WO2016041549A1 - Vorrichtung für eine kombinierte druckschutz- und luftmengenregelung im innenraum von hochgeschwindigkeits-schienenfahrzeugen - Google Patents

Vorrichtung für eine kombinierte druckschutz- und luftmengenregelung im innenraum von hochgeschwindigkeits-schienenfahrzeugen Download PDF

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WO2016041549A1
WO2016041549A1 PCT/DE2015/100386 DE2015100386W WO2016041549A1 WO 2016041549 A1 WO2016041549 A1 WO 2016041549A1 DE 2015100386 W DE2015100386 W DE 2015100386W WO 2016041549 A1 WO2016041549 A1 WO 2016041549A1
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WO
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flap element
air
pressure
flap
housing
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PCT/DE2015/100386
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Kai Fischer
Erik Hoffmann
Michael Heisler
Sascha MARDER
Andreas Schulz
Christoph THIERICKE
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Faiveley Transport Leipzig Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D27/00—Heating, cooling, ventilating, or air-conditioning
    • B61D27/009—Means for ventilating only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/08—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates
    • F24F13/10—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers
    • F24F13/14—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre
    • F24F13/1426—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre characterised by actuating means
    • F24F2013/1433—Air-flow control members, e.g. louvres, grilles, flaps or guide plates movable, e.g. dampers built up of tilting members, e.g. louvre characterised by actuating means with electric motors

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for combined pressure protection and air volume control in the interior of high-speed rail vehicles, wherein the functions pressure protection and air quantity are realized with a common assembly which regulates the free flow cross-section of air intake and / or Heilausblasö réelleen depending on the operating conditions.
  • a simple variant in this respect is to completely close the air inlet openings with flaps or valves when exceeding predefined pressure limits.
  • the disadvantage is that thus the fresh air supply to the vehicle is completely interrupted.
  • the air quality in the passenger compartment is thus significantly impaired.
  • so-called pressure protection systems are increasingly being used which are intended to ensure both effective pressure protection and sufficiently good air quality.
  • Object of the present invention is to provide an apparatus for combined pressure protection and air flow control in the interior of high-speed rail vehicles, which requires a small space and a small number of separate modules and ensures a fast and reliable control even at high speeds.
  • the device has a pressure-tight housing against pressure surges up to a size of ⁇ 10 kPa, which is configured on its surface opposite the side surface with a recess which is associated with a flap element.
  • the flap element is supported by a parallel to its longitudinal axis extending at both end portions of the axis of the housing and arranged pivotably along this axis, that the recess pressure-tight starting from each position of the flap element is closable.
  • the flap element is associated with a drive assembly, which is in operative connection for an exact repeatable positioning of the flap element with an electric drive such that a closing operation starting from any position of the flap element within ⁇ 50 ms can be performed.
  • the electric drive is connected to an actuating element, which automatically sets a defined end position for the flap element in the de-energized state.
  • This actuator can be designed as a mechanical (eg return spring) or electrical (eg supercapacitor) element.
  • supercapacitor sometimes referred to as SuperCap / supercapacitors refers to a memory for an emergency voltage source for the provision of the motor itself in a certain position in the event of power failure.
  • the device according to the invention is preferably suitable for air intake and exhaust openings in fast moving passenger carriages for the protection of passengers against pressure waves.
  • this device also takes over the function of regulating required amounts of air, which initially flow into the car as outside air and later leave the car as used air.
  • a significant advantage of this device is the space and weight-saving combination of modules for pressure protection and air flow control in the form of a specifically designed flap element that allows a geometrically free configurability as a closing element independent of other components. Further advantages result from the exclusively electrical operation waiving pneumatic assemblies. The elimination of the previously necessary pneumatic assemblies results in cost advantages for the production of passenger coaches and air conditioning systems, especially for the high-speed area.
  • the electric drive also makes it possible to realize low closing times and sufficient sealing forces.
  • the control of the drive ensures an exact flap positioning with a high repeatability.
  • the control is either via an analog / digital input or via a BUS system, which also allows feedback.
  • the drive is connected to ensure a defined end position in the de-energized state with an actuator that protects the open or closed position depending on the application target.
  • the flap element is optimized to a small overall depth by this pivotable component is designed to be elongated, with the same flow cross-section, the necessary Component width - which represents the depth when turning the flap element in the open position - to be able to reduce.
  • the mechanical interfaces of the flap element are designed so that they can be operated individually or even more interconnected with a drive.
  • the coupling can take place in one axis and / or placed one above the other.
  • Fig. 1 shows a device according to the invention in a perspective view - OPEN
  • Fig. 2 shows the device according to FIG. 1 in cross section
  • FIG. 3 shows a device according to the invention in a perspective view - CLOSED
  • Fig. 4 shows the device according to Fig. 3 in cross section
  • Fig. 5 shows a device according to the invention with modified recesses - OPEN
  • the device shown in the drawing is designed for a combined pressure protection and air flow control in the interior of rail vehicles, with a use in operative connection with air intake and / or Heilausblasö réelleen of high-speed trains is to be mentioned as a preferred application in particular.
  • the functions of pressure protection and air volume are realized by a common module, which regulates the free flow cross section of the air intake and / or Heilausblasö réelleen depending on the operating conditions.
  • the device comprises a housing 2, which is pressure-tight against pressure surges up to a size of ⁇ 10 kPa.
  • the housing 2 is mounted on a base plate 1.
  • a recess 3 is configured on the opposite side of the base plate 1. This recess 3 is assigned a flap element 4.
  • the flap element 4 is supported by a parallel to its longitudinal axis 5 at the two end portions of the axis 5 on the housing 2. This takes place at the one support point via a bearing point 6.
  • the axis 5 is assigned a drive assembly 7.
  • This drive assembly 7 stands for an exact repeatable positioning of the flap element 4 with an electrical Drive 8 in operative connection, that a closing operation starting from any position of the flap element 4 within 50 ms can be performed. Consequently, the flap element 4 can be pivoted along the axis 5, so that the recess 3 is opened or closed by the flap element 4.
  • the flap element 4 has a first planar section 41 relative to the axis 5 on one side and a second planar section 42 on the other side, these sections 41 and 42 being in different planes relative to the axis 5 run. It is provided that, in the closed position (FIG. 4), the lower section 41 bears against the underside of the contour of the pressure-tight housing 2 which surrounds the recess 3. At the same time, the upper portion 42 rests on the upper side of the contour of the pressure-tight housing 2 which surrounds the recess 3.
  • FIG. 5 shows a modified embodiment, in which the recess 3 comprises two separate partial recesses 31 and 32.
  • each partial recess 31 or 32 is in operative connection with an associated section 41 or 42 of the flap element 4.
  • the partial recesses 31 and 32 are arranged to extend parallel to each other in different planes as shown in FIG.
  • these two partial recesses 31 and 32 can also be arranged in the same plane.
  • also rectangular (not shown in the drawing) or V-shaped arrangements of the flap plates to each other are possible, in such arrangements, the arrival or discharge openings can be arranged on different sides.
  • the electric drive 8 is connected to an actuating element (for example return spring or supercapacitor) which, when de-energized, sets a defined end position for the flap element 4.
  • an actuating element for example return spring or supercapacitor
  • the flap element 4 is preferably designed optimized to a small overall depth and a low inertia. This can for example be realized by the recess 3 and the recesses 31 and 32 on the housing 2 and the functionally cooperating with the recesses 3, 31, 32 flap element 4 each have a substantially greater length than width.
  • the device described can be further configured.
  • sensor modules for the detection of current local environmental conditions humidity, air velocity, air flow, air temperature
  • the measured values acquired by the sensor modules are then evaluated by a software implemented on the drive side in order to effect a direct air volume control.
  • such sensor assemblies can be provided in the inflow and / or outflow region of the baseplate 1 in order to effect a direct airflow control on the basis of these measured values.
  • a further advantageous embodiment results if the mechanical interfaces of the flap element 4 are designed so that a single flap element 4 or even a plurality of interconnected separate flap elements 4 can be brought into operative connection with a single drive assembly 7.
  • their coupling takes place either in one axis and / or one above the other.
  • the drive element which sets a defined position for the flap element 4 in the case of pressure protection, can be actuated so that in a long-lasting pressure protection case in short periods by slight opening of the flap element 4 selectively smallest opening cross-sections in the air intake and Heilausblasö Maschinenen (but in the context of Druckschutz contacters) accessible are.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Air-Flow Control Members (AREA)
  • Power-Operated Mechanisms For Wings (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine kombinierte Druckschutz- und Luftmengenregelung im Innenraum von Hochgeschwindigkeits-Schienenfahrzeugen, wobei die Funktionen Druckschutz und Luftmenge mit einer gemeinsamen Baugruppe realisiert werden, die in Abhängigkeit konkreter Betriebsbedingungen den freien Strömungsquerschnitt von Luftansaug- und/oder Luftausblasöffnungen regelt. Es wird die Aufgabe gelöst, eine diesbezügliche Vorrichtung zu schaffen, die einen geringen Bauraum sowie eine geringe Anzahl separater Baugruppen erfordert und die auch bei hohen Fahrgeschwindigkeiten eine schnelle und funktionssichere Regelung gewährleistet. Dies wird erreicht, indem die Vorrichtung ein gegen Druckschläge bis zu einer Größe von ± 10 kPa druckdichtes Gehäuse (2) aufweist, das auf seiner der Grundfläche gegenüberliegenden Seitenfläche mit einer Ausnehmung (3) ausgestaltet ist, der ein Klappenelement (4) zugeordnet ist, wobei das Klappenelement (4) über eine parallel zu seiner Längsrichtung verlaufende Achse (5) an beiden Endabschnitten der Achse (5) am Gehäuse (2) abgestützt und entlang dieser Achse (5) derart schwenkbar angeordnet ist, dass die Ausnehmung (3) ausgehend von jeder Position des Klappenelementes (4) druckdicht verschließbar ist, wobei dem Klappenelement (4) eine Antriebsbaugruppe (7) zugeordnet ist, die für eine exakte wiederholgenaue Positionierung des Klappenelementes (4) mit einem elektrischen Antrieb (8) derart in Wirkverbindung steht, dass ein Schließvorgang ausgehend von jeder Position des Klappenelementes (4) innerhalb von ≤ 50 ms durchführbar ist und wobei der elektrische Antrieb (8) mit einem Stellelement verbunden ist, das im stromlosen Zustand selbsttätig eine definierte Endposition für das Klappenelement (4) einstellt.

Description

Vorrichtung für eine kombinierte Druckschutz- und Luftmengenregelung im Innenraum von Hochgeschwindigkeits-Schienenfahrzeugen
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine kombinierte Druckschutz- und Luftmengenregelung im Innenraum von Hochgeschwindigkeits-Schienenfahrzeugen, wobei die Funktionen Druckschutz und Luftmenge mit einer gemeinsamen Baugruppe realisiert werden, die in Abhängigkeit der Betriebsbedingungen den freien Strömungsquerschnitt von Luftansaug- und/oder Luftausblasöffnungen regelt.
Für Hochgeschwindigkeitszüge müssen zahlreiche Aspekte beachtet werden, um Probleme durch die im Fahrbetrieb zwangsläufig auftretenden Druckstöße bzw. Druckschwankungen zu vermeiden. Dabei sind für konstruktive Komponenten der Schienenfahrzeuge wie Wagenkasten, Wagenübergang, Fahrzeugtür, Fenster und dergleichen bereits zahlreiche technische Lösungen verfügbar, mit denen eine weitgehend optimale Anpassung auf die jeweiligen Einsatzbedingungen möglich ist. Hingegen ist die Anzahl geeigneter Lüftungs- und Klimatisierungssysteme deutlich geringer.
Eine diesbezüglich einfache Variante besteht darin, beim Überschreiten vorab definierter Grenzwerte für den Druck die Lufteintrittsöffnungen mit Klappen oder Ventilen vollständig zu schließen. Nachteilig ist jedoch, dass somit die Frischluftzufuhr in das Fahrzeug vollständig unterbrochen ist. Bei Hochgeschwindigkeitsstrecken mit vielen Tunnelabschnitten oder häufigen Begegnungen mit einem Gegenzug wird somit die Luftqualität im Fahrgastraum erheblich beeinträchtigt. Deshalb werden zunehmend sog. Druckschutzsysteme verwendet, die sowohl einen wirksamen Druckschutz als auch eine ausreichend gute Luftqualität gewährleisten sollen.
Gemäß DE 38 01 891 C1 werden hierfür konventionelle Lüfter mit einer Hochdruckcharakteristik ausgeführt, die auf der Frisch- und Abluftseite bezüglich ihrer Drehzahl aufeinander abgestimmt gesteuert werden. Dadurch wird erreicht, dass die Druckänderungen im Fahrzeug die zulässigen Werte nicht überschreiten. Allerdings können Probleme auftreten, sofern die Stellgeschwindigkeit infolge der Trägheit der Lüfter nicht hoch genug ist, um die bei hohen Fahrgeschwindigkeiten schnell ablaufenden Druckänderungen auszusteuern. Weitere typische Nachteile dieser Bauart von Lüftern sind hohe Geräusche, kleine Luftmengen und ein hoher spezifischer Energieverbrauch, so dass derartige Lüfter nur in geringem Umfang eingesetzt werden. In EP 0 579 536 A1 wird eine Ausregelung der Druckänderungen im Schienenfahrzeug durch eine Betätigung von Klappenstellgliedern auf der Frisch- und Abluftseite beschrieben. Somit werden die Nachteile von träge ansprechenden Lüftern vermieden.
Aus DE 10 2007 011 452 A1 ist es bekannt, die Druckschutz- und die Luftmengenregelung in einer gemeinsamen Luftkammer baulich zu integrieren. Hierbei sind das Druckschutzventil und die Luftmengenklappe strömungstechnisch nacheinander angeordnet. Trotz der somit benachbarten Anordnung werden für die Funktionen Druckschutz und Luftmengenregelung separate Komponenten verwendet. Hierfür werden überwiegend zwei getrennte Baugruppen vorgesehen, nämlich ein pneumatisch betriebenes Schnellschließelement und eine elektrisch angetriebene Regulierklappe.
Hingegen werden diese beiden Funktionen nach DE 86 29 224 U1 von einer gemeinsamen Baugruppe realisiert. Hier steht ein Lüftungsgitter mit einer ersten Gruppe von lagefixierten Lamellen in V-Form mit einer zweiten Gruppe von ebenfalls V-förmigen und zusätzlich axial verlagerbaren Lamellen in Wirkverbindung. Durch eine Änderung der Relativposition zwischen den Lamellen beider Gruppen wird der freie Strömungsquerschnitt verändert, wobei dieser Effekt sowohl zur Luftmengenregelung als auch zum Druckschutz genutzt wird. Dieser Lösungsansatz zur Verwendung einer gemeinsamen Baugruppe für den Druckschutz und die Luftmengenregulierung hat allerdings den Nachteil, dass die Lamellen und deren Betätigungselemente einen großen Bauraum beanspruchen. Weiterhin ist nachteilig, dass eine Vielzahl von Bauteilen miteinander in Wirkverbindung stehen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur kombinierten Druckschutz- und Luftmengenregelung im Innenraum von Hochgeschwindigkeits-Schienenfahrzeugen zu schaffen, die einen geringen Bauraum sowie eine geringe Anzahl separater Baugruppen erfordert und die auch bei hohen Fahrgeschwindigkeiten eine schnelle und funktionssichere Regelung gewährleistet.
Diese Aufgabe wird mit den technischen Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Demzufolge weist die Vorrichtung ein gegen Druckschläge bis zu einer Größe von ± 10 kPa druckdichtes Gehäuse auf, das auf seiner der Grundfläche gegenüberliegenden Seitenfläche mit einer Ausnehmung ausgestaltet ist, der ein Klappenelement zugeordnet ist. Das Klappenelement ist über eine parallel zu seiner Längsrichtung verlaufende Achse an beiden Endabschnitten der Achse am Gehäuse abgestützt und entlang dieser Achse derart schwenkbar angeordnet, dass die Ausnehmung ausgehend von jeder Position des Klappenelementes druckdicht verschließbar ist. Dabei ist dem Klappenelement eine Antriebsbaugruppe zugeordnet, die für eine exakte wiederholgenaue Positionierung des Klappenelementes mit einem elektrischen Antrieb derart in Wirkverbindung steht, dass ein Schließvorgang ausgehend von jeder Position des Klappenelementes innerhalb von < 50 ms durchführbar ist. Der elektrische Antrieb ist mit einem Stellelement verbunden, das im stromlosen Zustand selbsttätig eine definierte Endposition für das Klappenelement einstellt. Dieses Stellelement kann als ein mechanisches (z.B. Rückstellfeder) oder elektrisches (z.B. Superkondensator) Element ausgeführt sein. Hierbei wird mit dem Begriff Superkondensator (teilweise auch als SuperCap / supercapacitors bezeichnet) ein Speicher für eine Notfall-Spannungsquelle für die Rückstellung über den Motor selbst in eine bestimmte Position bei Spannungsausfall bezeichnet. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen, deren technische Merkmale im Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorzugsweise für Luftansaug- und Ausblasöffnungen in schnellfahrenden Reisezugwagen zum Schutz der Fahrgäste vor Druckwellen geeignet. Neben einer Druckschutzfunktion übernimmt diese Vorrichtung auch die Funktion der Regulierung benötigter Luftmengen, die zunächst als Außenluft in den Wagen einströmen und später als verbrauchte Luft den Wagen verlassen.
Ein wesentlicher Vorteil dieser Vorrichtung besteht in der platz- und gewichtssparenden Vereinigung der Baugruppen zur Druckschutz- und Luftmengenregelung in Form eines spezifisch ausgestalteten Klappenelementes, das eine geometrisch freie Gestaltbarkeit als Schließelement unabhängig von anderen Bauteilen ermöglicht. Weitere Vorteile ergeben sich durch den ausschließlich elektrischen Betrieb unter Verzicht auf pneumatische Baugruppen. Der Entfall der bisher notwendigen pneumatischen Baugruppen ergibt dabei Kostenvorteile für die Herstellung von Reisezugwagen und Klimaanlagen insbesondere für den Hochgeschwindigkeitsbereich.
Der elektrische Antrieb ermöglicht es außerdem, geringe Schließzeiten und ausreichende Dichtkräfte zu realisieren. Die Steuerung des Antriebes gewährleistet hierbei eine exakte Klappenpositionierung mit einer hohen Wiederholgenauigkeit. Die Ansteuerung erfolgt wahlweise über einen analogen / digitalen Eingang oder über ein BUS-System, welches zusätzlich Rückmeldungen ermöglicht. Der Antrieb ist zur Gewährleistung einer definierten Endposition im stromlosen Zustand mit einem Stellelement verbunden, das je nach Anwendungsziel die offene oder geschlossene Position absichert.
Das Klappenelement ist auf geringe Bautiefe optimiert, indem dieses schwenkbare Bauteil länglich ausgeführt ist, um bei gleichem Durchströmungsquerschnitt die notwendige Bauteilbreite - die beim Drehen des Klappenelementes in die geöffnete Stellung die Tiefe darstellt - reduzieren zu können.
Weiterhin sind die mechanischen Schnittstellen des Klappenelementes so gestaltet, dass diese einzeln oder auch mehrere miteinander verbunden mit einem Antrieb betrieben werden können. Dabei kann die Kopplung in einer Achse und/oder übereinander platziert erfolgen.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in perspektivischer Ansicht - OFFEN
Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 im Querschnitt
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in perspektivischer Ansicht - GESCHLOSSEN Fig. 4 die Vorrichtung gemäß Fig. 3 im Querschnitt
Fig. 5 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit modifizierten Ausnehmungen - OFFEN
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung ist für eine kombinierte Druckschutz- und Luftmengenregelung im Innenraum von Schienenfahrzeugen konzipiert, wobei als eine bevorzugte Anwendung insbesondere eine Nutzung in Wirkverbindung mit Luftansaug- und/oder Luftausblasöffnungen von Hochgeschwindigkeitszügen zu nennen ist. Die Funktionen Druckschutz und Luftmenge werden durch eine gemeinsame Baugruppe realisiert, die in Abhängigkeit der Betriebsbedingungen den freien Strömungsquerschnitt der Luftansaug- und/oder Luftausblasöffnungen regelt.
Aus Fig. 1 und Fig. 3 ist ersichtlich, dass die Vorrichtung ein Gehäuse 2 aufweist, dass gegen Druckschläge bis zu einer Größe von ± 10 kPa druckdicht ausgeführt ist. In einer für die Montage vorteilhaften Ausführung ist das Gehäuse 2 auf einer Grundplatte 1 montiert.
Am Gehäuse 2 ist auf der zur Grundplatte 1 gegenüberliegenden Seitenfläche eine Ausnehmung 3 ausgestaltet. Dieser Ausnehmung 3 ist ein Klappenelement 4 zugeordnet.
Das Klappenelement 4 ist über eine parallel zu seiner Längsrichtung verlaufende Achse 5 an den beiden Endabschnitten der Achse 5 am Gehäuse 2 abgestützt. Dies erfolgt an dem einen Abstützpunkt über eine Lagerstelle 6. Am gegenüberliegenden Abstützpunkt ist der Achse 5 eine Antriebsbaugruppe 7 zugeordnet. Diese Antriebsbaugruppe 7 steht für eine exakte wiederholgenaue Positionierung des Klappenelementes 4 mit einem elektrischen Antrieb 8 derart in Wirkverbindung, dass ein Schließvorgang ausgehend von jeder Position des Klappenelementes 4 innerhalb von £ 50 ms durchführbar ist. Demzufolge kann das Klappenelement 4 entlang der Achse 5 geschwenkt werden, so dass die Ausnehmung 3 durch das Klappenelement 4 geöffnet oder verschlossen wird.
Aus Fig. 2 und Fig. 4 ist insbesondere die Querschnittskontur des Klappenelementes 4 ersichtlich. Damit eine Druckdichtheit gewährleistet wird, weist das Klappenelement 4 bezogen auf die Achse 5 auf der einen Seite einen ersten flächigen Abschnitt 41 und auf der anderen Seite einen zweiten flächigen Abschnitt 42 auf, wobei diese Abschnitte 41 und 42 bezogen auf die Achse 5 in unterschiedlichen Ebenen verlaufen. Dabei ist vorgesehen, dass in Schließstellung (Fig. 4) der untere Abschnitt 41 an der Unterseite der die Ausnehmung 3 umgebenden Kontur des druckdichten Gehäuses 2 anliegt. Gleichzeitig liegt der obere Abschnitt 42 auf der Oberseite der die Ausnehmung 3 umgebenden Kontur des druckdichten Gehäuses 2 auf.
Fig. 5 zeigt eine modifizierte Ausführung, bei der die Ausnehmung 3 zwei separate Teilausnehmungen 31 und 32 umfasst. Hierbei steht jede Teilausnehmung 31 bzw. 32 mit einem zugeordneten Abschnitt 41 bzw. 42 des Klappenelementes 4 in Wirkverbindung. Die Teilausnehmungen 31 und 32 sind gemäß Fig. 5 parallel zueinander in unterschiedlichen Ebenen verlaufend angeordnet. Ebenso können diese beiden Teilausnehmungen 31 und 32 jedoch auch in derselben Ebene angeordnet werden. Weiterhin sind auch (in der Zeichnung nicht dargestellte) rechtwinklige oder V-förmige Anordnungen der Klappenbleche zueinander möglich, wobei bei derartigen Anordnungen die An- bzw. Abströmöffnungen an verschiedenen Seiten angeordnet sein können.
Für die Positionierung des Klappenelementes 4 wird der elektrische Antrieb 8 über einen analogen oder digitalen Eingang oder über ein BUS-System so angesteuert, dass eine absolute Positionsfeststellung mit einer Diagnoserückmeldung durchführbar ist.
Außerdem ist der elektrische Antrieb 8 mit einem Stellelement (z.B. Rückstellfeder oder Superkondensator) verbunden, das im stromlosen Zustand eine definierte Endposition für das Klappenelement 4 einstellt.
Das Klappenelement 4 ist vorzugsweise auf eine geringe Bautiefe und eine geringe Trägheit optimiert ausgebildet. Dies kann beispielsweise realisiert werden, indem die Ausnehmung 3 bzw. die Ausnehmungen 31 und 32 am Gehäuse 2 und das mit den Ausnehmungen 3, 31 , 32 funktionell zusammenwirkende Klappenelement 4 jeweils eine wesentlich größere Länge als Breite aufweisen. Die beschriebene Vorrichtung kann weiter ausgestaltet werden. So können beispielsweise im Anström- und/oder Abströmbereich der Ausnehmungen 3; 31 ; 32 Sensorikbaugruppen zur Erfassung von aktuellen örtlichen Umgebungsbedingungen (Luftfeuchte, Luftgeschwindigkeit, Luftvolumenstrom, Lufttemperatur) angeordnet werden. Die von den Sensorikbaugruppen erfassten Messwerte werden dann durch eine antriebsseitig implementierte Software ausgewertet, um eine direkte Luftmengenregelung zu bewirken. Ebenso können solche Sensorikbaugruppen im Anström- und/oder im Abströmbereich der Grundplatte 1 vorgesehen werden, um auf Grundlage dieser Messwerte eine direkte Luftmengenregelung zu bewirken.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich, sofern die mechanischen Schnittstellen des Klappenelementes 4 so ausgestaltet werden, dass ein einzelnes Klappenelement 4 oder auch eine Mehrzahl von miteinander verbundenen separaten Klappenelementen 4 mit einer einzigen Antriebsbaugruppe 7 in Wirkverbindung gebracht werden können. Dabei erfolgt bei einer Mehrzahl miteinander verbundener Klappenelemente 4 deren Kopplung entweder in einer Achse und/oder übereinander platziert.
Das Antriebselement, das im Druckschutzfall eine definierte Position für das Klappenelement 4 einstellt, ist derart betätigbar, dass bei einem langanhaltenden Druckschutzfall in kurzen Zeitabschnitten durch geringfügiges Öffnen des Klappenelementes 4 gezielt kleinste Öffnungsquerschnitte in den Luftansaug- und Luftausblasöffnungen (aber im Rahmen des Druckschutzkomforts) erreichbar sind.
Bezugszeichenliste Grundplatte
druckdichtes Gehäuse
Ausnehmung am Gehäuse
erste Teilausnehmung am Gehäuse
zweite Teilausnehmung am Gehäuse
Klappenelement
erster Flächenabschnitt am Klappenelement zweiter Flächenabschnitt am Klappenelement Achse
Lagerstelle
Antriebsbaugruppe
elektrischer Antrieb

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung für eine kombinierte Druckschutz- und Luftmengenregelung im Innenraum von Hochgeschwindigkeits-Schienenfahrzeugen, wobei die Funktionen Druckschutz und Luftmenge mit einer gemeinsamen Baugruppe realisiert werden, die in Abhängigkeit der konkreten Betriebsbedingungen den freien Strömungsquerschnitt von Luftansaug- und/oder Luftausblasöffnungen regelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein gegen Druckschläge bis zu einer Größe von ± 10 kPa druckdichtes Gehäuse (2) aufweist, das auf seiner der Grundfläche gegenüberliegenden Seitenfläche mit einer Ausnehmung (3) ausgestaltet ist, der ein Klappenelement (4) zugeordnet ist, wobei das Klappenelement (4) über eine parallel zu seiner Längsrichtung verlaufende Achse (5) an beiden Endabschnitten der Achse (5) am Gehäuse (2) abgestützt und entlang dieser Achse (5) derart schwenkbar angeordnet ist, dass die Ausnehmung (3) ausgehend von jeder Position des Klappenelementes (4) druckdicht verschließbar ist, wobei dem Klappenelement (4) eine Antriebsbaugruppe (7) zugeordnet ist, die für eine exakte wiederholgenaue Positionierung des Klappenelementes (4) mit einem elektrischen Antrieb (8) derart in Wirkverbindung steht, dass ein Schließvorgang ausgehend von jeder Position des Klappenelementes (4) innerhalb von < 50 ms durchführbar ist und wobei der elektrische Antrieb (8) mit einem mechanischen oder elektrischen Stellelement verbunden ist, das im stromlosen Zustand selbsttätig eine definierte Endposition für das Klappenelement (4) einstellt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Klappenelement (4) bezogen auf die in Längsrichtung verlaufende Achse (5) auf der einen Seite einen ersten flächigen Abschnitt (41 ) und auf der anderen Seite einen zweiten flächigen Abschnitt (42) aufweist, wobei die Abschnitte (41 ; 42) bezogen auf die Achse (5) in zueinander unterschiedlichen Ebenen verlaufend angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die flächigen Abschnitte (41 ; 42) des Klappenelementes (4) so ausgestaltet sind, dass der in Schließstellung untere Abschnitt (41 ) an der Unterseite der die Ausnehmung (3) umgebenden Kontur des druckdichten Gehäuse (2) anliegt und dass der in Schließstellung obere Abschnitt (42) auf der Oberseite der die Ausnehmung (3) umgebenden Kontur des druckdichten Gehäuse (2) aufliegt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (3) zwei separate Teilausnehmungen (31 ; 32) umfasst, wobei jede Teilausnehmung (31 ; 32) mit einem zugeordneten Abschnitt (41 ; 42) des Klappenelementes (4) in Wirkverbindung steht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Teilausnehmungen (31 ; 32) parallel zueinander in unterschiedlichen Ebenen verlaufend angeordnet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die separaten Abschnitte des Klappenelementes (4) rechtwinklig oder V-förmig zueinander angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei zueinander rechtwinklig oder V-förmig angeordneten Abschnitten des Klappenelementes (4) die An- bzw. Abströmöffnungen an verschiedenen Seiten angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb (8) für die Positionierung des Klappenelementes (4) über einen analogen oder digitalen Eingang oder über ein BUS-System derart angesteuert wird, dass eine absolute Positionsfeststellung mit einer Diagnoserückmeldung durchführbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement, welches im stromlosen Zustand eine definierte Endposition für das Klappenelement (4) einstellt, als eine Rückstellfeder ausgestaltet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement, welches im stromlosen Zustand eine definierte Endposition für das Klappenelement (4) einstellt, als eine separate Notfallspannungsquelle des elektrischen Antriebes in Anwendung eines Superkondensators ausgestaltet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebselement, welches im Druckschutzfall eine definierte Position für das Klappenelement (4) einstellt, derart betätigbar ist, dass bei einem langanhaltenden Druckschutzfall in kurzen Zeitabschnitten durch geringfügiges Öffnen des Klappenelementes (4) gezielt kleinste Öffnungsquerschnitte in den Luftansaug- und Luftausblasöffnungen erreichbar sind.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Grundplatte (1 ) aufweist, auf welcher das druckdichte Gehäuse (2) montiert ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Anströmbereich und/oder im Abströmbereich der Ausnehmungen (3; 31 ; 32) Sensorikbaugruppen zur Erfassung von örtlichen Umgebungsbedingungen (Luftfeuchte, Luftgeschwindigkeit, Luftvolumenstrom, Lufttemperatur) angeordnet sind, wobei die von den Sensorikbaugruppen erfassten Messwerte durch eine antriebsseitig implementierte Software derart ausgewertet werden, dass eine direkte Luftmengenregelung bewirkbar ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Anströmbereich und/oder im Abströmbereich der Grundplatte (1 ) Sensorikbaugruppen zur Erfassung von örtlichen Umgebungsbedingungen (Luftfeuchte, Luftgeschwindigkeit, Luftvolumenstrom, Lufttemperatur) angeordnet sind, wobei die von den Sensorikbaugruppen erfassten Messwerte durch eine antriebsseitig implementierte Software derart ausgewertet werden, dass eine direkte Luftmengenregelung bewirkbar ist..
15. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Schnittstellen des Klappenelementes (4) so ausgestaltet sind, dass ein einzelnes Klappenelement (4) oder eine Mehrzahl miteinander verbundener separater Klappenelemente (4) mit einem einzigen Antriebsbaugruppe (7) in Wirkverbindung gebracht werden kann/können, wobei bei einer Mehrzahl von miteinander verbundenen separaten Klappenelementen (4) eine Kopplung derselben in einer Achse und/oder übereinander platziert erfolgt.
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