CN114551046A - 一种用于悬吊式机车变压器的冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于悬吊式机车变压器的冷却装置，包括：散热器，所述散热器包括：散热器芯体，在散热器芯体的内部形成有散热器风道；固定连接在散热器芯体的下部的过渡风道，过渡风道与所述散热器风道连通，在过渡风道内设有散热器油道；分别连接在过渡风道的两端且连通散热器油道的进油管和出油管，进油管和出油管用于连接变压器柜；风机单元，风机单元包括多个与过渡风道固定连接的风机；其中，变压器内的高温介质从变压器柜通过进油管进入散热器油道，冷却空气进入散热器风道并通过热交换对散热器油道内的高温介质进行冷却，并在风机单元的作用下将热量带入过渡风道，进而通过风机排出，高温介质经过冷却后通过出油管返回变压器柜。

Description

一种用于悬吊式机车变压器的冷却装置

技术领域

本发明属于机车冷却装置技术领域，具体涉及一种用于悬吊式机车变压器的冷却装置。

背景技术

随着现代铁路电气化趋势的发展，调车机车逐渐由内燃机动力方式，发展为内燃-电力混合动力以及内燃-电力-蓄电池混合动力方式。然而，随着混合动力方式的引入，调车机车的部件更多，空间更受限。

现有调车机车牵引变压器冷却装置一般设置在车底，在车体横向与变压器柜并列放置，通过变压器油将变压器运行时产生的热量从变压器柜带到冷却装置，通过强制风冷完成热交换。然而，随着机车牵引功率需求不断提升，牵引变压器发热功率也随之不断加大，从而导致冷却装置尺寸越来越大。受调车机车整体布局和车体尺寸限制，常规冷却装置已经无法安装在车底的有限空间，必须采取与变压器纵向连接，这导致冷却装置占用车体纵向尺寸。

目前，国内外调车机车冷却装置仍然存在一些问题。例如，机车冷却装置的外形尺寸小，散热功率小，无法满足大功率牵引吊车机车冷却量需求。电力调车机车的变压器冷却装置采用散热器与风机并列方式布置，不能安装在车底倾斜空间。此外，冷却装置的噪音大，这严重影响了车内人员及周围环境。

发明内容

针对如上所述的技术问题，本发明旨在提出一种用于悬吊式机车变压器的冷却装置，该冷却装置不仅能够保证足够的散热功率，而且能够充分利用车底倾斜空间，能够显著提高冷却性能和减小占用空间。

为此，根据本发明，提供了一种用于悬吊式机车变压器的冷却装置，包括：散热器，所述散热器包括：散热器芯体，在所述散热器芯体的内部形成有散热器风道；固定连接在所述散热器芯体的下部的过渡风道，所述过渡风道与所述散热器风道连通，且在所述过渡风道内设有散热器油道；以及分别连接在所述过渡风道的两端且连通所述散热器油道的进油管和出油管，所述进油管和所述出油管用于连接变压器柜；风机单元，所述风机单元包括多个与所述过渡风道固定连接的风机；其中，变压器内的高温介质从变压器柜通过所述进油管进入所述散热器油道，冷却空气进入所述散热器风道并通过热交换对所述散热器油道内的高温介质进行冷却，并在所述风机单元的作用下将热量带入所述过渡风道，进而通过所述风机排出，高温介质经过冷却后通过所述出油管返回变压器柜。

在一个实施例中，在所述散热器芯体的上端形成散热器进风口，所述散热器进风口与所述散热器风道连通。

在一个实施例中，所述过渡风道分隔为多个能够与所述风机对应的风道区间，且所述风道区间的出口形成为散热器出风口，所述散热器出风口与所述风机的进风口连通。

在一个实施例中，在所述散热器出风口与所述风机的进风口之间形成有缓冲风道，所述缓冲风道的截面形状为正多边形。

在一个实施例中，所述散热器采用板翅式散热器或管翅式散热器。

在一个实施例中，所述风机包括：蜗壳；设置在所述蜗壳的内部的叶轮，在所述蜗壳的入口端形成有正对着所述叶轮的进风道；以及用于驱动所述叶轮的电机，所述电机固定在所述蜗壳的底板上，且所述电机的输出轴穿过所述底板而与所述叶轮固定连接。

在一个实施例中，在所述电机与所述底板之间设有加强板。

在一个实施例中，在所述蜗壳的侧端外表面上安装有接线盒。

在一个实施例中，所述风机通过风机安装条与所述过渡风道形成固定连接。

在一个实施例中，还包括防掉落单元，所述防掉落单元包括：至少两个彼此间隔开设置在所述风机安装条上的防落柱，在所述防落柱上设有通孔；用于穿过所述通孔的防松元件；以及夹紧元件；其中，所述风机通过所述蜗壳入口端的安装板与所述风机安装条固定连接，且所述防落柱穿过所述安装板而使所述通孔露出，所述防松元件依次穿过所有所述防落柱上的通孔，并通过所述夹紧元件将所述防松元件的两端夹紧。

在一个实施例中，在所述安装板与所述防松元件之间还设有垫片组件，所述防落柱穿过所述垫片组件。

在一个实施例中，还包括防护单元，所述防护单元包括布置在所述散热器的上部的入口防护网和布置在所述散热器的下部的出口防护网。

在一个实施例中，所述进油口和所述出油口分别设有开关控制阀。

在一个实施例中，所述风机还包括监测保护系统，所述监测保护系统包括风压开关和温度监测元件。

与现有技术相比，本申请的优点之处在于：

根据本发明的用于悬吊式机车变压器的冷却装置通过将过渡风道分隔为多个风道区间，并分别与相应的风机单独相连接，从而能够避免某一台风机因故障停机后影响其他风机的散热功率。风机倾斜安装在过渡风道的出口，充分利用了车底变压器侧的倾斜空间，能够避免因风机与导轨之间空间较小而使冷空气吹入地面，进而形成阻力。此外，该冷却装置通过防掉落单元能够防止风机意外脱落，并通过防护单元对电机以及电缆线形成有效保护，显著提高了冷却装置的安全性能。由此，该冷却装置不仅能够保证足够的散热功率，而且充分利用了车底倾斜空间，显著提高了冷却装置冷却性能和减小占用空间。

附图说明

下面将参照附图对本发明进行说明。

图1示意性地显示了根据本发明的用于悬吊式机车变压器的冷却装置的结构。

图2示意性地显示了图1所示冷却装置中的散热器的结构。

图3是图1所示冷却装置中的风机单元的剖视图。

图4示意性地显示了图1所示冷却装置中的防掉落单元的结构。

图5是图4中A区域的放大图。

图6示意性地显示了图1所示冷却装置中防护单元的入口防护网的结构。

图7和图8示意性地显示了图1所示冷却装置中防护单元的出口防护网的结构。

图9是根据本发明的用于悬吊式机车变压器的冷却装置的工作原理图。

在本申请中，所有附图均为示意性的附图，仅用于说明本发明的原理，并且未按实际比例绘制。

具体实施方式

以下通过附图来对本发明进行介绍。需要说明的是，这些介绍仅为出于说明本发明的原理而提供，并不因此而限制了本发明的范围。

图1示意性地显示了根据本发明的用于悬吊式机车变压器的冷却装置100的结构。如图1所示，该冷却装置100包括散热器1和风机单元。散热器1包括散热器芯体11、过渡风道12、进油管13和出油管14。在散热器芯体11的内部形成有散热器风道(未示出)。过渡风道12固定连接在散热器芯体11的下部，过渡风道12与散热器风道连通，且在过渡风道12内设有散热器油道(未示出)。进油管13和出油管14分别连接在过渡风道12的两端，并且散热器油道的连两端分别连通进油管13和出油管14。进油管13和出油管14用于连接变压器200的变压器柜201(见图7)。风机单元包括多个与过渡风道12固定连接的风机2。

在工作过程中，变压器内的高温介质(酯油)从变压器柜201通过进油管13进入散热器油道，同时冷却空气进入散热器风道并通过热交换对散热器油道内的高温介质进行冷却，并在风机单元的作用下将热量带入过渡风道12，进而通过风机2排出，高温介质经过冷却后通过出油管14返回变压器柜201。由此，实现对变压器的冷却降温。

在实际应用中，冷却装置100的主体安装在机车车体的底部，且在车体横向与变压器并列布置，避免了占用车体纵向尺寸空间。

图2示意性地显示了散热器1的结构。如图2所示，散热器芯体11的上端形成为散热器进风口，散热器进风口与散热器芯体11内部的散热器风道连通。图2中的箭头a指示的方向为冷却空气进入散热器进风口的方向。由此，散热器1的风向设置成上进下出。也就是，冷却空气从散热器1的上部的散热器进风口沿箭头a指示的方向进入散热器1，而从处于散热器1的下方的风机2排出。

过渡风道12固定连接在散热器芯体11的下端。在一个实施例中，过渡风道12的截面形状构造为直角三角形，其中一个直角边所在的第一侧壁面与散热器芯体11的下端面固定连接，且在第一侧壁面上设有贯穿孔，使得过渡风道12的内腔与散热器芯体11内的散热器风道连通。另一个直角边所在的第二侧壁面可以与安装表面平齐，以便于安装。斜边所在的第三侧壁面倾斜朝下。在过渡风道12的两端分别设有密封板，在各密封板上分别设有油管接头131、141，油管接头131、141用于连接相应的进油管13和出油管14。

在一个有优选的实施例中，可以在进油口13和出油口14分别设置开关控制阀(未示出)。开关控制阀例如可以为蝶阀。

根据本发明，在过渡风道12的内部彼此间隔开设有多个分隔板，从而将过渡风道12分隔为多个风道区间121，每个风道区间121对应一个风机2。风道区间121的出口均匀间隔开设置在斜边所在的第三侧壁面上，并形成为散热器出风口。在图2所示实施例中，过渡风道12分隔为三个风道区间121。散热器出风口与风机2的进风口连通。一方面，每个风道区间121分别与相应的风机2单独相连接，使得每台风机2对应一个风道区间121，从而能够避免某一台风机因故障停机后影响其他风机的散热功率。另一方面，风机2倾斜安装在过渡风道12的出口，这能够充分利用车底变压器侧的倾斜空间，能够避免因风机2与导轨之间空间较小而使冷空气吹入地面，进而形成阻力。

也就是，散热器1分为两部分，散热器芯体11形成为散热器1的上半部分，主要用于进行热交换。过渡风道12形成为散热器1的下半部分，主要用于引导热气体进入不同的风机2。该过渡风道12能够顺畅地将散热器芯体11内的空气提供给对应的离心风机2，一方面能够降低空气阻力至最小，另一方面，能够使多个风机2在发生故障时应互不影响，不会影响其他风机的冷却风量(不发生串风)。此外，过渡风道12还承担悬挂风机2的重量。

在一个实施例中，散热器1与过渡风道12通过焊接方式形成为一个整体。这样有效增强了冷却装置100的整体性，而且减少了密封连接面，非常有利于增强过渡风道12的结构强度，有利于降低冷却装置100的泄漏故障。

根据本发明的一个实施例，在散热器出风口与风机2的进风口之间形成有缓冲风道，缓冲风道的截面形状为正多边形，优选设置为正方形。这相比较于圆形孔，正方形截面增加了通风面积，能够显著减小风道的局部阻力，非常有利于降噪。同时，冷却装置100安装到车体底部后散热器1的上端散热器进风口朝上，这样，相对于现有散热器由水平方向进风，由于本发明的散热器1的风向为上进下出，这使得散热器1形成为垂直方向进风。这不仅优化了散热器风道截面，而且在整体上降低了风道阻力，减小了风机功率，达到主动降噪目的，大大提高了冷却装置100的降噪效果。

在一个实施例中，散热器1采用板翅式散热器，并通过真空钎焊制作而成。进一步优选地，采用错齿板翅式散热器，错齿板翅式散热器的散热系数比平直板翅、波纹板翅的散热系数更高，且既能减少散热器芯体11的体积，又能够降低冷却装置100产生的噪音。

作为替代，散热器1还可以采用管翅式散热器，并通过胀形工业以制作而成。

根据本发明，如图3所示，风机2包括蜗壳21、叶轮22、电机24。叶轮22设置在蜗壳21的内部，并且在蜗壳21的入口端形成有进风道23，进风道23正对着叶轮22。电机24用于驱动叶轮22，电机22固定在蜗壳21的底板25上，且电机24的输出轴穿过底板25而与叶轮22固定连接。图3中箭头b和箭头c指示的方向为风在风机中的流动方向，箭头b为进风方向，箭头c为出风方向，在安装时，箭头c指示的出风口朝下安装。

在一个实施例中，在电机22与底板25之间设有加强板26。加强板26有利于加强电机22的安装稳定性。

在蜗壳21的侧端外表面上安装有接线盒27，接线盒27通过螺栓固定安装在蜗壳21的侧部。机车电源线从冷却装置100上方接入接线盒27，进而连接到电机22。

根据本发明在过渡风道12对应于风道区间121的出口的端面上设有风机安装条20(见图2)，用于安装风机2。安装风机2设有多个，且多个风机安装条20设置在每个风道区间121的出口的两侧。风机2通过风机安装条20与过渡风道12形成固定连接。

根据本发明的一个实施例，风机2可以采用离心风机。由于该冷却装置100安装在车体底部，距离轨道高度较短，进一步优选采用箱式离心风机，从而使冷却空气可以斜向吹出，由此能够有效避免冷却空气经过散热器1后直接吹到地面而形成阻力。

根据本发明，该冷却装置100还包括防掉落单元，防掉落单元用于防止风机2意外脱落。如图4和图5所示，防掉落单元包括多个防落柱31、防松元件32，以及夹紧元件33。在各风机安装条20上设有至少两个彼此间隔开分布的防落柱31，用于固定安装风机。在防落柱31上设有通孔。优选地，防落柱31可以通过焊接方式固定在风机安装条20上，且在每个风机2可通过4个防落柱31进行固定安装。防松元件32例如可以为钢丝绳。夹紧元件33例如可以为钢丝夹。在蜗壳21的入口端(图3中的左端)固定有安装板211(见图1)，用于固定安装风机2。在一个实施例中，安装板211设有多个均匀分布的螺纹孔211a，在螺纹孔211a内适配安装螺栓紧固件212，从而使风机2与安装板211固定安装为一体。进行固定安装。在安装板211上还设有安装孔211b，安装孔211b优选设置为腰型孔。风机2通过蜗壳入口端的安装板211与风机安装条20固定连接，且防落柱31穿过安装板211上对应的安装孔211b并使防落柱31上的通孔露出，防松元件32依次穿过所有防落柱31上的对应的通孔，并通过夹紧元件33将防松元件32的两端夹紧。优选地，防松元件32的两端部处于靠近出风口处一侧，并夹紧元件33夹紧。这样可避免受操作空间限制而导致操作不便，操作维护方便。防掉落单元能够避免风机2在安装螺栓意外松动后从机车脱落，并且，该防掉落单元安装方便，占用空间小，维护方便。

为防止风机2松脱时防松元件32从安装板211的腰型孔中脱出，在安装板211与防松元件32之间还设有垫片组件，防落柱31穿过垫片组件。在一个实施例中，垫片组件包括一个缓冲橡胶垫341和一个防落垫片342。

该冷却装置100还包括防护单元，防护单元包括分别布置在冷却装置100的入口位置和出口位置的入口防护网41和出口防护网42。入口防护网41安装在散热器1的上部，且上端与车体相连。出口防护网42安装在散热器1的下部，在车辆运行过程中，出口防护网42能够避免风机2的电机22以及电缆线受砂石等杂物意外损伤，从而对电机22以及电缆线形成有效保护。图5示意性地显示了入口防护网41的结构，图6和图7示意性地显示了出口防护网42的结构。

作为替代或附加，风机2还包括监测保护系统(未示出)，监测保护系统包括风压开关和温度监测元件。监测保护系统能够实时检测风机2的压力和温度等参数，并自动控制风机2运行。

图7是根据本发明的用于悬吊式机车变压器的冷却装置100的工作原理图。下面简述该冷却装置100的工作过程。在实际工作时，变压器200内的高温介质(酯油)从变压器柜201通过进油管13进入散热器1的散热器油道，同时冷却空气从车体两侧侧墙过滤器进入散热器1的散热器风道，并通过热交换对散热器油道内的高温介质进行冷却，并在风机单元的作用下将热量带入过渡风道12，进而通过风机2排出。由此，散热器1通过强制风冷将热量由冷却空气通过风机单元从车底排出到车外。而高温介质经过冷却后形成低温介质，并通过出油管14返回变压器柜201。由此，实现对变压器200的冷却降温，并保证变压器200的工作温度不超过设定值。

根据本发明的用于悬吊式机车变压器的冷却装置100不仅能够保证足够的散热功率，而且能够充分利用车底倾斜空间，显著提高了冷却装置100冷却性能和减小占用空间。过渡风道12分隔为多个风道区间121，并分别与相应的风机2单独相连接，从而能够避免某一台风机因故障停机后影响其他风机的散热功率。风机2倾斜安装在过渡风道12的出口，充分利用了车底变压器侧的倾斜空间，能够避免因风机2与导轨之间空间较小而使冷空气吹入地面，进而形成阻力。此外，该冷却装置100通过防掉落单元能够防止风机2意外脱落，并通过防护单元对电机22以及电缆线形成有效保护，显著提高了冷却装置100的安全性能。

在本发明的描述中，需要理解的是，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施方案而已，并不构成对本发明的任何限制。尽管参照前述实施方案对本发明进行了详细的说明，但是对于本领域的技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (14)

1.一种用于悬吊式机车变压器的冷却装置，包括：

散热器(1)，所述散热器包括：

散热器芯体(11)，在所述散热器芯体的内部形成有散热器风道；

固定连接在所述散热器芯体的下部的过渡风道(12)，所述过渡风道与所述散热器风道连通，且在所述过渡风道内设有散热器油道；以及

分别连接在所述过渡风道的两端且连通所述散热器油道的进油管(13)和出油管(14)，所述进油管和所述出油管用于连接变压器柜(201)；

风机单元，所述风机单元包括多个与所述过渡风道固定连接的风机(2)；

其中，变压器内的高温介质从变压器柜通过所述进油管进入所述散热器油道，冷却空气进入所述散热器风道并通过热交换对所述散热器油道内的高温介质进行冷却，并在所述风机单元的作用下将热量带入所述过渡风道，进而通过所述风机排出，高温介质经过冷却后通过所述出油管返回变压器柜。

2.根据权利要求1所述的用于悬吊式机车变压器的冷却装置，其特征在于，在所述散热器芯体的上端形成散热器进风口，所述散热器进风口与所述散热器风道连通。

3.根据权利要求1或2所述的用于悬吊式机车变压器的冷却装置，其特征在于，所述过渡风道分隔为多个能够与所述风机对应的风道区间(121)，且所述风道区间的出口形成为散热器出风口，所述散热器出风口与所述风机的进风口连通。

4.根据权利要求3所述的用于悬吊式机车变压器的冷却装置，其特征在于，在所述散热器出风口与所述风机的进风口之间形成有缓冲风道，所述缓冲风道的截面形状为正多边形。

5.根据权利要求1或2所述的用于悬吊式机车变压器的冷却装置，其特征在于，所述散热器采用板翅式散热器或管翅式散热器。

6.根据权利要求1所述的用于悬吊式机车变压器的冷却装置，其特征在于，所述风机包括：

蜗壳(21)；

设置在所述蜗壳的内部的叶轮(22)，在所述蜗壳的入口端形成有正对着所述叶轮的进风道(23)；以及

用于驱动所述叶轮的电机(24)，所述电机固定在所述蜗壳的底板(25)上，且所述电机的输出轴穿过所述底板而与所述叶轮固定连接。

7.根据权利要求6所述的用于悬吊式机车变压器的冷却装置，其特征在于，在所述电机与所述底板之间设有加强板(26)。

8.根据权利要求6或7所述的用于悬吊式机车变压器的冷却装置，其特征在于，在所述蜗壳的侧端外表面上安装有接线盒(27)。

9.根据权利要求6所述的用于悬吊式机车变压器的冷却装置，其特征在于，所述风机通过风机安装条(20)与所述过渡风道形成固定连接。

10.根据权利要求9所述的用于悬吊式机车变压器的冷却装置，其特征在于，还包括防掉落单元，所述防掉落单元包括：

至少两个彼此间隔开设置在所述风机安装条上的防落柱(31)，在所述防落柱上设有通孔；

用于穿过所述通孔的防松元件(32)；以及

夹紧元件(33)；

其中，所述风机通过所述蜗壳入口端的安装板(211)与所述风机安装条固定连接，且所述防落柱穿过所述安装板而使所述通孔露出，所述防松元件依次穿过所有所述防落柱上的通孔，并通过所述夹紧元件将所述防松元件的两端夹紧。

11.根据权利要求10所述的用于悬吊式机车变压器的冷却装置，其特征在于，在所述安装板与所述防松元件之间还设有垫片组件(34)，所述防落柱穿过所述垫片组件。

12.根据权利要求1所述的用于悬吊式机车变压器的冷却装置，其特征在于，还包括防护单元，所述防护单元包括布置在所述散热器的上部的入口防护网(41)和布置在所述散热器的下部的出口防护网(42)。

13.根据权利要求1所述的用于悬吊式机车变压器的冷却装置，其特征在于，所述进油口和所述出油口分别设有开关控制阀。

14.根据权利要求1所述的用于悬吊式机车变压器的冷却装置，其特征在于，所述风机还包括监测保护系统，所述监测保护系统包括风压开关和温度监测元件。

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