一种具有E15耐火完整性的机车变流器箱体的制作方法

一种具有e15耐火完整性的机车变流器箱体
技术领域
1.本发明涉及机车变流器防火技术，具体为一种具有e15耐火完整性的机车变流器箱体。


背景技术：

2.随着轨道交通的快速发展，机车车辆速度的不断提高，车辆运行安全问题备受关注，而预防车辆运行过程中的火灾发生也是车辆运行安全的重中之重。
3.作为机车车辆核心部件的变流器设备内部电气部件多，结构布置紧凑，当电气部件故障或高压放电故障时可能会引起变流器柜内火灾。机车车辆内部设施较多，一旦发生火灾会导致非常危险的后果，因此控制火灾蔓延是防止变流器内部起火波及到车辆内其他设备的有效方法。
4.目前轨道交通机车车辆设备执行en 45545系列标准，在en 45545-3标准中要求在电气设备和乘客区或工作人员区之间安装防火屏障或隔板，也可将电气设备的外壳设计为提供这种保护的装置，以防火灾发生时乘客区和/或工作人员区受到影响。牵引变流器属于机车内大功率设备，变流器箱体为电气设备的外壳，需要做相应的防火屏障设计以实现变流器的耐火性能。根据标准要求，机车变流器最高需满足耐火完整性15分钟（e15）要求。
5.现有技术中，因机车变流器纵向尺寸较大，内部部件多、重量大，为了保证变流箱体强度，箱体主框架及蒙皮板多采用钢板材料，但为了满足变流器整体重量限制，且考虑维修维护性，箱体门板多选用2mm铝合金材料以减小重量便于拆装。门板上的把手、锁具等，均采用开孔或铆钉等进行安装固定；对需要进行观察的部位，在门板上预留有透明的有机玻璃板观察窗。针对有密封要求的变流器箱体，在焊缝等拼接缝隙处涂抹密封胶或采用橡胶密封条进行密封处理。箱体及门板表面进行喷漆处理，油漆满足en 45545-2中的hl2的阻燃等级。
6.也有部分变流器因整车减重需求，变流器箱体的四周蒙皮板和前后门板甚至主体框架均采用铝合金材料进行设计。
7.现有技术的机车变流器箱体蒙皮所用钢板耐火性能可达e15以上，但变流器箱体的铝合金材质门板的耐火性能不能达到e15要求，且箱体焊缝、门板与箱体组装的缝隙处、有机玻璃的观察窗、以及铆钉孔等部位不具有防火密封性能，变流器箱体不能满足铁路车辆防火隔断产品的e15等级的耐火性能。一旦在变流器产品内部发生火灾时，变流器箱体结构对火焰蔓延的阻断能力不足，变流器内部火焰可通过箱体及门板的缝隙窜出，或将铝制门板烧熔，从而蔓延波及到车辆内的其它设备，造成更大的经济损失，甚至危及司乘人员的人身安全。


技术实现要素：

8.本发明为满足机车车辆电气设备耐火性能要求，在不改变现有变流器箱体基本设计结构的前提下，通过防火涂料、防火膨胀条、防火密封胶、无机耐高温玻璃等防火材料的
合理应用，实现机车变流器箱体耐火完整性满足e15的需求。
9.本发明是采用如下技术方案实现：一种具有e15耐火完整性的机车变流器箱体，变流器箱体的上下左右四边采用不锈钢板作为蒙皮板；前门板和后门板采用铝板为主材，门板内侧喷底漆后再喷涂膨胀型防火涂料；变流器箱体拼接处或板间焊缝处涂抹防火密封胶；门板或者蒙皮板上设有观察窗，观察窗采用无机耐高温玻璃作为主体材料，在耐高温玻璃上粘贴第一防火膨胀条，在耐高温玻璃内外两侧的四边粘贴第一密封橡胶条，将粘贴有第一防火膨胀条和第一密封橡胶条的耐高温玻璃通过不锈钢盖板安装在门板或者蒙皮板上，安装接缝处涂抹防火密封胶。
10.膨胀型防火涂料在发生火灾时膨胀发泡，形成泡沫层，泡沫层不仅隔绝了氧气，还可延滞热量和火势传向被保护基材的速率。涂层膨胀发泡产生泡沫层的过程因体积扩大呈吸热反应，同时消耗大量热量，有利于降低结构温度，阻止火灾的迅速蔓延。本发明方案中喷涂了防火涂料的铝门板耐火完整性可达e15。
11.当变流器内部有火灾发生时，耐高温玻璃可以耐火30分钟，防火膨胀条在火焰高温下会迅速膨胀，阻断火焰蔓延路径。缝隙处的防火密封胶遇火可膨胀并阻断火焰，从而保证火焰不会窜出。
12.变流器箱体拼接处或板间焊缝处涂抹防火密封胶，保证变流器箱体无缝隙，当变流器内部有火灾发生时，缝隙处的防火密封胶膨胀并有效阻断火焰，保证火焰不会窜出。
13.进一步的，门板内侧沿四个边设有密封槽，用来安装第二密封橡胶条，密封槽的挡板为u形结构，挡板朝内的平面侧用来粘贴第二防火膨胀条，朝外的平面侧用于和门板固定；在门板与变流器箱体组装后，门板上的第二橡胶密封条与箱体框架接触，起到密封作用；第二防火膨胀条与箱体框架间留有一定的空隙，安装后与箱体框架不接触。
14.在门板与变流器箱体组装后，门板上的密封橡胶条与箱体框架接触，起到密封作用；防火膨胀条与箱体框架间留有一定的空隙，安装后与箱体框架不接触，避免影响箱体与门板之间的密封。当变流器内部有火灾发生时，防火膨胀条在火焰高温下会迅速膨胀，填充预留的空隙，阻断火焰蔓延路径。
15.本发明的有益效果：本发明方案不改变现有变流器箱体基本设计结构及设计习惯，实现难度小、成本低。通过对防火涂料、防火膨胀条、防火密封胶、无机耐高温玻璃等防火材料的合理应用，实现机车变流器箱体耐火完整性e15的结构需求。可有效防止机车变流器内部可能发生的火灾蔓延至机车车辆内部的其它电气设备，造成设备损坏，减少经济损失，保障司乘人员的人身安全。
附图说明
16.图1变流器箱体结构示意图。
17.图2 变流器门板外侧面示意图。
18.图3为门板的侧视图。
19.图4变流器门板内侧面示意图。
20.图5观察窗耐火结构示意图（立体图）。
21.图6观察窗耐火结构示意图（主视图）。
22.图7为图6的a-a剖视图。
23.图8门板与变流器箱体间的防火结构剖面示意图（立体视角）。
24.图9门板与变流器箱体间的防火结构剖面示意图（平视）。
25.图10箱体缝隙处防火结构示意图。
26.1-箱体蒙皮，2-膨胀型防火涂料，3-门板，4-观察窗，5-u型挡板，6-第二密封橡胶条，7-第二防火膨胀条，8-防火密封胶，9-箱体框架，10-铆钉，11-门锁，12-门把手，13-标签，14-门板内侧，15-紧固件；4-1-耐高温玻璃，4-2-第一密封橡胶条，4-3-第一防火膨胀条，4-4-盖板。
具体实施方式
27.本发明方案应用于动力集中动车组牵引变流器箱体，通过耐火结构方案设计实现变流器箱体耐火性能满足标准en 45545-3：2013 铁路应用-铁路车辆防火-第3部分中完整性e15的要求。具体方案如下：变流器箱体四周蒙皮板采用2mm不锈钢板，2mm不锈钢板性能可达到e60，见图1。
28.变流器箱体的前门板和后门板采用2mm铝板为主材，门板内侧喷底漆120um，再喷涂膨胀型防火涂料svt dg-skn，总喷涂厚度为1mm，且喷涂均匀，无薄弱点，该防火涂料遇火可膨胀20倍以上。膨胀型防火涂料涂层在发生火灾时膨胀发泡，形成泡沫层，泡沫层不仅隔绝了氧气，具有很好的耐火性能，可延滞热量和火势传向被保护基材的速率，有利于降低结构温度，阻止火灾的迅速蔓延。门板上安装的门锁、门抠手、标签等附件均选择不锈钢材质，避免使用橡胶、塑料等非金属材料。附件安装在门板上后，在所有接缝处涂抹防火密封胶zz345，该防火密封胶遇火可膨胀2倍，阻断火焰蔓延路径，见图2、3、4。
29.针对变流器内部需要观察的部位，在变流器门板上设计耐火结构的观察窗。观察窗采用无机耐高温玻璃作为主体材料，在耐高温玻璃上粘贴flextherm 190防火膨胀条，该防火膨胀条在火焰高温下可迅速膨胀20倍。在耐高温玻璃两侧的四边粘贴第一密封橡胶条，将粘贴有第一防火膨胀条和第一密封橡胶条的耐高温玻璃通过不锈钢盖板压紧密封安装在门板上，防火膨胀条内边缘超出盖板边缘5mm，膨胀后可阻断耐高温玻璃与盖板间缝隙处火焰窜出。盖板与门板安装的四周缝隙处涂抹防火密封胶zz345，见图5、6、7。
30.变流器箱门板上设计密封槽，用来安装第二密封橡胶条，将密封槽的挡板设计为u形结构，u形挡板采用铆钉与门板进行连接安装，u形挡板的平面侧用来粘贴flextherm 190第二防火膨胀条。在门板与变流器箱体组装后，门板上的第二密封橡胶条与箱体框架接触，起到密封作用；第二防火膨胀条与门板外沿之间留有1mm的间隙，安装后不接触箱体框架，避免影响门板与箱体之间的密封。门板安装到箱体上之后，门板上的防火密封条内侧四周均超出箱体框架5mm，防火膨胀条遇火膨胀后伸向箱体框架内侧，阻挡火焰窜出。见图8、9所示。
31.变流器箱体拼接处及板间焊缝处涂抹防火密封胶zz345，保证变流器箱体对外部分均匀密封，无缝隙，火灾发生时，防火密封胶通过膨胀阻断火焰窜出。见图10所示。
32.实际应用中，本发明还可以有下述方案：1）机车变流器箱体主体材质采用钢板材料，门板也采用钢板材料，仅将门板与箱体安装处采用防火膨胀条，将箱体焊缝等其它缝隙后孔隙处采用防火密封胶进行处理，也
可达到机车变流器箱体的耐火完整性需求。
33.2）机车变流器箱体主体材质采用铝合金材料，将箱体四周蒙皮板内侧均采用本方案的防火涂料，亦可达到机车变流器箱体的耐火完整性需求。
34.3）针对机车变流器中局部有耐火结构要求的，可以针对该区域进行耐火设计，实现变流器箱体的局部耐火完整性需求。
35.4）可选择具有同等耐火性能的其它型号的防火材料实现。