CN112074162A - 一种变流器用紧凑型冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变流器用紧凑型冷却装置，包括多功能紧凑式散热器、水泵、风机组、液电集成式快速连接器、多功能构架以及管路系统；多功能紧凑式散热器包括依次设置的并构成一体结构的散热器主液室一、散热器芯体、散热器主液室二、散热器副液室、散热器进水管以及散热器出水管，散热器主液室一和散热器主液室二上设有进水管或出水管，散热器副液室内设有排气稳液管，散热器副液室上设有双向压力调节阀和水泵补液管；风机组设置在散热器芯体的一侧；多功能紧凑式散热器、水泵、风机组以及液电集成式快速连接器设置在多功能构架上并通过管路系统连通。该冷却装置具有结构简单，所占空间小，重量轻，结构紧凑等优点。

Description

一种变流器用紧凑型冷却装置

技术领域

本发明涉及轨道交通装备散热技术领域，具体涉及一种变流器用紧凑型冷却装置。

背景技术

目前，绝大多数机车、动车组牵引变流器冷却装置都采用强迫液体循环+强迫通风二次冷却方式，即通常所说的液冷冷却方式。采用液冷冷却方式的水冷却装置主要由散热器、风机组、泵、膨胀水箱、管路、承重构架以及温度和压力等传感器等构成，其中散热器起传热作用，高温液体的热量在散热器芯内通过热交换传递给冷却空气；膨胀水箱的功能是为冷却装置排气、补液和调节压力；承重构架为冷却装置各部件的安装提供支撑结构；冷却装置与变流器之间通过管路连接。

现有的变流器水冷却装置，其散热器和膨胀水箱采用分离结构，各自设置在冷却装置的不同位置，散热器与膨胀水箱之间设有排气管路。上述分离式方案，除了两个部件之间的排气管路，还需要分别考虑散热器和膨胀水箱的安装部件，因此，结构复杂，所占空间大，重量重。

随着机车、动车组对冷却装置体积和重量要求苛刻程度的不断提高，如何提高冷却装置各部件结构紧凑性，已成为冷却装置研发面临的一个关键问题。

发明内容

本发明针对以上问题提出了一种变流器用紧凑型冷却装置。

本发明采用的技术手段如下：

一种变流器用紧凑型冷却装置，包括多功能紧凑式散热器、水泵、风机组、液电集成式快速连接器、多功能构架以及管路系统；

所述多功能紧凑式散热器包括散热器主液室一、散热器芯体、散热器主液室二、散热器副液室、第一水管以及第二水管，所述散热器主液室一和所述散热器主液室二设置在所述散热器芯体的两端，所述散热器副液室设置在所述散热器主液室二远离设有所述散热器芯体的一端，所述散热器主液室一上设有所述第一水管，所述散热器主液室二上设有所述第二水管，所述散热器副液室内设有连通所述散热器主液室二与所述散热器副液室的排气稳液管，所述散热器副液室上设有双向压力调节阀和与所述水泵的进水口连通的水泵补液管；

所述风机组设置在所述散热器芯体的一侧；

所述多功能紧凑式散热器、水泵、风机组以及液电集成式快速连接器设置在所述多功能构架上,所述多功能紧凑式散热器、水泵以及液电集成式快速连接器通过所述管路系统连通。

进一步地，所述排气稳液管一端设置在所述散热器主液室二的上部，另一端位于所述散热器副液室的下部。

进一步地，所述散热器副液室的箱体上设有调节所述排气稳液管的通流孔大小的通流孔调节装置。

进一步地，所述散热器副液室内设有稳液板，所述稳液板上设有多个通孔。

进一步地，所述散热器副液室的箱体上设有可视液位仪，所述散热器副液室内设有一个或多个液位开关。

进一步地，所述液位开关设置在所述散热器副液室的箱体的侧壁上，所述液位开关具有两个，所述液位开关为单浮球液位开关；或

所述液位开关设置在所述散热器副液室的箱体的底平面或顶平面上，所述液位开关为双浮球液位开关。

进一步地，所述液电集成式快速连接器包括插座端模块和插头端模块，所述插座端模块包括插座体和多个快速连接器插座；

所述插头端模块包括插头体和多个快速连接器插头。

进一步地，所述插座体中设有插座端进水腔、插座端出水腔以及插座端线缆腔；

所述插头体中设有插头端出水腔、插头端进水腔以及插头端线缆腔。

进一步地，所述多功能构架包括承重构架、固定滑道以及滑动滑道，所述滑动滑道固定在所述承重构架的底部并与所述固定滑道连接。

进一步地，所述液电集成式快速连接器和所述水泵固定在所述承重构架上，位于所述液电集成式快速连接器和所述水泵之间的承重构架的矩形梁内设置连通所述液电集成式快速连接器和所述水泵的连接管路，或

位于所述液电集成式快速连接器和所述水泵之间的承重构架的矩形梁两端密封形成用于连通所述液电集成式快速连接器和所述水泵的连接管路。

与现有技术比较，本发明所述的变流器用紧凑型冷却装置具有以下优点，本发明中公开的变流器用紧凑型冷却装置中散热器由于采用主液室、散热器芯体和副液室构成一体式散热器，在散热器主液室与副液室之间设置排气稳液管，通过该管可以将散热器中的气体排到副液室中，保证散热器内充满液体，从而保证散热器的散热性能，即具有现有冷却系统中散热器的散热功能，又具有现有冷却系统中膨胀箱的排气、补液、压力调节、安全警示和保障等功能，一个部件多种功能，功能全，在有限的体积内实现冷却系统散热、排气、补液、压力调节、安全警示和保障等功能，极大地提高了冷却系统结构紧凑性。

附图说明

图1为本发明公开的变流器用紧凑型冷却装置的结构图；

图2为本发明公开的变流器用紧凑型冷却装置不包含风机组的结构图；

图3为本发明公开的多功能紧凑式散热器的轴视图；

图4为本发明公开的多功能紧凑式散热器的剖视图；

图5为本发明公开的液电集成式快速连接器的结构图；

图6为插座端模块的剖视图(图5中A-A处剖视图)；

图7为插头端模块的剖视图(图5中B-B处剖视图)；

图8为多功能构架的结构图；

图9为多功能构架的拉开后的示意图。

图中：1-多功能紧凑式散热器；2-水泵；3-风机组；4-液电集成式快速连接器；5-多功能构架；6-管路系统；110-散热器主液室一；120-散热器芯体；130-散热器主液室二；140-散热器副液室；150-第二水管；160-第一水管；141-排气稳液管；142-双向压力调节阀；143-可视液位仪；144-液位开关；145-稳液板，146-调节螺堵；147-调节垫片；150-散热器进水管；160-散热器出水管；410-插座端模块；411-插座端进水腔；412-插座端出水腔；413-插座端线缆腔；420-插头端模块；421-插头端出水腔；422-插头端进水腔；423-插头端线缆腔；510-承重支撑梁；521-固定滑道；522-多级可抽拉滑道；610-水泵出口管路；620-水泵补液管；630-液电集成式快速连接器-水泵进口之间管路；640-液电集成式快速连接器进口管。

具体实施方式

如图1和图2所示为本发明公开的一种变流器用紧凑型冷却装置，包括多功能紧凑式散热器1、水泵2、风机组3、液电集成式快速连接器4、多功能构架5以及管路系统6；

如图3和图4所示，所述多功能紧凑式散热器1包括散热器主液室一110、散热器芯体120、散热器主液室二130、散热器副液室140、第一水管150以及第二水管160，所述散热器主液室一110和所述散热器主液室二130设置在所述散热器芯体120的两端并均与散热器芯体的液体介质通道连通形成液体通路，所述散热器副液室140设置在所述散热器主液室二130远离设有所述散热器芯体120的一端，散热器副液室140的箱体与散热器主液室二130的室体相接，所述散热器主液室一110上设有所述第一水管160，所述散热器主液室二130上设有所述第二水管160，本实施例中，散热器主液室一110上的第一水管160为与液电集成式快速连接器连通的散热器出水管，所述散热器主液室二130上设有的第二水管150为与水泵的出口连通的散热器进水管，也可以根据实际需要调整第一水管和第二水管中的水流向，即散热器主液室二130上设有的第二水管150为与水泵的进口连通的散热器出水管，散热器主液室一110上的第一水管160为与液电集成式快速连接器连通的散热器进水管，此时冷却系统内液体流向相应改变，所述散热器副液室140内设有连通所述散热器主液室二130与所述散热器副液室140的排气稳液管141，所述散热器副液室140上设有双向压力调节阀142和与所述水泵2的进水口连通的水泵补液管620；

所述风机组3设置在所述散热器芯体120的一侧并将冷却风吹入风冷通道中；

所述多功能紧凑式散热器1、水泵2、风机组3以及液电集成式快速连接器4设置在所述多功能构架5上，所述多功能紧凑式散热器1、水泵2、以及液电集成式快速连接器4通过所述管路系统6连通，管路系统6包括在散热器进水管与水泵出水管之间设置与水泵出口管路610、在散热器出水管160与液电集成式快速连接器4之间设置液电集成式快速连接器进口管640以及液电集成式快速连接器4与水泵进口之间设置的管路630。

本发明公开的冷却装置中由于采用主液室(散热器主液室一和散热器主液室二)、散热器芯体和散热器副液室构成的一体式散热器，即具有现有冷却装置中散热器的散热功能，又具有现有冷却装置中膨胀水箱的排气、补液、压力调节、安全警示和保障等功能，一个部件多种功能，功能全。

由于采用主液室、散热器芯体和散热器副液室构成一体式散热器，在散热器主液室二与副液室之间设置排气稳液管，通过该管可以将散热器中的气体排到副液室中，保证散热器内充满液体，从而保证散热器的散热性能；

在副液室的上部靠近顶平面的位置设置双向压力调节阀，当副液室内压力高于某一设定值时，双向压力调节阀开启，排出部分气体泄压，当副液室内压力低于某一设定值时，双向压力调节阀开启，吸进部分气体增压，从而调节冷却系统内各部分的压力，保证水泵进口压力在一定的范围内，保证系统运行的可靠性；在副液室的底部或侧壁靠近底平面的位置设置与水泵进口相连的水泵补液管，系统运行时，一旦系统缺水或压力变动，通过补液管可以将散热器副液室中的液体补给泵，防止泵进口压力低而发生气蚀，保证水泵运转的可靠性。

进一步地，所述排气稳液管141一端设置在所述散热器主液室二130的上部尽可能高的位置处，优选地，设置在散热器主液室二130腔体内最高位置处，另一端位于所述散热器副液室140的下部以利于将散热器主液室二中的气体排入散热器副液室中，本实施例中，排气稳液管为L型的通孔管。

进一步地，所述散热器副液室140的箱体上设有调节所述排气稳液管141的通流孔大小的通流孔调节装置，在本实施例中，通流孔调节装置包括调节垫片147和调节螺堵146，调节螺堵穿过散热器副液室的箱体并旋入排气稳液管中，通过调节垫片厚度，可以调节螺堵的螺杆端部在排气稳液管通流孔内的遮挡深度，实现调节通流孔大小，通过调节通流孔大小，调节散热器主液室与副液室之间的液体压力损失，从而调节稳定冷却系统各部分的压力，便于冷却系统控制阈值的设定。

进一步地，所述散热器副液室140内设有稳液板145，所述稳液板上设有多个通孔。具体地，稳液板设置在散热器副液室内腔并与副液室箱体内壁相连，所述稳液板上设置多个通孔。优选地，稳液板设置高度在散热器副液室常温液面(20℃时的液面)和工作液面(工作温度时的液面)之间。列车运行通过弯道因离心力的作用或振动传递到副液室内液体或主液室与副液室通流较大时，副液室内液面会产生倾斜或波动，严重时会导致液位传感器发出错误的低液位报警信息。稳液板的设置，可对液面波动产生阻尼作用，起到稳定液面的作用。

进一步地，所述散热器副液室140的箱体上设有可视液位仪143，所述散热器副液室140内设有一个或多个液位开关144。所述液位开关可以为单浮球液位开关，所述液位开关具有两个，所述液位开关设置在所述散热器副液室的箱体的侧壁上。低液位报警和超低液位切断各用一个液位开关。所述液位开关也可以设置在所述散热器副液室的箱体的底平面或顶平面上，所述液位开关为双浮球液位开关，上浮球提供信号低液位报警，下浮球提供超低液位切断信号。在所述副液室箱体的上设置液位开关，可以在液位不满足设定要求时提供低液位报警和超低液位切断信号，为冷却系统提供安全警示和保障功能。

进一步地，如图5所示，所述液电集成式快速连接器包括插座端模块410和插头端模块420，所述插座端模块410包括插座体和多个快速连接器插座；所述插头端模块420包括插头体和多个快速连接器插头。如图6所示，所述插座体中设有插座端进水腔411、插座端出水腔412以及插座端线缆腔413；如图7所示，所述插头体中设有插头端出水腔421、插头端进水腔422以及插头端线缆腔423。

进一步地，如图8和图9所示，所述多功能构架5包括承重构架、固定滑道521以及滑动滑道522，所述滑动滑道通过紧固件固定在所述承重构架的底部并与所述固定滑道连接。承重构架由多个承重支撑梁(矩形梁)510焊接而成，固定滑道521通过紧固件固定在车体或变流器柜体上，优选地，滑动滑道522为多级可抽拉滑道并通过紧固件固定在承重构架上。

进一步地，如图8所示，所述液电集成式快速连接器4和所述水泵2固定在所述承重构架上，承重支撑梁510为矩形梁，连通所述液电集成式快速连接器和所述水泵的连接管路置于液电集成式快速连接器和所述水泵之间的承重构架的矩形梁内。或者位于所述液电集成式快速连接器和所述水泵之间的承重构架的矩形梁两端设置有密封板以使得矩形梁密封形成用于连通所述液电集成式快速连接器和所述水泵的连接管路。

本发明的液电集成式快速连接器，包括设置在插座端模块、插头端模块上的快速连接插座与插头一一对应，构成冷却装置与变流器之间水回路的快速连接和电气快速连接。其中插座端固定在冷却装置上，插头端固定在车体或变流器柜体上。

正常工作状态下，冷却装置液电集成式快速连接器的插座与插头对插在一起密封连接；如图9所示，当需要维护或维修冷却装置部件时，拉动冷却装置(图中标号C所示)，可抽拉滑道与固定滑道产生位移，固定在冷却装置上的插座模块与固定在车体或变流柜柜体上的插头随之产生位移，插座与插头分离；当维护或维修结束后，将冷却装置推向正常工作位置时，插座与插头再次密封连接。本发明提出的液电集成式快速连接器和滑动副的设置，在空间受限时，冷却装置连接更便捷快速，部件拆装更方便，同样极大地提高了可维护性。

本发明冷却装置内液体流向可参见图2、图3和图4。

冷却液从水泵出水口流出，经水泵出口与散热器进口之间的管路610后进入散热器主液室二，在流经散热器芯体时与冷却空气进行热交换，冷却后的低温冷却液进入散热器主液室一后，经过散热器与液电集成式快速连接器之间的管路进入液电集成式快速连接器插座端模块的进水腔411，通过快速连接器，进入插头端模块的出水腔421后进入变流器；从变流器流出的高温冷却液进入插头端模块的进水腔422，通过快速连接器，进入插座端模块的出水腔412后，进入设置在承重构架内的液电集成式快速连接器与水泵进口之间的管路后进入水泵，被水泵加压后的冷却液从水泵流出，进行下一次循环。

同时，进入散热器主液室二的冷却液，极少部分冷却液通过设置在主液室二与副液室之间的L型排气稳液管进入副液室，从水泵补液管进入水泵进口。

本发明的变流器用紧凑型冷却装置，由于取消现有冷却装置中的膨胀水箱，取消了冷却装置散热器与膨胀水箱之间的连接管路，简化了冷却装置总体结构；本发明的多功能构架，部分承重梁内腔还同时作为液电集成式快速连接器出口与水泵进口之间的管路。这些设计，极大地提高了冷却装置结构紧凑性，为冷却装置减小体积、降低重量提供了一种新技术。

本发明由承重构架、滑动副构成多功能构架，是冷却装置所有部件的安装载体，通过承重构架，将冷却装置各部件集成为一个整体；同时，滑动副的固定滑道和多级可抽拉滑道两个部件，可相对位移但却不可拆分，多级可抽拉滑道与承重构架固定在一起，固定滑道与车体或变流器柜体固定在一起，这样，通过滑动副实现冷却装置与车体或变流器柜体的安装。

冷却装置通过滑动副安装在车体或变流器柜体上后，可通过销钉防止滑动副多级可抽拉滑道与固定滑道产生相对位移；当需要维护或维修冷却装置部件时，取下销钉，即可将冷却装置拉出。这种设计，在空间受限时，冷却装置部件拆装更方便，极大地提高了可维护性。

本发明的多功能构架5包括承重构架、固定滑道521以及滑动滑道522，可以实现冷却装置承重构架与车体或变流柜的相对滑动，同时，本发明的液电集成式快速连接器，包括设置在插座端模块、插头端模块上的快速连接插座与插头一一对应，构成冷却装置与变流器之间水回路的快速连接和电气快速连接，该结构解决了现有的变流器水冷却装置，其承重构架仅为冷却装置各部件的安装提供支撑结构，承重构架与车体或变流柜之间通常采用螺栓连接。上述结构功能单一，空间利用率不高；安装和拆卸时，受空间限制，冷却装置承重构架与车体或变流柜之间的远端连接螺栓拆装困难，不便于使用维护。

现有的变流器水冷却装置，其冷却装置与变流器之间通过两端管路的法兰连接在一起。当空间受限时，紧固件安装困难，且不便于使用力矩扳手，不能确保螺栓连接的可靠性，存在安全隐患。

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 (10)

1.一种变流器用紧凑型冷却装置，其特征在于：包括多功能紧凑式散热器、水泵、风机组、液电集成式快速连接器、多功能构架以及管路系统；

所述多功能紧凑式散热器包括散热器主液室一、散热器芯体、散热器主液室二、散热器副液室、第一水管以及第二水管，所述散热器主液室一和所述散热器主液室二设置在所述散热器芯体的两端，所述散热器副液室设置在所述散热器主液室二远离设有所述散热器芯体的一端，所述散热器主液室一上设有所述第一水管，所述散热器主液室二上设有所述第二水管，所述散热器副液室内设有连通所述散热器主液室二与所述散热器副液室的排气稳液管，所述散热器副液室上设有双向压力调节阀和与所述水泵的进水口连通的水泵补液管；

所述风机组设置在所述散热器芯体的一侧；

所述多功能紧凑式散热器、水泵、风机组以及液电集成式快速连接器设置在所述多功能构架上,所述多功能紧凑式散热器、水泵以及液电集成式快速连接器通过所述管路系统连通。

2.根据权利要求1所述的变流器用紧凑型冷却装置，其特征在于：所述排气稳液管一端设置在所述散热器主液室二的上部，另一端位于所述散热器副液室的下部。

3.根据权利要求2所述的变流器用紧凑型冷却装置，其特征在于：所述散热器副液室的箱体上设有调节所述排气稳液管的通流孔大小的通流孔调节装置。

4.根据权利要求2或3所述的变流器用紧凑型冷却装置，其特征在于：所述散热器副液室内设有稳液板，所述稳液板上设有多个通孔。

5.根据权利要求4所述的变流器用紧凑型冷却装置，其特征在于：所述散热器副液室的箱体上设有可视液位仪，所述散热器副液室内设有一个或多个液位开关。

6.根据权利要求5所述的变流器用紧凑型冷却装置，其特征在于：所述液位开关设置在所述散热器副液室的箱体的侧壁上，所述液位开关具有两个，所述液位开关为单浮球液位开关；或

所述液位开关设置在所述散热器副液室的箱体的底平面或顶平面上，所述液位开关为双浮球液位开关。

7.根据权利要求1所述的变流器用紧凑型冷却装置，其特征在于：所述液电集成式快速连接器包括插座端模块和插头端模块，所述插座端模块包括插座体和多个快速连接器插座；

所述插头端模块包括插头体和多个快速连接器插头。

8.根据权利要求7所述的变流器用紧凑型冷却装置，其特征在于：所述插座体中设有插座端进水腔、插座端出水腔以及插座端线缆腔；

所述插头体中设有插头端出水腔、插头端进水腔以及插头端线缆腔。

9.根据权利要求1所述的变流器用紧凑型冷却装置，其特征在于：所述多功能构架包括承重构架、固定滑道以及滑动滑道，所述滑动滑道固定在所述承重构架的底部并与所述固定滑道连接。

10.根据权利要求9所述的变流器用紧凑型冷却装置，其特征在于：所述液电集成式快速连接器和所述水泵固定在所述承重构架上，位于所述液电集成式快速连接器和所述水泵之间的承重构架的矩形梁内设置连通所述液电集成式快速连接器和所述水泵的连接管路，或

位于所述液电集成式快速连接器和所述水泵之间的承重构架的矩形梁两端密封形成用于连通所述液电集成式快速连接器和所述水泵的连接管路。

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