城际动车组变流器过滤器结构设计

张文宝

摘要：随着我国高铁的迅猛发展，传统变流器过滤器越来越不能满足现有的要求，研发了城际动车组变流器过滤器，通过结构上和性能上的改良，使之与时俱进，不仅解决动车组变流器的过滤问题，而且也产生了良好的经济效益。

关键词：动车；变流器；过滤器；结构

1 前言

为了保证动车组的正常运行，对于一些部件如变流器要采取防尘通风措施。变流器是保证机车正常运行的重要设备，其中上面的过滤器又是保证变流器正常工作的重要部件。空气过滤器除尘效率的高低，将直接影响到设备的使用环境，进而影响其寿命长短。因此在设备进风处安装过滤器显得尤为必要，特别是近几年机车运行速度的提升、性能的改善和大量新技术的引用，传统的简陋通风方式越来越不能满足机车发展的需要了，因此采用新型过滤器已成当务之急的事情。

2传统机车用空气过滤器存在问题

传统机车用空气过滤器基本上采用的是双V形结构的人字形百叶窗加棕草垫或无纺布或不锈钢钢丝过滤网等，基本上过滤网的结构上从外到内有依次是30目不锈钢丝网，碰焊网，棕网，60目不锈钢丝网。过滤器空气是经过人形百页窗进入车内，随风所带尘埃撞击人形百叶窗后掉落一部分，经过其后的棕草垫或无纺布或不锈钢钢丝滤网即可去除大部分尘埃。但是，尘埃掉落后，无处收集又无法排出车外，积聚在网上，这就要求过滤网要经常维修清洗，而且因为滤网形状不规则，清洗难度大，长时间不处理会降低除尘效率，进而影响到车内的电器元件的性能和使用寿命，大大增加机车的维修和维护成本。而且因为机车车上空间和载重有一定限度，这种传统的过滤器尺寸大，厚重，制造工艺不好，不可方便地拆卸清洗，因此对传统过滤器进行升级改进显得犹为必要。

3城际动车组变流器过滤器

城际动车组变流器过滤器是我司通过客户提出的要求通过多次的反复修改和实验论证才最终设计成形的产品。之前的空气过滤器既无图纸也无技术支持，甚至连最基本的产品样品也没有，只有技术规范。安装规范的条件复杂苛刻，技术难度相当大，而且开模费用高昂，供货周期也得不到保证，传统形态的又不能满足要求，因此开发一种新型结构产品显得迫在眉睫。

我们一直关注和设计各种过滤方式并广泛收集资料，在给客户交流过程中，进一步明白了性能和结构要求，在对城际动车组变流器过滤器深入设计中，凭借多年的设计经验，深入学习，并经过各种试验而且各种失败，终于成功设计出一款结构合理、过滤效率好、方便维护和安全可靠的空气过滤器。

3.1 结构特点

动车组变流器过滤器适用于城际四编组动车变流器进风口，过滤进入变流器内的冷却空气，防护等级达到IP33以上。其使用位置在变流器进风口处。动车组变流器过滤器具有压损小、重量轻、结构合理、维护方便等优点。

过滤器大致是由底座、左过滤器组焊件、右过滤器组焊件、左滤网装配件、右滤网装配件、锁紧机构、防松脱机构等构成，具有压损小、重量轻、结构合理、维护方便等优点。底座是连接过滤网与变流器的部件，底座由“6”字形的铝型材经过切边钻孔再加上拉铆螺母焊件形成，在焊接连接处在“6”字形铝型材中部放入“7”字形加强筋确保在重量没有太大提升的情况下连接可靠。组焊件完成后加工出安装孔、拉铆螺母等形成底座。其焊接标准严格执行EN15085标准，具有强度高重量轻的特点。左右过滤器组焊件由特殊形状的铝制型材及铝制连接附件进行插接组装后焊接而成，是由五套开模的铝型材模具做成的，造价高昂，是过滤器的核心所在。底座和左右过滤器组焊件完成后套装在一起，通过铆接螺母的方法组装成型，为保证过滤性能，在左右过滤器组焊件和底座的结合部位用密封胶进行涂抹。底座和左右过滤器组焊件完成后最新设计可以在其上部安装可以灵活转动的铰链，解开转舌锁后可以把套在左右过滤器组焊件里面的左右滤网装配件取出来清洗，方便快捷，左右滤网装配件是由30目不锈钢丝网经过不锈钢压边材质压接组焊和经过数冲许多方孔的外框组成。全部组装成形后通过螺丝牢固地安装在变流器进风口上，保证内部的清洁。

3.2基本原理及性能特点

滤网由三种不同孔隙结构的网组合制成，孔隙和间隔从外到内逐级加密，；外部一级滤网（1层）主要拦截尺寸大于10mm以上的树叶、纸屑、杂草及土石块等杂物；二级滤网（1层）主要拦截尺寸大于6mm以上柳絮、羽绒和尘屑；三级滤网（5层）主要拦截尺寸大于2.5mm以上柳絮、羽绒、尘屑及雨水；灰尘及雨水由复合滤网组件下部排尘孔排出。

当入口平均风速为7m/s 时，平均流量风量1.4m3/s时，动车组变流器过滤器压降不大于1000Pa，对2.5mm以下尘粒过滤效率大于60%，对柳絮、羽绒等空中絮形漂浮物过滤效率大于90%，雨水阻拦效率大于90%。城际动车组变流器过滤器平均维护周期为2周，复合滤网组件使用优质不锈钢材料制作，可以反复清洗使用。城际动车组变流器过滤器总重量约35Kg。

使用的环境条件海拔不大于2500m，自然环境空气温度-40℃～+45℃，工作环境空气温度-40℃～+70℃，贮存温度范围-40℃～70℃，年平均相对湿度≤75%，偶然相对湿度介于95%与100%之间，贮存40℃时的相对湿度≤98%。

4结语

該过滤器装置结构简单，易操作，这种结构，现在已经批量装车使用，为我司降本增效做出了贡献，实现空气过滤器的批量生产。城际动车组变流器过滤器的设计和批量化的实现，不公为我司节约了大量的采购成本，也以得了良好的经济效益，也为以后不同车型的过滤器的设计打下坚实的基础。

参考文献：

[1]刘达德，东风4B型内燃机车：结构、原理、检修[M].北京：中国铁道出版社，1997.

[2]陶景奇，董思敬，李永胜.HXD2型机车空气过滤器研发及产业化[J].设计制造，2011，9，20-22.

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