CN100417886C - 空气冷却组件的静音设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于大型越野车的空气冷却组件的静音设备，该车辆具有车轮；拖动马达；发电动态制动模式；电阻格栅壳体中的用于耗散动态制动电能的电阻格栅和鼓风机。电阻格栅壳体包括带有噪声吸收材料的空气入口。设置位于入口和电阻格栅壳体之间且包括过渡腔的管道，该管道用来将冷却空气从所述入口、通过过渡腔引导到所述壳体中的所述鼓风机和电阻格栅，所述管道具有噪声吸收材料。可取下的盖设置在所述管道中，可作接近空气鼓风机之用。所述静音设备还包括具有多个排出叶片的出口。

Description

空气冷却组件的静音设备
技术领域
一般来说，本发明涉及越野车，更具体地说，涉及可以在越野车上的电气装置的空气冷却组件中使用的静音设备。
背景技术
诸如Komatsu美国公司供应的大型的越野车，可以由例如本发明的受让人提供的柴电驱动系统(diesel-electric drive system)供给动力。这种车辆的驱动车轮可由电力拖动马达供给动力，而该电力拖动马达则从柴电发电机组接收电力。已知对在制动工作模式下的这些车辆利用驱动车轮马达，这时该马达起发电机作用，以阻止车辆向前前进。
由该驱动车轮马达/发电机产生的电能，在一个或多个动态制动电阻格栅中可以转换为热，并且该热由循环通过该电阻格栅的冷却空气排出至周围环境中。在这种工作模式过程中，冷却空气的流动可以在声频范围内产生大量的声能。为了车辆操作者的安全和舒适，以及减小噪声对周围环境的影响，和遵守各种规则与车辆标准，必需和希望消除该声能。电阻格栅消音设备必需减小噪声发射，同时避免对从该电阻格栅的散热效率产生任何影响。另外，为了满足车辆安全和有效工作所必需的操作和人机工程学考虑-例如，使操作者可从车辆侧面的反射镜中无阻碍地观察，这种设备必需满足各种尺寸限制。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供一种用于大型越野车的空气冷却组件的静音设备，该车辆具有车轮；在开车模式中推进车辆和在动态制动模式中产生电能的车轮拖动马达；耗散动态制动电能的电阻格栅和使冷却空气通过格栅以冷却该格栅的鼓风机；所述静音设备包括：电阻格栅壳体；使冷却空气通至所述壳体内部的至少一个上部入口，所述入口包括噪声吸收材料；管道，位于所述上部入口和所述电阻格栅壳体之间且包括过渡腔，所述管道用于将冷却空气从所述上部入口、通过所述过渡腔引导到在所述壳体中的所述鼓风机和至少一个电阻格栅；其中，所述管道利用吸收噪声的材料做衬里；和用于所述管道的可取下的盖，可作通过所述过渡腔接近所述壳体中的空气鼓风机之用，由此不需要取出整个上部入口就可以进行所述鼓风机的维修保养。
根据本发明的另一方面，本发明还提供一种用于大型越野车的空气冷却组件的静音设备，该车辆具有车轮；在开车模式中推进车辆和在动态制动模式中产生电能的车轮拖动马达；耗散动态制动电能的电阻格栅和使冷却空气通过格栅以冷却该格栅的鼓风机；所述静音设备包括：电阻格栅壳体；和至少一个用于从所述电阻格栅壳体排出空气的出口，所述至少一个出口包括多个与排出空气流成一个角度设置的排出叶片，可使所述排出空气偏转至所希望的方向，所述多个排出叶片包括噪声吸收材料，因此，所述至少一个出口将空气偏转和静音综合在一个装置中。
根据本发明的又一方面，本发明还提供一种用于大型越野车的空气冷却组件的静音成套装置，该车辆具有车轮；在开车模式中推进车辆和在动态制动模式中产生电能的车轮拖动马达；耗散动态制动电能的电阻格栅和使冷却空气通过格栅以冷却该格栅的鼓风机；所述成套装置包括：使冷却空气通至电阻格栅壳体内部的至少一个入口，所述入口包括噪声吸收材料；管道，位于所述上部入口和所述电阻格栅壳体之间且包括过渡腔，所述管道用于将冷却空气从所述上部入口、通过所述过渡腔引导到在所述壳体中的所述鼓风机和至少一个电阻格栅；其中，所述管道利用噪声吸收材料做衬里；和用于所述管道的可取下的盖，可作通过所述过渡腔接近所述壳体中的空气鼓风机之用。
附图说明
从下面结合附图对本发明的详细说明中可以了解本发明的特点和优点。其中：
图1表示可以从本发明的诸方面受益的一种示例性越野车；
图2表示根据本发明的诸方面的冷却/静音设备的一个示例性实施例的等角视图；
图3为排放挡板或叶片的俯视图，该挡板或叶片具有使排出空气在一个优选方向偏转的一个偏转角，和在动态制动电阻格栅的出口上设有吸收噪声的材料；
图4为具有可使服务人员接近放在该电阻格栅壳体内的零件的可取下舱盖的导流管道(ducted conduit)的侧视图；
图5表示在排放叶片出口端的详细结构；
图6表示一个示例性适配器板的视图，该板用于改装安装的静音成套装置，并包括固定噪声吸收挡板的安装结构；
图7为用于比较基本的已知设计和实施本发明诸方面的静音设备的示例性声压水平与频率的函数关系的图。
具体实施方式
图1表示可以从本发明的诸方面受益的一种示例性越野车10的图。作为一个例子，本发明涉及的车辆的其中一种形式包括诸如可在采矿和/或建筑应用中使用的一种大型越野车。图1部分地表示出容纳车辆操作者的一个室12。图1还表示了可作为该车辆的推进系统的一部分的电阻格栅的冷却/静音设备14(以后称为静音设备)的一个示例性位置。图1可以用于理解该静音设备14的设计者面临的一些物理约束。例如，该静音设备14的安装位置(footprint)不应阻碍操作者观察侧面反射镜16。应当注意，静音设备14的安装位置在后方位置上受倾卸车体18的限制，而在机内侧位置(inboard location)上，受控制器壳体20的限制。为了防止排出的热空气再循环进入该车辆的各个空气入口，在一个示例性实施例中，将从该电阻格栅排出的空气导向相对于该车辆车体的机外侧位置。
图2表示根据本发明的诸方面的静音设备14的一个示例性实施例的等角视图。包括噪声吸收挡板(例如，消音器)的一对上部入口22可使冷却空气进入一个电阻格栅壳体24的内部，该电阻格栅壳体包括一个电动鼓风机25(图4)和一个或多个电阻格栅27(图4)。另外，每一个都包括噪声吸收挡板的一个机内侧入口26和一个机外侧入口(没有示出)可使附加的冷却空气进入壳体24中。
又如图4所示，第一个导流管道28形成一个过渡腔29(图4)，用于将冷却空气从上部入口22(开始在一个基本为水平的平面上流动)引导至一个垂直平面，进入该鼓风机入口，再通过该鼓风机和通过电阻格栅。在一个示例性实施例中，该导流管道包括一个可取下的舱盖30。本发明的这个方面可使服务人员以对用户友好的方式接近电动鼓风机25。该鼓风机25可以包括放置在该电阻格栅壳体内的一个鼓风机电机，一个或多个风扇等。作为一个例子，这对于没有可进入的过渡腔的一个已知的设计具有明显的优点。更具体地说，在已知的设计中的顶部空气入口中没有消音器，因为为进行电动鼓风机的定期维修需要将整个顶部入口取下来(没有可取下的舱盖)，而且如果加入消音器，则为了取下带有消音器的整个顶部入口，需要使用起重机，很麻烦。这样，本发明的诸方面可改善服务人员接近该设备零件的能力，以及由于导流管道28的内壁衬有噪声吸收材料，而可以改善静音能力。
从图2中还可看出，机内入口26还带有一个与过渡腔29连通的第二导流管道35(例如横向导流管道)。这个特点比一个已知设计有明显的优点，在该已知设计中，由控制器壳体20(图1)较大的容积造成的严格的物理限制只允许在该机内入口上安装较短的直通式挡板(例如大约4英寸)。第二导流管道35可使机内入口26的噪声吸收通道较长(例如大约24英寸)，同时可提供一个将冷却空气引导至鼓风机入口中和在该电阻格栅上方的横向过渡腔。由该第二导流管道35形成的该横向过渡腔可使从该机内侧入口26通过的冷却空气大约转动90°。
图2还表示从该电阻格栅排出排出空气(例如，加热的空气)的一对前排出出口31。一对后排出出口32形成从该电阻格栅放出排出空气的附加装置。在本发明的另一个方面中，在该静音设备的空气排出出口中，多个排出挡板或叶片(图3)作成一定角度或倾斜(例如，在一个示例性实施例中，大约为20°)。这个特点可防止加热的排出空气再循环进入车辆的各个空气入口。在一个已知的实施例中，挡板设计由一个直通式(例如，不形成角度的)的挡板组成，该挡板需要外部放热孔(louvers)，来在所希望的排出方向引导排出的空气(例如，相对于卡车车体的机外测)。然而，增加外部放热孔大约使该静音设备的每一个应用侧的长度增加4英寸，而由于添加的放热孔不包括吸声材料，因此声音衰减通道长度并不相应地增加。
本发明的发明者将静音功能和空气偏转功能综合在一个结构零件中，这种综合是特别有利的，因为这会有效地增加给定安装位置的吸声挡板的长度。例如，对于排气的消音挡板使用一个偏转角可使该挡板的实际长度相应于一个三角形的斜边，并且这与没有角度的挡板设计相反，使挡板长度增加。在一个示例性实施例中，这个特点可使该设备的安装位置在该静音设备的每一个应用侧(例如前和后)减小大约4英寸。例如，安装位置的节省是由于取消了先前为排出出口提供空气偏转功能所用的外部放热孔而得到的。
本发明的发明者还认识到，为了有效地得到将排出叶片34的作成一定角度所提供的空气偏转能力，可在该叶片的出口端作出单侧的锥度。更具体地说，如图5所示，假设偏转角为φ，叶片的第一个出口边缘36包括一个跟随该偏转角φ的直边缘，而第二出口边缘38有一个锥度(如锥度角θ所示)，用于减小由于在该叶片末端的空气膨胀引起的压降。实验确定，单侧的锥度可使排出空气的偏转接近该偏转角度φ。即，试验数据表明，为了使排出空气达到所希望的偏转，由于在叶片末端具有典型的双侧锥度特征，必需增加分摊在挡板上的偏转角度。
在一个已知的设计叶，吸声挡板的尺寸一般受到用于安装该冷却设备的其他零件(例如入口筛网或出口放热孔)的安装结构(例如，螺钉-螺孔结构)的约束。然而，这种安装结构(即由入口筛网或出口放热孔的尺寸决定的结构)限制该吸声挡板的横截面区域，并使开放面积减小。因此，必须注意一般静音设备设计者所面对的可以用于静音的挡板材料量(挡板材料越多，吸收声音越多)与排出或吸入的开放面积的量(开放面积越小，造成背压越大)的细致平衡。
为了考虑上述的问题，在一个用于改装安装的示例性实施例中，使用一个如图6示例性示出的一个适配器板40来安装噪声吸收挡板。该适配器板40可以安装在壳体上的一个预先存在的安装结构上。这样，该适配器板40包括与该壳体上的该预先存在的结构匹配的第一个安装结构42。适配器板40还包括用于相应静音器的第二安装结构44。该第二安装结构44支承一个足够大的静音器的横截面区域以减小背压，同时提供给定的消音水平。
由于背压降低可使更大的冷却流量通过该电阻格栅，使格栅温度较低，因此很好地为设备集成提供了多样性。另外，在更新的安装中使用该适配器板可保持该电阻格栅壳体的结构整体性，因为不需在这种壳体上钻出另外的安装结构。对于一个全新地设计(一个非改装安装)，不需要一个适配器板，因为可以直接在该电阻格栅壳体上作出用于吸音隔板的相应尺寸的螺钉螺孔结构，而不会影响这种壳体的结构整体性。在改装安装过程中，上述静音设备可以成套的形式供给，以便在工作现场装配。
图7为将一个基本的静音器设计与实施本发明诸方面的一个静音器比较的示例性声压水平与频率的函数关系图线。
如上所述，本发明的诸方面提供了一种大型越野车的电阻格栅的改进的静音设备。这些方面的例子包括，但不限于：
-接近放置在该静音器壳体内的电机和鼓风机；
-将排放叶片作成从静音器壳体出口倾斜一定角度，以防止加热的排出空气再循环进入该壳体的入口中；
-该叶片的独特形状，即单侧的有角度后缘的叶片；
-为格栅壳体尺寸减小和噪声降低更多的导流入口；和
-作为一个改装单元来安装改进的静音设备用的适配器板。

Claims (10)

1. 一种用于大型越野车(10)的空气冷却组件的静音设备(14)，该车辆具有车轮；在开车模式中推进车辆和在动态制动模式中产生电能的车轮拖动马达；耗散动态制动电能的电阻格栅(27)和使冷却空气通过格栅以冷却该格栅的鼓风机(25)；所述静音设备包括：
电阻格栅壳体(24)；
使冷却空气通至所述壳体内部的至少一个上部入口(22)，所述入口包括噪声吸收材料；
管道(28)，位于所述上部入口和所述电阻格栅壳体之间且包括过渡腔(29)，所述管道用于将冷却空气从所述上部入口、通过所述过渡腔引导到在所述壳体中的所述鼓风机和至少一个电阻格栅(27)；其中，所述管道利用吸收噪声的材料做衬里；和
用于所述管道的可取下的盖(30)，可作通过所述过渡腔接近所述壳体中的空气鼓风机之用，由此不需要取出整个上部入口就可以进行所述鼓风机的维修保养。
2. 如权利要求1所述的静音设备，其特征在于，所述过渡腔使冷却空气从水平的平面转移至垂直的平面。
3. 如权利要求1所述的静音设备，其特征在于，它还包括机内侧入口(26)，所述机内侧入口使附加的冷却空气通至所述壳体的内部，所述机内侧入口与所述管道(28)连通，可引导所述附加的冷却空气从所述机内入口、通过所述过渡腔并达到在所述壳体中的所述鼓风机和所述至少一个电阻格栅。
4. 如权利要求1所述的静音设备，其特征在于，所述静音设备还包括用于所述静音设备的改装安装的适配器板(40)，所述适配器板安装在所述壳体上的预先存在的安装结构上，并且包括用于相应静音器的第二安装结构(44)，所述第二安装结构用以支承一个静音器的横截面区域，所述横截面区域是为了减少背压、同时提供一定的消音水平而选择的。
5. 一种用于大型越野车(10)的空气冷却组件的静音设备(14)，该车辆具有车轮；在开车模式中推进车辆和在动态制动模式中产生电能的车轮拖动马达；耗散动态制动电能的电阻格栅(27)和使冷却空气通过格栅以冷却该格栅的鼓风机(25)；所述静音设备包括：
电阻格栅壳体(24)；和
至少一个用于从所述电阻格栅壳体排出空气的出口(31)，所述至少一个出口包括多个与排出空气流成一个角度设置的排出叶片，可使所述排出空气偏转至所希望的方向，所述多个排出叶片包括噪声吸收材料，因此，所述至少一个出口将空气偏转和静音综合在一个装置中。
6. 如权利要求5所述的静音设备，其特征在于，每一个排出叶片在其出口端包括由一个直边缘构成的第一边缘(36)和具有一个锥度的第二边缘(38)，用以减少在该叶片末端的压力降。
7. 如权利要求5所述的静音设备，其特征在于，该排出叶片的偏转角为20°。
8. 一种用于大型越野车(10)的空气冷却组件的静音成套装置，该车辆具有车轮；在开车模式中推进车辆和在动态制动模式中产生电能的车轮拖动马达；耗散动态制动电能的电阻格栅(27)和使冷却空气通过格栅以冷却该格栅的鼓风机(25)；所述成套装置包括：
使冷却空气通至电阻格栅壳体内部的至少一个入口(22)，所述入口包括噪声吸收材料；
管道(28)，位于所述上部入口和所述电阻格栅壳体之间且包括过渡腔(29)，所述管道用于将冷却空气从所述上部入口、通过所述过渡腔引导到在所述壳体中的所述鼓风机(25)和至少一个电阻格栅(27)；其中，所述管道利用噪声吸收材料做衬里；和
用于所述管道的可取下的盖(30)，可作通过所述过渡腔接近所述壳体中的空气鼓风机之用。
9. 如权利要求8所述的成套装置，其特征在于，所述成套装置还包括至少一个用于从所述电阻格栅壳体排出空气的出口(31)，所述至少一个出口包括多个成一个角度设置的排出叶片，用于使所述排出空气偏转至所希望的方向，所述多个排出叶片包括噪声吸收材料；其中，每一个排出叶片在其出口端包括由一个直边缘构成的第一边缘(36)和具有一个锥度的第二边缘(38)，用以减少在该叶片末端的压力降。
10. 如权利要求8所述的成套装置，其特征在于，所述成套装置还包括用于改装安装的适配器板，所述适配器板安装在所述壳体上的预先存在的安装结构上，并且包括用于相应静音器的第二安装结构(44)，所述第二安装结构用以支承一个静音器的横截面区域，所述横截面区域足够大以便减少背压、同时提供一定的消音水平。
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