CN101158310A - 一种风冷发电机组的通风结构及冷却方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种风冷发电机组的通风结构及冷却方法，具体地说是属于发电机组的空气流动控制技术领域。特征是底盘与机罩总成共同围成外层封闭腔道，发动机发电机总成的罩壳则构成内层封闭腔道，内层封闭腔道被外层封闭腔道所包围，且外层封闭腔道与内层封闭腔道前后相连；进风口设在底盘的前端，排风口设在底盘的后端；冷却空气从进风口进入，先冷却外层封闭腔道，再冷却内层封闭腔道，最后从排风口向斜下方排出。本发明采用分级冷却方案，使机组内各工作单元均能得到充分的冷却，发电机组运行得更平稳；同时还充分利用了地面的吸收和散射作用，降低了噪声排放。

Description

一种风冷发电机组的通风结构及冷却方法

技术领域

本发明涉及一种风冷发电机组的通风结构及冷却方法，具体地说，是一种风冷内燃发电机组的通风结构和冷却方法，属于发电机组的空气流动控制技术领域。

背景技术

在已有技术中，传统的内燃发电机组，通常在底盘上只设置进风口而很少设置出风口，冷却风大都从机组上部壳体上所开的风道排出。

中国专利号为ZL02143431.X，公开日为2005年4月20日的专利文献，公开了一种名为“发动机发电机机组”的发明专利，其底盘进风口分别设于两端的发动机侧外部空气进口和发电机侧外部空气进口，而冷却风与发动机废燃气共用的排风口则设在发电机组隔音箱的上部。

上述文献涉及的发电机组通风结构尚有不足之处。众所周知，无论采取何种措施，发电机组的排风口仍然是机组内部噪声的一个外泄通道，将发电机组的排风口设在机组上部的罩壳(或称隔音箱)上，从该部位外泄的噪声必然通过该开口发出具有一定指向性的辐射，在局部形成强噪声场。

中国专利号为ZL99105111.4，公开日为2003年3月19日的专利文献，公开了一种名为“发动机驱动的工作机械”的发明专利，除了与前述专利ZL0214343.X相近地把冷却风与发动机废燃气共用的排风口设在发电机组上部之外，还具有特别申明的一个特点，即，该“发动机驱动的工作机械包括一个风道，它覆盖发动机和消音器，使其与隔音箱内的其它设备热隔离；该风道的一端开口向隔音箱内；该风道内设置消音器的另一端开口向隔音箱外；以及一台由发动机驱动的风机，它把隔音箱内的空气从风道上向隔音箱内开口的一端吸入风道，所以，空气绕发动机和消音器流过，冷却发动机和消音器，并经风道的另一端排向隔音箱外”；“由风道隔热的上述其它设备很少受诸如发动机和消音器等发热设备所发射的热量的影响。因为发热设备被风机吸入风道的冷却空气有效地冷却了”；该发动机驱动的工作机械还具有“一个废气管，它连接到所述消声器、向远离所述废气舱所述废空气排放口的方向弯折、其开口位置远离所述废空气排放口”。

该技术方案仍有不足之处。众所周知，任何存在温差的地方，必然存在着热传递，这是由热力学定律所决定的。当今工程技术领域内所谓的隔热技术，都是相对的。隔热材料的传热量与其面积、厚度、两侧温差及传热时间有关，在面积、厚度和温差不变或基本不变时，如果隔热材料的低温侧不能及时冷却，随着时间的推移，热量总是要逐步积聚起来的。上述中国专利号为ZL99105111.4的专利文献所述的发动机驱动的工作机械，只重视了所述风道的隔热而忽视了所述隔音箱内的散热，在冷却空气进入隔音箱但尚未进入风道期间，没有对其组织有效的引导与分配，这就使得冷却空气在尚未来得及对隔音箱内的一些距冷空气进口较远的部位实施冷却之前，就被吸入了风道之内。因此，这种技术方案对布置在所述风道之外、所述隔音箱之内的设备，冷却是不够充分的。此外，该发动机驱动的工作机械将其与消声器相连的、排放发动机高温废气的排气管的开口设在废气舱中远离废气排风口的位置处，此举虽然将发动机排气与冷却空气排气加以混合，降低了从废气排风口排出气体的温度，但是，这种混合却把废气舱内的温度提高到了一个新水平，加大了废气舱壁内外的温度差，这就意味着加大了废气舱在单位时间内向周围空间的传热量，使隔音箱内的温度增高。在该机械长时间工作时，这种温度的增高将更为明显，这对布置在隔音箱内的一些“怕热”的设备元器件无疑是不利的。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足之处，从而提供一种风冷发电机组的通风结构和冷却方法，使冷却风有组织地对机组内部进行分级冷却，增强冷却效果，同时还利用地面的吸收和散射作用减弱从发电机组排风口处向外辐射的具有较强指向性的噪声。

本发明的主要解决方案是这样实现的：

本发明主要包括底盘、发动机发电机总成、机罩总成进风口及排风口，特征是底盘与机罩总成一起围成外层封闭腔道，发动机发电机总成的罩壳(包括发动机本体及其前端的导风罩与后端的消声器罩)围成内层封闭腔道，外层封闭腔道将内层封闭腔道包容其中，且外层封闭腔道与内层封闭腔道在发动机导风罩入口处前后串连；进风口位于底盘的前端，排风口位于底盘的后端；从进风口向内，水平布置着主风道，所述的主风道在不同位置处开有若干个向上的配风口。

所述的底盘之上安装有布风器，布风器的空气入口与底盘主风道相应的配风口相通。

所述的排风口的开口方向倾斜向下。

本发明风冷发电机组的冷却方法包含下列步骤：

1、冷却风在发动机风扇的作用下从进风口被吸入主风道后，由分布在主风道不同位置处的若干个配风口对其进行第一次分流分配；

2、流出配风口的冷却风至少有一路又被与相应配风口相通的布风器进行第二次分流分配；

3、被分流分配过的各路冷却风进入外层封闭腔道，对发动机发电机总成罩壳的外表面以及主电器单元等部件实施冷却；

4、冷却风进入内层封闭腔道，对发电机、发动机和消声器实施冷却；

5、废冷却风由发电机组后端设有的排风口向斜下方向排出。

本发明发电机组的冷却方法区别于现有技术的主要特征是：

1、冷却空气从发电机组一端底部的底盘进风口进入，从发电机组另一端底部的底盘排风口向斜下方排出，进出风口的位置均接近地面；

2、冷却空气被合理地分配来对发电机组各个部位实施冷却，热交换首先在温度较低的外层封闭腔道内发生，然后在温度较高的内层封闭腔道中发生。

本发明与已有技术相比具有以下优点：

1、由于将风冷发电机组设为前后串连的外层封闭腔道和内层封闭腔道，按照分级冷却的原则，冷却风首先通过外层封闭腔道，然后通过内层封闭腔道，使得冷却风与被冷却热表面间始终保持有较大的温差，保证了换热效果，提高了散热效率。

2、通过对底盘配风口的精心布置以及机内布风器的精心设计，使处于机组外层封闭腔道中的各热表面受到有组织的冷却风的吹拂，冷却效果更为理想。

3、将排风口设计在发电机组的底盘上并使其开口倾斜向下，充分利用了地面对噪声的吸收和散射作用，使得从发电机组排风口向外辐射的、具有较强指向性的噪声场得到衰减和弱化。

4、由于进风口、排风口、以及与冷却风量分配有关的各配风口均设在底盘上，发电机组各部位所需风量的配置易于控制和调整，在优化机组内温度场的风量调配试验中，试验方案大为简化，试验进程明显加快，这些因素对降低试验过程的人力与物力消耗、缩短新产品的研发周期极为有利。

5、布风器的设置，使得在发电机组中承担重要电气性能转换作用的主电器单元能够得到充分的冷却，保证了发电机组平稳、高效地运行。

附图说明

图1是本发明的立体外观示意图。

图2是本发明的纵剖面示意图。

图3是图2的A-A剖面示意图。

图4是本发明发电机组底盘(装有布风器)的立体示意图。

图5是本发明风冷发电机组的冷却流程图。

具体实施方式

下面结合附图和一种具体实施例对本发明做进一步的描述：

本发明主要包括底盘1、主风道11、进风口12、第一配风口13、第二配风口14、第三配风口15、排风口16、发动机发电机总成2、发动机导风罩21、发动机风扇22、消声器23、消声器罩24、消声器罩内风道25、一级屏蔽室26、二级屏蔽室27、排气管28、机罩总成3、主电器单元4、散热片41、布风器5、布风口51(51a、51b、51c，其中51c可根据需要选择取舍)、控制单元6、密封垫7、减震支架8、外层封闭腔道100、内层封闭腔道200、机组前端F、机组后端R。

如图2所示：对于其中的发动机发电机总成2，图中仅将其前端的发动机导风罩21入口处和后端的消声器罩24部位以局部剖视图予以示意，余皆未剖。图中带箭头的曲线代表冷却风的流动线路，其中实线代表外层封闭腔道中的风流路线，虚线代表内层封闭腔道中的风流路线。

如图1～图4所示：底盘1与机罩总成3共同围成外层封闭腔道100，发动机发电机总成2的罩壳(包括发动机导风罩21、发动机本体结构及消声器罩24)则构成内层封闭腔道200。内层封闭腔道200被外层封闭腔道100所包围，且外层封闭腔道100与内层封闭腔道200在发动机导风罩21的入口处前后串连，外层封闭腔道100位于冷却风流通路线的上游，内层封闭腔道200位于冷却风流通路线的下游。在机组前端F端的底盘1上开有进风口12，从该进风口12向内是水平布置的主风道11，主风道11分别开有垂直向上的第一配风口13、第二配风口14和第三配风口15，各配风口的流通面积均经人为设定，控制单元6装在机组前端R端的机罩总成3上，发动机发电机总成2被减震支架8弹性地支撑在底盘1上，发动机风扇22与发动机曲轴(图中未画出)同轴旋转，主电器单元4与发动机风扇22的旋转平面平行相对安装在底盘1上，该主电器单元4具有正、反两面，正面装有电器元件，位于靠近发动机风扇22一侧，反面则布置有散热片41，位于远离发动机风扇22一侧，在控制单元6的下边、正对主电器单元4反面散热片41的位置，一个布风器5安装在底盘1上，其底部开口与来自第一配风口1 3的分流风道出口相吻合，布风器5上设有布风口51，消声器23位于发动机发电机总成2的后端，被消声器罩24所包容，消声器罩24分为两个相对独立的空间，靠近发动机一侧是一级屏蔽室26，消声器23位于其中，远离发动机一侧的是二级屏蔽室27，排气管28位于其中，两级屏蔽室之间有一隔板，隔板上部开有一个横向布置的长条形状的消声器罩内风道25，排气管28上部的弯头穿过该消声器罩内风道25，与消声器23以法兰型式相连接，排气管28下部被一个卡箍固定在两级屏蔽室的隔板上，在二级屏蔽室27下端出口的翻边结构与底盘1上表面之间，布置有密封垫7，将内层封闭腔道200与外层封闭腔道100严密隔开，避免热气回流，在主风道11末端具有一个堵头，将底盘排风口16与主风道11分隔开来，同样起到避免热气回流的作用。排风口16位于底盘1的后端(机组R端)，开口方向指向斜下方，排风口16所在平面与地面支承面的夹角为36°(该夹角可根据结构布置需要在30°～60°之间予以调整)。排气管28的出口尾管从排风口16中部开设的孔中伸出。

本实施例的技术方案是这样实现的：

在发动机风扇22的作用下，冷空气从底盘进风口12吸入主风道11，按照设定的风量比例分别从第一配风口13、第二配风口14和第三配风口15流向外层封闭腔道100，其中，从第一配风口13引入的冷却风又经布风器5的分流和调配分为两路，一路穿过布风器5上的布风口51a吹向主电器单元4的电器散热片41，对其实施冷却，另一路则通过布风口51b向上吹过控制单元6，对其实施冷却，两路冷却风在主电器单元4的上方汇合后转向，从发动机导风罩2 1的入口处进入内层封闭腔道200；从第二配风口14引入的冷却风主要从发动机发电机总成2的底部流过，在进入发动机导风罩21之前吹拂冷却主电器单元4的电器元件表面，然后转向从发动机导风罩21的入口处进入内层封闭腔道200；位于底盘1两侧的两个面积较小第三配风口15，将一部分冷却风向上引导，吹拂发动机发电机总成2的外表面，并将积聚于发动机发电机总成2上方空间、尤其是消声器罩壳24上方空间的部分热空气卷吸带走，最终也从发动机导风罩21的入口处进入内层封闭腔道200；前述这些流经不同部位的冷却风，在完成对外层封闭腔道100的冷却任务后，全部被发动机风扇22吸入内层封闭腔道200，依次对发电机、发动机、消声器23、排气管28进行冷却，最后从底盘1后端的排风口16向斜下方向排出。由于进风口12和出风口16均布置在底盘1上，所以进出风口的位置均接近地面，这样的布置有利于利用地面的吸收和散射作用，衰减和弱化从两处风口处泄漏的具有较强指向性的噪声。

如图5所示：在本实施例中，本发明风冷发电机组的冷却方法采取了下列具体步骤：

1、冷却风在发动机风扇22的作用下从进风口12被吸入主风道11后，由分布在主风道11上的第一配风口13、第二配风口14和第三配风口15对其进行第一次分流分配；

2、流出第一配风口13的冷却风又被与该配风口相通的布风器5进行第二次分流分配；

3、被分流分配过的各路冷却风进入外层封闭腔道100，对发动机发电机总成2罩壳的外表面、主电器单元4、散热片41及控制单元6等部件实施冷却；

4、冷却风通过发动机导风罩21的入口进入内层封闭腔道200，对发电机、发动机、消声器23和排气管28实施冷却；

5、废冷却风由发电机组后端的底盘排风口16向斜下方向排出。

Claims (6)

1.一种风冷发电机组的通风结构，包括底盘(1)、发动机发电机总成(2)、机罩总成(3)、进风口(12)及排风口(16)，其特征在于：底盘(1)与机罩总成(3)一起围成外层封闭腔道(100)，发动机发电机总成(2)的罩壳围成发电机组的内层封闭腔道(200)，内层封闭腔道(200)被外层封闭腔道(100)所包围，且外层封闭腔道(100)与内层封闭腔道(200)在发动机导风罩(21)的入口处前后串连；进风口(12)位于底盘(1)的前端，排风口(16)位于底盘(1)的后端，从进风口(12)向内，水平布置着主风道(11)，布风器(5)安装在底盘(1)上，布风器(5)的空气入口与主风道(11)相应的配风口相通。

2.根据权利要求1所述的一种风冷发电机组的通风结构，其特征在于所述的主风道(11)在不同位置处分别开有若干个开口向上的配风口。

3.根据权利要求1所述的一种风冷发电机组的通风结构，其特征在于所述排风口(16)的开口方向倾斜向下，排风口(16)所在平面与地面支承面的夹角在30°～60°之间。

4.根据权利要求1所述的一种风冷发电机组的通风结构，其特征在于所述布风器(5)上设有可将冷却风至少分为两路的布风口(51)。

5.根据权利要求1或4所述的一种风冷发电机组的通风结构，其特征在于所述布风器(5)的空气入口与第一配风口(13)的分流风道出口相吻合。

6.按权利要求1所述的一种风冷发电机组的通风冷却方法，其特征是包含下列步骤：

步骤一，采用若干个配风口对进入底盘主风道(11)的冷却风进行第一次分流分配；

步骤二，根据需要，流出配风口的冷却风至少有一路又被与相应配风口相通的布风器(5)进行第二次分流分配；

步骤三，被分流分配过的各路冷却风进入外层封闭腔道(100)，对发动机发电机总成(2)罩壳的外表面、主电器单元(4)、散热片(41)及控制单元(6)部件实施冷却；

步骤四，冷却风被发动机风扇(22)吹入内层封闭腔道(200)，对发电机、发动机和消声器(23)实施冷却；

步骤五，废冷却风由发电机组后端的底盘排风口(16)向斜下方向排出。

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