ES2910408T3 - Mezclador, así como disposición para sistema de aire acondicionado de un vehículo ferroviario - Google Patents
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Abstract
Mezclador para su uso en una disposición de aire acondicionado de un vehículo ferroviario, - en el que el mezclador (M11) presenta una primera entrada (E11), una segunda entrada (E12), una salida (A11) así como una zona central (B11) dispuesta entre las dos entradas (E11, E12) y la salida (A11), - en el que la primera entrada (E11) se puede conectar a una alimentación de aire fresco, de modo que llegue aire fresco (FL) a la zona central (B11) a través de la primera entrada (E11), - en el que la segunda entrada (E12) se puede conectar a una alimentación de aire de circulación, de modo que llegue aire de circulación (UL) a la zona central (B11) a través de la segunda entrada (E12), - en donde, en la zona central (B11), a partir del aire de circulación (UL) y el aire fresco (FL) alimentados se genera mediante mezclado aire de alimentación (ZL) que llega a la salida (A11) del mezclador, - en el que la zona central (B11) del mezclador (M11) está conectada a la primera entrada (E11) a través de una abertura (OF11) y la abertura (OF11) forma una zona de transición (UB11) entre la entrada (E11) y la zona central (B11), de modo que el aire fresco alimentado es conducido desde la primera entrada (E11) a través de la zona de transición (UB11) hasta la zona central (B11), - en el que la zona de transición (UB11) incluye un perfil (PR11) de sección alar, - en el que el perfil (PR11) está dispuesto en la zona de transición (UB11) de tal manera que el aire fresco (FL) alimentado genera una presión negativa a lo largo de la zona de transición (UB11), a través de la cual el aire de circulación (UL) es succionado con mayor intensidad a la zona central (B11) del mezclador (M11), caracterizado por que - la zona central (B11) del mezclador (M11) es cilíndrica, - la primera entrada (E11) del mezclador (M11) está configurada como un tubo, - el tubo está dispuesto de manera radialmente periférica en un lado exterior (AS11) del mezclador (M11), - el tubo presenta, de manera radialmente periférica en dirección a la zona central (B11) y en dirección al interior del mezclador (M11), la abertura (OF11) que forma la zona de transición (UB11) periférica dispuesta entre la entrada (E11) y la zona central (B11) cilíndrica.
Description
DESCRIPCIÓN
Mezclador, así como disposición para sistema de aire acondicionado de un vehículo ferroviario
La invención se refiere a un mezclador, así como a una disposición para sistema de aire acondicionado de un vehículo ferroviario.
En la figura 5 se muestra un diagrama típico de un sistema de aire acondicionado conocido para un vehículo ferroviario así como un mezclador utilizado en el mismo.
Se alimenta aire fresco FL a un mezclador M a través de una primera entrada y aire de circulación UL a través de una segunda entrada. A este respecto, el aire de circulación UL proviene de un habitáculo IR del vehículo ferroviario y es alimentado al mezclador M con la ayuda de un sistema de conductos KS2. El aire fresco FL se obtiene del entorno exterior del vehículo ferroviario y también es alimentado al mezclador M.
El aire de circulación UL alimentado se mezcla con el aire fresco FL alimentado mediante el mezclador M y a partir de ellos se genera el llamado aire de alimentación ZL.
El aire de alimentación ZL es alimentado a través de una salida del mezclador M a un acondicionador de aire KLG y a un ventilador de alimentación ZUL conectado aguas abajo del acondicionador de aire KLG.
El aire de alimentación ZL alimentado es acondicionado o su temperatura es regulada mediante el acondicionador de aire KLG. Con ayuda del ventilador de alimentación ZUL conectado aguas abajo, el aire de alimentación ZL acondicionado es alimentado al habitáculo IR del vehículo ferroviario a través de un sistema de conductos KS1. Una parte del aire acondicionado vuelve al mezclador M a través del sistema de conductos KS2 descrito al inicio como aire de circulación UL desde el habitáculo IR del vehículo ferroviario.
En este sistema global, cerrado, sin embargo, hay pérdidas de presión causadas por los componentes descritos (acondicionador de aire KLG, ventilador de alimentación ZUL, sistemas de conductos KS1, KS2 y habitáculo IR). Estas pérdidas de presión deben ser compensadas por el ventilador de alimentación ZUL, de modo que su capacidad y tamaño vienen dados por las pérdidas de presión esperadas.
Dependiendo de la magnitud de las pérdidas de presión reales, la capacidad del ventilador de alimentación ZUL puede verse, dado el caso, sobrepasada, de modo que sus requisitos de mantenimiento aumentan o su vida útil disminuye. La figura 6 muestra un diagrama conocido mejorado del sistema de aire acondicionado mostrado en la figura 5. Un ventilador de circulación UML adicional con admisión de aire de circulación está conectado, a este respecto, aguas arriba del mezclador M, de modo que las pérdidas de presión en el lado del aire de circulación se compensan a través de la potente admisión de aire de circulación adicional.
Sin embargo, los ventiladores adicionalmente requeridos o de mayor capacidad (ventilador de circulación, ventilador de alimentación) aumentan el consumo de energía del sistema global resultante así como los costes de la disposición para sistema de aire acondicionado resultante.
Por el documento DE 26 10108 A1 se conoce una instalación de ventilación para vehículos ferroviarios.
Por lo tanto, el objetivo de la presente invención es especificar una disposición mejorada para sistema de aire acondicionado de un vehículo ferroviario.
Este objetivo se consigue mediante las características de la reivindicación 1 así como mediante las características de la reivindicación 5.
Perfeccionamientos ventajosos se especifican en las respectivas reivindicaciones dependientes.
La disposición de acuerdo con la invención se refiere, como elemento central, a un mezclador para su uso en una disposición de aire acondicionado de un vehículo ferroviario.
El mezclador presenta una primera entrada, una segunda entrada, una salida y una zona intermedia dispuesta entre las dos entradas y la salida. La primera entrada está conectada a una alimentación de aire fresco, de modo que llega aire fresco a la zona central a través de la primera entrada. La segunda entrada está conectada a una alimentación de aire de circulación, de modo que llega aire de circulación a la zona central a través de la segunda entrada.
En la zona central, a partir del aire de circulación alimentado y del aire fresco alimentado se genera, mediante
mezclado, aire de alimentación que llega a la salida del mezclador.
La zona central del mezclador está conectada a la primera entrada a través de una abertura. La abertura forma una zona de transición entre la entrada y la zona central, de modo que el aire fresco alimentado es conducido desde la primera entrada a través de la zona de transición hasta la zona central.
De acuerdo con la invención, la zona de transición incluye un perfil de sección alar. El perfil está dispuesto en la zona de transición de tal manera que el aire fresco alimentado genera una presión negativa a lo largo de la zona de transición, a través de la cual el aire de circulación es succionado con más intensidad a la zona central del mezclador.
La presente invención se basa en una introducción eficiente y rediseñada de aire fresco en el mezclador.
El aire fresco entrante es alimentado al mezclador a través de un perfil de sección alar, de modo que se crea un efecto Coanda a lo largo del perfil. El término efecto Coanda describe la tendencia de una corriente de gas a discurrir a lo largo de una superficie convexa del perfil en forma de perfil alar (en lugar de separarse de él) y moverse adicionalmente de forma acelerada en una dirección de flujo original. La interacción del aire fresco y el aire de circulación que fluyen a lo largo del perfil alar crea una presión negativa en el lado del aire de circulación del mezclador, a través de la cual el aire de circulación es succionado con mayor intensidad al interior del mezclador (por lo tanto, se utiliza ventajosamente un principio de inyector).
En un perfeccionamiento preferido, un ventilador de aire fresco está conectado aguas arriba de la primera entrada del mezclador. El ventilador de aire fresco succiona aire fresco, lo somete a presión y alimenta el aire fresco sometido a presión al mezclador a través de la primera entrada del mezclador.
Como resultado, la presión negativa que se crea en el lado del aire de circulación se intensifica adicionalmente.
En un perfeccionamiento preferido, el ventilador de aire fresco está diseñado como un compresor de canal lateral. Con un flujo volumétrico bajo, un compresor de canal lateral tiene una alta ganancia de presión y, por lo tanto, una curva característica pronunciada. Un compresor de canal lateral de este tipo supera fácilmente las pérdidas de presión y transporta eficientemente el aire fresco al mezclador para favorecer adicionalmente su succión de aire de circulación.
Debido a la disposición de acuerdo con la invención, el aire fresco se introduce en el mezclador de manera aerodinámicamente eficiente. Como resultado, se implementa una succión de aire de circulación económica y de bajo esfuerzo en el mezclador, con la cual se pueden compensar las pérdidas de presión en un sistema de aire acondicionado.
La introducción eficiente del aire fresco en el mezclador empleando el "efecto Coanda" crea una ganancia de presión adicional en el mezclador, lo que beneficia a una disposición de aire acondicionado.
De este modo se evita tener que usar adicionalmente como hasta ahora un ventilador de circulación mecánico o un ventilador de alimentación de mayor capacidad.
La presente invención aporta ventajas en cuanto a la eficiencia global de la disposición de aire acondicionado, ya que total se requiere menos energía eléctrica para su funcionamiento.
La presente invención aporta ventajas en cuanto al espacio de instalación requerido, ya que puede prescindirse de componentes que hasta ahora se requerían o se pueden hacer de menor tamaño.
La presente invención también aporta ventajas en cuanto a acústica, ya que el mezclador de acuerdo con la invención no presenta componentes móviles y que, por tanto, produzcan ruido.
La presente invención utiliza un ventilador de aire fresco para alimentar aire fresco a una presión aumentada al mezclador en el lado de entrada. Esto favorece el transporte del aire de circulación al interior del mezclador. Como resultado, el aire de circulación es succionado con mayor intensidad a través del mezclador.
La presente invención se describe en detalle a continuación a modo de ejemplo con referencia a un dibujo.
A este respecto, muestra:
la FIG 1 un diseño de un mezclador de acuerdo con la invención,
la FIG 2 con referencia a la figura 1, un detalle del mezclador de acuerdo con la invención,
la FIG 3 con referencia a la figura 1 y a la figura 2, una ampliación ventajosa del mezclador de acuerdo con la invención,
la FIG 4 un esquema de sistema de aire acondicionado de un vehículo ferroviario utilizando el mezclador de acuerdo con la invención,
la FIG 5 el primer esquema de sistema de aire acondicionado de acuerdo con el estado de la técnica comentado en
la introducción de la descripción, y
la FIG 6 el segundo esquema de sistema de aire acondicionado de acuerdo con el estado de la técnica comentado en la introducción de la descripción.
La figura 1 muestra un diseño del mezclador M11 de acuerdo con la invención.
El mezclador M11 presenta una primera entrada E11, una segunda entrada E12 así como una salida A11. El mezclador M11 presenta además una zona central B11 cilíndrica.
El mezclador M11 es alimentado con aire fresco FL a través de la primera entrada E11 y con aire de circulación UL a través de la segunda entrada E12.
En la zona central B11 cilíndrica, el aire fresco FL se mezcla con el aire de circulación UL y se genera a partir de ellos un aire de alimentación ZL.
La primera entrada E11 está configurada como un tubo dispuesto de manera radialmente periférica en el lado exterior AS11 del mezclador M11 y desemboca correspondientemente de manera radialmente periférica en dirección a la zona central B11 en el interior del mezclador M11.
Esta abertura OF11 forma así una zona de transición UB11 periférica, que está dispuesta entre la entrada E11 y la zona central B11 cilíndrica.
La zona de transición UB11 periférica incluye un perfil PR11, que presenta una sección alar, que se describe con más detalle a continuación.
Con referencia a la figura 1, la figura 2 muestra un detalle del mezclador M11 de acuerdo con la invención en una representación en sección.
La sección alar del perfil PR11 presenta una superficie OB11 cóncava, es decir, abombada hacia dentro, en dirección al aire fresco FL alimentado o en dirección a la primera entrada E11.
La sección alar del perfil PR11 presenta una superficie OB12 convexa, es decir, abombada hacia fuera, en dirección al aire de circulación UL alimentado o en dirección a la zona central B11 cilíndrica.
La superficie OB12 abombada hacia fuera del perfil PR11 está dispuesta frente a la abertura OF11 y presenta un (pequeño) intersticio de aire LS11 como separación de la misma.
La zona de transición UB11 presenta así la funcionalidad de un inyector:
El aire fresco FL alimentado provoca una presión negativa a lo largo de la zona de transición UB11, a través de la cual el aire de circulación UL es succionado con mayor intensidad al mezclador M11 o a su zona central B11.
Debido a la sección alar del perfil PR11, se implementa, por tanto, un efecto de succión en el lado del aire de circulación.
Con referencia a la figura 1 y a la figura 2, la figura 3 muestra una ampliación ventajosa del mezclador M11 de acuerdo con la invención.
A este respecto, un ventilador de aire fresco FRL está conectado aguas arriba de la primera entrada E11 del mezclador M11. El ventilador de aire fresco succiona aire fresco FL, lo somete a presión y alimenta el aire fresco FL sometido a presión al mezclador M11 a través de la primera entrada E11 del mezclador M11.
El ventilador de aire fresco FRL está diseñado en particular como un compresor de canal lateral. Con un flujo volumétrico bajo, un compresor de canal lateral tiene una alta ganancia de presión y, por lo tanto, una curva característica pronunciada.
Este compresor de canal lateral supera fácilmente las pérdidas de presión y transporta eficientemente aire fresco FL al mezclador M11 para favorecer adicionalmente su succión de aire de circulación.
La figura 4 muestra un esquema de sistema de aire acondicionado de un vehículo ferroviario utilizando el mezclador M11 de acuerdo con la invención.
Se alimenta aire fresco FL al mezclador M11 a través de una primera entrada y aire de circulación UL a través de una segunda entrada. A este respecto, el aire de circulación UL proviene de un habitáculo IR del vehículo ferroviario y es alimentado al mezclador M11 con la ayuda de un sistema de conductos KS2. El aire fresco FL se obtiene del entorno exterior del vehículo ferroviario y también es alimentado al mezclador M11.
El aire de circulación UL alimentado se mezcla con el aire fresco FL alimentado mediante el mezclador M11 y a partir de ellos se genera el llamado aire de alimentación ZL.
El aire de alimentación ZL es alimentado a través de una salida del mezclador M11 a un acondicionador de aire KLG y a un ventilador de alimentación ZUL conectado aguas abajo del acondicionador de aire KLG.
El aire de alimentación ZL alimentado es acondicionado o su temperatura es regulada mediante el acondicionador de aire KLG. Con ayuda del ventilador de alimentación ZUL conectado aguas abajo, el aire de alimentación ZL acondicionado es alimentado al habitáculo IR del vehículo ferroviario a través de un sistema de conductos KS1.
Una parte del aire acondicionado vuelve al mezclador M a través del sistema de conductos KS2 descrito al inicio como aire de circulación UL desde el habitáculo IR del vehículo ferroviario.
Lista de referencias
M mezclador
KLG acondicionador de aire
ZUL ventilador de alimentación
UML ventilador de circulación
KS1 sistema de conductos
KS2 sistema de conductos
IR habitáculo de un vehículo ferroviario
M11 mezclador
E11 primera entrada del mezclador M11
E12 segunda entrada del mezclador M11
A11 salida del mezclador M11
B11 zona central del mezclador M11
FL aire fresco
UL aire de circulación
ZL aire de alimentación
AS11 lado exterior del mezclador M11
UB11 zona de transición
OF11 abertura en la zona de transición UB11
PR11 perfil
OB11 superficie cóncava del perfil PR11
OB12 superficie convexa del perfil PR11
LS11 intersticio de aire entre la superficie convexa OB12 y la abertura OF11
FRL ventilador de aire fresco
Claims (5)
1. Mezclador para su uso en una disposición de aire acondicionado de un vehículo ferroviario,
- en el que el mezclador (M11) presenta una primera entrada (E11), una segunda entrada (E12), una salida (A11) así como una zona central (B11) dispuesta entre las dos entradas (E11, E12) y la salida (A11),
- en el que la primera entrada (E11) se puede conectar a una alimentación de aire fresco, de modo que llegue aire fresco (Fl ) a la zona central (B11) a través de la primera entrada (E11),
- en el que la segunda entrada (E12) se puede conectar a una alimentación de aire de circulación, de modo que llegue aire de circulación (UL) a la zona central (B11) a través de la segunda entrada (E12),
- en donde, en la zona central (B11), a partir del aire de circulación (UL) y el aire fresco (FL) alimentados se genera mediante mezclado aire de alimentación (ZL) que llega a la salida (A11) del mezclador,
- en el que la zona central (B11) del mezclador (M11) está conectada a la primera entrada (E11) a través de una abertura (OF11) y la abertura (OF11) forma una zona de transición (UB11) entre la entrada (E11) y la zona central (B11), de modo que el aire fresco alimentado es conducido desde la primera entrada (E11) a través de la zona de transición (UB11) hasta la zona central (B11),
- en el que la zona de transición (UB11) incluye un perfil (PR11) de sección alar,
- en el que el perfil (PR11) está dispuesto en la zona de transición (UB11) de tal manera que el aire fresco (FL) alimentado genera una presión negativa a lo largo de la zona de transición (UB11), a través de la cual el aire de circulación (UL) es succionado con mayor intensidad a la zona central (B11) del mezclador (M11), caracterizado por que
- la zona central (B11) del mezclador (M11) es cilíndrica,
- la primera entrada (E11) del mezclador (M11) está configurada como un tubo,
- el tubo está dispuesto de manera radialmente periférica en un lado exterior (AS11) del mezclador (M11), - el tubo presenta, de manera radialmente periférica en dirección a la zona central (B11) y en dirección al interior del mezclador (M11), la abertura (OF11) que forma la zona de transición (UB11) periférica dispuesta entre la entrada (E11) y la zona central (B11) cilíndrica.
2. Mezclador según la reivindicación 1,
- en el que la sección alar del perfil (PR11) presenta una superficie (OB11) abombada hacia dentro en dirección al aire fresco (FL) alimentado o en dirección a la primera entrada (E11),
- en el que la sección alar del perfil (PR11) presenta una superficie (OB12) abombada hacia fuera en dirección al aire de circulación (UL) alimentado o en dirección a la zona central (B11) cilíndrica,
- en el que la superficie (OB12) abombada hacia fuera del perfil (PR11) está dispuesta frente a la abertura (OF11) y presenta un intersticio de aire (LS11) como separación de la misma.
3. Mezclador según la reivindicación 1, en el que un ventilador de aire fresco (FRL) está conectado aguas arriba de la primera entrada (E11) del mezclador (M11), de modo que el aire fresco (FL) succionado por el ventilador de aire fresco (FRL) llega sometido a presión a la primera entrada (E11) del mezclador (M11).
4. Mezclador según la reivindicación 3, en el que el ventilador de aire fresco (FRL) está configurado como compresor de canal lateral.
5. Disposición para sistema de aire acondicionado de un vehículo ferroviario, con un mezclador (M11) que está diseñado según una de las reivindicaciones 1 a 4,
- en el que el mezclador está configurado para generar aire de alimentación (ZL) a partir de aire fresco (FL), que es alimentado al mezclador (M111) a través de una primera entrada, y aire de circulación (UL), que es alimentado al mezclador (M111) a través de una segunda entrada,
- en el que el mezclador (M11) está conectado a un acondicionador de aire (KLG) en el lado de salida, de modo que el aire de alimentación es conducido al acondicionador de aire para su acondicionamiento y para la regulación de la temperatura,
- en el que aguas abajo del acondicionador de aire (KLG) está conectado un ventilador de alimentación (ZUL), a través del cual el aire de alimentación acondicionado llega al habitáculo (IR) del vehículo ferroviario a través de un sistema de conductos (KS2), y
- en el que el habitáculo (IR) del vehículo ferroviario está conectado a una entrada del mezclador (M11) a través de un sistema de conductos (KS2), de modo que al menos una parte del aire de alimentación acondicionado llega desde el habitáculo (IR) a través de un sistema de conductos (KS2), como aire de circulación, a la segunda entrada del mezclador (M11).
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