CN105443417B - 复式冷却风机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种复式冷却风机，包括两端开口的圆筒形风筒、在所述风筒内沿其轴向前端至后端依次设置的斜流叶轮、电机和轴流叶轮、设置于所述风筒内用于支撑所述电机的电机安装座、以及设置于所述风筒外侧的接线盒；所述风筒包括同轴设置的外风筒、内风筒、集流器和导叶，所述内风筒设于所述外风筒内，二者的筒壁间形成环形的气体流道，所述导叶径向分布于所述气体流道内且与二者固定连接，所述集流器设于所述外风筒的轴向前端，且通过内法兰与其内壁固定连接。本发明提供的复式冷却风机结构紧凑、设计优化，使风机在充分保证性能要求的前提下，具有效率高、噪音低、振动小的特点，风机整体运转平稳、安全可靠。

Description

复式冷却风机
技术领域
本发明涉及流体输送机械技术领域，具体地，涉及一种复式冷却风机。
背景技术
冷却风机是标准化动车组变压器结构中的一个重要部件，由于变压器在工作时会产生大量的热，而热量的累积会使变压器长期在一个高温环境下工作，从而导致变压器使用寿命的降低，甚至出现电路短路和烧损的险情，因此需要通过冷却风机对变压器进行强迫散热，以保证变压器的正常工作。
由于动车组的工作环境多变且恶劣，而冷却风机一般安装在动车组的底部，时常伴有大风、雨雪并偶尔受到盐雾、煤尘及沙尘暴的影响，故而对风机运行的可靠性提出了较高要求。而且对于轨道交通车辆来说，噪音越低、振动越小，客户舒适度越高，考虑到风机安装的位置和机车内送风管道的排布，应当使风机具有体积小、质量轻、风压大的特点；同时为了加快散热速度，在保证风机产品性能不变的条件下，要尽量提高风机的送风效率，使其在大流量的同时减少能耗。现有的轴流风机能够满足空间安装尺寸和大流量的需求，但是其输送的压力较低，难以达到风机工作要求的高压力标准，若是增设轴流叶轮，则噪音非常大且依然无法解决低风压的问题，若是增设离心叶轮，虽然能满足高压要求，但是其通风流量小、送风效率低，而且气流变向时会损耗的不少风能，损耗较大。对于标准化动车组变压器而言，斜流叶轮可以很好的补足轴流风机的短板。
发明内容
为克服现有技术中送风效率低、送风流量小的技术问题，本发明提供一种结构紧凑且具有高风压、大流量、低噪音、高效率特点的复式冷却风机。
一种复式冷却风机，包括两端开口且外壳呈圆筒形的风筒、在所述风筒内沿其轴向前端至后端依次设置的斜流叶轮、电机和轴流叶轮、设置于所述风筒内用于支撑所述电机的电机安装座、以及设置于所述风筒外侧的接线盒；
所述风筒的轴向前端为进风口而轴向后端为出风口，其包括同轴设置的外风筒、内风筒、集流器和导叶，所述内风筒设于所述外风筒内，二者的筒壁间形成环形的气体流道，所述导叶设于所述气体流道内且与二者固定连接，所述集流器设于所述外风筒的轴向前端，且通过内法兰与其内壁固定连接；
所述斜流叶轮包括与所述电机轴头连接的斜流叶轮轮毂、径向分布于所述斜流叶轮轮毂周围的斜流叶片和设置于所述斜流叶轮轮毂轴向前端的防尘盖，所述斜流叶片为RAF-6E翼型，其截面安装角沿径向由内至外的从55°逐渐过渡到142°；
所述轴流叶轮包括与所述电机另一轴头连接的轴流叶轮轮毂和径向分布于所述轴流叶轮轮毂周围的轴流叶片，所述轴流叶片为螺旋桨翼型，其截面安装角沿径向由内至外的从51°逐渐过渡到56.5°。
根据本发明的一个优选实施例，所述斜流叶轮的轴向前端插入所述集流器的出风口，且所述斜流叶片与所述集流器内壁之间的距离为3-5mm。
根据本发明的一个优选实施例，所述轴流叶片与所述外风筒内壁之间的距离为1.5-5.5mm。
根据本发明的一个优选实施例，所述导叶为圆弧扭曲结构，其弧度半径沿径向由内至外的从122mm逐渐过渡到135mm。
根据本发明的一个优选实施例，所述斜流叶片与所述导叶之间的轴向距离为93-100mm。
根据本发明的一个优选实施例，所述轴流叶片与所述导叶之间的轴向距离为68-74mm。
根据本发明的一个优选实施例，所述风机还包括设于所述外风筒外侧的风机安装架，所述风机可通过所述风机安装架安装于机车的底部。
根据本发明的一个优选实施例，所述风筒还包括环设于所述外风筒外侧的加强法兰。
本发明提供的技术方案具有如下有益效果：
1、所述冷却风机通过优化设计，使其结构紧凑、空间利用率高，非常适合动车组变压器所要求的小空间、低噪音、小振动的要求。
2、所述冷却风机为两级轴流通风机，其充分利用了斜流式送风和轴流式送风相结合的大流量系数、高效率、工作范围广的优点，在风机的进风端采用斜流叶轮，在出风端采用轴流叶轮，使风机的性能曲线平坦，在单位机械所占空间内，保持较高压力的情况下提供较大的流量，各性能参数均得到提高，且整体运行平稳，完全满足于动车组变压器的通风要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明提供的复式冷却风机的一种实施例的结构示意图；
图2是图1所示实施例的左视图；
图3是图1所示实施例斜流叶轮的正视图和侧视图；
图4是图1所示实施例的右视图；
图5是图1所示实施例轴流叶轮的正视图和侧视图；
图中：1风筒，2电机，3电机安装座，4斜流叶轮，5轴流叶轮，6风机安装架，7接线盒；11外风筒，12内风筒，13集流器，14内法兰，15导叶，16加强法兰；41斜流叶轮轮毂，42斜流叶片，43防尘盖；51轴流叶轮轮毂，52轴流叶片。
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，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，为本发明提供的复式冷却风机的一种实施例的结构示意图。所述复式冷却风机包括两端开口且外壳为圆筒形的风筒1，其轴向前端为进风口，而轴向后端为出风口，在所述风筒1内沿其轴向前端至后端，依次设置有斜流叶轮4、电机2和轴流叶轮5。
所述风筒1包括同轴设置的外风筒11、内风筒12、集流器13和导叶15。所述内风筒12设于所述外风筒11的内部，二者的筒壁间形成环形的气体流道用于气流的通过；所述导叶15均匀分布于所述气体流道内，其与所述内风筒12和所述外风筒11的筒壁均焊接，起到固定支撑的作用；所述集流器13为弧形且设于所述外风筒11的轴向前端，其通过内法兰14固定连接于所述外风筒11的内壁上。
所述电机2为双轴电机，其设于轴向两端的轴头分别与所述斜流叶轮4和所述轴流叶轮5固定连接，可带动二者旋转。所述电机2设置于所述内风筒12内，而所述内风筒12的内壁上焊接有“[”形的电机安装座3，所述电机2可与其凹槽结构卡合并通过螺栓将二者固定连接，以达到对所述电机2的支撑作用。
请一并参阅图2和图3，其中图2为图1所示实施例的左视图，图3为图1所示实施例斜流叶轮的正视图和侧视图。所述斜流叶轮4包括斜流叶轮轮毂41、斜流叶片42和防尘盖43。所述斜流叶轮轮毂41设于所述电机2的轴向前端，所述斜流叶片42径向分布于所述斜流叶轮轮毂41的周围，所述防尘盖43为圆弧形，其设置于所述斜流叶轮轮毂41的轴向前端且二者间通过螺栓固定连接，可以将气体向四周的叶片导流，且防止杂物和灰尘因列车的高速运行而进入所述电机2内。所述斜流叶轮4的轴向前端插入所述集流器13的出风口，在保证叶片对气体的最大做功的同时，也为了防止叶片与筒壁间发生碰撞，所述斜流叶片42与所述集流器13的内壁之间最近的距离应当在3-5mm的范围内。
请再一并参阅图4和图5，其中图2为图1所示实施例的右视图，图3为图1所示实施例轴流叶轮的正视图和侧视图。所述轴流叶轮5包括轴流叶轮轮毂51和轴流叶片52，所述轴流叶轮轮毂51设于所述电机2的轴向后端，所述轴流叶片52径向分布于所述轴流叶轮轮毂51的周围，在保证叶片对气体的最大做功的同时，也为了防止叶片与筒壁间发生碰撞，所述轴流叶片52与所述集流器13的内壁之间最近的距离应当在1.5-5.5mm的范围内。
所述风筒1外侧还设置有与所述电机2电连接的接线盒7，其与机车的电路系统连通，用于向所述电机2提供驱动电力。
在所述风筒11的外壁还焊接有用于风机安装架6和加强法兰16，所述风机安装架6为对称设置，可将所述风机牢固安装于机车的底部，所述加强法兰16环设于所述风筒11的轴向两端，可增强所述风机筒壁的支撑强度。
为了保证本发明工作时能够满足动车组变压器的冷却通风需求，需对其安装参数进行优化设计。其中，所述斜流叶片42为本领域技术人员熟知的RAF-6E翼型，其数量为16片，且每一个叶片的截面安装角均沿径向由内至外的从55°逐渐过渡到142°。所述轴流叶片52则为螺旋桨翼型，其数量为15片，且每一个叶片的截面安装角均沿径向由内至外的从51°逐渐过渡到56.5°，所述轴流叶轮轮毂51的直径与所述轴流叶轮5的最大直径之比为0.742。所述导叶15为圆弧扭曲结构，其弧度半径沿径向由内至外的从122mm逐渐过渡到135mm，且其与所述斜流叶片42间的轴向距离为96mm，与所述轴流叶片52与间的轴向距离为71mm。
本发明提供的风机流量系数大、性能曲线平稳，其在工作时的有效静压达到1100Pa，流量达到156m3/min，并且静压效率达到60％以上、功率小于5.9kw、噪声声功率级小于102dB(A)，具有振动小、运行平稳且安全可靠的优点，完全适用于标准化动车组变压器的使用环境。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种复式冷却风机，其特征在于，包括两端开口且外壳呈圆筒形的风筒(1)、在所述风筒(1)内沿其轴向前端至后端依次设置的斜流叶轮(4)、电机(2)和轴流叶轮(5)、设置于所述风筒(1)内用于支撑所述电机(2)的电机安装座(3)、以及设置于所述风筒(1)外侧的接线盒(7)；
所述风筒(1)的轴向前端为进风口而轴向后端为出风口，其包括同轴设置的外风筒(11)、内风筒(12)、集流器(13)和导叶(15)，所述内风筒(12)设于所述外风筒(11)内，二者的筒壁间形成环形的气体流道，所述导叶(15)设于所述气体流道内且与二者固定连接，所述集流器(13)设于所述外风筒(11)的轴向前端，且通过内法兰(14)与其内壁固定连接；
所述导叶(15)为圆弧扭曲结构，其弧度半径沿径向由内至外的从122mm逐渐过渡到135mm；
所述斜流叶轮(4)包括与所述电机(2)轴头连接的斜流叶轮轮毂(41)、径向分布于所述斜流叶轮轮毂(41)周围的斜流叶片(42)和设置于所述斜流叶轮轮毂(41)轴向前端的防尘盖(43)，所述斜流叶片(42)为RAF-6E翼型，其截面安装角沿径向由内至外的从55°逐渐过渡到142°；
所述轴流叶轮(5)包括与所述电机(2)另一轴头连接的轴流叶轮轮毂(51)和径向分布于所述轴流叶轮轮毂(51)周围的轴流叶片(52)，所述轴流叶片(52)为螺旋桨翼型，其截面安装角沿径向由内至外的从51°逐渐过渡到56.5°。
2.根据权利要求1所述的复式冷却风机，其特征在于，所述斜流叶轮(4)的轴向前端插入所述集流器(13)的出风口，且所述斜流叶片(42)与所述集流器(13)内壁之间的距离为3-5mm。
3.根据权利要求1所述的复式冷却风机，其特征在于，所述轴流叶片(52)与所述外风筒(11)内壁之间的距离为1.5-5.5mm。
4.根据权利要求1所述的复式冷却风机，其特征在于，所述斜流叶片(42)与所述导叶(15)之间的轴向距离为93-100mm。
5.根据权利要求4所述的复式冷却风机，其特征在于，所述轴流叶片(52)与所述导叶(15)之间的轴向距离为68-74mm。
6.根据权利要求1所述的复式冷却风机，其特征在于，所述风机还包括设于所述外风筒(11)外侧的风机安装架(6)，所述风机可通过所述风机安装架(6)安装于机车的底部。
7.根据权利要求6所述的复式冷却风机，其特征在于，所述风筒(1)还包括环设于所述外风筒(11)外侧的加强法兰(16)。
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