專利名稱：導管式交流發(fā)電機和使用該導管式交流發(fā)電機的機器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及冷卻發(fā)動機系統(tǒng)的交流發(fā)電機，更具體地，本發(fā) 明涉及將環(huán)境空氣從發(fā)動機艙外部通過管道輸送到交流發(fā)電機中。
背景技術(shù)：
長期以來，交流發(fā)電枳4皮應(yīng)用于發(fā)動才幾或才幾器中，用以發(fā)電。通 常，由帶驅(qū)動的交流發(fā)電機安裝在發(fā)動機殼體上并為其他發(fā)動機系統(tǒng) 和機器部件供電，例如照明。在大多數(shù)應(yīng)用中，當發(fā)動機運行時，交 流發(fā)電機經(jīng)由帶驅(qū)動的軸旋轉(zhuǎn)。通常具有連接到交流發(fā)電機軸上的葉 輪部件，該葉輪部件用于在交流發(fā)電機運行時吸引冷卻空氣通過交流 發(fā)電機以驅(qū)走多余的熱量。內(nèi)部部件(如二極管)的散熱片設(shè)置在空 氣流動通道內(nèi)，以與流經(jīng)交流發(fā)電機的冷卻空氣進行熱交換。在某些
情況下，特別是當發(fā)動機和交流發(fā)電機#:容納在發(fā)動機罩內(nèi)時，發(fā)動 機周圍的空氣比環(huán)境空氣基本上更熱。因此，這些熱空氣從交流發(fā)電 機驅(qū)走熱量的能力較小。另外，所述交流發(fā)電機可能與諸如渦輪增壓 器等其他發(fā)動機部件緊密相鄰，僅提供有限的空間供氣流流過并圍繞 交流發(fā)電機。此外，氣栽碎片可能被吸入到交流發(fā)電機內(nèi)并堵塞或覆 蓋散熱片。這種現(xiàn)象會大大降低傳熱速率，并可能最終導致交流發(fā)電 機過熱并失效。例如，在諸如垃圾填埋場等特定的環(huán)境中，類似麻布 的細小的纖維會導致交流發(fā)電機的冷卻問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決前述的一個或多個問題。 在一個方面中， 一種機器包括支承在底盤上的發(fā)動機。所述發(fā)動 機至少部分被支承于底盤上的發(fā)動機罩包圍。交流發(fā)電機設(shè)置在發(fā)動機罩中并包括具有進氣口的蓋。軟管的 一端與所述進氣口流體連通， 另 一端穿過發(fā)動機罩與 一個開口流體連通。發(fā)動機罩上安裝有雨帽以 遮蓋所述開口。過濾器至少部分地設(shè)置在所述雨帽下面。
在另 一方面， 一種操作機器的方法包括通過使交流發(fā)電機的軸隨 發(fā)動機轉(zhuǎn)動而將冷卻空氣引導經(jīng)過交流發(fā)電機。冷卻空氣經(jīng)由一端與 交流發(fā)電機的蓋流體連通的軟管從發(fā)動機罩外部引入。軟管的另一端 打開通過安裝在發(fā)動機罩上的雨帽。對進入軟管的冷卻空氣進行過 濾。
在又 一 方面， 一 種交流發(fā)電機組件包括#皮設(shè)置用于在交流發(fā)電枳i 主體中轉(zhuǎn)動的軸。交流發(fā)電機主體上連接有蓋。所述蓋包括具有能夠 連接到軟管上的尺寸的進氣口。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的機器的側(cè)視圖2是從圖1的機器的發(fā)動機部分的側(cè)面透視圖3是根據(jù)本發(fā)明的 一種實施方式的交流發(fā)電機導管組件的透視
圖4a, b和c分別是根據(jù)本發(fā)明的交流發(fā)電機蓋的俯視圖、主視 圖和側(cè)視圖5a， b和c分別是根據(jù)本發(fā)明的另一方面的交流發(fā)電機蓋的俯 一見圖、主一見圖和側(cè)—見圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在參照圖1，根據(jù)本發(fā)明的機器10描述為鉸接輪式裝載機， 但其可以是包括垃圾壓實機等在內(nèi)的許多其他機器中的任何一種。機 器10包括底盤12,該底盤具有在鉸鏈接頭25處連接到后部24上的 前部23。 乂人而，才幾器10通過4吏所述前部23相對于后部24以傳統(tǒng)的 方式繞鉸鏈接頭25旋轉(zhuǎn)而完成轉(zhuǎn)向。機器IO包括設(shè)置在發(fā)動機罩16 內(nèi)的發(fā)動機14和交流發(fā)電機19，所述發(fā)動機和交流發(fā)電機都支承在底盤12上。交流發(fā)電機導管組件18是將環(huán)境空氣供應(yīng)到交流發(fā)電機 19用于驅(qū)走多余熱量的部件。具體而言，交流發(fā)電機導管組件18包 括雨帽30,在雨帽30下面i殳置有過濾元件31,該過濾元件可以是網(wǎng) 篩過濾元件。軟管32在其一端處打開并穿過發(fā)動機殼體16進入雨帽 30，并在其相對端連接到蓋34的進氣口 ，即交流發(fā)電機19的一部分 上。隨著發(fā)動機14驅(qū)動交流發(fā)電機19的軸和葉輪轉(zhuǎn)動，環(huán)境空氣被 吸入到雨帽30中，經(jīng)過過濾器31，沿著軟管32并通過交流發(fā)電機 19以驅(qū)走多余的熱量。
現(xiàn)在參考圖2，發(fā)動機艙16的內(nèi)部視圖示出了發(fā)動機14的一部 分和交流發(fā)電機19附近的區(qū)域。交流發(fā)電機19包括繞軸線21轉(zhuǎn)動 的由帶驅(qū)動的軸20。如在傳統(tǒng)的設(shè)計中，安裝有葉輪(未示出)隨軸 20轉(zhuǎn)動，并提供將冷卻空氣吸引通過交流發(fā)電機19的部件。在這種 特殊的發(fā)動機中，連接到渦輪增壓器17的壓縮機進氣口 15占用了緊 接交流發(fā)電才幾19后側(cè)的大部分空間。這形成了將交流發(fā)電才幾導管組 件18連接到交流發(fā)電機19的蓋34上的空間限制。為了適應(yīng)這一空 間限制，蓋34被構(gòu)造成使其進氣口 35相對于軸線21呈角度a定向 和定位的形狀，該角度a大于O。。在交流發(fā)電機19的后側(cè)附近沒有 空間限制的情況下，可以期望將蓋34的形狀構(gòu)造成包括與軸線21共 軸的進氣口。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解重新設(shè)計發(fā)動機14的部件以 消除交流發(fā)電機19附近的空間限制是不可取的且是非常昂貴的選擇。
現(xiàn)在參考圖3,交流發(fā)電機導管組件18與除了發(fā)動機14之外的 交流發(fā)電機蓋34結(jié)合示出。具體而言，雨帽30安裝在發(fā)動機罩上并 包括允許拆除和維修過濾元件31的部件，該過濾元件可以是網(wǎng)篩過 濾元件。例如可以看到在雨帽30下面的過濾表面，使得操作者能夠 視覺上監(jiān)視在過濾器上積累的碎片。這種簡單的途徑也允許操作者刷 去或移除這些碎片以保持足量的冷卻空氣流到交流發(fā)電機19。本領(lǐng)域 的技術(shù)人員將理解過濾元件31會阻止在雨帽30附近和機器周圍的環(huán) 境中的碎片移向交流發(fā)電機。篩元件31可以根據(jù)機器10 (圖1)運 行所處的環(huán)境的特性要求一段時間間隔維修一次。軟管32的一端經(jīng)由常規(guī)的軟管夾42連接到雨帽30上。軟管32的另一端經(jīng)由另一個 軟管夾43連接到蓋34的進氣口 35上。軟管32的中間部分可以經(jīng)由 夾子或支架40和41定位并支承在發(fā)動機罩16 (圖1 )內(nèi)。對夾40 和41 (如果有)的數(shù)量和位置進行選擇以適合具體的應(yīng)用。蓋34包 括蓋罩部分36，該蓋罩部分可以是蓋34與交流發(fā)電機19的殼體的連 接部件。圖3還用于示出軸線21不僅相對于端口軸線38成角度a， 還偏移距離d，使得兩條線不交叉。在該實施方式中，端口軸線38 不與蓋罩部分36相交。蓋34的這些幾何特征允許其在交流發(fā)電機19 的后側(cè)附近仍具有空間限制時能夠如圖2中最好地顯示的那樣連接到 軟管32上。
一些考慮可能影響導管組件18的各種設(shè)計特征。例如，當預(yù)計 伴隨有風下雨時，雨帽30應(yīng)該具有合適的尺寸以阻止水進入軟管32。 過濾器31應(yīng)該具有這樣的尺寸，即即使在其表面90%被堵塞的情況 下依然具有能夠保持充足冷卻空氣流過的足夠的過濾面積。另外，根 據(jù)制造商的建議，軟管32的直徑和長度的尺寸不能對流到交流發(fā)電 機19的氣流產(chǎn)生限制。例如，過長但尺寸不夠的軟管可能會在即使 是過濾器31是完全清潔時仍抑制足夠的冷卻氣流。同樣，雨帽的位 置和開口也不應(yīng)產(chǎn)生傾向于將碎片吸引到導管組件18中的抽吸空氣
速度。期望具有尺寸較大且可視的過濾元件。換句話說，具有十倍于 期望流通面積的過濾器是有利的。通過使至少一部分過濾表面可視可 以更有利。這可以為操作者提供來清潔過濾器的可視提示。為了具有 應(yīng)對實際上的堵塞的功能，過濾器31可以具有IO倍于進氣口 35的
流通面積。
參考圖4a， b和c,其分別示出了蓋34的俯視圖、主視圖和側(cè) 視圖。如早前所述的，蓋34包括限定了多個緊固鉆孔37的蓋罩部分 36,所述緊固鉆孔有助于通過傳統(tǒng)的緊固件將蓋34安裝到交流發(fā)電 機19的殼體上。圖4a有利于說明端口軸線38從軸線21偏移距離d。 蓋34的進氣口 35部分的一端向軟管32打開(見前面的圖)并通過 形成于蓋罩部分36中的橢圓形開口 33打開。蓋罩34可以用任何合適的材料構(gòu)成，例如金屬片部件。
現(xiàn)在參考圖5a， b和c,其分別示出了根據(jù)本發(fā)明的另一種實施 方式的蓋34的俯-觀圖、主^L圖和側(cè)^L圖。該實施方式與前述的實施 方式的區(qū)別在于，進氣口 35相對于蓋罩部分36的設(shè)置和定位不同。 然而，如同前述的實施方式，蓋罩部分136包括有助于將其以與前述 相同的方式連接到交流發(fā)電機殼體19上的多個緊固鉆孔137。然而， 本發(fā)明的這種實施方式認為交流發(fā)電機19附近的空間限制能夠通過 若干不同的空氣流通通道加以解決。因此，圖5a-c的蓋134能夠代替 前述的蓋34的特征，但將蓋134連接到雨帽30的軟管可能具有不同 的長度并穿過與圖2中所示的發(fā)動機14周圍和發(fā)動機罩16內(nèi)不同的 曲折通道。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解，在不脫離本發(fā)明的情況下， 還可能利用許多其他的選擇來為交流發(fā)電機19制造合適形狀的蓋， 其能夠適應(yīng)空間限制還能夠提供將周圍的冷卻空氣引導到交流發(fā)電 寸幾的部件。
工業(yè)實用性
本發(fā)明潛在應(yīng)用于任何包括交流發(fā)電機的發(fā)動機系統(tǒng)，其中，交 流發(fā)電機處在發(fā)電機附近的空氣不夠低溫以將必要的熱量從發(fā)電機 驅(qū)走這樣的環(huán)境中。例如，本發(fā)明具體應(yīng)用于這些機器中，其中發(fā)動 機系統(tǒng)包括至少部分被容納在發(fā)動機罩中的交流發(fā)電機。在這些例子 中，發(fā)動機散發(fā)的熱量通常提高了發(fā)動機附近和因此由發(fā)動機驅(qū)動的 發(fā)電機附近的空氣溫度。在這樣一個例子中，對空氣的散熱不足也適 用于交流發(fā)電機。因此，本發(fā)明設(shè)想從發(fā)動機罩外部將環(huán)境空氣引向 交流發(fā)電機以冷卻發(fā)電機。盡管本發(fā)明是以應(yīng)用在鉸接輪式裝載機10 進行說明的，但本發(fā)明并不限于此。換句話說，本發(fā)明的構(gòu)思能夠應(yīng) 用于需要將環(huán)境冷卻空氣引向交流發(fā)電機的任何靜止機器(如，發(fā)電 機組)或移動機器(如，垃圾壓實機)中的任何發(fā)動機系統(tǒng)。本發(fā)明 的某些特征尤其能夠適用于這樣的情形，即交流發(fā)電機附近存在的空 間限制使得出于冷卻目的將環(huán)境空氣引向發(fā)電機變得更加困難?，F(xiàn)在參考圖1和2,機器10由發(fā)動機14供能。隨著發(fā)動機14 運行，帶可轉(zhuǎn)動地驅(qū)動交流發(fā)電機19的軸20以為機器10的其他部 件供電，例如照明。出于冷卻目的使環(huán)境空氣經(jīng)由發(fā)電機導管組件18 引向交流發(fā)電機19。具體來說，連接到發(fā)電機的軸20上的葉輪部件 帶動空氣通過發(fā)電機主體暴露于散熱片。在本發(fā)明的情形中，交流發(fā) 電機19包括具有連接到軟管32—端上的進氣口 35的蓋34。軟管的 另一端連接到在發(fā)動機罩16外部打開的雨帽30上，并包括過濾元件 31。因此，隨著發(fā)動機14驅(qū)動軸20旋轉(zhuǎn)，環(huán)境空氣被引入到雨帽30 中，沿著軟管32經(jīng)由蓋34進入并經(jīng)過交流發(fā)電機19。為了適應(yīng)如圖 2所示的交流發(fā)電機19后側(cè)附近的空間限制，蓋34可以包括某些幾 何特征，這些幾何特征允許將軟管32連接到進氣口 35且不需要重新 設(shè)計發(fā)動機14的其他部件來消除這種空間限制。在所示的實施方式 中，為了適應(yīng)空間限制，進氣口 35包括>^人軸線21偏移距離d并相對 于軸線21成大于O度的角度a的端口軸線38。
本發(fā)明在下述情形中特別有利，即在發(fā)動機艙中和發(fā)動機艙周圍 一皮加熱的空氣太熱而不足以冷卻為才幾器10的其他部件供電的交流發(fā) 電機19的情形下。本發(fā)明的某些特征能夠特別應(yīng)用于這些情形，即 存在這樣的加熱問題并且該問題^皮交流發(fā)電機19后側(cè)附近的空間限 制復(fù)雜化了，通常冷卻空氣進入發(fā)電機后側(cè)附近的空間。通過使交流 發(fā)電機19的蓋34包含合適的幾何尺寸，可以適應(yīng)空間限制并且向發(fā) 電機提供環(huán)境冷卻空氣以達到散熱要求同時不改變發(fā)動機系統(tǒng)14的 設(shè)計，其中改變發(fā)動機系統(tǒng)的設(shè)計是較本發(fā)明相對昂貴的替代手段。 因此，本發(fā)明解決了與交流發(fā)電機相關(guān)的散熱問題并且不需要對發(fā)動 機14或發(fā)動才幾搶16的其他特征進行成本高昂的重新i殳計而以成本經(jīng) 濟的方式加以解決。
本說明書僅是出于說明的目的，不能理解成以任何方式限制本發(fā) 明的范圍。因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會理解，在不脫離本發(fā)明的全 部和合適范圍的情況下，能夠?qū)Ρ景l(fā)明的實施方式進行各種變形。本
發(fā)明的其他方面、特征和好處通過研究附圖和所附的權(quán)利要求書將會更力口清楚。
附圖標記列表:
10機器
12底盤
14發(fā)動機
15壓縮一幾進氣口
16發(fā)動機罩
17渦輪增壓器
18交流發(fā)電機導管組件
19交流發(fā)電才幾
20軸
21軸線
23、￡r
24后部
25鉸鏈接頭
30雨帽
31過濾元件
32軟管
33開口
34
35進氣口
36蓋罩部分
37緊固鉆孔
38端口軸線
40支架
41支架
42軟管夾
43軟管夾134蓋 135進氣口 136蓋罩部分 137緊固鉆孔 138端口軸線 d距離 a角度。
權(quán)利要求
1. 一種機器，包括底盤；支承在所述底盤上的發(fā)動機；支承在所述底盤上并至少部分地包圍所述發(fā)動機的發(fā)動機罩；設(shè)置在所述發(fā)動機罩中的交流發(fā)電機，該交流發(fā)電機包括具有進氣口的蓋；軟管，該軟管的一端與所述進氣口流體連通，另一端穿過所述發(fā)動機罩與一個開口流體連通；安裝在所述發(fā)動機罩上以遮蓋所述開口的雨帽；和至少部分設(shè)置在所述雨帽下的過濾器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器，其中，所述交流發(fā)電機包括能夠 繞軸線轉(zhuǎn)動的軸；并且所述進氣口以相對于所述軸線呈大于0度的角度定向。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的機器，其中，所述進氣口具有從所述軸 線偏移一距離的端口軸線。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的機器，其中，所述進氣口具有端口軸線； 所述蓋包括限定了多個緊固鉆孔的蓋罩部分；并且所述端口軸線不與所述蓋罩部分交叉。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的機器，其中，所述機器是鉸接輪式裝載機。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器，其中，所述過濾器從所述發(fā)動機 罩外部可視。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器，其中，所述過濾器的流通面積是 所述進氣口的流通面積的大約10倍。
8. —種操作機器的方法，包括以下步驟通過使交流發(fā)電機的軸隨發(fā)動機轉(zhuǎn)動而將冷卻空氣引導經(jīng)過所 述交流發(fā)電才幾；經(jīng)由 一 端與所述交流發(fā)電機的蓋流體連通的軟管從發(fā)動機罩外部引入所述冷卻空氣；用安裝在所述發(fā)動機罩上的雨帽遮蓋所述軟管的另一端；并且 對進入所述軟管的冷卻空氣進行過濾。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，包括通過將所述蓋的進氣口相對機附近的空間限制的步驟。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，所述適應(yīng)步驟包括將所 述軟管和所述蓋之間的連接定位成從所述軸線偏移 一距離的步驟。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中，所述適應(yīng)步驟包括將所 述進氣口的端口軸線定向成不與所述蓋的蓋罩部分交叉。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述過濾步驟包括加大 過濾器的流通區(qū)域的尺寸的步驟。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述遮蓋步驟包括使過 濾器從所述發(fā)動機罩外部可視。
14. 一種交流發(fā)電才幾組件，包括 交流發(fā)電才幾主體；被設(shè)置用于在所述交流發(fā)電機主體中轉(zhuǎn)動的軸；和 連接到所述交流發(fā)電機主體上的蓋，所述蓋包括具有能夠連接到 軟管上的尺寸的進氣口。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的交流發(fā)電機，其中，所述進氣口具有 相對于所述軸的軸線呈大于0度的角度定向的端口軸線。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的交流發(fā)電機，其中，所述端口軸線從 所述軸線偏移一距離。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的交流發(fā)電機，其中，所述蓋包括限定 了多個緊固鉆孔的蓋罩部分；和所述端口軸線不與所述蓋罩部分交叉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種導管式交流發(fā)電機和使用該導管式交流發(fā)電機的機器。該機器具有設(shè)置在發(fā)動機罩內(nèi)的發(fā)動機和交流發(fā)電機。環(huán)境冷卻空氣經(jīng)由軟管被引入到所述交流發(fā)電機，該軟管一端打開并穿過所述發(fā)動機罩，其相對的一端連接到交流發(fā)電機的蓋上。隨著交流發(fā)電機軸通過發(fā)動機轉(zhuǎn)動，環(huán)境冷卻空氣經(jīng)過雨帽和過濾器，沿軟管被引導經(jīng)過交流發(fā)電機以驅(qū)走多余的熱量。在交流發(fā)電機的蓋附近存在空間限制的情況下，增加進氣口幾何特征以提供能夠適應(yīng)所述空間限制的軟管連接。
文檔編號F01P1/00GK101424208SQ20081017069
公開日2009年5月6日 申請日期2008年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月31日
發(fā)明者B·J·克拉克, E·R·奧布里恩 申請人:卡特彼勒公司