专利名称：钻孔机和控制其风扇的方法
技术领域：
本发明涉及用于控制至少一个风扇的方法，该风扇用于调节包含在钻孔机内的至少两个冷却元件的冷却需求。确定每个冷却元件的冷却需求，将确定的冷却需求共同加权，基于所述共同加权(weightingtogether)控制风扇。
本发明还涉及钻孔机，其包括发动机、至少两个冷却元件、至少一个风扇、控制单元，该控制单元设置为基于对冷却元件当前冷却需求的共同加权控制风扇，该加权计算在控制单元内执行。
至于钻孔机，指的是特别用于在岩石上钻孔的钻孔机，和尤其用于在地表岩石上钻孔的钻孔机。
背景技术：
本发明的背景是存在能将钻孔机或者钻孔单元内的冷却提供给设置其中的依赖冷却的部件的需要，钻孔机和钻孔单元是本技术领域中已确定的同义概念。至于依赖冷却的部件，例如，指的是发动机、压缩机和液压油泵，以及在上述系统中循环的流体，使用时流体存在着累积过多热量的危险。具有附属冷却元件和与冷却元件连接的风扇的所述部件容纳在设置在钻孔机中的发动机壳体内。冷却元件包括例如发动机水冷却器、进气冷却器、液压油冷却器和压缩机冷却器。
通常承认的解决上述问题的方法是放置一个或多个风扇，其将空气压入或吸入用于该目的的冷却元件。以前，在钻孔机工作过程中风扇始终在最高转速、最高功率下旋转，没有调节风扇，也没有考虑钻孔机部件的冷却需求。
不同的冷却元件经常或总是具有不同的冷却空气瞬时需求，因此这使得风扇超过任一个冷却元件或甚至所有冷却元件的需求所必须的工作时间，或多或少总是处于工作状态。
上述控制方式带来的问题，或者更准确地说，上述不控制风扇的方式带来的问题是具有比风扇提供的冷却更少的冷却需求的冷却元件存在过冷却的危险，尤其是当钻孔机在寒冷气候下使用时。
让风扇在恒定的高转速(最高功率)下工作所带来的另一个缺点在于来自风扇的声级，因而驾驶室内的声级也很明显。
发明内容
本发明的目的在于避免之前已知的风扇控制存在的上述缺点，并介绍一种改进的方案。主要目的是介绍一种风扇控制，其提供一种对钻孔机的冷却元件而言更有效、更适合的冷却。第二个目的是介绍一种风扇控制，其允许钻孔机在较冷的气候下使用，同时钻孔机内包括的部件不会存在过冷却的危险。另外的目的是提供一种钻孔单元，其具有需要冷却的接近于最佳温度的流体。另一个目的是提供一种工作时更安静的风扇系统。
在第一个方面，本发明涉及一种由引言限定的那种方法，其特征在于至少一个冷却元件配置有安全调温器，如果需要，安全调温器不允许流体在该冷却元件中循环，从而防止过冷却。本发明的方法的优选实施例可在从属权利要求2-6中看到。
在第二个方面，本发明涉及一种用于执行该方法、根据权利要求7的钻孔单元。从属权利要求8-16中进一步限定了发明的钻孔机的优选实施例。所述方法和装置的优势在于风扇的转速/效果可调，这需要以最佳方式在每个瞬间流经冷却元件的空气流量响应于冷却元件在所述瞬间具有的冷却需求。由于接近于最佳温度的流体减少了温度波动，所以系统部件上的应力降低，这增加了系统部件的服务寿命。通过调节风扇转速，使风扇不是总在恒定的高转速(最高功率)下工作，还可降低钻孔机内和钻孔机周围的声级。风扇的转速越低，更要求来自发动机的功率输出越小，因此减少燃料消耗。
本发明的另外优势和特点可在下文对优选实施例的详细说明中看到。
下文将参考附图以例证的目的描述本发明，其中图1是根据本发明的钻孔机的侧视图，图2是俯视包括在钻孔机内的托架的示意局部截面图，和图3是相应于图2的托架的可选实施例。
具体实施例方式
图1中，显示了根据本发明的钻孔机，通常用1表示。钻孔机1包括由一对履带2或类似物支承的托架3，还包括驾驶室4和发动机壳体形成的底盘5。发动机壳体5一点也不密封，而是包括孔和开口，以致允许空气在其中良好地循环。在托架3的前部，布置有输送器6，该输送器由一个或多个杆7支承，包括钻孔装置8，该钻孔装置由杆7支承。传统类型的杆7和钻孔装置8确定钻孔机的作业半径和可达性。
现在主要参考图2，其中示意性显示了俯视钻孔机1的托架3的局部截面图(为了清楚起见省去了若干部件)。发动机9布置在发动机壳体5的中央，发动机9优选为内燃机，特别是柴油发动机，发动机9连接压缩机10和一个或多个液压油泵11，该液压油泵用于例如向钻孔机1的钻孔装置8提供动力。因为这些部件或者连接这些部件的流体大致都有冷却需求，所以冷却元件12或冷却器进一步布置在发动机壳体5的后部，所述冷却器例如包括发动机水冷却器、进气冷却器、液压油冷却器和压缩机油冷却器。冷却元件12以这种方式连接各个单元单元中使用的流体在冷却元件12和单元之间循环。一个或多个风扇13布置在冷却元件12处，在优选实施例中风扇13被液压驱动，但是可选地，例如它们也可被气动或电动驱动，即，风扇13可布置为被钻孔机1上存在的合适的动力系统驱动。此外，液压油箱14布置在发动机壳体5中，以适当的方式连接液压油泵11和液压油系统的其它部分。
在所示实施例中，风扇13位于冷却元件12的下游，因为从流动的观点来看在短距离的情况下更容易吸入而不是压入紧密布置的冷却凸缘之间的空气。但是从空间的观点来看，优选将风扇13放置在冷却元件12的上游。采取同样的方式，发动机壳体5的设计要求所示实施例中的冷却元件12分成组，更准确地说是2组每组2个，同时每个组对应一个单独的风扇13。冷却元件12有利地分成组，各个组中包括具有类似冷却需求的冷却元件12。因此，在根据图2的实施例示例中，将用于液压油和压缩机油的冷却元件12放在一起、将用于发动机水和进气的冷却元件12放在一起是有利的。
现在参考图3，显示了钻孔机1托架3的可选实施例。在该可选实施例中，与图2相反，发动机9、压缩机10和液压油泵11相对于钻孔机1的纵向方向横向放置，且放置在发动机5的后部。此外，冷却元件12成组地放置在中央，具有共用风扇13，风扇13位于冷却元件12的下游。另外，液压油箱14的位置也改变了。
图2和3中两个可选构造的共同之处在于它们包括控制单元15，附图中控制单元的轮廓位于驾驶室4附近。控制单元15可编程，包括若干用于信号传输的输入和输出。控制单元15包括钻孔机1内的普通控制单元或者仅用于控制风扇13的特殊控制单元。另外，控制单元15可位于不同于附图中的任何一个适当位置，例如在适当的发动机9上。此外，钻孔机1包括若干传感器，以便测量工作参数，例如优选的温度，但是也可测量其它量，例如功率输出或类似量。例如，测量各个系统中适当位置处冷却流体的温度。例如，第一传感器16位于发动机9内，或者位于发动机9附近，以便测量发动机冷却水温度。第二传感器17设置为测量液压油的温度，所述第二传感器17优选位于液压油箱14内。第三传感器18位于压缩机10处，以便测量压缩机油温度。第四传感器19位于适当的位置，以便测量进气温度，第五传感器20以这种方式放置其能测量钻孔机1周围环境空气的温度。优选地，在发动机壳体5前部实施环境温度的测量，例如附图所示，以便得到尽可能正确和真实的测量结果。这是因为从发动机壳体5的后部会吹出暖空气的结果。所有的传感器16-20以适当的方式可操作地连接控制单元15，控制单元15以适当的方式控制风扇13。在优选实施例中，传感器16-20通过电缆(未显示)连接控制单元15，但是单元之间也能实现无线或者光学通信。
在现有技术中，如果钻孔机在工作中就接通能产生经过冷却元件的气流的风扇。换句话说，当钻孔机工作时，风扇在恒定高转速(最高功率)下工作。根据本发明的钻孔机1的特征在于通过控制风扇13，风扇13的转速可以在必要转速的0％-100％范围内变化。根据本发明的风扇13在存在冷却需求时始终工作，但是是在低转速下工作，仅仅除了最高转速之外。在风扇工作过程中产生的声音通过结构传播到驾驶室4，在最高转速下产生驾驶室内的噪音，通过将风扇调节为在低转速下工作，噪音显著降低，此外，风扇的磨损也降低。功率输出的降低还带来了燃料消耗的降低。
控制单元15基于已确定的冷却需求或冷却元件12内的温度控制或调节风扇转速。更准确地说，控制单元15比较构成一组冷却元件的冷却元件12的冷却需求，或者将构成一组冷却元件的冷却元件12的冷却需求共同加权，之后基于产生的与各个风扇相关的冷却元件12的冷却需求控制单个风扇13。有利的是，基于同一组冷却元件12中的最大冷却需求量控制与单组冷却元件12协作的单个风扇13。但是，应指出还能实现其它共同加权冷却需求的适当方法，以便控制风扇13。
为了确定进气冷却器的冷却需求，还要测量环境温度，因为最大允许进气温度紧密取决于环境温度，环境温度对冷却需求给出更好的判断，另外还能更准确地控制风扇13。此外，在已知环境温度的情况下还能更准确地限定其它冷却元件12的冷却需求。
所述传感器16-20不必包括以仅为风扇控制提供温度为目的的、特别用于上文讨论目的的传感器，而是在本发明的钻孔机1的某些应用和实施例中，来自已有1传感器的值可用于确定不同冷却元件12的冷却需求。例如，用已经存在的传感器频繁测量发动机水温。
尽管根据本发明风扇13为冷却元件12提供了接近于最佳的冷却，但还应包括某种安全调温器(未显示)，安全调温器使得不同系统中的流体不可能冷却到低于某个极限值，更准确地说不允许所述的流体在流体的冷却元件中循环。
本发明的可行修改本发明不是仅限制到附图所示和上文阐述的实施例。因而，在随后权利要求书的范围内可以各种方式修改该方法和钻孔机。应特别提及钻孔机不必包括驾驶室，但是从钻孔机外部的某个位置仍然能控制钻孔机。还意识到每个风扇可包括一个或多个风扇元件。还应指出即使冷却元件分成组，单个风扇也不必具有分离的控制，而是风扇可互相控制。在引言中提到至于钻孔机，指的是特别用于在地表岩石上钻孔的钻孔机，但是本发明并不限于这种钻孔机，而是在其它材料上钻孔和在地下工作也是可行的。应指出，至于权利要求书和详细说明中出现的表述“调节冷却需求”指的是通过例如让风扇在不同转速下工作而调节冷却元件的冷却需求。更准确地说，高风扇速度承担较低的瞬时冷却需求，低风扇速度承担较高的瞬时冷却需求。因而，冷却需求不应太高或太低，而应调节到合适的水平。
权利要求
1.一种用于控制至少一个风扇(13)的方法，所述风扇用于调节包含在钻孔机(1)内的至少两个冷却元件(12)的冷却需求，确定每个冷却元件(12)的冷却需求，将确定的冷却需求共同加权，基于所述共同加权控制风扇(13)，其特征在于，至少一个冷却元件配置有安全调温器，如果需要，安全调温器不允许流体在该冷却元件中循环，从而防止过冷却。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，基于具有最大冷却需求的冷却元件(12)的冷却需求控制至少一个风扇(13)。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，基于具有最大冷却需求的冷却元件(12)的冷却需求控制风扇(13)的转速。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，测量温度，以便确定每个冷却元件(12)的冷却需求。
5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于，测量环境温度，环境温度构成确定至少一个冷却元件(12)冷却需求的输入数据。
6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，钻孔机(1)包括至少两个风扇(13)，每个风扇布置为与与其连接的一组冷却元件(12)协作，基于与每个单独风扇(13)连接的冷却元件(12)的共同加权冷却需求控制每个单独风扇(13)。
7.一种钻孔机，包括发动机(9)、至少两个冷却元件(12)和至少一个风扇(13)、控制单元(15)，控制单元(15)布置为基于冷却元件(12)内当前冷却需求的共同加权控制风扇(13)，该共同加权在控制单元(15)内执行，其特征在于，至少一个冷却元件配置有安全调温器，以便如果需要，安全调温器不允许流体在该冷却元件中循环，从而防止过冷却。
8.如权利要求7所述的钻孔机，其特征在于，控制单元(15)布置为基于具有最大冷却需求的冷却元件(12)的冷却需求控制至少一个风扇(13)。
9.如权利要求7或8所述的钻孔机，其特征在于，钻孔机包括至少4个冷却元件(12)。
10.如权利要求7-9中任一项所述的钻孔机，其特征在于，冷却元件(12)包括发动机水冷却器、进气冷却器、液压油冷却器和压缩机油冷却器。
11.如权利要求7-10中任一项所述的钻孔机，其特征在于，冷却元件(12)成组布置，至少一个风扇(13)布置为与每个冷却元件(12)组协作。
12.如权利要求11所述的钻孔机，其特征在于，液压油冷却器和压缩机油冷却器构成一组冷却元件(12)，发动机水冷却器和进气冷却器构成第二组冷却元件(12)。
13.如权利要求11或12所述的钻孔机，其特征在于，控制单元(15)布置为基于连接风扇(13)的冷却元件(12)的当前冷却需求的共同加权控制至少一个风扇(13)，所述风扇布置为与一组冷却元件(12)协作。
14.如权利要求7-13中任一项所述的钻孔机，其特征在于，发动机(9)是内燃机，钻孔机还包括压缩机(10)和液压油泵(11)。
15.如权利要求7-14中任一项所述的钻孔机，其特征在于，钻孔机包括传感器(16-20)，以便测量温度，温度对应于每个冷却元件(12)的冷却需求。
16.如权利要求7-15中任一项所述的钻孔机，其特征在于，钻孔机包括传感器(20)，以便测量环境温度，环境温度构成确定至少一个冷却元件(12)冷却需求的输入数据。
全文摘要
本发明涉及用于控制至少一个风扇(13)的方法，该风扇用于调节包含在钻孔机(1)内的至少两个冷却元件(12)的冷却需求。确定每个冷却元件(12)的冷却需求，将确定的冷却需求共同加权，基于所述共同加权控制风扇(13)。本发明的特征在于至少一个冷却元件配置有安全调温器，如果需要，安全调温器不允许有问题的流体在该冷却元件中循环，从而防止过冷却。此外，本发明还涉及一种执行上述方法的钻孔机。
文档编号E21B7/00GK101048582SQ200580037101
公开日2007年10月3日 申请日期2005年10月18日 优先权日2004年10月27日
发明者H·雅格布森 申请人:阿特拉斯·科普科岩石钻探公司