CN103398014A - 电力机车辅助滤波柜用风机及电力机车 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电力机车辅助滤波柜用风机及电力机车，其中风机包括：机壳，具有进风口和出风口，以及连通进风口和出风口的腔体；电机，具有输出轴，电机固定设置在所述腔体靠近进风口的一端；导叶圈，导叶圈转动密封在机壳外靠近出风口的一端，输出轴穿过导叶圈；叶轮，叶轮密封固定在导叶圈远离机壳的一端，叶轮还与输出轴固定连接；电机转动，以将冷却气体经由进风口吸入所述腔体内，在导叶圈和叶轮的带动下，从出风口排出。上述技术方案提供的风机，在不用改变风机风向的情况下，即可以实现风向的多方向调节，满足机车在不同工况下对辅助滤波柜风向的要求。

Description

电力机车辅助滤波柜用风机及电力机车

技术领域

本发明涉及机械结构技术，尤其涉及一种电力机车辅助滤波柜用风机及电力机车。

背景技术

HXD2C型机车上设置有辅助滤波柜，以对车上的各种信号进行滤波处理。

图1a为辅助滤波柜的结构主视示意图，图1b为图1a的侧视图。参见图1a和图1b，以图示方向作为参考方向。参见图1a，该辅助滤波柜整体呈立方体，该辅助滤波柜的内部空间大致可以分为上部空间、中部空间和下部空间。其中，上部空间安装有风机1；中部空间左侧为辅助变压器2安装空间，右侧为滤波电容3、EMI滤波器4和检测电路安装空间；在滤波柜左侧设置有夏季出风口和左进风口；在滤波柜右侧安装控制电路接口和右进风口；在滤波柜下部空间底部安装有主电路对外连接端子和风机1安装端子。辅助滤波柜内部的各部件在工作过程中会产生大量的热，需要使用风机1进行排热，以保证设备的正常运行。鉴于辅助滤波柜内部部件安装的特殊位置，其要求风机1内冷却气体的流向具有特定性，具体为：在风机1的进风口处，冷却气体，具体可以空气或其他冷却气体，应沿风机1的轴向流动；而在出风口处，则要求冷却气体的流动方向与进风口处的冷却气体流动方向垂直，且尽量呈放射状扩散流出。

现有的叶片式风机主要分为轴流式风机和离心式风机。图1c为轴流式风机的结构主视示意图，图1d为图1c的侧视图，参见图1c和图1d，其中，轴流式风机包括第一机壳7、集流器（图未示出）、流线罩（图未示出）、带有扇叶的导叶圈8、扩散器（图未示出）和第一电机9。上述部件之间的连接关系如下：第一机壳7上开设有进风口和出风口，集流器和流线罩固定连接，且固定在第一机壳7的一端；扩散器固定在第一机壳7的另一端，第一电机9固定在第一机壳7的内部，第一电机9具有第一电机轴头，导叶圈8固定在第一电机9轴头上。轴流式风机的散热原理为：第一电机9的轴头转动，带动导叶圈8转动，以改变进风口和出风口的空气压力差，从而造成空气流动，将空气中的热量散发出去。轴流式风机的散热特点为：第一电机9安装在风机的第一机壳7内，经过轴流风机的冷却气体只沿着风机的轴向流动。

图1e为离心式风机的结构示意图主视示意图，图1f为图1e的俯视图，参见图1ed，其中，离心式风机包括叶轮10、第二机壳11和第二电机12。连接关系如下：第二机壳11呈蜗牛壳状，第二机壳11上开设有进风口和出风口，第二电机12固定在第二机壳11的内部，第二电机12具有第二电机12轴头，叶轮10固定在第二电机12轴头上，进风口和第二机壳11连接在一起，第二电机12固定在第二机壳11上，且第二电机12的轴头的轴向方向与风道垂直。离心式风机的散热原理为：第二电机12的轴头转动，带动叶轮10转动，改变进风口和出风口的空气压力差，从而造成空气流动，将空气中的热量散发出去。离心式风机的散热特点为：离心风机的第二机壳11内部设计有叶轮10通道，叶轮10在通道中心作旋转运动，冷却气体进入离心风机之后，会在叶轮10带动下持续转动并产生离心力，冷却气体受到离心力作用而被压缩，当离心力增大到一定程度，气体会脱离叶轮10的转动，沿着叶轮10通道流出，第二机壳11呈蜗牛型。

D2C-B型客车上使用的辅助滤波柜结构特殊，其要求风机中的气体流动具有特定的方向性，现有的轴流式风机或离心式风机显然都不能满足上述散热要求。

发明内容

本发明提供一种电力机车辅助滤波柜用风机及电力机车，以满足辅助滤波柜对冷却气体流向的需求。

本发明提供了一种电力机车辅助滤波柜用风机，其中，包括：

机壳，具有进风口和出风口，以及连通所述进风口和出风口的腔体；

电机，具有输出轴，所述电机固定设置在所述腔体靠近所述进风口的一端；

导叶圈，所述导叶圈转动密封在所述机壳外靠近所述出风口的外侧，所述输出轴穿过所述导叶圈；

叶轮，所述叶轮密封固定在所述导叶圈远离所述机壳的一端，所述叶轮还与所述输出轴固定连接；所述电机转动，以将冷却气体经由所述进风口吸入所述腔体内，在所述导叶圈和所述叶轮的带动下，从所述出风口排出。

如上所述的电力机车辅助滤波柜用风机，优选的是：

所述导叶圈和所述叶轮之间焊接固定。

如上所述的电力机车辅助滤波柜用风机，优选的是：

所述导叶圈呈中空状，所述导叶圈朝向所述电机一端的尺寸小于所述导叶圈朝向所述叶轮一端的尺寸；所述导叶圈的内壁上分散且均匀设置有数片叶片。

如上所述的电力机车辅助滤波柜用风机，优选的是：

所述叶轮呈中空的圆柱状，所述叶轮的径向方向发散且均匀设置有数片凸棱。

如上所述的电力机车辅助滤波柜用风机，优选的是：

还包括与所述叶轮固定的轴头，所述轴头内部设置有通孔，所述输出轴与所述通孔轴孔配合。

如上所述的电力机车辅助滤波柜用风机，优选的是：

还包括电机安装架，所述电机安装架具有数根固定连接的安装杆，所述安装杆的一端与所述电机的外壳固定连接，所述安装杆的另一端与机壳固定连接。

如上所述的电力机车辅助滤波柜用风机，优选的是：所述安装杆的另一端与机壳之间通过法兰固定连接。

本发明还提供了一种电力机车，包括辅助滤波柜，其中，该电力机车上还安装有本发明所提供的电力机车辅助滤波柜用风机，所述电力机车辅助滤波柜用风机用于对所述辅助滤波柜进行散热。

上述技术方案提供的风机，在不用改变风机风向的情况下，即可以实现风向的多方向调节，满足机车在不同工况下对辅助滤波柜风向的要求。由于其进风口和出风口的冷却气体流向相互垂直，能够满足和谐号D2C-B型客车、HXD2C型机车上使用的辅助滤波柜以及具有类似结构的设备的散热要求。

附图说明

图1a为辅助滤波柜的结构主视示意图；

图1b为图1a的侧视图；

图1c为轴流式风机的结构主视示意图；

图1d为图1c的侧视图；

图1e为离心式风机的结构示意图主视示意图；

图1f为图1e的俯视图；

图2a为本发明实施例提供的风机主视示意图；

图2b为图2a的俯视示意图；

图2c为图2a的左视示意图；

图2d为图2a中导叶圈和叶轮的结构主视图；

图2e为图2d的侧视图。

具体实施方式

本发明实施例提供一种风机，用于实现对电力机车，比如和谐号D2C-B型客车以及HXD2C型机车上使用的辅助滤波柜以及具有类似结构的设备进行散热处理，本实施例中所指的轴向方向是指沿着导叶圈或叶轮的轴心方向，离心方向是指沿着导叶圈或叶轮的离心方向。

参见图2a、图2b和图2c，其中，图2a为本发明实施例提供的电力机车辅助滤波柜用风机主视示意图；图2b为图2a的右视示意图；图2c为图2b的A向示意图。本发明实施例提供一种风机，包括机壳13、电机14、导叶圈15和叶轮16。导叶圈和叶轮的示意图参见图2d和图2e。机壳13具有进风口131和出风口132，以及连通进风口131和出风口132的腔体133；电机14具有输出轴141，电机14固定设置在腔体133靠近进风口131的一端；导叶圈15转动密封在机壳13外靠近出风口132的外侧，输出轴141穿过导叶圈15；叶轮16密封固定在导叶圈15远离机壳13的一端，叶轮16还与输出轴141固定连接；电机14转动，以将冷却气体经由进风口131吸入腔体133内，在导叶圈15和叶轮16的带动下，从出风口132排出。

使用时，将风机安装在辅助滤波柜的风道内。导叶圈的结构可以采用现有轴流式风机中导叶圈的结构，叶轮的结构可以采用现有离心式风机中叶轮的结构。上述风机的动力传递过程如下：电机工作，电机的输出轴带动叶轮转动，叶轮与导叶圈固定连接，叶轮会带动导叶圈一同转动。腔体进风口处的冷却气体被吸入腔体内，然后先后经过导叶圈和叶轮，随后被排出。

冷却气体可以为空气、氟利昂或其他气体。电机14旋转，在机壳13的腔体133内形成负压，即腔体133内的大气压强小于外界大气压强，冷却气体经由进风口131进入到腔体133内，先进入导叶圈15中，导叶圈15随着电机14旋转，沿导叶圈15的轴向方向压缩冷却气体，使得冷却气体获得一定的能量。冷却气体到达叶轮16后，由于叶轮16也随着导叶圈15转动，叶轮16表面具有一定的离心轨迹，带有一定能量的冷却气体会沿着叶轮16表面的轨迹移动，从而将冷却气体的轴向移动转变为离心方向的运动。

上述技术方案中，由于冷却气体是由于压强差被吸入机壳的腔体中，所以冷却气体的流向是轴向的，进入腔体的冷却气体在导叶圈中被轴向压缩，后又经叶轮使得运动方向改变，变为离心方向的运动，然后经由出风口输出。由上述分析过程可知，本发明实施例提供的风机，在不用改变风机风向的情况下，即可以实现风向的多方向调节，满足机车在不同工况下对辅助滤波柜风向的要求。由于其进风口和出风口的冷却气体流向相互垂直，能够满足和谐号D2C-B型客车上使用的辅助滤波柜以及具有类似结构的设备的散热要求。

参见图2，进一步地，导叶圈15和叶轮16之间焊接固定，以便于后续将导叶圈15和叶轮16安装在风机的输出轴141上，且使得导叶圈15和叶轮16具有良好的同轴度。

参见图2，具体地，导叶圈15呈中空状，导叶圈15朝向电机14一端的尺寸小于导叶圈15朝向叶轮16一端的尺寸；导叶圈15的内壁上分散且均匀设置有数片叶片151，以优化对冷却气体的导向效果。

叶片151可以带有一定的弯曲弧度，也可以不带弧度，此处以带有一定的弧度为例，带有弧度时，导向效果更好。实际应用中，可以通过调整叶片151的转速以及叶片151的安装角度，以实现冷却气体流量的控制。在转速给定时，导叶圈15的安装角可以在停机后，人工逐一调节或通过某种装置同步调节。而在导叶圈15处于最佳安装角度时，则可以通过调节导叶圈15的转速，以实现冷却气体流量的控制。

参见图2，叶轮16可呈中空的圆柱状，叶轮16的径向方向发散且均匀设置有数片凸棱161。设置凸棱161的作用是形成叶轮16表面的运动轨迹，以使冷却气体按照设定的轨迹运动，以保证离心效果。

实际应用中，可以通过多次试验来设计导叶圈15和叶轮16的形状，以获得最佳的风量和静压降，同时使风机的噪声降到最低。

参见图2，为使电机14输出轴141和叶轮16之间的连接更加稳固，风机还可包括与叶轮16固定的轴头17，轴头17内部设置有通孔171，输出轴141与通孔171轴孔配合。

参见图2，风机还包括电机安装架18，电机安装架18具有数根固定连接的安装杆，安装杆的一端与电机14的外壳固定连接，安装杆的另一端与机壳13固定连接。设置电机安装架18也是为了使电机14在机壳13内更加稳固。在同时设置了轴头17的前提下，电机安装架18可以设置在电机14远离输出轴141的一端，以平衡电机14的受力。

安装杆的另一端与机壳13之间有多种连接方式，此处优选的是，通过法兰19固定连接。

本发明实施例提供的电力机车辅助滤波柜用风机，电机设置在机壳的进风口处，电机在工作过程中产生的热量可以直接被冷却气体带走，所以无需在单独为电机设置冷却设备，即可实现电机的自冷却，节约了风机电机的散热风扇，降低了成本，且保证了电机运行的可靠性。上述技术方案提供的风机，结构简单紧凑，整体安装简单，噪声低。该风机利用电机的转动使得冷却气体的运动方向为轴向，然后再利用导叶圈在轴向方向压缩冷却气体，使得冷却气体具有足够的能量到达叶轮，并经由叶轮的带动转换为离心方向的运动，从而满足设备的散热需求。

本发明实施例还一种电力机车，包括辅助滤波柜，其中，上述电力机车上还安装有本发明任意实施例所述的电力机车辅助滤波柜用风机，上述电力机车辅助滤波柜用风机用于对辅助滤波柜进行散热，具体地风机是对辅助滤波柜内安装的各个设备进行散热，设备比如为辅助变压器、滤波电容、EMI滤波器和/或检测电路等。

上述技术方案中，风机能够有效对辅助滤波柜内的各个设备进行散热处理，保证了设备的正常工作。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种电力机车辅助滤波柜用风机，其特征在于，包括：

机壳，具有进风口和出风口，以及连通所述进风口和出风口的腔体；

电机，具有输出轴，所述电机固定设置在所述腔体靠近所述进风口的一端；

导叶圈，所述导叶圈转动密封在所述机壳外靠近所述出风口的外侧，所述输出轴穿过所述导叶圈；

叶轮，所述叶轮密封固定在所述导叶圈远离所述机壳的一端，所述叶轮还与所述输出轴固定连接；所述电机转动，以将冷却气体经由所述进风口吸入所述腔体内，在所述导叶圈和所述叶轮的带动下，从所述出风口排出。

2.根据权利要求1所述的电力机车辅助滤波柜用风机，其特征在于：

所述导叶圈和所述叶轮之间焊接固定。

3.根据权利要求1或2所述的电力机车辅助滤波柜用风机，其特征在于：

所述导叶圈呈中空状，所述导叶圈朝向所述电机一端的尺寸小于所述导叶圈朝向所述叶轮一端的尺寸；所述导叶圈的内壁上分散且均匀设置有数片叶片。

4.根据权利要求3所述的电力机车辅助滤波柜用风机，其特征在于：

所述叶轮呈中空的圆柱状，所述叶轮的径向方向发散且均匀设置有数片凸棱。

5.根据权利要求1或2所述的电力机车辅助滤波柜用风机，其特征在于：

还包括与所述叶轮固定的轴头，所述轴头内部设置有通孔，所述输出轴与所述通孔轴孔配合。

6.根据权利要求1或2所述的电力机车辅助滤波柜用风机，其特征在于：还包括电机安装架，所述电机安装架具有数根固定连接的安装杆，所述安装杆的一端与所述电机的外壳固定连接，所述安装杆的另一端与机壳固定连接。

7.根据权利要求6所述的电力机车辅助滤波柜用风机，其特征在于，所述安装杆的另一端与机壳之间通过法兰固定连接。

8.一种电力机车，包括辅助滤波柜，其特征在于，该电力机车上还安装有权利要求1-7任一所述的电力机车辅助滤波柜用风机，所述电力机车辅助滤波柜用风机用于对所述辅助滤波柜进行散热。

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