Система вентиляции тяговых двигателей локомотива
Полезная модель направлена на упрощение конструкции, снижение материалоемкости, обеспечение минимального аэродинамического сопротивления, повышение надежности и эффективности работы системы вентиляции тяговых двигателей локомотива. Указанный технический результат достигается тем, что система вентиляции тяговых двигателей локомотива, содержащая для каждой тележки локомотива форкамеру, представляющая собой пространственно-каркасную конструкцию, обшитую листом и расположенную в объеме съемной секции крыши локомотива, в боковых стенках которой выполнены воздухозаборные жалюзи, а в днище цилиндрический патрубок с коническим входом для соединения с мотор-вентилятором, фильтры очистки воздуха, устройство вентиляции машинного отделения и мотор-вентилятор, размещенный в кузове на основании, каналы раздельной подачи воздуха на каждый двигатель тележки, систему удаления осаждений из очищаемого воздуха, форкамера выполнена с механическими центробежными отделителями, выполняющими функцию жалюзи, очиски и удаления осаждений из воздуха, и оснащена лотками для сбора и удаления вторичных осаждений, днище форкамеры выполнено крышеобразным с наклоном от середины к боковым стенкам форкамеры и закреплено к каркасу форкамеры снизу, причем в нижних продольных балках и боковых стойках каркаса форкамеры выполнены отверстия, прилегающие к днищу, а к продольным боковым балкам каркаса закреплены съемные щитки с отверстиями вдоль нижней кромки, соприкасающейся с днищем, а конический вход цилиндрического патрубка выполнен выступающим над днищем внутрь форкамеры, в боковых стенках форкамеры выполнены отверстия, закрытые поварачивающимися клапанами, при этом вентиляция машинного отделения производится отдельным вентилятором.
Полезная модель относится к транспортному машиностроению, в частности, к системам принудительной вентиляции тяговых электродвигателей грузовых магистральных электровозов и служит для охлаждения двигателей.
Известна система вентиляции электровоза ЧС7 (см. Карасев И.И. Ратомский Л.П. «Машинисту об электровозе ЧС7», г.Москва, «Транспорт», 1994, с 17). Известная система предназначена для принудительного охлаждения тяговых электродвигателей. Тяговые двигатели каждой тележки охлаждаются одним вентилятором. Воздух поступает из зоны форкамер через всасывающие жалюзи, которые находятся на крыше электровоза, и по распределительному каналу проходит в два тяговых двигателя. Жалюзи предназначены для защиты от попадания крупных частиц и предметов в систему вентиляции. Дополнительная защита от всасывания загрязненного воздуха осуществляется при помощи тканевых фильтров. Системы вентиляции в обеих секциях электровоза идентичны.
Недостатками данной системы является недостаточная надежность и эффективность системы очистки воздуха, поступающего в тяговые двигатели электровоза. Это объясняется тем, что любая ткань, используемая в фильтрах электровозов в зимний период, создает при всасывании воздуха большое аэродинамическое сопротивление, что снижает эффективность работы всей системы. Кроме того, в силу своей низкой механической прочности, тканевые фильтры часто рвутся и требуют замены.
В летний период тканевые фильтры убираются, а жалюзи не справляются с функцией очистки воздуха от капельной влаги и пыли, в результате чего качество воздуха, подаваемого на тяговые электродвигатели и внутрь кузова, значительно ухудшается.
Наиболее близкой по технической сущности к заявленной полезной модели является система вентиляции тяговых двигателей электровоза 2ЭС6 (патент на полезную модель 
79273 от 01.08.2008).
Известная система предназначена для принудительной вентиляции тяговых двигателей. Тяговые двигатели каждой тележки охлаждаются одним мотор-вентилятором. Воздух засасывается через расположенные с двух сторон корпуса форкамеры жалюзи. На этом этапе отсекается часть капельной атмосферной влаги и крупные механические частицы. Далее воздух проходит через мультициклонный фильтр, воздух закручивается и под действием центробежных сил, частицы пыли и влаги, а также снежинки, выбрасываются через щелевые проточки и удаляются из мультициклонного фильтра вместе с десятью процентами основного потока воздуха с помощью мотор-вентилятора отсоса пыли по системе дополнительных воздуховодов под кузов, а очищенный воздух поступает в форкамеру. Из форкамеры воздух засасывается мотор-вентилятором вентиляции тяговых элетродвигателей и подается в основание для установки мотор-вентилятора, где разделяется на три потока. Два потока направляются по разделительным каналам к тяговым двигателям одной тележки. Третий поток поступает в кузов через окно в основании для установки мотор-вентилятора вентиляции тяговых электродвигателей для создания избыточного давления в кузове. Регулирование подачи воздух в кузов ручное путем установки специальной заслонки в необходимое положение. Для установки мультициклонных фильтров в конструкции форкамер выполнены специальные перегородки. Системы вентиляции в обеих секциях электровоза идентичны. Для вентиляции тяговых электродвигателей двухсекционного электровоза 2ЭС6 мощностью 6000 кВт применяются четыре мотор-вентилятора мощностью по 22 кВт и четыре мотор-вентилятора отсоса пыли мощностью по 1,5 кВт.
Недостатками данной системы являются, во-первых, большое аэродинамическое сопротивления, создаваемое мультициклонными фильтрами, что требует повышенной мощности мотор-вентилятора вентиляции тяговых двигателей.
Во-вторых, сложность конструкции и материалоемкость конструкции. Система очистки с применением мультициклонных фильтров требует установку на каждую форкамеру дополнительно мотор-вентилятора удаления пыли и влаги, а также систему дополнительных воздуховодов для удаления пыли, снежинок и капельной влаги из забираемого воздуха. Для установки мультициклонных фильтров требуется сформировать в каждой форкамере по две перегородки, которые должны соответствовать требованиям по жесткости и плоскостности с целью обеспечения герметичности стыка между мультициклонными фильтрами и перегородкой.
В-третьих, пониженная надежность и эффективность системы очистки воздуха. Данные недостатки связанны сложностью конструкции и влиянием на качество очистки охлаждающего воздуха скорости прохождения через мультициклонные фильтры, на которую оказывают влияние подача воздуха из основания для установки мотор-вентилятора вентиляции тяговых двигателей в кузов электровоза для создания избыточного давления, что не позволяет использовать оптимальный режим работы мотор-вентилятора охлаждения тяговых двигателей. Подача воздуха в кузов носит сезонный характер и регулируется заслонкой в ручную. Таким образом, в зависимости от времени года меняется аэродинамическая характеристика системы охлаждения тяговых двигателей, что не позволяет оптимизировать работу системы вентиляции тяговых двигателей.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, является упрощение конструкции, снижение материалоемкости, обеспечение минимального аэродинамического сопротивления, повышение надежности и эффективности работы системы вентиляции тяговых двигателей электровоза. Обеспечение минимального аэродинамического сопротивления и стабильности аэродинамической характеристики позволяет оптимизировать работу системы вентиляции тяговых двигателей, что позволяет достигнуть максимального КПД применяемого вентилятора.
Указанный технический результат достигается тем, что в системе вентиляции тяговых двигателей локомотива, содержащей для каждой тележки локомотива форкамеру, представляющей собой пространственно-каркасную конструкцию, обшитую листом и расположенную в объеме съемной секции крыши локомотива, в боковых стенках которой выполнены воздухозаборные жалюзи, а в днище цилиндрический соединительный патрубок с коническим входом для соединения с мотор-вентилятором вентиляции тяговых двигателей, фильтры очистки воздуха, устройство вентиляции машинного отделения и мотор-вентилятор вентиляции тяговых двигателей, размещенный в кузове на основании, каналы раздельной подачи воздуха на каждый двигатель тележки, систему удаления осаждений из очищаемого воздуха, новым является то, что форкамера выполнена с механическими центробежными отделителями, выполняющими функцию жалюзи, очиски и удаления осаждений из воздуха, и оснащенна лотками для сбора и удаления вторичных осаждений, днище форкамеры выполнено крышеобразным с наклоном от середины к боковым стенкам форкамеры и закреплено к каркасу форкамеры снизу, причем в нижних продольных балках и боковых стойках каркаса форкамеры выполнены отверстия, прилегающие к днищу, а к продольным боковым балкам каркаса закреплены щитки с отверстиями вдоль нижней кромки, соприкасающейся с днищем, а конический вход цилиндрического соединительного патрубка выполнен выступающим над днищем внутрь форкамеры, в боковых стенках форкамеры выполнены отверстия, закрытые клапанами, при этом вентиляция машинного отделения производится отдельным вентилятором.
Предлагаемая система вентиляции тяговых двигателей локомотива представлена на чертежах, где:
На фиг.1 изображена система вентиляции тяговых двигателей локомотива, общий вид;
На фиг.2 изображено сечение А-А;
На фиг.3 изображено сечение Б-Б;
На фиг.4 изображено сечение В-В;
На фиг.5 изображено сечение Г-Г.
В связи с тем, что вид (фиг.1, 2, 3, 4, 5) заявленной полезной модели, плохо читается при вертикальном расположении длинных сторон листа, целесообразно было расположить лист горизонтально, что позволило существенно укрупнить чертеж.
Система вентиляции тяговых двигателей локомотива (фиг.1-фиг.5) содержит форкамеры 1.1 и 1.2, содержащие каркасы 2.1 и 2.2, днища 3.1 и 3.2, боковые стенки 4.1 и 4.2 с отверстиями 5.1 и 5.2, патрубки с коническим входом 6.1 и 6.2 соответственно, мотор-вентиляторы 7.1 и 7.2, механические центробежные отделители осаждений 8.1 и 8.2, лотки для сбора и удаления вторичных осаждений 9.1 и 9.2, клапаны 10.1 и 10.2 с осями 11.1 и 11.2 соответственно, съемные щитки 12.1 и 12.2 с системой отверстий 13.1 и 13.2, основания 14.1 и 14.2, каналы раздельной подачи воздуха 15.1 и 15.2, вентилятор вентиляции машинного отделения 16. В свою очередь, каркасы 2.1 и 2.2 содержат в своем составе набор нижних продольных балок 17.1 и 17.2 с отверстиями 18.1 и 18.2 соответственно, продольные боковые балки 19.1 и 19.2, и боковые стойки 20.1 и 20.2 с отверстиями 21.1 и 21.2 соответственно.
Заявленную полезную модель осуществляют следующим образом: для первой тележки формируют форкамеру 1.1 с пространственным каркасом 2.1, включающим в себя в том числе набор нижних продольных балок 17.1, боковые продольные балки 19.1 и боковые стойки 20.1. При этом в нижних продольных балках набора 17.1 выполняют отверстия 18.1. Каркас 2.1 закрывают листовой обшивкой, включающей в себя днище 3.1 и боковые стенки 4.1. Продольные балки набора 17.1 устанавливают отверстиями 18.1 к днищу 3.1. Днище 3.1 устанавливают снизу под набором нижних продольных балок 17.1. Днище 3.1 выполняют крышеобразным с наклоном от середины к боковым стенкам 4.1 форкамеры 1.1. В днище 3.1 выполняют цилиндрический соединительный патрубок с коническим входом 6.1, при этом коническая часть патрубка выступает над днищем 3.1 внутрь форкамеры 1.1. В боковых стенках 4.1 выполняют отверстия 5.1. В форкамере 1.1 с обеих сторон с помощью осей 11.1 устанавливают клапаны 10.1 с возможностью поворота вокруг осей 11.1, которые под силой тяжести закрывают отверстия 5.1 в боковых стенках 4.1. В форкамере 1.1 устанавливают в наклонных листах обшивки форкамеры механические центробежные отделители осаждений 8.1, лотки для сбора и удаления осаждений 9.1. На основание 14.1 устанавливают мотор-вентилятор 7.1 охлаждения тяговых двигателей первой тележки локомотива. Мотор-вентилятор 7.1 соединяют с патрубком 6.1. К основанию 14.1 присоединяют канал раздельной подачи воздуха 15.1. Далее устанавливается вентилятор 16 вентиляции кузова. Аналогичные действия осуществляют для второй тележки локомотива.
В связи с тем, что вентиляция тяговых двигателей первой и второй тележки локомотива идентичны, работа системы вентиляции тяговых двигателей локомотива приводится на примере вентиляции тяговых двигателей первой тележки. Воздух, засасываемый мотор-вентилятором 7.1 системы вентиляции тяговых двигателей, попадает в механические центробежные отделители осаждений 8.1, из ускоренного потока воздуха под действием инерционных сил частицы загрязнений отводятся от основного потока воздуха и осаждаются под действием гравитации. Отделенные частицы собираются в поддоне механического центробежного отделителя, препятствующем всасыванию вторичного воздуха, и выбрасываются наружу через отверстия для отделения осаждений. Механический центробежный отделитель при этом выполняет функции жалюзи, фильтра очистки воздуха и системы удаления осаждений из воздуха. После прохождения через механический центробежный отделитель в воздухе может остаться незначительное количество частиц пыли, влаги и снега. После прохождения через механический центробежный отделитель воздух попадает в форкамеру 1.1 и из-за расширения резко снижается скорость воздушного потока, при этом большая часть оставшихся частиц пыли, влаги и снега осаждается на лотки для сбора и удаления осаждений 9.1 и удаляются через отверстия для удаления в механических центробежных отделителях. Оставшаяся часть частиц пыли, влаги и снега осаждается на днище 3.1 форкамеры 1.1 и под действием гравитации и вибрации скатываются по крышеобразному днищу 3.1 через отверстия 18.1 в наборе нижних продольных балок 17.1 и через систему отверстий 13.1 в съемных щитках 12.1 к боковым стенкам 4.1. Вторичному всасыванию осаждений с днища 3.1 препятствуют набор нижних продольных балок 17.1, выступание конического входа цилиндрического соединительного патрубка 6.1 над днищем 3.1 внутрь форкамеры 1.1, и съемные щитки 12.1. Для беспрепятственного перемещения осаждения вдоль боковых стенок в стойках 20.1 каркаса 2.1 выполнены отверстия 21.1. Накопившиеся между боковыми стенками 4.1 и щитками 12.1 осаждения под действием вибраций, инерционных сил или при нахождении локомотива на уклоне перемещаются к клапанам 10.1. Клапаны 10.1 установлены в форкамере 1.1 на осях 11.1 с возможностью незначительного поворота вокруг вышеуказанной оси с целью удаления осаждений из форкамеры 1.1. Кратковременное открывание клапана 10.1 происходит под воздействием вибраций и инерционных сил от непогашенного ускорения, возникающего при прохождении локомотива в кривых участках железнодорожного пути. Воздух через присоединительный патрубок 6.1 из форкамеры 1.1 далее посредством мотор-вентилятора 7.1 подается через полости основания 14.1 в канал раздельной подачи 15.1 и происходит вентиляция тяговых двигателей первой тележки. Наддув кузова производится вентилятором 16.
1. Система вентиляции тяговых двигателей локомотива, содержащая для каждой тележки локомотива форкамеру, представляющую собой пространственно-каркасную конструкцию, обшитую листом и расположенную в объеме съемной секции крыши локомотива, в боковых стенках которой выполнены воздухозаборные жалюзи, а в днище - цилиндрический патрубок с коническим входом для соединения с мотор-вентилятором, фильтры очистки воздуха, устройство вентиляции машинного отделения и мотор-вентилятор, размещенный в кузове на основании, каналы раздельной подачи воздуха на каждый двигатель тележки, систему удаления осаждений из очищаемого воздуха, отличающаяся тем, что форкамера выполнена с механическими центробежными отделителями, выполняющими функцию жалюзи, очиски и удаления осаждений из воздуха, и оснащена лотками для сбора и удаления вторичных осаждений, днище форкамеры выполнено крышеобразным с наклоном от середины к боковым стенкам форкамеры и закреплено к каркасу форкамеры снизу, причем в нижних продольных балках и боковых стойках каркаса форкамеры выполнены отверстия, прилегающие к днищу, а к продольным боковым балкам каркаса закреплены щитки с отверстиями вдоль нижней кромки, соприкасающейся с днищем, а конический вход цилиндрического патрубка выполнен выступающим над днищем внутрь форкамеры, в боковых стенках форкамеры выполнены отверстия, закрытые клапанами, при этом вентиляция машинного отделения производится отдельным вентилятором.
2. Система вентиляции тяговых двигателей локомотива по п.1, отличающаяся тем, что клапаны выполнены поворачивающимися.
3. Система вентиляции тяговых двигателей локомотива по п.1, отличающаяся тем, что щитки выполнены съемными.
4. Система вентиляции тяговых двигателей локомотива по п.1, отличающаяся тем, что механический центробежный отделитель осаждений выполнен с электрообогревом.
5. Система вентиляции тяговых двигателей локомотива по п.1, отличающаяся тем, что механические центробежные отделители осаждений выполнены с лотками для сбора и удаления вторичных осаждений из воздуха.
