[發明專利]電力機車用離心式軸流牽引通風機

在審

• 申請號: 201510962030.5
• 申請日: 2015-12-18
• 公開（公告）號: CN105370600A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發明（設計）人: 李廷金;王越
• 申請（專利權）人: 中車大連機車研究所有限公司
• 主分類號: F04D25/08
• 分類號: F04D25/08;F04D29/02;F04D29/28;F04D29/40
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李馨

技術領域

本發明涉及流體機械領域，具體地說是一種輕量化的電力機車用離心式軸 流牽引通風機。

背景技術

目前，我國現有機車普遍比國際先進機車笨重，其輕量化一直是國內機車 研究生產廠商不懈的追求。

現有改進的結構是將牽引通風機豎直安裝在電力機車車廂內，受電力機車 結構限制，牽引通風機需為軸流通風機。但是，電力機車牽引電機的通風管道 很復雜，還需要給機械間供風，沿途流動阻力大，需要通風機提供4000Pa以上 的靜壓才能予以克服。常用單級軸流通風機的特點是壓力低流量大，要提供 4000Pa以上靜壓，在空間受限的電力機車上，至少需要2級以上的軸流風機才 可能達到該要求。多級軸流風機設計難度大，且制造成本高，可靠性也略低。 最終，選擇離心式軸流通風機，但該類型風機也存在些許不足，現有運行的離 心轉軸流風機效率很低，部分風機靜壓效率甚至不足50％。因此，如何設計一 種具有較高離心轉軸流風機效率、輕量化的離心通風機成為目前亟待解決的問 題。

發明內容

根據上述提出的技術問題，而提供一種電力機車用離心式軸流牽引通風機。 本發明主要通過離心風機葉輪的設計及各部件的配合以及材質的改進，通風機 實現靜壓效率提高，靜壓效率超過70％，且實現輕量化，結構緊湊、可靠性高 等效果。

本發明采用的技術手段如下：

一種電力機車用離心式軸流牽引通風機，其特征在于：

包括一豎直安裝在電力機車上的導風筒，所述導風筒包括外風筒和通過后 導葉連接的內風筒，所述外風筒的底部設有接線盒；

一通過過渡法蘭與所述外風筒的端面法蘭連接的集流器；

一安裝在所述內風筒的內風筒法蘭上的電機；

一固定在所述電機的電機軸上的離心風機葉輪，所述離心風機葉輪的葉輪 前盤是自與所述集流器相接的位置向所述外風筒方向延伸的弧面，葉輪后盤是 自與所述內風筒相接的位置向所述離心風機葉輪中心位置延伸的斜面；所述葉 輪前盤和所述葉輪后盤構成一個傾斜的擴壓流道；

一導流罩固定在所述離心風機葉輪的中心上。

上述離心風機葉輪的設計形式更促使從離心風機葉輪流道中流出的氣流更 容易轉向軸流。

進一步地，所述葉輪后盤的斜面傾斜角α為所述葉輪后盤與徑向夾角，所 述斜面傾斜角α通過所述通風機的靜壓和軸向尺寸確定，所述斜面傾斜角α在 5°-45°之間取值。設計靜壓越低、軸向尺寸裕度越大，則斜面傾斜角α越大， 反之，則越小。

進一步地，所述離心風機葉輪的出口為傾斜式出口，與軸向形成葉片出口 傾斜角β，所述葉片出口傾斜角β通過靜壓和通風機的內、外風筒直徑比確定， 所述葉片出口傾斜角β在10°-35°之間取值。在限定空間尺寸的前提下，設計 靜壓越高，則葉片出口傾斜角β越小；內、外風筒直徑比越大，則葉片出口傾 斜角β越大。上述傾斜式出口的設計使離內風筒最近的葉輪后盤的直徑尺寸更 小，有利于抑制氣流從徑向轉向軸向時引起的脫流。

進一步地，所述葉片前盤的外側設有導流板，所述導流板與所述外風筒配 合使靠近所述葉輪前盤流出的空氣逐漸轉為軸向流動。

導風筒要把氣流動能轉換為壓力能，并減少能量轉換過程中的能量損失， 提高靜壓效率。而導流板與外風筒的配合可以迫使靠近葉輪前盤流出的空氣逐 漸轉為軸向流動，同時能夠大大減少空氣向前回流，減輕空氣在集流器、葉輪 前盤和外風筒形成的腔內的渦流烈度，降低能量損失，提高通風機效率。

進一步地，通過調整所述內風筒法蘭的直徑大小從而調整所述內風筒的進 氣端口徑，使得所述導風筒為擴壓式風道；所述內風筒上設有導流環，所述導 流環與所述導流板、所述外風筒形成一個漸縮流道。

空氣從葉輪流出時，其切向分速度遠遠高于軸向分速度，即空氣的離心力 遠大于軸向流動的慣性力，必然在葉輪后盤與內風筒之間的過渡段形成很大的 渦流。為了限制渦流的發展，降低渦流損失，本發明把內風筒進氣端放大，即 內風筒法蘭直徑變大，減小渦流發展空間，使導風筒成為擴壓式風道。導流環 與導流板、外風筒形成的漸縮流道，能夠引導空氣順流道通暢地流動，進一步 減少氣流分離。擴大內風筒進氣端和增加導流環的結構可使通風機仿真計算靜 壓效率提高近2％。