牵引变压器用冷却单元的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种动车组牵引变压器冷却单元，通过优化匹配技术，保证冷却空气系统风机工作在高效工作区，从而实现换热能力、辅助功率消耗、噪音之间的最优化匹配，适用于时速300～350公里动车组，在三相交流电为380V 50Hz或440V 60Hz的条件下，都能满足散热性能的要求，又不增加冷却单元的重量；采用安全措施可强化结构强度，同时防止底板脱落；采用综合降噪措施可降低冷却单元噪音。
【专利说明】牵引变压器用冷却单元
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及动车组冷却系统【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前我国电力动车组牵引变压器冷却单元存在以下缺点:
[0003](I)冷却单元过滤器采用的FSA过滤器同流量下空气阻力较高，且过滤效果欠佳。也就是说在同样的散热能力下需要消耗更高的辅助功率，即能耗高。另外，春秋季节，柳絮、树叶经常堵塞空气过滤器进气通道，需要频繁清洗过滤器，现有冷却单元过滤器拆装困难，给用户带来极大不便。
[0004](2)冷却单元防护底板直接作为动车组车下设备舱底板，防护底板与风道装配、垂直承重立柱装配之间采用常规的螺栓连接。一旦因异常振动等特殊原因造成防护底板上安装螺栓全部脱落后，防护底板脱落进入轨道，对列车的安全运行造成严重威胁。
[0005](3)冷却单元风机箱体和集流器安装板局部部位开裂，降低冷却单元可靠性，造成安全隐患。
实用新型内容
[0006]本实用新型所解决的技术问题是提供一种散热能力更高、辅助功率消耗更低、结构更可靠安全的牵引变压器冷却单元。
[0007]本实用新型采用的技术方案是一种牵引变压器用冷却单元，包括防护底板装配、垂直承重立柱装配、顶部承重安装框架装配，过滤器装配、散热器装配、风机风道装配、风机组装配、电连接器或接线盒装配、散热器进出口蝶阀；
[0008]所述顶部承重安装框架装配设置根长主梁，分设在冷却单元前后侧上部，在根长主梁的左右端部设置安装孔，用于安装整个冷却单元；顶部承重安装框架装配上依次固定有过滤器装配、散热器装配、风机风道装配；风机组装配通过紧固件安装在风机风道装配上。
[0009]所述冷却单元顶部承重安装框架与垂直承重立柱通过紧固件连接在一起，通过设计，可在一定范围内适当调整垂直承重立柱上各安装孔的尺寸。使底板与垂直承重立柱安装后，消除预应力，保证冷却单元各部件的整体强度。
[0010]所述防护底板装配由前至后依次设置有在同一平面内的前底板、散热器底平面板、风机底板、后底板、边底板；防护底板装配可直接作为车下设备舱的底板，各板之间通过耐低温密封胶条密封，实现车下设备舱在高寒环境条件下的保温能力。根据需要，可将底板合并或拆分。
[0011]所述垂直承重立柱装配设置一组拉制或折弯焊接型材，并通过紧固件分别与顶部承重安装框架装配、防护底板装配连接固定；与前底板前侧固定的2个立柱下部各安装I个支架板，与后底板后侧固定的2个立柱下部各安装I个支架板；边底板与立柱之间通过斜拉板用紧固件连接固定；
[0012]所述过滤器装配采用两级三重过滤，包括一级过滤器和二级过滤器。一级过滤器包括钢丝网和纤维过滤网，其中纤维过滤网通过带锁紧功能的胶条与带边框的钢丝网组合，一级过滤器底部插在经特殊设计的插槽内卡紧，该插槽固定在二级过滤器底部；一级过滤器上部通过快速锁紧锁与二级过滤器固定；一级过滤器上设置拆装用手柄；二级过滤器由边框、安装板和迷宫型过滤芯材经铆接、焊接方式固定在一起。一级过滤器的两重过滤主要实现滤尘功能，二级过滤器兼滤尘和滤水功能。
[0013]所述散热器装配包括冷却芯体、芯体两端的油室、油室上的进出油法兰、吊装座，散热器通过吊装座固定于所述顶部承重安装框架装配，其中冷却芯体由散热单元按顺序叠加后通过焊接连接在一起，形成空气流道和油流道；该散热单元由空气侧封条、空气侧散热翅片、隔板、油侧封条、油侧散热翅片构成。
[0014]所述防护底板装配与所述垂直承重立柱装配、风机风道装配之间设有双重防脱结构。一种防脱落方案是:所述前底板与立柱之间，边底板与斜拉板之间，后底板与立柱之间采用尾端带孔的螺栓连接固定，螺栓尾孔内再插销钉防脱落；风机底板与风机风道装配之间设置L型防脱板，防脱板固定在风机风道装配立板底部。另一种防脱落方案是:所述前底板与立柱之间，边底板与斜拉板之间，后底板与立柱之间、风机底板与风机风道装配之间采用头部带孔螺栓固定，两两或多个螺栓头部用钢丝连接固定，同时分别在上述部件之间设置防脱紧固锁。防脱紧固锁形状和位置可根据需要调整。
[0015]冷却单元防护底板采用双重防脱落结构，可防止因异常振动等特殊原因造成防护底板上螺栓脱落，防脱板或防护紧固锁将防止冷却单元底板脱落进入轨道，有效保证了列车的安全运行。
[0016]所述冷却单元采用新型迷宫式过滤芯材与一级过滤器配合，在提高过滤器滤尘、滤水效率的同时降低空气阻力，从而降低辅助功率消耗。与传统的FSA过滤器相比，在相同的空气流速条件下，新型过滤器装配4的空气阻力比FSA过滤器低约30?40% (流速6m/s条件时)；配用相同的冷却单元，即系统空气阻力相同的条件下，冷却单元冷却空气流量可提闻约11 %，极大地提闻了冷却单兀散热能力。
[0017]另外，由于插槽+90度旋转快速紧固锁的配合使用，使过滤器能够实现5min快速更换，纤维过滤网可反复清洗使用，极大的方便了的使用和维护，提高了维护工作效率，也降低了用户的维护费用。
[0018]所述散热器装配包括冷却芯体、芯体两端的油室、油室上的进出油法兰、吊装座，散热器通过吊装座固定于所述顶部承重安装框架装配，其中冷却芯体由多个散热单元按一定顺序和规律叠加后通过焊接连接在一起，形成空气流道和油流道；该散热单元由空气侧封条、空气侧散热翅片、隔板、油侧封条、油侧散热翅片构成。
[0019]风机组装配采用无蜗壳离心风机，包括电机、电机安装板、离心叶轮和集流器，风机组通过电机安装板与风机箱体连接，集流器与风机箱体螺栓连接，风机箱体内部设有多块加强筋板，加强筋板位于风机箱体折弯处；集流器与箱体之间设有圆环形加强板。这种特殊设计的强化型风机风道装配，解决了一直困扰运用部门的冷却单元风机箱体和集流器安装板局部部位开裂的惯性质量问题，排除了动车组安全隐患。
[0020]离心叶轮采用圆弧形后弯式风机叶轮，流量大、压力适中、噪音低、高效区域宽；为了降低动车组运行时风机噪因，风机风道装配的风机箱体内壁上设有降噪层，降噪层通过多孔钢板网或多孔钢丝网固定于风机箱体内壁。吸收风机所产生的噪声，达到降噪目的。在散热能力相同的条件下，风机噪音可降低2?3分贝。
[0021]本实用新型对牵引变压器冷却单元冷却空气流动特性进行仿真分析，确定空气过滤器、散热器、风机风道的阻力特性，提出冷却空气流动动力源一风机的特性需求。通过匹配技术，保证冷却空气系统风机工作在高效工作区，从而实现换热能力、辅助功率消耗、噪音之间的最优化匹配。
[0022]本实用新型的有益效果是，通过空气过滤器、散热器、风机，实现牵引变压器冷却系统优化匹配和集成，在满足冷却系统的换热要求的同时，满足重量、噪音、辅助功率消耗、可靠性等要求。即使风机用辅助电源由440V 60Hz三相交流电改为380V 50Hz三相交流电，风机电机转速由原来的3500r/min (高速)降低到2900r/min (高速)的情况下,仍然满足变流器冷却系统的换热要求；在提高过滤器滤尘、滤水效率的同时降低空气阻力，从而降低辅助功率消耗；采用安全措施防止冷却单元底板脱落和风机箱体开裂，提高可靠性和安全性；通过综合降噪措施降低冷却单元噪声。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为本实用新型的冷却单元结构。
[0024]图2为本实用新型的冷却单元的防护底板装配I (配L形防脱板方案)结构。
[0025]图3为本实用新型的冷却单元的垂直承重立柱装配2 (配L形防脱板方案)结构。
[0026]图4为本实用新型的冷却单元的防护底板装配I (配防脱锁方案)结构。
[0027]图5为本实用新型的冷却单元底板装配I的L形防脱板方案结构。
[0028]图6为本实用新型的冷却单元底板装配I的防脱紧固锁防脱落方案结构。
[0029]图7为本实用新型的冷却单元的过滤器装配4结构。
[0030]图8a为本实用新型的冷却单元的过滤器装配4 二级过滤器的迷宫型型材结构。
[0031]图8b为本实用新型的冷却单元的过滤器装配4 二级过滤器的迷宫型型材结构的另一实施例图。
[0032]图9为本实用新型的冷却单元的散热器装配5的I个散热单元结构。
【具体实施方式】
[0033]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0034]为了实现时速350公里动车组安全运行，依据时速350公里中国标准动车组牵引变压器技术规范，并针对现有动车组牵引变压器冷却单元出现的常见故障，对牵引变压器冷却单元进行了创新设计。
[0035]一种牵引变压器用冷却单元(如图1所示)，包括防护底板装配1、垂直承重立柱装配2、顶部承重安装框架装配3，过滤器装配4、散热器装配5、风机风道装配6、风机组装配7、电连接器或接线盒装配8、散热器进出口蝶阀9等部件:
[0036]所述顶部承重安装框架装配3设置2根长主梁，分设在冷却单元前后侧上部，在2根长主梁的左右端部设置安装孔，用于安装整个冷却单元。顶部承重安装框架装配3上依次固定有过滤器装配4、散热器装配5、风机风道装配6 ;风机组装配7通过紧固件安装在风机风道装配6上。
[0037]所述防护底板装配1(如图2、图3、图4所示)按前后顺序分别设置前底板101、散热器底平面板102、风机底板103、后底板104、边底板105，5块底板底平面基本在同一平面内。
[0038]所述垂直承重立柱装配2 (如图3)共设置多个拉制或折弯焊接型材，通过紧固件分别与顶部承重安装框架装配3、防护底板装配2(风机底板除外)连接固定。与前底板101前侧固定的2个立柱201和202下部各安装I个支架板210，与后底板104后侧固定的2个立柱204和206下部各安装I个支架板205。边底板105与立柱201、206之间通过斜拉板207、209用紧固件连接固定。
[0039]所述防护底板装配I与所述垂直承重立柱装配2、风机风道装配6之间设有双重防脱结构(如图2、图3、图4所示)。一种防脱落方案是:所述前底板101与立柱201、立柱202之间，边底板105与斜拉板207、208之间，后底板104与立柱204、206之间采用尾端带孔的螺栓连接固定，螺栓尾孔内再插销钉防脱落；风机底板103与风机风道装配6之间设置L型防脱板106，防脱板106固定在风机风道装配6立板底部。另一种防脱落方案是:所述前底板101与立柱201、立柱202之间，边底板105与斜拉板207、208之间，后底板104与立柱204、206之间、风机底板103与风机风道装配6之间采用头部带孔螺栓固定，两两或多个螺栓头部用钢丝连接固定，同时分别在上述部件之间设置防脱紧固锁211。
[0040]所述冷却单元底板的L型防脱板方案如图5所示，冷却单元的前底板、后底板、边底板，通过尾部带孔螺栓与承重立柱或斜拉板连接，在螺栓尾部孔中再插销钉锁死，可避免螺栓脱落。
[0041]所述冷却单元的风机底板防脱结构:风机底板通过螺栓与风机风道装配6中的风机箱体连接。为防止风机底板在行车过程中出现螺栓脱落，在风机箱体的两侧立板底部固定L形托板，L形托板一侧与风机箱体固定，另一侧位于风机底板下方，在风机组电机侧留有拆装的空间，L型托板的结构可以保证，即使螺栓失效，风机底板也不会直接掉落，避免安全事故，保证行车安全。
[0042]所述冷却单元底板的防脱紧固锁方案如图6所示，防脱紧固锁211由钢栓、主体部分、锁紧螺母、锁紧螺栓、密封垫组成。防脱紧固锁在受到振动的情况下，仍具有良好的自锁功能。
[0043]所述防脱紧固锁的安装方案是，底板上开有带圆弧的方形孔，防止防脱紧固锁211转动，锁紧螺母带有防松功能，将防脱紧固锁211固定在底板上，同时下方带有密封垫，防止雨水灰尘渗透。当防脱紧固锁211固定在底板上后，使用多边形的钥匙推动钢栓向上移动一小段距离，旋转90度，然后由于锁内弹簧的作用向下移动至设计高度，此时，可以保证钢栓完全处于安装槽内，安装槽铆接于冷却单元承重立柱或风机风道装配的立板底部，该结构在垂直方向锁紧底板，还可以防止防脱紧固锁沿动车组横向、纵向窜动。在螺栓正常工作时，防脱紧固锁不受力，当螺栓脱落时，该结构可以防止底板脱落，起到良好的防脱效果。
[0044]防脱紧固锁在整个冷却单元的分布如图2所示。其中前底板使用2个防脱紧固锁固定，风机底板使用4个防脱紧固锁固定，边底板使用2个防脱紧固锁固定，后底板使用4个防脱紧固锁固定。
[0045]本实用新型防脱结构可经变形设计后可形成其它锁、板、柱等结构。
[0046]所述过滤器装配4 (如图7、图8所示)采用两级三重过滤，包括一级过滤器401和二级过滤器403。一级过滤器401包括钢丝网和纤维过滤网，其中纤维过滤网通过带锁紧功能的胶条与带边框的钢丝网组合，一级过滤器底部插在经特殊设计的插槽405内卡紧，该插槽固定在二级过滤器403底部；一级过滤器401上部通过快速锁紧锁402与二级过滤器403固定；一级过滤器上设置拆装用手柄406。二级过滤器403由边框、安装板和迷宫型过滤芯材经铆接、焊接方式固定在一起。
[0047]所述散热器装配5包括冷却芯体、芯体两端的油室、油室上的进出油法兰、吊装座，散热器通过吊装座固定于所述顶部承重安装框架装配3，其中冷却芯体由多个散热单元(如图9所示)按一定顺序和规律叠加后通过焊接连接在一起，形成空气流道和油流道；该散热单元由空气侧封条501、空气侧散热翅片502、隔板503、油侧封条504、油侧散热翅片505构成。
[0048]所述冷却单元部件数量和布置位置可根据需要调整。
【权利要求】
1.牵引变压器用冷却单元，包括防护底板装配(I)、垂直承重立柱装配(2)、顶部承重安装框架装配(3)，过滤器装配(4)、散热器装配(5)、风机风道装配(6)、风机组装配(7)、电连接器或接线盒装配(8)、散热器进出口蝶阀(9)； 所述顶部承重安装框架装配(3)设置2根长主梁，分设在冷却单元前后侧上部，在2根长主梁的左右端部设置安装孔，用于安装整个冷却单元；顶部承重安装框架装配(3)上依次固定有过滤器装配(4)、散热器装配(5)、风机风道装配￠);风机组装配(7)通过紧固件安装在风机风道装配(6)上； 所述防护底板装配(I)由前至后依次设置有在同一平面内的前底板(101)、散热器底平面板(102)、风机底板(103)、后底板(104)、边底板(105)； 所述垂直承重立柱装配(2)设置一组拉制或折弯焊接型材，并通过紧固件分别与顶部承重安装框架装配(3)、防护底板装配(2)连接固定；与前底板(101)前侧固定的2个立柱(201,202)下部各安装I个支架板(210)，与后底板(104)后侧固定的2个立柱(204,206)下部各安装I个支架板(205);边底板(105)与立柱(201、206)之间通过斜拉板(207、209)用紧固件连接固定； 所述过滤器装配(4)采用两级三重过滤，包括一级过滤器(401)和二级过滤器(403)，一级过滤器(401)包括钢丝网和纤维过滤网，其中纤维过滤网通过带锁紧功能的胶条与带边框的钢丝网组合，一级过滤器(401)底部插在经特殊设计的插槽(405)内卡紧，该插槽固定在二级过滤器(403)底部；一级过滤器(401)上部通过快速锁紧锁(402)与二级过滤器(403)固定；一级过滤器(401)上设置拆装用手柄(406) ;二级过滤器(403)由边框、安装板和迷宫型过滤芯材经铆接、焊接方式固定在一起； 所述散热器装配(5)包括冷却芯体、芯体两端的油室、油室上的进出油法兰、吊装座，散热器通过吊装座固定于所述顶部承重安装框架装配(3)，其中冷却芯体由散热单元按顺序叠加后通过焊接连接在一起，形成空气流道和油流道；该散热单元由空气侧封条(501)、空气侧散热翅片(502)、隔板(503)、油侧封条(504)、油侧散热翅片(505)构成。
2.如权利要求1所述的牵引变压器用冷却单元，其特征在于:所述防护底板装配(I)与所述垂直承重立柱装配(2)、风机风道装配(6)之间设有双重防脱结构；第一重防脱落结构是:所述前底板(101)与立柱(201,202)之间，边底板(105)与斜拉板(207,208)之间，后底板(104)与立柱(204、206)之间、风机底板(103)与风机风道装配(6)之间之间均采用头部带孔的螺栓固定，再以钢丝穿过相邻的螺栓头部的孔，将螺栓相互固定；第二重防脱落结构是分别设置防脱紧固锁(211)，前底板(101)、边底板(105)与立柱之间，风机底板(103)与风机风道装配(6)之间均设置防脱紧固锁(211)。
3.如权利要求1所述的牵引变压器用冷却单元，其特征在于:所述防护底板装配(I)与所述垂直承重立柱装配(2)、风机风道装配(6)之间设有双重防脱结构；防脱落结构是:所述前底板(101)与立柱(201,202)之间、边底板(105)与斜拉板(207,208)之间、后底板(104)与立柱(204、206)之间采用尾端带孔的螺栓连接固定，螺栓尾孔内再插销钉防脱落；风机底板(103)与风机风道装配6之间设置L型防脱板(106)，防脱板(106)固定在风机风道装配(6)立板底部。
【文档编号】H01F27/08GK204229979SQ201420557538
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月25日 优先权日:2014年9月25日
【发明者】张延蕾, 孔丽君, 包建辉, 李昂, 王林芳 申请人:中国北车集团大连机车研究所有限公司