CN1793666A - 牵引电机制动冷却系统单叶轮轴流风机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种牵引电机制动冷却系统单叶轮轴流风机，用加装前导叶的单叶轮结构替代二级叶轮串联运行结构，采用前导叶+叶轮+后导叶的技术方案，在叶轮的前面加装反向导流叶片，再将电机的轴向支撑板改为按气流方向设计的流线型导向板，同时改进叶轮的叶型设计，叶片采用外宽内窄弯掠组合状，并按不等距方式排列。为改善流场，还可进一步将电机装在圆柱形内筒体端盖上，内筒体与机壳用后导叶连接。风机转动时，空气经反向前导叶产生预旋再流入叶轮，提高了叶轮的作功能力，新型流线型电机支撑板及叶轮叶片，可改善风机运行条件，提高风机效率，降低气流分离，实现了较大幅度的节能和降噪。
Description
技术领域
本发明涉及一种轴流风机，具体涉及一种牵引电机制动冷却系统单叶轮轴流风机，属于流体工程技术领域。
背景技术
随着国家经济建设的飞速发展，城市轨道交通作为城市的交通枢纽，正在发挥着非常重要的作用，目前城市轨道交通蓬勃发展，并已进入一个新的发展时期，已成为许多城市的重点工程项目。巨额的建设资金已成为城市轨道交通事业发展的一大瓶颈，摆在我们面前的首要问题是采用国产技术装备、降低工程造价，促进城市轨道交通的快速发展。
在地铁牵引电机制动冷却系统中，采用轴流风机作为冷却风源。由于机车具有尺寸紧凑的特点，供安装风机的空间甚小，而冷却系统要求风源具有风压高、风量大的特点，为此，在役列车通常都采用较小直径叶轮的轴流风机，并采用双叶轮结构串联运行方式来提高风压，其典型结构是“前叶轮+导叶+后叶轮”，电机安放在两叶轮中间，电机支架通常是轴向布置，叶片流型按等环量设计。这种结构的风机存在着噪声高的弊端。由于电机是装在两个叶轮之间，电机支架撑板呈轴向布置会干扰气流，导致气流绕流支架板时会出现气流分离，在支架板的背部形成较大的旋涡区，这不仅会影响附加阻力，而且还严重影响后叶轮的作功能力，最终导致前后二级叶轮产生的风压低于单级叶轮产生风压的二倍，而噪声增值却大于3dB(A)。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种牵引电机制动冷却系统单叶轮轴流风机，改善风机运行条件，提高风机效率，降低气流分离，实现较大幅度节能和降噪。
为实现这一目的，本发明设计的牵引电机制动冷却系统单叶轮轴流风机，用加装前导叶的单叶轮结构替代二级叶轮串联运行结构，采用前导叶+叶轮+后导叶的技术方案，在叶轮的前面加装反向导流叶片，再将电机的轴向支撑板改为按气流方向设计的流线型导向板，同时改进叶轮的叶型设计，叶片采用外宽内窄弯掠组合状，并按不等距方式排列。为改善流场，还可进一步将电机装在圆柱形内筒体端盖上，内筒体与机壳用后导叶连接。
本发明的具体结构为，以现有包括机壳、叶轮及电机的风机为基础，在叶轮前面加装固定在机壳上的反向前导叶，电机固定在电机底座平台上，电机底座平台下的电机支撑板采用流线型导向板，电机支撑板与布在电机外周且固定在机壳上的导叶共同构成后导叶，叶轮的叶片采用外宽内窄前掠状，并按不等距方式排列，叶片内外径截面重心联线与径向直线间的夹角为20°～30°，叶片相互间的夹角为55°～95°。
为改善电机周围流场，减少电机外形对气流的干扰，实现最大限度的节能，本发明可在以上风机结构基础上作进一步改进，电机采用法兰盘式电动机，安装在一个内筒体的端盖上，内筒体与机壳之间采用流线型后导叶连接，内筒体的后端为导流尾锥。导流尾锥的尾部及内筒体端盖上均开孔，使电机冷却通风通过这些开孔实现自由循环冷却。
本发明在叶轮的前面加装反向前导叶，当风机转动时，周围空气由轴向流入反向前导叶，产生与叶轮旋转方向相反的预旋，这一具有负值旋绕速度的气流再流入叶轮，叶轮对气体作功后，再经叶轮后面的后导叶从轴向排出，从而提高风机风压，提高叶轮的作功能力，使单级前叶轮能产生相当于二级叶轮同时工作时的风压和风量值，实现节能和降噪。
本发明采用了流线型的电机支撑板、外宽内窄前掠状低噪声叶片和不等距排列叶片的新方案，以及采用了加装前导叶的单叶轮结构，可替代二级叶轮串联运行的方案，改善了风机运行条件，提高风机效率，降低气流分离，实现较大幅度节能和降噪的目的。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图1中，1为叶轮，2为后导叶，3为电机的支撑板，4为电机，5为前导叶，6为电机底座平台，9为机壳。
图2为本发明中电机及后导叶的结构位置示意图。
图2中，2为后导叶，3为支撑板，4为电机，6为电机底座平台。
图3为本发明中叶轮的结构示意图。
图3中，1为叶轮，A为叶片内外径截面重心联线，B为叶轮的转动方向。
图4为本发明一个改进型实施例的结构示意图。
图4中，1为叶轮，2为后导叶，4为电机，5为前导叶，9为机壳，10为内筒体，11为内筒体的端盖，12为内筒体的导流尾锥，13为导流尾锥的开孔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。
本发明的牵引电机制动冷却系统单叶轮轴流风机结构如图1所示，包括机壳9、叶轮1及电机4，电机4固定在电机底座平台6上，电机底座平台6下的电机支撑板3采用流线型导向板，电机支撑板3与分布在电机外周且固定在机壳9上的流线型导叶共同构成后导叶2。在叶轮1前面加装固定在机壳9上的反向前导叶5，叶轮1的叶片采用外宽内窄前掠状，并按不等距方式排列。
图2为本发明中电机及后导叶的结构位置示意图。如图2所示，电机4放置在电机底座平台6上，电机支撑板3采用流线型导向板，电机支撑板3与分布在电机外周且固定在机壳上的流线型导叶共同构成后导叶2。
图3为本发明采用的叶轮的结构示意图。如图3所示，叶轮1的叶片按变环量负指数流型设计，采用外宽内窄前掠状，并按不等距方式排列，叶片内外径截面重心联线A与径向直线间的夹角θ为20°～30°，相邻叶片间的夹角为55°～95°。图3中B为叶轮的转动方向。对应风机叶片数为5的例子，两叶片间的夹角可在58°～92°的范围内取值。
本发明中，叶轮1安装在电机4的前端，将电机底座平台6下面的电机支撑板3从现有轴向设置改为按流线型制作的弧形导向板，其进口端方向按叶轮出口处气流角确定，出口端方向为轴向流出。
本发明将叶轮1采用的叶片从现有外窄内宽叶片改为外宽内窄前掠状，使在相同周速条件下能获得较高的升压值；采用不等距排列叶片，可进一步降低噪声。
本发明在叶轮1前面加装反向前导叶5，流入前导叶5的气流方向为轴向，流出前导叶5的气流有一旋绕速度C1u值，通过产生这个负值预旋可提高风机风压，从而能提高叶轮1的作功量，实现采用单级叶轮来替代双级叶轮，具有显著的降噪和节能效果。
本发明实施例的样机经测试已取得降噪3～4dB(A)的效果。
为改善电机周围流场，减少电机外形对气流的干扰，实现最大限度的节能，本发明可在以上风机结构基础上作进一步改进，实施方案如图4所示。图4中，在叶轮1前面加装固定在机壳9上的反向前导叶5，叶轮1的叶片采用外宽内窄前掠状，并按不等距方式排列。电机4采用法兰盘式电动机，安装在内筒体10的端盖11上，内筒体端盖11上开孔。内筒体10与机壳9之间采用流线型后导叶2连接，内筒体10的后端为导流尾锥12，导流尾锥12尾部开孔13。
此例中，内筒体后端的导流尾锥12可进一步改善流场，回收动能。电机冷却通风通过导流尾锥12上的开孔13和内筒体端盖11上的开孔，实现自由循环冷却。
Claims (3)
1、一种牵引电机制动冷却系统单叶轮轴流风机，包括机壳(9)、叶轮(1)及电机(4)，其特征在于在叶轮(1)前面加装固定在机壳(9)上的反向前导叶(5)，电机(4)固定在电机底座平台(6)上，电机底座平台(6)下的电机支撑板(3)采用流线型导向板，电机支撑板(3)与分布在电机外周且固定在机壳(9)上的流线型导叶共同构成后导叶(2)；所述叶轮(1)的叶片采用外宽内窄前掠状，并按不等距方式排列，叶片内外径截面重心联线与径向直线间的夹角为20°～30°，相邻叶片间的夹角为55°～95°。
2、一种牵引电机制动冷却系统单叶轮轴流风机，包括机壳(9)、叶轮(1)及电机(4)，其特征在于在叶轮(1)前面加装固定在机壳(9)上的反向前导叶(5)，所述电机(4)采用法兰盘式电动机，安装在内筒体(10)的端盖(11)上，内筒体(10)与机壳(9)之间采用流线型后导叶(2)连接，内筒体(10)的后端为导流尾锥(12)，导流尾锥(12)的尾部及内筒体端盖(11)上均开孔；所述叶轮(1)的叶片采用外宽内窄前掠状，并按不等距方式排列，叶片内外径截面重心联线与径向直线间的夹角为20°～30°，叶片相互间的夹角为55°～95°。
3、根据权利要求1或2的牵引电机制动冷却系统单叶轮轴流风机，其特征在于所述叶轮(1)的叶片数为5片，两叶片相互间的夹角为58°～92°。
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