一种裙板格栅及裙板装置

技术领域

本发明涉及高速动车组设备舱散热结构技术领域，尤其涉及一种新型裙板格栅及裙板装置。

背景技术

高速动车组在车辆下部的设备舱内设置有多种车下设备，包括牵引辅助变流器、牵引变压器、蓄电池箱、废排风机等，上述设备在动车组运行中产生了大量的热能，若不能及时排出设备舱，可能引起舱内温度过高，对动车组安全运行产生影响，因此对设备舱内温度进行精确控制是动车组研发、设计、制造的新的研究课题。

高速动车组设备舱内的各类设备在动车组运行中产生了大量的热能，当动车组运行在温度较高地区时，如何解决散热问题变得尤为突出，现阶段针对车下设备的散热问题主要的解决方案是：在裙板上增大开口以此增强换热，但一味地增大裙板格栅面积会导致设备舱的密封性能下降，且当动车组在极度寒冷的工况下运行时，车下设备热量流失过快，导致其无法维持正常的工作温度，进而产生动车组的运行故障。

因此，基于上述技术问题，本领域的技术人员亟需研发一种新型裙板格栅及裙板装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种根据设备舱外界环境情况而调节格栅的开度、保证动车组运行的安全性的新型裙板格栅及裙板装置。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的一种裙板格栅及裙板装置，该装置包括：

裙板；

通过格栅固定组件集成于所述裙板的格栅组件，所述格栅组件底部具有导向机构和格栅驱动机构，所述格栅组件包括多个并列布置的格栅，且所述格栅通过所述导向机构和所述格栅驱动机构调节角度；以及

集成于所述裙板侧面的滤网组件。

进一步的，所述格栅固定组件包括：

与所述裙板固连的格栅固定框；

沿所述格栅固定框的周向布置、并与所述格栅固定框固连的格栅护板；以及

固定于所述格栅固定框中部位置的格栅固定板；

所述格栅固定板的两侧分别安装有至少一组所述格栅组件。

进一步的，所述格栅驱动机构包括：

步进电机，所述步进电机的输出端安装有滑块；

与所述滑块滑动配合的滑槽；以及

多头连杆；

所述多头连杆的下部与所述滑块连接，所述多头连杆的上部与多个所述格栅连接以通过所述步进电机驱动所述格栅相对于所述导向机构移动以调整相对于所述导向机构的角度。

进一步的，所述导向机构包括：

导向板，所述导向板朝向裙板一侧凸出地形成有多根支撑柱，所述导向板通过所述支撑柱与所述裙板装配固定；

所述导向板沿其长度方向间隔开设有多个直型槽口，所述导向板靠近所述直型槽口的位置开设有弧形槽；

所述多头连杆具有与所述直型槽口配合的限位柱，所述限位柱的上端与所述格栅连接；

所述格栅的底部具有滑动连接于所述弧形槽内的导向柱，所述导向柱通过套设于其外部的导向轮与所述弧形槽滑动连接。

进一步的，所述格栅组件包括多块所述格栅；

所述格栅的上端和下端均朝向所述弧形槽内部凸出有所述导向柱；

所述格栅与所述多头连杆的限位柱配合位置设置有圆孔，所述限位柱嵌入所述圆孔内与所述格栅连接；

所述格栅的上端和下端的背面设置有与所述格栅护板配合的凹槽，所述格栅组件完全闭合时，所述格栅护板的边缘部分嵌入所述凹槽内。

进一步的，所述滤网组件包括：

装配固定于所述裙板侧面的滤网框；以及

安装于所述滤网框内的滤网。

在上述技术方案中，本发明提供的一种裙板格栅及裙板装置，具有以下有益效果：

本发明的装置设计了可调节格栅组件开度和开闭的裙板格栅结构，能够根据环境情况调整格栅组件的开度，提高设备舱的散热性能和密封性能，闭合状态时能够保证车下设备在低温状态下维持正常的工作温度。

本发明的装置经济性高，动车组高速运行时，在满足工作温度的条件下可减小格栅的开闭角度，从而提升动车组外表面的平整度，并减弱外表面的贴体涡流强度，进而减小了动车组的运行阻力。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种裙板格栅及裙板装置的结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种裙板格栅及裙板装置的结构爆炸图；

图3为本发明实施例公开的一种裙板格栅及裙板装置的格栅打开状态的结构示意图；

图4为本发明实施例公开的一种裙板格栅及裙板装置的格栅关闭状态的结构示意图；

图5为本发明实施例公开的一种裙板格栅及裙板装置的格栅驱动机构和导向机构的连接结构示意图一；

图6为本发明实施例公开的一种裙板格栅及裙板装置的格栅驱动机构和导向机构的连接结构示意图二；

图7为本发明实施例公开的一种裙板格栅及裙板装置的导向机构的结构示意图；

图8为本发明实施例公开的一种裙板格栅及裙板装置的格栅的结构爆炸图；

图9为本发明实施例公开的一种裙板格栅及裙板装置的安装孔位的结构示意图；

图10为本发明实施例公开的一种裙板格栅及裙板装置的安装孔位的结构放大图；

图11为本发明实施例公开的一种裙板格栅及裙板装置的自动控格栅组件开闭的原理框图。

附图标记说明：

1、裙板；2、格栅固定组件；3、滤网组件；4、格栅组件；5、导向机构；

201、格栅固定框；202、格栅固定板；203、格栅护板；204、格栅固定框安装孔；205、滤网框安装孔；206、格栅固定板安装孔；207、导向机构安装孔；208、滑槽安装孔；209、格栅护板安装孔；

301、滤网框；302、滤网；

401、格栅；402、导向柱；403、导向轮；404、凹槽；405、圆孔；

501、支撑柱；502、直型槽口；503、弧形槽；504、导向板；

601、多头连杆；602、步进电机；603、滑块；604、滑槽；605、限位柱。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合附图对本发明作进一步的详细介绍。

参见图1～图11所示；

本实施例的一种裙板格栅及裙板装置，该装置包括：

裙板1；

通过格栅固定组件2集成于裙板1的格栅组件4，格栅组件4底部具有导向机构5和格栅驱动机构，格栅组件4包括多个并列布置的格栅401，且格栅401通过导向机构5和格栅驱动机构调节角度；以及

集成于裙板1侧面的滤网组件3。

具体的，本实施例公开了一种新型裙板格栅及裙板装置，其通过格栅驱动机构的步进电机602驱动滑块603在滑槽604内移动，并通过与滑块603连接的多头连杆601同步驱动多个格栅401转动以调整格栅组件4的开闭和开度，实现了根据外界环境而调整设备舱的格栅组件4的开度以改变散热程度。当格栅组件4打开时，与动车组运行方向相反的气流通过动车组前进方向一侧的格栅401进入设备舱，随后由另一侧的格栅组件4排出，此过程即为设备舱内的换热过程，当格栅401的开度增大时，流入设备舱内的空气流量增大，设备舱内的换热增强，规避了设备舱内温度过高引发设备失效的风险；当格栅组件4的开度减小时，流入设备舱内的空气减少，设备舱与外界的热交换减弱，完全关闭的格栅401隔绝了设备舱与外界的对流换热，使外界气温较底的状态下设备舱内仍可维持设备的运行温度，保证了动车组运行的安全性。

优选的，本实施例的格栅固定组件2包括：

与裙板1固连的格栅固定框201；

沿格栅固定框201的周向布置、并与格栅固定框201固连的格栅护板203；以及

固定于格栅固定框201中部位置的格栅固定板202；

格栅固定板202的两侧分别安装有至少一组格栅组件4。

优选的，本实施例的格栅驱动机构包括：

步进电机602，步进电机602的输出端安装有滑块603；

与滑块603滑动配合的滑槽604；以及

多头连杆601；

多头连杆601的下部与滑块603连接，多头连杆601的上部与多个格栅401连接以通过步进电机602驱动格栅401相对于导向机构5移动以调整相对于导向机构5的角度。

其中，本实施例的导向机构5包括：

导向板504，导向板504朝向裙板1一侧凸出地形成有多根支撑柱501，导向板504通过支撑柱501与裙板1装配固定；

导向板504沿其长度方向间隔开设有多个直型槽口502，导向板504靠近直型槽口502的位置开设有弧形槽503；

多头连杆601具有与直型槽口502配合的限位柱605，限位柱605的上端与格栅401连接；

格栅401的底部具有滑动连接于弧形槽503内的导向柱402，导向柱402通过套设于其外部的导向轮403与弧形槽503滑动连接。

首先，本实施例进一步限定了格栅驱动机构和导向机构5的结构，其中，格栅驱动机构包括步进电机602，安装在步进电机602输出端以通过步进电机602驱动的滑块603，滑块603配合有滑槽604。同时，本实施例的多头连杆601的下部与两个位于两端的滑块603不同连接，这样就可以通过两台步进电机602一起作用于多头连杆601的两端而驱动多头连杆601运动。本实施例的多头连杆601与同一组格栅组件4的格栅401连接以驱动格栅401相对于导向机构5运动而实现角度的调整。

其次，本实施例又进一步限定了导向机构5的结构，导向机构5的导向板通过支撑柱501与裙板1装配固定。其上根据格栅401的数量开设了多个直型槽口502和多个弧形槽503。其中，直型槽口502用作限位柱605的限位和导向，限位柱605与格栅401的上端和下端的端部连接，以通过直型槽口502和限位柱605导向格栅401的端部。随后，格栅401的下部具有嵌入弧形槽503内的导向柱402，导向柱402通过外部套设的导向轮403与弧形槽503滑动连接。格栅401通过直型槽口502和弧形槽503的两处导向能够实现翻转，从而调整格栅401的角度，以实现对设备舱内温度的调节。

优选的，本实施例的格栅组件4包括多块格栅401；

格栅401的上端和下端均朝向弧形槽503内部凸出有导向柱402；

格栅401与多头连杆601的限位柱605配合位置设置有圆孔405，限位柱605嵌入圆孔405内以与格栅401连接；

格栅401的上端和下端的背面设置有与格栅护板203配合的凹槽404，格栅组件4完全闭合时，格栅护板203的边缘部分嵌入凹槽404内。

为了保证闭合后整体的密封性，本实施例的格栅401的后侧设置有能够与格栅护板203的边缘配合的凹槽404，从而在格栅组件4闭合时能够让格栅护板203的边缘部分嵌入该凹槽404内以形成密封连接从而提高密封性。

优选的，本实施例的滤网组件3包括：

装配固定于裙板1侧面的滤网框301；以及

安装于滤网框301内的滤网302。

作为拓展的实施方式，本实施例可以考虑将滤网302设计为能够从滤网框301内抽出更换的结构，以方便后期的维护和清理。

另外，为了方便集成上述的机构，格栅固定框201上开设有多个安装孔位，分别为格栅固定框安装孔204、滤网框安装孔205、格栅固定板安装孔206、导向机构安装孔207、滑槽安装孔208、格栅护板安装孔209，并在孔内预先埋设丝套。

最后，作为拓展的实施方式：

参见图10所示，本实施例的装置可以设计为自动化结构，即集成温度传感器、速度传感器、控制单元、存储单元，其中温度传感器和速度传感器设置在格栅固定板202的背面，利用该温度传感器和速度传感器可记录实时温度、速度并将数据传输到存储单元内，存储单元可存储数据，并将实时数据与期望数据进行对比，当实时数据超出期望数据的区间时，存储单元向控制单元传递信号，并控制格栅驱动机构动作，最终实现对格栅组件4开闭和开度的调整。

本实施例的裙板格栅开闭角度的控制策略为：

1、本控制策略以降低裙板格栅打开所带来的空气阻力提升为首要优先级，尽可能地简化传感器的数量以降低故障率；且由于裙板格栅附近的流体力学模型和热力学模型较为复杂，涉及格栅相对来流的攻击角度变化、舱内外温差浮动、高雷诺数湍流流动等瞬态复杂工况，难以对相关参数进行详细界定，因此对舱内热量输入输出进行总体控制，以留出足够的安全余量；选择车下设备理想工作温度的较低值作为温度控制的标准值T

2.控制单元的控制逻辑为：

2.1，当T

保证裙板格栅不打开；若此时格栅为开启状态，则逐步减小格栅的开启角度，为降低列车在高速情况下，格栅开启速度过快对电机造成的不良影响，格栅开启和关闭速度不大于2rad/s；

2.2，当T

控制单元由电气柜内功率监测装置提取舱内设备的热功率数值Q

m＝A*v；

其中，v＝列车运行速度，A为格栅开口在列车运行方向上的投影面积,ΔT为舱内温差；

众所周知，空气的比热容随温度的升高而降低，但其降低的值很小，可以忽略不计，(200K 0.01atm时，空气的比热容为1.4012，360K1atm时，则为1.3993，误差为0.136％)。

2.2.1，当Q

2.2.2，当Q

2.2.3，当发生传感器信号断点时，格栅打开角度调整为最大。

在上述技术方案中，本发明提供的一种裙板格栅及裙板装置，具有以下有益效果：

本发明的装置设计了可调节格栅组件4开度和开闭的裙板格栅结构，能够根据环境情况调整格栅组件4的开度，提高设备舱的散热性能和密封性能，闭合状态时能够保证车下设备在低温状态下维持正常的工作温度。

本发明的装置经济性高，动车组高速运行时，在满足工作温度的条件下可减小格栅401的开闭角度，从而提升动车组外表面的平整度，并减弱外表面的贴体涡流强度，进而减小了动车组的运行阻力。

以上只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例，毋庸置疑，对于本领域的普通技术人员，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，上述附图和描述在本质上是说明性的，不应理解为对本发明权利要求保护范围的限制。