一种机车车辆冷却系统用散热器技术方案

本发明专利技术公开了一种机车车辆冷却系统用散热器，包括散热器本体

【技术实现步骤摘要】
一种机车车辆冷却系统用散热器


[0001]本专利技术涉及换热
，尤其涉及一种机车车辆冷却系统用散热器
。

技术介绍

[0002]随着对轨道交通运载装备节能降耗和环保要求的不断提高，如何利用走行风对机车车辆牵引设备进行冷却已成为主机工厂和冷却系统供应商共同关注的技术研究方向
。
[0003]采用走行风冷散热器，列车运行时，通过散热器的冷却空气，一部分来自列车与空气的相对运动，另一部分来自环境风，两股风会叠加
。
因风速产生的压力
P
＝
ζρ
V2/2
，式中
ζ
为系数，
ρ
为空气密度，
V
为空气流速
。
如果不考虑其它部件遮挡，仅考虑列车运行时走行风产生的压力，当海拔
1500m、
温度
40℃
时，若列车运行速度为
100km/h
，可产生约
360Pa
压力，若列车运行速度为
200km/h
，可产生约
1450Pa
压力，若列车运行速度为
300km/h
，可产生约
3250Pa
压力
。
可见，随着列车运行速度的增加，走行风的利用效果将更加明显
。
[0004]目前，走行风冷却技术在地铁车辆牵引逆变器等设备上已经获得应用
。
由于地铁车辆牵引逆变器功率较小，相应的热损耗量也较小，且地铁站间距离较短，车辆频繁启停，牵引逆变模块不需要持续做功，因此有一定的热缓冲效果，对冷却系统的散热能力要求较低
。
所以，一般地铁车辆牵引逆变器采用走行风冷却相变换热系统，其核心部件为铜制热管散热器
。
热管散热器由内置相变工质的
L
形热管
、
散热片和基板等构成，基板一侧面安装电力电子器件，另一侧面安装
L
形热管
。
工作时热管内部工质通过蒸发吸收电力电子器件传递给基板的热量，工质蒸汽在热管冷凝段冷却为液体后依靠重力回流至蒸发段，循环往复
。
走行风冷却相变换热系统不需要增加额外的风机
、
水泵和辅助供电装置，主要冷量来源于车辆运行时相对空气运动的对流换热和热管散热器的相变散热，具有噪音低，能耗低，可靠性高，列车维护维修工作量少等特点，但是散热能力有限，适合中小功率等级电力电子器件散热
。
[0005]机车和动车组与地铁车辆不同，功率等级大
、
运行速度高，需要保持持续足够的冷却能力才能满足牵引变压器
、
牵引变流器和牵引电机等牵引设备长时间高功率做功的散热需求
。
走行风冷却系统没有持续稳定的风机供风，对车速的依赖性极高，低车速时由于相对风速低，散热效果较差
。
如果列车在较长的时间内低速运行，冷却空气流量较小，牵引设备有温升超限的风险；如果单纯采用增加冷却系统散热器尺寸的方法来保证低车速运行时的散热效果，可能造成成本剧增，且整车空间布局难以实现
。
所以目前机车和动车组牵引变压器
、
牵引变流器一般采用强制通风液冷系统，在散热器前或散热器后布置风机组，将冷却空气强制引入散热器散热芯体内与高温介质换热
。
强制通风液冷系统主要由散热器
、
风机组
、
泵
、
管路及管件等构成，其中绝大多数散热器采用铝制板翅式散热器
。
铝制板翅式散热芯体由空气侧翅片
、
空气侧封条
、
液体侧翅片
、
液体侧封条
、
隔板等构成，其中液体侧翅片
、
液体侧封条
、
隔板构成液体通道单元；空气侧翅片
、
空气侧封条
、
隔板构成空气通道单元；液体通道单元和空气通道单元依次间隔排列，流动方向相互垂直，两相邻单元共用同一隔板
。
通常，无论机车车辆是静止还是运行，强制通风液冷系统风机组都处于低速或高速运行状态
。
[0006]由于在现有技术中的强制通风液冷系统中，风机是冷却空气的唯一来源，所以风机流量大，冷却系统存在噪音大
、
能耗高等问题
。
如何充分利用走行风，降低强制通风液冷系统对风机风量和压力的需求，从而降低噪音和能耗，散热器结构设计成为解决上述问题的关键
。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种机车车辆冷却系统用散热器，以解决上述问题
。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：
[0009]一种机车车辆冷却系统用散热器，包括散热器本体
、
引风机构以及出风机构；
[0010]所述引风机构和出风机构分别设于所述散热器本体两侧且与所述散热器本体连接；
[0011]所述引风机构和出风机构均包括内设风道的风筒以及设于风筒上且沿竖向方向设于所述风道两侧的辅助风窗；
[0012]所述辅助风窗包括安装框
、
设于安装框内的叶片轴以及安装在叶片轴上的可转动的叶片；引风机构和出风机构内叶片的安装方向不同；
[0013]环境风与走行风均由引风机构的进风口进入风筒中时，驱动叶片转动将引风机构的辅助风窗关闭，并由散热器本体内的空气通道流出后进入出风机构，环境风与走行风驱动叶片转动以将出风机构的辅助风窗开启，环境风和走行风经出风机构的辅助风窗和出风口流出；机车运行且走行风由引风机构的进风口进入风筒，且至少部分环境风由外侧吹向引风机构的辅助风窗时，环境风驱动引风机构的叶片转动，使一侧的辅助风窗开启，环境风进入至引风机构内，并将另一侧的辅助风窗关闭，环境风和走行风由散热器本体内的空气通道流出后，驱动出风机构的叶片转动，将出风机构的辅助风窗关闭
。
[0014]进一步的，所述叶片包括叶片本体
、
连接部以及限位部；
[0015]若干叶片依次间隔设于所述安装框内；所述叶片本体上下两端分别通过所述连接部与叶片轴连接；引风机构的叶片的连接部设于远离所述散热器本体的一端，叶片本体设于所述连接部靠近所述散热器本体的一端；出风机构的叶片本体设于靠近所述散热器本体的一端，连接部设于所述叶片本体远离所述散热器本体的一端；引风机构的两侧的叶片和出风机构的两侧叶片均以其风筒内沿走行风方向的中心面为中心对称布设；
[0016]限位部与叶片本体连接，叶片本体上设有第一接触面，限位部上设有第二接触面，所述第一接触面与所述第二接触面分别设于所述叶片轴的两侧；连接部上设有限位面；
[0017]走行风和环境风驱动所述辅助风窗关闭时，由进风口一侧向出风口一侧的方向上，后一个叶片的叶片本体依次搭接与前一个叶片的连接部上，且后一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种机车车辆冷却系统用散热器，其特征在于，包括散热器本体
(1)、
引风机构
(2)
以及出风机构
(3)
；所述引风机构
(2)
和出风机构
(3)
分别设于所述散热器本体两侧且与所述散热器本体连接；所述引风机构
(2)
和出风机构
(3)
均包括内设风道
(41)
的风筒
(4)
以及设于风筒上且沿竖向方向设于所述风道两侧的辅助风窗
(5)
；所述辅助风窗包括安装框
(52)、
设于安装框内的叶片轴
(54)
以及安装在叶片轴上的可转动的叶片
(51)
；引风机构和出风机构
(3)
内叶片的安装方向不同；环境风与走行风均由引风机构的进风口进入风筒
(4)
中时，驱动叶片转动将引风机构的辅助风窗
(5)
关闭，并由散热器本体内的空气通道流出后进入出风机构
(3)
，环境风与走行风驱动叶片转动以将出风机构的辅助风窗开启，环境风和走行风经出风机构的辅助风窗
(5)
和出风口流出；机车运行且走行风由引风机构的进风口进入风筒，且至少部分环境风由外侧吹向引风机构的辅助风窗时，环境风驱动引风机构的叶片转动，使一侧的辅助风窗开启，环境风进入至引风机构内，并将另一侧的辅助风窗关闭，环境风和走行风由散热器本体内的空气通道流出后，驱动出风机构的叶片转动，将出风机构的辅助风窗关闭
。2.
根据权利要求1所述的一种机车车辆冷却系统用散热器，其特征在于，所述叶片
(51)
包括叶片本体
(53)、
连接部
(55)
以及限位部
(56)
；若干叶片依次间隔设于所述安装框
(52)
内；所述叶片本体
(53)
上下两端分别通过所述连接部
(55)
与叶片轴
(54)
连接；引风机构的叶片的连接部设于远离所述散热器本体的一端，叶片本体设于所述连接部靠近所述散热器本体的一端；出风机构的叶片本体设于靠近所述散热器本体的一端，连接部设于所述叶片本体远离所述散热器本体的一端；引风机构的两侧的叶片和出风机构的两侧叶片均以其风筒内沿走行风方向的中心面为中心对称布设；限位部
(56)
与叶片本体
(53)
连接，叶片本体
(53)
上设有第一接触面
(531)
，限位部上设有第二接触面
(561)
，所述第一接触面
(531)
与所述第二接触面
(561)
分别设于所述叶片轴
(54)
的两侧；连接部
(55)
上设有限位面
(551)
；走行风和环境风驱动所述辅助风窗关闭时，由进风口一侧向出风口一侧的方向上，后一个叶片的叶片本体依次搭接与前一个叶片的连接部上，且后一个叶片的第一接触面与前一个叶片的第二接触面抵接；当走行风和环境风驱动辅助风窗开启时，由进风口一侧向出风口一侧的方向上，前一个叶片的第一接触面与后一个叶片的连接部的第二接触面之间存在间隙，且所述连接部的限位面与安装框的内壁抵接，此时，所述叶片本体远离所述第二接触面一侧的叶片面与所述安装框内壁的夹角为
α
，
α
＜
45
...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵志强，孔丽君，王硕，王惟丹，严兵，贾红洋，吕九龙，李峰，苗苗，
申请(专利权)人：中车大连机车研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：