CN216044517U - 一种电力机车冷却塔用低噪型冷却风机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电力机车冷却塔用低噪型冷却风机，属于流体机械技术领域，解决了目前的高速电力机车冷却塔用冷却风机噪音大、能耗大、结构复杂和振动大的问题。包括进风筒和出风筒，其特征在于，所述进风筒和出风筒用螺栓连接在一起形成气流主通道，主通道内设有电机，所述电机驱动连接叶轮，电机前端配置前油管总成，后端配置后油管总成。本实用新型风机比原风机噪声明显降低6dB(2个能量级)，功率下降5kW，使得机车机械间内噪声环境得到大大改善，司机室驾乘舒适感更好，能耗也随之降低，向绿色环保型机车迈进了一大步。同时具有轻量化、能耗低、结构简单紧凑，振动小等特点。

Description

一种电力机车冷却塔用低噪型冷却风机

技术领域

本实用新型属于流体机械技术领域，具体是一种电力机车冷却塔用低噪型冷却风机。

背景技术

随着高速电力机车运行速度越来越高，机车牵引力要求越来越大，其工作时耗散的热量越来越多，对机车冷却系统的要求也越来越苛刻。

急需研发一款集主变压器、牵引变流器、牵引电机等多个部件散热冷却功能于一体的多回路复合冷却系统产品，并引入走行风辅助散热技术，降低车辆行驶过程中对冷却风机的风量需求。

但是目前的电力机车冷却塔用冷却风机噪音大、能耗大、结构复杂和振动大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电力机车冷却塔用低噪型冷却风机，用于解决如下技术问题：

目前的高速电力机车冷却塔用冷却风机噪音大、能耗大、结构复杂和振动大的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种电力机车冷却塔用低噪型冷却风机，包括进风筒和出风筒，其特征在于，所述进风筒和出风筒用螺栓连接在一起形成气流主通道，主通道内设有电机，所述电机驱动连接叶轮，电机前端配置前油管总成，后端配置后油管总成；

所述进风筒包括进风外筒和整流罩，所述进风外筒的一端为进风端，呈喇叭口形状，另一端设有一体成型的圆法兰，圆法兰与出风筒固定连接，所述整流罩与进风外筒同轴设置，所述进风外筒和整流罩之间均布有多个前导叶。

进一步的方案：所述出风筒包括出风外筒、内筒和电机安装板，所述出风外筒的一端为出风端，呈喇叭口形状，另一端设有一体成型的圆法兰，圆法兰与进风筒固定连接，所述内筒设置于出风外筒内，所述内筒和出风外筒之间均布有若干后导叶，所述出风外筒外壁面上周向均匀固定有至少四个所述安装座，所述电机安装板固定于内筒并同轴设置。

进一步的方案：所述电机通过螺栓安装在电机安装板上。

进一步的方案：所述电机安装板与内筒的安装侧周向均匀焊接有至少四个加强筋。

进一步的方案：所述叶轮呈前掠式轴流型，轮毂比为0.68。

进一步的方案：所述整流罩靠近进风外筒的进风端的一面呈半圆弧面，使进口气流平顺进入前导叶，尽可能的减少进口中心区域的涡流。

进一步的方案：所述叶轮上周向均布有8-14个叶片，所述叶片采用前掠式机翼型结构，叶片尾缘设计了仿生锯齿叶片，最大程度上减少了尾缘的脱落涡流，把噪声降至最低。

进一步的方案：所述前导叶数量为叶片数量的0.9-1倍，前导叶与叶片之间的轴向距离为78-83mm，所述前导叶弯曲成一定弧度，使得气流进入叶轮前具有一定的冲角，冲角为2°-5°，同时也保证了进风筒的结构强度。

进一步的方案：所述后导叶数量为叶片数量的1.5-2倍，且互为质数，后导叶弯曲成一定弧度，使得气流方向由径向变成轴向流出风机，吹向散热器。同时，后导叶也是出风筒强度和刚度的保障。

进一步的方案：所述叶片与后导叶之间的轴向距离为126-130mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、进风筒和出风筒用螺栓连接在一起形成气流主通道，主通道内的电机驱动叶轮做功，使得风机在一定流量下具有足够的压头。其中，叶轮与出风筒之间的径向间隙保证在1-3mm，极大可能的减小泄漏损失；从气流流经方向看，前导叶与叶片之间的轴向距离为78-83mm，前导叶数量为叶片数量的 0.9-1倍，且互为质数；叶片与后导叶之间的轴向距离为126-130mm，后导叶数量为叶片数量的1.5-2倍，且互为质数。上述进风筒、出风筒和叶轮的最优化配比关系是冷却风机实现低噪性能的关键。

2、冷却风机的叶轮为前掠式轴流叶轮，轮毂比为0.68，叶片采用前掠式机翼型结构，使得它具有比后向式离心叶轮流量更大，又比普通轴流叶轮噪音更低的特点。在叶片尾缘设计了仿生锯齿叶片，最大程度上减少了尾缘的脱落涡流，把噪声降至最低。

3、冷却风机运行时，叶轮以1760rpm转速旋转，将机车顶部大量冷空气吸入风机，冷空气先经过一层钢丝滤网进行过滤后进入进风筒整流，进风筒内的整流罩和前导叶呈一定的弧度使得气流形成一定的冲角(2°-5°)后送入叶轮，经过叶轮飞速旋转后的空气得到充分加压，迅速流入出风筒内，经过后导叶再次整流和扩压，最后吹向被冷却的散热器，将其热量快速带走，达到强迫冷却变压器和变流器的目的。本实用新型风机比原风机噪声明显降低6dB(2个能量级)，功率下降5kW，使得机车机械间内噪声环境得到大大改善，司机室驾乘舒适感更好，能耗也随之降低，向绿色环保型机车迈进了一大步，同时具有轻量化、能耗低、结构简单紧凑和振动小等特点。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型实施例提供的冷却风机结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的叶轮结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的进风筒结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的出风筒结构示意；

图5为图4中出风筒的A向结构示意。

图中：1、进风筒；11、进风外筒；12、整流罩；13、前导叶；

2、叶轮；21、轮芯；22、轮体；23、叶片；

3、出风筒；31、出风外筒；32、内筒；33、后导叶；34、安装座； 35、电机安装板；36、加强筋；

4、电机；5、前油管总成；6、后油管总成。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型，即所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-5所示，本实用新型实施例中，一种电力机车冷却塔用低噪型冷却风机，包括进风筒1、叶轮2、出风筒3、电机4、前油管总成5和后油管总成6。

进风筒1和出风筒3用螺栓连接在一起形成气流主通道，主通道内的电机4驱动叶轮2做功，使得风机在一定流量下具有足够的压头。其中，叶轮 2与出风筒3之间的径向间隙保证在1-3mm，极大可能的减小泄漏损失；从气流流经方向看，前导叶13与叶片23之间的轴向距离为78-83mm，前导叶 13数量为叶片23数量的0.9-1倍，且互为质数；叶片23与后导叶33之间的轴向距离为126-130mm，后导叶33数量为叶片23数量的1.5-2倍，且互为质数。上述进风筒1、出风筒3和叶轮2的最优化空间配比关系是冷却风机实现低噪性能的关键。

叶轮2为前掠式轴流叶轮，轮毂比为0.68，由轮芯21、轮体22和叶片 23一体成型而成。叶片23采用前掠式机翼型结构，数量为12片，使得它具有比后向式离心叶轮流量更大，又比普通轴流叶轮噪音更低的特点。在叶片 23尾缘设计了仿生锯齿结构，最大程度上减少了尾缘的脱落涡流，把噪声降至最低。同时在轻量化设计方面，本叶轮2的轮体22和叶片23部分使用的是非金属玻璃钢(SMC)材料通过真空袋压技术一体成型，在保证足够的强度同时，使得重量比原叶轮减少17Kg。叶轮2重量大大减小，使得电机4 轴承承载力更小，寿命更长，可靠性更高。

进风筒1由进风外筒11、整流罩12和前导叶13组成，其中进风外筒11 的一端(进风端)为喇叭口形状，对进气气流起集流作用，另一端通过旋压技术形成一个圆法兰，与出风筒3连接，同时也使得进风外筒11的刚度得到增强。出风筒3内部有一个近似球形的整流罩12，使进口气流平顺进入前导叶13，尽可能的减少进口中心区域的涡流。在进风外筒11和整流罩12之间均布有11片前导叶13，前导叶13弯曲成一定弧度，使得气流进入叶轮2前具有一定的冲角(2°-5°)，同时也保证了进风筒1的结构强度。

出风筒3由出风外筒31、内筒32、后导叶33、安装座34、电机安装板35和加强筋36组成，出风筒3是冷却风机最主要整流和承载部件。出风外筒31的一端(出风端)为喇叭口形状，对来自叶轮2的高速气流起扩压作用，将一部分动压迅速转化为动压，提升风机压力和效率；另一端通过旋压技术形成一个圆法兰，与进风筒1连接，同时也使得出风外筒31的刚度得到增强。内筒32为一锥筒结构，扩张角为14°-20°，使得气流在经过后导叶33的通风面积增大，得到一定的扩压。在内筒32和出风外筒31之间均布焊接着19 片后导叶33，后导叶33弯曲成一定弧度，使得气流方向由径向变成轴向流出风机，吹向散热器。同时，后导叶33也是出风筒3强度和刚度的保障。两个相邻后导叶33之间的内筒32壁上开有腰孔，主要作用是让一部分冷却空气通过为电机4实现散热。驱动电机4安装在电机安装板35上，其安装侧焊接有8个加强筋36起支撑加强作用，电机安装板35的内圆与出风外筒31 的同轴度保证在Φ2以内，使得风机振动速度得到控制。出风外筒31上焊接有4个风机安装座34，冷却风机就是通过安装座34固定在冷却塔内部的安装板上。

驱动电机4为19kW三相交流异步电动机，并采用加油型轴承，延长轴承的使用寿命，前后轴承室内均埋有温度传感器，实时监测轴承温升情况，一旦异常并发出警报，提示维护人员进行检修。电机4机座和端盖均采用铸造铝合金，使得电机4具有重量轻的特点。电机4前端配置前油管总成5，后端配置后油管总成6，在监测系统提示缺油故障时为电机4实施注油操作。

工作原理：

电力机车冷却塔工作时，吸收来自变压器、变流器的大量热量，需要配置一台冷却风机对其实施强迫冷却通风散热。本实用新型冷却塔性能参数为：流量8m3/s，压力1400Pa，功率18kW，效率78％，噪声106dB。冷却风机结构简单紧凑，主要由进风筒1、叶轮2、出风筒3、电机4、前油管总成5 和后油管总成6组成。

冷却风机运行时，叶轮2以1760rpm转速旋转，将机车顶部大量冷空气吸入风机，冷空气先经过一层钢丝滤网进行过滤后进入进风筒1整流，进风筒1内的整流罩12和前导叶13呈一定的弧度使得气流形成一定的冲角 (2°-5°)后送入叶轮2，经过叶轮2飞速旋转后的空气得到充分加压，迅速流入出风筒3内，经过后导叶33再次整流和扩压，最后吹向被冷却的散热器，将其热量快速带走，达到强迫冷却变压器和变流器的目的。

本实用新型风机比原风机噪声明显降低6dB(2个能量级)，功率下降 5kW，使得机车机械间内噪声环境得到大大改善，司机室驾乘舒适感更好，能耗也随之降低，向绿色环保型机车迈进了一大步。

以上内容仅仅是对本实用新型结构所做的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种电力机车冷却塔用低噪型冷却风机，包括进风筒(1)和出风筒(3)，其特征在于，所述进风筒(1)和出风筒(3)用螺栓连接在一起形成气流主通道，主通道内设有电机(4)，所述电机(4)驱动连接叶轮(2)，电机(4)前端配置前油管总成(5)，后端配置后油管总成(6)；

所述进风筒(1)包括进风外筒(11)和整流罩(12)，所述进风外筒(11)的一端为进风端，呈喇叭口形状，另一端设有一体成型的圆法兰，圆法兰与出风筒(3)固定连接，所述整流罩(12)与进风外筒(11)同轴设置，所述进风外筒(11)和整流罩(12)之间均布有多个前导叶(13)。

2.根据权利要求1所述的一种电力机车冷却塔用低噪型冷却风机，其特征在于，所述出风筒(3)包括出风外筒(31)、内筒(32)和电机安装板(35)，所述出风外筒(31)的一端为出风端，呈喇叭口形状，另一端设有一体成型的圆法兰，圆法兰与进风筒(1)固定连接，所述内筒(32)设置于出风外筒(31)内，所述内筒(32)和出风外筒(31)之间均布有若干后导叶(33)，所述出风外筒(31)外壁面上周向均匀固定有至少四个安装座(34)，所述电机安装板(35)固定于内筒(32)并同轴设置。

3.根据权利要求2所述的一种电力机车冷却塔用低噪型冷却风机，其特征在于，所述电机(4)通过螺栓安装在电机安装板(35)上。

4.根据权利要求3所述的一种电力机车冷却塔用低噪型冷却风机，其特征在于，所述电机安装板(35)与内筒(32)的安装侧周向均匀焊接有至少四个加强筋(36)。

5.根据权利要求1所述的一种电力机车冷却塔用低噪型冷却风机，其特征在于，所述叶轮(2)呈前掠式轴流型，轮毂比为0.68。

6.根据权利要求1所述的一种电力机车冷却塔用低噪型冷却风机，其特征在于，所述整流罩(12)靠近进风外筒(11)的进风端的一面呈半圆弧面。

7.根据权利要求1所述的一种电力机车冷却塔用低噪型冷却风机，其特征在于，所述叶轮(2)上周向均布有8-14个叶片(23)，所述叶片(23)采用前掠式机翼型结构。

8.根据权利要求7所述的一种电力机车冷却塔用低噪型冷却风机，其特征在于，所述前导叶(13)数量为叶片(23)数量的0.9-1倍，前导叶(13)与叶片(23)之间的轴向距离为78-83mm。

9.根据权利要求8所述的一种电力机车冷却塔用低噪型冷却风机，其特征在于，所述叶片(23)与后导叶(33)之间的轴向距离为126-130mm。

10.根据权利要求9所述的一种电力机车冷却塔用低噪型冷却风机，其特征在于，所述后导叶(33)数量为叶片(23)数量的1.5-2倍，且互为质数。

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