CN115123326A - 一种地铁车辆风道结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种地铁车辆风道结构，包括风道体，在所述风道体上设置有入风口和出风口，所述出风口分布在其中一个风道壁板上，在所述风道体内安装有一沿出风口布置方向设置的V形隔板，所述隔板朝向开有所述出风口的风道壁板方向折弯，所述隔板将风道体分配成第一风腔和第二风腔，所述出风口与第二风腔连通，所述隔板的前端将由入风口进入的空气分流至第一风腔和第二风腔内，所述隔板的后端具有将第一风腔内的空气回流至第二风腔的回流结构。本发明充分利用了变截面风道和静压风道对气流分布均匀性的优势，使得长距离送风过程中，在不增加风道能量损耗的前提下，大幅提高了各出风口风量分配的均匀性。

Description

一种地铁车辆风道结构
技术领域
本发明属于地铁车辆设备制造技术领域，特别涉及一种用于向车厢内送风的地铁车辆风道结构。
背景技术
在地铁车辆上安装的空调系统，包括空调机组、送风风道等，空调机组一般在每节车厢安装一台或两台，空调机组一般安装在车厢的顶部，空调机组的送风口通过送风风道向车厢内送风，送风风道一般沿车厢的长度方向通长设置，在送风风道上开设有用于向车厢内送风的出风口。
送风风道的长度一般会达到5-10米，如果不采用特殊结构，空调机组内安装的通风机送出的风量会聚集在风道的末端送出，而风道前端则无风送出。目前各轨道车辆的厂家基本采用带有静压腔或者变截面风道解决此问题。静压腔风道在多年的实际应用中已被验证对风量分配均匀性改善并没有明显的效果，通常需要在风道中设置挡风板才能达到效果，挡风板设置的位置往往也通过经验或者试验现场测定，会极大增加风道内的能量损耗，导致风机的压头增高。而对于现有的变截面风道结构，通过计算机仿真及试验得知，其对风量分配均匀性稍优于静压腔风道，但是距理想状态仍然差距较大，究其原因还是在于其理论依据中存在错误点。
因此，如何保证长距离送风过程中，在不增加风道能量损耗的前提下，可以提高各出风口风量分配的均匀性，是目前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明主要目的在于解决上述问题和不足，提供一种可保证长距离送风过程中，在不增加风道能量损耗的前提下，提高各出风口风量分配均匀性的地铁车辆风道结构。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种地铁车辆风道结构，包括风道体，在所述风道体上设置有入风口和出风口，所述出风口分布在其中一个风道壁板上，在所述风道体内安装有一沿送风方向设置的V形隔板，所述隔板朝向开有所述出风口的风道壁板方向折弯，所述隔板将风道体分配成第一风腔和第二风腔，所述出风口与第二风腔连通，所述隔板的前端将由入风口进入的空气分流至第一风腔和第二风腔内，所述隔板的后端具有将第一风腔内的空气回流至第二风腔的回流结构。
进一步，所述回流结构包括在所述隔板的末端与风道体末端之间留有供空气回流的回流间隙，和/或，在所述隔板的后端设置有开孔区域，在所述开孔区域内开设有若干个通孔，所述通孔将第一风腔与第二风腔连通。
进一步，所述隔板由前端部至折弯处的前半段所覆盖的出风口数量大于由折弯处至末端的后半段所覆盖的出风口数量，所述第一风腔入口端面的面积小于第二风腔入口端面的面积。
进一步，所述隔板前半段在风道壁板上的投影长度与后半段在风道壁板上的投影长度的比值为6：4。
进一步，所述第一风腔入口端面的面积占风道体入风口总面积的30％-40％，第二风腔入口端面的面积占风道体入风口总面积的60％-70％。
进一步，所述第一风腔末端端面的面积与第二风腔末端端面的面积相同。
进一步，所述隔板由折弯处至末端的后半段区域均为所述开孔区域。
进一步，在所述开孔区域内沿隔板的长度方向划分为两个区域，分别为靠近折弯处的第一区域和靠近末端的第二区域，所述第一区域的开孔率小于第二区域的开孔率。
进一步，所述第一区域的长度大于第二区域的长度。
进一步，所述第一区域的开孔率为10％-15％，第二区域的开孔率为20％-25％。
综上内容，本发明所述的一种地铁车辆风道结构，通过在风道体内安装沿出风口布置方向通长设置的V形隔板，使风道体的内腔分成了前半段的变截面区域和后半段的静压区域，充分利用了变截面风道和静压风道对气流分布均匀性的优势，使得长距离送风过程中，在不增加风道能量损耗的前提下，大幅提高了各出风口风量分配的均匀性。
附图说明
附图作为本发明的一部分，用来提供对本发明的进一步的理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但不构成对本发明的不当限定。显然，下面描述中的附图仅仅是一些实施例，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1是本发明风道结构示意图；
图2是图1断面结构示意图；
图3是本发明隔板的结构示意图。
如图1至图3所示，风道体1，入风口2，出风口3，隔板4，前半段4a，后半段4b，第一风腔5，第二风腔6，回流间隙7，开孔区域8，第一区域8a，第二区域8b，通孔9。
需要说明的是，这些附图和文字描述并不旨在以任何方式限制本发明的构思范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1和图2所示，本发明提供的一种地铁车辆风道结构，安装在空调机组的送风口(图中未示出)处，该风道结构为车厢内的送风风道，用于向车厢内送风。送风风道可以安装在车厢顶部的中央区域，或侧顶区域。
本发明提供的地铁车辆风道结构包括风道体1，风道体1整体呈长方体的结构，在风道体1上设置有入风口2和出风口3，本实施例中，入风口2设置在风道体1的一端端部，通过安装法兰与空调机组的送风口连接。出风口3设置为多个，分布在风道体1的其中一个风道壁板上，根据车厢内的送风需求，多个出风口3沿风道体1的长度方向(即车厢的长度方向)均匀分布，对于安装在车顶的送风风道，多个出风口3均匀开设在风道体1的底壁板上。
如图1和图2所示，本实施例中，在风道体1内安装有一沿送风方向(即风道体1的长度方向)设置的V形隔板4，隔板4朝向风道体1的底壁板(即开设有出风口3的风道壁板)方向折弯，隔板4的两侧边(指隔板4宽度方向的两侧)与风道体1的两侧板的内表面之间铆接。隔板4用于将空调机组的通风机送入的风量按照一定的比例分割开来，同时隔板4对风道体1也起着一定的支撑作用。
隔板4将风道体1内的空间分隔成第一风腔5和第二风腔6，本实施例中，第一风腔5位于上层，第二风腔6位于下层，出风口3与下层的第二风腔6连通。隔板4的前端将由入风口2进入的空气分流至第一风腔5和第二风腔6内。在隔板4的后端具有将第一风腔5内的空气回流至第二风腔6的回流结构，使分流至第一风腔5内的空气进入第二风腔6，再由底壁板上的出风口3送出，同时回流结构也使第一风腔5和第二风腔6内的压力保持平衡，更有利于各出风口3之间风量均匀。
隔板4分成由前端到中间折弯处的前半段4a，中间折弯处至末端的后半段4b，本实施例中，隔板4的前半段4a与设置出风口3的底壁板之间的具有一定夹角，该夹角优选为10-15°，后半段4b与底壁板之间同样也具有一定的夹角，该夹角小于或等于前半段4a与底壁板之间的夹角。当然，后半段4b根据风道体1的总长度、设置出风口3的数量等，也可以采用与底壁板平行的形式。
进入上层第一风腔5内的空气顺着隔板4向后端流动，第一风腔5的纵截面由入风口处向中间的折弯处逐渐增大，再由中间的折弯处向末端逐渐减小。风道体1内越靠近风道体1的末端，静压越大，速度越小，在隔板4的后半段4b区域内形成静压区。进入下层第二风腔6内的空气同样顺着隔板4向后端流动，第二风腔6的纵截面由入风口处向中间的折弯处逐渐减小，再由中间的折弯处向末端逐渐增大，在隔板4的前半段4a区域内形成变截面区。
本实施例中，隔板4折弯处的最低点与风道体1的底壁板之间留有一定的间隙，供进入下层第二风腔6内的空气可以经过前半段变截面风道流入后半段的风道内，也就是变截面风道的端部不是封闭的，使得气流在变截面区域自始至终处于流动状态，这样才真正符合变截面设计的理论依据。
如图2所示，本实施例中，回流结构包括在隔板4的末端与风道体1末端的风道壁板(风道体1一端的端板)之间留有供空气回流的回流间隙7，以及在隔板4的后端设置有开孔区域8，在开孔区域8内开设有若干个通孔9，通孔9将第一风腔5与第二风腔6连通，第一风腔5内的空气一部分穿过通孔9进入第二风腔6，另一部分通过末端的回流间隙7流入第二风腔6内。
为了保证各个出风口3的出风均匀性，根据大量的仿真试验验证，优选，第一风腔5入口端面的面积小于第二风腔6入口端面的面积，即分配至第一风腔5内的风量小于分配至第二风腔6内的风量。更优选，第一风腔5入口端面的面积占风道体1入风口总面积的30％-40％，第二风腔6入口端面的面积占风道体1入风口总面积的70％-60％。同时，第一风腔5末端端面的面积与第二风腔6末端端面的面积相同。
为了配合风量的分配比例，保证各个出风口3的出风均匀性，本实施例中，优选，隔板4的长度等于或大于两端出风口3之间的最大距离。且优选，隔板4的前半段4a的长度大于后半段4b的长度，经过大量的仿真验证，更优选，隔板4前半段4a在风道体1下表面上的投影长度与后半段4b在风道体1下表面上的投影长度的比值为6：4。
如图2和图3所示，本实施例中，优选，隔板4由折弯处至末端的区域，即隔板4的后半段4b均为开孔区域8，用于保证第一风腔5和第二风腔6之间的压力平衡，有利于均匀地将风道入风口处进入上层第一风腔5内的风量分配至风道体1后半段的出风口3中。
根据对风道体1内气流流场及压力分布的测试，本实施例中更优选，将开孔区域8划分为两个区域，分别为靠近折弯处的第一区域8a和靠近末端的第二区域8b，第一区域8a的开孔率小于第二区域8b的开孔率(开孔率指的是区域内所有通孔的面积之和占该区域总面积的比例)，且优选第一区域8a的长度大于第二区域8b的长度，更优选，第一区域8a占隔板4后半段4b总长度的70％-75％，最佳值为72％，第二区域8b占隔板4后半段4b总长度的30％-25％，最佳值为28％。第一区域8a的开孔率优选为10％-15％，最佳值为12％，第二区域8b的开孔率优选为20％-25％，最佳值为20％，开孔区域8中通孔孔径的大小不限，只要保证开孔率即可。当然，也可以整个开孔区域8不划分成两个开孔率不同的区域，而是采用统一的开孔率。
本发明提供一最佳实施例，隔板4后半段4b上开口区域8的第一区域8a占后半段4b总长度的72％，第二区域8b占后半段4b总长度的28％，第一区域8a的开孔率为20％，第二区域8b的开孔率为12％，第一风腔5入口端面的面积占风道体1入风口总面积的比为37％，第二风腔6入口端面的面积占风道体1入风口总面积的比为63％，隔板4前半段4a在风道体1下表面上的投影长度与后半段4b在风道体1下表面上的投影长度的比值为6：4。
如图2所示举例说明，在风道体1的底壁板上共设置14个出风口3，分配至下层第二风腔6内63％的空气从前半段的1-8号出风口3流出，该部分风量根据变截面风道的原理，将气流均匀分配到前60％的出风口3，通过改变风道的截面积，使风道内的动压降变化等于空气的沿程阻力，从而保证风道全长上的静压保持不变，同时，该变截面风道的端部(即隔板4的折弯处)不是封闭的，使得气流在变截面区域自始至终处于流动状态，真正达到变截面风道对于出风口3均匀性的有益效果。
同时，分配到上层第一风腔5内37％的空气绕过前8个出风口3，以层流的形式直达风道体1的后半段，从隔板4后半段4b上的若干个通孔9及末端的回流间隙7进入下层的第二风腔6内，由于越靠近风道体1的末端静压越大，速度越小，依靠静压使这部分空气均匀的从后半段40％的6个(9-14号)出风口3送出。
本发明提供的地铁车辆风道结构，通过在风道体1内安装沿出风口3布置方向通长设置的V形隔板4，使风道体1的内腔分成了前半段的变截面区域和后半段的静压区域，有利于流体前进时形成层流，而且此风道不需要额外添加阻风板，不会产生较大的能量损失，能量损耗小。该风道结构充分利用了变截面风道和静压风道对气流分布均匀性的优势，使得长距离送风过程中，在不增加风道能量损耗的前提下，大幅提高了各出风口风量分配的均匀性，该结构能将各出风口3的出风量偏差率控制在25％以内。另外，该风道结构在在入口风速(4～8m/s)、出风口形状(位置、大小、数量)、风道截面积分别变化的情况下，出风效果仍然可以满足既定风量要求，适用性广。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，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，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (10)

1.一种地铁车辆风道结构，包括风道体，在所述风道体上设置有入风口和出风口，所述出风口分布在其中一个风道壁板上，其特征在于：在所述风道体内安装有一沿送风方向设置的V形隔板，所述隔板朝向开有所述出风口的风道壁板方向折弯，所述隔板将风道体分配成第一风腔和第二风腔，所述出风口与第二风腔连通，所述隔板的前端将由入风口进入的空气分流至第一风腔和第二风腔内，所述隔板的后端具有将第一风腔内的空气回流至第二风腔的回流结构。
2.根据权利要求1所述的一种地铁车辆风道结构，其特征在于：所述回流结构包括在所述隔板的末端与风道体末端之间留有供空气回流的回流间隙，和/或，在所述隔板的后端设置有开孔区域，在所述开孔区域内开设有若干个通孔，所述通孔将第一风腔与第二风腔连通。
3.根据权利要求2所述的一种地铁车辆风道结构，其特征在于：所述隔板由前端部至折弯处的前半段所覆盖的出风口数量大于由折弯处至末端的后半段所覆盖的出风口数量，所述第一风腔入口端面的面积小于第二风腔入口端面的面积。
4.根据权利要求3所述的一种地铁车辆风道结构，其特征在于：所述隔板前半段在风道壁板上的投影长度与后半段在风道壁板上的投影长度的比值为6：4。
5.根据权利要求3所述的一种地铁车辆风道结构，其特征在于：所述第一风腔入口端面的面积占风道体入风口总面积的30％-40％，第二风腔入口端面的面积占风道体入风口总面积的60％-70％。
6.根据权利要求3所述的一种地铁车辆风道结构，其特征在于：所述第一风腔末端端面的面积与第二风腔末端端面的面积相同。
7.根据权利要求2所述的一种地铁车辆风道结构，其特征在于：所述隔板由折弯处至末端的后半段区域均为所述开孔区域。
8.根据权利要求7所述的一种地铁车辆风道结构，其特征在于：在所述开孔区域内沿隔板的长度方向划分为两个区域，分别为靠近折弯处的第一区域和靠近末端的第二区域，所述第一区域的开孔率小于第二区域的开孔率。
9.根据权利要求8所述的一种地铁车辆风道结构，其特征在于：所述第一区域的长度大于第二区域的长度。
10.根据权利要求8所述的一种地铁车辆风道结构，其特征在于：所述第一区域的开孔率为10％-15％，第二区域的开孔率为20％-25％。
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