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