[发明专利]动车、高铁牵引变压器冷却用三元流化离心风机

说明书

技术领域

本发明涉及动车、高铁牵引变压器技术领域，具体涉及一种动车、高铁牵引变压器冷却用三元流化离心风机。

背景技术

随着我国对铁路建设投入力度的加大，中国铁路正迎来一个高速发展的时期。高速动车组、高铁无疑将成为我国未来铁路客运的主力，动车、高铁牵引变压器作为电力牵引系统的关键设备，是列车的动力来源，其工作条件较普通变压器更为苛刻。

现有的动车、高铁牵引变压器冷却用的普通二元流叶轮的风机，叶道出口处的熵增值较大，叶轮在前盘侧的叶片吸力面入口处流动分离较大，其风机效率低、噪音大。风机要满足列车持续运行时速在350公里的运行条件下，其参数要满足设计要求，且叶轮尺寸及重量应尽可能小，风机在上述工况下才可以降低自身高速运转产生的振动、噪音及能耗。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明采用三元流化离心风机闭式叶轮替代普通二元流的风机叶轮，提高冷却效率，降低噪音。

本发明采用的技术方案为：动车、高铁牵引变压器冷却用三元流化离心风机，包括叶轮、电机以及用于安装电机的电机安装盘体，所述的叶轮包括前盘体、后盘体、轮毂以及若干叶片，前盘体和后盘体的外径相同，叶片的前缘端和尾缘端分别对应连接在前盘体和后盘体上，轮毂固定在后盘体的中心，且轮毂与电机的动力输出轴相连接，由电机直接驱动叶轮，后盘体固定在电机安装盘体上；所述的叶片为三元扭曲叶片。

本发明中，将叶片在前盘体和后盘体上的投影分别标记为上投影型线和下投影型线，上投影型线的中弧线和下投影型线的中弧线采用相切的双圆弧型线，且二者中弧线的形状不相同；根据上投影型线和下投影型线通过曲面放样生成空间曲面，使空间曲面沿其法向加厚一定厚度，即加厚至叶片所需板厚，即为本发明的三元扭曲叶片。

进一步地，上投影型线在前盘体上的入口角为27~34°，上投影型线在前盘体上的出口角为37~47°；下投影型线在后盘体上的入口角为25~32°，下投影型线在后盘体上的出口角为45~55°。

进一步地，上投影型线的中弧线由上弧线Ⅰ和上弧线Ⅱ组成，其中，上弧线Ⅰ靠近前盘体的外缘，上弧线Ⅱ靠近前盘体的中心，上弧线Ⅰ和上弧线Ⅱ的半径比为1.5~1.74；下投影型线的中弧线由下弧线Ⅰ和下弧线Ⅱ组成，其中，下弧线Ⅰ靠近后盘体的外缘，下弧线Ⅱ靠近后盘体的中心，下弧线Ⅰ和下弧线Ⅱ的半径比为1.01~1.1。

进一步地，前盘体上安装有集流器，集流器的出气口与叶轮的进风口相连通。

本发明中，各叶片在后盘体的圆周方向均布，且各叶片向相同方向弯曲。

本发明中，叶片的个数为n，n为整数，且7≤n≤12。

本发明的三元流叶轮的最佳实施例，其参数为：上投影型线在前盘体上的入口角为32°，上投影型线在前盘体上的出口角为42°；下投影型线在后盘体上的入口角为30°，下投影型线在后盘体上的出口角为50°。上弧线Ⅰ和上弧线Ⅱ的半径比为1.64，下弧线Ⅰ和下弧线Ⅱ的半径比为1.037；叶片的个数n=9。叶片数量从传统的个数减少为优选的九片，能够减小轮阻损失及叶轮重量，还能够使气流在叶片通道中的边界层分离和涡流流场得到改善。

本发明采用叶片进行其前缘和尾缘弯掠的三元流化设计，运用三元流设计方法优化叶片的进出口角、叶片数、扭曲叶片截面形状等要素，其结构可适应流体的真实流态，通过叶轮流道内各工作点的分析，建立叶轮内流体流动的数学模型，进行网格划分和流场计算。

有益效果：本发明的三元扭曲叶片可避免叶片工作面的流动分离，减少流动损失，并能控制内部全部流体质点的速度分布，获得叶轮内部最佳流动状态，叶轮在前盘侧的吸力面入口处消除了流动分离，并且在前盘侧的流动情况得到改善，边界层分离得到抑制其气流在叶片通道中的边界层分离和涡流流场得到改善，最终保证流体输送的效率达到最佳，叶轮出口速度方向和大小、叶道中静压分布更加均匀，叶道出口处的熵增值较小，静压增长稳定。

通过CFD流场分析和试验样机的实际测试，三元流化的离心通风机在同机号的情况下比二元常规离心通风机性能提升10~15%，效率提高5~15%，噪声数值降低超过5dB。

附图说明

图1为本发明的总装图；

图2为图1的主视图；

图3为图2中叶轮的示意图；

图4为图3的左视图；

图5为叶片在后盘体上的下投影型线的中弧线；

图6为叶片在后盘体上的上投影型线的中弧线；

图7为上投影型线的中弧线在前盘体上的投影；