CN202768492U

CN202768492U - 电力机车用通风机

Info

Publication number: CN202768492U
Application number: CN 201220296881
Authority: CN
Inventors: 李瑜; 李廷金; 王本义
Original assignee: CNR Dalian Locomotive Research Institute Co Ltd
Current assignee: CRRC Dalian Institute Co Ltd
Priority date: 2012-06-21
Filing date: 2012-06-21
Publication date: 2013-03-06
Anticipated expiration: 2022-06-21

Abstract

本实用新型公开了一种电力机车用通风机，包括防尘防水结构和增风增压结构；防尘防水结构由叶轮、通过后导叶与扩散筒固定的扩散筒内筒和接线盒组成；叶轮的进口设有导流罩，电机的主轴与叶轮轴接，电机外侧套置固定有扩散筒内筒，电机下端固定有接线盒，电缆线穿过扩散筒与接线盒相连；增风增压结构由上风筒和扩散筒组成，上风筒套置在叶轮的外侧，上风筒与扩散筒固定连接。本实用新型采用两种结构相结合的方式，一方面提高了设备的抗污能力，延长转子清洗时间和维修周期；另一方面提高了设备的工作效率，以及提高了设备的可靠性，同时降低噪音。

Description

电力机车用通风机

技术领域

本实用新型涉及一种通风机，具体地说是一种电力机车用通风机。

背景技术

通风机主要用来冷却牵引变流器和主变压器。铁路电力机车内普遍使用的轴流风机均为常规的轴流叶轮加后导叶结构型式的通风机。这种通风机具有流量大，静压低的特点。国内现有和谐电力机车在西部地区使用的电力机车主要以运煤为主，在引进时由于国外企业对中国铁路使用环境了解不够，因此在实际工作中会产生许多问题。首先，通风机工作时是直接从机车顶部吸气，无过滤装置，这样可能会有粉尘、油脂、雨水、雪等进入。煤灰、粉尘等容易沉积在通风机的叶片上，造成转子动平衡破坏。当有雨水和雪可以进入风机内部时，若防护不当，可能进入电机轴承内部造成轴承损坏。长期使用通风机常出现振动大，轴承烧损等故障，而各种污染物随冷却风通过通风机直接吹向下面的主变流器散热器和主变压散热器，容易造成散热器污脏，严重影响散热能力。其次，在通风机选择上，静压偏低。长期使用后发现，由于环境中粉尘、煤灰、柳絮等沉积物的影响，外界阻力远大于预想的阻力，从而导致通风机提供的流量偏小，不能满足车内元件的散热需要。

通风机电功率与静压和流量成正比，大的静压和大的流量就意味着通风机所需电功率将大大增加。但受铁路电力机车安装尺寸的限制，现有铁路电力机车内使用的通风机不能按常规产品来设计，外形尺寸一般偏小；同时由于通风机安装在机车内，会承受来自铁轨、机车车体带来的振动和冲击，为避免叶轮与风筒发生碰撞，两者间间隙比常规通风机大。通常，通风机效率与间隙成反比，这导致铁路电力机车用通风机效率一般偏低。同时，通风机所需电功率不能增加，这就只能通过提高风机效率，同时将通风机配套使用点移到性能最高点上来实现。

因此，在进行和谐电力机车国产化时，有必要提供一种高效率的通风机，既能在供给电机使用的视在功率不增加的情况下提高通风机的静压，抵抗现有外界阻力，提供更大的流量来满足元件散热的需要；又能提高通风机的防尘防水性能，延长设备使用时间及延缓维修时间。

实用新型内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种电力机车用通风机。本实用新型主要采用防尘防水结构与增风增压结构相结合的方式，从而达到解决问题的目的。本实用新型采用的技术手段如下：

一种电力机车用通风机，其特征在于：包括防尘防水结构和增风增压结构；

所述防尘防水结构由叶轮、通过后导叶与扩散筒固定的扩散筒内筒和接线盒组成；所述叶轮的进口设有导流罩，所述叶轮的轮毂外连接部和轮毂内连接部之间的连接臂上设有排污孔Ⅰ；电机的主轴与所述叶轮轴接，所述电机与所述叶轮连接一侧的电机罩外沿上设有防尘罩，所述电机罩外沿上设有排污孔Ⅱ；所述电机外侧套置固定有所述扩散筒内筒，所述扩散筒内筒的内壁与所述电机罩外沿之间设有间隙Ⅰ；所述电机下端固定有所述接线盒，电缆线穿过所述扩散筒与所述接线盒相连，所述接线盒与所述电缆线连接处设防水接头，所述接线盒与所述电缆线连接的一端为斜面，连接所述斜面与所述接线盒的下表面的夹角为α，α满足：100°＜α＜150°；

所述增风增压结构由上风筒和扩散筒组成，所述上风筒由渐缩式开口风筒和直筒构成，所述扩散筒为渐扩式开口风筒，所述直筒的内壁与所述叶轮的叶片的侧缘之间设有间隙s，s满足：1mm＜s＜3mm；所述上风筒套置在所述叶轮的外侧，所述上风筒与所述扩散筒固定连接。

作为优选，所述导流罩和所述渐缩式开口风筒之间固定有前导叶，所述渐缩式开口风筒的轴向高度为H，所述渐缩式开口风筒是半径为R₁的弧形喇叭口，所述前导叶是半径为R₂的弧形叶片，所述前导叶的内弧两端连线与通风机轴心线的夹角为β，所述前导叶的内弧两端与圆心连线的夹角为γ，所述前导叶的轴向宽度为L，H、L、R₁、R₂、β和γ分别满足：

0.1R＜H＜R，

0.5H＜L＜0.9H，

2H＜R₁＜4H，

R₂=L/sinγ，

5°＜β＜40°，

γ=2β，

其中，R为所述叶轮的半径。

作为优选，所述前导叶的数量为3-33片。

作为优选，所述叶轮为子午加速叶轮，轮毂比为0.60-0.70，所述叶轮的进风口与出风口截面比F₁/F₂＝1.2-1.4，轮毂角度为12°-18°。

作为优选，所述叶轮的轮毂比为0.66。

作为优选，所述叶轮的进风口与出风口截面比F₁/F₂=1.31，轮毂角度为14°。

作为优选，所述电机的主轴靠近所述电机进口的位置上设有迷宫式防尘环。

作为优选，所述排污孔Ⅰ为自轮毂内连接部向轮毂外连接部倾斜方向上开设的通孔，所述排污孔Ⅰ的最低端在所述防尘罩的上方；所述排污孔Ⅱ为自所述电机的主轴向所述扩散筒内筒倾斜方向上开设的通孔。

作为优选，所述防尘罩上设有至少2个排污孔Ⅲ。

作为优选，所述轮毂外连接部的底部所对应的最大直径大于所述扩散筒内筒外壁的直径。

本实用新型具有以下优点：

1、较强的抗污能力，即防尘防水性，有效提高通风机的转子稳定性，延长转子的清洗时间和维修周期。

2、采用的子午加速的轴流式风机式结构的尺寸小于普通轴流风机，结构紧凑、可靠性能高、噪音小和工作范围广。

3、本实用新型采用无前导叶的结构时，可在不改变通风机电功率的基础上，增大通风机的流量和静压，使其使用点位于风机效率的高效区内，满足对风机的性能要求；本实用新型采用带前导叶的结构时，在相同风量时，可适当提高电功率，但风机静压和效率却得到大幅提高。

基于上述理由本实用新型可在铁路电力机车等域广泛推广。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型带有前导叶的结构示意图。

图3是本实用新型带有导流罩和前导叶的渐缩式开口风筒的俯视图。

图4是本实用新型带有导流罩和前导叶的渐缩式开口风筒的主视图。

图5是图4中B-B向的示意图。

图中：1、导流罩 11、前导叶 2、上风筒 3、叶轮 31、排污孔Ⅰ 4、电机 41、防尘罩 42、迷宫式防尘环 43、排污孔Ⅱ 5、扩散筒 51、扩散筒内筒 52、后导叶 6、电缆线 7、接线盒 S₁、排污路径Ⅰ S₂、排污路径Ⅱ S₃、排污路径Ⅲ S₄、排污路径Ⅳ A、气流进入方向

具体实施方式

如图1所示，一种电力机车用通风机，包括防尘防水结构和增风增压结构。所述防尘防水结构由叶轮3、通过后导叶52与扩散筒5固定的扩散筒内筒51和接线盒7组成；所述叶轮3为子午加速叶轮，轮毂比为0.60-0.70，最优的轮毂比为0.66；所述叶轮3的进风口与出风口截面比F₁/F₂=1.2-1.4，轮毂角度为12°-18°，其中最优的截面比F₁/F₂=1.31，最优的轮毂角度为14°。所述叶轮3的进口设有导流罩1，所述叶轮3的轮毂外连接部和轮毂内连接部之间的连接臂上设有排污孔Ⅰ31，所述排污孔Ⅰ31为自轮毂内连接部向轮毂外连接部倾斜方向上开设的通孔，排污孔Ⅰ31可将进入到叶轮3轮毂内的雨、雪水等杂质（以下简称污水）排出；电机4的主轴与所述叶轮3轴接，所述电机4的主轴靠近所述电机4进口的位置上设有迷宫式防尘环42，所述迷宫式防尘环42可以有效防止污水进入烧坏电机。所述电机4与所述叶轮3连接一侧的电机罩外沿上设有防尘罩41，所述防尘罩41上设有至少2个排污孔Ⅲ，所述排污孔Ⅰ31的最低端在所述防尘罩41的上方，这样的布局可以将从排污孔Ⅰ31排出的污水直接排到防尘罩41上，再由排污孔Ⅲ将其排出。所述电机罩外沿上设有排污孔Ⅱ43，所述排污孔Ⅱ43为自所述电机4的主轴向所述扩散筒内筒51倾斜方向上开设的通孔，这样开设排污孔的目的是排出由迷宫式防尘环42及排污孔Ⅲ排出的污水。所述电机4外侧套置固定有扩散筒内筒51，即所述电机4的电机罩外沿通过法兰与所述扩散筒51固定，所述扩散筒内筒51的内壁与所述电机罩外沿之间设有间隙Ⅰ，设置间隙Ⅰ的目的也是可以排出一部分由排污孔Ⅰ31排出的污水，所述法兰外沿也开设有排污孔；所述轮毂外连接部的底部所对应的最大直径大于所述扩散筒内筒51外壁的直径，这样设置可将从大气中降落的雨、雪水等杂质，直接沿轮毂外部连接部排出，而不进入到扩散筒内筒51中，影响电机工作。所述电机4下端固定有所述接线盒7，所述接线盒7与所述电缆线6连接处设防水接头，所述接线盒7与所述电缆线6连接的一端为斜面，连接所述斜面与所述接线盒7的下表面的夹角为α，α满足：100°＜α＜150°，所述电缆线6穿过所述扩散筒5与所述接线盒7相连，设置斜面是为了电缆线6与接线盒7相连接时，电缆线6的最低端低于电缆线6与接线盒7的连接端，可有效防止污水从连接端进入接线盒7内。

所述增风增压结构由上风筒2和扩散筒5组成，所述上风筒2由渐缩式开口风筒和直筒构成，所述扩散筒5为渐扩式开口风筒，所述扩散筒5与所述扩散筒内筒51之间焊接固定后导叶52是为了进一步将通风机动压转为静压，提高通风机效率，静压效率可达到70%以上。所述导流罩1和所述渐缩式开口风筒之间焊接固定有前导叶11（如图2、3所示），所述前导叶11的数量为3-33片；所述渐缩式开口风筒的轴向高度为H（如图4所示），H满足：0.1R＜H＜R，其中，R为所述叶轮3的半径；所述渐缩式开口风筒是半径为R₁的弧形喇叭口，R₁满足：2H＜R₁＜4H，渐缩式弧形喇叭口可以形成一道渐缩形流道，减少流动损失，提高通风机效率；所述前导叶11是半径为R₂的弧形叶片（如图5所示），R₂满足：R₂=L/sinγ；所述前导叶11的内弧两端连线与通风机轴心线的夹角为β，β满足：5°＜β＜40°；所述前导叶11的内弧两端与圆心连线的夹角为γ，γ=2β；所述前导叶11的轴向宽度为L，L满足：0.5H＜L＜0.9H。所述直筒的内壁与所述叶轮3的叶片31的侧缘之间设有间隙s，s满足：1mm＜s＜3mm，设置间隙s主要是为了避免叶轮与风筒之间的碰撞；所述上风筒2套置在所述叶轮3的外侧，所述上风筒2与所述扩散筒5螺栓连接。

本实用新型的防尘防水结构在实际工作中有4条主要排污路径，分别为排污路径ⅠS₁、排污路径ⅡS₂、排污路径ⅢS₃和排污路径ⅣS₄。如图1所示，A为气流进入方向，当有雨、雪水等杂质从上风筒2进入时，大量污水通过排污路径ⅠS₁排出，即通过叶轮3的叶片和后导叶从扩散筒5下端流出，其间一部分污水可沿叶轮3的轮毂外连接部流下，再沿扩散筒内筒44的外壁流出扩散筒5；与此同时一部分污水经排污路径ⅡS₂排出，即通过叶轮3的叶片和后导叶52流下，与排污路径ⅠS₁不同的是少量污水会沿着电缆线6排出，电缆线6与接线盒7的连接端高于电缆线6垂下的最低端，因此，污水可直接沿电缆线6的外壁排出而不会进入接线盒7；当有一部分污水进入到叶轮3的轮毂内时，污水可从排污路径ⅢS₃排出，即污水经排污孔Ⅰ31、防尘罩41上表面和扩散筒内筒44与电机罩外沿之间的间隙排出；进一步地，当有污水透过防尘罩41上的排污孔Ⅲ或经防尘罩41与轮毂内连接部之间的间隙进入到电机主轴时，污水可从排污路径ⅣS₄排出，即污水从排污孔Ⅱ43排出。

本实用新型的增风增压结构是通过将导流罩1、前导叶11、渐缩式开口风筒结合在一起，可以增加通风机的静压，并提高静压效率。可以根据需要增加静压的数值，对前导叶11的两个角度β、γ和前导叶11的数量进行调整。具体实验结果如下：

实施例1

当通风机的叶轮3的叶片31为9片，后导叶52为11片，无前导叶11时，流量4.7m³/s，静压（折合到1250Hz）为1874Pa，视在功率（折合）为15.7kVA，静压效率为67.6%。

实施例2

当通风机的叶轮3的叶片31为9片，后导叶52为11片，前导叶11为5片时，β=23°，γ=46°，流量4.7m³/s，静压（折合到1250Hz）为2164Pa，视在功率（折合）为16.9kVA，静压效率为73.2%。

实施例3

当通风机的叶轮3的叶片31为9片，后导叶52为11片，前导叶11为13片时，β=20°，γ=40°，流量4.7m³/s，静压（折合到1250Hz）为2422Pa，视在功率（折合）为17.46kVA，静压效率为79.5%。

由上述结果可知，本实用新型中的导流罩1、前导叶11、渐缩式开口风筒相结合的设计特别适用于安装在子午加速风机叶轮前部，效果显著。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种电力机车用通风机，其特征在于：包括防尘防水结构和增风增压结构；

所述防尘防水结构由叶轮（3）、通过后导叶（52）与扩散筒（5）固定的扩散筒内筒（51）和接线盒（7）组成；所述叶轮（3）的进口设有导流罩（1），所述叶轮（3）的轮毂外连接部和轮毂内连接部之间的连接臂上设有排污孔Ⅰ（31）；电机（4）的主轴与所述叶轮（3）轴接，所述电机（4）与所述叶轮（3）连接一侧的电机罩外沿上设有防尘罩（41），所述电机罩外沿上设有排污孔Ⅱ（43）；所述电机（4）外侧套置固定有所述扩散筒内筒（51），所述扩散筒内筒（51）的内壁与所述电机罩外沿之间设有间隙Ⅰ；所述电机（4）下端固定有所述接线盒（7），电缆线（6）穿过所述扩散筒（5）与所述接线盒（7）相连，所述接线盒（7）与所述电缆线（6）连接处设防水接头，所述接线盒（7）与所述电缆线（6）连接的一端为斜面，连接所述斜面与所述接线盒（7）的下表面的夹角为α，α满足：100°＜α＜150°；

所述增风增压结构由上风筒（2）和扩散筒（5）组成，所述上风筒（2）由渐缩式开口风筒和直筒构成，所述扩散筒（5）为渐扩式开口风筒，所述直筒的内壁与所述叶轮（3）的叶片（31）的侧缘之间设有间隙s，s满足：1mm＜s＜3mm；所述上风筒（2）套置在所述叶轮（3）的外侧，所述上风筒（2）与所述扩散筒（5）固定连接。

2.根据权利要求1所述的电力机车用通风机，其特征在于：所述导流罩（1）和所述渐缩式开口风筒之间固定有前导叶（11），所述渐缩式开口风筒的轴向高度为H，所述渐缩式开口风筒是半径为R₁的弧形喇叭口，所述前导叶（11）是半径为R₂的弧形叶片，所述前导叶（11）的内弧两端连线与通风机轴心线的夹角为β，所述前导叶（11）的内弧两端与圆心连线的夹角为γ，所述前导叶（11）的轴向宽度为L，H、L、R₁、R₂、β和γ分别满足：

0.1R＜H＜R，

0.5H＜L＜0.9H，

2H＜R₁＜4H，

R₂=L/sinγ，

5°＜β＜40°，

γ=2β，

其中，R为所述叶轮（3）的半径。

3.根据权利要求1所述的电力机车用通风机，其特征在于：所述前导叶（11）的数量为3-33片。

4.根据权利要求1所述的电力机车用通风机，其特征在于：所述叶轮（3）为子午加速叶轮，轮毂比为0.60-0.70，所述叶轮（3）的进风口与出风口截面比F₁/F₂=1.2-1.4，轮毂角度为12°-18°。

5.根据权利要求4所述的电力机车用通风机，其特征在于：所述叶轮（3）的轮毂比为0.66。

6.根据权利要求4所述的电力机车用通风机，其特征在于：所述叶轮（3）的进风口与出风口截面比F₁/F₂=1.31，轮毂角度为14°。

7.根据权利要求1所述的电力机车用通风机，其特征在于：所述电机（4）的主轴靠近所述电机（4）进口的位置上设有迷宫式防尘环（42）。

8.根据权利要求1所述的电力机车用通风机，其特征在于：所述排污孔Ⅰ（31）为自轮毂内连接部向轮毂外连接部倾斜方向上开设的通孔，所述排污孔Ⅰ（31）的最低端在所述防尘罩（41）的上方；所述排污孔Ⅱ（43）为自所述电机（4）的主轴向所述扩散筒内筒（51）倾斜方向上开设的通孔。

9.根据权利要求1所述的电力机车用通风机，其特征在于：所述防尘罩（41）上设有至少2个排污孔Ⅲ。

10.根据权利要求1所述的电力机车用通风机，其特征在于：所述轮毂外连接部的底部所对应的最大直径大于所述扩散筒内筒（51）外壁的直径。