CN104289043A - 一种轨道车辆用防风沙机械式过滤器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轨道车辆用防风沙机械式过滤器，包括框架和相互平行设置的多个过滤单元，所述过滤单元安装在由所述框架围成的容置空间内，两个所述过滤单元之间形成气流通道，每个所述过滤单元包括依次连接的前端导流部、中间涡流部和末端导风部，在所述中间涡流部和/或末端导风部上设置有向一侧或两侧伸出的挡板，在所述框架的下部设置有集尘排尘结构。本发明基于惯性及离心沉淀原理设计，整体结构简单，通过在气流通道内设置多个挡板，在挡板迎风面形成漩涡，有利于消耗颗粒动能从而促进颗粒沉降并过滤，过滤效率大幅提高,而且系统流动阻力小。

Description

一种轨道车辆用防风沙机械式过滤器

技术领域

本发明涉及一种机械式过滤器，特别涉及一种在轨道车辆上使用的可有效防风沙的轨道车辆用防风沙机械式过滤器，属于轨道车辆制造技术领域。

背景技术

在外运行的轨道车辆难免会遇到风沙、雨雪天气，高速行驶的机车车辆也必然会带动其周边的尘粒，使周围空气含尘量增高。为保证轨道车辆的通风，同时又能阻挡车外的沙尘或雨雪进入车体内以保证轨道车辆的正常运行，机车设备舱和通风系统的前端入口必须安装空气过滤装置。

空气过滤器一般由第一级过滤、第二级过滤等多级过滤结构组成，而第一级过滤通常采用机械式过滤器。第一级机械式过滤器性能的好坏直接影响整个过滤装置的整体性能。

风沙环境下的沙尘颗粒对运行的轨道车辆的设备舱及空调通风系统会产生不良影响。沙尘进入设备舱，直接影响舱内设备的安全高效运行，进入空调通风系统，同样影响通风设备的平稳运行，含尘颗粒进入客舱还将影响空气质量。

目前过滤除尘装置采用的第一级粗滤机械式过滤器主要有VV型和GL型过滤器。这种机械式过滤结构存在过滤效率不高，滤尘不够彻底，流动阻力较大，通风风量较小的缺点。另外，当颗粒过滤到一定的程度，达到饱和时需要及时清理，否则会使已经过滤的颗粒随风进入车内，造成二次污染。

发明内容

本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种结构简单，流动阻力小、过滤效率高的轨道车辆用防风沙机械式过滤器。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种轨道车辆用防风沙机械式过滤器，包括框架和相互平行设置的多个过滤单元，所述过滤单元安装在由所述框架围成的容置空间内，两个所述过滤单元之间形成气流通道，每个所述过滤单元包括依次连接的前端导流部、中间涡流部和末端导风部，在所述中间涡流部和/或末端导风部上设置有向一侧或两侧伸出的挡板，在所述框架的下部设置有集尘排尘结构。

进一步，所述前端导流部和末端导风部均为垂直方向的直线结构，与气流进入方向平行。

进一步，每个所述过滤单元的中间涡流部为“S”形或反“S”形结构，“S”形或反“S”形结构的两端部分别与所述前端导流部和末端导风部的端部连接。

进一步，在所述中间涡流部与所述末端导风部连接的部位向一侧伸出第一挡板，在与所述末端导风部连接的弧线部位向另一侧伸出第二挡板，在两个弧线的连接部向与所述第一挡板同侧的方向伸出第三挡板。

进一步，所述第一挡板和第二挡板向水平方向伸出，所述第三挡板向斜向下的方向伸出，所述第三挡板的外端部位于所述第一挡板外端部的外侧。

进一步，相邻的两个所述过滤单元中的第二挡板和第三挡板的外端部在一直线上或相互错开形成折弯形气流通道。

进一步，在所述末端导风部上向与所述第二挡板同侧的方向伸出第四挡板。

进一步，所述第四挡板向水平方向伸出，所述第四挡板的外端部位于所述第二挡板外端部的内侧。

进一步，所述集尘排尘结构包括开设在所述框架的下部的多个排尘孔，在所述框架的下部边缘设置有向上的挡边形成上方敞口的盒体结构。

进一步，在所述过滤单元的顶部和底部具有多个向外凸出的装配肋，在所述框架的上部和下部分别相应设置有装配孔，所述装配肋插入所述装配孔内铆接实现固定。

综上内容，本发明提供的一种轨道车辆用防风沙机械式过滤器，与现有技术相比，具有如下优点：

(1)该过滤器基于惯性及离心沉淀原理设计，而且在气流通道内设置多个挡板，挡板迎风面存在漩涡，有利于消耗颗粒动能从而促进颗粒沉降并过滤，过滤效率大幅提高。

(2)该过滤器通过多个挡板的设置，且中间涡流部为具有两个弧线的“S”形或反“S”形，还使两个过滤单元之间形成的气流通道的截面平缓变化，改变含尘气流的速度，从而使得沙尘颗粒在重力作用下落到集尘槽内排出，系统流动阻力大幅减小。

(3)该过滤器整体气流通道为折弯形，而在出风侧的气流通道则为直线形，使得气流直线流出，不会出现出口气流偏于一侧的情况，对后续的二级过滤及气流走向非常有利。

(4)该过滤器的框架与过滤单元之间的安装结构非常简单，仅通过装配肋和装配孔等结构铆接固定在一起，即可实现固定安装，装配结构及工艺简单，装配效率高。

(5)通过设置在过滤器上的集尘排尘结构，可以及时收集并排除被过滤的颗粒，颗粒不会随风再次进入车内，有效避免二次污染，而且实现免维护。

(6)该机械式过滤器不仅用于轨道车辆的过滤除尘装置，也适用于其他不同应用场合的过滤除尘装置。

附图说明

图1是本发明过滤器结构示意图；

图2是图1的侧向视图；

图3是图1的A-A剖视图；

图4是本发明过滤单元结构示意图；

图5是本发明单个过滤单元结构立体图；

图6是本发明框架与过滤单元结构爆炸图；

图7是图6的局部放大图；

图8是本发明排尘结构示意图；

图9是本发明结构CFD仿真速度流线图。

如图1至图9所示，框架1，过滤单元2，前端导流部3，中间涡流部4，末端导风部5，第一挡板6，第二挡板7，第三挡板8，第四挡板9，排尘孔10，挡边11，装配肋12，装配孔13，集尘排尘结构14。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

如图1至图3所示，本发明提供了一种轨道车辆用防风沙机械式过滤器，包括外围的框架1和中间的多个过滤单元2，框架1是由四个边框围成的方形结构，中间具有容置空间，过滤单元2安装在由框架1围成的容置空间内，多个过滤单元2之间相互平行安装，过滤单元2的数量根据设备舱和通风系统的通风口的尺寸而定。本实施例中，在框架1内安装了十个过滤单元2，每两个相邻的过滤单元2之间形成气流流通的气流通道，空气中的沙尘、雨水、雪等经过过滤单元2后被过滤并沉积在框架1下部的集尘排尘结构14中，并排出车外，洁净的空气则从气流通道的出风侧流出进入设备舱和通风系统中。

如图4和图5所示，每个过滤单元包括依次连接的前端导流部3、中间涡流部4和末端导风部5，前端导流部3位于进风侧，末端导风部5位于出风侧。

其中，前端导流部3为沿垂直方向延伸的直线结构，与气流进入方向平行，在前端导流部3的头部具有一个截面为圆形的结构，圆形的导流结构起到整流稳压的作用，使气流在进入过滤器之前得到加速，在压力损失很小的情况下保证进口气流速度场更加均匀，压力梯度的变化不会过于剧烈。

中间涡流部4为“S”形或反“S”形结构，“S”形或反“S”形结构的两端部分别与前端导流部3和末端导风部5的端部连接，位于下方的与前端导流部3连接的弧线的弧度小于位于上方的与末端导风部5连接的弧线的弧度，本实施例中，选择采用反“S”形结构。

在中间涡流部4与末端导风部5连接的部位向一侧(图中左侧)伸出第一挡板6，在反“S”形结构上部的弧线部位向另一侧(图中右侧)伸出第二挡板7，在上、下两个弧线的连接部向与第一挡板6同侧的方向伸出第三挡板8，第一挡板6和第二挡板7向水平方向伸出，第三挡板8向斜向下的方向伸出，第三挡板8的外端部位于第一挡板6外端部的外侧。

末端导风部5为沿垂直方向延伸的直线结构，即为沿垂直方向向上延伸的平板状结构，与前端导流部3相互平行或在一条直线上，在末端导风部5上向与第二挡板7同侧(图中右侧)的方向伸出第四挡板9，第四挡板9向水平方向伸出，与平板状的末端导风部5垂直，第四挡板9的外端部位于第二挡板7外端部的内侧。

一个过滤单元2中的第二挡板7的外端部，与相邻的过滤单元中的第三挡板8的外端部在一直线上，或者相互交错错开，形成折弯形气流通道。本实施例中，优选采用在一条直线上的结构。这样，气流从两个相邻的前端导流部3之间的通道进入后，经过一个由第二挡板7和相邻的第三挡板8之间形成的一个折弯通道，再从由第一挡板6、第二挡板7、第四挡板9形成的出风侧的通道流出。

通过第一挡板6、第二挡板7、第三挡板8和第四挡板9的设置，使气流通道的截面平缓变化，进而改变含尘气流的速度，从而使得沙尘颗粒在重力作用下落到下部的集尘排尘结构14内再最后排出。气流在依次经过四个挡板时，在各个挡板的迎风面形成涡流，有利于消耗颗粒动能从而促进颗粒沉降并过滤，使得沙尘颗粒在离心力作用下落到下部的集尘排尘结构14内，进而大幅提高了过滤效率。

其中，第一挡板6、第二挡板7和第四挡板9水平设置，可以有效增大含尘气流冲击过滤器的接触面积，使含尘气流速度急剧降低，从而使沙尘在重力作用下落入集尘装置。

中间涡流部4设置为“S”形或反“S”，可以实时改变气流的流动轨迹，由于沙尘的流动轨迹与气流的流动轨迹有一定的跟随性，设置S形使气流流向实时改变，而沙尘由于重力较大，无法及时跟随上气流的方向变化，从而使得沙尘更容易脱离气流，从而分离过滤出来。

在综合考虑过滤效率和流动阻力的基础上，本实施例设置四个挡板，挡板数量过多，会提高过滤效率，但同时过滤器阻力会增加。另外，在一个过滤器的气流通道内，四个挡板依次交叉排布，配合“S”形或反“S”形的中间涡流部4，在气流方向发生变化的部位设置了挡板，可以更有效地改变气流流速和流动方向，提高过滤器的过滤效率。

如图9所示，通过流体力学数值仿真(CFD)研究手段得出的数据可以看出，该过滤器内流线比较顺畅，气流在经过四个挡板时，形成涡流，而且流动阻力较小。

由于第二挡板7、第四挡板9与相邻的第三挡板8之间留有间隙，气流在经过第一道折弯后，出风侧的气流通道为直线，使得气流直线流出，不会出现出口气流偏于一侧的情况，对后续的二级过滤及气流走向非常有利。

如图6和图8所示，在框架1的下部设置有集尘排尘结构14，集尘排尘结构14包括开设在框架1的下部的多个排尘孔10，排尘孔10在满足强度要求的前提下尽量开大，保证过滤沉降下来的颗粒不会堵塞，及时排出。在框架1的下部边缘设置有向上的挡边11形成上方敞口的盒体结构，挡边11与框架1之间焊接固定，底部的盒体结构可以有效拦截和收集过滤沉降下来的颗粒，进一步提高了过滤效率，并防止二次污染，而且实现免维护和自清洁。

如图6和图7所示，在过滤单元2的顶部和底部具有多个向外凸出的装配肋12，装配肋12安装在第三挡板8与中间涡流部4的连接处，框架1的上部和下部分别相应设置有装配孔13，装配肋12插入装配孔13内铆接固定，构成一个框架式结构的机械式过滤器，这种装配方式工艺简单，便于后期的拆卸维护。

前端导流部3，中间涡流部4，末端导风部5一体成型，由同一材料制成，从而简化了制造工艺，能确保尺寸和性能，且结构简单。

该过滤器安装在设备舱和通风系统的通风口处，自然空气从过滤单元2之间的气流通道中通过，首先经过前端导流部3进行加速，加速后的灰尘颗粒等因具有较高的速度而进入中间涡流部4，由于气流通道的截面平缓变化，进而改变含尘气流的速度，并且气流在依次经过四个挡板时，在各个挡板的迎风面形成涡流，消耗颗粒动能从而促进颗粒沉降并过滤，沙尘颗粒在重力作用下落到下部的盒体结构内，最后再通过排尘孔10排出车外。

如上所述，结合附图所给出的方案内容，可以衍生出类似的技术方案。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种轨道车辆用防风沙机械式过滤器，包括框架和相互平行设置的多个过滤单元，所述过滤单元安装在由所述框架围成的容置空间内，两个所述过滤单元之间形成气流通道，其特征在于：每个所述过滤单元包括依次连接的前端导流部、中间涡流部和末端导风部，在所述中间涡流部和/或末端导风部上设置有向一侧或两侧伸出的挡板，在所述框架的下部设置有集尘排尘结构。

2.根据权利要求1所述的一种轨道车辆用防风沙机械式过滤器，其特征在于：所述前端导流部和末端导风部均为垂直方向的直线结构，与气流进入方向平行。

3.根据权利要求1或2所述的一种轨道车辆用防风沙机械式过滤器，其特征在于：每个所述过滤单元的中间涡流部为“S”形或反“S”形结构，“S”形或反“S”形结构的两端部分别与所述前端导流部和末端导风部的端部连接。

4.根据权利要求3所述的一种轨道车辆用防风沙机械式过滤器，其特征在于：在所述中间涡流部与所述末端导风部连接的部位向一侧伸出第一挡板，在与所述末端导风部连接的弧线部位向另一侧伸出第二挡板，在两个弧线的连接部向与所述第一挡板同侧的方向伸出第三挡板。

5.根据权利要求4所述的一种轨道车辆用防风沙机械式过滤器，其特征在于：所述第一挡板和第二挡板向水平方向伸出，所述第三挡板向斜向下的方向伸出，所述第三挡板的外端部位于所述第一挡板外端部的外侧。

6.根据权利要求4所述的一种轨道车辆用防风沙机械式过滤器，其特征在于：相邻的两个所述过滤单元中的第二挡板和第三挡板的外端部在一直线上或相互错开形成折弯形气流通道。

7.根据权利要求4所述的一种轨道车辆用防风沙机械式过滤器，其特征在于：在所述末端导风部上向与所述第二挡板同侧的方向伸出第四挡板。

8.根据权利要求7所述的一种轨道车辆用防风沙机械式过滤器，其特征在于：所述第四挡板向水平方向伸出，所述第四挡板的外端部位于所述第二挡板外端部的内侧。

9.根据权利要求1所述的一种轨道车辆用防风沙机械式过滤器，其特征在于：所述集尘排尘结构包括开设在所述框架的下部的多个排尘孔，在所述框架的下部边缘设置有向上的挡边形成上方敞口的盒体结构。

10.根据权利要求1所述的一种轨道车辆用防风沙机械式过滤器，其特征在于：在所述过滤单元的顶部和底部具有多个向外凸出的装配肋，在所述框架的上部和下部分别相应设置有装配孔，所述装配肋插入所述装配孔内铆接实现固定。