CN107042832A - 使用l型冷凝器的轨道车辆空调机组 - Google Patents

Abstract

使用L型冷凝器的轨道车辆空调机组，包括箱体，所述箱体包括蒸发腔和冷凝腔，分别用于安装蒸发机组和冷凝机组；所述冷凝机组主要包括压缩机、节流装置、冷凝器和冷凝风机，所述蒸发机组主要包括蒸发器；其特征在于：所述冷凝器为L型冷凝器，包括由多组L型冷凝翅片构成的L型冷凝翅片组，包括互为垂直的冷凝翅片组I和冷凝翅片组II，冷凝翅片组I和冷凝翅片组II之间包括一段弧形过渡翅片组，入口段集流管和出口段集流管位于L型翅片组的一侧竖直端部，入口段集流管压缩机相连，出口段集流管经节流装置和蒸发器相连；蒸发器与压缩机相连；本发明提供的铁路车辆空调机组采用L型冷凝器，满足铁道车辆空调机组高效、轻量化、体积小型化的发展要求。

Description

使用L型冷凝器的轨道车辆空调机组

技术领域

本发明属于轨道车辆制冷系统技术领域，涉及一种轨道车辆空调机组，具体的说，涉及一种使用L型冷凝器的轨道车辆空调机组。

背景技术

作为轨道车辆主要部件之一的空调机组，起到通风，调节车内空气温度、湿度，改善车辆舒适性能的作用，在整车环控系统中起到关键作用。

冷凝器作为工质进行热交换的关键部件，现有有轨电车空调机组的冷凝器是传统的铜管翅片结构，通常采用长直型管翅式冷凝器，竖直放置方式，工质在铜管内流动，空气在铜管外通过，通过管壁和铝翅片进行热交换。此种长直型冷凝器的缺点：排数多、阻力大、换热效果较差，长度方向要求尺寸长，需要占用其他腔体的空间，空调机组的长度会较长，重量重。有时为达到更高的换热效率或达到设计换热量采取以下措施：1、将铝翅片换成铜翅片，换热效率增大不明显，但使得冷凝器成本和重量成倍增加；2、将冷凝风量和静压增大，但使得整机成本和功耗增加，整机能效可能下降。因此，如何尽可能的减少冷凝器排数、减小冷凝器阻力、提高换热效率、减小冷凝器长度尺寸等问题正是本专利所要解决的技术问题。

空调机组中的冷凝器作为制冷循环中的关键部件对整个系统的影响至关重要。其结构尺寸和换热流动性能对列车空调系统的布置、列车空调的运行特性和经济性有重要的影响。冷凝器的换热能力制约着整个制冷系统也即制约着蒸发器的效用，最终制约着列车客室内空气的质量。因此，冷凝器能否高效快速的完成换热是整个制冷系统能否快速反应的一个重要因素。

以有轨电车空调机组为例，有轨电车其高度、宽度方向尺寸差别不大，长度方向尺寸有一定差别，所以空调机组的负荷设计计算主要和有轨电车的长度尺寸有关。尤其是在有轨电车空调机组中，由于有轨电车空调机组整体的结构紧凑，集成程度高，因此作为关键部件的冷凝器的工作能力在有轨电车空调机组中的作用更为突出。有轨电车空调机组主要由箱体、蒸发器、冷凝器、压缩机、节流装置、蒸发风机、冷凝风机、控制器等组成。

有轨电车空调机组正朝着高效、轻量化、体积小型化发展，这就要求在高度、宽度尺寸与车体尺寸一致的前提下，尽量减小长度方向尺寸，少占用车体顶部空间。而目前有轨电车空调机组普遍采用的是长直型管翅式冷凝器，整体长度较长，由于整车顶部空间限制，虽然目前能满足现有有轨电车空调系统性能要求，但是很难实现有轨电车空调系统的更加轻量小型化的发展要求。现有有轨电车空调机组中，传统的常规长直型管翅式冷凝器技术发展成熟，应用时间长，但由于其受空间限制大，结构尺寸较大，再加上现在乘车舒适性对于空调机组提出的更高的要求，所以传统的长直型冷凝器型式正逐步面临挑战。面对越来越多的问题，需要寻找到一种新型、高效的空调机组系统进行技术工艺的改进，改善目前存在的问题。

发明内容

本发明的目的在于根据现有技术的不足，提供一种体积小、冷凝效果好的轨道车辆空调机组。

本发明的技术方案为：使用L型冷凝器的轨道车辆空调机组，包括箱体，箱体包括蒸发腔和冷凝腔，分别用于安装蒸发机组和冷凝机组；冷凝机组主要包括压缩机、节流装置、冷凝器和冷凝风机，蒸发机组主要包括蒸发器；冷凝器为L型冷凝器，包括由多组L型冷凝翅片构成的L型冷凝翅片组，入口段集流管和出口段集流管位于L型冷凝翅片组的一侧竖直端部，入口段集流管压缩机相连，出口段集流管经节流装置和蒸发器相连；蒸发器与压缩机相连；

冷凝风机设置在L型冷凝翅片组围成的区域内；

入口段和出口段集流管一侧设置有弯头侧端板，箱体上设置有弯头侧固定支架，弯头侧端板安装在弯头侧固定支架上；与设置有弯头侧端板相对的一侧L型冷凝翅片组的竖直端部，处设置有冷凝器发卡管、发卡管侧端板，箱体上设置有发卡管侧固定支架，发卡管侧端板安装在发卡管侧固定支架上；

L型冷凝翅片组的上端面设置有上端板组，包括上端板I，上端板II及位于上端板I和上端板II之间的弧形上端板；L型冷凝翅片组的下端面设置有下端板组，包括下端板I，下端板II及位于下端板I和下端板II之间的弧形下端板；上端板组和下端板组均覆盖整个L型冷凝翅片组的上端面和下端面；

冷凝腔箱体主要包括底板、顶部盖板组件，L型冷凝翅片组垂直底板和顶部盖板的方向设置，且L型冷凝翅片组底部与底板之间无缝连接；顶部盖板组件设置在L型冷凝器上方，与上端板I、弧形上端板和上端板II之间为无缝连接；顶部盖板上预留有冷凝风机出风口。

作为优选：上端板I、上端板II及弧形上端板为一体化结构；下端板I、下端板II及弧形下端板为一体化结构。

作为优选：上端板I和弧形上端板的连接缝与下端板I和弧形下端板的连接缝处之间纵向连接设置有中间端板I；弧形上端板和上端板II的连接缝与弧形下端板和下端板II的连接缝之间设置有中间端板II；上端板I和下端板I的两端均分别与发卡管侧端板和中间端板I连接；上端板II和下端板II的两端均分别与弯头侧端板和中间端板II连接。

作为优选：冷凝腔还包括位于L型冷凝翅片组外侧、平行L型冷凝翅片组与底板安装为一体的侧板，侧板上均设置有进风口。

作为优选：L型冷凝器有两组，每组冷凝器均配置有一台冷凝风机；两组L型冷凝器共用一组蒸发机组。

作为优选：蒸发腔设置有贯通腔体内外的与车厢相通的室内回风口和与室外相通的室外新风口。

作为优选：蒸发器与压缩机之间安装有气液分离器。

作为优选：蒸发机组还包括蒸发风机。

作为优选：L型冷凝器与节流装置之间设置有干燥过滤器、视液镜和过滤器。

作为优选：箱体上设置有高压保护监测装置及高压检修口，还设置有低压保护监测装置及低压检修口。

本发明的有益效果为：

(1)本发明提供的铁路车辆空调机组采用L型冷凝器，满足铁道车辆空调机组高效、轻量化、体积小型化的发展要求。

(2)与传统的长直型管翅式冷凝器的空调机组相比，在高度、宽度尺寸与车体尺寸一致的前提下，L型冷凝器将只占用长度方向尺寸改为占用长度、宽度方向尺寸，采用L型冷凝器占用车顶长度空间更小，节省轨道车辆顶部空间，利于空调机组的小型化。特别适用于无配电线路的有轨电车，如超级电容式有轨电车，其许多设备放在有轨电车的顶部空间，解决现有有轨电车空调机组长度长、占用空间大的问题，便于整车的设计。

(3)长直型管翅式冷凝器为单侧进风，换热效率有限，为实现更好的换热效果需要配置多排冷凝器。而采用L型冷凝器可实现双侧进风，在同等换热效果的前提下，冷凝器排数减少，风阻降低，为选用低静压、低转速、低功耗冷凝风机创造了条件，利于提高整机效率，降低整机噪音。

(4)根据车体及换热效果的设计需求，可对L型冷凝器组的数量、冷凝风机的数量、蒸发器组的数量、蒸发风机的数量均可进行个性化配置。

附图说明

图1为本发明系统示意图。

图2为L型冷凝器结构示意图。

图3为本发明结构示意图。

图4为本发明结构示意图。

图5为本发明结构示意图。

图6 L型冷凝器与长直型冷凝器比较系统示意图。

其中：1-压缩机，2-高压检修口，3-高压保护监测装置，4-冷凝器，5-冷凝风机，6-干燥过滤器，7-视液镜，8-过滤器，9-节流装置，10-蒸发器，11-蒸发风机，12-低压检修口，13气液分离器，14-低压保护监测装置，15-箱体，151-蒸发腔，152-冷凝腔，16-上端板I，17-下端板I，18-上端板II，19-下端板II，20-弧形上端板，21-弧形下端板，22-弯头侧端板，23-发卡管侧端板，24-弯头侧固定支架，25-发卡管侧固定支架，26-中间端板I，27-中间端板II，28-底板，29-顶部盖板组件，30-侧板，301-风口

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的具体实施方式进行清楚完整地描述。显然，具体实施方式所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

如图1至图4所示，使用L型冷凝器的轨道车辆空调机组，包括箱体15，箱体15包括蒸发腔151和冷凝腔152，分别用于安装蒸发机组和冷凝机组，冷凝机组主要包括压缩机1、节流装置9、冷凝器4和冷凝风机5，蒸发机组主要包括蒸发器10，为了实现更好的蒸发冷却效果，蒸发机组进一步还包括蒸发风机11，设置在蒸发器10的一侧。蒸发腔151设置有贯通腔体内外的与车厢相通的室内回风口和与室外相通的室外新风口。

冷凝器为L型冷凝器4，包括由多组L型冷凝翅片构成的L型冷凝翅片组，入口段集流管和出口段集流管位于L型冷凝翅片组的一侧竖直端部，入口段集流管与压缩机1相连；出口段集流经节流装置9与蒸发器10相连；蒸发器10与压缩机1相连；如此形成一个换热循环。

L型冷凝翅片组围成的L形的区域，冷凝风机5就设置在这个区域内。

如图2所示，L型冷凝器入口段和出口段集流管处设置有弯头侧端板22，箱体15上设置有弯头侧固定支架24，弯头侧端板安装在弯头侧固定支架24上；与设置有弯头侧端板相对的一侧L型冷凝翅片组的竖直端部处设置有冷凝器发卡管、发卡管侧端板23，箱体15上设置有发卡管侧固定支架25，发卡管侧端板23安装在发卡管侧固定支架25上。

L型冷凝翅片组的上端面设置有上端板组，包括上端板I 16，上端板II 18及位于上端板I 16和上端板II 18之间的弧形上端板20；L型冷凝翅片组的下端面设置有下端板组，包括下端板I 17，下端板II 19及位于下端板I 17和下端板II 19之间的弧形下端板21；上端板组和下端板组均覆盖整个L型冷凝翅片组的上端面和下端面。

上端板I 16和弧形上端板20的连接缝与下端板I 17和弧形下端板21的连接缝处之间纵向连接设置有中间端板I 26；弧形上端板20和上端板II 18的连接缝与弧形下端板21和下端板II 19的连接缝之间设置有中间端板II 27；上端板I 16和下端板I 17的两端均分别与发卡管侧端板23和中间端板I 26连接；上端板II 18和下端板II 19的两端均分别与弯头侧端板22和中间端板II 27连接。

冷凝翅片组都是由多个冷凝翅片并行排列组成的，具体的为，沿上端板I 16、弧形上端板20和上端板II 19形成的L形状方向并行排列。多层冷凝翅片内部设置有制冷剂管路，主要由冷凝器发卡管和弯头构成。

所有的上端板、下端板均覆盖其所对应的冷凝翅片组的并行排列的宽度。如此形成一个刚性翅片组框架，保证翅片组结构的稳定性。

其中，中间端板I 26和中间端板II 27起到辅助加固结构的作用，增强整个L型冷凝器4结构的稳定性。铁路客车运行过程中，客观环境对铁路客车的影响，列车振动晃动会造成空调机组的震动晃动，以上安装结构可降低外界环境对空调机组的影响，提高空调机组的可靠性。

以上，各端板之间均可通过紧固件固定安装，相应的在各端板上配置紧固件孔。

冷凝腔152箱体主要包括底板28和顶部盖板组件29，L型冷凝翅片组垂直底板28和顶部盖板29的方向设置，且L型冷凝翅片组底部与底板28之间无缝连接；顶部盖板组件29设置在L型冷凝器4上方，与上端板I 16、弧形上端板20和上端板II 18之间为无缝连接；顶部盖板组件29上预留有冷凝风机出风口。

冷凝腔152箱体还包括分别平行冷凝翅片组I 401和冷凝翅片组II 402设置，与底板28安装为一体的侧板30，侧板30上均设置有风口301。组装后，侧板30位于L型冷凝器4的外侧，由此，底板28、顶部盖板组件29和侧板30围成冷凝进出风回路。这种结构可避免L型冷凝器4与冷凝风机5之间出现漏风、风短路等不良现象，也能增强L型冷凝器4的固定强度，克服振动的影响。

为了更好的实现冷凝效果，可根据设计需求，配置多组冷凝机组。

具体到本实施方式，如图1所示，L型冷凝器4有两组，每组冷凝器4均配置有一台冷凝风机5；两组L型冷凝器4共用一组蒸发器10，两侧的冷凝机组一般镜像对称设置。蒸发器10具有双侧通口，分别与两个冷凝机组中的压缩机1、L型冷凝器4连接。

作为一些辅助结构，还可配置以下结构。

蒸发器10与压缩机1之间安装有气液分离器13；L型冷凝器4与节流装置9之间设置有干燥过滤器6、视液镜7和过滤器8。箱体15上设置有高压保护监测装置3及高压检修口2，还设置有低压保护监测装置14及低压检修口12。

采用L型冷凝器4构造的空调机组换热系统工作时，空调机组中的制冷剂由压缩机1处理变为高温高压状态后进入L型冷凝器4，在L型冷凝器4中，由入口段集流管进入分流至各个流程管路内，制冷剂利用冷凝风机5经过与车体外界空气的高效、快速换热后，再经过L型冷凝器4的出口段的集流管流出，制冷剂温度和压力降低，而后制冷剂经过干燥过滤器6、视液镜7和过滤器8后，进入到节流装置9进行降温降压转变为低温低压状态进入空调机组的蒸发器10，制冷剂利用蒸发风机11与列车室内的空气换热，带走空气中的热量，成为低温低压的气态制冷剂，最后制冷剂重新回到压缩机并进入下一个循环。

如图1、图3和图4均可见，本发明提供的空调机组工作时，一种情况下，室外空气经侧板30上的风口301进入，在多层冷凝翅片之间流动，与流程管路内的制冷剂换热，随后经冷凝风机5排出到室外空气中；在另一种情况下，冷凝风机5为压风型时，室外空气经冷凝风机5顶部进入，换热后经风口301排出。

高压检修口2，高压保护监测装置3，低压检修口12和低压保护监测装置14在换热系统中的位置可以根据实际设计需求进行适当调整。

视液镜7、气液分离器13可以根据实际设计需求确定是否需要保留。

过滤器8是只有过滤功能的部件，对于单冷型空调，在节流装置9入口端布置；对于热泵型空调，在节流装置9出入口端均要布置。

作为本发明的另一种实施方式，中间端板I 26和中间端板II 27可增强空调机组结构的稳定性，但根据实际生产、加工情况调整相对位置或确定是否需要保留，同时对应的上端板组、下端板组管板数量、型式和固定方式等根据中间端板I 26和中间端板II 27的改变进行调整。如图5所示，省略了中间端板I 26和中间端板II 27之后，上端板I、上端板II及弧形上端板为一体化结构；下端板I、下端板II及弧形下端板为一体化结构。

蒸发风机11的数量可以根据蒸发器10的数量进行调整。本实施例中，两组冷凝机组共用一个蒸发机组，也可为两个冷凝机组设置两个蒸发器10，为两个蒸发器10分别设置蒸发风机11。

冷凝风机5的放置方式，蒸发器10是否被两个换热系统共用可以根据实际设计需求进行调整。

冷凝风机5的进出风方式可以根据实际设计需求确定吸风式或压风式。本实施例中，冷凝风机5为出风型风机，即从L型冷凝器4进风，从冷凝风机5出风，也可为冷凝风机5为压风型风机，即从冷凝风机5进风，从L型冷凝器4出风。

如图6所示，采用本实施例中的L型冷凝机组与传统的长直型冷凝机组的对比图，可见采用L型冷凝机组占用的空间长度要大大减小。

Claims (10)

1.使用L型冷凝器的轨道车辆空调机组，包括箱体，所述箱体包括蒸发腔和冷凝腔，分别用于安装蒸发机组和冷凝机组；所述冷凝机组包括压缩机、节流装置、冷凝器和冷凝风机，所述蒸发机组包括蒸发器；其特征在于：所述冷凝器为L型冷凝器，包括由多组L型冷凝翅片构成的L型冷凝翅片组，入口段集流管和出口段集流管位于L型冷凝翅片组的一侧竖直端部，入口段集流管压缩机相连，出口段集流管经节流装置和蒸发器相连；蒸发器与压缩机相连；

冷凝风机设置在L型冷凝翅片组围成的区域内；

入口段和出口段集流管一侧设置有弯头侧端板，箱体上设置有弯头侧固定支架，弯头侧端板安装在弯头侧固定支架上；与设置有弯头侧端板相对的一侧L型冷凝翅片组的竖直端部处设置有冷凝器发卡管、发卡管侧端板，箱体上设置有发卡管侧固定支架，发卡管侧端板安装在发卡管侧固定支架上；

L型冷凝翅片组的上端面设置有上端板组，包括上端板I，上端板II及位于上端板I和上端板II之间的弧形上端板；L型冷凝翅片组的下端面设置有下端板组，包括下端板I，下端板II及位于下端板I和下端板II之间的弧形下端板；上端板组和下端板组均覆盖整个L型冷凝翅片组的上端面和下端面；

冷凝腔箱体包括底板、顶部盖板组件，L型冷凝翅片组垂直底板和顶部盖板的方向设置，且L型冷凝翅片组底部与底板之间无缝连接；顶部盖板组件设置在L型冷凝器上方，与上端板I、弧形上端板和上端板II之间为无缝连接；顶部盖板上预留有冷凝风机出风口。

2.如权利要求1所述的使用L型冷凝器的轨道车辆空调机组，其特征在于：上端板I、上端板II及弧形上端板为一体化结构；下端板I、下端板II及弧形下端板为一体化结构。

3.如权利要求1所述的使用L型冷凝器的轨道车辆空调机组，其特征在于：上端板I和弧形上端板的连接缝与下端板I和弧形下端板的连接缝处之间纵向连接设置有中间端板I；弧形上端板和上端板II的连接缝与弧形下端板和下端板II的连接缝之间设置有中间端板II；上端板I和下端板I的两端均分别与发卡管侧端板和中间端板I连接；上端板II和下端板II的两端均分别与弯头侧端板和中间端板II连接。

4.如权利要求1所述的使用L型冷凝器的轨道车辆空调机组，其特征在于：冷凝腔还包括平行位于L型冷凝翅片组外侧、与底板安装为一体的侧板，侧板上均设置有进风口。

5.如权利要求1所述的使用L型冷凝器的轨道车辆空调机组，其特征在于：所述L型冷凝器有两组，每组冷凝器均配置有一台冷凝风机；两组L型冷凝器共用一组蒸发机组。

6.如权利要求1所述的使用L型冷凝器的轨道车辆空调机组，其特征在于：蒸发腔设置有贯通腔体内外的与车厢相通的室内回风口和与室外相通的室外新风口。

7.如权利要求1所述的使用L型冷凝器的轨道车辆空调机组，其特征在于：所述蒸发器与压缩机之间安装有气液分离器。

8.如权利要求4所述的使用L型冷凝器的轨道车辆空调机组，其特征在于：所述蒸发机组还包括蒸发风机。

9.如权利要求1或2所述的使用L型冷凝器的轨道车辆空调机组，其特征在于：所述L型冷凝器与节流装置之间设置有干燥过滤器、视液镜和过滤器。

10.如权利要求1或2所述的使用L型冷凝器的轨道车辆空调机组，其特征在于：所述箱体上设置有高压保护监测装置及高压检修口，还设置有低压保护监测装置及低压检修口。