电力机车用离心式轴流牵引通风机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及流体机械领域，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】
[0002]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。
[0003]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。
【实用新型内容】
[0004]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。本实用新型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。
[0005]本实用新型采用的技术手段如下:
[0006]—种电力机车用离心式轴流牵引通风机，其特征在于:
[0007]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；
[0008]—通过过渡法兰与所述外风筒的端面法兰连接的集流器；
[0009]—安装在所述内风筒的内风筒法兰上的电机；
[0010]—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；
[0011 ] 一导流罩固定在所述离心风机叶轮的中心上。
[0012]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。
[0013]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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]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。
[0017]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。
[0018]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，本实用新型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%。
[0019]进一步地，所述外风筒的端面法兰上设有密封海绵橡胶圈。密封海绵橡胶圈有很好的可压缩性，在安装在电力机车上时，可以通过挤压密封海绵橡胶圈起到密封连接作用。
[0020]进一步地，所述导风筒、所述电机均采用铝合金材质制作而成。
[0021]进一步地，所述后导叶与所述内风筒和所述外风筒为插入式焊接结构。
[0022]本实用新型为了达到轻量化设计，导风筒采用铝合金。铝合金密度低，但是，其强度指标也低于碳钢。为提高结构强度，减轻焊缝受力情况，把现有技术中的后导叶与内、夕卜风筒的焊接结构更改为插入式，即在内、外风筒上切割出槽，把叶片插入槽中，再在外风筒的外面和内风筒的内表面把叶片与风筒焊接起来。这样，电机和内风筒的重力传递给后导叶后，后导叶的受力为压应力，焊缝主要起后导叶与内、外风筒之间的连接作用，受力情况获得改善。现有技术中常用导风筒是叶片直接与内外风筒焊接，叶片作为一个悬臂梁，在焊缝区域存在应力集中现象，受力状态恶化。另外，本实用新型采用的插入式焊接是在内外表面外面焊接，焊接空间大，消除了叶片相互间的干扰，可提升焊接效率和焊接质量。
[0023]同样，电机是轻量化设计的关键部件，为减轻重量，电机的壳体全部采用铝合金。由于本实用新型风量大静压高，电机功率大，达到32kW，电机的整机重量仍然接近200kg，在机车和动车应用领域，如此大功率的电机采用铝合金壳体铸造属首次。考虑到铝合金强度低，且电机是悬臂安装，最后调整安装方式，把吊装结构更改为电机坐在内风筒法兰上面，改变现有的吊装结构。
[0024]进一步地，所述后导叶出气边后方设有电缆护套管，所述电缆护套管的外径与所述后导叶的压力面相切。
[0025]电缆护套管安装位置选择在后导叶出气边后面，且使护套管的外径基本与后导叶的压力面相切。在后导叶吸力面出口附近一般都会存在一个分离区，让电缆护套管布置在分离区，能够最大地降低电缆护套管对气流流场的不利影响。现有技术中常用风机的电缆护套管一般直接安装在两个后导叶中间的流道中，这样严重影响了该流道内的气流流场，降低通风效率，且增大噪音。
[0026]较现有技术相比，本实用新型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%，基本达到了目前离心通风机中的较好水平;且实现轻量化，与相同规格的普通机车牵引通风机比较，整体重量只有普通风机的57%左右，减轻约43%，具有结构紧凑、可靠性高等优点。基于上述理由本实用新型可广泛推广。
【附图说明】
[0027]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0028]图1是本实用新型的剖视图