CN112930080A - 一种轨道车辆散热*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轨道车辆散热***,其包括取热装置、热传递装置、走行风散热装置和风道;取热装置用于收集轨道车辆上发热设备的热量,热传递装置包括导热管道、回流管道和循环泵,导热管道、回流管道内具有液态导热介质;取热装置、热传递装置和走行风散热装置依次相连组成液态导热介质循环***;轨道车辆的外部设置有风道,轨道车辆处于行驶状态时,所述风道中具有走行风穿过,所述走行风散热装置的一部分位于所述风道内。本发明将走行风灌入专设风道进行散热,可以在不增加车载散热装置体积或重量的情况下达到常规风机无法达到的散热效果,从而使车载散热装置具有显著高于常规散热方式的散热性能,具有节省能源和降低成本的突出性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种轨道车辆散热***,属于轨道车辆散热技术领域,尤其是涉及基于走行风高速风道的机车散热***。
背景技术
通风冷却***是轨道车辆的重要组成部分,它的作用是对牵引***(主变压器、主变流柜、牵引电机等)进行冷却,确保牵引***安全运行。随着科技技术的快速发展,机车上变压器、变流器、牵引电机等电器的功率及功率密度不断增大,因而所需的散热冷却功率亦不断加大,若继续沿用传统的车载冷却塔,其散热量、体积、重量、噪声等都难以满足高品质机车的要求,因此如何解决机车不断增加的电器发热问题,是业界亟待解决的一个技术难点。
发明内容
为了提高轨道车辆的散热效果,减少能耗,本发明提供一种轨道车辆散热***,具体技术方案如下。
一种轨道车辆散热***,其特征在于,包括取热装置、热传递装置、走行风散热装置和风道;所述取热装置用于收集轨道车辆上发热设备的热量,所述热传递装置包括导热管道、回流管道和循环泵,所述导热管道、回流管道内具有液态导热介质;所述取热装置、热传递装置和走行风散热装置依次相连组成液态导热介质循环***;所述轨道车辆的外部设置有所述风道,所述轨道车辆处于行驶状态时,所述风道中具有走行风穿过,所述走行风散热装置的一部分位于所述风道内。
采用上述的技术方案,可以将轨道车辆内部的发热设备(如主变压器、主变流柜、牵引电机等)的热量通过热传递装置的导热管道传递至走行风散热装置,在走行风散热装置内进行热交换冷却后的液态导热介质通过回流管道回流至取热装置吸收发热设备的热量,从而完成形成导热介质循环***;多个发热设备的热量传递至走行风散热装置进行统一散热,利用轨道车辆的走行风将走行风散热装置中的热量带走;以此可以提高轨道车辆的散热效率,而且散热不需外加动力、具有较好的节能环保效应。
进一步地,所述轨道车辆散热***还包括有车载冷却装置,所述车载冷却装置包括风机和冷却塔换热器,所述冷却塔换热器和所述走行风散热装置并联设置,两者均与所述导热管道和回流管道连接。
进一步地,连接于所述冷却塔换热器的导热管道和回流管道上均设置有电磁阀,连接于所述走行风散热装置的导热管道和回流管道上均设置有电磁阀。通过对不同电磁阀的控制,可以实现液态导热介质的流量和流向的控制。轨道车辆高速行驶过程中,可以增加流向走行风散热装置的液态导热介质,轨道车辆处于停止状态时,可以增加流向冷却塔换热器的液态导热介质,从而达到各种条件下对发热设备的可靠散热效果。
进一步地,所述液态导热介质为油、水、防冻液或冷却液。
进一步地,所述取热装置包括盘旋管道或者S型管道。盘旋管道或者S型管道与发热设备中的发热源紧密接触,盘旋管道或者S型管道内通有液态导热介质。
进一步地,所述风道位于轨道车辆的车顶,所述风道沿着所述轨道车辆的纵向方向延伸,风道的进风口和出风口完全相同。风道进出风口前后对称布置,车辆作为头车或尾车时,走行风都能灌入风道内部,持续对走行风散热装置进行散热。
进一步地,所述走行风散热装置为相变散热装置,相变散热装置包括下腔体、设于所述下腔体内的流通管道、上腔体以及平行层叠布置的多层相变热管,所述相变热管的蒸发段设于所述下腔体内,所述相变热管的冷凝段设于所述上腔体内;在相变热管的冷凝段、相邻两层相变热管之间设有翅片,至少部分所述翅片位于所述风道内,采用走行风对翅片进行冷却。
存储有热量的液态导热介质通过流通管道流入下腔体内,在下腔体内将热量传递给相变热管的蒸发段,再通过相变热管的冷凝段将热量传递给翅片,最后通过走行风将翅片上的热量带走,使液态导热介质的温度降低,实现液态导热介质的冷却,冷却后的液态导热介质流出下腔体。采用相变散热装置,经过“液态导热介质-相变工质-走行风”的传热路径,大大提高了散热速率和散热效果。工作时相变热管内工质受热后蒸发,迅速的把热传递到冷端,工质在冷端散热冷凝回流到热端,如此循环,迅速将热量传递到冷端。
本发明将机车高速运动时的走行风灌入专设风道进行散热,走行风散热装置不需另外添加任何动力,并且可以在不增加车载散热装置体积或重量的情况下达到常规风机无法达到的散热效果,从而使车载散热装置具有显著高于常规散热方式的散热性能,具有节省能源和降低成本的突出性能,并且大大降低了散热装置的体积和重量。
走行风散热装置置于专设的高速风道中,高速风道从车顶或侧壁引风,不会给机车带来多余阻力,且能降低噪音,不占用专门空间、安装方便,使用安全,与现有的机车冷却方式相比具有显著优势。
附图说明
图1是本发明的轨道车辆散热***的示意图;
图2是本发明的走行风散热装置的示意图。
图中:1-走行风散热装置,2-风道,3-取热装置,4-车载冷却装置,5-风机,6-冷却塔换热器,7-循环泵,8-导热管道,9-回流管道,10-电磁阀,11-下腔体,12-流通管道,13-相变热管,14-翅片,15-上腔体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
参见图1-2,一种轨道车辆散热***,其包括取热装置3、热传递装置、走行风散热装置1和风道2;取热装置3用于收集轨道车辆上发热设备的热量,热传递装置包括导热管道8、回流管道9和循环泵7,导热管道8、回流管道9内具有液态导热介质(未图示),液态导热介质为油、水、防冻液或冷却液等;取热装置3、热传递装置和走行风散热装置1依次相连组成液态导热介质循环***;轨道车辆的外部设置有所述风道2,轨道车辆处于行驶状态时,风道中具有走行风穿过,走行风散热装置的一部分位于风道内。
优选地,轨道车辆散热***还包括有车载冷却装置4,车载冷却装置4包括风机5和冷却塔换热器6,冷却塔换热器6和走行风散热装置1并联设置,两者均与导热管道8和回流管道9连接。连接于冷却塔换热器6的导热管道8和回流管道9上均设置有电磁阀10,连接于走行风散热装置1的导热管道8和回流管道9上均设置有电磁阀10。通过对不同电磁阀的控制,可以实现液态导热介质的流量和流向的控制。轨道车辆高速行驶过程中,可以增加流向走行风散热装置1的液态导热介质,轨道车辆处于停止状态时,可以增加流向冷却塔换热器6的液态导热介质,从而达到各种条件下对发热设备的可靠散热效果。
为了更好地吸收发热设备的热量,取热装置3包括盘旋管道或者S型管道(未图示)。盘旋管道或者S型管道与发热设备中的发热源紧密接触,盘旋管道或者S型管道内通有液态导热介质。
优选地,风道2位于轨道车辆的车顶,风道2沿着轨道车辆的纵向方向延伸,风道2的进风口和出风口完全相同(即风道进出风口前后对称布置),车辆作为头车或尾车时,走行风都能灌入风道内部,持续对走行风散热装置进行散热。
优选地,走行风散热装置1为相变散热装置,相变散热装置包括下腔体11、设于下腔体11内的流通管道12、上腔体15以及平行层叠布置的多层相变热管13,相变热管13的蒸发段(未图示)设于下腔体11内,相变热管13的冷凝段(未图示)设于上腔体15内;在相变热管的蒸发段和/或冷凝段、相邻两层相变热管13之间设有翅片14,至少部分翅片14位于风道2内,采用走行风对翅片进行冷却。
在散热过程中,存储有热量的液态导热介质通过流通管道8流入下腔体11内,在下腔体11内将热量通过液态导热介质传递给相变热管13的蒸发段,再通过相变热管13的冷凝段将热量传递给翅片14,最后通过走行风将翅片14上的热量带走,使液态导热介质的温度降低,实现对液态导热介质的冷却,冷却后的液态导热介质流出下腔体11,通过回流管道9流回取热装置3,如此循环,实现对发热设备的高效冷却。所述散热***采用带水道(或液态导热通道)的相变散热装置,经过“液态导热介质-相变工质-走行风”的传热路径,利用相变传热特点,大大提高了***的散热效率,使得散热速度和散热效果明显高于板翅式换热器等传统散热器;由于走行风的变化使得进入散热装置风侧的风量变化较大,而所述利用走行风的相变散热装置液体侧和风侧尺寸可以分别设置,从而这种结构显著提高了走行风散热装置单位体积的热流密度;并且相变散热装置液态导热介质与风侧采用间接式方式传热,显著减少了泄漏风险。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明并不局限于上述的具体实施方式,上述的具体实施方式仅仅是示意性的,而不是局限性的,本领域的普通技术人员在本发明的启示下,在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下,还可做出很多形式,这些均属于本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种轨道车辆散热***,其特征在于,包括取热装置、热传递装置、走行风散热装置和风道;所述取热装置用于收集轨道车辆上发热设备的热量,所述热传递装置包括导热管道、回流管道和循环泵,所述导热管道、回流管道内具有液态导热介质;所述取热装置、热传递装置和走行风散热装置依次相连组成液态导热介质循环***;所述轨道车辆的外部设置有所述风道,所述轨道车辆处于行驶状态时,所述风道中具有走行风穿过,所述走行风散热装置的一部分位于所述风道内。
2.根据权利要求1所述的一种轨道车辆散热***,其特征在于,所述轨道车辆散热***还包括有车载冷却装置,所述车载冷却装置包括风机和冷却塔换热器,所述冷却塔换热器和所述走行风散热装置并联设置,两者均与所述导热管道和回流管道连接。
3.根据权利要求2所述的一种轨道车辆散热***,其特征在于,连接于所述冷却塔换热器的导热管道和回流管道上均设置有电磁阀,连接于所述走行风散热装置的导热管道和回流管道上均设置有电磁阀。
4.根据权利要求1所述的一种轨道车辆散热***,其特征在于,所述液态导热介质为油、水、防冻液或冷却液。
5.根据权利要求1所述的一种轨道车辆散热***,其特征在于,所述取热装置包括盘旋管道或者S型管道。
6.根据权利要求1所述的一种轨道车辆散热***,其特征在于,所述风道位于轨道车辆的车顶,所述风道沿着所述轨道车辆的纵向方向延伸,风道的进风口和出风口完全相同。
7.根据权利要求1所述的一种轨道车辆散热***,其特征在于,所述走行风散热装置为相变散热装置,相变散热装置包括下腔体、设于所述下腔体内的流通管道、上腔体以及平行层叠布置的多层相变热管,所述相变热管的蒸发段设于所述下腔体内,所述相变热管的冷凝段设于所述上腔体内;在相变热管的冷凝段、相邻两层相变热管之间设有翅片,至少部分所述翅片位于所述风道内。
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