CN106438493A - 自适应集流器及离心风机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自适应集流器及离心风机，所述集流器包括：布置成导流通道的多个扇块；与各所述扇块相连接的扇块驱动机构；多个分别活动连接在各所述扇块上的转轴；所述扇块在所述扇块驱动机构的带动下，能够绕该扇块所连接的转轴进行旋转运动。本发明通过多个扇块相互配合形成导流通道，通过控制所述扇块绕转轴进行往返旋转运动，以实现对集流器进气面积的调整，从而达到调节空气流量的目的。

Description

自适应集流器及离心风机

技术领域

本发明涉及流体机械技术领域，具体为一种自适应集流器及离心风机。

背景技术

由于各个地区的大气压不同，并且同一地点在不同季节的环境温度也是不同的，而机车或动车组需要适应上述不同的大气压和环境温度等条件，来保证在不同地区和天气条件下都能够运行。对于机车或动车组，其上配备了多种具备不同功能的设备，例如牵引电机、牵引变压器、牵引变流器和辅助变流器等，这些设备在工作时会伴随有大量热量产生，因此需要配备相应的冷却系统对设备进行冷却。在机车或动车组配备的冷却系统中，均配有用于给冷却液降温的风机，在这些风机中，离心式风机占据较多的比例。

为了确保机车或动车组在不同应用环境和条件下的冷却，须按照极端地区和极端天气条件进行设计，并保留一定的裕度；例如一列动车组需要在中国中西部运行，则该动车组的冷却设备需要按照极端条件即最高海拔地区和最高海拔位置的最高环境温度来进行设计，以确保动车组在极端条件下也能够正常运行。在被冷却设备或冷却系统结构已定的前提下，风机提供的空气冷却能力主要与空气质量流量、空气温度相关，具体地，空气质量流量越大、空气温度越低，则冷却能力越大。在最高海拔地区，平均大气压力最低、空气密度小，因此达到相同冷却效果需要更大的空气体积流量。相似地，在最高温度环境下，由于空气冷却能力下降，也需要更多的空气才能满足冷却需要。相反，在平原地区、低温环境下，只需要提供小得多的体积流量的空气便能满足冷却需要。

目前，机车或动车组上使用的离心风机一般都是由异步电动机驱动，其转速是固定的即配套好的风机流量基本不变。在高海拔高温情况下，空气密度最低、风机风压最低、耗功最小，因此需要的异步电动机功率相对较小。但是，若该风机在平原地区运行，则需要大得多的功率；例如一款风机在海拔3640m、环境温度为31.2℃下的功率只有在海拔0m、环境温度为-25℃下的功率的52％；这种情况将造成双方面的浪费：一方面，为了确保异步电动机工作可靠，需要按照平原地区和低温环境进行功率匹配，造成电动机功率的闲置浪费，电动机重量超重，减少了车辆运载能力；另一方面，车辆在平原地区和低温环境下运行时，不需要那么多的冷却空气，造成能源超额浪费。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种能够随运行条件和环境的变化而自动调节的自适应集流器，同时还提供了具备所述自适应集流器的离心风机。

本发明的技术手段如下：

一种自适应集流器，包括：

布置成导流通道的多个扇块；

与各所述扇块相连接的扇块驱动机构；

多个分别活动连接在各所述扇块上的转轴；所述扇块在所述扇块驱动机构的带动下，能够绕该扇块所连接的转轴进行旋转运动；

进一步地，所述扇块驱动机构包括：多个分别与各扇块相连接的第一齿轮、与所述第一齿轮相连接的齿轮驱动机构；

进一步地，所述齿轮驱动结构包括：步进电机、与所述步进电机相连接的第二齿轮、由所述第二齿轮驱动的转盘、置于所述转盘上的多个摇臂、以及多个与各摇臂分别连接的驱动杆；每一驱动杆对应连接一第一齿轮；

进一步地，所述扇块上设置有2个用于供所述转轴通过的圆环；

另外，所述集流器还包括置于所述导流通道外侧的集流器外壳；所述集流器外壳上设置有均匀分布的多个支撑架，各转轴分别安装在各支撑架上开设的光孔内；

进一步地，所述集流器外壳与多个扇块之间设置有密封圈；

进一步地，所述控制模块通过调节所述扇块的旋转运动来改变所述集流器的进气面积；

另外，所述集流器还包括：

用于检测环境大气压力的压力检测模块；

用于检测环境温度的温度检测模块；

与所述压力检测模块、温度检测模块、扇块驱动机构相连接的控制模块；所述控制模块根据检测到的环境大气压力和环境温度通过扇块驱动机构来控制所述扇块的旋转运动。

一种离心风机，具有上述任一项所述的自适应集流器。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的自适应集流器及离心风机，所述集流器通过多个扇块相互配合形成导流通道，通过控制所述扇块绕转轴进行往返旋转运动，以实现对集流器进气面积的调整，从而达到调节空气流量的目的，当集流器为离心风机的组成部分时，使得风机在不同条件下具有不同的体积流量，避免电动机功率的闲置浪费和能源浪费。

附图说明

图1是本发明所述集流器的端面结构示意图；

图2是本发明所述集流器的剖面结构示意图；

图3是图2的B部分的局部放大示意图；

图4是本发明所述集流器的端面部分结构示意图；

图5是本发明所述集流器的侧视示意图；

图6是本发明所述扇块的结构示意图；

图7是本发明所述集流器外壳的结构示意图；

图8是现有技术中集流器的结构示意图。

图中：1、导流通道，2、扇块，3、转轴，4、第一齿轮，5、步进电机，6、第二齿轮，7、转盘，8、摇臂，9、驱动杆，10、圆环，11、集流器外壳，12、支撑架，13、光孔，14、筒体，15、支撑环，16、齿牙，17、密封圈。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7所示的一种自适应集流器，包括：布置成导流通道1的多个扇块2；与各所述扇块2相连接的扇块驱动机构；多个分别活动连接在各所述扇块2上的转轴3；所述扇块2在所述扇块驱动机构的带动下，能够绕该扇块2所连接的转轴3进行旋转运动；进一步地，所述扇块驱动机构包括：多个分别与各扇块2相连接的第一齿轮4、与所述第一齿轮4相连接的齿轮驱动机构；进一步地，所述齿轮驱动结构包括：步进电机5、与所述步进电机5相连接的第二齿轮6、由所述第二齿轮6驱动的转盘7、置于所述转盘7上的多个摇臂8、以及多个与各摇臂8分别连接的驱动杆9；每一驱动杆9对应连接一第一齿轮4；进一步地，所述扇块2上设置有2个用于供所述转轴3通过的圆环10；另外，所述集流器还包括置于所述导流通道1外侧的集流器外壳11；所述集流器外壳11上设置有均匀分布的多个支撑架12，各转轴3分别安装在各支撑架12上开设的光孔13内；进一步地，所述集流器外壳11与多个扇块2之间设置有密封圈17；进一步地，所述控制模块通过调节所述扇块2的旋转运动来改变所述集流器的进气面积；另外，所述集流器还包括：用于检测环境大气压力的压力检测模块；用于检测环境温度的温度检测模块；与所述压力检测模块、温度检测模块、扇块驱动机构相连接的控制模块；所述控制模块根据检测到的环境大气压力和环境温度通过扇块驱动机构来控制所述扇块2的旋转运动；实际应用时，所述控制模块可以根据检测到的环境大气压力和环境温度确定需求的空气流量，并确定与所述空气流量相对应的集流器进气面积，进而根据所述集流器进气面积来调节扇块2的旋转运动。

一种离心风机，具有上述任一项所述的自适应集流器。

图8示出了现有技术中集流器的结构示意图，本发明采用各扇块2组成可调的导流通道1，以替代现有技术中集流器所具有的固定通道；所述第一齿轮4可以采用柱形齿轮，该第一齿轮4驱动扇块2绕转轴3旋转；第一齿轮4可以直接焊接在所述扇块2上，其位于扇块2与集流器外壳11之间；多个与各摇臂8分别连接的驱动杆9分别对应连接一第一齿轮4，具体地，所述驱动杆9一端与置于扇块2与集流器外壳11之间的第一齿轮4相连接，另一端穿过所述集流器外壳11并与所述摇臂8相连接；所述驱动杆9上具备与所述第一齿轮4相配合的齿；所述扇块2上设置有2个用于供所述转轴3通过的圆环10，该圆环10用于给所述转轴3提供安装孔，以便所述扇块2能够绕所述转轴3旋转，具体地，所述圆环10可以设置在所述扇块2顶部外侧；所述压力检测模块采用压力传感器；所述温度检测模块采用温度传感器；所述密封圈17采用海绵橡胶圈，该密封圈17可以在现场时粘连在多个扇块2和集流器外壳11之间，通过密封圈17的密封作用，能够避免大量空气从扇块2的外圈进入扇块2与集流器外壳11之间的空腔后再流入风机，以严重影响风量调节效果的问题；所述集流器外壳11包括置于导流通道1外侧的筒体14和位于筒体14顶端的支撑环15；多个支撑架12均匀分布在所述支撑环15上；为了实现扇块驱动机构和扇块2顶端的容纳，所述支撑环15位于所述扇块2顶端下方；集流器外壳11主要起密封作用，能够避免各扇块2之间的间隙、以及因转动导致的扇块2与叶轮间产生的间隙泄露；所述控制模块可以采用PC控制板，通过控制步进电机5，使连接在步进电机5上的第二齿轮6按照顺时针或逆时针转动，第二齿轮6再驱动转盘7，具体地，第二齿轮6与设置在转盘7上的齿牙16相啮合连接，进而转盘7通过各摇臂8分别实现对各驱动杆9的动作控制；所述控制模块与扇块驱动机构相连接，具体地，所述控制模块与步进电机5相连接；本发明提供的自适应集流器及离心风机，所述集流器通过多个扇块2相互配合形成可调导流通道1，通过控制所述扇块2绕转轴3进行往返旋转运动，以实现对集流器进气面积和通流面积的调整，从而达到调节空气流量的目的，当集流器为离心风机的组成部分时，使得风机在不同条件下具有不同的体积流量，避免电动机功率的闲置浪费和能源浪费。实际应用时，通过本发明自适应集流器，可以根据车辆可能遇到的各种地区条件和天气条件进行冷却空气需求计算和分档，然后把不同档的空气流量转化为不同档的集流器进气面积和通流面积，通过调节集流器来控制进气面积，使离心风机在不同环境条件下具有不同的体积流量，降低浪费，在分档后，不同档电机功率不一样(理论上，分无穷多档后，该电机功率将相同)，需要按照最大功率选配电机(最大功率应出现在最低海拔地区的最低环境温度一档，该最大功率远低于现有技术中集流器技术方案的电机功率)。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自适应集流器，其特征在于所述集流器包括：

布置成导流通道的多个扇块；

与各所述扇块相连接的扇块驱动机构；

多个分别活动连接在各所述扇块上的转轴；所述扇块在所述扇块驱动机构的带动下，能够绕该扇块所连接的转轴进行旋转运动。

2.根据权利要求1所述的自适应集流器，其特征在于所述扇块驱动机构包括：多个分别与各扇块相连接的第一齿轮、与所述第一齿轮相连接的齿轮驱动机构。

3.根据权利要求2所述的自适应集流器，其特征在于所述齿轮驱动结构包括：步进电机、与所述步进电机相连接的第二齿轮、由所述第二齿轮驱动的转盘、置于所述转盘上的多个摇臂、以及多个与各摇臂分别连接的驱动杆；每一驱动杆对应连接一第一齿轮。

4.根据权利要求1所述的自适应集流器，其特征在于所述扇块上设置有2个用于供所述转轴通过的圆环。

5.根据权利要求1所述的自适应集流器，其特征在于所述集流器还包括置于所述导流通道外侧的集流器外壳；所述集流器外壳上设置有均匀分布的多个支撑架，各转轴分别安装在各支撑架上开设的光孔内。

6.根据权利要求5所述的自适应集流器，其特征在于所述集流器外壳与多个扇块之间设置有密封圈。

7.根据权利要求1所述的自适应集流器，其特征在于所述控制模块通过调节所述扇块的旋转运动来改变所述集流器的进气面积。

8.根据权利要求7所述的自适应集流器，其特征在于所述集流器还包括：

用于检测环境大气压力的压力检测模块；

用于检测环境温度的温度检测模块；

与所述压力检测模块、温度检测模块、扇块驱动机构相连接的控制模块；所述控制模块根据检测到的环境大气压力和环境温度通过扇块驱动机构来控制所述扇块的旋转运动。

9.一种离心风机，其特征在于所述离心风机具有权利要求1至8任一项所述的自适应集流器。