CN112145463B - 风机组件、风冷系统和电传动工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种风机组件、风冷系统和电传动工程机械，风机组件包括：风机，包括风机入口；消声部，包括第一壳体和多个消声结构，所述消声结构包括进气导管和出气套筒，所述进气导管贯通所述第一壳体且具有突出所述第一壳体的消声导管段，所述出气套筒安装在所述第一壳体上且套设在所述消声导管段外，并与所述消声导管段形成第一消声腔，所述进气导管的进气口用于输入送往所述风机的气流，所述出气套筒具有与所述风机入口连通的出气口，所述消声导管段的出气口位于所述出气套筒内且与所述出气套筒的出气口间隔且连通，所述多个消声结构中至少两个消声结构的消声导管段的长度不同和/或所述多个消声结构中至少两个消声结构的出气套筒的长度不同。

Description

风机组件、风冷系统和电传动工程机械

技术领域

本发明涉及工程机械领域，特别涉及一种风机组件、风冷系统和电传动工程机械。

背景技术

工程机械中常使用风机组件对工程机械的部件进行风冷冷却。在工作时这些部件常常会产生较大噪声，工程机械的部件产生的噪声会通过风机的进气管道向外界进行传递，对外界进行环境污染，风机工作时产生的噪声也会通过管道向外界传播。

例如电传动工程机械，电传动工程机械以电能驱动电动机带动车轮运转,依靠传感器和电控系统实现人机对话,省去减速器、差速器和机械控制系统。电传动设备是电传动工程机械的核心部件，主要由发电机、变流柜、牵引电机组成。电传动设备本身也经常会产生较大噪声，例如电传动工程机械的驱动系统常使用SR电机(Switch ReluctanceMachine，开关磁阻电机)，SR电机具有较强的容错能力和良好的高速、超高速性能，使它在安全性要求很高、环境恶劣的特殊领域得以越来越多地应用。然而，SR电机与其它传统电机相比，它的高转矩波动以及噪声的问题也尤为突出。

在对电传动设备进行风冷冷却时，电传动设备产生的噪声会从风机组件的进气管道向外界传播。同时，提供冷却空气的风机在高转速运行状态下也会产生较大的噪声通过风机的进气管道向外界传播，对环境进行噪声污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种风机组件，该风机组件能够减少通过风机的进气管道向外界传播的噪声。本发明还提供一种风冷系统和电传动工程机械。

本发明第一方面公开一种风机组件，包括：

风机，包括风机入口；

消声部，包括第一壳体和多个消声结构，所述消声结构包括进气导管和出气套筒，所述进气导管贯通所述第一壳体且具有突出所述第一壳体的消声导管段，所述出气套筒安装在所述第一壳体上且套设在所述消声导管段外，并与所述消声导管段形成第一消声腔，所述进气导管的进气口用于输入送往所述风机的气流，所述出气套筒具有与所述风机入口连通的出气口，所述消声导管段的出气口位于所述出气套筒内且与所述出气套筒的出气口间隔且连通，所述多个消声结构中至少两个消声结构的消声导管段的长度不同和/或所述多个消声结构中至少两个消声结构的出气套筒的长度不同。

在一些实施例中，所述第一壳体具有容纳腔，所述消声结构的消声导管段和出气套筒位于所述第一壳体的容纳腔内，所述第一壳体的容纳腔内还设有第二壳体，所述第二壳体套设于所述多个消声结构的出气套筒外，所述第二壳体与所述多个消声结构之间形成第二消声腔，所述第一壳体和所述第二壳体之间形成第三消声腔，所述第一消声腔和所述第二消声腔通过所述出气套筒的出气口连通，所述第二消声腔和所述第三消声腔通过所述第二壳体的出气口连通，所述第一壳体的出气口与所述风机入口连通。

在一些实施例中，所述第一壳体的容纳腔为方形，所述进气导管为圆管状，所述出气套筒为圆筒状。

在一些实施例中，所述消声部具有四个消声结构，所述四个消声结构均布在所述第一壳体的容纳腔内。

在一些实施例中，所述风机包括风机壳体、位于所述风机壳体内的叶轮、密封圈和固定在所述风机壳体上的导流筒，沿所述风机的进气方向，所述导流筒位于所述叶轮的上游且所述导流筒的通流面积渐缩，所述叶轮与所述导流筒相对的盘体上设有用于与所述导流筒相配合的锥形筒，所述锥形筒的形状与所述导流筒的位于下游的端部的形状相应，所述密封圈设于所述锥形筒和所述导流筒之间。

在一些实施例中，所述密封圈的径向外侧与所述导流筒的径向内侧连接，所述密封圈的径向内侧与所述锥形筒的径向外侧连接。

在一些实施例中，所述风机包括叶轮和驱动叶轮转动的驱动轴，沿所述风机的进气方向，所述驱动轴位于上游的端部上设有穿孔板，所述穿孔板上设有多个消声孔。

在一些实施例中，所述穿孔板为锥形板，沿所述风机的进气方向，所述穿孔板的径向尺寸小的端部位于径向尺寸大的端部的上游，所述穿孔板与所述驱动轴、叶轮之间形成第四消声腔。

在一些实施例中，还包括过滤部，所述过滤部包括过滤管和铰接在所述过滤管的进气口端的过滤网，所述过滤管的出气口与所述多个消声结构的进气导管的进气口连接，所述过滤网相对所述过滤管转动以打开或遮盖所述过滤管的进气口。

在一些实施例中，所述过滤管的内设有多个过滤滤芯，所述多个过滤滤芯位于所述过滤管的进气口与出气口之间。

本发明第二方面公开一种风冷系统，用于对工程机械的多个部件进行冷却，所述风冷系统包括空气分流器和所述的风机组件，所述空气分流器具有一个入口和多个出口，所述空气分流器的入口与所述风机的风机出口连通，所述空气分流器的多个出口用于向所述多个部件分别输送所述风机输出的冷却气流。

本发明第三方面公开一种电传动工程机械，包括牵引电机、发电机和变流柜，电传动工程机械还包括所述的风冷系统，所述空气分流器的多个出口分别与所述牵引电机、所述发电机和所述变流柜对应连接。

基于本发明提供的风机组件，通过设置带有多个消声结构的消声部，可以对进入风机的进气管道的噪声进行降噪处理，由于多个消声结构的结构不同，不同消声结构可以适应性地针对不同频率的噪声进行降噪，从而可以对进入进气管道的噪声中的多种频率的噪声成分进行降噪处理，降噪处理效果好。

应用本申请的风冷系统和电传动工程机械也具有相应的有益效果。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例的风冷组件的结构示意图；

图2为图1所示的风冷组件的消声部的局部剖视结构示意图；

图3为图1所示的风冷组件的风机的结构示意图；

图4为图3所示的风机的爆炸结构示意图；

图5为图3所示的风机的叶轮和导流筒的配合结构示意图；

图6为本发明另一实施例的风冷组件的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

如图1、图2所示，本实施例的风机1组件包括风机1和消声部2。

风机1包括风机入口11和风机出口12。风机1可以是离心风机或者轴流风机，在如图所示的实施例中为离心风机。

消声部2包括第一壳体21和多个消声结构。

消声结构包括进气导管221和出气套筒222。进气导管221贯通第一壳体21且具有突出第一壳体21的消声导管段2211。出气套筒222安装在第一壳体21上且套设在消声导管段2211外，并与消声导管段2211形成第一消声腔2212。进气导管221的进气口用于输入送往风机1的气流。出气套筒222具有与风机入口11连通的出气口，消声导管段2211的出气口位于出气套筒222内且与出气套筒222的出气口间隔且连通。多个消声结构中至少两个消声结构的的消声导管段2211的长度不同和/或中至少两个消声结构的出气套筒222的长度不同。

进气导管221在如图所示的实施例中与沿风机1的进气方向位于上游的过滤段3连接，用于输入风机1的外界空气通过过滤进入过滤段3，然后通过过滤段3进入进气导管221，在一些图示未示出的实施例中，进气导管221的上游也可以不连接其他部件，外界空气直接进入进气导管221中，最终进入风机1。

进气导管221的消声导管段2211位于所述出气套筒22内，从进气导管1进入的气流从消声导管段2211流出进入出气套筒222中，然后从出气套筒222的出气口流出，最终流入至与出气套筒222的出气口连通的风机入口11中进入风机1。

消声导管段2211的出气口与出气套筒222的出气口保持一定距离，本实施例中，消声导管段2211、出气套筒222以及第一壳体21限定第一消声腔2212，第一消声腔2212大小为出气套筒222的腔室位于消声导管段2211的外侧的部分，在图示中第一消声腔2212具体为消声导管段2211的出气口至出气套筒213的出气口之间的柱形腔室和一消声导管段2211的出气口至第一壳体21的表面之间的环形腔室。消声导管段2211气流进入进气导管221并从出气套筒22的出气口流出时，气流会充满第一消声腔2212。当风机1产生的噪声或者设备产生的噪声通过风机1的进气管道往外界传播进入消声部2时，会进入消声结构中。由于本实施例的不同消声结构的消声导管段2211的长度不同，和/或消声导管段2211对应设置的出气套筒222的长度不同，从而消声结构形成的第一消声腔2212的大小和形状也不同，不同的消声结构可以对不同频率段的噪声具有不同的降噪效果，不同的消声结构均有其降噪效果突出的噪声频率段。由于本实施例具有多个不同的消声结构从而本实施例的消声部可以对进入进气管道的噪声中的多种频率的噪声成分进行降噪处理，降噪处理效果好。

在一些实施例中，第一壳体21具有容纳腔，消声结构的消声导管段2211和出气套筒222位于第一壳体21的容纳腔内。第一壳体21的容纳腔内还设有第二壳体23，第二壳体23套设于多个消声结构的出气套筒222外。第一壳体21的出气口和第二壳体23的出气口连通在风机入口11和多个消声结构的出气套筒222的出气口之间。第二壳体23套设在消声结构的出气套筒222外，第一壳体21、第二壳体23与多个消声结构的出气套筒222之间也限定了第二消声腔223，第二壳体23与第一壳体21之间也限定了第三消声腔213。本实施例中，气流在进入进气导管221后，从消声导管段2211的出气口流出，进入第一消声腔2211，然后从出气套筒222的出气口流出，进入第二消声腔223中，然后从第二壳体23的出气口流出，进入第三消声腔213，最后从第一壳体的出气口211流出，例如风机1的风机入口11。工作时，第二消声腔223和第三消声腔213内也充满气流，可对进入消声部2的噪声起到进一步的降噪衰减作用。本实施例结构紧凑，气流流动阻力小，易于布置，降噪效果好。

在一些实施例中，如图2所示，第一壳体21的容纳腔为方形，进气导管221为圆管状，出气套筒222为圆筒状(在图示的实施例中，圆筒状的出气套筒222的端部设有出气口，出气套筒的侧面开口仅为为剖视视图开口，结构中并没有该开口)，消声部2具有四个消声结构，四个消声结构均布在容纳腔内。该设置能够进一步提升降噪效果。

在一些实施例中，如图3、图4和图5所示，风机1包括风机壳体13、位于风机壳体13内的叶轮14、密封圈15和固定在风机壳体13上的导流筒。沿风机1的进气方向，导流筒16位于叶轮14的上游且导流筒16的通流面积渐缩，叶轮14与导流筒16相对的盘体上设有用于与导流筒16相配合的锥形筒，锥形筒的形状与导流筒16的位于下游的端部的形状相应，密封圈15设于锥形筒和导流筒16之间。导流筒能够对进入风机1的气流进行导流，降低气流的流动损失，使气流能均匀地进入叶轮14。叶轮14包括转动的叶片，在如图所示的实施例中，风机1为离心式风机，叶轮14包括叶片和位于叶片两侧将叶片夹在中间的盘体。叶轮14与导流筒16相对的盘体上设有锥形筒与导流筒16的端部配合，并设置密封圈，能够使通过导流筒16进入叶轮14的气流避免泄露，在叶轮14工作时，叶轮14的转动能够形成负压，导流筒16在负压的作用下能够将密封圈压紧在叶轮14的锥形筒上，使导流筒16与锥形筒的密封更加紧密，密封效果更好，进一步减少气流的泄露，降低风机1产生的噪声，提升风机1的工作效率。

在一些实施例中，如图3和图4所示，密封圈15的径向外侧与导流筒16的径向内侧连接，密封圈15的径向内侧与锥形筒的径向外侧连接。该连接方式能够提高密封效果。

在一些实施例中，如图3和图4所示，风机1包括叶轮14和驱动叶轮14转动的驱动轴17，沿风机1的进气方向，驱动轴17位于上游的端部上设有穿孔板18，穿孔板18上设有多个消声孔，消声孔贯通穿孔板18。当噪声传到穿孔板18时，噪声的声波会通过消声孔引起孔壁中的气体像活塞一样往返运动，运动的气体有一定的质量，它抗拒由于声波的作用而引起的运动速度的变化，同时，噪声的声波进入消声孔时，由于消声孔孔壁的摩擦和阻尼作用，使噪声的声波的一部分声能转化为热能而消耗掉，从而穿孔板18能够衰减噪声。另外，本实施例在风机1工作时，风机1的经过穿孔板18的进气具有一定流速，当流场中的压力波或声波与消声孔中的气流相互作用的时候，将形成非定常脱落涡环，而波和涡相互作用引起的能量转换将改变壁面的阻抗性质，从而影响消声孔的吸声系数，可以进一步提高穿孔板18的降噪效果。

在一些实施例中，如图3和图4所示，穿孔板18为锥形板，沿风机1的进气方向，穿孔板18的径向尺寸小的端部位于径向尺寸大的端部的上游。穿孔板18设置为锥形板，其锥形表面能够对进入风机1的进气进行导向和梳理，提高风机1的进气效率，同时经过穿孔板18的气流速度也会增大，穿孔板18可以进一步提高降噪效果，另外，在锥形板的穿孔板18的径向内侧表面与驱动轴17、叶轮14之间能够形成第四消声腔，第四消声腔能够进一步提高降噪效果。

在一些实施例中，如图1和图6所示，风机组件还包括过滤部3，过滤部3包括过滤管32和铰接在过滤管32的进气口端的过滤网31，过滤管32的出气口与多个消声结构的进气导管221的进气口连接，过滤网31相对过滤管32转动以打开或遮盖过滤管32的进气口。本实施例过滤网31如图6所示遮盖过滤管32的进气口时，过滤部3能够对风机1的进气进行过滤。当外界空气的比较洁净时，可以转动过滤网31打开过滤管32的进气口，让气流不经过过滤网31直接进入过滤管32中，减少风机1的进气阻力，提升进气效率。

在一些实施例中，过滤管32内设有多个过滤滤芯33，多个过滤滤芯33位于过滤管32的进气口与出气口之间。如图1所示的实施例中，过滤管32内设有4个过滤滤芯33。设置过滤滤芯32，可以使过滤管32具有多重过滤结构，气流先经过过滤网31的过滤，然后经过过滤滤芯33的过滤后再进入风机1中，气流得到多级过滤，过滤效果好。

在一些实施例中，如图1和图6所示，还公开一种风冷系统，用于对工程机械的多个部件进行冷却，风冷系统包括空气分流器4和的风机1组件，空气分流器4具有一个入口和多个出口，空气分流器4的入口与风机1的风机出口12连通，空气分流器4的多个出口用于向多个部件分别输送风机1输出的冷却气流。如图所示，空气分流器4具有与风机出口12连接的分流器入口44，和用于将输入的冷却气流进行分流的第一分流器出口41、第二分流器出口42和第三分流器出口43。第一分流器出口41、第二分流器出口42和第三分流器出口43可以向不同的工程机械部件输出冷却气体以对其进行冷却。

在一些实施例中如图6所示，还公开一种电传动工程机械，电传动工程机械包括牵引电机51、发电机53和变流柜52，电传动工程机械还包括风冷系统，空气分流器4的多个出口分别与牵引电机51、发电机53和变流柜52对应连接。在如图所示的实施例中空气分流器4的第一分流器出口41、第二分流器出口42和第三分流器出口43分别和牵引电机51、变流柜52和发电机53连接，分别各自对应地向其输出冷却气体进行冷却。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (11)

1.一种风机组件，其特征在于，包括：

风机(1)，包括风机入口(11)；

消声部(2)，包括第一壳体(21)和多个消声结构，所述消声结构包括进气导管(221)和出气套筒(222)，所述进气导管(221)贯通所述第一壳体(21)且具有突出所述第一壳体(21)的消声导管段(2211)，所述出气套筒(222)安装在所述第一壳体(21)上且套设在所述消声导管段(2211)外，并与所述消声导管段(2211)形成第一消声腔(2212)，所述进气导管(221)的进气口用于输入送往所述风机(1)的气流，所述出气套筒(222)具有与所述风机入口(11)连通的出气口，所述消声导管段(2211)的出气口位于所述出气套筒(222)内且与所述出气套筒(222)的出气口间隔且连通，所述多个消声结构中至少两个消声结构的消声导管段(2211)的长度不同和/或所述多个消声结构中至少两个消声结构的出气套筒(222)的长度不同；所述第一壳体(21)具有容纳腔，所述消声结构的消声导管段(2211)和出气套筒(222)位于所述第一壳体(21)的容纳腔内，所述第一壳体(21)的容纳腔内还设有第二壳体(23)，所述第二壳体(23)套设于所述多个消声结构的出气套筒(222)外，所述第二壳体(23)与所述多个消声结构之间形成第二消声腔(223)，所述第一壳体(21)和所述第二壳体(23)之间形成第三消声腔(213)，所述第一消声腔(2212)和所述第二消声腔(223)通过所述出气套筒(222)的出气口连通，所述第二消声腔(223)和所述第三消声腔(213)通过所述第二壳体(23)的出气口连通，所述第一壳体(21)的出气口与所述风机入口(11)连通。

2.如权利要求1所述的风机组件，其特征在于，所述第一壳体(21)的容纳腔为方形，所述进气导管(221)为圆管状，所述出气套筒(222)为圆筒状。

3.如权利要求1所述的风机组件，其特征在于，所述消声部(2)具有四个消声结构，所述四个消声结构均布在所述第一壳体(21)的容纳腔内。

4.如权利要求1所述的风机组件，其特征在于，所述风机(1)包括风机壳体(13)、位于所述风机壳体(13)内的叶轮(14)、密封圈(15)和固定在所述风机壳体(13)上的导流筒(16)，沿所述风机(1)的进气方向，所述导流筒(16)位于所述叶轮(14)的上游且所述导流筒(16)的通流面积渐缩，所述叶轮(14)与所述导流筒(16)相对的盘体上设有用于与所述导流筒(16)相配合的锥形筒，所述锥形筒的形状与所述导流筒(16)的位于下游的端部的形状相应，所述密封圈(15)设于所述锥形筒和所述导流筒(16)之间。

5.如权利要求4所述的风机组件，其特征在于，所述密封圈(15)的径向外侧与所述导流筒(16)的径向内侧连接，所述密封圈(15)的径向内侧与所述锥形筒的径向外侧连接。

6.如权利要求1所述的风机组件，其特征在于，所述风机(1)包括叶轮(14)和驱动叶轮(14)转动的驱动轴(17)，沿所述风机(1)的进气方向，所述驱动轴(17)位于上游的端部上设有穿孔板(18)，所述穿孔板(18)上设有多个消声孔。

7.如权利要求6所述的风机组件，其特征在于，所述穿孔板(18)为锥形板，沿所述风机(1)的进气方向，所述穿孔板(18)的径向尺寸小的端部位于径向尺寸大的端部的上游，所述穿孔板(18)与所述驱动轴(17)之间形成第四消声腔。

8.如权利要求1所述的风机组件，其特征在于，还包括过滤部(3)，所述过滤部(3)包括过滤管(32)和铰接在所述过滤管(32)的进气口端的过滤网(31)，所述过滤管(32)的出气口与所述多个消声结构的进气导管(221)的进气口连接，所述过滤网(31)相对所述过滤管(32)转动以打开或遮盖所述过滤管(32)的进气口。

9.如权利要求8所述的风机组件，其特征在于，所述过滤管(32)的内设有多个过滤滤芯(33)，所述多个过滤滤芯(33)位于所述过滤管(32)的进气口与出气口之间。

10.一种风冷系统，用于对工程机械的多个部件进行冷却，其特征在于，所述风冷系统包括空气分流器(4)和如权利要求1至9任一所述的风机组件，所述空气分流器(4)具有一个入口和多个出口，所述空气分流器(4)的入口与所述风机(1)的风机出口(12)连通，所述空气分流器(4)的多个出口用于向所述多个部件分别输送所述风机(1)输出的冷却气流。

11.一种电传动工程机械，包括牵引电机(51)、发电机(53)和变流柜(52)，其特征在于，还包括如权利要求10所述的风冷系统，所述空气分流器(4)的多个出口分别与所述牵引电机(51)、所述发电机(53)和所述变流柜(52)对应连接。

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