專利名稱：：排氣循環式割草機的制作方法
技術領域：
：本發明涉及排氣循環式割草機的改進，在該排氣循環式割草機中，草屑與運載空氣一起從切割器殼體輸送到集草袋，草屑保留在該集草袋中，而運載空氣作為排氣返回到切割器殼體。
背景技術：
：通常，在割草機中，使切割器刀片在切割器殼體中旋轉，通過切割器刀片切割草，并且通過由切割器刀片產生的空氣(運載空氣)將草屑運載到集草袋。在將草屑輸送到集草袋之后，運載空氣穿過集草袋并從集草袋排出。運載空氣導致產生噪音和灰塵，并使操作者和周圍區域的人感覺不適。為減少灰塵在集草袋的周緣安裝有罩。然而，運載空氣全部從集草袋排出，并且排向操作者工作的區域。安裝所述罩并不是充分有效的解決措施。如果運載空氣沒有從集草袋排出就返回到切割器殼體，則從集草袋排出的運載空氣的總量將減少。這樣的系統可以有效地將灰塵減少到最少。從美國專利No.4,631，909和日本實用新型實開昭公報No.61-125223可知這樣的排氣循環式割草機。在該排氣循環式割草機中，草屑與運載空氣一起從切割器殼體傳送到集草袋，草屑留在集草袋中，而只有運載空氣作為排氣再次循環到切割器殼體。現在參照其圖8，對美國專利No.4,631,909中公開的排氣循環式割草機進行討論。圖8中所示的排氣循環式割草機200包括切割器殼體201，該切割器殼體201可旋轉地容納切割器刀片(未示出)；集草袋202，該集草袋202設置在切割器殼體201的后面并存儲草屑；草屑輸送通道203,該草屑輸送通道203設置在切割器殼體201上并用于與運載空氣一起將草屑從切割器殼體201輸送到集草袋202;以及排氣再循環通道204，該排氣再循環通道204設置在切割器殼體201上，并用于在草屑一旦已經保存在集草袋202中時使運載空氣作為排氣從集草袋202再次^l環到切割器殼體201。然而，在該排氣循環式割草機200中，沒有提到設置在草屑輸送通道203的集草袋202側并用于與運載空氣一起將草屑排出到集草袋202的草屑排出開口205的表面面積與設置在排氣再循環通道204的集草袋202側并用于僅使排氣從集草袋202再次循環的再循環開口206的表面面積之比。換言之，需要有這樣的技術，通過該技術，在排氣循環式割草機中，當草屑排出開口設置成預定尺寸時，將用于運載空氣的再循環開口設置成可以保持預定的草屑容量的尺寸，而不會出現運載空氣在草屑輸送通道和集草袋中滯留的情況。
發明內容因此，本發明的目的在于提供一種技術，該技術用于解決尺寸不定的排氣循環式割草機的草屑排出開口的表面面積與再循環開口的表面面積之間缺乏一致性的問題，由此可以關于草屑排出開口的尺寸最佳地設置再循環開口的尺寸。根據本發明，提供了一種排氣循環式割草機，在該排氣循環式割草機中，草屑與運載空氣一起從切割器殼體輸送到集草袋，草屑保留在所述集草袋中，而運載空氣之后作為排氣返回到所述切割器殼體，該排氣循環式割草機包括所述切割器殼體，用于切割草的切割器刀片可旋轉地設置在該切割器殼體上；以及所述集草袋，該集草袋設置在所述切割器殼體的后面，并用于存儲草屑，其中草屑排出開口的表面面積A!和再循環開口的表面面積A2具有這樣的關系A2^1/(l-pN)^A。其中A！為草屑和運載空氣從所述切割器殼體排出到所述集草袋所通過的所述草屑排出開口的表面面積，A2為運載空氣從所述集草袋再次循環到所述切割器殼體所通過的所述再循環幵口的表面面積，N為所述草屑排出開口與所述再循環開口之間的空間中具有a度角的轉彎的數量，而P為各轉彎的壓力損失系數。通常，流體在一定截面面積上的流量可以用截面面積和流速的乘積來表示。因此，所述草屑排出開口的流量用Ai乘以該草屑排出開口的流速來表示。再循環開口的流量可以用A2乘以該再循環開口的流速來表示。如果假定運載空氣在所述草屑排出開口與所述再循環開口之間的區域中沒有泄漏，則根據連續性原理，上游方向的流量和下游方向的流量是恒定的，流過所述草屑排出開口和所述再循環開口的流量應相等。然而，運載空氣必須轉彎至少一次，以從設置在所述切割器殼體后面的所述集草袋返回到所述切割器殼體。轉彎會降低流體速度。因此，當所述草屑排出開口與所述再循環開口之間的具有a角的轉彎部的數量為N并且各轉彎部的壓力損失系數為3時，所述草屑排出開口的表面面積A與所述再循環開口的表面面積八2之間建立關系A2S(1/(1-PN)卞。因此，可以使運載空氣的再循環阻力的增加最小，從而使運載空氣可以流暢地返回到所述切割器殼體。結果，提供了這樣的益處，即，使得排氣流暢地循環，并且防止了草屑和運載空氣滯留，從而可以提高草屑容量。還可以防止關于所述草屑排出開口的表面面積將所述再循環開口的表面面積設置成不必要的大尺寸。結果，提供了這樣的益處，S卩，可以防止所述切割器殼體和所述集草袋變大。下面將僅以實施例的形式參照附圖詳細描述本發明的優選實施方式，附圖中圖1為表示根據本發明的排氣循環式割草機的立體圖；圖2為沿著圖1的線2-2剖取的剖視圖3為沿著圖1的線3-3剖取的剖視圖；圖4為從圖1的箭頭4觀看時的視圖；圖5為表示在圖1所示的排氣循環式割草機中運載空氣和草屑的流、圖6為表示在圖1所示的排氣循環式割草機中運載空氣和草屑的流動的頂視平面圖；圖7為表示在圖1所示的排氣循環式割草機中運載空氣的流動的示意圖；以及圖8為傳統排氣循環式割草機的示意圖。具體實施方式如圖1至圖3所示，在排氣循環式割草機10中，發動機13安裝在切割器殼體12的上部上。發動機13由頂罩27覆蓋，切割器刀片14連接至從發動機13延伸到切割器殼體12的內部中的旋轉軸28。切割器刀片14通過發動機13而旋轉，以切割草(見圖7)并產生用于輸送草屑的運載空氣，從而使切割的草屑與運載空氣一起從切割器殼體(切割器甲板)12被輸送到設置在切割器殼體12后面的集草袋24。草屑存儲在集草袋24中，已經輸送草屑的運載空氣作為排氣從集草袋24返回到切割器殼體12。在該排氣循環式割草機10中，發動機13的旋轉通過傳動部件29(圖4)傳遞到后輪17、17。該排氣循環式割草機為其中由發動機13驅動后輪17、17的自推進式割草機。切割器殼體12是形成機器主體11的核心的部件。該切割器殼體包括渦形部31，該渦形部31允許切割器刀片旋轉并包圍切割器刀片14;草屑輸送通道32，該草屑輸送通道32從渦形部31向后延伸，并與運載空氣一起將草屑(切下的草)輸送到集草袋24;排氣再循環通道33，該排氣再循環通道33設置在切割器殼體12后部的上表面21上，并用于僅使排氣(運載空氣)再次循環到切割器殼體12,同時僅將輸送的草屑留在集草袋24中；以及空腔34，在該空腔中排氣再循環通道33朝向切割器殼體12的后部的下端22定向。機器主體11由切割器殼體12、發動機13和頂罩27構成。在切割器殼體12中，前輪15、15可旋轉地連接至左右前側，由發動機13驅動的后輪17、17可旋轉地連接至左右后側。用于釋放草屑以將草屑分散到草地L上的排草擋板(草罩)23可擺動地連接在切割器殼體12的上部的后面。用于防止排氣逃逸和用于將排氣引導向切割器殼體12的排氣擋板67設置在后部的下端22上。把手支架18、18設置在后部的右側和左側的上部上。大致U形的把手19從把手支架18、18延伸。用于操作切割器刀片14的切割器桿25設置在該把手19的U形部分上，并且用于調節車體11速度的變速桿26設置在把手19的一側上。排氣擋板67可以提高排氣循環(排氣再循環)的效率。結果，可以充分地降低噪音和灰塵，從而可以更好地保護工作環境。使用切割器刀片14切割草L，渦形部31是用于將切下的草屑輸送到集草袋24的封閉體。草屑輸送通道32是從渦形部31向后延伸的通道，并形成在渦形部31的一側上。通道入口53形成在草屑輸送通道的渦形部31側，草屑排出開口54形成在切割器殼體12的后壁35(集草袋24側)上。排氣再循環通道33是與草屑輸送通道32大致垂直的相鄰通道。在該排氣再循環通道中，用于使排氣返回到切割器殼體12的再循環開口61形成在上端上，而排氣通過其排出的排氣開口65形成在下端上。集草袋24是可拆卸地連接在切割器殼體12的后壁35上的大致長方體形部件。該集草袋包括連接至切割器殼體12上的框架體41;集草部42，該集草部42連接至框架體41，并由不透氣的部件形成以保存草屑；網狀部件43，該網狀部件43由設置在集草部42的上表面上的透氣部件形成；以及不透氣罩部件44，該不透氣罩部件44在網狀部件43的上部上形成敞開空間，并在前部敞開而在后部封閉。第一排氣通路51是用于將排氣引導到再循環幵口61的通道。該第一排氣通路由集草袋24的罩部件44和網狀部件43的上表面的后部形成。第二排氣通路52以連續的形式設置在第一排氣通路51上，并且是連接至再循環開口61的通道。該第二排氣通路由排草擋板23和集草袋24的網狀部件43的上表面的前部形成。切割器刀片14包括刀片部38、38,該刀片部38、38形成在相對于旋轉方向位于前側的區域中，該旋轉方向由空心箭頭A、A表示；以及空氣提升部39、39，該空氣提升部39、39從刀片部38、38向上彎曲到位于旋轉方向上的后側的區域，如圖3和圖4所示。換言之，在該排氣循環式割草機10中，使得切割器刀片14旋轉，由此使地面上的草L由于空氣提升部39、39的下表面產生的負壓而被提升。由刀片部38、38對草進行切割。切下的草屑被空氣提升部39、39的上表面擊打，并陷入由切割器刀片14的旋轉而形成的旋轉流中。該旋轉流用作運載空氣，從而使草如空心箭頭B所示與運載空氣一起輸送到集草袋24。接著描述集草袋24中的運載空氣和草屑的流動。圖5是表示在圖1所示的排氣循環式割草機中運載空氣和草屑的流動的側視圖。圖6是表示在圖1所示的排氣循環式割草機中運載空氣和草屑的流動的平面圖。下面描述集草袋24的側視圖中的草屑49和運載空氣的流動。從草屑排出開口54(圖6)排出到集草袋24的草屑49聚集在集草袋24的底部48，而運載空氣通過形成在集草袋24的上部上的第一排氣通路51和第二排氣通路流到再循環開口61,如圖5所示。如E1至E3所示，相信存在三個大致卯度的轉彎處。如圖6所示，當從集草袋24的上方看時，草屑49和運載空氣流在集草袋的后端部59處轉向。草屑49在轉向之前在集草袋24的底部48處聚集，而已經轉向的運載空氣作為排氣再次循環到切割器殼體12。在排氣循環式割草機10中，最佳地設定草屑排出開口54和再循環開口61的開口表面面積(以下稱為"表面面積")，由此可以提高草屑容量，并且可以避免排氣循環式割草機10被設計得不必要的大。因此，需要一公式來使得可以設定草屑排出開口54和再循環開口61的最佳尺寸。圖7是圖1所示的排氣循環式割草機的示意圖。人們認為優選使排氣再循環通道的表面面積較大，以使再循環空氣的通過阻力最小。然而，實際上，整體割草機的平衡和其它功能/組成部件帶來了限制，從而不可能通過強調再循環幵口的表面面積并且僅增加表面面積來增大尺寸。因此，對于排氣循環式割草機來說，應該考慮再循環開口的表面面積相對于草屑排出開口的表面面積所需的最小限制。從草屑排出開口到再循環開口的運載空氣的流動由箭頭B1至B4表示。草屑排出開口的表面面積為An草屑排出開口處的速度為、，再循環開口的表面面積為A2，再循環開口處的速度為V2。草屑排出開口和再循環開口的能量連續原理可以通過使用伯努利方程以如下方式表示l/2xyxF12+iJ1+H1=l/2xyxK22+i52+//2…(1)Y表示流體密度，1/2xYxVj和l/2"xV22表示動態壓力，Pi和P2表示靜態壓力，Hi和H2表示壓頭(潛能)。運載空氣具有較低的比重。因此，壓頭的變化可以忽略。靜態壓力也可以不予考慮，因為運載空氣的壓力水平(靜態壓力)較低。角度為a的轉彎部(在該實施方式中，轉彎部具有卯度角)隨著流動(在草屑排出開口與再循環開口之間的區域中)存在于N個位置(在該實施方式中為三個位置)處。因此，應該考慮轉彎部處的損失。每個具有角度a的轉彎部的壓力損失系數(以下稱為"壓力損失系數")應為3。考慮上述因素，公式(1)可以表示為-1/2xyxV,=l/2xyxV22+l/2xyxV22x(3xN...(2)因此，在公式(2)中v2=(i-卩Nn...(3)換言之，由于轉彎部引起的損失，再循環開口處的流速減少為草屑排出開口處的流速的大約(1-PN)°5。例如，如果將由于90度的轉彎部而產生的損失系數e設定為C90=0.21，則V2二0.61V!。認為再循環開口處的流速降低到草屑排出開口處的流速的大約60%。損失系數C90=0.21與TeruyukiMaeda所著的ExerciseofFluidMechanicalEngineering(由Gakkensha出版)的73頁的第2、3段(轉彎損失系數)一致。復制了下表l。表1轉彎損失系數<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>在表i中，e是轉彎的角度，R是轉彎的半徑，而d是通道的直徑。使Q為上游和下游(草屑排出開口和再循環開口)處的流量(空氣量)，則使流量Q不變，并應用連續性原理給出Q,WsA2…(4)換言之，A2=(V,/V2)Ai(5)因此，將公式(3)代入公式(5)，則可表示為A2-(l/G,)0^...(6)從公式(6)可知，再循環開口的表面面積A2適當地為草屑排出開口的表面面積A的大約1/(1-5倍。在該實施方式中，P二0.21并且N二3。因此，A2二1.64A^在實際的排氣循環式割草機中，完全再循環是不可能的。這是由于用于切割草L的機器的特性、以及由于外部空氣不可避免地在草L和割草機之間進出。此外，在組成部件之間也會發生一定程度的空氣泄漏。因此，在實際情形下，由于沿著通道的泄漏而發生損失。因此，公式(6)表示為A2"1/(1-卩N)o勺A!…(7)在該實施方式中，A2Sl.64A!。換言之，在所述排氣循環式割草機中，應該將再循環開口的表面面積A2設定為小于或等于草屑排出開口的表面面積A的1/(1-(3N)。5倍。如圖5和圖6所示，在該排氣循環式割草機中，建立關系A2《(1/(1其中A,是草屑和運載空氣從切割器殼體12排出到集草袋24所通過的草屑排出開口54的表面面積，A2是運載空氣從集草袋24再次循環至切割器殼體12所通過的再循環開口61的表面面積，N是在草屑排出開口54和再循環開口61之間的空間中具有a度角的轉彎的數量，而e是各個轉彎的壓力損失系數。因此，可以使得運載空氣的再循環阻力的增加最小，從而可以使運載空氣流暢地從集草袋24返回至切割器殼體12。結果，可以使排氣流暢地循環，可以消除草屑和運載空氣滯留的情況，并且可以提高草屑的容量。另外，可以有效地進行割草。在排氣循環式割草機10中，再循環開口61的表面面積和草屑排出開口54的表面面積之間建立如下關系A2S(l/(l-pN)o5)A！因此，可以避免再循環開口61的表面面積關于草屑排出開口54的表面面積不必要地變大。結果，可以防止切割器殼體12和集草袋24變大。在根據本發明的排氣循環式割草機中，如圖7中所示那樣規定草屑排出開口的表面面積和再循環開口的表面面積之間的關系。然而，這并不作為限制而提供。草屑排出開口的表面面積可以是草屑輸送通道的截面面積，并且再循環開口的表面面積可以是排氣再循環通道的截面面積。根據本發明的排氣循環式割草機適合用于可以在相對較窄空間中使用的自推進式割草機。權利要求1、一種排氣循環式割草機，在該排氣循環式割草機中，草屑與運載空氣一起從切割器殼體(12)輸送到集草袋(24)，草屑保留在所述集草袋中，而運載空氣之后作為排氣返回到所述切割器殼體，所述排氣循環式割草機包括所述切割器殼體(12)，用于切割草(L)的切割器刀片(14)可旋轉地設置在該切割器殼體(12)上；和所述集草袋(24)，該集草袋(24)設置在所述切割器殼體的后面，用于存儲草屑，其中，草屑排出開口(54)的表面面積A1和再循環開口(61)的表面面積A2具有這樣的關系A2≤{1/(1-βN)0.5}A1，其中A1為草屑和運載空氣從所述切割器殼體排出到所述集草袋所通過的所述草屑排出開口(54)的表面面積，A2為運載空氣從所述集草袋再次循環到所述切割器殼體所通過的所述再循環開口(61)的表面面積，N為所述草屑排出開口與所述再循環開口之間的空間中具有α度角的轉彎的數量，而β為各轉彎的壓力損失系數。全文摘要本發明提供了一種排氣循環式割草機，在該排氣循環式割草機中，草屑與運載空氣一起從切割器殼體(12)輸送到集草袋(24)，草屑保留在集草袋中，而運載空氣作為排氣返回到切割器殼體。草屑排出開口(54)的表面面積A<sub>1</sub>和再循環開口(61)的表面面積A<sub>2</sub>具有這樣的關系A<sub>2</sub>≤{1/(1-βN)<sup>0.5</sup>}A<sub>1</sub>，其中A<sub>1</sub>為草屑和運載空氣從切割器殼體排出到集草袋所通過的草屑排出開口(54)的表面面積，A<sub>2</sub>為運載空氣從集草袋再次循環到切割器殼體所通過的再循環開口(61)的表面面積，N為草屑排出開口與再循環開口之間的空間中具有α度角的轉彎的數量，而β為各轉彎的壓力損失系數。文檔編號A01D43/00GK101116391SQ20071013984公開日2008年2月6日申請日期2007年8月2日優先權日2006年8月3日發明者栗岡俊介,長谷井章司,飯田哲生申請人:本田技研工業株式會社