電力機車用離心式軸流牽引通風機的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及流體機械領域，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】
[0002]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。
[0003]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。
【實用新型內容】
[0004]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。本實用新型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。
[0005]本實用新型采用的技術手段如下:
[0006]—種電力機車用離心式軸流牽引通風機，其特征在于:
[0007]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；
[0008]—通過過渡法蘭與所述外風筒的端面法蘭連接的集流器；
[0009]—安裝在所述內風筒的內風筒法蘭上的電機；
[0010]—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；
[0011 ] 一導流罩固定在所述離心風機葉輪的中心上。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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，本實用新型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%。
[0019]進一步地，所述外風筒的端面法蘭上設有密封海綿橡膠圈。密封海綿橡膠圈有很好的可壓縮性，在安裝在電力機車上時，可以通過擠壓密封海綿橡膠圈起到密封連接作用。
[0020]進一步地，所述導風筒、所述電機均采用鋁合金材質制作而成。
[0021]進一步地，所述后導葉與所述內風筒和所述外風筒為插入式焊接結構。
[0022]本實用新型為了達到輕量化設計，導風筒采用鋁合金。鋁合金密度低，但是，其強度指標也低于碳鋼。為提高結構強度，減輕焊縫受力情況，把現有技術中的后導葉與內、夕卜風筒的焊接結構更改為插入式，即在內、外風筒上切割出槽，把葉片插入槽中，再在外風筒的外面和內風筒的內表面把葉片與風筒焊接起來。這樣，電機和內風筒的重力傳遞給后導葉后，后導葉的受力為壓應力，焊縫主要起后導葉與內、外風筒之間的連接作用，受力情況獲得改善。現有技術中常用導風筒是葉片直接與內外風筒焊接，葉片作為一個懸臂梁，在焊縫區域存在應力集中現象，受力狀態惡化。另外，本實用新型采用的插入式焊接是在內外表面外面焊接，焊接空間大，消除了葉片相互間的干擾，可提升焊接效率和焊接質量。
[0023]同樣，電機是輕量化設計的關鍵部件，為減輕重量，電機的殼體全部采用鋁合金。由于本實用新型風量大靜壓高，電機功率大，達到32kW，電機的整機重量仍然接近200kg，在機車和動車應用領域，如此大功率的電機采用鋁合金殼體鑄造屬首次。考慮到鋁合金強度低，且電機是懸臂安裝，最后調整安裝方式，把吊裝結構更改為電機坐在內風筒法蘭上面，改變現有的吊裝結構。
[0024]進一步地，所述后導葉出氣邊后方設有電纜護套管，所述電纜護套管的外徑與所述后導葉的壓力面相切。
[0025]電纜護套管安裝位置選擇在后導葉出氣邊后面，且使護套管的外徑基本與后導葉的壓力面相切。在后導葉吸力面出口附近一般都會存在一個分離區，讓電纜護套管布置在分離區，能夠最大地降低電纜護套管對氣流流場的不利影響。現有技術中常用風機的電纜護套管一般直接安裝在兩個后導葉中間的流道中，這樣嚴重影響了該流道內的氣流流場，降低通風效率，且增大噪音。
[0026]較現有技術相比，本實用新型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%，基本達到了目前離心通風機中的較好水平;且實現輕量化，與相同規格的普通機車牽引通風機比較，整體重量只有普通風機的57%左右，減輕約43%，具有結構緊湊、可靠性高等優點。基于上述理由本實用新型可廣泛推廣。
【附圖說明】
[0027]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0028]圖1是本實用新型的剖視圖