WO2008138693A1 - Kühlluft-zuführungsanordnung für ein schienenfahrzeug - Google Patents

Kühlluft-zuführungsanordnung für ein schienenfahrzeug Download PDF

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WO2008138693A1
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air supply
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Burkhard Halfmann
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C5/00—Locomotives or motor railcars with IC engines or gas turbines
    • B61C5/02—Arrangement or disposition of intakes and apparatus for supplying, circulating, and filtering air for combustion and engine-cooling purposes

Definitions

  • the invention relates to a cooling air supply arrangement for a rail vehicle according to the preamble of claim 1.
  • separation grid If the separation grid is electrically heated, accumulated snow can be thawed intermetierend during vehicle standstill. However, continuous operation of electric grid heating is associated with low to medium to high air mass flows
  • the invention has the object, the aforementioned cooling air supply arrangement in With regard to their operation in winter conditions to develop such that with little effort a reduced icing of Abscheidegitters can be achieved.
  • At least one thermal bridge is provided between a heat-emitting surface of the radiator and the Abscheidegitter.
  • a plurality of thermal bridges can be provided, which are distributed substantially uniformly between the Abscheidegitter and the heat-emitting surface of the radiator.
  • the affected radiator may be associated with any electrical or other component of the rail vehicle to be cooled.
  • Examples of such components are: traction converters, auxiliary converters, traction motors (electric, fluid cooled), transformers, battery chargers, internal combustion engines, generators and gearboxes / retarders.
  • the at least one thermal bridge is designed as a plate, which then extends from the heat-emitting surface of the cooler to a region of the Abscheidegitters.
  • various variants are conceivable, for example, a centrifugal sediment separator with round cross-section.
  • the thermal bridge plate may then be provided with bores for receiving a respective element of a centrifugal sediment separator, wherein the elements may be thermally conductively connected to the at least one thermal bridge.
  • the elements of the Abscheidegitters eg centrifugal sediment
  • the elements of the Abscheidegitters are arranged in the flow direction of the cooling air immediately in front of the radiator.
  • the elements of the Abscheidegitters are preferably arranged vertically, the heat bridge plate is horizontal in this case. This has the advantage that sediment can be removed by the action of gravity down from the cooling arrangement out.
  • Figure 1 is a schematic side view of a cooling air supply arrangement for a rail vehicle
  • FIG. 2 shows a schematic view from above of the cooling air supply arrangement of FIG. 1.
  • the separation grid 1 In view of its external position, the separation grid 1 is exposed to external environmental influences in winter conditions. This means that the separation grid 1 can be added with snow or iced.
  • the cooler 2 comprises a cooling medium line 4, in which heated cooling medium is located. Amount of heat released from the cooling medium is transferred to an outer surface of the cooler 2, which typically has a rib structure which can be better recognized in FIG. The heat-emitting
  • Outer surface of the radiator 2 and possibly the cooling medium line 4 are connected via thermal bridge plates 5 with the Abscheidegitter 1, wherein the thermal bridge plates 5 substantially evenly vertically above each other between the Abscheidgitter 1 and the radiator 2 are arranged.
  • About the thermal bridge plates 5 is originally derived from the cooling medium heat, which is transmitted via the outer surface of the radiator 2 on the thermal bridge plates 5, registered in the Abscheidegitter 1, so that here an increase in temperature can be completed.
  • each of the thermal bridge plates 5 is provided with a number of holes 6, each for receiving an element of a
  • the elements 7 of the centrifugal sediment separator are inserted into the bores 6 and connected in a heat-conducting manner to the thermal bridge plate 5.
  • the thermally conductive connection can be realized in various ways and combinations thereof, e.g. Clamping the centrifugal force sediment separator elements 7 in the crimped bore 6 of the thermal bridge plate 5 or cohesive connection (soldering, welding) in the thermal bridge plate. 5
  • deposition grid elements 7 e.g.
  • Centrifugal sediment separator elements are arranged vertically precipitated sediment, such as snow, due to the effect of gravitational acceleration down out of the separator 7 out. If the separation grids 1 are frosted, the heat is dissipated via the heat bridge plates 5 from the cooler 2 to the separating grate 1 added with ice or snow. In this way, on the one hand the heat dissipation from the radiator 2 is secured and on the other hand the separation grate 1 (partially) de-iced.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlluft-Zuführungsanordnung für ein Schienenfahrzeug mit wenigstens einem Kühler (2) zum Temperieren einer Wärme entwickelnden Komponente (M) des Schienenfahrzeugs, wie einem elektrischen oder dieselgetriebenem Antriebsaggregat, mit einem Abscheidegitter (1) zum Einlass von Frischluft und einem Lüfter (3) zum Einsaugen der Frischluft durch das Abscheidegitter (1) hindurch in Richtung auf den Kühler (2), wobei zwischen einer Wärme abgebenden Fläche des Kühlers (2) und dem Abscheidegitter (1) wenigstens eine Wärmebrücke (5) vorgesehen ist.

Description

Beschreibung
Kühlluft-Zuführungsanordnung für ein Schienenfahrzeug
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kühlluft- Zuführungsanordnung für ein Schienenfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Schienenfahrzeugen, insbesondere bei der Zuführung von Frischluft für den Kühler, ergeben sich bei winterlichen Verhältnissen besondere Schwierigkeiten. Bei Schneefall bzw. bei Einsaugung von durch Fahrtwind aufgewirbeltem Schnee können Abscheidegitter vor Kühlern vereisen, so dass eine Frischluftzuführung vermindert bzw. vollständig unterbunden werden kann.
Zur Lösung dieses Problems ist vorgeschlagen worden, möglichst schneefreie Luft im Dachbereich eines Schienenfahrzeugs anzusaugen. Auch hat man versucht, eine zentrifugale Abscheidung des auf dem Abscheidegitter auftretenden Schnees vorzunehmen, was jedoch nur bei kleinen bis mittleren Luftmassenströmen zu befriedigenden Ergebnissen führt.
Wird das Abscheidgitter elektrisch beheizt, kann angesammelter Schnee intermetierend bei Fahrzeugstillstand abgetaut werden. Ein kontinuierlicher Betrieb der elektrischen Gitterbeheizung ist jedoch bei mittleren bis hohen Luftmassenströmen in Verbindung mit niedrigen
Außentemperaturen wie im Winter energetisch nicht sinnvoll, da in etwa die gleiche elektrische Heizleistung zum Abtauen des Gitters erforderlich sein kann, wie an Wärme durch den hinter dem Abscheidegitter angebrachten Kühler abgeführt werden muss.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Kühlluft-Zuführungsanordnung im Hinblick auf ihren Betrieb bei winterlichen Verhältnissen derart weiter zu entwickeln, dass mit geringem Aufwand eine verminderte Vereisung des Abscheidegitters erreicht werden kann .
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zwischen einer wärmeabgebenden Fläche des Kühlers und dem Abscheidegitter wenigstens eine Wärmebrücke vorgesehen ist.
Auf diese Weise wird erreicht, dass am Kühler entstehende Abwärme gezielt zur Erhöhung der Temperatur des Abscheidegitters genutzt wird. Dadurch wird wirksam eine Vereisung des Abscheidegitters bzw. dessen Zusätzen mit Schnee vermindert.
Bevorzugt kann eine Mehrzahl Wärmebrücken vorgesehen sein, die zwischen dem Abscheidegitter und der Wärme abgebenden Fläche des Kühlers im Wesentlichen gleichmäßig verteilt sind.
Der betroffene Kühler kann irgendeiner elektrischen oder anderen zu kühlenden Komponente des Schienenfahrzeugs zugeordnet sein. Beispiele für solche Komponenten sind: Traktionsstromrichter, Hilfsbetriebeumrichter, Fahrmotoren (elektrisch, fluidgekühlt) , Transformatoren, Batterieladegeräte, Verbrennungsmotoren, Generatoren und Getriebe / Retarder.
Vorteilhafter Weise ist die wenigstens eine Wärmebrücke als Platte ausgeführt, die sich dann von der wärmabgebenden Fläche des Kühlers bis zu einem Bereich des Abscheidegitters erstreckt. Bei der Ausführung des Abscheidegitters sind verschiedenste Varianten denkbar, z.B. ein Fliehkraftsedimentabscheider mit Rundquerschnitt. Die Wärmebrückenplatte kann dann mit Bohrungen zur jeweiligen Aufnahme eines Elements eines Fliehkraftsedimentabscheiders versehen sein, wobei die Elemente wärmeleitend mit der wenigstens einen Wärmebrücke verbunden sein können. Dabei sind die Elemente des Abscheidegitters (z.B. Fliehkraftsedimentabscheider) in Strömungsrichtung der Kühlluft unmittelbar vor dem Kühler angeordnet.
Zur geeigneten Abführung von Sediment sind die Elemente des Abscheidegitters vorzugsweise senkrecht angeordnet, die Wärmebrückenplatte verläuft in diesem Fall horizontal. Dies hat den Vorteil, dass Sediment durch Einwirkung der Schwerkraft nach unten aus der Kühlanordnung heraus abgeführt werden kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Seitenansicht einer Kühlluft- Zuführungsanordnung für ein Schienenfahrzeug und
Figur 2 eine schematische Ansicht von oben der Kühlluft- Zuführungsanordnung von Figur 1.
Angesichts seiner äußeren Lage ist das Abscheidegitter 1 bei winterlichen Bedingungen äußeren Umwelteinflüssen ausgesetzt. Dies bedeutet, dass das Abscheidegitter 1 mit Schnee zugesetzt werden kann oder vereist.
Um dies zu verhindern, wird eine Abwärme des Kühlers 2 ausgenutzt. Der Kühler 2 umfasst eine Kühlmediumleitung 4, in der sich erwärmtes Kühlmedium befindet. Von dem Kühlmedium abgegebene Wärmemenge wird an eine Außenfläche des Kühlers 2 übertragen, die typischerweise eine in Figur 2 besser erkennbare Rippenstruktur aufweist. Die wärmeabgebende
Außenfläche des Kühlers 2 und ggf. die Kühlmediumleitung 4 sind über Wärmebrückenplatten 5 mit dem Abscheidegitter 1 verbunden, wobei die Wärmebrückenplatten 5 im Wesentlichen gleichmäßig vertikal übereinander zwischen dem Abscheidgitter 1 und dem Kühler 2 angeordnet sind. Über die Wärmebrückenplatten 5 wird ursprünglich von dem Kühlmedium stammende Wärme, die über die Außenfläche des Kühlers 2 auf die Wärmebrückenplatten 5 übertragen wird, in das Abscheidegitter 1 eingetragen, so dass hier eine Temperaturerhöhung vollzogen werden kann.
Aus Figur 2 geht hervor, dass jede der Wärmebrückenplatten 5 mit einer Anzahl Bohrungen 6 ausgestattet ist, die jeweils zur Aufnahme eines Elements eines
Fliehkraftsedimentabscheiders dienen. Die Elemente 7 des Fliehkraftsedimentabscheiders sind in die Bohrungen 6 gesteckt und wärmeleitend mit der Wärmebrückenplatte 5 verbunden. Die wärmeleitende Verbindung kann auf verschiedene Weise und Kombinationen daraus realisiert werden, z.B. Klemmung der Fliehkraftsedimentabscheiderelemente 7 in der aufgebördelten Bohrung 6 der Wärmebrückenplatte 5 oder Stoffschlüssige Verbindung (Löten, Schweißen) in der Wärmebrückenplatte 5.
Da die Abscheidegitterelemente 7 (z.B.
Fliehkraftsedimentabscheider-Elemente) vertikal angeordnet sind, fällt abgeschiedenes Sediment, beispielsweise Schnee, aufgrund der Einwirkung der Erdbeschleunigung nach unten aus dem Abscheideelement 7 heraus. Sind die Abscheidegitter 1 vereist, wird die Wärme über die Wärmebrückenplatten 5 vom Kühler 2 an das mit Eis bzw. Schnee zugesetzte Abscheidegitter 1 abgeführt. Auf diese Weise wird einerseits die Wärmeabfuhr aus dem Kühler 2 gesichert und andererseits das Abscheidegitter 1 (teilweise) enteist.

Claims

Patentansprüche
1. Kühlluft-Zuführungsanordnung für ein Schienenfahrzeug mit wenigstens einem Kühler (2) zum Temperieren einer Wärme entwickelnden Komponente (M) des Schienenfahrzeugs, wie einem elektrischen oder dieselgetriebenem Antriebsaggregat, mit einem Abscheidegitter (1) zum Einlass von Frischluft und einem Lüfter (3) zum Einsaugen der Frischluft durch das Abscheidegitter (1) hindurch in Richtung auf den Kühler (2), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Wärme abgebenden Fläche des Kühlers (2) und dem Abscheidegitter (1) wenigstens eine Wärmebrücke (5) vorgesehen ist.
2. Kühlluft-Zuführungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl Wärmebrücken (5) vorgesehen ist, die zwischen dem Abscheidegitter (1) und der Wärme abgebenden Fläche des Kühlers (2) im Wesentlichen gleichmäßig verteilt sind.
3. Kühlluft-Zuführungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Wärmebrücke (5) als Platte ausgeführt ist .
4. Kühlluft-Zuführungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Wärmebrücke (5) Bohrungen (6) zur jeweiligen Aufnahme eines Elements (7) eines Fliehkraftsedimentabseheiders aufweist, wobei die Elemente (7) wärmeleitend mit der wenigstens einen Wärmebrücke (5) verbunden sind.
5. Kühlluft-Zuführungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Wärmebrücke (5) horizontal zwischen dem Abscheidegitter (1) und dem Kühler (2) verläuft.
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