СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ВОЗДУШНОГО ТИПА СИЛОВЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ И МАШИН ЛОКОМОТИВА

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту и касается системы охлаждения жидкостного или воздушного типа силовых электрических аппаратов локомотивов, а именно грузовых магистральных электровозов.
Известны системы охлаждения тяговых электродвигателей, электродвигателей компрессоров, пусковых резисторов, резисторов ослабления возбуждения и индуктивных шунтов грузовых магистральных электровозов, например, система охлаждения электрических аппаратов и машин двухсекционного электровоза ВЛ11М (см. «Электровоз ВЛ11М», руководство по эксплуатации, г. Москва, «Транспорт», 1994, стр. 134-138). Схемы охлаждения в обеих секциях электровоза воздушного типа и идентичны. Система охлаждения представляет разнесенную по кузову электровоза систему и служит для поддержания оптимального температурного режима. Подача воздуха для системы охлаждения осуществляется централизованно от одного общего центробежного вентилятора с двумя выходными патрубками двумя воздушными потоками через систему воздуховодов. Вентилятор установлен в машинном помещении. Охлаждающий воздух забирается из зоны форкамеры через лабиринтные жалюзи, расположенные на крыше. Один воздушный поток используется для охлаждения тяговых электродвигателей, электродвигателя компрессора и вентиляции кузова, другой - для охлаждения резисторов возбуждения, пусковых резисторов и индуктивных шунтов. Отработанный воздух выходит в атмосферу через лабиринтные щели в крыше. Ширина щели регулируется поворотными заслонками. Воздух к тяговым двигателям подается по воздуховодам. Из этих же воздуховодов отбирается воздух в кузов через окна, регулируемые заслонкой, для создания избыточного давления в кузове. Распределение воздуха по тяговым электродвигателям осуществляется заслонками, установленными на выходном патрубке вентилятора. Все заслонки регулируются вручную.
К недостаткам известной системы охлаждения относится постоянная воздушная связь системы охлаждения с атмосферой и машинным помещением из-за невозможности дистанционного управления заслонками для изменения интенсивности охлаждения вплоть до полного перекрытия. Для электрических аппаратов и машин должен поддерживаться оптимальное тепловое состояние независимо от режима работы и внешних климатических условий, длительное сохранение оптимальной теплоты при остановках. Это требование данная система охлаждения обеспечивает не полностью. Из-за постоянно открытых заслонок при рабочей стоянке электровоза происходит нежелательное выхолаживание из-за «каминного эффекта» электрических аппаратов и машин, что приводит к росту потерь, например, механических потерь из-за повышения вязкости смазки в подшипниковых опорах двигателей, ухудшается экономичность и снижается срок службы электрических аппаратов и машин. Постоянная воздушная связь системы охлаждения с атмосферой и машинным помещением затрудняет локализацию и борьбу с возможными пожарами электрического оборудования и машин.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели является система охлаждения тяговых электродвигателей грузового электровоза постоянного тока 2ЭС6 с коллекторными тяговыми электродвигателями (см. «Электровоз грузовой постоянного тока 2ЭС6 с коллекторными тяговыми электродвигателями» Руководство по эксплуатации, 2ЭС6.00.000.000 РЭ5 Часть 6, с. 74-87; и Патент на полезную модель «Система вентиляции тяговых двигателей электровоза» №79273 RU, зарегистрированный 27.12.2008, заявка №2008131923/22 от 01.08.2008).
Известная система предназначена для принудительной вентиляции тяговых электродвигателей электровоза. Система вентиляции тяговых электродвигателей электровоза, содержит форкамеру, расположенную в объеме съемной секции крыши, в боковых стенках которой выполнены воздухозаборные жалюзи и мотор-вентилятор, установленный на два тяговых двигателя, при этом мотор-вентилятор установлен на основание, внутри которого сформированы каналы раздельной подачи воздуха на каждый двигатель, на выходе из каждого канала установлен механизм частичного или полного перекрывания сечения канала, а форкамера дополнительно содержит мультициклонный фильтр с присоединенном к нему вентилятором очистки, причем в боковой стенке форкамеры выполнено окно для циркуляции воздуха, а в основании мотор-вентилятора выполнено окно с возможностью ручного регулирования подачи воздуха в машинное помещение с целью создания избыточного давления. Механизмы частичного или полного перекрывания сечения канала подачи охлаждающего воздуха на каждый тяговый электродвигатель и окно для циркуляции воздуха также регулируются вручную. Архитектура системы вентиляции имеет характерное вертикальное построение - забор охлаждающего воздуха сверху электровоза через форкамеры и выброса отработанного воздуха через охлаждаемые тяговые электродвигатели электровоза. Мотор-вентиляторы соединены с соответствующими форкамерами с помощью гибкого рукава и хомутов.
Недостатком известной системы принудительной вентиляции тяговых электродвигателей электровоза является то, что система вентиляции не может поддерживать оптимальный тепловой режим при стоянках электровоза из-за постоянного сообщения воздушного тракта системы охлаждения с атмосферой и вертикальной архитектуры системы охлаждения. Вышесказанное провоцирует появление «каминного» эффекта, приводящее к выхолаживанию тяговых электродвигателей. В результате происходит переохлаждение двигателей, которое вызывает изменение вязкостных свойств смазки в подшипниковых узлах, и электрических, магнитных и механических зазоров, снижение мощности и экономичности двигателя в момент разгона локомотива. Постоянно сообщающийся с атмосферой воздушный тракт системы охлаждения в случае возможного пожара препятствует локализации и тушению пожара, а в случае прогорания гибкого рукава между форкамерой и мотор-вентилятором пожар может перекинуться непосредственно в машинное помещение с разгоранием огня из-за возникновения тяги в воздушном тракте как в печной трубе.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявленная полезная модель, является обеспечение оптимального теплового режима работы электрических аппаратов и машин, особенно при остановках локомотива, достижение высокой экономичности и длительного срока службы электрических аппаратов и машин локомотива, а также повышения эффективности пожаротушения в случае возникновения возгораний.
Указанный технический результат достигается тем, что в системе охлаждения жидкостного или воздушного типа силовых электрических аппаратов и машин локомотива, содержащей форкамеру с воздухозаборными жалюзи, вентилятор охлаждения и воздушный тракт с расположенными в нем радиатором охлаждения силовых электрических аппаратов и машин или самих силовых электрических аппаратов и машин, перед воздушным трактом размещены жалюзи с дистанционным приводом и квитирующим устройством. При этом привод жалюзи выполнен электропневматическим, а квитирующее устройство - в виде геркона с магнитом.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где:
На фиг. 1 - изображена система охлаждения, общий вид.
На фиг. 2 - изображен вид А на фиг. 1.
На фиг. 3 - изображен вид Б на фиг. 2.
На фиг. 4 - изображен разрез В-В на фиг. 3.
На фиг. 5 - изображен разрез Г-Г на фиг. 2.
В связи с тем, что графическое изображение фигур заявленной полезной модели плохо читаются при вертикальном расположении длинных сторон листа, целесообразно было расположить листы для фигур 1, 2, 3, 4 и 5 горизонтально, что позволило существенно укрупнить чертежи.
Представляемая система охлаждения силовых электрических аппаратов и машин локомотива жидкостного типа имеет вертикальную компоновку. В данном случае локомотивом является электровоз грузовой магистральный. В каждой секции локомотива системы охлаждения идентичны. Она состоит из форкамеры 1, расположенной в объеме съемной секции крыши, с воздухозаборными жалюзи 2 на боковых стенках, горизонтально расположенного поперек воздушного тракта 3 поворотных жалюзи 4, электропневматического привода 5, квитирующего устройства 6, вентилятора охлаждения 7, радиатора охлаждения 8, связанного насосно-трубопроводной системой 9 с охлаждаемой силовой электрической аппаратурой 10, и решеткой выброса нагретого воздуха в атмосферу И. Поворотные жалюзи в свою очередь состоят из корпуса 12, в котором на осях 13 установлены створки жалюзи 14, и возвратной пружины 15. Между собой створки жалюзи 14 связаны кинематически рычагом 16 и образуют совместно параллелограммный механизм. Рычаг 16 снабжен кронштейном 17. Электропневматический привод 5 состоит из пневмодвигателя 18 мембранного типа со штоком 19, электропневматического вентиля 20 и подающего сжатый воздух трубопровода 21. Кинематически пневмодвигатель 18 связан своим штоком 19 через кронштейн 17 с рычагом 16. Электрически электропневматический привод 5 соединен с системой управления электровоза. Квитирующее устройство 6 состоит из магнита 22, установленного на рычаге 16 и геркона 23, установленного на корпусе 12. Данная конструкция не изменяет вертикальной компоновки конструкции при воздушном охлаждении, только вместо радиатора охлаждения 8 размещается само охлаждаемое силовое электрическое оборудование или машины. Например, это годиться для охлаждения тяговых электрических двигателей.
Заявленную полезную модель осуществляют следующим образом. Размещают в каждой секции электровоза согласно вышеописанному компоненты системы охлаждения жидкостного типа кузовных силовых электрических аппаратов электровоза, создавая вертикальную структуру путем забора охлаждающего воздуха сверху электровоза через воздухозаборные жалюзи 2 форкамеры 1, прохождения воздуха через поворотные жалюзи 4 и последующей подачи вентилятором охлаждения 7 по воздушному тракту 3 воздуха к радиатору охлаждения 8, связанного насосно-трубопроводной системой 9 с охлаждаемой силовой аппаратурой 10, а далее нагретый воздух выходит через отверстие выброса 11 в окружающую среду. Передача тепла от силовой электрической аппаратуры 10 к радиатору охлаждения 8 обеспечивается циркуляцией охлаждающей жидкости в насосно-трубопроводной системе 9. При остановках электровоза для исключения выхолаживания силовых электрических аппаратов с целью обеспечения оптимального теплового баланса исключают «каминный» эффект путем подачи управляющего сигнала на электропневматический вентиль 20, при этом происходит выключение вентилятора охлаждения 7 и сброс давления воздуха из пневмодвигателя 18 в окружающую среду и под действием силы возвратной пружины 15 происходит закрытие поворотных жалюзи 4. В закрытом состоянии створки жалюзи находятся в положении Д. Для включения системы охлаждения подают соответствующий управляющий сигнал на электропневматический вентиль 20 и на вентилятор охлаждения 7. При этом в пневмодвигатель 18 подается через трубопровод 21 и электропневматический вентиль 20 сжатый воздух, диафрагма пневмодвигателя 18 через шток 19 давит на кронштейн 17 и перемещает рычаг 16, который в свою очередь заставляет повернуться створки жалюзи 14 на осях 13 в положение Е, обеспечивая доступ воздуха в воздушный тракт 3. Описываемая система вентиляции электрически выполняют с условием взаимодействия с системой пожарной сигнализации и автоматического пожаротушения. В случае пожара в ручном или автоматическом режиме подается сигнал на закрытие воздушного тракта поворотными жалюзи 4. Тем самым исключается попадание воздуха из окружающей среды к очагу пожара. Данная конструкция системы охлаждения совместно с Патентом на локомотив №151108 RU, зарегистрированный 16/02/2015, заявка №2014132798/11 от 08/08/2015 усиливает эффективность пожаротушения.
Электровозы 2ЭС7 и 2ЭС10 построены по принципу, описанному выше, то есть с возможностью дистанционного перекрытия воздушного тракта системы охлаждения силовых электрических аппаратов и машин, и введения взаимодействия системы охлаждения с системой пожарной сигнализации и автоматического пожаротушения. В процессе испытаний доказаны обеспечение наиболее оптимального теплового баланса и высокая эффективность пожаротушения. На электровозе 2ЭС10 по этой системе охлаждается в каждой секции дроссель сетевого фильтра и тяговый преобразователь, а на электровозе 2ЭС7 - тяговый трансформатор и компоненты тягового преобразователя.