DE6606723U - Kuehlanlage fuer antriebsanlagen, insbesondere fuer schienenfahrzeuge. - Google Patents

Description

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ap/A 2766 Voith Getriebe KG

Kennwort: "Zwischengebläse" Heidenheim (Brenz)

Kühlanlage für Antriebsanlagen, insbesondere für Schienenfahrzeuge

Die Erfindung betrifft eine Kühlanlage für Antriebsanlagen,, insbesondere von Schienenfahrzeugen mit an wenigstens zwei getrennten Stellen anfallender und durch je einen separaten Flüssigkeitskreislauf abzuführender Wärme mit Je einem durch einen Ventilator gekühlten Flüssigkeits-Gas-Wärmetauscher mit einem Temperaturniveauunterschied von wenigstens 20⁰C.

Solche Kühlanlagen werden in Dieselmotor-getriebenen Lokomotiven benötigt, wo z.B. die komprimierte und erwärmte Ladeluft und das Kühlwasser des Dieselmotors rückgekühlt werden müssen. Es wäre zunächst naheliegend, die Kühlelemente des einen Wärmetauschers mit einem Ventilator zu einer Kühlanlage zusammenzufassen und die des anderen Wärmetauschers in einer anderen Kühlanlage anzuordnen. Diese Anordnung funktioniert zwar zufriedenstellend, doch ist die Unterbringung von zwei Kühlanlagen in Bezug auf die Platzausnutzung auf der Lokomotive, was im Zuge der Entwicklung zu immer höheren auf der Lokomotive installierten Antriebsleistungen mehr und mehr zu einem dringenden Erfordernis wird, im Bauraum zu groß, d.h. die Lokomotive würde zu lang werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung anzugeben, bei der eine Kühlanlage der eingangs erwähnten Art auch unter beengten Platzverhältnissen unterzubringen ist. Diese Aufgabe wird durch die kombinierte Anwendung der einzeln an sich bekannten Merkmale gelöst:

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a) Beiden Wärmetauschern ist ein gemeinsamer Ventilator zugeordnet;

b) Der Wärmetauscher des Kühlkreislaufes mit dem höheren Temperaturniveau ist auf der Druckseite des Axialventilators und

c) der Wärmetauscher ojss Kühlkreislaufes mit dem niedrigeren Temperaturniveau ist auf der Saugseite des Axialventilators angeordnet.

d) Wenigstens die Wärmetauscher auf der Druckseite sind derart ausgebildet, daß der Widerstand der Kühlluft beim Durchtritt durch dessen Lamellen mehr als 5o mm WS beträgt.

Es ist zwar bereits bekannt, im Luftstrom sowohl vor als auch hinter einem Ventilator zu kühlende Elemente anzuordnen (DAS 1 I5I 270). Hierbei handelt es sich um die Kühlelemente eines Transformatoröl-KUhlers im Saugstrom und die Bremswiderstandselemente im Abluftr strom eines Axialventilators in der Kühlanlage einer elektrischen Lokomotive. Dabei handelt es sich also um die Anordnung von Bremswiderstandselementen, die bis zu etwa 500⁰C erreichen , im Strom einer schon erwärmten , und zwar beispielsweise auf 100⁰C erwärmten Luft zu Kühlzwecken. Eine Anordnung von Wärmetauschern, die zwei verschiedenen KühlflUssigkeitskreisläufen angehören, vor und hinter einem Ventilator, ist dadurch noch nicht nahegelegt. Die ^US-Patentschrift 2 I85 964 zeigt zwar auch sowohl auf der Saugwie auf der Druckseite eines Axialventilators angeordnete Kühlelemente. Doch hierbei gehören die Kühlelemente alle einem Kreislauf zu, und zwar ist zur Erzielung einer intensiven Kühlung das Prinzip des Gegenstroms angewandt. Die Anordnung in der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Art von zwei Flüssigkeits-Gas-Wärmetauschern, die zwei verschiedenen Kühlmittelkreisläufen zugenören,, hat man in den genannten Fällen, sowie auch sonst bisher stets vermieden.

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Der Erfinder hat die Vorteile einer solchen Anordnung erkannt und gibt erstmals die technische Lehre dafür. Der Vorteil gegenüber Kühlanlagen herkömmlicher Bauart ist der der besseren Platzausnutzung auf der Lokomotive bei gleicher Kühlleistung. Eei den üblichen Abmessungen der Kühlelemente und der Ventilatoren müßte bei einer DoppelanOrdnung vun Kühlanlagen - Destehend je aus Wärmetauscher und Ventilator - diese auf der Lokomotive in Fahrtrichtung hintereinander angeordnet werden. Dadurch, daß für beide Wärmetauscher derselbe Ventilator, d.h. derselbe Kühlluftstrom benutzt wird, verringert sich der Platzbedarf dieser Kühlanlage auf etwa die Hälfte bis zwei Drittel des Platzbedarfes einer Doppelanordnung. Dadurch, daß nun zwei verschiedene Sätze von Kühlelementen sowie ein Ventilator innerhalb des Fahrprofils der Lokomotive oberhalb des Lokomotivrahmens angeordnet \verden müssen, rücken die Wärmetauscher zwar näher an den Ventilator heran. Dieses Heranrücken der Wärmetauscher an den Ventilator hat man bisher nach Möglichkeit vermieden^ insbesondere dann, wenn die Wärmetauscher auf der Druckseite angeordnet werden sollten. Man ist nämlich bestrebt, einen im Außendurchmesser möglichst kleinen Axialventilator zu verwenden, d.h. der Luftstrom ist im Durchmesser beim Ventilatoraustritt kleiner als die in Luftströmungsrichtung projizierte Fläche der Kühlelemente. Diese dadurch notwendig werdende Erweiterung des Querschnittes des Luftstrcmes kann normalerweise nicht auf einer beliebig kurzen Strecke erfolgen, da sonst nicht alle Flächenteile des Wärmetauschers in gleichem Maße von der Kühlluft durchströmt werden. Die Erfindung vermeidet dieses Nachteil, indem sie wenigstens auf der Druckseite solche Wärmetauscher vorsieht, deren Lamellen einen Durchtrittswiderstand für die Kühlluft von wenigstens 50 mm WS aufweisen. Dadurch üben die Lamellen auf die Geschwindigkeitsverteilung über den Strömungsquerschnitt eine ausgleichende Wirkung aus, d.h. die Kühlelemente wirken als sogenannter Strömungsgleichrichter. Damit die Dachrundung der Lokomotive auch noch für den Unterbringungsraum der Kühlanlage ausgenützt werden kann, lassen sich die Kühlelemente dank ihrer Gleichrichterwirkung auch geneigt

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und seitlich vers&tzt gegenüber der Ventilatorachse paarweise anordnen. Damit der Ventilator in dem eingeengten Raum zwischen den Wärmetauschern roch untergebracht werden kann und gleichzeitig die nötige Drucksteigerung zum Fördern dar Luft erbringt, ist vorgesehen, daß der Axialventilator während des Betriebes eine möglichst hohe Umfangsgeschwindigkeit von z.B. etwa 80 bis 120 m/sec. und ein Nabenverhältnis von etwa 0,5 bis 0,7 aufweist.

! Ein weiterer Vorteil der Kühlanlage gemäß der Erfindung ist

! ihre geringe GerMusehentwicklung. Dies hat seinen Grund In

! der gut<?n geräuschdämpfenden Abschirmung des Ventilators nach

\ außen durch die allseits angeordneten Kühlelemente.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Zeichnung erläutert. Die Figur zeigt einen Querschnitt durch ein Schienentriebfahrzeug auf der Höhe der Kühlanlage.

Darin ist der Axialventilator 1 dargestellt mit einer Nabe 2, einem Vorleitrad 3 und einem Laufrad 4. Die Laufradachse ist in der Nabe 2 gelagert und wird von dem auf dem Lokomotivrahmen 7 befestigten Winkelgetriebe 5 aus über die Kardanwelle 6 angetrieben. Der Ventilator fördert in der Richtung der Pfeiler An den Seitenwänden 8 des Fahrzeuges sind paarweise Kühlelemente 9 und 10 angeordnet. Die Seitenwände weisen an den entsprechenden Stellen eine Jalousie 11 zum Eintritt der Kühlluft auf. Die Kühlelemente 9 und 10 liegen im Saugstrom des Ventilators und werden zuerst von der Luft durchströmt. Dabei erwärmt sich die Luft beispielsweise von außen 30⁰C auf innen 40°C. Dies ist eine Temperatursteigerung der Kühlluft, wie sie z.B. im äußeren Wärmetauscher des Ladeluftkuhlkreislaufes schneilaufender Groß-Dieselmotoren üblich ist. Selbst bei tropischen Außentemperaturen wird der Luftstrom nicht mehr als 50° C im Innern der Kühlanlage haben. Diese Temperatur ist ausreichend niedrig, um noch die Flüssigkeit die durch die Kühlelemente 12 und 13 des druckseitig angeordneten Wärmetauschers zu kühlen. Durch diese Kühlelemente

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fließt beispielsweise das Kühlwasser der Zylinder und der Zylin»- derköpfe des Dieselmotors, -welches eine Beharrungstemperatur von 85 bis maximal 100° C annehmen kann. Die erwärmte Luft entweicht durch die Jalousien 14 und I5, die in dem gerundeten Dach l6 angebracht sind.
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Heidenheim, den ^O. Juni 196?
PÖ/HKn

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Claims (2)

RA. 37S il79*-C-7.67 ap/A 2766 Voith Getriebe KG. ansprüche

1. Kühlanlage für Antriebsanlagen, insbesondere von Schienenfahrzeugen mit an wenigstens zwei getrennten Stellen anfallender und durch Je einen separaten Flüssigkeitskreislauf abzuführender Wärme mit je einem durch einen Ventilator gekühlten Flüssigkeits-Gas-Wärmetauscher mit einem Temperaturniveauunterschied von wenigstens 20 C, gekennzeichnet durch die Kombination der einzeln an sich bekannten Merkmales

a) Beiden Wärmetauschern (9*10 und 12,13) ist ein gemeinsamer Ventilator (1) zugeordnet,

b) der Wärmetauscher (12,1^) des Kühlkreislaufes mit dem höheren Temperaturniveau ist auf der Druckseite des Axialventilators uxrti

c) der Wärmetauscher (9>1O) des Kühlkreislaufes mit dem niedrigeren Temperaturniveau ist auf der Saugseite des Axialventilators angeordnet,

d) die Wärmetauscher (12,12) auf der Druckseite sind derart ausgelegt, daß der V/iderstand der Kühlluft beim Durchtritt durch dessen Lamellen mehr als 50 mm V/S beträgt.

2. Kühlanlage nach Anspruch 1 für Schienenfahrzeuge, bei der die beiden Wärmetauscher Jeweils in wenigstens zwei Kühlelemente aufgeteilt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlelemente (12, Ij5) des druckseiten Wärmetauschers geneigt und

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seltlich versetzt zur Ventilatorachse paarweise in der Dachrundung des Fahrzeuges und die Kühlelemente (9*10) des saugseitigen Wärmetauschers wenigstens angenähert parallel zu den Seitenwänden (8) und in derenNähe beidseitig des Fahrzeugs angeordnet sind.

Kühlanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügelspitzen des Rotors (4) des Axialventilatcrs (1) während des Betriebes eine Umfangsgeschwindigkeit von 80 bis 120 m/sec haben und der Axialventilator ein Nabenverhältnis von 0,5 bis 0,7 aufweist.

Heidenheim (Brenz), den 20. Juni I967 Pö/HKn

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