一种带尘水分离和风量保证的轨道车辆新风装置的制作方法

本发明涉及轨道车辆配套设备，特别是一种带尘水分离和风量保证的轨道车辆新风装置。

背景技术：
随着科技的发展，人与人之间大范围的流动、沟通变得越来越频繁，对出行的速度的快慢和时间的长短要求也越来越高。而高速铁路、高速地铁的普及，轨道列车运行车速也有了大幅提升。由于长时间的停留在车厢内，乘客对车内空气含氧量、二氧化碳浓度和含尘量的要求也相应的提高。现有的轨道车辆空调，其新风口大多都是布置在机组两侧，新风处理装置在新风口对新风进行处理。其依靠通风机的动力产生负压将室外的新风吸入空调机组内，与回风口的回风混合并经处理后通过风道再送进车厢内。目前新风量的测定大多数是在车辆静止时测量得出的，新风量进风的多少是送风系统根据车内、外气压压差和新风处理装置阻力分配新、回风的进风比例。根据空气动力学伯努利方程P＝1/2ρv2，轨道车辆在行驶时，由于车速的提升，车体外表面的气压随车速升高而大幅下降。而车内气压基本不变、车外气压下降时，也就是车内、外压差增大，此时轨道车辆空调的新、回风的比例也会根据车内、外压差进行调整，即新风风量随车外气压下降而下降。也就是说，新风量将随着车速的提升而大幅减少。室内新风量的减少，造成室内空气质量的降低，将影响车内乘客的身体健康，严重时还有可能危及乘客的生命。另外，轨道列车运行范围从南到北，从东到西，跨越的地带非常广泛。由于地球环境的恶化，轨道列车大多运行在野外或地下隧道内，空调机组的使用环境中空气中的沙尘浓度或微小水滴含量都非常高。目前新风装置的结构形式大多是通简单的多层百叶窗，来分离空气中的沙尘和水滴。该结构分离的效果不好，特别是空气沙尘的浓度大的时候，新风中的沙尘将会穿透，直接与回风混合，并被送风机送到车厢内。车厢的空气质量将下降，甚至影响乘客的健康。

技术实现要素：
本发明所要解决的问题就是提供一种带尘水分离和风量保证的轨道车辆新风装置，结构简单，制造方便，使得轨道列车在高速、高沙尘环境中运行时也能够保证空调新风的进入量和对沙尘杂物作分离过滤处理，而且适应轨道车辆两个相反的行进方向，使得轨道车辆在任何一个行进方向上都有足够的新风量。为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种带尘水分离和风量保证的轨道车辆新风装置，包括设在机组车厢外壁的集风器，其特征在于：所述集风器包括固定在机组车厢外壁上并与机组车厢内部连通的箱体、设在箱体中的空气导流组件和尘水分离组件，所述箱体上正对或背对轨道车辆行进方向的左侧板和右侧板上均设有第一进风口，所述空气导流组件根据轨道车辆行进方向打开正对轨道车辆行进方向的第一进风口且关闭背对轨道车辆行进方向的第一进风口，所述空气导流组件设在尘水分离组件外侧。进一步的，所述空气导流组件包括转接在箱体中的自动风门，所述箱体上平行轨道车辆行进方向的外侧板的两侧均设有第二进风口，所述自动风门在轨道车辆静止时保持第一进风口处于常闭状态且保持第二进风口处于常开状态；所述自动风门在轨道车辆行进过程中打开正对轨道车辆行进方向的第一进风口且关闭背对轨道车辆行进方向的第一进风口，同时打开靠近所述背对轨道车辆行进方向的第一进风口的第二进风口并关闭靠近所述正对轨道车辆行进方向的第一进风口的第二进风口。进一步的，所述自动风门包括通过转轴转接在箱体中的门板、以及设在门板与箱体之间使门板保持压向第一进风口的趋势的复位弹性件。进一步的，所述第一进风口设在左、右侧板的外侧端，所述第二进风口设在外侧板的两个侧端，所述门板分别转接在左、右侧板与外侧板连接的拐角处。减小门板的面积，使集风器的整体结构更加紧凑。进一步的，所述复位弹性件为扭簧，扭簧的一端固定在左侧板或右侧板上，扭簧的另一端固定在相应靠近左侧板或右侧板的门板上；或者扭簧的一端固定在外侧板或顶板或底板上，扭簧的另一端固定在门板上；或者所述复位弹性件为拉伸弹簧，拉伸弹簧的一端固定在左侧板或右侧板上，拉伸弹簧的另一端固定在相应靠近左侧板或右侧板的门板上。进一步的，所述门板的边缘设有防撞橡胶；或者所述第一进风口和第二进风口的边沿设有防撞橡胶。进一步的，所述尘水分离组件包括固定在箱体底板与顶板之间的空气导流分离板，所述空气导流分离板沿轨道车辆行进方向呈直线排列，所述空气导流分离板由从外到内依次平滑连接的引风面板、第一导风面板、第二导风面板和出风面板，在第一导风面板与第二导风面板的连接处设有第一分离面板，在第二导风面板与出风面板的连接处设有第二分离面板，所述引风面板和出风面板均垂直轨道车辆行进方向设置，所述第一导风面板与引风面板之间具有钝角夹角，所述第一导风面板与第二导风面板之间具有直角夹角或钝角夹角，所述第二导风面板与出风面板之间具有钝角夹角，第一分离面板与第一导风面板之间具有锐角或直角夹角形成第一扰流区，第二分离面板与第二导风面板之间具有锐角或直角夹角形成第二扰流区。进一步的，所述第一分离面板和第二分离面板分别设在空气导流分离板的两个侧面上。进一步的，所述箱体的底板上设有分别与第一扰流区和第二扰流区对应的漏孔，所述两两相近的空气导流分离板之间的距离为第一扰流区和第二扰流区的宽度之和。进一步的，所述引风面板、第一导风面板、第二导风面板和出风面板均为平面板，所述第一分离面板为平面板或曲面板，所述第二分离面板为平面板或曲面板。采用上述技术方案后，本发明具有如下优点：空气导流组件能够保证在轨道车辆行进方向上能够随轨道车辆运行速度自动调整新风进入量，能有效避免因车速提升、车外气压降低而导致新风量减少的情况；尘水分离组件具有较好的沙尘、水滴及昆虫等杂物的分离功能，保证新风的清洁度。附图说明下面结合附图对本发明作进一步说明：图1为本发明一种实施例的内部实体结构示意图；图2为图1所示实施例的内部结构俯视图；图3为在轨道车辆运行过程中新风流向的示意图；图4为图1所示实施例在机组车厢上实用运用的示意图。具体实施方式如图1至4所示本发明一种实施例，一种带尘水分离和风量保证的轨道车辆新风装置，包括设在机组车厢1外壁的集风器2，所述集风器包括固定在机组车厢外壁上并与机组车厢内部连通的箱体21、设在箱体中的空气导流组件和尘水分离组件，所述箱体上正对或背对轨道车辆行进方向的左侧板22和右侧板23上均设有第一进风口41，所述空气导流组件根据轨道车辆行进方向打开正对轨道车辆行进方向的第一进风口且关闭背对轨道车辆行进方向的第一进风口，所述空气导流组件设在尘水分离组件外侧。所述空气导流组件包括转接在箱体中的自动风门43，所述箱体上平行轨道车辆行进方向的外侧板24的两侧均设有第二进风口42，所述自动风门在轨道车辆静止时保持第一进风口处于常闭状态且保持第二进风口处于常开状态；所述自动风门在轨道车辆行进过程中打开正对轨道车辆行进方向的第一进风口且关闭背对轨道车辆行进方向的第一进风口，同时打开靠近所述背对轨道车辆行进方向的第一进风口的第二进风口并关闭靠近所述正对轨道车辆行进方向的第一进风口的第二进风口。所述自动风门包括通过转轴46转接在箱体中的门板44、以及设在门板与箱体之间使门板保持压向第一进风口的趋势的复位弹性件45。自动风门结构在工作时形成一个低风速的空气通道，根椐伯努利定律，风速与气压的关系，通过这个低风速的空气通道的气压来达到调节第一进风口气压，而达到增大新风进入量的目的。在本实施例中，所述第一进风口设在左、右侧板的外侧端，所述第二进风口设在外侧板的两个侧端，所述门板分别转接在左、右侧板与外侧板连接的拐角处。另外所述复位弹性件为扭簧，扭簧的一端固定在左侧板或右侧板上，扭簧的另一端固定在相应靠近左侧板或右侧板的门板上；或者扭簧的一端固定在外侧板或顶板25或底板26上，扭簧的另一端固定在门板上；或者所述复位弹性件为拉伸弹簧，拉伸弹簧的一端固定在左侧板或右侧板上，拉伸弹簧的另一端固定在相应靠近左侧板或右侧板的门板上。在本实施例中，复位弹性件为扭簧，扭簧的一端固定在外侧板上，扭簧的另一端固定在门板上。还有在所述门板的边缘设有防撞橡胶；或者所述第一进风口和第二进风口的边沿设有防撞橡胶，由于轨道车辆加减速比较频繁，因此增加防撞橡胶来减少刚性碰撞，一来提高门板和侧板的使用寿命，二来减少噪音。所述尘水分离组件包括固定在箱体底板与顶板之间的空气导流分离板5，所述空气导流分离板沿轨道车辆行进方向呈直线排列，所述空气导流分离板由从外到内依次平滑连接的引风面板51、第一导风面板52、第二导风面板53和出风面板54，在第一导风面板与第二导风面板的连接处设有第一分离面板55，在第二导风面板与出风面板的连接处设有第二分离面板56，所述引风面板和出风面板均垂直轨道车辆行进方向设置，所述第一导风面板与引风面板之间具有钝角夹角，所述第一导风面板与第二导风面板之间具有直角夹角或钝角夹角，所述第二导风面板与出风面板之间具有钝角夹角，第一分离面板与第一导风面板之间具有锐角或直角夹角形成第一扰流区，第二分离面板与第二导风面板之间具有锐角或直角夹角形成第二扰流区。在本实施例中，所述第一分离面板和第二分离面板分别设在空气导流分离板的两个侧面上，特别优选了第一分离面板设在空气导流分离板的右侧面上，第二分离面板设在空气导流分离板的左侧面上。在所述箱体的底板上设有分别与第一扰流区和第二扰流区对应的漏孔27，所述两两相近的空气导流分离板之间的距离为第一扰流区和第二扰流区的宽度之和，这里所说的宽度应当是指第一扰流区在与两两相近的第一导风面板之间的最短距离线段平行方向上的宽度，第二扰流区在与两两相近的第二导风面板之间的最短距离线段平行方向上的宽度。空气导流分离板的原理是使经过空气导流分离板的新风在被通风机的作用加速后通过空气导流分离板排列组成的流经通道导流，使携带有沙尘、液滴、昆虫等杂物的空气在流经通道中被加速，在流经通道中设置的两处扰流区形成紊流，使得杂物由于自身重力及速度引起的切应力而附着在壁面上，从而达到分离杂物的目的。受机组车厢内空调机组的通风机101负压作用，空气在引风面板处加速，短距离加速后，因第一导风面板的阻挡，引导风向发生急剧改变，此时大部分的空气由于方向未调整的原因，将沿着迎风的前一空气导流分离板的第一导风面板前进，在第一导风面板的尾部受第一分离面板的影响，空气形成紊流，空气中携带的杂物由于自身重力及速度引起的切应力而附着在第一分离面板的壁面上，其余的空气通过前一空气导流分离板的第一分离面板与后一空气导流分离板的第一导风面板之间的间隙继续前进，在通过这个间隙后，受第二导风面板的阻挡，引导风向也发生了改变，并在第二导风面板的尾部受第二分离面板的影响，再次对空气携带的杂物进行分离，最后经过前一空气导流分离板的第二导风面板与后一空气导流分离板的第二分离面板之间的间隙，到达两两相近空气导流分离板的出风面板之间的间隙，最后通过新风滤网的过滤，完成对新风的分离和过滤进入机组车厢。如图3中方向III所示，当本发明的新风装置随轨道车辆在一定速度下沿III向行进时，迎风侧的自动风门被打开，背风侧的自动风门不动作，空气沿I向进入箱体，在打开的第一进气口与打开的第二进气口间将形成了一个通道，通道内由于背风侧的自动风门的阻挡，风速降低气压增大，因内、外静压不等及通风机静压的作用，大部分空气沿II向从排列的空气导流分离板进入机组车厢内部，另一部分沿IV向从第二进气口流出箱体。上述实施例中，在箱体与机组车厢的连通处设有新风滤网3。所述引风面板、第一导风面板、第二导风面板和出风面板均为平面板，所述第一分离面板为平面板或曲面板，所述第二分离面板为平面板或曲面板。本发明与传统的新风装置相比，一起运用了空气导流组件和尘水分离组件，首先可以根据轨道车辆的行驶方向调节新风进风口的方向和大小，以及进入的新风气压，保证车辆空调所需的新风不会因车辆速度的提升、车外气压的降低而减少新风的进入量；其次通过物理结构实现沙尘、水滴及昆虫等杂物与空气分离，保证新风的洁净度。除上述优选实施例外，本发明还有其他的实施方式，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变和变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明所附权利要求所定义的范围。