CN108447657B - 顶置多路进风并联散热的动车组牵引变压器冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种顶置多路进风并联散热动车组牵引变压器冷却装置，包括冷却装置主体、主油管系统和均衡管系统三部分，冷却装置主体包括第一散热器和第二散热器，分别置于风机左右两端，第一散热器和第二散热器分别集成了一个辅助油箱，为冷却油提供缓冲旁路，冷却空气从两端分别进入第一散热器和第二散热器，增大了迎风面积，降低了风道阻力，从而降低风机功率，最终达到降低冷却装置噪声的目的；风机采用锯齿叶轮，通过改善叶轮射流尾迹降低涡流噪声从而实现降噪目的。

Description

顶置多路进风并联散热的动车组牵引变压器冷却装置

技术领域

本发明涉及动车组领域，特别地，涉及一种顶置多路进风并联散热动车组牵引变压器冷却装置。

背景技术

现代快速动车组的牵引变压器一般是采用专用变压器油(酯油)进行冷却，变压器油既是绝缘介质，也是冷却介质。随着动车组的速度和编组的增加，牵引功率越来越大，其发热功率也必然随之增加。

为保证变压器油充分冷却，配套的冷却装置也需要增大散热功率，最关键的是冷却风量需要相应增加，这将导致空间尺寸不足以及噪声增加等问题。

目前国内外机车或动车冷却装置存在下面一些问题：

1受周围设备影响，动车组冷却装置尺寸不能设计太大，散热功率不大(≤160KW)。

2单位功率的噪声比大(≥1.05dB/kw)，对车内司乘人员影响较大。

3冷却介质连接管路主要采用金属软管连接，油阻较大，清洗困难。

4管道连接法兰为圆形法兰，占据空间尺寸大，结构不紧凑。

发明内容

本发明目的在于提供一种顶置多路进风并联散热动车组牵引变压器冷却装置，属于铁路快速动车组(包括城轨、地铁)牵引变压器油路的配套冷却装置，在保证变压器油路散热功率的前提下，主体结构紧凑，重量轻、制造成本低，噪声低，对车内人员影响轻微。

为实现上述目的，本发明提供了一种散热功率大(250KW)，顶置多路进风并联散热低噪声动车组牵引变压器冷却装置，包括冷却装置主体、主油管系统和均衡管系统三部分，变压器设有油路，该油路与冷却装置主体通过主油管系统连接成封闭循环，所述冷却装置主体包括风机、并联的第一散热器和第二散热器，风机设有冷却空气出口，第一散热器和第二散热器分别连接至该出口；所述均衡管系统包括两个辅助油箱，每个辅助油箱均设有出气口和出油口，它们分别与除湿器和油路连通，在变压器油受热膨胀时，两个辅助油箱内油位上升，上部空间通过除湿器向外界排气；变压器油冷却收缩时，两个辅助油箱内油位下降，外界空气通过除湿器去除水汽后，进入辅助油箱上部空间。

作为优选的技术方案之一，所述冷却装置主体安装在车体顶部，其发出的噪声受到车顶隔板的阻隔，降低对车内乘员的影响。

作为优选的技术方案之一，所述风机为双电机四叶轮箱型离心风机，采用锯齿叶轮，改善叶轮射流尾迹，降低涡流噪声，从而实现降噪目的。

作为优选的技术方案之一，第一散热器或第二散热器的主体为散热器芯体，每个散热器芯体的上部焊接一个辅助油箱，辅助油箱与散热器芯体相互隔离不连通，两个辅助油箱的底部通过通油管连通，顶部通过通气管连通，使得两个辅助油箱内的油位等高。

作为进一步优选的技术方案之一，第一散热器相应的辅助油箱一侧还设有液位显示器，用于显示辅助油箱内的油位高度。

作为优选的技术方案之一，第一散热器或第二散热器均设有进油口和出油口，前者与主油管系统之间设有进油口SAE法兰，后者通过进出油连接管与散热器芯体连接。

作为优选的技术方案之一，第一散热器的进风侧设有2个SAE法兰接口，用于与主油管系统的车顶油管相连接，第一散热器的出风侧设有2个外径φ60的油管接口，用于通过散热器连接管与第二散热器的油管接口相连接。

作为优选的技术方案之一，第一散热器以及第二散热器分别装配2个吊环螺钉，用于单独吊装第一散热器或第二散热器，或者对整个冷却装置主体进行吊装。

作为优选的技术方案之一，第一散热器或第二散热器的上部和下部各装配1个快速接头，用于对第一散热器或第二散热器进行加油、排油及排气操作。

作为优选的技术方案之一，第一散热器和第二散热器分别安装在风机的两端。

作为优选的技术方案之一，所述主油管系统包括油泵以及油管，油管分为依次连通的车底油管、中间油管和车顶油管。

作为进一步优选的技术方案之一，中间油管与车顶油管通过车顶隔板隔开，中间油管与车底油管通过车底隔板隔开。

作为更进一步优选的技术方案之一，车顶隔板与车顶油管之间、车底隔板与车底油管之间分别设有膨胀节，用于调节装配误差，降低部件加工及组装工艺难度，节约生产制作成本。

作为更进一步优选的技术方案之一，所述膨胀节的主体为橡胶弹性体，其两端分别设有SAE法兰。

作为更进一步优选的技术方案之一，中间油管靠近车底隔板的位置处设有球阀。当变压器需要维护时，可以关闭球阀，不用将冷却装置主体内部的油全部排放出来，简化操作维护工艺。

作为更进一步优选的技术方案之一，所述中间油管的上部和下部分别通过上部管道支架和下部管道支架支撑固定。

作为进一步优选的技术方案之一，所述主油管系统采用硬管焊接，与机车常用的金属波纹软管相比较，其油阻大为降低，并且容易清洗干净。

作为进一步优选的技术方案之一，所述油管接头法兰采用SAE法兰连接，与机车常用圆形法兰相比较，结构紧凑，占用机车空间尺寸大为下降。

作为优选的技术方案之一，所述变压器出油口通过均衡管与辅助油箱连通。

作为优选的技术方案之一，所述的两个辅助油箱分别焊接至第一散热器和第二散热器，充分利用安装空间。

作为优选的技术方案之一，所述的两个辅助油箱，对应的两个出气口通过通气管连通，两个出油口通过通油管连通，共同构成油路的缓冲旁路。

作为进一步优选的技术方案之一，所述的两个出气口与通气管通过直角管接头连接。

本发明的工作原理：

高温变压器油从变压器油柜通过油管导入冷却装置的第一散热器和第二散热器对应的散热器芯体，冷却空气从车体两侧侧墙进入第一散热器和第二散热器的风道侧，通过强制风冷将热量由冷却空气从车顶排出到车外，冷却后的低温油通过油管流回变压器油柜，保证变压器工作温度不超过限定值。

由于变压器工作时，变压器油会发生热胀冷缩，体积发生变化。通过均衡管将辅助油箱与变压器的油路连通，构成缓冲回路，保证油路压力均衡。

本发明具有以下有益效果：

本发明包括冷却装置主体、主油管系统和均衡管系统三部分，冷却装置主体包括第一散热器和第二散热器，分别置于风机左右两端，第一散热器和第二散热器分别集成了一个辅助油箱，为冷却油提供缓冲旁路，冷却空气从两端分别进入第一散热器和第二散热器，增大了迎风面积，降低了风道阻力，从而降低风机功率，最终达到降低冷却装置噪声的目的；第一散热器和第二散热器采用并联方式连接，保证两者温度场参数一致，简化设计(若采用串联方式则温度场不同，设计难度大)。风机采用锯齿叶轮，通过改善叶轮射流尾迹降低涡流噪声从而实现降噪目的。

主油管系统采用硬管焊接，接头处采用SAE法兰连接，并采用膨胀节调节装配误差。冷却装置主体具有风阻小、噪声低、油阻小、易清洗的优点。

相比于单独一个散热器的冷却系统，存在轴向推力难以平衡引起风机振动超标、风量不均匀和油流量不均匀引起散热功率不均匀等困难，本发明通过严格控制风机轴向平衡、叶轮流量分配以及散热器油路油阻的分配，并采用并联油路方式保证冷却装置的振动性能、散热性能满足设计要求。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的结构示意图；

图2为冷却装置主体与其他部件的连接结构示意图；

图3为冷却装置主体的结构示意图；

图4为主油管系统的分解结构示意图；

图5a和图5b分别为第一散热器和第二散热器的结构示意图；

图6为膨胀节的结构示意图；

图7为管道连接器的结构原理示意图，图(a)为正视图，图(b)为侧视图。

其中，1—变压器，2—油泵，3—油管，4—球阀，5—第一散热器或第二散热器，6—风机，7—辅助油箱，8—除湿器，9—均衡管，10—冷却装置主体，11—膨胀节，12—车顶隔板，13—管道支架，14—吊环螺钉，15—快速接头，16—管道连接器，17—散热器连接管，18—第一散热器，19—直角管接头，20—通气管，21—通油管，22—第二散热器，23—车顶油管，24—车顶隔板，25—上部管道支架，26—中间油管，27—下部管道支架，28—车底隔板，29-进出油连接管，30-散热器芯体，31-进油口SAE法兰，32-φ60的油管接口，33-液位显示器，34-SAE法兰，35-橡胶弹性体。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例：

如图1～4、图5a、图5b和图6、图7所示的一种顶置多路进风并联散热动车组牵引变压器冷却装置，包括冷却装置主体10、主油管系统和均衡管系统三部分，变压器1设有油路，该油路与冷却装置主体10通过主油管系统连接成封闭循环，冷却装置主体10包括风机6、并联的第一散热器18和第二散热器22，风机6设有冷却空气出口，第一散热器18和第二散热器22分别连接至该出口；均衡管系统包括两个辅助油箱7，每个辅助油箱7均设有出气口和出油口，它们分别与除湿器8和油路连通，在变压器油受热膨胀时，两个辅助油箱7内油位上升，上部空间通过除湿器8向外界排气；变压器油冷却收缩时，两个辅助油箱7内油位下降，外界空气通过除湿器8去除水汽后，进入辅助油箱7上部空间。

风机6为双电机四叶轮箱型离心风机，采用锯齿叶轮，改善叶轮射流尾迹，降低涡流噪声，从而实现降噪目的。

第一散热器或第二散热器5的主体为散热器芯体30，每个散热器芯体30的上部焊接一个辅助油箱7，辅助油箱7与散热器芯体30相互隔离不连通，两个辅助油箱7的底部通过通油管21连通，顶部通过通气管20连通，使得两个辅助油箱7内的油位等高。第一散热器18相应的辅助油箱7一侧还设有液位显示器33，用于显示辅助油箱7内的油位高度。第一散热器或第二散热器5均设有进油口和出油口，前者与主油管系统之间设有进油口SAE法兰31，后者通过进出油连接管29与散热器芯体30连接。

冷却装置主体10安装在车体顶部，其发出的噪声受到车顶隔板24的阻隔，降低对车内乘员的影响。第一散热器或第二散热器5分别装配2个吊环螺钉14，用于单独吊装第一散热器或第二散热器5，或者对整个冷却装置主体10进行吊装。第一散热器或第二散热器5的上部和下部各装配1个快速接头15，用于对第一散热器或第二散热器5进行加油、排油及排气操作。第一散热器18和第二散热器22进油口设置了流量分配结构，保证第一散热器18和第二散热器22流量均衡。第一散热器18和第二散热器22分别安装在风机6的两端，第一散热器18和第二散热器22相应的散热器芯体30之间通过管道连接器16和散热器连接管17连通，形成并联回路，便于第一散热器18和第二散热器22温度、阻力、流量参数相同，简化散热器芯体30结构设计(若采用串联结构，则第一散热器18和第二散热器22参数不相同，设计比较复杂)。

第一散热器18的进风侧设有2个SAE法兰接口，用于与主油管系统的车顶油管相连接，第一散热器18的出风侧设有2个外径φ60的油管接口32，用于通过管道连接器16、散热器连接管17与第二散热器22的油管接口32相连接。

主油管系统包括油泵2以及油管3，油管3分为车底油管、中间油管和车顶油管，三者依次连通，中间油管与车顶油管通过车顶隔板24隔开，中间油管与车底油管通过车底隔板28隔开。车顶隔板24与车顶油管之间、车底隔板28与车底油管之间分别设有膨胀节11，用于调节装配误差，降低部件加工及组装工艺难度，节约生产制作成本。膨胀节11的主体为橡胶弹性体35，其两端分别设有SAE法兰34。

中间油管26靠近车底隔板28的位置处设有球阀4。当变压器1需要维护时，可以关闭球阀4，不用将冷却装置主体10内部的油全部排放出来，简化操作维护工艺。中间油管26的上部和下部分别通过上部管道支架25和下部管道支架27支撑。

主油管系统采用硬管焊接，接头法兰采用SAE法兰连接。

油管3利用管道支架13固定，与机车常用的金属波纹软管相比较，其油阻大为降低，并且容易清洗干净。出油口通过均衡管9与辅助油箱7连通。两个辅助油箱7分别焊接至第一散热器18和第二散热器22，充分利用安装空间。两个辅助油箱7，对应的两个出气口通过通气管20连通，两个出油口通过通油管21连通，共同构成油路的缓冲旁路。两个出气口与通气管20通过直角管接头19连接。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种顶置多路进风并联散热动车组牵引变压器冷却装置，其特征在于，包括冷却装置主体、主油管系统和均衡管系统三部分，变压器设有油路，该油路与冷却装置主体通过主油管系统连接成封闭循环，所述冷却装置主体包括风机、并联的第一散热器和第二散热器，风机设有冷却空气出口，第一散热器和第二散热器分别连接至该出口；所述均衡管系统包括两个辅助油箱，每个辅助油箱均设有出气口和出油口，它们分别与除湿器和油路连通；

所述主油管系统包括油泵以及油管，油管分为依次连通的车底油管、中间油管和车顶油管；

中间油管与车顶油管通过车顶隔板隔开，中间油管与车底油管通过车底隔板隔开；

所述出油口通过均衡管与辅助油箱连通；

所述的两个辅助油箱分别焊接至第一散热器和第二散热器；

所述的两个辅助油箱，对应的两个出气口通过通气管连通，两个出油口通过通油管连通，共同构成油路的缓冲旁路。

2.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述风机为双电机四叶轮箱型离心风机，采用锯齿叶轮。

3.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，所述冷却装置主体安装在车体顶部。

4.根据权利要求1所述的冷却装置，其特征在于，第一散热器和第二散热器分别安装在风机的两端。