CN108691812B - 自给式轴承箱冷却系统 - Google Patents

Abstract

本发明描述了一种用于机动泵的油冷却系统，具体地，描述了一种自给式轴承箱冷却系统。所述机动泵包括贮油槽和油流路，贮油槽和油流路容纳有油，以润滑轴承组件和驱动轴并从中移除热量。马达联接壳体附接至保持轴承组件的轴承箱，并且包括容纳油冷却系统的内部空间。所述油冷却系统包括连接至轴承箱内的油流路的出口的翅片冷却管。风扇连接至机动泵的驱动轴，并且定位成推动空气经过冷却管和多个翅片，使得由冷却系统接纳的热油得以冷却，之后，经冷却的油返回至轴承箱内的油流路。

Description

自给式轴承箱冷却系统

技术领域

本公开涉及机动泵，更具体地，涉及用于机动泵的轴承和轴承箱的油冷却系统。

背景技术

许多机动泵包括容纳在轴承箱中的轴承。轴承允许泵轴在马达驱动下低摩擦旋转。油在轴承箱内循环，从而在轴旋转时润滑轴承和轴。轴承箱的轴上的轴承产生的热量取决于许多因素，包括其经受的负载量。通过压力润滑系统进行润滑的轴承是一种使油通过轴承箱循环的自给式系统，油吸收热量并将其转移走。该热量需要以某些方式从组件中移除。通常情况下，通过使油循环通过水冷型热交换器或使用风扇将空气吹送经过轴承箱本身并允许热量传导通过轴承箱，然后消散到周围空气中实现。

不幸的是，水冷型热交换器解决方案需要冷水供应，而通过管道输入该区域通常是不可行或较昂贵的。此外，依赖通过轴承箱的传导会形成油与轴承箱外部之间显著的温差，这会显著降低传热能力。如果轴承产生任何显著热量，油会迅速达到并超过其最大工作温度。另一种冷却方法可以包括泵外部的油对空气(oil-to-air)热交换器，其具有电动机驱动风扇或依靠自然对流。然而，在危险环境中，除了需要给使用的任意风扇提供动力外，此类热交换器上的翅片非常容易损坏。因此，决定查看利用空气冷却来消除对任意额外资源的需求，同时使油与外部传热表面区域之间的温度梯度最小化。

发明内容

根据一个优选实施例，描述了一种用于冷却来自机动泵中轴承箱的油的冷却系统。机动泵具有驱动轴及附接至轴承箱的马达联接壳体。冷却系统包括连接至轴承箱内的油流路的出口的冷却管，其接纳来自轴承箱的热油并将经冷却的油输送回轴承箱。多个翅片附接至冷却管以增加冷却系统中用于热传递的表面积。风扇连接至机动泵的驱动轴，定位成迫使空气越过冷却管及多个翅片。

根据另一优选实施例，描述了一种机动泵组件。机动泵包括由机动泵驱动的驱动轴及轴承箱壳体。轴承箱壳体具有联接至驱动轴的轴承组件，并且包括贮油槽和油流路，其中，贮油槽和油流路容纳有油，以润滑轴承组件和驱动轴并从中移除热量。马达联接壳体附接至轴承箱并且具有内部空间。冷却系统容纳在马达联接壳体的内部空间内，并且接纳来自轴承箱内油流路的热油。冷却系统包括连接至轴承箱内的油流路的出口的冷却管。冷却管具有附接至其的多个翅片，以增加热传递表面积。风扇连接至机动泵的驱动轴，定位成迫使空气越过冷却管及多个翅片。之后，经冷却的油返回至轴承箱内的油流路。

在又一优选实施例中，描述了一种用于冷却机动泵中的油的方法。所述方法包括：使油循环通过轴承箱以润滑轴承组件和泵驱动轴并从中移除热量，以及迫使油流出轴承箱并进入冷却系统，冷却系统容纳在马达联接壳体的内部空间中并接纳来自轴承箱内的油流路的热油。之后，使油循环通过冷却系统中的冷却管，其中，冷却管具有附接至其的多个翅片以增加热传递表面积。利用连接至机动泵的泵驱动轴的风扇推动空气跨过冷却管。之后，使冷却油返回至轴承箱内的油流路。

以上描述非常宽泛地概括了本发明的特征和技术优势，以便更好地理解下文中对本发明更详细的描述。本发明的其他特征和优势将在下文中描述，其构成本发明权利要求的主题。本领域技术人员应当理解，所公开的构思和具体实施例可以容易地用作基础进行修改或设计其它结构以达到本发明的相同目的。本领域技术人员同样应当理解，此类等同构造并未偏离所附权利要求书中提出的本发明的主旨和范围。结合附图与以下描述，被认为是本发明特点的新颖特征，包括其组织和操作方法，及进一步的目标和优势将更容易理解。但是，应当明确理解的是，提供每张附图的目的仅在于解释和说明，并非旨在限定本发明的范围。

附图说明

为了更加全面地理解本发明，现在结合附图参考以下描述，在附图中：

图1是根据本发明的构思的轴承箱油冷却系统的优选实施例的剖视图；

图2是图1所示轴承箱的实施例的透视图；

图3是具有图1所示的油冷却系统的轴承箱的实施例的顶视图；

图4是具有图1所示的油冷却系统的轴承箱的实施例的侧视图；

图5是根据本发明的构思的冷却系统的可选实施例的透视图；

图6是包含根据本发明的构思的冷却系统的完整泵组件的实施例的侧视图；以及

图7是示出根据本发明的构思的冷却轴承箱油的方法的实施例的流程图。

具体实施方式

本文描述了一种自给式轴承箱冷却系统。根据本文所述构思的冷却系统的优选实施例包括设置在马达联接壳体内的翅片管件。风扇安装在轴上，之后将环境空气吹送越过冷却器以移除热量。马达联接壳体保护冷却器免受外部环境影响，同时，位于轴上的风扇不需要任何待加入的附加马达。管上的翅片提供具有小热量梯度的增加的热传递面积。

现在参见图1，图中示出根据本文所述构思的冷却系统的优选实施例。轴承箱/冷却系统组件10包括联接至马达联接壳体12的轴承箱11。轴承箱11包括凹槽，用于保持联接至马达轴13的轴承组件14。马达轴13在近端24处联接至马达(未示出)，并在远端25处连接至泵(未示出)。轴承组件14利用容纳在轴承箱11内的油，提供轴13的低摩擦旋转。

轴承油从贮油槽26向上流经轴承箱11内的油出口路径16，并流入冷却器组件27。随着油循环通过冷却器组件27，热量通过强制对流传递至周围环境。风扇23在轴承箱11的恰好外侧安装至轴13的近端24，并吹送环境空气经过冷却器系统27，以驱动强制对流热传递。马达联接壳体优选包括穿孔，以允许空气流入/流出容纳冷却系统27的空间。容纳有油的管19连接至入口联接件18，入口联接件18将油出口路径16的出口17连接至管19，以允许油流入冷却系统27。管19具有附接的一个或多个翅片20，以增加热传递的可用面积。此外，管的长度可以选择为实现期望的热传递量，其中，管越长，提供越多的热传递。管19优选在马达联接壳体内形成盘绕路径，但可以横横向于适配在内部空间中的任何路径。一般地，附接至管19的翅片20越多，用于热传递的表面积越大。与翅片20相关的热传递增加允许冷却器系统27更加紧凑，从而适配在马达联接壳体内部的轴承箱11与马达之间的空间内。

之后，油通过出口联接件21离开冷却系统27，以低于冷却系统27的入口的温度进入油入口路径15的入口22，然后通过油入口路径15流至轴承组件，以提供轴承组件14的润滑和冷却。之后，油向下流入贮油槽26，然后再次开始该循环过程。冷却系统27优选策略性地设置在马达联接壳体12内部以使其免受外部因素破坏。

在之前的冷却策略中，当油通过管道或任意类型的热交换器时，不使用风扇冷却油。现有策略均通过冷却轴承箱或通过轴间接地冷却油。所应用的任意类型的冷却机制要么是水冷却型，要么位于泵/轴承箱外侧，并且要么容易损坏，要么需要独立的保持架或其它机构来加以保护。

现在参见图2，图中示出根据本文所述构思的轴承箱的优选实施例。如图1所示，轴承箱11包括腔，用于保持轴承组件。轴承箱11还包括形成为通入轴承箱结构的通路，如图1所示的出口油流路16和入口油流路15等油流路等。这些通路在出口17及入口内终止，所述出口17与联接至本文所述冷却系统的联接件相连，所述入口与所述冷却系统的出口相连，从而使冷却油返回轴承箱。

现在参见图3和4，图中示出图1所示冷却系统实施例的顶视图和侧视图，其中马达联接壳体已移除。如上所述，轴承箱/冷却系统组件10包括轴承箱11和冷却系统27，冷却系统27附接至轴承箱11的顶部40。轴13穿过轴承箱11并附接有风扇23。风扇23推动空气越过管19和翅片20，以促进从循环油到通过管19和翅片20的空气的热传递。

热油通过入口联接件18进入管19，入口联接件18附接至轴承箱11内的油出口路径。之后，油循环通过管19，然后冷却油通过出口联接件21返回至轴承箱11，出口联接件21连接至轴承箱11内的入口流路。

现在参见图5，图中示出根据本文所述构思的冷却系统的可选实施例。冷却系统50的运行方式与图1所示的组件10相同，除了系统50具有冷却管51及马达联接壳体12外侧的翅片52。冷却管51仍然从轴承箱11获取热油，使其循环通过冷却管19，然后将冷却油返回至轴承箱11。轴13在联接壳体12内仍然附接有风扇(未示出)，以迫使空气跨过冷却管51和翅片52。

现在参见图6，图中示出包含本文所述构思的完整泵系统的实施例。泵系统60包括马达61、联接壳体62、冷却管19和翅片20、轴承箱11、密封壳体63及泵外壳64。轴13从马达61延伸至泵外壳64，并由马达61驱动以在泵外壳64内运行泵。轴13延伸穿过轴承箱11，其能够操作以使轴13能够以最小摩擦旋转。轴承箱11内的贮油槽65保持循环通过轴承箱11和冷却管19的油供应，以润滑轴并从系统中移除热量。密封壳体63位于轴承箱11与泵外壳64之间，并且盒式密封件66密封轴13进入泵外壳64的开口。

如上所述，靠近联接壳体附接至轴的风扇由正常运行的轴旋转，并迫使空气跨过冷却管19和翅片20。虽然图1和5中的联接壳体具有穿孔防护件，但如图6所示，防护件可以省略。

现在参见图7，图中示出一种用于冷却机动泵中轴承箱油的方法的实施例。如步骤71所示，方法70从使油在轴承箱中循环开始。之后，如步骤72所示，迫使循环油离开轴承箱，进入容纳在马达联接壳体的内部空间中的冷却系统。之后，步骤73，使油循环通过冷却系统中的翅片管，同时，步骤74，用风扇迫使空气穿过翅片管以增加热传递。之后，在步骤75，使冷却油返回至轴承箱。

虽然具体描述了本发明及其优势，但应当理解的是，可以对其进行各种修改、替换和改变而不偏离由所附权利要求书所限定的本发明主旨和范围。此外，本申请的范围并非旨在限定为说明书中所描述的过程、机器、制造、物质组分、方式、方法及步骤的特定实施例。本领域普通技术人员从本发明的公开中容易理解，现存或后期发展的与本文所述相应实施例执行大体相同功能或实现大体相同结果的过程、机器、制造、物质组分、方式、方法或步骤可以根据本发明进行使用。相应地，所附权利要求的范围旨在包含此类过程、机器、制造、物质组分、方式、方法或步骤的范围。

Claims (15)

1.一种用于机动泵组件的冷却系统，用于冷却来自轴承组件的油，机动泵包括不具有齿轮的单个驱动轴及联接至所述驱动轴的马达，所述冷却系统包括：

轴承箱，其保持所述轴承组件并且所述驱动轴延伸穿过所述轴承箱的内部，所述轴承箱形成保持所述油的贮油槽至少一个壁，所述轴承箱还包括与所述轴承箱一体的出口油流路和入口油流路；

马达联接壳体，所述马达联接壳体在其第一端处连接至所述轴承箱并且在其与所述第一端相对的第二端处连接至所述马达；

位于所述马达联接壳体内的冷却管，其连接至所述轴承箱中的所述出口油流路的出口，所述冷却管接纳来自所述轴承箱的热油，并将经过冷却的油通过所述入口油流路输送回所述轴承箱，其中所述经过冷却的油在流入所述贮油槽之前从所述入口油流路流至所述轴承组件；

多个翅片，其附接至所述冷却管，所述多个翅片增加所述冷却系统中用于热传递的表面积；以及

位于所述马达联接壳体内的风扇，其连接至所述机动泵的所述驱动轴，所述风扇定位为迫使空气经过所述冷却管及所述多个翅片。

2.根据权利要求1所述的冷却系统，其中，所述风扇由所述驱动轴驱动，所述驱动轴由于所述泵的运行而旋转。

3.根据权利要求1所述的冷却系统，其中，所述冷却系统利用入口联接件和出口联接件连接至所述轴承箱。

4.根据权利要求1所述的冷却系统，其中，所述马达联接壳体是穿孔的以允许空气流至所述冷却系统。

5.根据权利要求1所述的冷却系统，其中，所述冷却管在所述马达联接壳体中形成盘绕路径。

6.一种机动泵，包括：

马达；

不具有齿轮的单个驱动轴，其由所述马达驱动；

轴承箱，其容纳联接至所述驱动轴的轴承组件并且形成贮油槽的至少一个壁，所述轴承箱还包括与所述轴承箱一体的出口油流路和入口油流路，所述贮油槽、所述出口油流路和所述入口油流路容纳有油，以润滑所述轴承组件和所述驱动轴并从中移除热量；

马达联接壳体，所述马达联接壳体在其第一端处附接至所述轴承箱并且在其与所述第一端相对的第二端处附接至所述马达，所述马达联接壳体中具有内部空间；以及

冷却系统，其容纳在所述马达联接壳体的所述内部空间内，并接纳来自所述轴承箱中的油流路的热油，所述冷却系统包括冷却管，所述冷却管连接至所述轴承箱中的出口油流路的出口并且连接至所述入口油流路的入口，所述冷却管附接有多个翅片以增加热传递表面积，所述冷却系统进一步包括连接至所述机动泵的所述驱动轴的风扇，所述风扇定位为迫使空气经过所述冷却管和所述多个翅片，其中，冷却油返回至所述轴承箱中的入口油流路，其中所述冷却油在流入所述贮油槽之前从所述入口油流路流至所述轴承组件。

7.根据权利要求6所述的机动泵，其中，所述风扇由所述驱动轴驱动，所述驱动轴由于所述泵的运行而旋转。

8.根据权利要求6所述的机动泵，其中，所述冷却系统利用入口联接件和出口联接件连接至所述轴承箱。

9.根据权利要求6所述的机动泵，其中，所述马达联接壳体是穿孔的以允许空气流至所述冷却系统。

10.根据权利要求6所述的机动泵，其中，所述冷却管在所述马达联接壳体中形成盘绕路径。

11.一种用于冷却机动泵中的油的方法，包括：

使油循环通过轴承箱，以润滑轴承组件和不具有齿轮的单个泵驱动轴并从中移除热量，其中所述轴承箱保持所述轴承组件并且所述泵驱动轴延伸穿过所述轴承箱的内部，所述轴承箱形成保持所述油的贮油槽至少一个壁，所述轴承箱还包括与所述轴承箱一体的出口油流路和入口油流路；

迫使所述油通过所述出口油流路流出所述轴承箱并进入冷却系统，所述冷却系统容纳在马达联接壳体的内部空间中并接纳来自所述轴承箱中的所述出口油流路的热油，其中所述马达联接壳体在其第一端处联接至所述轴承箱并且在其与所述第一端相对的第二端处联接至马达，所述内部空间限定于所述马达联接壳体的所述第一端与所述第二端之间；

使所述油循环通过所述冷却系统中的冷却管，所述冷却管附接有多个翅片以增加热传递表面积；

利用连接至所述机动泵的泵驱动轴的风扇迫使空气经过所述冷却管；以及

使冷却油返回至所述轴承箱中的入口油流路，其中所述冷却油在流入所述贮油槽之前从所述入口油流路流至所述轴承组件。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述风扇由所述驱动轴驱动，所述驱动轴由于所述泵的运行而旋转。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述冷却系统利用入口联接件和出口联接件连接至所述轴承箱。

14.根据权利要求11所述的方法，其中，所述马达联接壳体是穿孔的以允许空气流至所述冷却系统。

15.根据权利要求11所述的方法，其中，所述冷却管在所述马达联接壳体中形成盘绕路径。

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