[发明专利]电力机车用离心式轴流牵引通风机

说明书

技术领域

本发明涉及流体机械领域，具体地说是一种轻量化的电力机车用离心式轴 流牵引通风机。

背景技术

目前，我国现有机车普遍比国际先进机车笨重，其轻量化一直是国内机车 研究生产厂商不懈的追求。

现有改进的结构是将牵引通风机竖直安装在电力机车车厢内，受电力机车 结构限制，牵引通风机需为轴流通风机。但是，电力机车牵引电机的通风管道 很复杂，还需要给机械间供风，沿途流动阻力大，需要通风机提供4000Pa以上 的静压才能予以克服。常用单级轴流通风机的特点是压力低流量大，要提供 4000Pa以上静压，在空间受限的电力机车上，至少需要2级以上的轴流风机才 可能达到该要求。多级轴流风机设计难度大，且制造成本高，可靠性也略低。 最终，选择离心式轴流通风机，但该类型风机也存在些许不足，现有运行的离 心转轴流风机效率很低，部分风机静压效率甚至不足50％。因此，如何设计一 种具有较高离心转轴流风机效率、轻量化的离心通风机成为目前亟待解决的问 题。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种电力机车用离心式轴流牵引通风机。 本发明主要通过离心风机叶轮的设计及各部件的配合以及材质的改进，通风机 实现静压效率提高，静压效率超过70％，且实现轻量化，结构紧凑、可靠性高 等效果。

本发明采用的技术手段如下：

一种电力机车用离心式轴流牵引通风机，其特征在于：

包括一竖直安装在电力机车上的导风筒，所述导风筒包括外风筒和通过后 导叶连接的内风筒，所述外风筒的底部设有接线盒；

一通过过渡法兰与所述外风筒的端面法兰连接的集流器；

一安装在所述内风筒的内风筒法兰上的电机；

一固定在所述电机的电机轴上的离心风机叶轮，所述离心风机叶轮的叶轮 前盘是自与所述集流器相接的位置向所述外风筒方向延伸的弧面，叶轮后盘是 自与所述内风筒相接的位置向所述离心风机叶轮中心位置延伸的斜面；所述叶 轮前盘和所述叶轮后盘构成一个倾斜的扩压流道；

一导流罩固定在所述离心风机叶轮的中心上。

上述离心风机叶轮的设计形式更促使从离心风机叶轮流道中流出的气流更 容易转向轴流。

进一步地，所述叶轮后盘的斜面倾斜角α为所述叶轮后盘与径向夹角，所 述斜面倾斜角α通过所述通风机的静压和轴向尺寸确定，所述斜面倾斜角α在 5°-45°之间取值。设计静压越低、轴向尺寸裕度越大，则斜面倾斜角α越大， 反之，则越小。

进一步地，所述离心风机叶轮的出口为倾斜式出口，与轴向形成叶片出口 倾斜角β，所述叶片出口倾斜角β通过静压和通风机的内、外风筒直径比确定， 所述叶片出口倾斜角β在10°-35°之间取值。在限定空间尺寸的前提下，设计 静压越高，则叶片出口倾斜角β越小；内、外风筒直径比越大，则叶片出口倾 斜角β越大。上述倾斜式出口的设计使离内风筒最近的叶轮后盘的直径尺寸更 小，有利于抑制气流从径向转向轴向时引起的脱流。

进一步地，所述叶片前盘的外侧设有导流板，所述导流板与所述外风筒配 合使靠近所述叶轮前盘流出的空气逐渐转为轴向流动。

导风筒要把气流动能转换为压力能，并减少能量转换过程中的能量损失， 提高静压效率。而导流板与外风筒的配合可以迫使靠近叶轮前盘流出的空气逐 渐转为轴向流动，同时能够大大减少空气向前回流，减轻空气在集流器、叶轮 前盘和外风筒形成的腔内的涡流烈度，降低能量损失，提高通风机效率。

进一步地，通过调整所述内风筒法兰的直径大小从而调整所述内风筒的进 气端口径，使得所述导风筒为扩压式风道；所述内风筒上设有导流环，所述导 流环与所述导流板、所述外风筒形成一个渐缩流道。

空气从叶轮流出时，其切向分速度远远高于轴向分速度，即空气的离心力 远大于轴向流动的惯性力，必然在叶轮后盘与内风筒之间的过渡段形成很大的 涡流。为了限制涡流的发展，降低涡流损失，本发明把内风筒进气端放大，即 内风筒法兰直径变大，减小涡流发展空间，使导风筒成为扩压式风道。导流环 与导流板、外风筒形成的渐缩流道，能够引导空气顺流道通畅地流动，进一步 减少气流分离。扩大内风筒进气端和增加导流环的结构可使通风机仿真计算静 压效率提高近2％。