CN110469394B - 一种用于高原动车组的应急柴油发电机组系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于高原动车组的应急柴油发电机组系统，包括四象限整流柜、异步发电机以及柴油机，还包括空气压缩缸和储气罐；空气压缩缸包括缸体、设置在缸体内的活塞以及驱动活塞在缸体内往复运动的活塞驱动机构；活塞驱动机构与柴油机的输出轴连接，缸体上设有进气口和出气口，进气口中设有进气阀，出气口中设有排气阀，出气口通过第一管路与储气罐的进气端连接，储气罐的出气端通过第二管路与柴油机的进气口连接。该系统可以在高原等空气稀薄的地区向柴油机内输入较高的浓度的空气，保证柴油机的充分燃烧，以确保柴油机具有较高的输出功率。

Description

一种用于高原动车组的应急柴油发电机组系统
技术领域
本发明涉及机车领域，具体涉及用于高原动车组的应急柴油发电机组系统。
背景技术
高原动车组采用外部电网取电的方式来驱动动车组行驶，该车需要在高原上行驶，面临高原环境恶劣、常年气候寒冷、氧气缺少的极端情况，一旦出现外部电网断电或动车组与外部电网接触受电的部件损坏，会导致动车组失去动力、动车组的制氧机、空调、动车组上重要系统等等关乎旅客人身安全的设备停止运行。因此，为了解决上述情况，需在高原动车组上加装应急柴油发电机组。
然而，在高原地区，随着海拔不断的升高，大气压力和空气中的含氧量不断的下降，进入柴油机内的氧气量降低，进而导致柴油机燃烧不充分造成其功率降低，甚至无法正常工作。
发明内容
本发明提出了一种用于高原动车组的应急柴油发电机组系统，解决了现有柴油发电机在高原地区因空气稀薄，造成燃烧不充分，影响输出功率的问题。
本发明采用的技术手段如下：
一种用于高原动车组的应急柴油发电机组系统，包括四象限整流柜、异步发电机以及柴油机，还包括空气压缩缸和储气罐；所述空气压缩缸包括缸体、设置在所述缸体内的活塞以及驱动所述活塞在所述缸体内往复运动的活塞驱动机构；所述活塞驱动机构与所述柴油机的输出轴连接，所述缸体上设有进气口和出气口，所述进气口中设有进气阀，所述出气口中设有排气阀，所述出气口通过第一管路与所述储气罐的进气端连接，所述储气罐的出气端通过第二管路与所述柴油机的进气口连接。
进一步地，所述活塞驱动机构包括驱动轴、第一连杆和第二连杆，所述驱动轴安装在所述缸体中，所述驱动轴的一端与所述柴油机的输出轴连接，所述第一连杆的一端与所述驱动轴连接，另一端与所述第二连杆的一端铰接，所述第二连杆的另一端与所述活塞铰接。
进一步地，还包括储气罐冷却水箱，所述储气罐设置在所述储气罐冷却水箱内，所述储气罐冷却水箱设有冷却水容纳空间，所述储气罐冷却水箱上设有进水口和出水口，所述储气罐冷却水箱的进水口通过第三管路与冷却塔的出水口连接，所述储气罐冷却水箱的出水口通过第四管路与冷却塔的回水口连接。
进一步地，还包括第一管路套管，部分所述第一管路置于所述第一管路套管中，所述第一管路和所述第一管路套管之间形成冷却水流动腔，所述第一管路套管一端与所述储气罐冷却水箱连接，另一端连接有所述第三管路，所述第三管路、冷却水流动腔和冷却水容纳空间依次连通。
进一步地，所述第二管路上还设有压力控制阀。
进一步地，还包括燃油粗滤器、冷却水预热器和柴油机润滑油加热器。
与现有技术比较，本发明所述的用于高原动车组的应急柴油发电机组系统具有以下有益效果：通过设置空气压缩缸和储气罐，空气压缩缸由柴油机进行驱动以压缩空气并由储气罐输入至柴油机中，保证了输入到柴油机中的空气具有较高的密度，提高了含氧量，使得柴油机可以充分燃烧，保证输出功率；同时，空气压缩缸由柴油机的自由端的输出轴直接驱动，可以不需要额外的动力源，简化了结构，减小了系统的体积。
附图说明
图1为本发明公开的用于高原动车组的应急柴油发电机组系统的结构示意图；
图2为空气压缩缸的结构示意图；
图3为空气压缩缸的活塞驱动机构的结构示意图；
图4为储气罐与储气罐冷却水箱的结构示意图(横截面的剖视图)；
图5为储气罐支架的一种结构图；
图6为图1中A部分的放大示意图；
图7为第一管路与第一管路套管连接示意图(横截面的剖视图)。
图中：1、四象限整流柜，2、异步发电机，3、柴油机，4、空气压缩缸，40、缸体，41、活塞、42、活塞驱动机构，400、空气压缩缸的进气口，401、空气压缩缸的出气口，402、第一管路，403、第二管路，404、进气阀、405、排气阀，420、驱动轴，421、第一连杆，422、第二连杆，5、储气罐，50、储气罐冷却水箱，500、储气罐冷却水箱的进水口，501、储气罐冷却水箱的出水口，51、冷却水容纳空间，52、第三管路，53、第四管路，54、第一管路套管，540、冷却水流动腔，55、储气罐支架，550、流水通道，551、储气罐安装孔，56、封盖，60、冷却塔，61、燃油粗滤器，62、冷却水预热器，63、柴油机润滑油加热器。
具体实施方式
如图1所示为本发明公开的用于高原动车组的应急柴油发电机组系统，包括四象限整流柜1、异步发电机2以及柴油机3，所述四象限整流柜1分别与车上蓄电池模块、异步发电机2连接，所述异步发电机2与所述柴油机3连接，当外部电网断电或动车组与外部电网接触受电的部件损坏后，四象限整流柜1从高原动车组的车载蓄电池模块取电，并进行第一象限整流后驱动异步发电机2转动，异步发电机2带动柴油机3运转，当运转转速达到柴油机3的启动转速后完成柴油机的点火；当柴油机3启动后，柴油机3驱动异步发电机2转动进而由异步发电机2发电，此时，四象限整流柜1进入第四象限工作，将异步发电机2发出的电进行整流以用于向动车组提供所需的电能。
本发明公开的用于高原动车组的应急柴油发电机组系统还包括空气压缩缸4和储气罐5；具体地，如图1、图2和图3所示，所述空气压缩缸4包括缸体40、设置在所述缸体40内的活塞41以及驱动所述活塞41在所述缸体40内往复运动的活塞驱动机构42；所述活塞驱动机构42包括驱动轴420、第一连杆421和第二连杆422，所述驱动轴420安装在所述缸体40中，所述驱动轴420的一端从缸体40中伸出，并通过联轴器与所述柴油机3的自由端的一个输出轴连接，驱动轴420置于缸体40内部分通过键与第一连杆421的一端连接，第一连杆421的另一端与所述第二连杆422的一端铰接，所述第二连杆422的另一端与所述活塞41铰接，驱动轴420、第一连杆421、第二连杆422以及活塞41构成了连杆机构，所述缸体40上设有进气口400和出气口401，所述进气口400中设有进气阀404，所述出气口401中设有排气阀405，所述出气口401通过第一管路402与所述储气罐5的进气端连接，所述储气罐5的出气端通过第二管路403与所述柴油机3的进气口连接。柴油机自由端的输出轴可驱动驱动轴420转动，并通过第一连杆421和第二连杆422驱动活塞41在缸体40内往复运动，当活塞从设有进排气口的一端向另一端运动时，进气阀打开，排气阀闭合，空气从外界进入到缸体内，当活塞从另一端向设有进排气口的一端运动时，进气阀闭合，排气阀打开，将空气压缩缸内的空气压缩并通过第一管路输送至储气罐中，储气罐通过第二管路可将压缩后的空气输送至柴油机内。
在高原地区，随着海拔不断的升高，大气压力和空气中的含氧量不断的下降，进入柴油机内的氧气量降低，进而导致柴油机燃烧不充分造成其功率降低，甚至无法正常工作，本发明中，通过设置空气压缩缸，柴油机自由端的一个输出轴连接并驱动空气压缩缸的活塞往复运动，活塞的往复运动实现对空气的吸入和压缩，并将压缩的空气通过排气阀存储至储气罐中，之后储气罐可将压缩的空气输入至柴油机中，由于空气被压缩，空气密度增加，增加了含氧量，可以保证柴油机燃烧充分，以保证柴油机的输出功率，进而保证一步发电机的发电量，保证列车的正常运行。空气压缩缸由柴油机的自由端的输出轴直接驱动，可以不需要额外的动力源，简化了结构，减小了系统的体积。
进一步地，如图1和图4所示，还包括储气罐冷却水箱50，所述储气罐5两端设有储气罐支架55，如图5所示，储气罐支架55上设有与储气罐外壁结构相配合的储气罐安装孔551，图中储气罐安装孔为方形孔，储气罐支架外边缘可以固定在储气罐冷却水箱50的内壁中，以将储气罐5悬空的设置在所述储气罐冷却水箱50内，储气罐5与储气罐冷却水箱50之间形成冷却水容纳空间51，储气罐支架上设有流水通道550，在本实施例中，储气罐冷却水箱50的内壁为圆形结构，因此，为了方便加工和安装，储气罐支架为圆形板结构，圆形板中心加工有储气罐安装孔551，在圆形板上周向加工有多个圆形孔作为流水通道550，所述储气罐冷却水箱50上设有进水口500和出水口501，所述储气罐冷却水箱的进水口500通过第三管路52与冷却塔60的出水口连接，所述储气罐冷却水箱的出水口501通过第四管路53与冷却塔60的回水口连接，由空气压缩缸压缩并存储至储气罐的空气具有较高的温度，会降低储气罐中空气的密度，影响空气的含氧量，本发明中，储气罐设置在储气罐冷却水箱中，储气罐冷却水箱与冷却塔连通，冷却塔中的低温水可通过第三管路进入储气罐冷却水箱中，用于对储气罐进行降温，进而提高储气罐中空气的密度，以提高输入至柴油机中空气的密度，保证柴油机的燃烧充分。储气罐支架55也可以采用其他结构形式，例如直接在储气罐外壁固定的多个支撑杆结构。
进一步地，如图1、图6和图7所示，还包括第一管路套管54，第一管路套管54的一端与储气罐冷却水箱50的进水口连接，处于储气罐冷却水箱50外部的第一管路402的一部分置于所述第一管路套管54中，在靠近空气压缩缸的的第一管路套管54的一端设有封盖56，所述第一管路402和所述第一管路套管54之间形成冷却水流动腔540，第一管路402靠近空气压缩缸4的一端从第一管路套管54中伸出后与空气压缩缸的出气口连接，第一管路套管54设有封盖56的一端还连接有第三管路52，所述第三管路52、冷却水流动腔540和冷却水容纳空间51依次连通，由冷却塔60输出的冷却水通过第三管路52流入冷却水流动腔540中，并经过冷却水流动腔540进入冷却水容纳空间51中，设置有第一管路套管可以对第一管路进行冷却，以充分的降低压缩空气的温度，保证储气罐中压缩空气具有较高的密度。冷却塔60还用于为柴油机3进行降温，保障柴油机达到正常的输出功率。
进一步地，所述第二管路403上还设有压力控制阀，当储气罐5内部气体压力大于罐体压力设定值时，压力控制阀打开释放气体，直到储气罐5内部气体压力满足罐体压力设定值后，压力控制阀关闭。
该高原动车组的应急柴油发电机组系统还设有燃油粗滤器61、冷却水预热器62和柴油机润滑油加热器63，冷却水预热器和柴油机润滑油加热器分别为燃油、柴油机冷却水、柴油机机油提供持续加热，保证柴油机在低温环境下的冷启动提供保障。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于高原动车组的应急柴油发电机组系统，包括四象限整流柜(1)、异步发电机(2)以及柴油机(3)，其特征在于：还包括空气压缩缸(4)和储气罐(5)；
所述空气压缩缸(4)包括缸体(40)、设置在所述缸体(40)内的活塞(41)以及驱动所述活塞(41)在所述缸体(40)内往复运动的活塞驱动机构(42)；
所述活塞驱动机构(42)与所述柴油机(3)的输出轴连接，所述缸体(40)上设有进气口(400)和出气口(401)，所述进气口(400)中设有进气阀(404)，所述出气口(401)中设有排气阀(405)，所述出气口(401)通过第一管路(402)与所述储气罐(5)的进气端连接，所述储气罐(5)的出气端通过第二管路(403)与所述柴油机(3)的进气口连接；
所述活塞驱动机构(42)包括驱动轴(420)、第一连杆(421)和第二连杆(422)，所述驱动轴(420)安装在所述缸体(40)中，所述驱动轴(420)的一端与所述柴油机(3)的输出轴连接，所述第一连杆(421)的一端与所述驱动轴(420)连接，另一端与所述第二连杆(422)的一端铰接，所述第二连杆(422)的另一端与所述活塞(41)铰接；
还包括储气罐冷却水箱(50)，所述储气罐(5)设置在所述储气罐冷却水箱(50)内，所述储气罐冷却水箱(50)设有冷却水容纳空间(51)，所述储气罐冷却水箱(50)上设有进水口和出水口，所述储气罐冷却水箱(50)的进水口通过第三管路(52)与冷却塔(60)的出水口连接，所述储气罐冷却水箱(50)的出水口通过第四管路(53)与冷却塔(60)的回水口连接；
还包括第一管路套管(54)，部分所述第一管路(402)置于所述第一管路套管(54)中，所述第一管路(402)和所述第一管路套管(54)之间形成冷却水流动腔(540)，所述第一管路套管(54)一端与所述储气罐冷却水箱(50)连接，另一端连接有所述第三管路(52)，所述第三管路(52)、冷却水流动腔(540)和冷却水容纳空间(51)依次连通；
所述第二管路(403)上还设有压力控制阀。
2.根据权利要求1所述的用于高原动车组的应急柴油发电机组系统，其特征在于：还包括燃油粗滤器(61)、冷却水预热器(62)和柴油机润滑油加热器(63)。
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