CN116279604B - 一种轨道车辆用内外双效复合散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道车辆用内外双效复合散热装置，包括第一箱体、第二箱体和双效散热箱，第一箱体的内部从左至右依次设置有冷风室Ⅰ、均风室和散热室，双效散热箱设置在散热室中，双效散热箱的内部腔体设置为冷却腔，冷却腔中设置有风管和双效散热管，风管水平设置，双效散热管垂直设置，且风管与双效散热管交错分布，双效散热箱的中心设置有中心通道，中心通道中设置有旋转轴，该旋转轴两端分别设置有第一离心风机和第二离心风机，双效散热箱的顶部设置有上箱体；该装置设计紧凑，采用一个双效散热箱即可实现变矩器油散热器、液压油散热器和中冷器三种散热器的散热功能，并采用内外双效的散热方式进行散热，散热效果更好。

Description

一种轨道车辆用内外双效复合散热装置

技术领域

本发明涉及轨道车辆散热技术领域，具体为一种轨道车辆用内外双效复合散热装置。

背景技术

轨道车是铁路设备维修、大修、基建等施工部门执行任务的主要运输工具；随着动车和高铁的发展，对铁路轨道车承载能力和牵引力急剧增大，所以良好的散热性能是保证轨道车安全稳定运行前提，以柴油机为动力的轨道车，是通过液力变速箱或液力变矩器完成动力输出，中冷器是降低发动机的进气温度，避免发动机温度过高，所以必须采用大功率的变矩器油散热器、 液压油散热器和中冷器。

以前轨道车的散热装置都是单个设置，在需要散热的地方，设置相应的散热器，这中不合理的设置，导致占用轨道车的多个空间，目前的散热装置是将变矩器油散热器、液压油散热器和中冷器装配的在一起，采用上下布置、水平布置或者V形布置，这样可以避免占用多个空间，但是每个散热器还是单独工作，而且整体尺寸较大，只能安装在轨道车的顶部或者尾部，给安装也带来一定的困难；中国专利申请号202023191257.X公开了一种液力传动轨道车用复合散热装置，油水热交换器、水散热器、液压油散热器、中冷器并联排列，各自还是单独散热，通过简单焊接拼装支撑框架上，采用两台风机驱动散热，该并排设置，导致整机尺寸较长，安装不便，而且只是通过高速气流将翅片导出的热散发出去，这种常规的散热方式效率不高；中国专利申请号201320669226.1、201922089181.0、201410121207.4；也存在上述问题，中国专利201320669226.1中虽然采用一台风机驱动，但是实际中一台风机驱动散热效率较低，无法满足散热需求，而且上述散热装置只能安装在轨道车的外部，无法在封闭的环境下实现散热。

随着科技的进步，轨道车所需的散热装置性能越来越高，常规的散热装置采用的还是翅片散热器，依靠外部风机将热量吹走，散热结构单一，如何将多种散热器集合在一起，在有效的降低尺寸的情况下，保证良好的散性能一直是研发人员想要解决的技术问题，为此提出了一种轨道车辆用内外双效复合散热装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种轨道车辆用内外双效复合散热装置，该装置设计紧凑，采用一个双效散热箱即可实现变矩器油散热器、液压油散热器和中冷器三种散热器的散热功能，并采用内外双效的散热方式进行散热，散热效果更好，在不增加电机的情况下，实现双效散热箱和水散热器的同步散热，同时该装置安装位置灵活，不受位置限制，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种轨道车辆用内外双效复合散热装置，包括第一箱体、第二箱体和双效散热箱，第一箱体的内部从左至右依次设置有冷风室Ⅰ、均风室和散热室，双效散热箱设置在散热室中，双效散热箱的内部腔体设置为冷却腔，冷却腔中设置有风管和双效散热管，风管水平设置，双效散热管垂直设置，且风管与双效散热管交错分布，双效散热箱的中心设置有中心通道，中心通道中设置有旋转轴，该旋转轴两端分别设置有第一离心风机和第二离心风机，双效散热箱的顶部设置有上箱体，双效散热箱的底部设置有下箱体，双效散热管上下两端分别与上箱体和下箱体连通，双效散热管的内部设置有芯管，芯管的中心设置有内通道，内通道中设置有内螺旋叶片，芯管的外表面上设置有外螺旋叶片，外螺旋叶片的顶面沿圆周方向开设有导流孔，第二箱体的内部设置有冷风室Ⅱ，冷风室Ⅱ的右侧设置有设置有水冷散热器，第一箱体的外侧设置有冷风聚集箱和热风聚集箱。

进一步的，第二离心风机设置在冷风室Ⅱ中，冷风室Ⅱ与冷风室Ⅰ通过冷风通道连通，冷风室Ⅰ与冷风聚集箱连通，冷风聚集箱上设置有冷风进口，第二离心风机包括离心叶轮Ⅱ，离心叶轮Ⅱ安装在旋转轴上，离心叶轮Ⅱ的外侧设置有叶轮罩Ⅱ。

进一步的，水冷散热器包括水散热箱、上水室和下水室，水散热箱中设置有连通上水室和下水室的导流管，导流管的外侧设置有翅片，水散热箱的左右两侧板上设置有等间距分布的通孔，水散热箱左侧腔体设置为进风腔体，进风腔体与离心叶轮Ⅱ之间设置有导风罩Ⅱ，水散热箱右侧腔体设置为排风腔体，排风腔体通过排风通道与热风聚集箱连通，热风聚集箱上设置有热风出口。

进一步的，所述内通道的上端与双效散热管外侧的上支管连通，上支管与上水室连通，内通道的下端与双效散热管外侧的下支管连通，下支管与下水室连通。

进一步的，所述上箱体和下箱体的内部分别设置有隔板，隔板将箱体的内部空间分割为第一冷却室、第二冷却室和第三冷却室，所述上箱体与下箱体外侧之间设置有保护机构，该保护机构设置为三组，且分别与第一冷却室、第二冷却室和第三冷却室对应，保护机构包括保护连通管、温控阀和单向阀，保护连通管将上箱体与下箱体连通，温控阀串在保护连通管上，温控阀的进口上连接有散热进管，单向阀安装在散热进管与保护连通管连通的管路上，保护连通管的下部连接有散热出管。

进一步的，所述风管中设置有均风板，风管的内壁上设置有散热筋，散热筋沿风管的圆周方向均匀设置。

进一步的，所述第一离心风机设置在冷风室Ⅰ中，第一离心风机包括离心叶轮Ⅰ和叶轮罩Ⅰ，离心叶轮Ⅰ安装在旋转轴上，叶轮罩Ⅰ设置在离心叶轮Ⅰ的外侧，所述离心叶轮Ⅰ与均风室之间设置有导风罩Ⅰ，均风室的右侧墙板上设置有均分布的均风孔。

进一步的，还包括底部框架，所述底部框架上设置有第一支架和第二支架，第一箱体安装在第一支架上，第二箱体安装在第二支架上，所述底部框架上安装有循环水泵，该循环水泵的进出口串接在水冷散热器的下水室进口所在管路上，第一支架的左侧面上设置有电机，电机的输出轴与旋转轴连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、该装置设计紧凑，采用一个双效散热箱即可实现变矩器油散热器、液压油散热器和中冷器三种散热器的散热功能，并采用内外双效的散热方式进行散热，散热效果更好，在不增加电机的情况下，实现双效散热箱和水散热器的同步散热，同时该装置安装位置灵活，不受位置限制。

2、该装置真正意义上将多种散热器整合在一起，并实现高效散热，相比传统的散热装置，体积小，散热效率高，并设置保护装置，确保本装置运行安全可靠。

3、设置的双效散热管，从螺旋散热通道的内部和外部分别进行散热，大大的提高了单位面积的散热面积，均风板对冷气阻挡，防止风管中风速过快，增加与散热筋和风管内壁的接触时间，从而提高热传导效率，同时散热筋还起到增加风管的结构强度，防止发生变形。

4、设置的中心通道用于旋转轴的安装，将双效散热箱两侧的离心风机安装在同一个旋转轴上，实现一个电机的驱动，两个离心风机共用热风聚集箱和冷风聚集箱，起到节省空间作用，降低设备整体尺寸。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明剖面正视结构示意图；

图3为本发明图2的轴测图；

图4为本发明A处放大结构示意图；

图5为本发明顶面去除盖板结构示意图；

图6为本发明双效散热箱结构示意图；

图7为本发明芯管轴测图；

图8为本发明芯管剖面结构示意图。

图中：1散热出管、2第一支架、3冷风进口、4底部框架、5下箱体、6热风出口、7循环水泵、8第二支架、9热风聚集箱、10第二箱体、11冷风聚集箱、12上箱体、13散热进管、14温控阀、15单向阀、16保护连通管、17第一箱体、18电机、19冷风室Ⅰ、20均风室、21双效散热箱、22风管、23旋转轴、24散热室、25中心通道、26冷风室Ⅱ、27下水室、28排风腔体、29水散热箱、30上水室、31进风腔体、32导风罩Ⅱ、33叶轮罩Ⅱ、34离心叶轮Ⅱ、35导风罩Ⅰ、36叶轮罩Ⅰ、37离心叶轮Ⅰ、38导流管、39翅片、40通孔、41散热筋、42下支管、43均风板、44隔板、45第一冷却室、46第二冷却室、47第三冷却室、48冷风通道、49排风通道、50双效散热管、51外螺旋叶片、52芯管、53内通道、54内螺旋叶片、55导流孔、56上支管。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种轨道车辆用内外双效复合散热装置，包括第一箱体17、第二箱体10和双效散热箱21，第一箱体17的内部从左至右依次设置有冷风室Ⅰ19、均风室20和散热室24，双效散热箱21设置在散热室24中，双效散热箱21的内部腔体设置为冷却腔，该冷却腔中装有水、蒸馏水或导热油，双效散热箱21上设置有进液口和出液口，方便更换液体和添加液体，冷却腔中设置有风管22和双效散热管50，风管22水平设置，双效散热管50垂直设置，且风管22与双效散热管50交错分布，该冷却腔中的液体用于吸收双效散热管50外表面的热量，并传递给风管22，双效散热箱21的中心设置有中心通道25，中心通道25中设置有旋转轴23，该旋转轴23两端分别设置有第一离心风机和第二离心风机，采用一个旋转轴23同时驱动第一离心风机和第二离心风机，只需一个电机18驱动即可，相比多个电机18节省能源，减少体积，采用内外双效的散热方式进行散热，散热效果更好，在不增加电机的情况下，实现双效散热箱21和水散热器的同步散热，双效散热箱21的顶部设置有上箱体12，双效散热箱21的底部设置有下箱体5，双效散热管50上下两端分别与上箱体12和下箱体5连通，双效散热管50的内部设置有芯管52，芯管52的中心设置有内通道53，内通道53中设置有内螺旋叶片54，螺旋叶片54与内通道53之间形成内散热螺旋通道，液体在内散热螺旋通道中流动，带动热量实现循环，芯管52的外表面上设置有外螺旋叶片51，外螺旋叶片51的顶面沿圆周方向开设有导流孔55，导流孔55将液体倒入至螺旋散热通道中，外螺旋叶片51与双效散热管50内壁之间形成外螺旋散热通道，延长液体的散热通道长度，增加与冷却腔热交换的时间，双效散热管50对液体进行内外散热，提高散热效果和散热面积，在单位散热面积散热效率更高，第二箱体10的内部设置有冷风室Ⅱ26，冷风室Ⅱ26的右侧设置有设置有水冷散热器，水冷散热器用于对循环的液体进行散热，第一箱体17的外侧设置有冷风聚集箱11和热风聚集箱9，第二离心风机设置在冷风室Ⅱ26中，冷风室Ⅱ26与冷风室Ⅰ19通过冷风通道48连通，冷风室Ⅰ19与冷风聚集箱11连通，冷风聚集箱11上设置有冷风进口3，第二离心风机包括离心叶轮Ⅱ34，离心叶轮Ⅱ34安装在旋转轴23上，离心叶轮Ⅱ34的外侧设置有叶轮罩Ⅱ33，该冷风聚集箱11用于冷气收集，第一离心风机和第二离心风机共用一个冷风聚集箱11和热风聚集箱9，冷风聚集箱11通过冷风进口3与外部冷风管连通，热风聚集箱9通过热风出口6与外部的热风排出管连通，即可实现冷风与热风的进出，从而使得本装置能够安装在相对封闭的环境下，使得安装位置不受限，更好的便于设计人员对轨道车辆进行设计。

水冷散热器包括水散热箱29、上水室30和下水室27，水散热箱29中设置有连通上水室30和下水室27的导流管38，导流管38的外侧设置有翅片39，水散热箱29的左右两侧板上设置有等间距分布的通孔40，水散热箱29左侧腔体设置为进风腔体31，进风腔体31与离心叶轮Ⅱ34之间设置有导风罩Ⅱ32，导风罩Ⅱ32将冷风导向进风腔体31中，通孔40起到均风的作用，然后对水散热箱29散热，散热的更加均匀，水散热箱29右侧腔体设置为排风腔体28，排风腔体28通过排风通道49与热风聚集箱9连通，热风聚集箱9上设置有热风出口6，排风腔体28中的热风通过排风通道49进入到热风聚集箱9中，通过热风出口6排出。

内通道53的上端与双效散热管50外侧的上支管56连通，上支管56与上水室30连通，内通道53的下端与双效散热管50外侧的下支管42连通，下支管42与下水室27连通，上水室30上设置有进口，下水室27上设置有出口，用于对液体更换，上水室30中的水经过导流管38流至下水室27中，然后经过下支管42进入到内散热螺旋通道，然后经过上支管56进入到上水室30中，形成一个循环的散热***。

上箱体12和下箱体5的内部分别设置有隔板44，隔板44将箱体的内部空间分割为第一冷却室45、第二冷却室46和第三冷却室47，上箱体12和下箱体5通过隔板44隔开的三个冷却室相当于变矩器油散热器、液压油散热器和中冷器，实现对三种不同介质的散热，上箱体12与下箱体5外侧之间设置有保护机构，该保护机构设置为三组，且分别与第一冷却室45、第二冷却室46和第三冷却室47对应，即上箱体12的第一冷却室45与下箱体5的第一冷却室45通过保护机构连接，上箱体12的第二冷却室46与下箱体5的第二冷却室46通过保护机构连接，上箱体12的第三冷却室47与下箱体5的第三冷却室47通过保护机构连接，保护机构包括保护连通管16、温控阀14和单向阀15，保护连通管16将上箱体12与下箱体5连通，温控阀14串在保护连通管16上，温控阀14的进口上连接有散热进管13，单向阀15安装在散热进管13与保护连通管16连通的管路上，保护连通管16的下部连接有散热出管1，当温度低于温控阀14的设定温度时，需要散热介质不流经双效散热箱21，直接从散热出管1流出，可以减少热机时间；当温度高于温控阀14设定温度时，需要散热介质经双效散热箱21，循环冷却后进入到下箱体5，从散热出管1排出；当散热进管13的介质压力低于单向阀15设定压力时，单向阀15闭合，此回路关闭，当双效散热箱21的内部压力过高超过单向阀15设定压力时，单向阀15打开，介质直接从散热出管1排出，从而保护了双效散热箱21。

风管22中设置有均风板43，均风板43对冷气阻挡，防止风管22中风速过快，增加与散热筋41和风管22内壁的接触时间，从而提高热传导效率，然后通过均风板43上的孔吹出，经过排风通道49进入到热风聚集箱9，风管22的内壁上设置有散热筋41，散热筋41沿风管22的圆周方向均匀设置，同时散热筋41还起到增加风管22的结构强度，防止发生变形。

第一离心风机设置在冷风室Ⅰ19中，第一离心风机包括离心叶轮Ⅰ37和叶轮罩Ⅰ36，离心叶轮Ⅰ37安装在旋转轴23上，叶轮罩Ⅰ36设置在离心叶轮Ⅰ37的外侧，离心叶轮Ⅰ37与均风室20之间设置有导风罩Ⅰ35，均风室20的右侧墙板上设置有均分布的均风孔，导风罩Ⅰ35将冷风导入均风室20中，经均风室20的风，进入到风管22中进行冷热交换。

底部框架4上设置有第一支架2和第二支架8，第一箱体17安装在第一支架2上，第一支架2起到对第一箱体17整体支撑的作用，同时对旋转轴23支撑，旋转轴23与第一支架2之间设置有支撑轴承，该结构为公知常识，这里不在介绍，第二箱体10安装在第二支架8上，底部框架4上安装有循环水泵7，该循环水泵7的进出口串接在水冷散热器的下水室27进口所在管路上，第一支架2的左侧面上设置有电机18，电机18的输出轴与旋转轴23连接。

工作原理：散热液体通过散热进管13进入到上箱体12，上箱体12中的散热液体经过双效散热管50中的散热通道进入到下箱体5中，然后通过保护连通管16上的散热出管1排出，散热液在经过双效散热箱21中，冷却腔中的散热介质实现热传导，将双效散热管50外表面的热传递给散热介质，散热介质将热量传递给风管22，此时电机18通过旋转轴23带动第一离心风机和第二离心风机转动，外部的冷气通过冷风进口3进入到冷风聚集箱11，然后经过叶轮罩Ⅰ36进入到离心叶轮Ⅰ37，通过导风罩Ⅰ35将冷风导入均风室20中，经均风室20的风，进入到风管22中进行冷热交换，实现双效散热管50的外表面散热；上水室30上设置有进口，下水室27上设置有出口，用于对液体更换，上水室30中的水经过导流管38流至下水室27中，然后经过下支管42进入到内散热螺旋通道，然后经过上支管56进入到上水室30中，形成一个循环的散热***，内散热螺旋通道对双效散热管50内部散热，同样在此过程中，导风罩Ⅱ32将冷风导向进风腔体31中，通孔40起到均风的作用，然后对水散热箱29散热，排风腔体28中的热风通过排风通道49进入到热风聚集箱9，最后通过热风出口6排出。

以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。

Claims (8)

1.一种轨道车辆用内外双效复合散热装置，包括第一箱体（17）、第二箱体（10）和双效散热箱（21），其特征在于：第一箱体（17）的内部从左至右依次设置有冷风室Ⅰ（19）、均风室（20）和散热室（24），双效散热箱（21）设置在散热室（24）中，双效散热箱（21）的内部腔体设置为冷却腔，冷却腔中设置有风管（22）和双效散热管（50），风管（22）水平设置，双效散热管（50）垂直设置，且风管（22）与双效散热管（50）交错分布，双效散热箱（21）的中心设置有中心通道（25），中心通道（25）中设置有旋转轴（23），该旋转轴（23）两端分别设置有第一离心风机和第二离心风机，双效散热箱（21）的顶部设置有上箱体（12），双效散热箱（21）的底部设置有下箱体（5），双效散热管（50）上下两端分别与上箱体（12）和下箱体（5）连通，双效散热管（50）的内部设置有芯管（52），芯管（52）的中心设置有内通道（53），内通道（53）中设置有内螺旋叶片（54），芯管（52）的外表面上设置有外螺旋叶片（51），外螺旋叶片（51）的顶面沿圆周方向开设有导流孔（55），第二箱体（10）的内部设置有冷风室Ⅱ（26），冷风室Ⅱ（26）的右侧设置有设置有水冷散热器，第一箱体（17）的外侧设置有冷风聚集箱（11）和热风聚集箱（9）。

2.根据权利要求1所述的一种轨道车辆用内外双效复合散热装置，其特征在于：第二离心风机设置在冷风室Ⅱ（26）中，冷风室Ⅱ（26）与冷风室Ⅰ（19）通过冷风通道（48）连通，冷风室Ⅰ（19）与冷风聚集箱（11）连通，冷风聚集箱（11）上设置有冷风进口（3），第二离心风机包括离心叶轮Ⅱ（34），离心叶轮Ⅱ（34）安装在旋转轴（23）上，离心叶轮Ⅱ（34）的外侧设置有叶轮罩Ⅱ（33）。

3.根据权利要求2所述的一种轨道车辆用内外双效复合散热装置，其特征在于：水冷散热器包括水散热箱（29）、上水室（30）和下水室（27），水散热箱（29）中设置有连通上水室（30）和下水室（27）的导流管（38），导流管（38）的外侧设置有翅片（39），水散热箱（29）的左右两侧板上设置有等间距分布的通孔（40），水散热箱（29）左侧腔体设置为进风腔体（31），进风腔体（31）与离心叶轮Ⅱ（34）之间设置有导风罩Ⅱ（32），水散热箱（29）右侧腔体设置为排风腔体（28），排风腔体（28）通过排风通道（49）与热风聚集箱（9）连通，热风聚集箱（9）上设置有热风出口（6）。

4.根据权利要求3所述的一种轨道车辆用内外双效复合散热装置，其特征在于：所述内通道（53）的上端与双效散热管（50）外侧的上支管（56）连通，上支管（56）与上水室（30）连通，内通道（53）的下端与双效散热管（50）外侧的下支管（42）连通，下支管（42）与下水室（27）连通。

5.根据权利要求1所述的一种轨道车辆用内外双效复合散热装置，其特征在于：所述上箱体（12）和下箱体（5）的内部分别设置有隔板（44），隔板（44）将箱体的内部空间分割为第一冷却室（45）、第二冷却室（46）和第三冷却室（47），所述上箱体（12）与下箱体（5）外侧之间设置有保护机构，该保护机构设置为三组，且分别与第一冷却室（45）、第二冷却室（46）和第三冷却室（47）对应，保护机构包括保护连通管（16）、温控阀（14）和单向阀（15），保护连通管（16）将上箱体（12）与下箱体（5）连通，温控阀（14）串在保护连通管（16）上，温控阀（14）的进口上连接有散热进管（13），单向阀（15）安装在散热进管（13）与保护连通管（16）连通的管路上，保护连通管（16）的下部连接有散热出管（1）。

6.根据权利要求1所述的一种轨道车辆用内外双效复合散热装置，其特征在于：所述风管（22）中设置有均风板（43），风管（22）的内壁上设置有散热筋（41），散热筋（41）沿风管（22）的圆周方向均匀设置。

7.根据权利要求1所述的一种轨道车辆用内外双效复合散热装置，其特征在于：所述第一离心风机设置在冷风室Ⅰ（19）中，第一离心风机包括离心叶轮Ⅰ（37）和叶轮罩Ⅰ（36），离心叶轮Ⅰ（37）安装在旋转轴（23）上，叶轮罩Ⅰ（36）设置在离心叶轮Ⅰ（37）的外侧，所述离心叶轮Ⅰ（37）与均风室（20）之间设置有导风罩Ⅰ（35），均风室（20）的右侧墙板上设置有均分布的均风孔。

8.根据权利要求3所述的一种轨道车辆用内外双效复合散热装置，其特征在于：还包括底部框架（4），所述底部框架（4）上设置有第一支架（2）和第二支架（8），第一箱体（17）安装在第一支架（2）上，第二箱体（10）安装在第二支架（8）上，所述底部框架（4）上安装有循环水泵（7），该循环水泵（7）的进出口串接在水冷散热器的下水室（27）进口所在管路上，第一支架（2）的左侧面上设置有电机（18），电机（18）的输出轴与旋转轴（23）连接。