專利名稱：熱交換器的冷卻裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及熱交換器的冷卻裝置，更具體來(lái)說(shuō)，涉及一種熱交換器的冷卻裝置，其適用于推土/建筑機(jī)械如液壓挖土機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)。
圖9表示普通的用于熱交換器的冷卻裝置的第一個(gè)實(shí)例，即一種散熱器的冷卻裝置。這種冷卻裝置公開(kāi)在JP-A-58-18023(實(shí)用新型)中。在圖9中，通常裝在柴油機(jī)(未畫出)上的散熱器81用來(lái)在柴油機(jī)和散熱器81內(nèi)部流動(dòng)的冷卻水之間進(jìn)行熱交換，以便冷卻柴油機(jī)。散熱器81具有一個(gè)用于產(chǎn)生空氣流82的風(fēng)扇83和一個(gè)用于將空氣流82引至散熱器81的本體的護(hù)罩84。風(fēng)扇83是軸流式風(fēng)扇，護(hù)罩84具有一個(gè)用于將空氣從外界引入的圓筒形開(kāi)口部分84a，一個(gè)連接于圓筒形開(kāi)口部分84a的圓筒/四角形殼體84b，以及一個(gè)連接于殼體84b和散熱器81本體的四角現(xiàn)形邊緣部分84c。殼體84b的形狀使得從開(kāi)口部分84a至邊緣部分84c，其橫截面開(kāi)口成指數(shù)地?cái)U(kuò)大。因此，圓筒/四角形殼體84b的形狀接近于四角錐形的喇叭形，風(fēng)扇83設(shè)置在護(hù)罩84的圓筒形開(kāi)口部分84a的內(nèi)部空間中。風(fēng)扇83由旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動(dòng)裝置(未畫出)83驅(qū)動(dòng)，從而在從外界引入空氣的基礎(chǔ)上產(chǎn)生空氣流82?？諝饬?2可按照殼體84b的形狀逐漸膨脹，這使空氣流82中產(chǎn)生的紊流減少。殼體84b的形狀使在其內(nèi)部任一點(diǎn)上的空氣流82的速率接近均勻一致。
在上述散熱器的冷卻裝置中，靠近風(fēng)扇葉片一端的開(kāi)口部分84a的形狀呈圓筒形。因此，普通的散熱器冷卻裝置在開(kāi)口部分84a處具有大的空氣通過(guò)阻力。當(dāng)以普通的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)扇83時(shí)，大的空氣通過(guò)阻力會(huì)減小氣流量，因而產(chǎn)生普通冷卻裝置不能有效地冷卻柴油機(jī)的問(wèn)題。
圖10表示普通散熱器冷卻裝置的第二個(gè)實(shí)例。這種冷卻裝置公開(kāi)在JP-A-4-269320中。在這種冷卻裝置中，風(fēng)扇92放置得靠近散熱器91，并由發(fā)動(dòng)機(jī)93轉(zhuǎn)動(dòng)。護(hù)罩94的布置使得風(fēng)扇92被圍繞和容納在散熱器91和發(fā)動(dòng)機(jī)93之間的空間中。風(fēng)扇92是設(shè)有錐形轂部的傾斜軸流式風(fēng)扇。護(hù)罩94的部分94a接近多個(gè)葉片92a的尖端并包圍風(fēng)扇92，該部分具有鐘形開(kāi)口形狀。在下文中稱該部分為“包圍風(fēng)扇的部分94a”。包圍風(fēng)扇的部分94a的鐘形開(kāi)口形狀使得從左、右端部向中間推進(jìn)時(shí)，其半徑逐漸減小，因此，在規(guī)定點(diǎn)上具有一個(gè)最小半徑。也就是說(shuō)，包圍風(fēng)扇的部分94a就象一個(gè)圓筒體，其中部具有一個(gè)向其內(nèi)部凹陷的外表面。
當(dāng)風(fēng)扇92的葉片92a的寬度為L(zhǎng)1，包圍風(fēng)扇的部分94a中的最小半徑部分和散熱器側(cè)的部分之間的距離為L(zhǎng)2時(shí)，如圖10所示，L2/L1的比值被定義為“覆蓋率”，它由一個(gè)比值或百分?jǐn)?shù)表示。JP-A-4-269320中的散熱器冷卻裝置中的覆蓋率設(shè)定40％為最佳值(允許范圍為+10％至-20％)。
在普通散熱器冷卻裝置的第二個(gè)實(shí)例中，傾斜軸流式風(fēng)扇用于產(chǎn)生大流量的高壓冷卻空氣，而且其覆蓋率被調(diào)至最適當(dāng)?shù)闹?，以便獲得傾斜軸流式風(fēng)扇的最高冷卻能力。按照第二個(gè)實(shí)例的結(jié)構(gòu)可以解決普通冷卻裝置的第一個(gè)實(shí)例的問(wèn)題。
但是，在普通冷卻裝置的第二個(gè)實(shí)例中，由于風(fēng)扇92是采用傾斜軸流式風(fēng)扇，因而產(chǎn)生的問(wèn)題是，風(fēng)扇92的制動(dòng)馬力增大，使發(fā)動(dòng)機(jī)93的燃油消耗增加。
另外，在普通冷卻裝置的第二個(gè)實(shí)例中，為了使風(fēng)扇92具有足夠的冷卻能力，需要減小風(fēng)扇92和包圍風(fēng)扇的部分94a之間的間隙(下文中稱為“尖端間隙(chip clearnce)”。當(dāng)尖端間隙較小時(shí)，護(hù)罩94最好裝在設(shè)有風(fēng)扇92的發(fā)動(dòng)機(jī)94中，而不是設(shè)在散熱器91中，以便適當(dāng)?shù)乇３旨舛碎g隙。因?yàn)橛嘘P(guān)尖端間隙的結(jié)構(gòu)可以清楚地確定風(fēng)扇92和包包圍風(fēng)扇的部分94a之間的位置關(guān)系，所以，通過(guò)將護(hù)罩94和風(fēng)扇安裝在一個(gè)共同的構(gòu)件中，可以適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)尖端間隙。換言之，當(dāng)將護(hù)罩固定在散熱器91上時(shí)，難于實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)募舛碎g隙，這是由于散熱器91和發(fā)動(dòng)機(jī)94的實(shí)際安裝可能產(chǎn)生誤差。在第二個(gè)實(shí)例中，護(hù)罩94借助其伸入發(fā)動(dòng)機(jī)93的部分94b而裝在發(fā)動(dòng)機(jī)93中。但是，第二實(shí)例的這種結(jié)構(gòu)的問(wèn)題在于，組裝冷卻裝置的工作效率會(huì)下降，其生產(chǎn)成本增加。
本發(fā)明的主要目的在于提供一種熱交換器冷卻裝置，其中，風(fēng)扇的制動(dòng)馬力可適當(dāng)減小，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗可顯著下降。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種熱交換器冷卻裝置，其中，裝配的工作效率可增加，生產(chǎn)成本可下降。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種熱交換器冷卻裝置，其中，護(hù)罩中包圍風(fēng)扇的部分是最適當(dāng)?shù)模铱梢詫?shí)現(xiàn)最大的冷卻能力。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種熱交換器冷卻裝置，它具有用作冷卻裝置一部分的護(hù)罩，其中，護(hù)罩的形狀可以減小發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗和生產(chǎn)成本，并提高組裝冷卻裝置的工作效率。
按照本發(fā)明的熱交換器冷卻裝置具有一個(gè)用于產(chǎn)生冷卻熱交換器的空氣流的風(fēng)扇，一個(gè)用于轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)裝置和一個(gè)用于容納風(fēng)扇的護(hù)罩，在這種結(jié)構(gòu)中，風(fēng)扇是軸流式風(fēng)扇，護(hù)罩具有一個(gè)鐘形開(kāi)口形狀的包圍風(fēng)扇的部分，另外，與包圍風(fēng)扇的部分有關(guān)，包圍風(fēng)扇的部分的覆蓋率在41％至70％的范圍內(nèi)。有關(guān)覆蓋率的理想范圍的數(shù)據(jù)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)取得的。
冷卻裝置是用于冷卻例如液壓挖土機(jī)上的發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝的熱交換器的。在這種冷卻裝置中，冷卻空氣流是通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)扇而產(chǎn)生的，冷卻氣流穿過(guò)熱交換器中形成的氣道，從而使流過(guò)熱交換器的傳熱介質(zhì)得以冷卻。
軸流式風(fēng)扇的使用減小了風(fēng)扇的制動(dòng)馬力和發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗。
另外，用于容納風(fēng)扇的，護(hù)罩的包圍風(fēng)扇的部分的鐘形開(kāi)口形狀即使風(fēng)扇轉(zhuǎn)速較低也可產(chǎn)生必要和足夠的冷卻空氣流量。這意味著可以降低風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，從而也可減小風(fēng)扇噪音。
另外，使包圍風(fēng)扇的部分的覆蓋率設(shè)定在理想的范圍內(nèi)，可以使冷卻裝置的與風(fēng)扇空氣流量和風(fēng)扇噪音有關(guān)冷卻性能最佳化。包圍風(fēng)扇的部分的覆蓋率的最適當(dāng)?shù)闹禐?0％。
風(fēng)扇最好具有所謂Y形葉片。這種風(fēng)扇可以減小風(fēng)扇制動(dòng)馬力和發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗。
風(fēng)扇和護(hù)罩之間的尖端間隙可設(shè)定得較寬。也就是說(shuō)，護(hù)罩的包圍風(fēng)扇的部分可以制得較廣，因而護(hù)罩可以安裝在熱交換器一側(cè)。這種結(jié)構(gòu)可以提高組裝冷卻裝置的工作效率。
上述冷卻裝置適用于冷卻鏟土/建筑機(jī)械上的發(fā)動(dòng)機(jī)的熱交換器。鏟土/建筑機(jī)械的實(shí)例最好是液壓挖土機(jī)。
從另一方面講，本發(fā)明可以理解為一種熱交換器，它帶有護(hù)罩，這種護(hù)罩具有風(fēng)扇噪音低、冷卻性能高的上述特征。這種熱交換器護(hù)罩具有設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸上的軸流式風(fēng)扇的特殊組合。軸流式風(fēng)扇容納在護(hù)罩中的鐘形開(kāi)口形狀的包圍風(fēng)扇的部分中。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1是設(shè)有本發(fā)明的熱交換器冷卻裝置的液壓挖土機(jī)的側(cè)視圖；圖2是沿圖1中II-II線的剖視圖；圖3A是表示圖2中標(biāo)有P部分的放大視圖；圖3B是表示護(hù)罩及其周圍結(jié)構(gòu)的立體圖；圖4表示風(fēng)扇的局部前視圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例的覆蓋率和風(fēng)扇噪音之間關(guān)系的曲線圖；圖6是表示Y形葉片風(fēng)扇和傾斜軸流式風(fēng)扇的制動(dòng)馬力和風(fēng)扇轉(zhuǎn)速之間關(guān)系的曲線圖；圖7是表示本發(fā)明實(shí)施例的裝置和普通裝置的，考慮到尖端間隙時(shí)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和冷卻空氣流量之間關(guān)系的曲線圖；圖8是表示本發(fā)明實(shí)施例的護(hù)罩和普通護(hù)罩的風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和冷卻空氣流量之間關(guān)系的曲線圖；圖9是表示第一個(gè)普通實(shí)例的部分剖開(kāi)的側(cè)視圖；圖10是表示第二個(gè)普通實(shí)例的部分剖開(kāi)的側(cè)視圖。
下面對(duì)照附圖詳述本發(fā)明的實(shí)施例。
如圖1所示，本發(fā)明的冷卻裝置用于冷卻裝在例如液壓挖土機(jī)上的熱交換器。該液壓挖土機(jī)設(shè)有一個(gè)下部行走體11，其上帶有使挖土機(jī)行走的液壓馬達(dá)；一個(gè)帶有轉(zhuǎn)動(dòng)液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置12，其設(shè)置在下部行走體11上；以及一個(gè)裝在下行走體11上，可由轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)的上部轉(zhuǎn)動(dòng)體13。上部轉(zhuǎn)動(dòng)體13用作一工作機(jī)。上部轉(zhuǎn)動(dòng)體13設(shè)有一個(gè)作為基本支承結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)框架14，一個(gè)位于轉(zhuǎn)動(dòng)框架14之前的操縱室15，一個(gè)位于轉(zhuǎn)動(dòng)框架14之后的配重16，一個(gè)工作機(jī)構(gòu)17和一機(jī)箱18。
工作機(jī)構(gòu)17包括一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)在轉(zhuǎn)動(dòng)框架14端部的伸臂17A，一個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)在伸臂17A端部的臂17B，以及設(shè)在臂17B前端的鏟斗17C。伸臂17A，臂17B和鏟斗17C分別由伸臂缸17D，臂缸17E和鏟斗缸17F驅(qū)動(dòng)。
如圖2所示，機(jī)箱18呈箱形，帶有底板部分18A，位于底板部分18A兩側(cè)的兩個(gè)側(cè)板部分18B和位于上側(cè)的一個(gè)頂板部分18C。另外，在機(jī)箱18內(nèi)設(shè)有一發(fā)動(dòng)機(jī)19，一個(gè)固定在發(fā)動(dòng)機(jī)19的轉(zhuǎn)動(dòng)輸出軸19a上的風(fēng)扇20，一個(gè)熱交換器23如散熱器，以及一個(gè)液壓油泵(未畫出)。
在上述液壓挖土機(jī)中，位于機(jī)箱18中的液壓油泵向下部行走體11的液壓馬達(dá)，轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置12的液壓馬達(dá)和工作機(jī)構(gòu)17的缸17D，17E和17F中供送液壓油。因此，液壓挖土機(jī)可進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，挖掘等各項(xiàng)工作。
當(dāng)風(fēng)扇20由發(fā)動(dòng)機(jī)19的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，外界空氣被引入以產(chǎn)生用于冷卻的空氣流21?？諝饬?1是在將空氣通過(guò)頂板部分18C的一側(cè)(圖2中的左側(cè))形成的許多開(kāi)口22a吸入內(nèi)部空間的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，在熱交換器23中形成的通道內(nèi)流動(dòng)，穿過(guò)圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)19的空間，并通過(guò)頂板部分18c另一側(cè)(圖2中的右側(cè))形成的許多開(kāi)口22b排出。在空氣流動(dòng)路線中可設(shè)置導(dǎo)流板，將空氣從開(kāi)口22a引至熱交換器23，進(jìn)而使空氣流過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)19周圍而流向開(kāi)口22b。
熱交換器23設(shè)在開(kāi)口22a附近，開(kāi)口22a和發(fā)動(dòng)機(jī)19之間。熱交換器23包括用于循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的循環(huán)管和設(shè)在循環(huán)管上的許多冷卻片。循環(huán)管通過(guò)供/排管連接于發(fā)動(dòng)機(jī)19的水套?？諝饬?1流過(guò)熱交換器23中冷卻片附近形成的通道。高溫的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水在熱交換器23的循環(huán)管中流動(dòng)。高溫的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水可由空氣流21冷卻。低溫的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水返回發(fā)動(dòng)機(jī)用于冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)。
護(hù)罩24圍繞風(fēng)扇20設(shè)置以包圍風(fēng)扇20。護(hù)罩24包括帶有鐘形開(kāi)口形狀的包圍風(fēng)扇的部分24a和一個(gè)固定在熱交換器23上的邊緣部分24b。護(hù)罩24安裝在熱交換器23的，風(fēng)扇20一側(cè)的壁上。
下面參閱圖3A，圖3B，圖3C和圖4詳述風(fēng)扇20和護(hù)罩24，圖3A是圖2中標(biāo)有P的部分的放大視圖，圖3B是圖3A中主要部分的放大圖，圖3C是上部外觀立體圖，圖4是風(fēng)扇20的前視圖。
如圖4所示，風(fēng)扇20包括位于其中心的轂部20a和多個(gè)設(shè)在轂部20a外表面的葉片20b。風(fēng)扇20是軸流式風(fēng)扇。葉片20b的數(shù)目最好為6個(gè)。
另外，風(fēng)扇20最好設(shè)計(jì)得具有一個(gè)相對(duì)于6個(gè)葉片20b中任意相鄰兩葉片來(lái)說(shuō)的角度特征。即，其兩中心線之間的夾角(中心線是沿葉片20b中央部分從轂部中心至徑向的一條直線，如圖4所示)交替地具有兩個(gè)不同的值。具體來(lái)說(shuō)，例如當(dāng)兩個(gè)角度值設(shè)定為θ1和θ2時(shí)，六個(gè)葉片20b繞轂部20a的布置使得任意兩相鄰葉片的夾角以其布置的順序分別為θ1，θ2，θ1，θ2，θ1，θ2。包括θ1和θ2的六個(gè)角度之后為360°。
圓筒形轂部20a外表面與其軸線平行。如圖4所示，每個(gè)葉片20a的形狀最好使迎面看去葉片的寬度按從轂部側(cè)至端部的比例逐漸變大。另外，表示葉片轂部側(cè)的端部的，在轂部20a的外表面上的線(圖3c中的部分20c)設(shè)置得具有相對(duì)于轂部20a的軸線成比例的彎曲形狀，如圖3c所示。葉片在線20c上固定于轂部。
葉片20b一般可稱為“Y形葉片”，這是由于迎面看去葉片20b的形狀象英語(yǔ)字母Y，如圖4虛線所示。另外，設(shè)有多個(gè)上述Y形葉片20b的風(fēng)扇20一般稱為“Y形風(fēng)扇”。另外，Y形葉片的確最適用于上述葉片20b，但是葉片20b又不必限制為Y形葉片。
護(hù)罩24包括設(shè)置得靠近葉片20b端部的包圍風(fēng)扇的部分24a和固定在熱交換器23上的邊緣部分24b，如圖3A和3C所示。包圍風(fēng)扇的部分24a和邊緣部分24b與護(hù)罩24為一整體。如上所述，包括風(fēng)扇的部分24a也形成鐘形開(kāi)口形狀。更嚴(yán)格地說(shuō)，從圖3B所示的包圍風(fēng)扇的部分24a的下部橫截面可清楚看出，它包括兩個(gè)半徑為R的弧部124a和124b及一個(gè)在兩弧部之間(長(zhǎng)度為L(zhǎng)5)的直部124c。兩個(gè)弧部124a和124b具有相同的橫截面形狀。對(duì)于帶有鐘形開(kāi)口形狀的包圍風(fēng)扇的部分24a來(lái)說(shuō)，在其兩端直徑最大，趨向直部124c中部，直徑當(dāng)其在軸向趨近風(fēng)扇中心時(shí)成比例地逐漸變小。因此，在軸向上，包圍風(fēng)扇的部分24a的中間部分被拉向其內(nèi)部。另外，標(biāo)號(hào)24c代表護(hù)罩的中心線，直設(shè)置得穿過(guò)包圍風(fēng)扇的部分24a中的直部124c的中間位置。另外，邊緣部分24b固定在熱交換器23的風(fēng)扇側(cè)的壁面上，使其覆蓋在該壁面上形成的通氣開(kāi)口。
與風(fēng)扇20的葉片20b和圖3A所示護(hù)罩24的包圍風(fēng)扇的部分24a之間的位置關(guān)系相關(guān)，建立下述具體條件。
在圖3A的側(cè)視圖中，葉片端部的寬度標(biāo)為L(zhǎng)3，從熱交換器側(cè)的葉片邊緣至護(hù)罩中心線24c的距離標(biāo)為L(zhǎng)4，覆蓋率定義為L(zhǎng)3/L4(用直接比值或用百分率表示)。與覆蓋率有關(guān)，當(dāng)進(jìn)行模擬實(shí)機(jī)工作的風(fēng)扇噪音模擬試驗(yàn)時(shí)，將覆蓋率從0％改變至100％，試驗(yàn)結(jié)果表示在圖5中。在表示試驗(yàn)結(jié)果的曲線圖中，水平軸線代表護(hù)罩的覆蓋率，垂直軸線代表風(fēng)扇噪音(dB)。圖5所示風(fēng)扇噪音特性曲線31中，當(dāng)覆蓋率為大約60％時(shí)，風(fēng)扇噪音最低，因而60％的覆蓋率是最佳的。在點(diǎn)31b的風(fēng)扇噪音約為100.7dB。另外，當(dāng)考慮相應(yīng)于人耳不可分辨的，在點(diǎn)31b的音量2dB以內(nèi)的風(fēng)扇噪音范圍的覆蓋率范圍時(shí)，包括最佳覆蓋率60％的覆蓋率范圍等于從60％減去19％所得一個(gè)低覆蓋率至60％加上10％所得高覆蓋率。也就是說(shuō)，適于降低風(fēng)扇20轉(zhuǎn)動(dòng)引起的風(fēng)扇噪音的覆蓋率范圍是41至70％的范圍，相當(dāng)于圖5中所示的點(diǎn)31a至點(diǎn)31c之間的區(qū)段。在點(diǎn)31a和31c的風(fēng)扇噪音值約為103dB。
最恰當(dāng)?shù)淖o(hù)罩24的尺寸是，如圖3A所示，當(dāng)設(shè)定包圍風(fēng)扇的部分24a的寬度為X，包括弧部124a的圓的圓心O1和包括弧部124b的圓的圓心O2之間的距離為Y，上述兩圓的半徑為R，那么，X＝0.83L3，Y＝0.083X，R＝0.5X。這些最恰當(dāng)?shù)某叽鐚?duì)應(yīng)于具有最佳覆蓋率60％的護(hù)罩。鑒于覆蓋率范圍為41-70％，當(dāng)考慮護(hù)罩24的最恰當(dāng)尺寸時(shí)，最好0.67L3≤X≤1.1L3，0≤Y≤0.25X，0.4X≤R≤0.7X。當(dāng)Y＝0時(shí)，在包圍風(fēng)扇的部分24a中沒(méi)有上述直部124c。因此，直部124c并不是總是需要的。
但是，當(dāng)在包圍風(fēng)扇的部分24a中形成直部124c時(shí)，護(hù)罩24具有的優(yōu)點(diǎn)是，可以產(chǎn)生沒(méi)有紊流的順利氣流，這是由于直部124c可以使氣流撥向出口。
另外，本實(shí)施例的具有鐘形開(kāi)口形狀的包圍風(fēng)扇的部分24a足以產(chǎn)生極好的風(fēng)扇特性而不致減小風(fēng)扇20和包圍風(fēng)扇20的部分24a之間的間隙(即尖端間隙)，這一點(diǎn)與上述普通的第二實(shí)例不同。因此，與普通的第二實(shí)例相比較，可增大尖端間隙，因而在設(shè)計(jì)護(hù)罩24與熱交換器23的連接時(shí)就有了自由度，另外，可將護(hù)罩24裝在熱交換器23一側(cè)。即使熱交換器23和發(fā)動(dòng)機(jī)19的安裝位置有稍許誤差，護(hù)罩24在熱交換器23中的安裝也不會(huì)引起任何問(wèn)題，這是因?yàn)榧舛碎g隙可較寬的緣故。
下面按照?qǐng)D6-8，從各種角度來(lái)詳述按照本實(shí)施例的熱交換器冷卻裝置的優(yōu)點(diǎn)。
圖6表示在風(fēng)扇轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)和風(fēng)扇制動(dòng)馬力(PS)之間關(guān)系方面，Y形風(fēng)扇(軸流式風(fēng)扇)和傾斜軸流式風(fēng)扇之間的比較。在圖6中，水平軸線代表風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，垂直軸線代表風(fēng)扇制動(dòng)馬力。另外，標(biāo)號(hào)41代表Y形風(fēng)扇性能，標(biāo)號(hào)42代表傾斜軸流式風(fēng)扇性能。而兩條性能特征曲線41和42之間的比較可以看出，Y形風(fēng)扇的風(fēng)扇制動(dòng)馬力的減少小于傾斜軸流式風(fēng)扇的相應(yīng)值。例如，關(guān)于使用Y形風(fēng)扇時(shí)的實(shí)際風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，其風(fēng)扇制動(dòng)馬力與使用傾斜軸流式風(fēng)扇的情況相比較可降低40％。因此，按照本實(shí)施例的熱交換器冷卻裝置，由于冷卻裝置使用了Y形風(fēng)扇20，可降低風(fēng)扇制動(dòng)馬力，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗。
圖7表示與按照本實(shí)施例的熱交換器冷卻裝置中的尖端間隙有關(guān)的優(yōu)點(diǎn)。該圖表示本實(shí)施例和JP-A-269326的技術(shù)之間的比較。在圖7中，水平軸線代表風(fēng)扇轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)/分)，垂直軸線代表冷卻空氣流量(米3/分)，線51指示本實(shí)施例的冷卻裝置，其中，尖端間隙(T/C)為5mm，線52指示同一裝置，其中，尖端間隙(T/C)為20mm，線53指示普通冷卻裝置，其中，尖端間隙為7mm。如圖所示，比較尖端間隙為20mm的本實(shí)施例冷卻裝置和尖端間隙為7mm的普通冷卻裝置，雖然在實(shí)際風(fēng)扇轉(zhuǎn)速接近2000轉(zhuǎn)/分時(shí)，普通裝置比本實(shí)施例裝置要好大約1％，但兩裝置都具有基本相當(dāng)?shù)目傮w冷卻性能。因此，本實(shí)施例的冷卻裝置即使尖端間隙較寬也可實(shí)現(xiàn)實(shí)用的，足夠高的冷卻能力。另外，由于在本實(shí)施例冷卻裝置中尖端間隙可加寬，因而如前所述護(hù)罩24可設(shè)置在熱交換器23一側(cè)。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于，可以提高裝配冷卻裝置的工作效率并降低生產(chǎn)成本。
圖8表示與按照本實(shí)施例的帶有鐘形開(kāi)口形狀的包圍風(fēng)扇的部分的護(hù)罩24的冷卻裝置和帶有JP-A-58-18023(實(shí)用新型)的護(hù)罩的冷卻裝置有關(guān)的，在風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和冷卻空氣流量之間的關(guān)系。在該圖中，標(biāo)號(hào)61指示本實(shí)施例的冷卻裝置的性能，標(biāo)號(hào)62指示普通冷卻裝置的性能。從圖中可以看出，在比較實(shí)際風(fēng)扇轉(zhuǎn)速時(shí)兩種性能特征曲線的值時(shí)，例如，本實(shí)施例的冷卻裝置可比普通冷卻裝置改善15％。另外，以使用實(shí)際需要的空氣流量的標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)比較兩特征曲線時(shí)，本實(shí)施例的冷卻裝置的優(yōu)點(diǎn)在于，為獲得與普通冷卻裝置相同的空氣流量，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速可減少320轉(zhuǎn)/分。因此，由于按照本發(fā)明可減少風(fēng)扇轉(zhuǎn)速，因而可以降低風(fēng)扇噪音音量。另外，在風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和風(fēng)扇噪音音量之間的定量關(guān)系可由下式表達(dá)M2＝M1+551ogN2/N1，該式類似于軸流式風(fēng)扇的公式。式中，M2和M1表示兩相似風(fēng)扇的風(fēng)扇噪音音量，N2和N1表示兩相的風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。根據(jù)該式，當(dāng)減小風(fēng)扇轉(zhuǎn)速時(shí)，風(fēng)扇噪音音量也可以減小。
從上述說(shuō)明可以看出，在用于冷卻例如裝在液壓挖土機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)的熱交換器的冷卻裝置中，與通過(guò)風(fēng)扇產(chǎn)生冷卻空氣流，流過(guò)熱交換器的氣道來(lái)冷卻流過(guò)熱交換器的傳熱介質(zhì)的結(jié)構(gòu)有關(guān)，風(fēng)扇的制動(dòng)馬力可以同發(fā)動(dòng)機(jī)燃油消耗的下降一起被減小，這是由于采用了Y形葉片的軸流式風(fēng)扇作為風(fēng)扇的緣故。
即使風(fēng)扇以較低的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以獲得必要和足夠的冷卻空氣流量，這是由于容納風(fēng)扇的護(hù)罩的包圍風(fēng)扇的部分制成鐘形開(kāi)口形狀的緣故。這種結(jié)構(gòu)可降低風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和噪音水平。
另外，由于包圍風(fēng)扇的部分的覆蓋率被設(shè)定為上述理想值，與風(fēng)扇空氣流量和風(fēng)扇噪音有關(guān)，可使冷卻裝置的冷卻性能最佳化。
與護(hù)罩的包圍風(fēng)扇的部分的結(jié)構(gòu)有關(guān)，由于尖端間隙可以較寬，護(hù)罩可安裝在熱交換器一側(cè)，因而可提高裝配工作效率并降低生產(chǎn)成本。
另外，熱交換器冷卻裝置可以應(yīng)用在除液壓挖土機(jī)以外的其它推土/建筑機(jī)械中。
這種冷卻裝置應(yīng)用于裝在推土/建筑機(jī)械如液壓挖土機(jī)等的發(fā)動(dòng)機(jī)上的熱交換器中。這種冷卻裝置可以提高冷卻性能，降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗，提高裝配冷卻裝置的工作效率，并降低其生產(chǎn)成本。
權(quán)利要求
1.一種熱交換器冷卻裝置，它包括一個(gè)用于產(chǎn)生冷卻熱交換器的空氣流的風(fēng)扇，一個(gè)用于轉(zhuǎn)動(dòng)風(fēng)扇的驅(qū)動(dòng)裝置和一個(gè)用于容納所述風(fēng)扇的護(hù)罩。其中，所述風(fēng)扇是軸流式風(fēng)扇，所述護(hù)罩具有一個(gè)帶有鐘形開(kāi)口狀的包圍風(fēng)扇的部分，所述包圍風(fēng)扇的部分的覆蓋率在41％至70％的范圍內(nèi)。
2.如權(quán)利要求1所述的熱交換器冷卻裝置，其特征在于所述包圍風(fēng)扇的部分的覆蓋率的最佳值為60％。
3.如權(quán)利要求1所述的熱交換器冷卻裝置，其特征在于所述風(fēng)扇具有Y形葉片。
4.如權(quán)利要求1所述的熱交換器冷卻裝置，其特征在于所述護(hù)罩安裝在所述熱交換器中。
5.如權(quán)利要求1所述的熱交換器冷卻裝置，其特征在于在所述風(fēng)扇和所述護(hù)罩之間的尖端間隙設(shè)定得較寬。
6.如權(quán)利要求1所述的熱交換器冷卻裝置，其特征在于帶有鐘形開(kāi)口形狀的所述包圍風(fēng)扇的部分在其橫截面形狀中具有兩個(gè)分別位于所述熱交換器側(cè)和所述驅(qū)動(dòng)裝置側(cè)的弧部。
7.如權(quán)利要求6所述的熱交換器冷卻裝置，其特征在于所述兩弧部在其橫截面上具有相同的形狀。
8.如權(quán)利要求6所述的熱交換器冷卻裝置，其特征在于在橫截面上所述兩弧部之間具有一直部，在所述直部和所述風(fēng)扇的葉片之間形成尖端障隙。
9.如權(quán)利要求1所述的熱交換器冷卻裝置，其特征在于所述熱交換器安裝在推土/建筑機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)中，所述驅(qū)動(dòng)裝置是所述發(fā)動(dòng)機(jī)。
10.如權(quán)利要求9所述的熱交換器冷卻裝置，其特征在于所述推土/建筑機(jī)械是液壓挖土機(jī)。
11一種熱交換器冷卻裝置，它制成熱交換器和軸流式風(fēng)扇的組合形式，所述熱交換器設(shè)有帶鐘形開(kāi)口形狀的包圍風(fēng)扇的部分，所述風(fēng)扇設(shè)置在一驅(qū)動(dòng)裝置的輸出軸上，其中，所述軸流式風(fēng)扇裝在所述包圍風(fēng)扇的部分中，所述包圍風(fēng)扇的部分的覆蓋率在41％至70％的范圍內(nèi)。
12.一種熱交換器，它包括一個(gè)護(hù)罩，所述護(hù)罩具有鐘形開(kāi)口形狀的包圍風(fēng)扇的部分，所述包圍風(fēng)扇的部分與一軸流式風(fēng)扇組合，使所述包圍風(fēng)扇的部分容納所述軸流式風(fēng)扇，當(dāng)組合所述包圍風(fēng)扇的部分和所述軸流式風(fēng)扇時(shí)，所述包圍風(fēng)扇的部分的覆蓋率在41％至70％的范圍內(nèi)。
全文摘要
一種熱交換器冷卻裝置用于裝在液壓挖土機(jī)等上的發(fā)動(dòng)機(jī)的熱交換器，這種冷卻裝置具有一個(gè)由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)扇和一個(gè)容納風(fēng)扇的護(hù)罩。風(fēng)扇是軸流式風(fēng)扇，護(hù)罩具有鐘形開(kāi)口形狀的包圍風(fēng)扇的部分，與所述包圍風(fēng)扇的部分的形狀有關(guān)，在包圍風(fēng)扇的部分和葉片寬度的相對(duì)位置關(guān)系的基礎(chǔ)上限定的覆蓋率設(shè)定在41-70％的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)F01P5/02GK1150467SQ9619031
公開(kāi)日1997年5月21日 申請(qǐng)日期1996年4月9日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月10日
發(fā)明者坂本祜一, 平見(jiàn)一郎, 加藤喜博, 小松原民雄 申請(qǐng)人:日立建機(jī)株式會(huì)社