯·科普科巖石鉆探公司