CN105074163A - 单个皮带传动的焊接发电机及空气压缩机组合 - Google Patents

单个皮带传动的焊接发电机及空气压缩机组合 Download PDF

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Abstract

一种一体化焊机及空气压缩机组合(10)包括具有发动机(58)的外壳、焊接电流发电机以及皮带传动的空气压缩机(68)。皮带轮装置(82)连接至所述发动机，使得所述皮带轮(106，100，92)的中心处于共面布置以使得使用单个皮带(86)能够驱动所述空气压缩机和发动机配件皮带轮。所述发动机配件皮带轮可以驱动，例如，一个或多个交流发电机、风扇或泵。

Description

单个皮带传动的焊接发电机及空气压缩机组合
相关申请的交叉引用
本申请要求于2013年2月22日提交的美国临时专利申请序列号为61/767,537的优先权，该美国临时申请通过引用的方式全部并入本申请中。
背景技术
本申请总体上涉及组合式焊机及压缩机组，并且更具体地讲，涉及一种具有活动部件的数量减少的这种类型的机组。
可运输到工地的组合式焊接及压缩机组通常包括安装在机架上的内燃发动机和空气压缩机。内燃发动机、压缩机、交流发电机和空气罐组件安装在外壳内，通常沿着外壳长度延伸。内燃发动机与发电机联接，该发电机产生焊接电流，并且也可以产生用于使外部辅助设备工作的交流电，外部辅助设备可以包括钻机、研磨机、照明和其他设备。空气压缩机可以提供用于气动设备以及某些焊接应用的压缩空气，所述焊接应用包括碳弧气刨和等离子体切割。
尽管组合式焊机及压缩机组工作起来令人满意，但是这些类型的系统具有几个缺点。例如，这些系统具有许多活动部件，并且容易有很高的机械故障率。具体地讲，这些系统通常包括复杂的皮带传动。例如，此系统中可能存在许多不同的皮带，而这些皮带容易以不同的速率磨损。因此，这些皮带各自需要维护、更换和维修。维修成本和焊接机组停机时间因此会很大。
因此，仍然需要一种具有已降低复杂性和已减少维护需求并且因此具有已改善的便携性和耐久性的焊机及压缩机组。本发明解决这些和其他问题。
发明内容
在一方面，本发明提供了一种发动机驱动的焊机组合，所述发动机驱动的焊机组合包括焊机外壳，所述焊机外壳具有安装在其上的内部部件以及安装在其内的发动机。所述发动机的曲轴与焊接电流发电机联接以产生弧焊接电流。空气压缩机与由所述发动机转动的空气压缩机传动皮带轮联接。皮带被设置成与所述曲轴皮带轮和所述空气压缩机皮带轮传动接合，其中当所述发动机转动所述曲轴皮带轮时，所述皮带驱动所述空气压缩机以产生压缩空气。
所述发动机配件可以包括风扇和泵之一或两者。当所述发动机转动所述曲轴皮带轮时，所述皮带驱动所述风扇毂或泵皮带轮以产生用于冷却所述发动机的空气流或流体流。
离合器组件可以设置成与所述皮带传动接合并且与所述空气压缩机皮带轮联接，并且所述离合器组件可以选择性地接合以驱动所述空气压缩机来产生压缩空气，并且脱开以防止压缩空气的产生。例如，离合器组件可以是磁性离合器组件。
在另一方面，本发明提供了一种发动机驱动的焊机组合，包括：与曲轴皮带轮联接的发动机、和发动机以及发电机联接的交流发电机传动皮带轮以及和发动机旋转联接并且和空气压缩机联接的空气压缩机传动皮带轮，所述发电机配置成当所述交流发电机皮带轮转动时产生电流。。所述曲轴皮带轮、所述交流发电机传动皮带轮和所述空气压缩机传动皮带轮安装在所述发动机上使得配置成接收皮带的所述皮带轮中的每个的中心与配置成接收皮带的其他皮带轮的中心共面。皮带可以设置成与所述曲轴皮带轮中的每个、所述交流发电机传动皮带轮和所述空气压缩机皮带轮传动接合。当所述发动机转动所述曲轴皮带轮时，所述皮带驱动所述发电机以产生电流并且驱动所述空气压缩机以产生压缩空气。
然而在本发明的另一方面，一种发动机驱动的焊机组合包括：发动机，所述发动机与曲轴皮带轮联接以驱动曲轴皮带轮并且与发电机联接以产生弧焊接电流；空气压缩机，所述空气压缩机与由所述发动机转动的空气压缩机传动皮带轮联接；发动机配件，所述发动机配件与由所述发动机转动的发动机配件传动皮带轮联接；以及皮带，所述皮带与所述空气压缩机皮带轮和所述发动机配件皮带轮传动接合。当所述发动机转动所述曲轴皮带轮时，所述皮带驱动所述空气压缩机以产生压缩空气并且驱动所述发动机配件。所述发动机驱动的焊机组合也可以包括交流发电机传动皮带轮，所述交流发电机传动皮带轮与所述发动机联接并且与发电机联接，所述发电机配置成当所述交流发电机皮带轮转动时产生电流。
本发明的这些和其他方面通过以下描述将会变得清楚。在以下描述中，参照了构成本发明的一部分的附图，并且附图中示出了本发明的优选实施例。这些实施例未必代表本发明的全部范围，并且因此参照本文中的权利要求书来理解本发明的范围。
附图说明
图1是组合式焊机及压缩机组的透视图；
图2是图1的组合式焊机及压缩机组中使用的内燃发动机和空气压缩机系统，以及特别是皮带轮组件的透视图；
图3是图2的发动机和空气压缩机系统的端视图；
图4是图2的发动机和空气压缩机系统的分解图；
图5是从另一个角度截取的图2的发动机和空气压缩机系统的替代的透视图。
具体实施方式
现在参见图1，示出了示例性的便携式发动机驱动的焊接及压缩机组合或系统10。例如，在美国专利6,674,046中描述了这种类型的设备，该美国专利通过引用的方式将其对焊接及压缩机组合设备的描述并入到本申请中。所述焊机组合10具有外壳12，该外壳可以包括用于冷却内部部件的一个或多个通风口14，并且该外壳可以拆卸以允许触及内部部件以用于维护和检修。当焊机组合10位于大致水平表面(例如，表面18)上时，多个支撑构件16可以为该焊机组合10提供稳定。焊机组合10的上表面20包括延伸穿过该上表面的起重拉环22。排气系统24可以附接在上表面20上以降低噪声并且清除废气。
焊机组合10可以包括控制面板26，该控制面板包括多个控制元件和仪表。例如，可以设置多个仪表28来测量各种参数。包括油压、燃油液位、油温、电池电流、气压和发动机运行时间。控制面板26也可以包括本文图示为范围开关32和相应的控制旋钮30的用于选择并调节电压或电流范围的界面。可以设置工艺选择开关34以选择一种类型的焊接输出，并且可以包括焊条焊接、TIG焊、空气碳弧切割和各种送丝工艺。电器插座36可以设置在控制面板26中以向电动设备(例如，电锯、电钻、螺杆驱动器、冷却设备等)供电。控制面板26也可以包括分别用于压缩机和发动机的独立控制的压缩机通/断开关31和发动机控制开关33。
控制面板26也可以包括用于连接辅助设备的电源连接，所述电源连接在本文图示为单相电源连接插座38和三相电源连接插座40以及用于接收在焊接工艺中使用的焊接电缆的焊接电源插座42。也可以设置极性开关44以使得使用者能够选择焊接输出的极性。典型的选择包括直流电极接负、直流电极接正和交流电流。在一些实施例中，可以设置面板遥控开关46和遥控插座48以使得使用者能够从远程位置选择性地控制焊机组合10。也可以设置正电池充电连接50和负电池充电连接52以使电池能够充电和跳线跨接启动。使用者可以选择性地启动阀54以从空气压缩机供应压缩空气用于在气体辅助碳弧切割中使用或者给气动动力工具和其他气动操作提供动力。
现在参见图2和图5，示出了图1的焊机组合10的已去除外壳12的一部分56的透视图。内燃发动机58可以通过液体或空气冷却，并且所述内燃发动机配置成使发动机冷却液再循环。配置成产生弧焊电流的发电机(未示出)安装在焊机组合10的外壳12内，并且所述发电机由发动机58直接驱动以向焊接电源插座42供应焊接电力。焊机组合进一步包括空气压缩机68，该空气压缩机在本文图示为安装在发动机58上的螺杆式空气压缩机。所述空气压缩机68被配置成向到图1的截止阀54提供压缩空气。
焊机组合10的内燃发动机58包括与进气歧管和发动机缸盖连接的进气口76。皮带轮装置82连接至发动机58并且所述皮带轮结构包括空气压缩器皮带轮106、空转轮100、曲轴皮带轮92和发动机配件皮带轮(本文包括交流发电机皮带轮88和流体泵/风扇叶片毂84)。皮带轮装置82中的皮带轮的每个均具有合适的大小和尺寸以接收传动皮带86，并且连接至发动机，且位于一个平面上使得传动皮带可以被接收并同时驱动各皮带轮。
仍然参见图2和图5，并且现在还参见图3和图4，为了将空气压缩机68和交流发电机90安装在发动机58上，空气压缩机安装支架102通过螺栓连接在发动机壳上。安装支架102包括上水平表面103、大致垂直的下连接部分105以及相对侧面107和109，所述两相对侧面从水平表面的相对端向下延伸到大致垂直的下连接部分105，从而在两者之间限定用于接收交流发电机90的开口111。肘板112和114在交流发电机90与安装支架102之间连接，并且所述肘板包括用于接收螺纹紧固件的孔。所述空气压缩机68接收在上水平表面103上并且与水平面103上的孔通过螺栓连接，从而将空气压缩机68保持在发动机58上。皮带张紧器安装支架120也使用螺纹紧固件连接到发动机58上，并且所述皮带张紧安装支架包括附加孔以安装皮带张紧器94。当空气压缩机68和交流发电机90接收在空气压缩机安装支架102上时，支架102具有合适的大小和尺寸以使空气压缩机皮带轮106和交流发电机皮带轮88与皮带轮系统82中的其他皮带轮对齐，以使得皮带轮共面，从而使焊接系统10的长度最小。皮带张紧器安装支架120类似地将皮带张紧器94定位与皮带86的路径相邻。
现在参见图2、图3和图4，曲轴皮带轮92驱动传动皮带86，该传动皮带继而驱动空气压缩机皮带轮106和发动机配件皮带轮(这里图示为交流发电机皮带轮88和流体泵/风扇叶片毂皮带轮84)。连接到与发动机曲轴皮带轮92和流体泵/风扇毂84相邻的发动机组上的安装支架120上的皮带张紧器94包括滚筒110，当皮带在曲轴皮带轮92与流体泵/风扇毂84之间移动时，该滚筒维持传动皮带86上的张力。空转轮100连接到与流体泵/风扇毂84和交流发电机皮带轮88相邻的发动机组上，并且当皮带在这些部件之间运动时维持皮带86上的张力。
在操作中，当启动发动机时，发动机58使曲轴皮带轮92旋转，从而使传动皮带86驱动系统中剩余的皮带轮。当皮带运动时，皮带张紧器94中的空转轮100和滚筒110维持传动皮带86上的张力。当皮带86驱动流体泵/风扇毂84时，该毂旋转，从而使风扇叶片(未示出)转动以使空气流过外壳12以冷却发动机58。通过毂84的旋转也可以与风扇一起或分开地启动用于冷却发动机58的流体泵。流体可以是水、液压液或其他类型的流体。
由于皮带86驱动交流发电机皮带轮88，所述皮带轮88驱动交流发电机90以产生电池充电电流。空气压缩机皮带轮106可以与离合器组件108联接，该离合器组件同样由皮带86驱动，并且如上所述该离合器组件可以接合以驱动螺杆式空气压缩机68从而产生可接近阀54的压缩空气，并且当空气压缩机不处于使用状态时可以脱开。例如，离合器组件108可以是磁性离合器组件。
在一个实施例中，上述焊接及压缩机系统10因此使用发动机和单个皮带驱动许多不同的系统以产生动力，通过使用空气和流体两者来提供冷却，并且提供在辅助应用(例如，压缩空气或加压流体)中使用的机械力。与现有技术的系统相比，此系统提供明显的优点，因为活动件的数量减少并且维护需求减少。因此，也可以减少设备的停机时间。另外，因为皮带轮可旋转地与发动机58的端部联接，并且在共面结构中，接收皮带的皮带轮中的每个的中心处于同一平面上，所以与现有技术的设备相比，可以减小焊机组合10的总长度。
应当理解，上述方法和设备仅仅是示例性的并且不限制本发明的范围，并且本领域技术人员可以做出落入本发明的范围内的各种修改。例如，尽管这里示出了单个皮带，但是在可替代的应用中，可以使用一个或多个皮带来驱动多个共面的皮带轮。为了告知公众本发明的范围，做出以下权利要求书。

Claims (19)

1.一种发动机驱动的焊机组合，包括：
焊机外壳；
安装在所述焊机外壳内的发动机，所述发动机被联接以驱动曲轴皮带轮并且所述发动机与发电机联接以产生弧焊接电流；
空气压缩机，其与由所述发动机转动的空气压缩机传动皮带轮联接；
发动机配件，其与发动机配件传动皮带轮联接；以及
皮带，其与所述空气压缩机皮带轮和所述发动机配件皮带轮传动接合，其中当所述发动机转动所述曲轴皮带轮时，所述皮带驱动所述空气压缩机以产生压缩空气并且驱动所述发动机配件。
2.根据权利要求1所述的发动机驱动的焊机组合，其中所述发动机配件包括风扇，并且所述发动机配件皮带轮包括与所述皮带传动接合的风扇毂，其中当所述发动机转动所述曲轴皮带轮时，所述皮带驱动所述风扇毂以产生用于冷却所述发动机的空气流。
3.根据权利要求1所述的发动机驱动的焊机组合，其中所述发动机配件包括流体泵，并且所述发动机配件皮带轮包括与所述皮带传动接合的流体泵皮带轮，其中当所述发动机转动所述曲轴皮带轮时，所述皮带驱动所述流体泵以产生用于冷却所述发动机的流体流。
4.根据权利要求1所述的发动机驱动的焊机组合，进一步包括离合器组件，所述离合器组件与所述皮带传动接合并且与所述空气压缩机皮带轮联接，其中所述离合器组件选择性地接合以驱动所述螺杆式空气压缩机来产生压缩空气，并且所述离合器组件选择性地脱开以防止压缩空气的产生。
5.根据权利要求4所述的发动机驱动的焊机组合，其中所述离合器组件是磁性离合器组件。
6.一种发动机驱动的焊机组合，包括：
与曲轴皮带轮联接的发动机；
交流发电机传动皮带轮，其与所述发动机联接并且与发电机联接，所述发电机配置成当所述交流发电机皮带轮转动时产生电流；
空气压缩机传动皮带轮，其可旋转地联接到所述发动机上并且联接到空气压缩机上，
其中所述曲轴皮带轮、所述交流发电机传动皮带轮和所述空气压缩机传动皮带轮安装在所述发动机上使得配置成接收皮带的所述皮带轮中的每个的中心与配置成接收皮带的其他皮带轮的中心共面。
7.根据权利要求6所述的发动机驱动的焊机组合，进一步包括与所述曲轴皮带轮、所述交流发电机传动皮带轮和所述空气压缩机皮带轮中的每个传动接合的皮带，其中当所述发动机转动所述曲轴皮带轮时，所述皮带驱动所述发电机以产生电流并且驱动所述空气压缩机以产生压缩空气。
8.根据权利要求7所述的发动机驱动的焊机，进一步包括与发动机配件联接的发动机配件皮带轮，所述发动机配件皮带轮与用于驱动所述发动机配件的皮带传动接合。
9.根据权利要求8所述的发动机驱动的焊机，其中所述发动机配件包括流体泵。
10.根据权利要求8所述的发动机驱动的焊机，其中所述发动机配件包括风扇。
11.根据权利要求6所述的发动机驱动的焊机，进一步包括离合器组件，所述离合器组件与所述皮带传动接合并且与所述空气压缩机皮带轮联接，其中所述离合器组件选择性地接合以驱动所述螺杆式空气压缩机来产生压缩空气，并且所述离合器组件选择性地脱开以防止压缩空气的产生。
12.根据权利要求11所述的发动机驱动的焊机组合，其中所述离合器组件是磁性离合器组件。
13.一种发动机驱动的焊机组合，包括：
发动机，其与曲轴皮带轮联接以驱动曲轴皮带轮并且与发电机联接以产生弧焊接电流；
空气压缩机，其与由所述发动机转动的空气压缩机传动皮带轮联接；
发动机配件，其与由所述发动机转动的发动机配件传动皮带轮联接；以及
皮带，其与所述空气压缩机皮带轮和所述发动机配件皮带轮传动接合，其中当所述发动机转动所述曲轴皮带轮时，所述皮带驱动所述空气压缩机以产生压缩空气并且驱动所述发动机配件。
14.根据权利要求13所述的发动机驱动的焊机组合，进一步包括交流发电机传动皮带轮，所述交流发电机传动皮带轮与所述发动机联接并且与发电机联接，所述发电机配置成当所述交流发电机皮带轮转动时产生电流。
15.根据权利要求13所述的发动机驱动的焊机组合，其中所述发动机配件包括风扇，并且所述发动机配件皮带轮包括与所述皮带传动接合的风扇毂，其中当所述发动机转动所述曲轴皮带轮时，所述皮带驱动所述风扇毂以产生用于冷却所述发动机的空气流。
16.根据权利要求13所述的发动机驱动的焊机组合，其中所述发动机配件包括流体泵，并且所述发动机配件皮带轮包括与所述皮带传动接合的流体泵皮带轮，其中当所述发动机转动所述曲轴皮带轮时，所述皮带驱动所述流体泵以产生用于冷却所述发动机的流体流。
17.根据权利要求13所述的发动机驱动的焊机组合，进一步包括离合器组件，所述离合器组件与所述皮带传动接合并且与所述空气压缩机皮带轮联接，其中所述离合器组件选择性地接合以驱动所述螺杆式空气压缩机来产生压缩空气，并且所述离合器组件选择性地脱开以防止压缩空气的产生。
18.根据权利要求17所述的发动机驱动的焊机组合，其中所述离合器组件是磁性离合器组件。
19.根据权利要求13所述的发动机驱动的焊机组合，其中所述曲轴皮带轮、所述空气压缩机传动皮带轮和所述发动机配件皮带轮安装在所述发动机上使得配置成接收皮带的所述皮带轮中的每个的中心与配置成接收皮带的其他皮带轮的中心共面。
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