WO2014005384A1

WO2014005384A1 - 动车组用冷却装置

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Publication number: WO2014005384A1
Application number: PCT/CN2012/083519
Authority: WO
Inventors: 孔丽君; 李瑜; 乔巍; 张延蕾; 严兵; 王本义
Original assignee: 中国北车集团大连机车研究所有限公司
Priority date: 2012-07-04
Filing date: 2012-10-25
Publication date: 2014-01-09

Abstract

一种动车组用冷却装置，包括支撑架、至少一个风机、风机箱、进气箱和散热器，其中支撑架包括架I（11）和架II（12），架I（11）和架II（12）的两端各设有一个安装座（13）；风机由双轴伸电机（21）和离心风机叶轮（22）组成，双轴伸电机（21）上方固定有电机架（14）；风机箱包括风机箱I（31）和风机箱II（32），风机箱I（31）和风机箱II（32）分别罩在双轴伸电机（21）两端的离心风机叶轮（22）上，风机箱I（31）和风机箱II（32）的下部固定有底板（33），进气箱包括进气箱I（41）和进气箱II（42），散热器包括散热器I（51）和散热器II（52），将固定成一体的散热器I（51）、散热器II（52）、进气箱I（41）、进气箱II（42）、风机箱I（31）、风机箱II（32）和电机架（14）固定连接于架I（11）和架II（12）之间。本发明具有结构紧凑，质量轻，可靠性高，噪音小，安装方便，维护维修工作量小等优点。

Description

动车组用冷却装置

技术领域

本发明涉及换热技术领域，具体地说是一种动车组用冷却装置。

背景技术

目前，高速动车组对牵引传动系统集成式冷却装置性能要求较高，对可靠性要求极高，对噪声和振动要求苛刻。动车组运行过程中，逐渐暴露出冷却装置存在的一些问题，例如少数冷却装置散热能力不足、风机箱体裂纹、散热器泄漏、散热器积尘严重且不易清洗等。对于时速较高的动车组而言，需增加冷却牵引传动系统的冷却装置的数量，因此对冷却装置的重量又提出了严格的限制。为提高冷却装置散热能力和可靠性，及方便使用和维护，降低运用成本，有必要提供一种散热能力强、可靠性高、重量轻、辅助功率消耗低、使用维护方便，运用成本低廉的冷却装置来解决上述问题。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种动车组用冷却装置。本发明采用的技术手段如下：

一种动车组用冷却装置，包括支撑架、至少一个风机、风机箱、进气箱和散热器，其特征在于：所述支撑架包括架 I和架 II，所述架 I和所述架 II的两端各设有一个安装座；所述风机由双轴伸电机和设置在所述双轴伸电机的电机轴两端的离心风机叶轮组成，所述双轴伸电机上方固定有电机架；所述风机箱包括风机箱 I和风机箱 II，所述风机箱 I和所述风机箱 II分别罩在所述双轴伸电机两端的离心风机叶轮上，所述风机箱 I和所述风机箱 II的下部固定有底板，所述底板上分别设有与所述风机箱 I和所述风机箱 II下端开口相匹配的主排风口；所述进气箱包括进气箱 I和进气箱 II，所述进气箱 I和所述进气箱 II分别固定在所述风机箱 I和所述风机箱 II的两侧；所述散热器包括散热器 I和散热器 II，所述散热器 I和所述散热器 II分别固定在所述进气箱 I和所述进气箱 II 的两侧；将固定成一体的所述散热器 I、所述散热器 II、所述进气箱 I、所述进气箱 II、所述风机箱 I、所述风机箱 II和所述电机架固定连接于所述架 I和所述架 II之间。

作为优选，所述风机箱 I面向所述进气箱 I一侧的进风侧箱体壁上和所述风机箱 π面向所述进气箱 II一侧的进风侧箱体壁上分别设有集流器，所述集流器是从箱体壁向所述离心风机叶轮方向渐缩式开口型集流器，所述集流器小端口圆筒罩在所述离心风机叶轮的进风风筒内侧，所述集流器与所述离心风机叶轮相互重叠部分的风筒径向之间留有 l〜5mm间隙。

作为优选，所述风机箱 I和所述风机箱 II的箱体壁上分别开设有侧排风口。作为优选，所述风机箱 I和所述风机箱 II面向所述双轴伸电机一侧的箱体壁上分别设有挡板，所述挡板的上端设有直径大于所述双轴伸电机的电机轴直径的半圆孔 I，面向所述双轴伸电机一侧的箱体壁上设有与所述半圆孔 I相匹配的半圆孔 II，所述挡板扣合到箱体上时，与所述双轴伸电机相接触的一侧箱体壁上仅剩一个可供所述双轴伸电机的电机轴穿过的圆孔。

作为优选，所述集流器的数量为 _ni，所述挡板的数量为 n₂， ^和满足：

1^=112=2111，

其中 m为所述风机的数量；所述风机箱 I和所述风机箱 II的箱体内分别设有风机箱隔板，所述风机箱 I和所述风机箱 II箱体中的风机箱隔板的数量为 n₃， n₃ 两足：

n₃=m-l。

作为优选，所述进气箱 I与所述风机箱 I之间和所述进气箱 II与所述风机箱 II之间均设有弹性密封环。

作为优选，所述架 I、所述架 II和所述电机架上均设有减重孔；每个所述安装座与所述架 I和所述架 II的固定端均设有加强筋 I；所述架 I和所述架 II 的截面为 U型，在 U型结构内设有加强筋板。

作为优选，所述进气箱 I、所述进气箱 II、所述风机箱 I和所述风机箱 II 的箱体边沿及所述底板的边沿均设有可安装火情报警电缆的孔。

作为优选，所述散热器 I和所述散热器 II的两侧还可设置复合式空气过滤器。

作为优选，所述散热器 I和所述散热器 II均采用板翅式结构，其中空气翅片采用无切口波纹形散热片结构，油通道内采用小波距多切口翅片结构。

本发明采用整体配套设计方法，利用仿真计算分析手段，实现各部件性能之间合理匹配。本发明具有以下优点：

1、减重结构设计，使冷却装置结构更紧凑，重量更轻；

2、部件间的连接方式，减低了内部振源对冷却装置各部件的不利影响，使冷却装置可靠性更高；

3、风机组结构设计，使空气流动更顺畅，消耗的辅助功率更低。

本发明满足散热要求的前提下，体积小、结构紧凑、可靠性高、噪音低、安装方便、维护维修工作量小。基于上述理由本发明可在移动装备车用冷却系统等领域广泛推广。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图 1是本发明主视图。

图 2是本发明架 II的示意图。

图 3是图 2中 A-A向的示意图。

图 4是本发明的立体结构示意图。

具体实施方式

如图 1和图 4所示，一种动车组用冷却装置，包括支撑架、两个风机、风机箱、进气箱和散热器。所述支撑架包括架 I 11和架 II 12，架 I 11和架 II 12采用耐低温钢板折弯制成，截面为 U形，根据强度模拟计算结果，在架 1 11和架 II 12上设置一定数量的减重孔，在 U型结构内主承重位置上设置加强筋板 16 (如图 3所示）；所述架 1 11和所述架 II 12的两端各设有一个安装座 13，安装座 13通过焊接的方式与架 I 11和架 II 12固定；每个所述安装座 13与所述架 I 11和所述架 II 12的固定端均设有加强筋 I 15 (如图 2所示）；安装座 13采用带侧翼的 L形钢板折弯后焊接制成，这种特殊的设计，结构简单，既满足了强度要求，又能最大限度地减轻支撑架的重量。根据具体设计，安装座 13与支撑架之间也可采用紧固件等其它方式连接，沿支撑架长度方向， U形截面可变尺寸设计。

所述风机由双轴伸电机 21和设置在所述双轴伸电机 21 的电机轴两端的离心风机叶轮 22组成， 2个风机，共 4个离心风机叶轮 22; 所述风机的轴中心线与支撑架长度方向一致。所述双轴伸电机 21上方固定有电机架 14，电机架 14 采用耐低温多孔板折弯后焊接制成。电机架 14沿长度方向与架 1 11 和架 II 12 垂直，所述电机架 14上设有减重孔，通过减重孔合理调整电机架 14的频率，使电机架 14一阶频率彻底避开电机运行频率。电机架 14截面近似 1个矩形波形，矩形波外侧的 2个翻边可变形设计，沿电机架 14长度方向，在矩形波两垂直边内侧设置加强筋。这种结构设计与支撑架的设计一样，结构简单，既满足了强度要求，又能最大限度地减轻重量。根据具体设计，沿电机架 14长度方向，矩形波截面可变尺寸设计。

所述风机箱包括风机箱 I 31和风机箱 II 32，所述风机箱 I 31和所述风机箱 II 32分别罩在所述双轴伸电机 21两端的离心风机叶轮 22上，所述风机箱 I 31 和所述风机箱 II 32的下部固定有底板 33，所述底板 33上分别设有与所述风机箱 I 31和所述风机箱 Π 32下端开口相匹配的主排风口；所述进气箱包括进气箱 I 41和进气箱 1142，所述进气箱 I 41和所述进气箱 Π 42分别固定在所述风机箱 I 31和所述风机箱 Π 32的两侧，所述进气箱 I 41与所述风机箱 I 31之间和所述进气箱 Π 42与所述风机箱 Π 32之间均设有弹性密封环 43，这种设计保证了空气系统的密封性，可避免漏气产生的异常噪音；同时，弹性密封环 43可吸收箱体内部空气流动产生的对箱体的冲击和振动，减少内部振源对冷却装置散热器的影响，有利于提高冷却装置的可靠性，调整散热器受热后的轴向变形。所述风机箱 I 31面向所述进气箱 I 41一侧的进风侧箱体壁上和所述风机箱 Π 32面向所述进气箱 II 42—侧的进风侧箱体壁上分别设有集流器 23，共 4个；所述集流器 23是从箱体壁向所述离心风机叶轮 22方向渐缩式开口型集流器，所述集流器 23小端口圆筒罩在所述离心风机叶轮 22的进风风筒内侧，所述集流器 23与所述离心风机叶轮 22相互重叠部分的风筒径向之间留有 l〜5mm间隙。这种设计可以使冷却空气均匀平滑地进入风机，有利于降低空气流通阻力，减少空气在离心风机叶轮 22进口处的泄漏量，提高空气流量，最终有助于提高冷却装置散热能力，降低空气流动噪音，降低电机消耗的功率，节省能源。所述风机箱 I 31和所述风机箱 Π 32面向所述双轴伸电机 21—侧的箱体壁上还分别设有 4 块挡板 34，所述挡板 34的上端设有直径略大于所述双轴伸电机 21的电机轴直径的半圆孔 I，面向所述双轴伸电机 21—侧的箱体壁上设有与所述半圆孔 I相匹配的半圆孔 II，所述挡板 34扣合到箱体上时，面向所述双轴伸电机 21—侧的箱体壁上仅剩一个可供所述双轴伸电机 21的电机轴穿过的圆孔，这种设计可进一步提高风机箱体内空气流量，提高冷却散热能力。所述风机箱 1 31 和所述风机箱 II 32的箱体内分别设有 1个风机箱隔板，风机分隔板使各风机流道独立，不会因多风机排风相互干扰而影响风机组的整体通风性能。风机箱除了底部设置主排风口外，在所述风机箱 I 31和所述风机箱 Π 32的箱体壁上分别开设有侧排风口，所述侧排风口可以开在箱体的两侧壁或者任一侧的侧壁上，这种设计可降低风机底部排风量，即降低风机底部排风速度，使冷却装置总体气动性能更好，可降低风机箱及底板 33负荷，减少箱体产生裂纹的可能性，提高冷却装置可靠性；同时在风机箱体和底板 33上分别设置多个加强筋，可进一步增强箱体负荷能力。

所述散热器包括散热器 I 51和散热器 II 52，所述散热器 I 51和所述散热器 II 52分别固定在所述进气箱 1 41 和所述进气箱 Π 42 的两侧；所述散热器 I 51 和所述散热器 Π 52均采用板翅式结构，其中空气翅片采用无切口波纹形散热片结构，这种结构解决了动车组散热器易污脏、维护工作量大等难题；油通道内采用小波距多切口翅片结构，在满足油侧压力损失的前提下，提高了散热能力。根据需要，所述散热器 I 51和所述散热器 II 52的两侧还可设置复合式空气过滤器。

将固定成一体的所述散热器 1 51、所述散热器 1152、所述进气箱 1 41、所述进气箱 1142、所述风机箱 I 31、所述风机箱 II 32和所述电机架 14固定连接于所述架 I 11和所述架 II 12之间。即各部件与振源部件不直接相连，这种设计降低了冷却装置电机旋转产生的内部振动对箱体的影响，同样可以减少各部件产生裂纹的可能性，提高冷却装置可靠性。

另外，所述进气箱 1 41、所述进气箱 1142、所述风机箱 1 31 和所述风机箱 II 32的箱体边沿及所述底板 33的边沿均设有可安装火情报警电缆的孔 17，可增加设备的安全性能。本发明各组成部分可根据需要增减数量。

本发明工作时，风机的电机 21旋转，带动离心风机叶轮 22转动，吸引外部环境空气流向散热器，冷却空气经过散热器，吸收散热器内腔中高温液体的热量后，再先后经过进气箱、风机箱，在离心风机叶轮 22的作用下气流旋转 90 度后垂直吹向地面。被冷却后的液体在泵的作用下流回变压器或变流器，完成对电器元件的冷却。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

权利要求书

1、一种动车组用冷却装置，包括支撑架、至少一个风机、风机箱、进气箱和散热器，其特征在于：所述支撑架包括架 I (11)和架 II (12)，所述架 I (11) 和所述架 II (12)的两端各设有一个安装座（13); 所述风机由双轴伸电机（21) 和设置在所述双轴伸电机（21) 的电机轴两端的离心风机叶轮（22) 组成，所述双轴伸电机（21) 上方固定有电机架（14); 所述风机箱包括风机箱 I (31) 和风机箱 II (32)，所述风机箱 I (31) 和所述风机箱 II (32)分别罩在所述双轴伸电机（21) 两端的离心风机叶轮（22) 上，所述风机箱 I (31) 和所述风机箱 II (32) 的下部固定有底板（33)，所述底板（33)上分别设有与所述风机箱 I (31) 和所述风机箱 II (32) 下端开口相匹配的主排风口；所述进气箱包括进气箱 I (41)和进气箱 II (42)，所述进气箱 I (41)和所述进气箱 II (42) 分别固定在所述风机箱 I (31) 和所述风机箱 II (32) 的两侧；所述散热器包括散热器 I (51)和散热器 II (52)，所述散热器 I (51)和所述散热器 II (52) 分别固定在所述进气箱 I (41) 和所述进气箱 II (42) 的两侧；将固定成一体的所述散热器 I (51)、所述散热器 II (52)、所述进气箱 I (41)、所述进气箱 II (42)、所述风机箱 I (31)、所述风机箱 II (32) 和所述电机架（14) 固定连接于所述架 I (11) 和所述架 II (12) 之间。

2、根据权利要求 1所述的动车组用冷却装置，其特征在于：所述风机箱 I (31) 面向所述进气箱 I (41) 一侧的进风侧箱体壁上和所述风机箱 II (32) 面向所述进气箱 II (42)一侧的进风侧箱体壁上分别设有集流器（23)，所述集流器（23) 是从箱体壁向所述离心风机叶轮（22) 方向渐缩式开口型集流器，所述集流器（23) 小端口圆筒罩在所述离心风机叶轮（22) 的进风风筒内侧，所述集流器（23) 与所述离心风机叶轮（22) 相互重叠部分的风筒径向之间留有 l〜5mm间隙。

3、根据权利要求 1所述的动车组用冷却装置，其特征在于：所述风机箱 I (31) 和所述风机箱 II (32) 的箱体壁上分别开设有侧排风口。

4、根据权利要求 1所述的动车组用冷却装置，其特征在于：所述风机箱 I (31) 和所述风机箱 II (32) 面向所述双轴伸电机（21) —侧的箱体壁上分别设有挡板（34)，所述挡板（34) 的上端设有直径大于所述双轴伸电机（21) 的电机轴直径的半圆孔 I，面向所述双轴伸电机（21) —侧的箱体壁上设有与所述半圆孔 I相匹配的半圆孔 II，所述挡板（34) 扣合到箱体上时，面向所述双轴伸电机（21) —侧的箱体壁上仅剩一个可供所述双轴伸电机（21) 的电机轴穿过的圆孔。

5、根据权利要求 1所述的动车组用冷却装置，其特征在于：所述集流器（23) 的数量为 ^，所述挡板（34) 的数量为 n₂，和满足：

1^=112=2111，

其中 m为所述风机的数量；所述风机箱 I (31) 和所述风机箱 II (32) 的箱体内分别设有风机箱隔板，所述风机箱 I (31) 和所述风机箱 II (32) 箱体中的风机箱隔板的数量为 n₃， n₃满足：

n₃=m-l。

6、根据权利要求 1所述的动车组用冷却装置，其特征在于：所述进气箱 I (41) 与所述风机箱 I (31)之间和所述进气箱 II (42) 与所述风机箱 II (32) 之间均设有弹性密封环（43)。

7、根据权利要求 1所述的动车组用冷却装置，其特征在于：所述架 I (11)、所述架 II (12) 和所述电机架（14) 上均设有减重孔；每个所述安装座（13) 与所述架 I (11)和所述架 II (12) 的固定端均设有加强筋 I (15); 所述架 I

(11) 和所述架 II (12) 的截面为 U型，在 U型结构内设有加强筋板（16)。

8、根据权利要求 1所述的动车组用冷却装置，其特征在于：所述进气箱 I (41)、所述进气箱 II (42)、所述风机箱 I (31) 和所述风机箱 II (32) 的箱体边沿及所述底板（33) 的边沿均设有可安装火情报警电缆的孔（17)。

9、根据权利要求 1所述的动车组用冷却装置，其特征在于：所述散热器 I (51) 和所述散热器 II (52) 的两侧还可设置复合式空气过滤器。

10、根据权利要求 1所述的动车组用冷却装置，其特征在于：所述散热器 I (51) 和所述散热器 II (52) 均采用板翅式结构，其中空气翅片采用无切口波纹形散热片结构，油通道内采用小波距多切口翅片结构。