冷却布置、岩石钻机以及冷却方法与流程
- 国知局
- 2024-11-21 12:28:50
本发明涉及一种采矿车辆的冷却布置。本发明进一步涉及一种岩石钻机和一种用于在采矿车辆中冷却的方法。本发明的领域更具体地在独立权利要求的前序部分中限定。
背景技术:
1、在矿井中和其它工地处,使用不同类型的采矿车辆。采矿车辆可以设置有柴油发动机和可电操作的动力包,该柴油发动机用于产生在工地和目标位置之间运载采矿车辆所需的动力,该可电操作的动力包用于在工地处执行实际工作任务。电动力包布置用以为液压系统和连接到该液压系统的液压采矿致动器提供动力。如果没有被适当地冷却,则液压系统的液压油在操作期间可能变得过热。因此,公开了用于冷却液压系统的液压油的不同的冷却布置和油冷却器。然而,已知的解决方案已经显示出一些缺点。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种新颖且改进的冷却布置和方法。另一个目的是提供一种具有新颖且改进的冷却系统的岩石钻机。
2、根据本发明的冷却布置的特征在于第一独立装置权利要求的特征部分的特征。
3、根据本发明的岩石钻机的特征在于第二独立装置权利要求的特征部分的特征。
4、根据本发明的方法的特征在于独立方法权利要求的特征部分的特征。
5、所公开的解决方案的思想是,利用矿车的内燃机的第一液体冷却回路用于冷却第二液体冷却回路,该第二液体冷却回路旨在冷却液压系统的液压流体。此外,所公开的解决方案是用于采矿车辆的冷却布置,其包括:用于执行运载的内燃机,用于为至少一个液压致动器提供动力的液压系统,以及用于为液压系统提供动力的动可电操作的动力包。用于冷却内燃机的第一液体冷却回路包括设置有风扇的至少一个第一散热器和用于在内燃机和第一散热器之间循环冷却剂的第一泵单元。第二液体冷却回路能够选择性地连接到第一液体冷却回路,使得在两个液体冷却回路中实施相同的冷却剂、相同的第一散热器和相同的风扇。第二液体冷却回路进一步包括油冷却器,该油冷却器是液体到液体的冷却器,以用于将液压油的热量转换到液体冷却回路的冷却剂。仅当内燃机不操作时,该冷却剂在第二液体冷却回路中循环。换句话说,液压系统的液压油由第二液体冷却回路冷却,该第二液体冷却回路在内燃机不在操作并且不需要冷却的情况下能够连接到内燃机的第一液体冷却回路。因此,可以选择性地连接两个封闭的液体冷却系统。
6、所公开的解决方案的优点在于,当不需要冷却内燃机时,可以利用内燃机的有效冷却回路。这样,实现了有效的液压油冷却,并且液压系统可以以高动力和长操作周期驱动,而没有过热液压油的风险。
7、另一个优点是,用于冷却液压油的第二冷却回路可以相对简单且便宜。与内燃机的第一冷却回路的连接也易于布置和控制。
8、此外,所公开的解决方案使用大尺寸散热器,该大尺寸散热器的尺寸被设计用于冷却内燃机,并且当发动机关闭时,散热器的该大冷却区域可以专门用于冷却第二液体冷却回路。这样,可以有效地冷却液压油。
9、根据一个实施例,冷却剂或冷却液是水基液体。冷却剂可以是二醇和水的混合物。二醇可以是乙二醇。
10、根据实施例,冷却布置仅包括一个散热器。散热器及其整个冷却区域对于第一液体冷却回路和第二液体冷却回路是共用的。
11、根据一个实施例,第二液体冷却回路能够直接连接到第一液体冷却回路的散热器。换句话说,散热器对于两个回路均具有自己的端口。
12、根据一个实施例,第二液体冷却回路能够凭借管元件或软管元件连接到第一液体冷却回路的流动路径。在该解决方案中,第二液体冷却回路不直接连接到散热器。
13、根据一个实施例,冷却布置可以包括与第一散热器连接的第二散热器。在油-冷却液的交换器中(即,在油冷却器中)冷却的液压油被输送到第二散热器以用于进一步冷却。第二散热器由第一散热器的风扇冷却。这样,实现了两阶段的液压油冷却。
14、根据一个实施例,冷却布置可以包括与第一散热器连接的第三散热器。第三散热器是用于冷却供给到内燃机的空气的增压空气冷却器。
15、根据一个实施例,冷却布置可以包括与第一散热器连接的第四散热器。第四散热器为油冷却器,以对用于运载的静液压动力传动装置的液压油进行冷却。在运载期间,液压油的温度升高并且需要冷却。当采矿车辆未被运载并且内燃机关闭时,操作第一散热器的风扇以冷却第二液体冷却回路,由此该风扇也冷却第四散热器。这样,当采矿车辆不移动时,静液压动力传动装置的液压油也可以在岩石钻探序列或另一采矿作业循环期间冷却。
16、此外,还可以以基本上与用于冷却旨在用于致动液压采矿作业致动器的基本液压系统类似的方式实施用于冷却动力传动装置的液压油的第二液体冷却回路。
17、根据一个实施例,冷却布置可以包括与第一散热器连接的第五散热器。第三散热器例如是用于冷却内燃机的机油的油冷却器。
18、根据一个实施例,冷却布置可以包括由相同风扇冷却的若干散热器。这种散热器配置可以被称为组合式冷却器。
19、根据一个实施例,冷却布置仅包括用于冷却液压油的一个油冷却设备。因此,由于所公开的有效的第二液体冷却回路,不需要油到空气的交换器或附加的油到水的热交换器。
20、根据一个实施例,连接到液压系统的所述至少一个液压致动器是液压采矿致动器,诸如液压岩石钻探机器或岩石打锚杆设备。
21、根据实施例,第二液体冷却回路可以被连接用以仅冷却一个油冷却器,或者可以存在连接到第二液体冷却回路的两个或更多个油冷却器。
22、根据一个实施例,冷却布置包括用于第二液体冷却回路的自动控制的至少一个控制单元。该控制单元设置有用于指示内燃机的操作状态的感测数据。此外,控制单元响应于感测数据而控制第二冷却模式开启和关闭,以控制第二冷却回路。换句话说,在预定或输入的控制策略的情况下,自动控制第二液体冷却回路。
23、根据一个实施例,当液压系统的一个或多个液压致动器被操作并且液压流体的温度升高时,第二液体冷却回路可以被冷却。液压油的温度可以通过一个或多个温度传感器来监测。监测数据传输到控制单元,并且可以在需要时冷却第二液体冷却回路。
24、根据一个实施例,第二液体冷却回路的控制系统包括输入控制策略,根据该输入控制策略,即使没有连接到液压系统的液压致动器未激活,在液压油在液压系统中循环的情况下也冷却第二液体冷却回路。控制单元可以开启液压泵,以使液压油在该系统中循环。这样,冷却系统可以延长用于冷却该液压液体的冷却时间。于是,提高了冷却效率。这是一种在内燃机关闭时使用的全时冷却。
25、根据一个实施例,替代性地是,即使没有连接到液压系统的液压致动器是激活的,液压泵也可以在操作期间保持连续运行。于是,控制单元被配置用以根据本文档中公开的原理打开和关闭循环泵单元,以用于使冷却剂在第二液体冷却回路中循环。
26、根据一个实施例,第二液体冷却回路可以在液压致动器的操作之前被预先冷却。当液压油的温度设定为较低水平时,液压系统将在随后的作业循环期间承受重载荷。当内燃机不在运行时,控制单元可以在所有合适的情况下控制第二液体冷却回路的冷却。可以向控制单元提供关于随后的作业循环和操作的数据,由此控制单元可以基于该数据来估计或计算所需的预冷量。
27、根据一个实施例,替代性地是,第二液体冷却回路可以凭借采矿车辆的操作者手动控制。
28、根据一个实施例,第二液体冷却回路包括至少一个控制阀,以用于打开和关闭第二液体冷却回路到散热器的循环。换句话说,当内燃机被冷却时,第二液体冷却回路中的循环可以通过控制阀完全停止。这是有利的,因为在运行的内燃机之后的冷却剂的温度可能几乎为100℃,这与液压油的正常操作温度(75℃以下)相比显著更高。于是,高温的冷却剂不能影响液压油的温度。
29、根据一个实施例,控制阀的数量为一个。在替代解决方案中,存在用于控制循环的两个控制阀。该控制阀也可以称为分离阀。
30、根据一个实施例,所述一个或多个控制阀是可电操作阀,并且在所提及的控制单元的控制下被控制。
31、根据一个实施例,所述一个或多个控制阀是开/关阀。
32、根据一个实施例,可以使用开/关控制或比例控制来控制第二液体冷却回路的致动器。该比例控制允许调节回路中的流量。可控致动器可以是阀和泵。
33、根据一个实施例,第二液体冷却回路可以没有用于打开和关闭第二液体冷却回路到散热器的循环的任何控制阀。相反,可以存在循环泵,其操作被配置用以在停止时用作循环防止元件。因此,循环泵在不操作时可以是液密的。换句话说,循环泵可以用作泵送设备和阀元件。于是,可以减少系统中的部件的数量。
34、根据一个实施例,第一散热器的风扇包括专用风扇马达并且相对于内燃机的操作能够独立地操作。换句话说,风扇不机械地联接到内燃机,由此风扇的运行不依赖于内燃机的运行。
35、根据一个实施例,风扇马达是连接到液压系统的液压马达。
36、根据一个实施例,风扇马达是电动马达。
37、根据一个实施例,风扇马达在控制单元的控制下被控制。
38、根据一个实施例,第二液体冷却回路包括至少一个专用循环泵单元,以用于在第二液体冷却回路中循环冷却剂。换句话说,第二液体冷却回路包括其自身的泵,由此冷却剂的循环独立于第一液体冷却回路的泵。该解决方案的另一个优点是,可以通过循环泵单元调节流速,由此可以以通用方式调节冷却功率。
39、根据一个实施例,循环泵单元包括电动马达和泵。电动马达可以在控制单元的控制下被控制。
40、根据一个实施例,替代性地是,循环泵单元的马达可以是液压马达。
41、根据一个实施例,第一泵单元被布置用以为两个液体冷却回路提供液体流。因此,可以只有一个泵用于循环液体冷却剂。
42、根据一个实施例,用于冷却液压系统的液压油的所述至少一个油冷却器是壳管式油冷却器。换句话说,油冷却器包括在外壳和多个管之间的液体冷却空间,油在这些管内流动。油冷却器通常是热交换器。
43、根据一个实施例,也可以使用其它类型的液压油到冷却剂的交换器。因此,替代性地是,油冷却器可以为例如板式热交换器。
44、根据一个实施例,用于冷却液压系统的液压油的所述至少一个油冷却器是热交换器。可以使用油冷却器以还将热量从液体冷却剂传递到液压油,因此当在较冷的环境下操作时加热液压系统。这种可能性允许预热液压系统。
45、根据一个实施例,所公开的解决方案涉及一种岩石钻机,该岩石钻机包括:可移动载具;内燃机和传动系统,其用于对岩石钻机进行运载;钻臂,该钻臂安装在载具上并且包括设置有液压岩石钻探机器的岩石钻探单元;液压系统,其用于为至少岩石钻机的液压致动器提供动力;可电操作的动力包,其用于为至少液压系统提供动力;以及,冷却布置,其用于冷却内燃机和液压系统的液压油。冷却布置包括第二液体冷却回路,该第二液体冷却回路用于冷却液压油,并且能够连接到内燃机的第一液体冷却系统,由此该冷却布置被配置用以为内燃机或液压系统交替地提供冷却。冷却布置是根据本文档中公开的特征和实施例所述的冷却布置。
46、根据一个实施例,所公开的解决方案涉及一种用于在矿车中提供冷却的方法。该方法包括:凭借第一液体冷却回路冷却矿车的内燃机;以及凭借至少一个油冷却器冷却矿车的液压系统的液压油。该方法进一步包括:将所述至少一个油冷却器连接到第二液体冷却回路;在内燃机不需要冷却的情况下,将第二液体冷却回路选择性地连接到第一液体冷却回路,从而利用第一液体冷却回路的散热器的冷却区域来冷却液压油。
47、根据一个实施例,该方法进一步包括凭借第二液体冷却回路的专用循环泵单元调节第二液体冷却回路中的冷却剂的流速。
48、根据一个实施例,该方法进一步包括当内燃机在运行时防止冷却剂在第二液体冷却回路中循环。
49、根据一个实施例,该方法进一步包括在启动液压系统的至少一个液压致动器的操作之前预冷却液压油。
50、根据一个实施例,该方法进一步包括利用共用散热器和共用风扇来执行内燃机和油冷却器的冷却。
51、根据一个实施例,该方法进一步包括独立于内燃机的操作运行第一液体冷却回路和第二液体冷却回路的共用风扇。
52、根据一个实施例,当内燃机不在运行并且不需要冷却时,第二冷却模式是能够选择的。当选择第二冷却模式时,则控制单元可以控制第二液体冷却回路的致动器,从而在回路中启动实际冷却措施。例如,第二冷却回路中的冷却措施可以凭借冷却剂的温度数据、液压油的温度数据或两者来触发。然而,其它感测和控制数据以及控制原理也可以用于执行触发。控制单元可以设置有关于液压回路的状态的数据,即液压回路是打开还是关闭。换句话说,当内燃机停止时,第二液体冷却回路中的冷却不是自动启动的,而是需要专用的控制步骤。
53、以上公开的实施例可以组合起来,以形成具有上述特征中的所需的特征的合适的解决方案。
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