CN105317716A - 带内部自适应冷却循环的复冷通风机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带内部自适应冷却循环的复冷通风机，电机前端安装有叶轮，电机外套装有内风筒，内风筒位于叶轮后方并保持间隙，内风筒外设有后导叶，内风筒上的后导叶前面设有冷却环，冷却环包括一组冷却孔，每个后导叶前设置一个冷却孔，冷却孔呈长条孔状，其长度方向与后导叶进口气流角保持一致，后导叶距离叶轮距离小于或等于1倍风机叶片根部弦长。即使对于时速200km/h的新一代电力机车依然能满足轻量化、结构经凑、噪音低的要求。
Description
技术领域
本发明涉及流体机械领域，具体涉及一种带内部自适应冷却循环的复冷通风机。
背景技术
复冷通风机是一种用于电力机车牵引变压器和牵引变流器冷却的通风机，通常安装在复合冷却散热器过渡风道上。复冷通风机从车顶或侧面吸气，轴向排出的风经过渡风道，吹向散热器，带走牵引变压器和牵引变流器工作产生的热量。由于受车体轴向空间尺寸的限制，轴流风机的轴向尺寸一般都较短，若采用自带风扇冷却的电机，势必会使得电机突出在风机风筒外，伸进过渡风道内。由于轴流风机出风为环形出风，距风机出风口越近，冷却风越不均匀，散热器对应电机部位的风量会达不到设计要求。因此，复冷风机在轴向条件受到制约的情况下，最好采用无风扇的电机，以增加距离散热器的距离。
目前采用不自带风扇冷却电机的复冷通风机一般采用将轴流通风机内风筒缩短，让电机尽可能多的暴露在风道内，利用轴向来流冷却电机。这样带来的不利之处为：1)内风筒过短，会导致连接内外风筒的后导叶也会过短，从而影响风筒强度。对有轻量化要求的铝合金风筒，更为不利。2)风筒过短，会导致后导叶距离叶轮的距离更近，从而导致噪音增加。3)电机由于部分裸露在流道内，会导致电机裸露部分和被包裹部分冷热不均，容易产生冷凝水，对电机不利。
尤其对于时速200km/h的新一代电力机车，其对风机的噪音和重量都有更高的要求,风筒需要采用铝合金材质。若采用内风筒缩短的不带自冷风扇的电机，会导致风机噪音和结构强度难以满足要求。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种带内部自适应冷却循环的复冷通风机在内风筒上设有可自动调节风量冷却的冷却孔，形成一个内部冷却环路，专供电机冷却。
本发明采用的技术方案是，带内部自适应冷却循环的复冷通风机，电机前端安装有叶轮，电机外套装有内风筒，内风筒位于叶轮后方并保持间隙，内风筒外设有后导叶，内风筒上的后导叶前面设有冷却环，冷却环包括一组冷却孔，每个后导叶前设置一个冷却孔，冷却孔呈长条孔状，其长度方向与后导叶进口气流角保持一致。
后导叶距离叶轮距离小于或等于1倍风机叶片根部弦长。
本发明的有益效果是满足新一代电力机车对复冷通风机轻量化、结构经凑、噪音低的要求，后导叶前面设置一圈冷却环用于电机冷却，适用于时速200km/h的新一代电力机车上，后导叶距离叶轮距离可以达到1倍风机叶片根部弦长，从而到达降低噪音的目的。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为自适应冷却环冷却原理图。
图中标记为：1-叶轮，2-内风筒，3-冷却孔，4-后导叶，5-电机，6-高压区，7-低压区。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
本发明的带内部自适应冷却循环的复冷通风机，电机5前端安装有叶轮1，电机5外套装有内风筒2，内风筒2位于叶轮1后方并保持间隙，内风筒2外设有后导叶4，其特征在于：内风筒2上的后导叶4前面设有冷却环，冷却环包括一组冷却孔3，每个后导叶4前设置一个冷却孔3，冷却孔3呈长条孔状，其长度方向与后导叶4进口气流角保持一致。如图1所示，为满足新一代电力机车对复冷通风机轻量化、结构经凑、噪音低的要求，该通风机内风筒2尺寸可以加长，尽可能多的覆盖电机5；后导叶4前面设置一圈冷却环用于电机冷却。后导叶4距离叶轮1距离可以达到1倍风机叶片根部弦长，从而到达降低噪音的目的。
如图2所示，外界空气被吸入风机叶轮1并通过后导叶4，压力得到提升。由于风筒后导叶4出口的压力高于进口的压力，利用气流具有从高压流向到低压的特性，空气将从后风筒末端的高压区6进入电机5与内风筒2之间的通道，不断冷却电机，同时克服阻力，空气压力降低，当冷却电机的空气压力与位于后导叶4进口的冷却环处的压力一致时，形成相对的低压区7，热空气从冷却孔3流出，汇入主气流。由于轴流风机在稳定区域时，随着流量的增加，风机静压在不断降低。而这时，虽然压力低，但风量大。当流量小的时候，压力增高，最终的风量也能满足电机对冷却要求。
为确保气流对电机冷却满足要求，冷却环的开口位置和冷却孔3大小需结合三维流场分析，通过对电机5表面风速的计算，确保流过电机的风速满足要求。以电机的功率为20kW为例，冷却环设置在距外导叶10mm的位置，冷却孔3呈长条孔状，同时为降低对主气流的干扰，冷却孔3开口的角度与后导叶4进口气流角保持一致，冷却环上的冷却孔3数量与后导叶4数量一致，最终能保证冷却电机的气流速度达到10m/s以上。
Claims (2)
1.带内部自适应冷却循环的复冷通风机，电机(5)前端安装有叶轮(1)，电机(5)外套装有内风筒(2)，内风筒(2)位于叶轮(1)后方并保持间隙，内风筒(2)外设有后导叶(4)，其特征在于：内风筒(2)上的后导叶(4)前面设有冷却环，冷却环包括一组冷却孔(3)，每个后导叶(4)前设置一个冷却孔(3)，冷却孔(3)呈长条孔状，其长度方向与后导叶(4)进口气流角保持一致。
2.如权利要求1所述的带内部自适应冷却循环的复冷通风机，其特征在于：后导叶(4)距离叶轮(1)距离小于或等于1倍风机叶片根部弦长。
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