利用列车行驶动力的自然换气装置.pdf

利用列车行驶动力的自然换气装置，涉及列车通风系统领域。其特征：正、负压通气管为直管；负、正压通气管管径相等；负压通气管连接负压气嘴，负压气嘴顶部为外凸的流线弧面，负压气嘴顶端连接车顶蒙皮，负压通气管穿过车顶设备仓下部与车厢顶棚连接管口在车厢内；正压通气管顶端连接车顶蒙皮，正压通气管下端在车厢内，正压通气管的顶端车顶蒙皮平齐；正、负压通气管中段有气管半圆通孔，车顶蒙皮下装有自动水密门组件。利用列车行驶动力的自然换气装置换气效果优于现有技术的换气效果，且结构简单成本低廉。

1.  利用列车行驶动力的自然换气装置，包括：包括：负压气嘴、负压通气管、车顶设备仓、正压通气管、气管半圆通孔、自动水密门组件、车厢、车顶蒙皮、车厢顶棚；
其中自动水密门组件包含：驱动电机、水密门推杆、水密门、水密门托板；
其特征在于：
负压通气管为直管；正压通气管为直管；
负压通气管与正压通气管的管径相等；
负压通气管上部连接负压气嘴，负压气嘴顶部为外凸的流线弧面，负压气嘴顶端连接车顶蒙皮，负压通气管穿过车顶设备仓下部与车厢顶棚连接管口在车厢内；
正压通气管顶端连接车顶蒙皮，正压通气管下端穿过车顶设备仓下部与车厢顶棚连接管口在车厢内，正压通气管的顶端管口与车顶蒙皮的水平面平齐；
负压通气管在车顶蒙皮以下的中段有气管半圆通孔，气管半圆通孔为半圆形的通孔；
车顶蒙皮下装有自动水密门组件，驱动电机连接水密门推杆，水密门推杆连接水密门，水密门前部为半圆形，水密门前部为半圆形的直径与负压通气管和正压通气管的管径相等；
水密门下有水密门托板，水密门托板为槽形，槽形顶端连接车厢顶棚。

2.  如权利要求1所述的利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：所述的负压通气管、正压通气管均在列车顶部。

3.  如权利要求1所述的利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：负压气嘴、负压通气管、正压通气管均为不锈钢材料。

4.  如权利要求1所述的利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：负压气嘴与车顶蒙皮焊接连接。

5.  如权利要求1所述的利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：正压通气管与车顶蒙皮焊接连接。

6.  如权利要求1所述的利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：所述的负压气嘴高于车顶蒙皮为60～100mm。

7.  如权利要求1所述的利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：每一个负压通气管和正压通气管为一组，每节车厢中装有多组负压通气管和正压通气管。

8.  如权利要求1所述的利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：普通硬座车厢有12组等距均匀排列的负压通气管和正压通气管；
硬卧车厢有11组负压通气管和正压通气管；
软卧车厢有9组负压通气管和正压通气管。

9.  如权利要求1所述的利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：所述的负压通气管的直径 为50～90mm。

10.  如权利要求1所述的利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：所述的正压通气管的直径为50～90mm。

利用列车行驶动力的自然换气装置
技术领域
利用列车行驶动力的自然换气装置，涉及列车通风系统领域。
背景技术
我国铁路网络遍布全国，铁路客运仍是主流交通工具。长期以来，铁路客运客流量大，特别是在春运暑运期，普通坐席常常是满员或超员运载，拥挤的乘客在窄小的车厢内，空气质量会下降。为利用自然风调节使新鲜空气进入车厢，现有技术的中国专利CN202006797U专利，由于其新风管1与排风管2的结构形式，双向供10处折弯，新风管1与排风管2之间的压差，通过10折弯的局部阻力损失，几乎消耗殆尽，换气效果很差，除非新风管1与排风管2的管道直径足够大，如此一来，车辆运行阻力将大大增加。由其具体实施例中也看出“将排风管(1)的横截面尺寸设定为：800mm×300mm，新风管(2)的横截面尺寸设定为：500mm×150mm。”将高于车顶1200～1400mm，此高度已经超出我国及世界大部分国家的铁路限界标准，严重危害行车安全。根据《中华人民共和国铁路技术规程》附图2的规定，车厢的高度自铁路轨道顶面到车辆顶部设备最高点要小于4800mm。我国铁路目前的主流客车25G型车辆的高度为4433mm，如果使用此设备车辆的高度将超过5633mm，这将颠覆我国的铁路车辆限界标准，在我国及世界大部分国家将根本无法实施，这样的技术方案，要么全面重新设计现有车辆(如果改变车辆高度，将影响车辆整体强度，必须全部重新设计)，要么提高铁路附属建筑的高度，如：隧道、桥梁、站台雨棚、接触网(电力机车高压供电线)及车库门等。此外，CN202006797U中的新风换气口“新风管1”全部是迎着风的新风管，进口面积决定了换气量，如此列车行驶中的阻力将大大增强，列车整体必须重新设计。换句话说，若要在现有的列车上增加如CN202006797U专利所述的换气装置，必须将现有运行使用中的车辆重新设计改装。
现有技术的中国专利：CN2811045Y，只适用于汽车，不适用于双向开行的火车。
发明内容
自上世纪九十年代，空调铁路客车逐渐兴起，空调车是门窗紧闭的，但人们的观念仍停留在老铁路客车的时代，以为有了空调紧闭门窗可以靠空调除制冷外也一起补充着着车厢内的新鲜空气。近年来，空调故障时有发生，如2011年5月8日12：27分，南昌到虹桥的D94次动车组列车，由于空调系统发生故障被迫在江山站停车；2009年7月19日晚8时许，广州开往兰州的K226次列车因空调系统故障，不能提供新鲜空气，因车厢内气闷造成旅客不适，有的住进医院。这一起列车故障，由于当时不靠站不能停车造成客伤事故。这样的事故不胜枚举。
作为空调系统出现故障时的备用换气装置是十分必要的，正如要常备灭火器材，没有火灾就不需要灭火器材吗？然而现行的铁路客车却没有此备用通风系统。因此，为克服现有技术存在的不足，
本申请的目的之一要发明一种利用列车行驶流体的能量转换原理为车厢补充新鲜空气的利用列车行 驶动力的自然换气装置；
本申请的目的之二是保障雨天不漏；
本申请的目的之三是保障列车行车安全；
为实现上述目的本申请采用如下技术方案：
1、利用列车行驶动力的自然换气装置，包括：包括：负压气嘴1、负压通气管2、车顶设备仓3、正压通气管4、气管半圆通孔5、自动水密门组件10、车厢14、车顶蒙皮15、车厢顶棚16；(注：车顶蒙皮即车顶外壳)其中自动水密门组件10包含：驱动电机10-1、水密门推杆10-2、水密门10-3、水密门托板10-4；
其特征在于：
负压通气管2为直管；正压通气管4为直管；
负压通气管2与正压通气管4的管径相等；
负压通气管2上部连接负压气嘴1，负压气嘴1顶部为外凸的流线弧面，负压气嘴1顶端连接车顶蒙皮15，负压通气管2穿过车顶设备仓3下部与车厢顶棚16连接管口在车厢14内；
正压通气管4顶端连接车顶蒙皮15，正压通气管4下端穿过车顶设备仓3下部与车厢顶棚16连接管口在车厢14内，正压通气管4的顶端管口与车顶蒙皮15的水平面平齐；
负压通气管2在车顶蒙皮15以下的中段有气管半圆通孔5，气管半圆通孔5为半圆形的通孔；(以便于水密门10-3的进出)
车顶蒙皮15下装有自动水密门组件10，驱动电机10-1连接水密门推杆10-2，水密门推杆10-2连接水密门10-3，水密门10-3前部为半圆形，水密门10-3前部为半圆形的直径与负压通气管2和正压通气管4的管径相等(水密门10-3可穿过气管半圆通孔3进入负压通气管2、正压通气管4，将负压通气管2、正压通气管4密封，使其在下雨天不至漏雨)；
水密门10-3下有水密门托板10-4，水密门托板10-4为槽形，槽形顶端连接车厢顶棚16(水密门托板10-4的作用是使水密门10-3在水密门托板10-4中自由滑动，托起水密门10-3)。
2、利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：所述的负压通气管2、正压通气管4均在列车顶部。(进入的新鲜冷空气往下沉，车内的热浊空气往上升。)
3、利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：负压气嘴1、负压通气管2、正压通气管4均为不锈钢材料。
4、利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：负压气嘴1与车顶蒙皮15焊接连接。
5、利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：正压通气管4与车顶蒙皮15焊接连接。
6、利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：所述的负压气嘴1高于车顶蒙皮15为60～100mm。
7、利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：每一个负压通气管2和正压通气管4为一组，每节车厢中装有多组负压通气管2和正压通气管4。
8、利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：普通硬座车厢有12组等距均匀排列的负压通气管2和正压通气管4；
硬卧车厢有11组负压通气管2和正压通气管4；
软卧车厢有9组负压通气管2和正压通气管4。
9、利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：所述的负压通气管2的直径为50～90mm。
10、利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：所述的正压通气管4的直径为50～90mm。
有益效果
1、“负压通气管2上部连接负压气嘴1，负压气嘴1顶部为外凸的流线弧面，负压气嘴1顶端在车顶，负压通气管2穿过车顶设备仓下部管口在车厢内。”、“正压通气管4顶端连接车顶，正压通气管4下端穿过车顶设备仓下部管口在车厢内。”由于负压气嘴1顶部为外凸的流线弧面，气体在负压气嘴1上部流动速度大小平面的车顶蒙皮15，产生负压，车厢内的浊气被吸出车厢外，当浊气不断的被吸出车外，当车厢内压强小于外部气压时，车厢外的新鲜空气通过正压通气管4被吸入车厢内进行补充，达到换气的效果。
2、负压通气管2和正压通气管4均为直管，阻力损失小，换气效果好。根据《化工原理》王志魁-第一章表1-2管件和阀件的局部阻力系数与当量长度的值，查得90°弯头的局部阻力损失相当于当量长度与管径之比的35(参见)
3、车顶蒙皮15下装有自动水密门组件10，下雨时可关闭负压通气管2和正压通气管4。
4、“负压通气管2、正压通气管4均在列车顶部”由于本申请的利用列车行驶动力的自然换气装置，为供电故障时备用系统，那么当车内无空调开启时无论是由于日照还是人员拥挤，终将导致车厢内的温度高于车厢外，浊气上升，新鲜的空气温度低于车厢内的温度，因此进入车厢向下流动，达到全车厢新鲜空气流通的作用。
5、负压气嘴1高于车顶蒙皮15为60～100mm。低于单元式空调机组，因此增加本申请的装置后，不会使车辆的总高增加，保障行车安全。
6、结构简单成本低廉。
附图说明
图1：利用列车行驶动力的自然换气装置局部主视图
图2：利用列车行驶动力的自然换气装置铁路客车主视示意图
图3：利用列车行驶动力的自然换气装置铁路客车俯视示意图
图4：Ⅰ局部放大图
图5：A-A剖视图
图6：Ⅱ局部放大图
图7：B-B剖视图
图中：1负压气嘴、2负压通气管、3车顶设备仓、4正压通气管、5气管半圆通孔、7单元式空调机组、8空调组件、9车顶管线、10自动水密门组件、11车门、12车梯、13转向架、14车厢、15车顶蒙皮、16车厢顶棚、17水牌、10-1驱动电机、10-2水密门推杆、10-3水密门、10-4水密门托板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请做进一步说明。
实施例1
1、利用列车行驶动力的自然换气装置，包括：包括：负压气嘴1、负压通气管2、车顶设备仓3、正压通气管4、气管半圆通孔5、自动水密门组件10、车厢14、车顶蒙皮15、车厢顶棚16；(注：车顶蒙皮即车顶外壳)其中自动水密门组件10包含：驱动电机10-1、水密门推杆10-2、水密门10-3、水密门托板10-4；
其特征在于：
负压通气管2为直管；正压通气管4为直管；
负压通气管2与正压通气管4的管径相等；
负压通气管2上部连接负压气嘴1，负压气嘴1顶部为外凸的流线弧面，负压气嘴1顶端连接车顶蒙皮15，负压通气管2穿过车顶设备仓3下部与车厢顶棚16连接管口在车厢14内；
正压通气管4顶端连接车顶蒙皮15，正压通气管4下端穿过车顶设备仓3下部与车厢顶棚16连接管口在车厢14内，正压通气管4的顶端管口与车顶蒙皮15的水平面平齐；
负压通气管2在车顶蒙皮15以下的中段有气管半圆通孔5，气管半圆通孔5为半圆形的通孔；(以便于水密门10-3的进出)
车顶蒙皮15下装有自动水密门组件10，驱动电机10-1连接水密门推杆10-2，水密门推杆10-2连接水密门10-3，水密门10-3前部为半圆形，水密门10-3前部为半圆形的直径与负压通气管2和正压通气管4的管径相等(水密门10-3可穿过气管半圆通孔3进入负压通气管2、正压通气管4，将负压通气管2、正压通气管4密封，使其在下雨天不至漏雨)；
水密门10-3下有水密门托板10-4，水密门托板10-4为槽形，槽形顶端连接车厢顶棚16(水密门托板10-4的作用是使水密门10-3在水密门托板10-4中自由滑动，托起水密门10-3)。
2、利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：所述的负压通气管2、正压通气管4均在列车顶部。(进入的新鲜冷空气往下沉，车内的热浊空气往上升。)
3、利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：负压气嘴1、负压通气管2、正压通气管4均 为不锈钢材料。
4、利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：负压气嘴1与车顶蒙皮15焊接连接。
5、利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：正压通气管4与车顶蒙皮15焊接连接。
6、利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：所述的负压气嘴1高于车顶蒙皮15为60mm。
7、利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：每一个负压通气管2和正压通气管4为一组，每节车厢中装有多组负压通气管2和正压通气管4。
8、利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：普通硬座车厢有12组等距均匀排列的负压通气管2和正压通气管4；
硬卧车厢有11组负压通气管2和正压通气管4；
软卧车厢有9组负压通气管2和正压通气管4。
9、利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：所述的负压通气管2的直径为50mm。
10、利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：所述的正压通气管4的直径为50mm。
实施例2
1、利用列车行驶动力的自然换气装置，包括：包括：负压气嘴1、负压通气管2、车顶设备仓3、正压通气管4、气管半圆通孔5、自动水密门组件10、车厢14、车顶蒙皮15、车厢顶棚16；(注：车顶蒙皮即车顶外壳)其中自动水密门组件10包含：驱动电机10-1、水密门推杆10-2、水密门10-3、水密门托板10-4；
其特征在于：
负压通气管2为直管；正压通气管4为直管；
负压通气管2与正压通气管4的管径相等；
负压通气管2上部连接负压气嘴1，负压气嘴1顶部为外凸的流线弧面，负压气嘴1顶端连接车顶蒙皮15，负压通气管2穿过车顶设备仓3下部与车厢顶棚16连接管口在车厢14内；
正压通气管4顶端连接车顶蒙皮15，正压通气管4下端穿过车顶设备仓3下部与车厢顶棚16连接管口在车厢14内，正压通气管4的顶端管口与车顶蒙皮15的水平面平齐；
负压通气管2在车顶蒙皮15以下的中段有气管半圆通孔5，气管半圆通孔5为半圆形的通孔；(以便于水密门10-3的进出)
车顶蒙皮15下装有自动水密门组件10，驱动电机10-1连接水密门推杆10-2，水密门推杆10-2连接水密门10-3，水密门10-3前部为半圆形，水密门10-3前部为半圆形的直径与负压通气管2和正压通气管4的管径相等(水密门10-3可穿过气管半圆通孔3进入负压通气管2、正压通气管4，将负压通气管2、正压通气管4密封，使其在下雨天不至漏雨)；
水密门10-3下有水密门托板10-4，水密门托板10-4为槽形，槽形顶端连接车厢顶棚16(水密门托 板10-4的作用是使水密门10-3在水密门托板10-4中自由滑动，托起水密门10-3)。
2、利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：所述的负压通气管2、正压通气管4均在列车顶部。(进入的新鲜冷空气往下沉，车内的热浊空气往上升。)
3、利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：负压气嘴1、负压通气管2、正压通气管4均为不锈钢材料。
4、利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：负压气嘴1与车顶蒙皮15焊接连接。
5、利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：正压通气管4与车顶蒙皮15焊接连接。
6、利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：所述的负压气嘴1高于车顶蒙皮15为100mm。
7、利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：每一个负压通气管2和正压通气管4为一组，每节车厢中装有多组负压通气管2和正压通气管4。
8、利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：普通硬座车厢有12组等距均匀排列的负压通气管2和正压通气管4；
硬卧车厢有11组负压通气管2和正压通气管4；
软卧车厢有9组负压通气管2和正压通气管4。
9、利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：所述的负压通气管2的直径为90mm。
10、利用列车行驶动力的自然换气装置，其特征在于：所述的正压通气管4的直径为90mm。