一种下排风式牵引变压器冷却结构

本技术属于牵引变压器，具体而言，涉及一种下排风式牵引变压器冷却结构。

背景技术：

1、下排风式牵引变压器冷却结构是轨道车辆动力系统的关键散热环节，其核心思路是将变压器热油循环产生的热量通过底部风道引导至车下空间，借助列车行驶或风机驱动形成的负压，将热空气向下排出，实现油—空气热交换。与传统侧向或顶部排风相比，下排风可利用车底高速气流强化换热，避免热风直接吹向车顶电气设备，同时减少雨、雪、灰尘侵入油箱的概率，因此在干线机车、城轨车辆中得到广泛应用。典型结构是在油箱下方设置翅片管或波纹壁散热器，并在散热器出口端连接刚性风道，风道口通常装有固定百叶或防护网，用以引导气流、阻挡异物。整个冷却路径依赖车辆持续运行所形成的外部负压，一旦列车停站或低速运行，则辅以轴流风机维持必要的排风量。

2、传统结构的弊端主要体现在“刚性、不可调、无应急”三方面。首先，风道出口面积按最大持续负荷设计，日常运行在低负荷时造成过度冷却，油黏度升高，泵送损耗增加；而在过载或短路故障时，固定截面又无法提供额外排风能力，热量排放速度远低于产热速度，形成温度尖峰。其次，车底空间狭窄，风道外廓受转向架、制动管路、电缆支架等部件干涉，无法通过外接临时风筒来扩大排风面积，一旦出现异常温升，运维人员只能降功运行或停车待冷，扰乱行车秩序。再次，传统百叶或格栅为静态零件，对高速油雾缺乏有效分离手段，长期运行后油滴被气流携带至车底，污染环境并造成油位隐性下降。更为关键的是，当变压器内部发生电弧故障时，绝缘油在短时间内分解产生大量气体，油箱压力骤增，而固定排风截面无法形成快速泄压通道，压力波可能撕裂油箱密封，甚至引发火灾。现有技术中曾尝试在风道内增设电控百叶或爆破膜，但电控方案依赖传感器与电源，可靠性受电磁干扰、维护周期制约；爆破膜一旦动作即需整体更换，不可重复使用，且碎片存在进入风机打坏叶片的隐患。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型提供的一种下排风式牵引变压器冷却结构，解决了下排风式牵引变压器冷却结构在故障瞬态过热时排风面积固定无法应急扩大而导致热量与气体骤积、危及油箱安全的技术问题。

2、本实用新型是这样实现的：

3、本实用新型提供一种下排风式牵引变压器冷却结构，用于下排风式牵引变压器的冷却风道末端，其中：

4、包括固定在风道出口端壁面上的环形凹槽、收纳于该凹槽内的柔性风筒、将风筒一侧边缘与凹槽底部形成可转动连接的可折铰链、沿凹槽开口周向间隔布置的易熔合金插销，以及设于风筒自由边缘的弹性复位筋条；

5、风筒在收纳状态时被插销约束而完全折叠嵌入凹槽内，并在插销熔断后凭借弹性复位筋条的自发展开力向外翻转，使风筒由折叠状态转变为筒状延伸状态，从而增大风道出口的有效排风面积。

6、本实用新型提供的一种下排风式牵引变压器冷却结构的技术效果如下：通过环形凹槽、柔性风筒、可折铰链、易熔插销与弹性复位筋条的组合，形成“无源触发-自展式”排风扩容机构，在变压器正常工作时风筒隐藏于凹槽内不增加风阻，一旦内部过热则插销熔断，弹性筋条瞬间释放预紧力将风筒翻出，使冷却风道出口面积陡增，快速疏导骤增热量，故障解除后只需手动将风筒压回凹槽并更换插销即可复原，实现一次性触发、反复使用的应急冷却功能。

7、在上述技术方案的基础上，本实用新型的一种下排风式牵引变压器冷却结构还可以做如下改进:

8、其中，所述凹槽自风道出口端壁面向外凹陷形成，凹槽深度足以容纳完全折叠后的风筒及其铰链厚度，凹槽外周表面与风道外壁平滑过渡，以避免气流漩涡。

9、采用上述改进方案的有益效果为：将凹槽深度限定为可容纳折叠风筒及铰链，并保持凹槽外周与风道外壁平滑过渡，避免凸台产生涡流，从而在不改变原有风道气动外形的前提下，为隐藏式风筒提供紧凑收纳空间，保证日常运行时的低阻力和低噪声。

10、进一步的，所述风筒材质为涂覆耐高温硅胶的玻璃纤维布，其布基呈截顶锥形，小端通过可折铰链与凹槽底部连接，大端为自由边缘，锥形母线与风道轴线夹角在展开状态下保持锐角，以形成向外扩张的导流筒。

11、采用上述改进方案的有益效果为：采用截顶锥形涂硅胶玻璃纤维布作为风筒，其小端固定、大端自由，展开后自然形成外扩导流锥，可把高速热流导向远离设备的方向，防止热气在出口处回流，同时硅胶层隔绝油雾，延长布基寿命。

12、进一步的，所述可折铰链由不锈钢薄片连续冲压成v型折棱，折棱根部与凹槽底部铆接，折棱翼部与风筒小端边缘硫化成一体，使风筒在展开与折叠过程中始终保持环绕风道出口轴线对称运动。

13、采用上述改进方案的有益效果为：以连续v型不锈钢折棱作为铰链，折棱根部铆于凹槽而翼部与风筒硫化为一体，使风筒在展开或折叠过程中始终沿折棱对称开合，运动轨迹确定、无卡滞，确保每次触发动作可靠且复位顺畅。

14、进一步的，所述弹性复位筋条为埋设于风筒自由边缘内的螺旋状弹簧钢条，弹簧钢条在周向上闭合为环，其两端在风筒展开方向反向弯曲形成预紧钩，以储存并释放促使风筒展开的扭矩。

15、采用上述改进方案的有益效果为：在风筒自由边缘内埋螺旋弹簧钢条，钢条闭合为环并在两端反向弯曲形成预紧钩，可在折叠状态下储存扭矩，插销熔断后瞬时释放，将柔性布边整体撑起成刚性环口，保证风筒完全展开并保持筒形，提高排风通畅性。

16、进一步的，所述插销一端插入凹槽外缘的沉孔，另一端抵压风筒自由边缘的外翻折边，插销本体沿风道径向延伸，并在熔断后完全脱离凹槽，以解除对风筒的机械约束。

17、采用上述改进方案的有益效果为：将易熔插销沿径向布置，一端沉于凹槽沉孔，另一端压紧风筒外翻折边，熔断后插销整体脱落，解除点对线式的周向约束，使风筒各方向同步释放，避免局部迟滞导致的展开不完全。

18、进一步的，所述插销的熔点低于变压器油裂解产气温度且高于正常运行最高油温，使插销仅在故障过热时熔断，从而确保风筒在正常运行期间保持收纳密封。

19、采用上述改进方案的有益效果为：通过限定插销熔点介于正常最高油温与油裂解产气温度之间，使插销仅在故障温升时熔化，既防止日常热老化误动，又确保真正过热时及时响应，实现“温度阈值-机械动作”一对一的纯热触发逻辑。

20、进一步的，所述风筒的自由边缘外侧设有环绕凸缘，环绕凸缘在风筒展开后搭接于风道出口外壁面，以阻挡外部雨水逆向进入风道，并在风筒折叠时嵌入凹槽开口的环槽内形成密封唇。

21、采用上述改进方案的有益效果为：在风筒自由边缘外侧设置环绕凸缘，展开后凸缘搭接风道外壁形成挡雨唇，折叠时则压入凹槽环槽内兼作密封，同一零件在两种状态下分别起到防水和封尘作用，无需额外密封元件。

22、进一步的，所述凹槽底部开设有与风道内部连通的泄压缺口，泄压缺口面积小于风筒展开后的最小通流面积，用于在风筒展开初期迅速释放凹槽内积热空气，降低展开阻力。

23、采用上述改进方案的有益效果为：在凹槽底部开设与风道内部相通的泄压缺口，且缺口面积小于展开风筒的最小通流面积，使得风筒尚未完全翻开时缺口即可先行泄放凹槽内高压热气，降低展开阻力，风筒一旦形成完整筒状通道，主气流仍由筒内通过，缺口不会成为排气瓶颈，从而兼顾“助力展开”与“保证通流”双重需求。

24、进一步的，泄压缺口为环形凹槽底面上均布的扇形孔，其总面积设定为柔性风筒在完全展开状态下所形成的筒状通道最小横截面积的30%～50%，使缺口在风筒展开前先行释放凹槽内积热空气，风筒展开后筒状通道的通流面积保持为缺口面积的二倍以上。

25、与现有技术相比较，本实用新型提供的一种下排风式牵引变压器冷却结构的有益效果是：本实用新型在保持下排风原有优势的前提下，通过隐藏式可折叠风筒与热触发机械释放的组合，为变压器冷却系统提供了常态低阻、异常应急、事后可复原的全新技术路径。其核心在于将柔性耐高温风筒折叠收纳于风道出口端壁的环形凹槽内，日常运行时不改变风道气动外形，不增加额外阻力，也不引入新的噪声源；当内部油温因短路或过载骤升至设定阈值，易熔合金插销熔化，风筒在自身弹性筋条的驱动下瞬间外翻并形成向外扩张的导流筒，排风面积随即扩大，热气流在更大截面内快速排出，油箱内压与温升同步得到缓解，避免油裂解气体持续积聚。故障消除后，运维人员只需手动将风筒压回凹槽并更换插销即可恢复原始状态，整个过程中无需电源、气源或专用工具，维护工作量与传统更换滤网相当，实现了“一次性触发、无限次循环”的使用便利。由于展开动作纯粹由温度驱动的机械机构完成，系统不受电磁干扰、振动或灰尘影响，可靠性高于电控方案；同时风筒材料选用涂覆硅胶的玻璃纤维布，兼顾柔软性、耐高温及抗油雾侵蚀，长期折叠不会产生永久变形，保证了多次重复展开的可靠性。此外，风筒外翻后形成的锥形导流通道可将热气导向远离车底设备的方向，减少二次热回流的概率，也降低了高温气体对邻近电缆、制动软管的热老化影响；风筒自由边缘的环绕凸缘在展开后与风道外壁搭接，兼具挡雨和防尘功能，折叠时则压入凹槽形成密封，避免运行中灰尘在凹槽内堆积。泄压缺口的设置使风筒尚未完全翻开时，凹槽内高压热气即可先行排出，降低展开阻力，确保动作迅速可靠，而缺口面积小于展开风筒的最小通流面积，又保证了主气流仍通过筒状通道排出，不会因缺口分流而削弱应急排风能力。