CN105667524A - 用于轨道车辆元件的冷却通风装置以及相应的轨道车辆 - Google Patents

用于轨道车辆元件的冷却通风装置以及相应的轨道车辆 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于对轨道车辆的元件(12)进行冷却的冷却通风装置(10)，所述通风装置(10)设计成置于所述轨道车辆的顶部上并且包括管道(24)，所述管道相对于所述轨道车辆大体上纵向地延伸，并且所述管道依次包括前部部分(32)、中心部分(34)和后部部分(36)，所述前部部分(32)装备有用于吸入空气的前部开口(28)，所述中心部分(34)中容纳有待冷却的元件(12)，所述后部部分(36)装备有用于排放废气的后部开口(30)。所述管道(24)的具有横截面的表面从前部开口(28)到后部开口(30)按照以下方式发展，使得：利用文丘里效应使管道(24)中的空气流动产生加速。

Description

用于轨道车辆元件的冷却通风装置以及相应的轨道车辆
技术领域
本发明涉及一种用于对轨道车辆元件进行冷却的冷却通风装置，所述冷却通风装置设计成置于所述轨道车辆的顶部上，该类型的冷却通风装置包括管道，所述管道相对于轨道车辆大体上纵向地延伸并且所述管道依次包括前部部分、中心部分和后部部分，所述前部部分配备有用于吸入空气的前部开口，所述中心部分中容置有所述待冷却的元件，所述后部部分配备有用于排放废气的后部开口。
本发明更具体地涉及一种用于对导管进行冷却的冷却通风装置，所述导管用于来自冷却装置的冷凝器的传热流体的循环，所述冷却装置具体地为用于对将功率供应到车辆的牵引马达上的电子功率部件进行冷却的冷却装置。
背景技术
为了确保这种具有良好性能的冷凝器的正常操作，有必要按照以下的方式在导管的周围产生空气流动，使得：有利于导管和环绕导管的空气之间的热交换。
文献EP0578549描述了一种包括空气循环管道的冷却通风装置，所述空气循环管道内部容置有待冷却的元件，所述待冷却的元件在该情况下是制动变阻器。所述管道具有前部部分和后部部分，所述前部部分和后部部分形成可部署在轨道车辆的顶部整流罩的上方的移动式风斗，以便使沿运转中的车辆流动的空气的一部分转向，以便导致空气在待冷却的元件周围循环。
然而，这种冷却通风装置并不能提供完全的满意度。穿过管道的气流容易受到用于驱动前部部分和后部部分的驱动气缸的机械故障。因此，具有移动式风斗的方案是不实际的。
此外，这种冷却通风装置对车辆的速度是敏感的。在低速下，待冷却的元件上的空气流动是不足的。在高速下，轨道车辆周围的气流的边界层趋向于分离并且背离车辆的外壁移动并移动超过所述前部风斗和后部风斗。由此，被所述装置所捕获的空气流动不足以确保有效的冷却。
文献WO2008/031752公开了一种通风装置，所述通风装置包括位于用于吸入空气的前部开口和用于排放废气的后部开口之间的管道，所述管道的轮廓按照以下的方式发展，使得：利用文丘里效应(Venturieffect)使所述管道中的空气流动产生加速。
发明内容
因此，本发明的目的在于克服前述的问题。
为此，本发明的目标涉及根据权利要求的装置和轨道车辆。
附图说明
根据阅读仅以示例给出并且参考附图的以下说明，本发明将被更好地理解，在附图中：
-图1是根据本发明的实施例的一个示例的包括通风装置的轨道车辆的透视图；
-图2是局部示出的、装配到图1中示出的车辆上的冷却通风装置的透视图，并且透明地示出了所述冷却通风装置的一些壁；以及，
-图3是局部示出的、图2中示出的冷却装置的沿所述车辆的纵向平面的横截面视图。
具体实施方式
图1是轨道车辆1的一般示意图。
在本说明书中，XYZ坐标系与车辆1相关联，XYZ坐标系具有：X轴，X轴为车辆1的纵轴，X轴沿车辆1的行驶方向从后向前定向；Y轴，Y轴为从右向左定向的轨道车辆的横轴；以及Z轴，Z轴为从下向上定向的车辆1的竖轴。
车辆1包括至少一个车厢14，车厢14的本体包括侧壁16和顶部18。
顶部18支承整流罩封壳17，整流罩封壳17用于堆装车辆的置于顶部上的装备和工具。
具体地，整流罩17界定出从上方打开的容置空间22，容置空间22用于容纳两个冷却通风装置10。
每个装置10在车辆1的顶部18上被设置在所述整流罩17的前部和后部处的两个横向壁之间。装置10相对于车厢14的正中面X-Z对称地设置。
冷却通风装置10意在冷却冷凝器12，冷凝器12是具有绝缘栅的双极晶体管(通过针对“绝缘栅双极晶体管(InsulatedGateBipolarTransistor)”的英文字母缩写“IGBT”为已知)的组件的冷却装置13(图3)的一部分，双极晶体管用于确保将功率供应给车辆的牵引马达。
如将在下文描述的，冷凝器12由用于容置在装置10内部的传热流体的循环的多个导管14形成。
由于所述装置10在根据图2和图3中的与X-Z平面平行的平面的横截面中示出，装置10包括主管道24和第二管道26以及在主管道24和第二管道26之间形成的用于空气循环的空气循环通道50。
主管道24大体上纵向地延伸。
主管道24在前部开口28和后部开口30之间从前到后依次包括前部部分32、中心部分34以及后部部分36。
中心部分34是其内部容置有待冷却的冷凝器12的导管14的部分。所述导管以平行于横向方向Y定位的方式安装。
前部部分32构成用于在主管道24中吸入新鲜空气的前部风斗。
前部部分32按照以下方式展开，使得：前部开口28在横向平面Y-Z的投影中向外延伸，以离车辆1的固定车辆外壳最近，以这种方式来捕获在整流罩17的顶部以及侧部上的沿整流罩17流动的空气流。
后部部分36构成用于从主管道24排放热空气的后部风斗。
后部部分按照以下方式展开，使得：后部开口30在横向平面Y-Z的投影中向外延伸，以离车辆1的固定车辆外壳最近，以这种方式来抑制在整流罩17上方以及侧部上的主管道24中流动的空气。
主管道24的壁沿X-Z平面所呈现的轮廓使得：管道的横截面从前部开口28朝向中心部分34减小，并且然后从中心部分34朝向后部开口30增大。
更确切地说，主管道24的横截面的纵向发展按照以下方式变化，使得：利用文丘里效应使中心部分34中的空气流动产生加速。
因此，前部部分32呈现出其表面从前向后减小的横截面。横截面的表面的变化从前部开口28持续至中心部分34的入口。
前部部分32的在前部开口28的水平处的横截面的表面和前部部分32的在其与中心部分34的接合点的水平处的横截面的表面之间的比率大于2，有利地，该比率介于2和3之间。
因此，后部部分36呈现出其表面从前向后增大的横截面。横截面的表面的变化从后部部分与中部分34的接合点持续至后部开口30。
后部部分36的在后部开口30的水平处的横截面的表面和后部部分36的在其与中心部分34的接合点的水平处的横截面的表面之间的比率大于2，有利地，该比率介于2和3之间。
借助于主管道24的适当的几何结构，空气按照以下的方式加速，使得：在待冷却的导管14的周围以合适的速度循环。这种加速使得可对主管道24的前部部分32的低吸入速度补偿一不足以对待冷却的元件进行冷却的速度。
因此，即使对于轨道车辆的低行驶速度，在中心部分中循环的空气流动速率足够高以便能够容许必要的热量排放以确保冷却装置的有效运行。
优选地，为了进一步改善主管道24的性能，装置10包括第二管道26，第二管道26在轨道车辆的纵向方向上大体上平行于主管道24并且在主管道24上方延伸。
第二管道26在前部孔口40和后部孔口42之间从前到后依次包括前部部件44、中心部件46以及后部部件48。
中心部件46位于主管道24的中心部分34的上方。
前部孔口40使得能够从外部将新鲜空气吸入到第二管道26中。前部部件44形成能够捕获空气并将空气带至中心部件46的风斗。
后部孔口42使热空气能够从第二管道26朝向外部排出。后部部件48形成能够使空气从中心部件46中排出的风斗。
中心部件46的侧壁、顶壁以及底壁限定出腔室。
中心部件46的底壁装备有使中心部分34和中心部件46之间的流体连通能够实现的通道50。隔板58放置在通道50之间。
第二管道26的横截面从前向后大体上不变。
第二管道的中心部件46装备有用以在于第二管道26中循环的空气流动中产生湍流的导向装置60。
导向装置60承载在中心部件46的上壁上。导向装置60从上壁朝栅格58向外伸出。
导向装置60呈杆、平面的形式或者能够在由前部部件44捕获的空气流动中引起湍流的任何其他适合的形式。
因此，中心部件46设计成在循环至第二管道中的空气流动中产生湍流。这些湍流能够在通道50的水平处产生衰退，因而在主管道24的中心部分34中产生衰退。
优选地，由湍流引起的衰退对由待冷却的导管14所引起的主管道中的装载损失进行补偿。
主管道和第二管道之间的通道50使得空气流动的一部分能够被吸入至主管道中，进入第二管道并穿过第二管道的后部孔口被喷出。
主管道24的中心部分34中的衰退的增加使由前部部分28捕获的空气以更大的程度加速。
因此，第二管道26使得能够改善主管道24的通风。
冷却通风装置10确保最优的冷却，而不会依赖于风扇或其他机械的移动或旋转部件。
有利地，冷却通风装置利用文丘里效应以便对冷凝器进行冷却。

Claims (9)

1.一种用于对轨道车辆(1)的元件(12)进行冷却的通风装置(10)，包括管道(24)，所述通风装置(10)被设计成以使所述管道相对于所述轨道车辆(1)大体上纵向地延伸的方式置于所述轨道车辆(1)的顶部(18)上，所述管道依次包括前部部分(32)、中心部分(34)和后部部分(36)，所述前部部分(32)装备有用于吸入空气的前部开口(28)，所述中心部分(34)中容纳有待冷却的所述元件(12)，所述后部部分(36)装备有用于排放废气的后部开口(30)，所述管道(24)的横截面的表面从所述前部开口(28)到所述后部开口(30)以利用文丘里效应使所述管道(24)中的空气流动产生加速的方式发展，其特征在于，所述管道(24)为主管道，所述装置另外包括大体平行于所述主管道延伸的第二管道(26)，所述第二管道(26)包括前部部件(44)、中心部件(60)以及后部部件(48)，所述前部部件(44)装备有用于吸气的前部孔口(40)，所述后部部件(48)装备有用于排气的后部孔口(42)，所述第二管道(26)的横截面的表面从所述第二管道的前部孔口(40)到所述后部孔口(42)按照以下的方式发展，使得：产生促进所述主管道中的空气流动的加速的湍流。
2.根据权利要求1所述的通风装置(10)，其中，所述主管道的中心部分(34)的横截面的表面低于所述主管道的前部部分(32)的横截面的表面。
3.根据权利要求2所述的通风装置(10)，其中，所述主管道的中心部分(34)的横截面的表面低于所述主管道的后部部分(36)的横截面的表面。
4.根据权利要求1所述的通风装置(10)，其中，所述主管道的前部开口(28)和后部开口(30)大体上横向于所述轨道车辆(1)的纵向轴线布置。
5.根据权利要求1所述的通风装置(10)，其中，所述第二管道(26)与所述主管道(24)通过允许空气循环的通道(50)连接至彼此，所述通道在所述主管道的中心部分(34)和所述第二管道的中心部件(46)之间延伸，扰动促进所述主管道(24)的中心部分(34)中的空气流动的加速。
6.根据权利要求1所述的通风装置(10)，其中，所述第二管道的中心部件(46)装备有至少一个导向装置(60)，所述至少一个导向装置(60)在循环至所述第二管道(26)中的空气流动中产生湍流。
7.根据权利要求6所述的通风装置(10)，其中，所述导向装置(60)由所述第二管道(26)的中心部件的上表面承载，并且在所述第二管道的中心部件(46)中向外伸出。
8.根据权利要求7所述的通风装置(10)，其中，所述导向装置(60)是杆或板。
9.一种包括待冷却的元件(12)的轨道车辆(1)，其特征在于，所述轨道车辆(1)具有根据权利要求1至8中任一项所述的能够对所述待冷却的元件(12)进行冷却的冷却通风装置(10)，所述装置(10)按照以下的方式被固定到所述车辆的顶部(18)上，使得：主管道(24)的一个轴线大体上平行于所述车辆(1)的纵向轴线延伸。
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