机车动态制动栅格单元的配置制造技术

在具有动态制动能力的机车中，提供一种用于维持通往电阻栅格（２００）的气流通路的方法（５００），所述电阻栅格分布在电阻栅格外壳（２０２）内部，并且外壳（２０２）有外壳出口（２１６）和外壳入口（２１４），其中所述方法（５００）包括：产生进入外壳入口（２１４）的输入气流（２３４）；通过使输入气流（２３４）与电阻栅格（２００）相关联而生成加热的输入气流（２３４），这样输入气流（２３４）吸收电阻栅格（２００）产生的热量；将加热的输入气流（２３４）导向外壳出口（２１６），从而产生加热的输出气流（４０６）；对加热的输出气流（４０６）的至少一部分进行再导引，使之与外壳入口（２１４）的结构部分热关联，从而使得外壳入口（２１４）的结构部分的温度升高到预定温度之上，以减少雪对外壳入口（２１４）的阻塞；并且使得再导引的加热的输出气流（４０６）与抽入电阻栅格外壳（２０２）的周围空气进行再循环。

【技术实现步骤摘要】
本申请一般涉及机车制动系统，更具体地说涉及应用于机车的动态制动栅格。
技术介绍
传统的有轨机车设计通常使用数个牵引电机来推进或者减缓机车的前后运行。当用于推进机车时，牵引电机用作电动机，它将电流转换为动能或者机械能。例如，现有的机车通常会包括柴油机，它用于驱动交流发电机，该交流发电机产生电流并提供给多个牵引电机，然后多个牵引电机将该电能转换为机械能从而推进机车前进或者后退。然而，牵引电机也可配置为用作发电机，从而产生动态制动动作，该动态制动动作用来通过将机车的动能转换为电能来使得机车的运动减慢。然而不幸的是，该电能不能够方便地在机车上加以存储或者利用。因此，该能量就必须耗散掉。为消耗上述能量，将牵引电机与一组电阻相连，这些电阻称为动态制动栅格，并且利用在该动态制动栅格内的电阻元件将在动态制动动作中所产生的电能转换为热能或者热量，通常上述动态制动栅格通过风扇驱动的气流来进行强制冷却，将热能传递至周围的环境中。然而，当前的动态制动栅格电阻单元的某些设计和物理特性，如单元的尺寸和用于制造动态制动栅格的材料的上限温度，都限制了可以施加到机车上及仍能被有效传递至周围环境中的动态制动功率值。这就限制了在给定环境条件(一定温度，一定压力)下可由栅格耗散的功率值。例如，典型的体积为约50立方英尺的制动栅格堆可能只能耗散1.8MW的功率。因此，由于热能从电阻向周围环境的有效传递是动态制动系统正常工作的关键性因素，所以希望使得该效率最大化。然而不幸的是，因为当前的动态制动栅格电阻单元的设计受到价格、尺寸、重量、噪声的限制及机车上可用空间量的限制，因此仅仅增加栅格外壳的大小，或者冷却扇及电阻的尺寸、数量和/或容量是不现实的。已开发出的用于帮助解决该问题的一个方法涉及通过使制动栅格中的“热点(hot spot)”最小，同时防止局部材料失效，来使通过整个栅格耗散的能量达到最大。参见图1、图2及图3，典型的冷却扇在其出口提供不均匀的气流速度分布，其中在接近风扇桨叶的中心位置，出口气流速度最快，而在风扇桨叶的根部和端部出口气流速度最低。为了更有效地控制气流，在风扇出口和栅格单元入口之间设置气流扩散器。例如，示出了应用于动态制动栅格电阻单元的典型的冷却扇100，它包括叶轮风扇浆叶102和平板104，其中平板104确定了多个扩散器孔106。平板104包括环形部分108、中央部分110、及多个角落部分112，其中环形部分108对准风扇气流的高速分量，而中央部分110和角落部分112对准风扇气流的低速分量。环形部分108确定了多个孔114，这些孔的数量和/或尺寸较小，而中央部分110和角落部分112确定的多个孔116则数量和/或尺寸较大。如图3所示，平板104上开孔的不均匀分布使得气流流速和气流量在平板104下游的分布比风扇出口提供的均匀得多。此外，平板104还使得气流从冷却扇102的一般为圆形截面的形状变为栅格单元的一般为矩形截面的形状，在栅格单元内部提供了更加均匀分布的气流。这使得以更均匀分布的方式对电阻栅格冷却。然而不幸的是，平板104也限制了气流，并且导致了气流压力的显著下降，这就减少了能够流经电阻栅格单元的冷却空气的质量流量比。这是不希望的，因为对电阻元件的冷却效率仍低。在具有风扇和六个电阻的常规系统中，难以降低栅格的最高运行温度。对于标准的系统来说，由于栅格的持续加热，放电电阻经受的最高温度限制了系统的功率和环境容量。因此，由于一些原因对常规系统的冷却难以改进，例如，可以通过加大风扇的尺寸加大流量来增强气流，但是空间是有限的；也可以通过增加风扇速度来增强气流，但是风扇/电机的物理应力受到限制，气流可以增强但是噪声级别要受到限制；气流可以通过降低系统的压降来增强，但是入口损耗受到系统尺寸的限制，并且系统的尺寸同样也限制了栅格和扩散器的损耗。例如，栅格压降可以通过加大栅格间距来降低，但是栅格就不得不变得更大以仍维持足够的热传导区域。实际上，在常规的系统中，吹雪和冷凝物会进入风扇里，从而导致风扇冻结。
技术实现思路
在具有动态制动能力的机车中，提供一种用于维持通往电阻栅格的气流通路的方法，所述栅格分布于电阻栅格外壳内部，外壳有外壳出口和外壳入口，其中，所述方法包括产生进入外壳入口的输入气流，通过使输入气流与电阻栅格相关联而生成加热的输入气流，以使输入气流吸收电阻栅格产生的热量，再将加热的气流导向外壳的出口，从而产生加热的输出气流，对加热的输出气流的至少一部分进行再导引，使之与外壳入口的结构部分热关联，从而使得该外壳入口的结构部分的温度升高到预定温度之上，以减少雪对外壳入口的阻塞，并且使得再导引的加热的输出气流与抽入电阻栅格外壳的周围空气进行再循环。在具有动态制动能力的机车中，其中机车包含有电阻栅格外壳，该外壳有外壳入口和外壳出口，提供了一种减少外壳入口阻塞的方法，并且方法包括可控地操作电力电阻能源，用于产生输出能量并且包括将输出能量与外壳入口及邻近该外壳入口的结构中至少之一相关联，以使通往外壳入口的气流通路免于阻塞。在具有动态制动能力的机车中，提供电阻栅格外壳，它包括第一外壳部分，第一外壳部分形成第一外壳部分空腔。此外，提供第二外壳部分，第二外壳部分形成第二外壳部分空腔，它至少有一个第二外壳部分入口，其中第二外壳部分邻近第一外壳部分并通过第一外壳部分壁与第一外壳部分分隔，其中第一外壳部分壁包括至少一个对流开孔，该开孔连通第一外壳部分空腔和第二外壳部分空腔。还提供第三外壳部分，第三外壳部分形成栅格空腔，该空腔有至少一个栅格空腔出口，其中第三外壳部分邻近于第二外壳部分并通过第三外壳部分壁与第二外壳部分分隔，其中第三外壳部分壁包括至少一个气流开孔，它连通了第二外壳部分空腔和第三外壳部分空腔，并且第三外壳部分还包括至少一个气流导向装置，该装置与至少一个栅格空腔出口相关联，导引空气流出至少一个栅格空腔出口，远离至少一个第二外壳部分入口。而且，提供至少一个传输管道部分，至少一个传输管道部分形成管道空腔，该空腔有至少一个管道入口和管道出口，其中设置所述至少一个管道入口与栅格空腔相关联，同时至少一个管道出口位于第一外壳空腔之内，以连通栅格空腔与第一外壳空腔。提供电阻栅格组件，它用于消耗在具有动态制动能力的机车中产生的能量，其中电阻栅格组件包括电阻栅格外壳，该外壳形成至少一个外壳入口、至少一个外壳出口及电阻栅格空腔，其中至少一个外壳入口通过电阻栅格空腔与至少一个外壳出口相连。同时还提供多个电阻栅格元件，其中多个电阻栅格元件按多个分开的元件组布置在电阻栅格空腔中。而且，设有至少有一个冷却装置，其中设置至少一个冷却装置以将多个分开的元件组中至少一组与多个分开的元件组中其他组分隔，并且至少一个冷却装置配置为产生入射在多个分开的元件组中至少一组上的气流。附图说明本专利技术的上述及其他特性和优点将通过下面结合附图对说明性实施例的具体描述得以更全面的理解，在若干附图中类似的元件使用了类似的附图标记图1是根据现有技术的动态制动电阻栅格单元的俯视图；图2是图1所示现有技术的动态电阻栅格单元的平板的正视图；图3是图1所示的现有技术的动态电阻栅格单元的冷却扇产生的入射到平板上的气流的侧面示意图；图4是根据第一实施例的动态电阻栅格单元的俯视图；图5是图4所示的动态电阻栅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在具有动态制动能力的机车中用于维持通往分布于电阻栅格外壳（２０２）内的电阻栅格（２００）的气流通路的方法（５００），所述外壳（２０２）包括外壳入口（２１４）和外壳出口（２１６），所述方法包括：产生（５０２）进入所述外壳入口（２１ ４）的输入气流（２３４）；生成（５０４）加热的输入气流（２３４），通过将所述输入气流（２３４）与所述电阻栅格（２００）相关联使所述输入气流（２３４）吸收所述电阻栅格（２００）产生的热量；将所述加热的输入气流（２３４）导向（５ ０６）所述外壳出口（２１６），以产生加热的输出气流（４０６）；再导引（５０８）至少一部分所述加热的输出气流（４０６）使其与所述外壳入口（２１４）的结构部分热关联，从而使得所述外壳入口（２１４）的所述结构部分的温度升高到预定温度之上， 以减少雪对所述外壳入口（２１４）的阻塞；以及将所述再导引的加热的输出气流（４０６）与抽入到所述电阻栅格外壳（２０２）中的周围空气进行再循环（５１０）。

【技术特征摘要】
US 2004-7-23 60/590554;US 2005-6-20 11/1564001.一种在具有动态制动能力的机车中用于维持通往分布于电阻栅格外壳(202)内的电阻栅格(200)的气流通路的方法(500)，所述外壳(202)包括外壳入口(214)和外壳出口(216)，所述方法包括产生(502)进入所述外壳入口(214)的输入气流(234)；生成(504)加热的输入气流(234)，通过将所述输入气流(234)与所述电阻栅格(200)相关联使所述输入气流(234)吸收所述电阻栅格(200)产生的热量；将所述加热的输入气流(234)导向(506)所述外壳出口(216)，以产生加热的输出气流(406)；再导引(508)至少一部分所述加热的输出气流(406)使其与所述外壳入口(214)的结构部分热关联，从而使得所述外壳入口(214)的所述结构部分的温度升高到预定温度之上，以减少雪对所述外壳入口(214)的阻塞；以及将所述再导引的加热的输出气流(406)与抽入到所述电阻栅格外壳(202)中的周围空气进行再循环(510)。2.如权利要求1所述的方法，其中所述生成包括将所述输入气流(234)导向所述电阻栅格(200)，从而使得所述输入气流(234)与至少一部分所述电阻栅格(200)进行热交换。3.如权利要求1所述的方法，其中所述再导引包括通过可配置的叶片(327)可控地再导引至少一部分所述加热的输出气流(406)，来获得具有预定量的再导引的气流。4.在具有动态制动能力的机车中，其中所述机车包括电阻栅格外壳(202)，该外壳包括外壳入口(214)和外壳出口(216)，一种用于减少所述外壳入口(214)阻塞的方法(500)包括可控地操作电力电阻能源以产生输出能量；以及将所述输出能量与所述外壳入口(214)和邻近于所述外壳入口(214)的结构中至少之一相关联，以使到所述外壳入口(214)的气流通路免于阻塞。5.在具有动态制动能力的机车中，一种电阻栅格外壳(202)包括第一外壳部分(302)，其中所述第一外壳部分(302)形成第一外壳部分空腔(304)；第二外壳部分(306)，其中所述第二外壳部分(306)形成第二外壳部分空腔(308)，所述第二外壳部分空腔(308)有至少一个第二外壳部分入口(318)，其中所述第二外壳部分(306)与所述第一外壳部分(302)相邻，并通过第一外壳部分壁(314)与所述第一外壳部分(302)分隔，其中所述第一外壳部分壁(314)包括至少一个对流开孔(320)，所述对流开孔(320)将所述第一外壳部分空腔(304)与所述第二外壳部分空腔(308)相连；第三外壳部分(310)，其中所述第三外壳部分(310)形成栅格空腔(322)，所述栅格空腔有至少一个栅格空腔出口(323)，其中所述第三外壳部分(310)与所述第二外壳部分(...

【专利技术属性】
技术研发人员：GA马什，TC布朗，AK库马，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]