本發(fā)明是一種具有自增壓能力的超高速列車艙室空氣循環(huán)系統(tǒng)，屬于超高速列車艙室環(huán)境控制。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)階段，高速列車艙室空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)采用和家用空調(diào)原理相似的蒸發(fā)循環(huán)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)艙內(nèi)通風(fēng)、制冷、制熱等功能，具體為在制冷回路中，壓縮機(jī)將低溫低壓的氣態(tài)制冷劑壓縮成高溫高壓的過(guò)熱氣體，送至冷凝器變成低溫高壓的液體。隨后，通過(guò)電子膨脹閥節(jié)流降壓進(jìn)入蒸發(fā)器，通過(guò)通風(fēng)機(jī)讓艙室與外界新風(fēng)組成的混合空氣與蒸發(fā)器進(jìn)行強(qiáng)制換熱。蒸發(fā)器內(nèi)的液體變成低壓氣體后，氣體再進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行循環(huán)工作，以達(dá)到連續(xù)制冷的效果，制熱是上述過(guò)程的逆過(guò)程。此外，艙室內(nèi)設(shè)置溫度傳感器，能夠?qū)崟r(shí)采集艙室內(nèi)的溫度，根據(jù)采集的溫度和設(shè)置的溫度的對(duì)比情況，可實(shí)現(xiàn)對(duì)艙室內(nèi)溫度的智能控制。但當(dāng)列車在超高速狀態(tài)或高海拔低氣壓地區(qū)行駛時(shí)，為保證由于列車艙室的非密閉性，艙室內(nèi)大氣壓力較低，嚴(yán)重影響乘客的乘坐體驗(yàn)，而蒸發(fā)循環(huán)系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)艙室的增壓。

2、另外，針對(duì)未來(lái)超高速膠囊列車(時(shí)速約1000km/h，載客20人左右)，為克服空氣阻力，列車車廂需置于一個(gè)真空管道中，空氣稀薄。為提高乘客的乘坐舒適性，對(duì)列車艙室內(nèi)的環(huán)境控制提出了更高的要求，既要進(jìn)行制冷制熱，也要對(duì)艙室內(nèi)進(jìn)行增壓，而上述的蒸發(fā)循環(huán)系統(tǒng)的最終熱沉為外界標(biāo)準(zhǔn)大氣環(huán)境下的空氣，真空管道中稀薄的空氣無(wú)法提供足夠的熱沉，而且蒸發(fā)循環(huán)系統(tǒng)不具備增壓能力，為增壓，需增加電動(dòng)壓氣機(jī)，由于增壓比高，一方面會(huì)增大電動(dòng)壓氣機(jī)的設(shè)計(jì)難度，另一方面也將為艙室?guī)?lái)額外巨大的熱量，會(huì)反過(guò)來(lái)增大蒸發(fā)循環(huán)的負(fù)擔(dān)，增大耗電量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明正是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足而設(shè)計(jì)提供了一種具有自增壓能力的超高速列車艙室空氣循環(huán)系統(tǒng)，其目的是針對(duì)列車在超高速狀態(tài)或高海拔低氣壓地區(qū)行駛時(shí)，對(duì)列車艙室內(nèi)的空氣進(jìn)行制冷、制熱和增壓調(diào)節(jié)。

2、本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明技術(shù)方案所述的具有自增壓能力的超高速列車艙室空氣循環(huán)系統(tǒng)中，兩臺(tái)電動(dòng)空氣壓縮機(jī)9與兩臺(tái)初級(jí)換熱器5以交錯(cuò)、串聯(lián)、接力的壓縮、換熱方式輸出高壓空氣，所輸出的高壓空氣再經(jīng)過(guò)一臺(tái)升壓式渦輪機(jī)2升壓和一臺(tái)末級(jí)換熱器5的共同作用，通過(guò)換熱器降溫和膨脹降溫后，輸出壓力為一個(gè)大氣壓的冷空氣，該冷空氣與上述經(jīng)過(guò)兩臺(tái)電動(dòng)空氣壓縮機(jī)9壓縮后得到的熱空氣混合，經(jīng)調(diào)節(jié)達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后輸入到列車艙室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)空氣溫度調(diào)節(jié)。

4、另外，所述兩臺(tái)電動(dòng)空氣壓縮機(jī)9在工作過(guò)程中，外界空氣通過(guò)管路對(duì)其進(jìn)行降溫調(diào)節(jié)。并且，外界空氣換熱后的輸出管路與兩臺(tái)初級(jí)換熱器5的冷邊出口匯合，冷邊出口空氣對(duì)外界空氣輸出管路中的空氣能夠起到引射作用，提高了兩臺(tái)電動(dòng)空氣壓縮機(jī)9的空氣流量。

5、另外，所述兩臺(tái)初級(jí)換熱器5在工作過(guò)程中，列車艙室內(nèi)空氣通過(guò)管路對(duì)其進(jìn)行降溫調(diào)節(jié)，可以減少了用電功率。

6、另外，與所述冷空氣混合的熱空氣輸送管路上安裝有a閥1。

7、另外，所述高壓空氣通過(guò)管路和b閥4與輸送熱空氣的管路連通。

8、另外，所述兩臺(tái)電動(dòng)空氣壓縮機(jī)9中位于前端的電動(dòng)空氣壓縮機(jī)的輸出管路與位于后端的電動(dòng)空氣壓縮機(jī)的輸入管路連通，中間設(shè)置有c閥7。

9、另外，所述兩臺(tái)電動(dòng)空氣壓縮機(jī)9中位于后端的電動(dòng)空氣壓縮機(jī)的輸出管路上設(shè)置有d閥8。

10、另外，所述升壓式渦輪機(jī)2與末級(jí)換熱器5為并聯(lián)結(jié)構(gòu)。

11、上述a閥1和b閥4的使用能夠根據(jù)不同工況精確控制進(jìn)入艙室的空氣溫度，實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)制冷或加熱功能。

12、上述c閥7和d閥8的使用能夠根據(jù)不同工況控制兩級(jí)壓縮機(jī)工作模式，實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)最優(yōu)運(yùn)行。

13、本發(fā)明技術(shù)方案的特點(diǎn)及有益效果為：

14、本發(fā)明技術(shù)方案提出一種具有自增壓能力的超高速列車艙室空氣循環(huán)系統(tǒng)架構(gòu)，相比現(xiàn)有高鐵采用的傳統(tǒng)蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)，本發(fā)明系統(tǒng)采用兩臺(tái)、兩級(jí)電動(dòng)壓縮機(jī)和一臺(tái)升壓式渦輪機(jī)2，大大提高了渦輪入口壓力和制冷量，艙室壓力調(diào)節(jié)活門控制艙室內(nèi)壓力穩(wěn)定，同時(shí)排出廢氣用于兩級(jí)電動(dòng)壓縮機(jī)冷卻。

15、本發(fā)明系統(tǒng)能夠?yàn)榱熊嚺撌姨峁┰鰤?、穩(wěn)定壓力和調(diào)溫制冷、制熱功能，為艙室成員提供舒適的溫度和高度環(huán)境，避免列車在高速、低氣壓等環(huán)境下，成員出現(xiàn)聽(tīng)力障礙和高原反應(yīng)等不適癥狀，該系統(tǒng)大幅提高了艙室新風(fēng)循環(huán)量，改善了艙室內(nèi)空氣品質(zhì)。

技術(shù)特征：

1.一種具有自增壓能力的超高速列車艙室空氣循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于：該系統(tǒng)中，兩臺(tái)電動(dòng)空氣壓縮機(jī)(9)與兩臺(tái)初級(jí)換熱器(5)以交錯(cuò)、串聯(lián)、接力的壓縮、換熱方式輸出高壓空氣，所輸出的高壓空氣再經(jīng)過(guò)一臺(tái)升壓式渦輪機(jī)(2)升壓和一臺(tái)末級(jí)換熱器(5)的共同作用，輸出壓力為一個(gè)大氣壓的冷空氣，該冷空氣與上述經(jīng)過(guò)兩臺(tái)電動(dòng)空氣壓縮機(jī)(9)壓縮后得到的熱空氣混合，經(jīng)調(diào)節(jié)達(dá)到預(yù)設(shè)溫度后輸入到列車艙室內(nèi)，實(shí)現(xiàn)空氣溫度調(diào)節(jié)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自增壓能力的超高速列車艙室空氣循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于：所述兩臺(tái)電動(dòng)空氣壓縮機(jī)(9)在工作過(guò)程中，外界空氣通過(guò)管路對(duì)其進(jìn)行降溫調(diào)節(jié)，并且，外界空氣換熱后的輸出管路與兩臺(tái)初級(jí)換熱器(5)的冷邊出口匯合，冷邊出口空氣對(duì)外界空氣輸出管路中的空氣能夠起到引射作用，提高了兩臺(tái)電動(dòng)空氣壓縮機(jī)(9)的空氣流量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自增壓能力的超高速列車艙室空氣循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于：所述兩臺(tái)初級(jí)換熱器(5)在工作過(guò)程中，列車艙室內(nèi)空氣通過(guò)管路對(duì)其進(jìn)行降溫調(diào)節(jié)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自增壓能力的超高速列車艙室空氣循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于：與所述冷空氣混合的熱空氣輸送管路上安裝有a閥(1)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自增壓能力的超高速列車艙室空氣循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于：所述高壓空氣通過(guò)管路和b閥(4)與輸送熱空氣的管路連通。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自增壓能力的超高速列車艙室空氣循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于：所述兩臺(tái)電動(dòng)空氣壓縮機(jī)(9)中位于前端的電動(dòng)空氣壓縮機(jī)的輸出管路與位于后端的電動(dòng)空氣壓縮機(jī)的輸入管路連通，中間設(shè)置有c閥(7)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自增壓能力的超高速列車艙室空氣循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于：所述兩臺(tái)電動(dòng)空氣壓縮機(jī)(9)中位于后端的電動(dòng)空氣壓縮機(jī)的輸出管路上設(shè)置有d閥(8)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自增壓能力的超高速列車艙室空氣循環(huán)系統(tǒng)，其特征在于：所述升壓式渦輪機(jī)(2)與末級(jí)換熱器(5)為并聯(lián)結(jié)構(gòu)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明是一種具有自增壓能力的超高速列車艙室空氣循環(huán)系統(tǒng)，本發(fā)明系統(tǒng)采用兩臺(tái)、兩級(jí)電動(dòng)壓縮機(jī)和一臺(tái)升壓式渦輪機(jī)(2)，大大提高了渦輪入口壓力和制冷量，艙室壓力調(diào)節(jié)活門控制艙室內(nèi)壓力穩(wěn)定，同時(shí)排出廢氣用于兩級(jí)電動(dòng)壓縮機(jī)冷卻，本發(fā)明系統(tǒng)能夠?yàn)榱熊嚺撌姨峁┰鰤?、穩(wěn)定壓力和調(diào)溫(制冷、制熱)功能，為艙室成員提供舒適的溫度和高度環(huán)境，避免列車在高速、低氣壓等環(huán)境下，成員出現(xiàn)聽(tīng)力障礙和高原反應(yīng)等不適癥狀，該系統(tǒng)大幅提高了艙室新風(fēng)循環(huán)量，改善了艙室內(nèi)空氣品質(zhì)。

技術(shù)研發(fā)人員：張耀軍,趙磊,馮有軍,高鵬飛,吳會(huì)軍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：新鄉(xiāng)航空工業(yè)(集團(tuán))有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10