專利名稱：牽引電機(jī)制動冷卻系統(tǒng)單葉輪軸流風(fēng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軸流風(fēng)機(jī)，具體涉及一種牽引電機(jī)制動冷卻系統(tǒng)單葉輪軸流風(fēng)機(jī)，屬于流體工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的飛速發(fā)展，城市軌道交通作為城市的交通樞紐，正在發(fā)揮著非常重要的作用，目前城市軌道交通蓬勃發(fā)展，并已進(jìn)入一個新的發(fā)展時期，已成為許多城市的重點(diǎn)工程項(xiàng)目。巨額的建設(shè)資金已成為城市軌道交通事業(yè)發(fā)展的一大瓶頸，擺在我們面前的首要問題是采用國產(chǎn)技術(shù)裝備、降低工程造價，促進(jìn)城市軌道交通的快速發(fā)展。
在地鐵牽引電機(jī)制動冷卻系統(tǒng)中，采用軸流風(fēng)機(jī)作為冷卻風(fēng)源。由于機(jī)車具有尺寸緊湊的特點(diǎn)，供安裝風(fēng)機(jī)的空間甚小，而冷卻系統(tǒng)要求風(fēng)源具有風(fēng)壓高、風(fēng)量大的特點(diǎn)，為此，在役列車通常都采用較小直徑葉輪的軸流風(fēng)機(jī)，并采用雙葉輪結(jié)構(gòu)串聯(lián)運(yùn)行方式來提高風(fēng)壓，其典型結(jié)構(gòu)是“前葉輪+導(dǎo)葉+后葉輪”，電機(jī)安放在兩葉輪中間，電機(jī)支架通常是軸向布置，葉片流型按等環(huán)量設(shè)計(jì)。這種結(jié)構(gòu)的風(fēng)機(jī)存在著噪聲高的弊端。由于電機(jī)是裝在兩個葉輪之間，電機(jī)支架撐板呈軸向布置會干擾氣流，導(dǎo)致氣流繞流支架板時會出現(xiàn)氣流分離，在支架板的背部形成較大的旋渦區(qū)，這不僅會影響附加阻力，而且還嚴(yán)重影響后葉輪的作功能力，最終導(dǎo)致前后二級葉輪產(chǎn)生的風(fēng)壓低于單級葉輪產(chǎn)生風(fēng)壓的二倍，而噪聲增值卻大于3dB(A)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種牽引電機(jī)制動冷卻系統(tǒng)單葉輪軸流風(fēng)機(jī)，改善風(fēng)機(jī)運(yùn)行條件，提高風(fēng)機(jī)效率，降低氣流分離，實(shí)現(xiàn)較大幅度節(jié)能和降噪。
為實(shí)現(xiàn)這一目的，本發(fā)明設(shè)計(jì)的牽引電機(jī)制動冷卻系統(tǒng)單葉輪軸流風(fēng)機(jī)，用加裝前導(dǎo)葉的單葉輪結(jié)構(gòu)替代二級葉輪串聯(lián)運(yùn)行結(jié)構(gòu)，采用前導(dǎo)葉+葉輪+后導(dǎo)葉的技術(shù)方案，在葉輪的前面加裝反向?qū)Я魅~片，再將電機(jī)的軸向支撐板改為按氣流方向設(shè)計(jì)的流線型導(dǎo)向板，同時改進(jìn)葉輪的葉型設(shè)計(jì)，葉片采用外寬內(nèi)窄彎掠組合狀，并按不等距方式排列。為改善流場，還可進(jìn)一步將電機(jī)裝在圓柱形內(nèi)筒體端蓋上，內(nèi)筒體與機(jī)殼用后導(dǎo)葉連接。
本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)為，以現(xiàn)有包括機(jī)殼、葉輪及電機(jī)的風(fēng)機(jī)為基礎(chǔ)，在葉輪前面加裝固定在機(jī)殼上的反向前導(dǎo)葉，電機(jī)固定在電機(jī)底座平臺上，電機(jī)底座平臺下的電機(jī)支撐板采用流線型導(dǎo)向板，電機(jī)支撐板與布在電機(jī)外周且固定在機(jī)殼上的導(dǎo)葉共同構(gòu)成后導(dǎo)葉，葉輪的葉片采用外寬內(nèi)窄前掠狀，并按不等距方式排列，葉片內(nèi)外徑截面重心聯(lián)線與徑向直線間的夾角為20°～30°，葉片相互間的夾角為55°～95°。
為改善電機(jī)周圍流場，減少電機(jī)外形對氣流的干擾，實(shí)現(xiàn)最大限度的節(jié)能，本發(fā)明可在以上風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上作進(jìn)一步改進(jìn)，電機(jī)采用法蘭盤式電動機(jī)，安裝在一個內(nèi)筒體的端蓋上，內(nèi)筒體與機(jī)殼之間采用流線型后導(dǎo)葉連接，內(nèi)筒體的后端為導(dǎo)流尾錐。導(dǎo)流尾錐的尾部及內(nèi)筒體端蓋上均開孔，使電機(jī)冷卻通風(fēng)通過這些開孔實(shí)現(xiàn)自由循環(huán)冷卻。
本發(fā)明在葉輪的前面加裝反向前導(dǎo)葉，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動時，周圍空氣由軸向流入反向前導(dǎo)葉，產(chǎn)生與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反的預(yù)旋，這一具有負(fù)值旋繞速度的氣流再流入葉輪，葉輪對氣體作功后，再經(jīng)葉輪后面的后導(dǎo)葉從軸向排出，從而提高風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，提高葉輪的作功能力，使單級前葉輪能產(chǎn)生相當(dāng)于二級葉輪同時工作時的風(fēng)壓和風(fēng)量值，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和降噪。
本發(fā)明采用了流線型的電機(jī)支撐板、外寬內(nèi)窄前掠狀低噪聲葉片和不等距排列葉片的新方案，以及采用了加裝前導(dǎo)葉的單葉輪結(jié)構(gòu)，可替代二級葉輪串聯(lián)運(yùn)行的方案，改善了風(fēng)機(jī)運(yùn)行條件，提高風(fēng)機(jī)效率，降低氣流分離，實(shí)現(xiàn)較大幅度節(jié)能和降噪的目的。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1中，1為葉輪，2為后導(dǎo)葉，3為電機(jī)的支撐板，4為電機(jī)，5為前導(dǎo)葉，6為電機(jī)底座平臺，9為機(jī)殼。
圖2為本發(fā)明中電機(jī)及后導(dǎo)葉的結(jié)構(gòu)位置示意圖。
圖2中，2為后導(dǎo)葉，3為支撐板，4為電機(jī)，6為電機(jī)底座平臺。
圖3為本發(fā)明中葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3中，1為葉輪，A為葉片內(nèi)外徑截面重心聯(lián)線，B為葉輪的轉(zhuǎn)動方向。
圖4為本發(fā)明一個改進(jìn)型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4中，1為葉輪，2為后導(dǎo)葉，4為電機(jī)，5為前導(dǎo)葉，9為機(jī)殼，10為內(nèi)筒體，11為內(nèi)筒體的端蓋，12為內(nèi)筒體的導(dǎo)流尾錐，13為導(dǎo)流尾錐的開孔。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
本發(fā)明的牽引電機(jī)制動冷卻系統(tǒng)單葉輪軸流風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括機(jī)殼9、葉輪1及電機(jī)4，電機(jī)4固定在電機(jī)底座平臺6上，電機(jī)底座平臺6下的電機(jī)支撐板3采用流線型導(dǎo)向板，電機(jī)支撐板3與分布在電機(jī)外周且固定在機(jī)殼9上的流線型導(dǎo)葉共同構(gòu)成后導(dǎo)葉2。在葉輪1前面加裝固定在機(jī)殼9上的反向前導(dǎo)葉5，葉輪1的葉片采用外寬內(nèi)窄前掠狀，并按不等距方式排列。
圖2為本發(fā)明中電機(jī)及后導(dǎo)葉的結(jié)構(gòu)位置示意圖。如圖2所示，電機(jī)4放置在電機(jī)底座平臺6上，電機(jī)支撐板3采用流線型導(dǎo)向板，電機(jī)支撐板3與分布在電機(jī)外周且固定在機(jī)殼上的流線型導(dǎo)葉共同構(gòu)成后導(dǎo)葉2。
圖3為本發(fā)明采用的葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖3所示，葉輪1的葉片按變環(huán)量負(fù)指數(shù)流型設(shè)計(jì)，采用外寬內(nèi)窄前掠狀，并按不等距方式排列，葉片內(nèi)外徑截面重心聯(lián)線A與徑向直線間的夾角θ為20°～30°，相鄰葉片間的夾角為55°～95°。圖3中B為葉輪的轉(zhuǎn)動方向。對應(yīng)風(fēng)機(jī)葉片數(shù)為5的例子，兩葉片間的夾角可在58°～92°的范圍內(nèi)取值。
本發(fā)明中，葉輪1安裝在電機(jī)4的前端，將電機(jī)底座平臺6下面的電機(jī)支撐板3從現(xiàn)有軸向設(shè)置改為按流線型制作的弧形導(dǎo)向板，其進(jìn)口端方向按葉輪出口處氣流角確定，出口端方向?yàn)檩S向流出。
本發(fā)明將葉輪1采用的葉片從現(xiàn)有外窄內(nèi)寬葉片改為外寬內(nèi)窄前掠狀，使在相同周速條件下能獲得較高的升壓值；采用不等距排列葉片，可進(jìn)一步降低噪聲。
本發(fā)明在葉輪1前面加裝反向前導(dǎo)葉5，流入前導(dǎo)葉5的氣流方向?yàn)檩S向，流出前導(dǎo)葉5的氣流有一旋繞速度C1u值，通過產(chǎn)生這個負(fù)值預(yù)旋可提高風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，從而能提高葉輪1的作功量，實(shí)現(xiàn)采用單級葉輪來替代雙級葉輪，具有顯著的降噪和節(jié)能效果。
本發(fā)明實(shí)施例的樣機(jī)經(jīng)測試已取得降噪3～4dB(A)的效果。
為改善電機(jī)周圍流場，減少電機(jī)外形對氣流的干擾，實(shí)現(xiàn)最大限度的節(jié)能，本發(fā)明可在以上風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上作進(jìn)一步改進(jìn)，實(shí)施方案如圖4所示。圖4中，在葉輪1前面加裝固定在機(jī)殼9上的反向前導(dǎo)葉5，葉輪1的葉片采用外寬內(nèi)窄前掠狀，并按不等距方式排列。電機(jī)4采用法蘭盤式電動機(jī)，安裝在內(nèi)筒體10的端蓋11上，內(nèi)筒體端蓋11上開孔。內(nèi)筒體10與機(jī)殼9之間采用流線型后導(dǎo)葉2連接，內(nèi)筒體10的后端為導(dǎo)流尾錐12，導(dǎo)流尾錐12尾部開孔13。
此例中，內(nèi)筒體后端的導(dǎo)流尾錐12可進(jìn)一步改善流場，回收動能。電機(jī)冷卻通風(fēng)通過導(dǎo)流尾錐12上的開孔13和內(nèi)筒體端蓋11上的開孔，實(shí)現(xiàn)自由循環(huán)冷卻。
權(quán)利要求
1.一種牽引電機(jī)制動冷卻系統(tǒng)單葉輪軸流風(fēng)機(jī)，包括機(jī)殼(9)、葉輪(1)及電機(jī)(4)，其特征在于在葉輪(1)前面加裝固定在機(jī)殼(9)上的反向前導(dǎo)葉(5)，電機(jī)(4)固定在電機(jī)底座平臺(6)上，電機(jī)底座平臺(6)下的電機(jī)支撐板(3)采用流線型導(dǎo)向板，電機(jī)支撐板(3)與分布在電機(jī)外周且固定在機(jī)殼(9)上的流線型導(dǎo)葉共同構(gòu)成后導(dǎo)葉(2)；所述葉輪(1)的葉片采用外寬內(nèi)窄前掠狀，并按不等距方式排列，葉片內(nèi)外徑截面重心聯(lián)線與徑向直線間的夾角為20°～30°，相鄰葉片間的夾角為55°～95°。
2.一種牽引電機(jī)制動冷卻系統(tǒng)單葉輪軸流風(fēng)機(jī)，包括機(jī)殼(9)、葉輪(1)及電機(jī)(4)，其特征在于在葉輪(1)前面加裝固定在機(jī)殼(9)上的反向前導(dǎo)葉(5)，所述電機(jī)(4)采用法蘭盤式電動機(jī)，安裝在內(nèi)筒體(10)的端蓋(11)上，內(nèi)筒體(10)與機(jī)殼(9)之間采用流線型后導(dǎo)葉(2)連接，內(nèi)筒體(10)的后端為導(dǎo)流尾錐(12)，導(dǎo)流尾錐(12)的尾部及內(nèi)筒體端蓋(11)上均開孔；所述葉輪(1)的葉片采用外寬內(nèi)窄前掠狀，并按不等距方式排列，葉片內(nèi)外徑截面重心聯(lián)線與徑向直線間的夾角為20°～30°，葉片相互間的夾角為55°～95°。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的牽引電機(jī)制動冷卻系統(tǒng)單葉輪軸流風(fēng)機(jī)，其特征在于所述葉輪(1)的葉片數(shù)為5片，兩葉片相互間的夾角為58°～92°。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種牽引電機(jī)制動冷卻系統(tǒng)單葉輪軸流風(fēng)機(jī)，用加裝前導(dǎo)葉的單葉輪結(jié)構(gòu)替代二級葉輪串聯(lián)運(yùn)行結(jié)構(gòu)，采用前導(dǎo)葉+葉輪+后導(dǎo)葉的技術(shù)方案，在葉輪的前面加裝反向?qū)Я魅~片，再將電機(jī)的軸向支撐板改為按氣流方向設(shè)計(jì)的流線型導(dǎo)向板，同時改進(jìn)葉輪的葉型設(shè)計(jì)，葉片采用外寬內(nèi)窄彎掠組合狀，并按不等距方式排列。為改善流場，還可進(jìn)一步將電機(jī)裝在圓柱形內(nèi)筒體端蓋上，內(nèi)筒體與機(jī)殼用后導(dǎo)葉連接。風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)動時，空氣經(jīng)反向前導(dǎo)葉產(chǎn)生預(yù)旋再流入葉輪，提高了葉輪的作功能力，新型流線型電機(jī)支撐板及葉輪葉片，可改善風(fēng)機(jī)運(yùn)行條件，提高風(fēng)機(jī)效率，降低氣流分離，實(shí)現(xiàn)了較大幅度的節(jié)能和降噪。
文檔編號F04D29/54GK1793666SQ20061002325
公開日2006年6月28日 申請日期2006年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月12日
發(fā)明者任世瑤, 任勇, 吳明生, 方建發(fā) 申請人:上海交通大學(xué)