CN101424208A - 导管式交流发电机和使用该导管式交流发电机的机器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种导管式交流发电机和使用该导管式交流发电机的机器。该机器具有设置在发动机罩内的发动机和交流发电机。环境冷却空气经由软管被引入到所述交流发电机，该软管一端打开并穿过所述发动机罩，其相对的一端连接到交流发电机的盖上。随着交流发电机轴通过发动机转动，环境冷却空气经过雨帽和过滤器，沿软管被引导经过交流发电机以驱走多余的热量。在交流发电机的盖附近存在空间限制的情况下，增加进气口几何特征以提供能够适应所述空间限制的软管连接。

Description

导管式交流发电机和使用该导管式交流发电机的机器

技术领域

本发明总的涉及冷却发动机系统的交流发电机，更具体地，本发明涉及将环境空气从发动机舱外部通过管道输送到交流发电机中。

背景技术

长期以来，交流发电机被应用于发动机或机器中，用以发电。通常，由带驱动的交流发电机安装在发动机壳体上并为其他发动机系统和机器部件供电，例如照明。在大多数应用中，当发动机运行时，交流发电机经由带驱动的轴旋转。通常具有连接到交流发电机轴上的叶轮部件，该叶轮部件用于在交流发电机运行时吸引冷却空气通过交流发电机以驱走多余的热量。内部部件(如二极管)的散热片设置在空气流动通道内，以与流经交流发电机的冷却空气进行热交换。在某些情况下，特别是当发动机和交流发电机被容纳在发动机罩内时，发动机周围的空气比环境空气基本上更热。因此，这些热空气从交流发电机驱走热量的能力较小。另外，所述交流发电机可能与诸如涡轮增压器等其他发动机部件紧密相邻，仅提供有限的空间供气流流过并围绕交流发电机。此外，气载碎片可能被吸入到交流发电机内并堵塞或覆盖散热片。这种现象会大大降低传热速率，并可能最终导致交流发电机过热并失效。例如，在诸如垃圾填埋场等特定的环境中，类似麻布的细小的纤维会导致交流发电机的冷却问题。

发明内容

本发明旨在解决前述的一个或多个问题。

在一个方面中，一种机器包括支承在底盘上的发动机。所述发动机至少部分被支承于底盘上的发动机罩包围。交流发电机设置在发动机罩中并包括具有进气口的盖。软管的一端与所述进气口流体连通，另一端穿过发动机罩与一个开口流体连通。发动机罩上安装有雨帽以遮盖所述开口。过滤器至少部分地设置在所述雨帽下面。

在另一方面，一种操作机器的方法包括通过使交流发电机的轴随发动机转动而将冷却空气引导经过交流发电机。冷却空气经由一端与交流发电机的盖流体连通的软管从发动机罩外部引入。软管的另一端打开通过安装在发动机罩上的雨帽。对进入软管的冷却空气进行过滤。

在又一方面，一种交流发电机组件包括被设置用于在交流发电机主体中转动的轴。交流发电机主体上连接有盖。所述盖包括具有能够连接到软管上的尺寸的进气口。

附图说明

图1是根据本发明的机器的侧视图；

图2是从图1的机器的发动机部分的侧面透视图；

图3是根据本发明的一种实施方式的交流发电机导管组件的透视图；

图4a，b和c分别是根据本发明的交流发电机盖的俯视图、主视图和侧视图；

图5a，b和c分别是根据本发明的另一方面的交流发电机盖的俯视图、主视图和侧视图。

具体实施方式

现在参照图1，根据本发明的机器10描述为铰接轮式装载机，但其可以是包括垃圾压实机等在内的许多其他机器中的任何一种。机器10包括底盘12，该底盘具有在铰链接头25处连接到后部24上的前部23。从而，机器10通过使所述前部23相对于后部24以传统的方式绕铰链接头25旋转而完成转向。机器10包括设置在发动机罩16内的发动机14和交流发电机19，所述发动机和交流发电机都支承在底盘12上。交流发电机导管组件18是将环境空气供应到交流发电机19用于驱走多余热量的部件。具体而言，交流发电机导管组件18包括雨帽30，在雨帽30下面设置有过滤元件31，该过滤元件可以是网筛过滤元件。软管32在其一端处打开并穿过发动机壳体16进入雨帽30，并在其相对端连接到盖34的进气口，即交流发电机19的一部分上。随着发动机14驱动交流发电机19的轴和叶轮转动，环境空气被吸入到雨帽30中，经过过滤器31，沿着软管32并通过交流发电机19以驱走多余的热量。

现在参考图2，发动机舱16的内部视图示出了发动机14的一部分和交流发电机19附近的区域。交流发电机19包括绕轴线21转动的由带驱动的轴20。如在传统的设计中，安装有叶轮(未示出)随轴20转动，并提供将冷却空气吸引通过交流发电机19的部件。在这种特殊的发动机中，连接到涡轮增压器17的压缩机进气口15占用了紧接交流发电机19后侧的大部分空间。这形成了将交流发电机导管组件18连接到交流发电机19的盖34上的空间限制。为了适应这一空间限制，盖34被构造成使其进气口35相对于轴线21呈角度α定向和定位的形状，该角度α大于0°。在交流发电机19的后侧附近没有空间限制的情况下，可以期望将盖34的形状构造成包括与轴线21共轴的进气口。本领域的技术人员将理解重新设计发动机14的部件以消除交流发电机19附近的空间限制是不可取的且是非常昂贵的选择。

现在参考图3，交流发电机导管组件18与除了发动机14之外的交流发电机盖34结合示出。具体而言，雨帽30安装在发动机罩上并包括允许拆除和维修过滤元件31的部件，该过滤元件可以是网筛过滤元件。例如可以看到在雨帽30下面的过滤表面，使得操作者能够视觉上监视在过滤器上积累的碎片。这种简单的途径也允许操作者刷去或移除这些碎片以保持足量的冷却空气流到交流发电机19。本领域的技术人员将理解过滤元件31会阻止在雨帽30附近和机器周围的环境中的碎片移向交流发电机。筛元件31可以根据机器10(图1)运行所处的环境的特性要求一段时间间隔维修一次。软管32的一端经由常规的软管夹42连接到雨帽30上。软管32的另一端经由另一个软管夹43连接到盖34的进气口35上。软管32的中间部分可以经由夹子或支架40和41定位并支承在发动机罩16(图1)内。对夹40和41(如果有)的数量和位置进行选择以适合具体的应用。盖34包括盖罩部分36，该盖罩部分可以是盖34与交流发电机19的壳体的连接部件。图3还用于示出轴线21不仅相对于端口轴线38成角度α，还偏移距离d，使得两条线不交叉。在该实施方式中，端口轴线38不与盖罩部分36相交。盖34的这些几何特征允许其在交流发电机19的后侧附近仍具有空间限制时能够如图2中最好地显示的那样连接到软管32上。

一些考虑可能影响导管组件18的各种设计特征。例如，当预计伴随有风下雨时，雨帽30应该具有合适的尺寸以阻止水进入软管32。过滤器31应该具有这样的尺寸，即即使在其表面90％被堵塞的情况下依然具有能够保持充足冷却空气流过的足够的过滤面积。另外，根据制造商的建议，软管32的直径和长度的尺寸不能对流到交流发电机19的气流产生限制。例如，过长但尺寸不够的软管可能会在即使是过滤器31是完全清洁时仍抑制足够的冷却气流。同样，雨帽的位置和开口也不应产生倾向于将碎片吸引到导管组件18中的抽吸空气速度。期望具有尺寸较大且可视的过滤元件。换句话说，具有十倍于期望流通面积的过滤器是有利的。通过使至少一部分过滤表面可视可以更有利。这可以为操作者提供来清洁过滤器的可视提示。为了具有应对实际上的堵塞的功能，过滤器31可以具有10倍于进气口35的流通面积。

参考图4a，b和c，其分别示出了盖34的俯视图、主视图和侧视图。如早前所述的，盖34包括限定了多个紧固钻孔37的盖罩部分36，所述紧固钻孔有助于通过传统的紧固件将盖34安装到交流发电机19的壳体上。图4a有利于说明端口轴线38从轴线21偏移距离d。盖34的进气口35部分的一端向软管32打开(见前面的图)并通过形成于盖罩部分36中的椭圆形开口33打开。盖罩34可以用任何合适的材料构成，例如金属片部件。

现在参考图5a，b和c，其分别示出了根据本发明的另一种实施方式的盖34的俯视图、主视图和侧视图。该实施方式与前述的实施方式的区别在于，进气口35相对于盖罩部分36的设置和定位不同。然而，如同前述的实施方式，盖罩部分136包括有助于将其以与前述相同的方式连接到交流发电机壳体19上的多个紧固钻孔137。然而，本发明的这种实施方式认为交流发电机19附近的空间限制能够通过若干不同的空气流通通道加以解决。因此，图5a-c的盖134能够代替前述的盖34的特征，但将盖134连接到雨帽30的软管可能具有不同的长度并穿过与图2中所示的发动机14周围和发动机罩16内不同的曲折通道。本领域的技术人员将会理解，在不脱离本发明的情况下，还可能利用许多其他的选择来为交流发电机19制造合适形状的盖，其能够适应空间限制还能够提供将周围的冷却空气引导到交流发电机的部件。

工业实用性

本发明潜在应用于任何包括交流发电机的发动机系统，其中，交流发电机处在发电机附近的空气不够低温以将必要的热量从发电机驱走这样的环境中。例如，本发明具体应用于这些机器中，其中发动机系统包括至少部分被容纳在发动机罩中的交流发电机。在这些例子中，发动机散发的热量通常提高了发动机附近和因此由发动机驱动的发电机附近的空气温度。在这样一个例子中，对空气的散热不足也适用于交流发电机。因此，本发明设想从发动机罩外部将环境空气引向交流发电机以冷却发电机。尽管本发明是以应用在铰接轮式装载机10进行说明的，但本发明并不限于此。换句话说，本发明的构思能够应用于需要将环境冷却空气引向交流发电机的任何静止机器(如，发电机组)或移动机器(如，垃圾压实机)中的任何发动机系统。本发明的某些特征尤其能够适用于这样的情形，即交流发电机附近存在的空间限制使得出于冷却目的将环境空气引向发电机变得更加困难。

现在参考图1和2，机器10由发动机14供能。随着发动机14运行，带可转动地驱动交流发电机19的轴20以为机器10的其他部件供电，例如照明。出于冷却目的使环境空气经由发电机导管组件18引向交流发电机19。具体来说，连接到发电机的轴20上的叶轮部件带动空气通过发电机主体暴露于散热片。在本发明的情形中，交流发电机19包括具有连接到软管32一端上的进气口35的盖34。软管的另一端连接到在发动机罩16外部打开的雨帽30上，并包括过滤元件31。因此，随着发动机14驱动轴20旋转，环境空气被引入到雨帽30中，沿着软管32经由盖34进入并经过交流发电机19。为了适应如图2所示的交流发电机19后侧附近的空间限制，盖34可以包括某些几何特征，这些几何特征允许将软管32连接到进气口35且不需要重新设计发动机14的其他部件来消除这种空间限制。在所示的实施方式中，为了适应空间限制，进气口35包括从轴线21偏移距离d并相对于轴线21成大于0度的角度α的端口轴线38。

本发明在下述情形中特别有利，即在发动机舱中和发动机舱周围被加热的空气太热而不足以冷却为机器10的其他部件供电的交流发电机19的情形下。本发明的某些特征能够特别应用于这些情形，即存在这样的加热问题并且该问题被交流发电机19后侧附近的空间限制复杂化了，通常冷却空气进入发电机后侧附近的空间。通过使交流发电机19的盖34包含合适的几何尺寸，可以适应空间限制并且向发电机提供环境冷却空气以达到散热要求同时不改变发动机系统14的设计，其中改变发动机系统的设计是较本发明相对昂贵的替代手段。因此，本发明解决了与交流发电机相关的散热问题并且不需要对发动机14或发动机舱16的其他特征进行成本高昂的重新设计而以成本经济的方式加以解决。

本说明书仅是出于说明的目的，不能理解成以任何方式限制本发明的范围。因此，本领域的技术人员将会理解，在不脱离本发明的全部和合适范围的情况下，能够对本发明的实施方式进行各种变形。本发明的其他方面、特征和好处通过研究附图和所附的权利要求书将会更加清楚。

附图标记列表：

10  机器

12  底盘

14  发动机

15  压缩机进气口

16  发动机罩

17  涡轮增压器

18  交流发电机导管组件

19  交流发电机

20  轴

21  轴线

23  前部

24  后部

25  铰链接头

30  雨帽

31  过滤元件

32  软管

33  开口

34  盖

35  进气口

36  盖罩部分

37  紧固钻孔

38  端口轴线

40  支架

41  支架

42  软管夹

43  软管夹

134 盖

135 进气口

136 盖罩部分

137 紧固钻孔

138 端口轴线

d   距离

α   角度。

Claims (17)

1.一种机器，包括：

底盘；

支承在所述底盘上的发动机；

支承在所述底盘上并至少部分地包围所述发动机的发动机罩；

设置在所述发动机罩中的交流发电机，该交流发电机包括具有进气口的盖；

软管，该软管的一端与所述进气口流体连通，另一端穿过所述发动机罩与一个开口流体连通；

安装在所述发动机罩上以遮盖所述开口的雨帽；和

至少部分设置在所述雨帽下的过滤器。

2.根据权利要求1所述的机器，其中，所述交流发电机包括能够绕轴线转动的轴；并且

所述进气口以相对于所述轴线呈大于0度的角度定向。

3.根据权利要求2所述的机器，其中，所述进气口具有从所述轴线偏移一距离的端口轴线。

4.根据权利要求2所述的机器，其中，所述进气口具有端口轴线；

所述盖包括限定了多个紧固钻孔的盖罩部分；并且

所述端口轴线不与所述盖罩部分交叉。

5.根据权利要求2所述的机器，其中，所述机器是铰接轮式装载机。

6.根据权利要求1所述的机器，其中，所述过滤器从所述发动机罩外部可视。

7.根据权利要求1所述的机器，其中，所述过滤器的流通面积是所述进气口的流通面积的大约10倍。

8.一种操作机器的方法，包括以下步骤：

通过使交流发电机的轴随发动机转动而将冷却空气引导经过所述交流发电机；

经由一端与所述交流发电机的盖流体连通的软管从发动机罩外部引入所述冷却空气；

用安装在所述发动机罩上的雨帽遮盖所述软管的另一端；并且

对进入所述软管的冷却空气进行过滤。

9.根据权利要求8所述的方法，包括通过将所述盖的进气口相对于所述交流发电机的轴线呈大于0度的角度定向而适应所述交流发电机附近的空间限制的步骤。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述适应步骤包括将所述软管和所述盖之间的连接定位成从所述轴线偏移一距离的步骤。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述适应步骤包括将所述进气口的端口轴线定向成不与所述盖的盖罩部分交叉。

12.根据权利要求8所述的方法，其中，所述过滤步骤包括加大过滤器的流通区域的尺寸的步骤。

13.根据权利要求8所述的方法，其中，所述遮盖步骤包括使过滤器从所述发动机罩外部可视。

14.一种交流发电机组件，包括：

交流发电机主体；

被设置用于在所述交流发电机主体中转动的轴；和

连接到所述交流发电机主体上的盖，所述盖包括具有能够连接到软管上的尺寸的进气口。

15.根据权利要求14所述的交流发电机，其中，所述进气口具有相对于所述轴的轴线呈大于0度的角度定向的端口轴线。

16.根据权利要求15所述的交流发电机，其中，所述端口轴线从所述轴线偏移一距离。

17.根据权利要求16所述的交流发电机，其中，所述盖包括限定了多个紧固钻孔的盖罩部分；和

所述端口轴线不与所述盖罩部分交叉。

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