AT217088B - Kühleinrichtung für elektrische Triebfahrzeuge - Google Patents

Description

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  Kühleinrichtung für elektrische Triebfahrzeuge 
Durch die starke Beanspruchung nicht nur der Antriebsmotoren, sondern auch der Transformatoren in einem neuzeitlichen Schnellverkehr mit hoher Reisegeschwindigkeit trotz kleiner Abstände der Haltestellen fallen derart grosse Verluste an, dass sie mit konventionellen Mitteln nur schwer und mit grossem Aufwand, wie beispielsweise intensiver Fremdbelüftung aller Maschinen und Geräte, abgeführt werden können und zu einer schweren und sperrigen Ausbildung der elektrischen Anlage der Triebfahrzeuge zwingen, die insbesondere bei Triebwagen unerwünscht ist. 



   Gegenstand der Erfindung ist eine Kühleinrichtung für elektrische Triebfahrzeuge, insbesondere Triebwagen. Die oben erwähnten Nachteile werden erfindungsgemäss dadurch vermieden, dass für die Fahrmotoren und den Transformator, gegebenenfalls auch für Umformer, Kompressoren u.   dgl.,   Flüssigkeitskühlung mit einem für jede Antriebsgruppe gemeinsamen Kühler zur Rückkühlung der Kühlflüssigkeit vorgesehen ist. Bei der praktischen Ausführung ist es vorteilhaft, für die Maschinen jeder Antriebsgruppe einen einzigen gemeinsamen Flüssigkeitskreislauf vorzusehen. Die Vorteile der Erfindung bestehen im Wegfall der einzelnen Lüfter, Luftleitungen und Faltenbälge sowie in der höheren Ausnutzbarkeit der einzelnen Maschinen infolge der besseren Kühlung. 



   Zur   Rückkühlung   der Kühlflüssigkeit dient vorteilhaft ein fremdbelüfteter Kühler, der vorzugsweise auf dem Dach des Triebfahrzeuges untergebracht ist, oder unter Ausnützung des Fahrtwindes eine in der Fahrzeugaussenfläche, insbesondere der Dachhaut, angeordnete Kühlanlage. Zur Ausnützung der abgeführten Wärme ist es günstig, das erwärmte Kühlmittel, vorzugsweise mit einem Frostschutzmittel versehenes Wasser, im Winter zur Heizung des Fahrzeuges zu verwenden. 



   Bei der nraktischen Ausführung sind vorteilhaft in den Kühlflüssigkeitskreislauf zur Zugheizung dienende Heizkörper einschaltbar, entweder direkt oder über einen Wärmeaustauscher unter Verwendung eines   Wärmeträgeis,   insbesondere Luft. 



   Die Kühlung der Transformatoren erfolgt vorteilhaft durch im   Ölkessel   angeordnete Kühlschlangen, wobei zusätzlich künstliche   Ölumwälzung   vorgesehen werden kann. Für den Transformator ergibt sich die Erleichterung, dass bei einem Ausbau nicht die bei den allgemein   verwendeten, ausserhalb   des Transformators liegenden   Ölkühlern   erforderlichen Ölleitungen abgeklemmt werden müssen, sondern bloss die Leitungen für das weitaus weniger heikle Kühlmittel. Die Fahrmotoren sowie allfällige Umformer, insbesondere Erregerumformer, sind vorteilhaft mit einem von der Kühlflüssigkeit durchströmten Mantel versehen und können als geschlossene Maschinen mit innerem Luftkreislauf ausgebildet sein.

   Bei besonders hoher Beanspruchung ist auch die Ausstattung der Rotoren mit Flüssigkeitskühlung möglich. 



   Zur Umwälzung der Kühlflüssigkeit ist vorteilhaft eine Pumpe, insbesondere eine Zahnradpumpe, vorgesehen, die vorzugsweise vom Motor des Erregerumformers angetrieben wird. Andernfalls könnte ihr Antrieb durch den Motor des Kompressors erfolgen. Der Kompressor oder zumindest sein Zwischenkühler liegt gleichfalls im Kreislauf der Kühlflüssigkeit. 



   Ein Ausführungsbeispiel einer Kühlanlage für die Kühlflüssigkeit sowie deren Auswirkung ist in den Figuren der Zeichnung dargestellt. Fig. l zeigt den Aufriss und Fig. 2 den Grundriss eines fremdbelüfteten Kühlaggregates, das auf dem Dach des Triebfahrzeuges untergebracht ist. Diese Anordnung ist insbesondere bei Triebwagen günstig. Das Kühlaggregat besteht aus vier Kühlern 1 sowie einem Lüfter 2. der durch den Motor 3 angetrieben wird. Jeder Kühler 1 ist aus einem oberen Sammler   4undeinem unteren Samm-   ler 5, die durch eine entsprechende Anzahl von Kühlrohren 6 verbunden sind. zusammengebaut. Zur Ver- 

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 zumflüssigkeit wird nach Durchtritt durch die Kühlrohre 6, die vorzugsweise aus Kupfer bestehen, aus dem unteren Sammler 5 durch die Rohrleitung 9 zu den zu kühlenden Maschinen zurückgeleitet.

   Zur Verbesserung der Luftführung sind Luftleitbleche 10 und 11 vorgesehen. Die Strömungsrichtung der Luft ist durch Pfeile angedeutet. 



   Der Lüftermotor 3 wird vorzugsweise von einer vom Umformer   gelieferten Hilfsspannung höherer Fre-   quenz, beispielsweise 100 Hz, gespeist. Dadurch ist der Lüfter von den Netzverhältnissen unabhängig und kann klein und leicht gebaut sein. 



   Eine allfällige Geräuschbelästigung im Triebwagen kann durch Anordnung der Kühlaggregat über den Einstiegen vermindert werden. Eine einwandfreie   Wärme-und Schallisolierung ist durch Anordnung   von 
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DerEinbau einer Luftheizung oder der im Dach befindlichen Teile einer Klimaanlage ist in der Fahrzeugrnitte noch immer möglich. 



   In Fig. 3 ist der Temperaturverlauf für die obige erfindungsgemässe Kühleinrichtung dargestellt. Die Flüssigkeitskühlung ist hiebei für alle Maschinen eines Triebgestelles, beispielsweise für zwei fremderregte Fahrmotoren, einen Umformer für die Erregerspannung und eine Hilfsspannung sowie den Transfor-   mator, vorgesehen. Der Flüssigkeitskreislauf beginnt   hier beispielsweise beim Umformer, geht   über die   beiden Fahrmotoren zum Transformator und schliesst sich über das Kühlaggregat. Die Temperatur der Ankerwicklung des Umformers ist mit A, die der Umluft mit   A',   die der Statorwicklung mit B und die des Statorbleches mit C bezeichnet. Die analogen Temperaturen an den Fahrmotoren sind mit D, D', E und F bezeichnet.

   Die Wicklungstemperatur des Transformators ist mit G, die Temperatur des Transformator- öles mit H bezeichnet. Der Verlauf der Temperatur der   Kühlflüssigkeit   ist unter K, der der Lufttempera-   turujiter L dargestellt. Das Diagiamm   ist für eine Eintrittstemperatur der Luft von   300   C erstellt. Dabei ergibt sich, dass trotz des geschlossenen Umluft-Kreislaufes der Fahrmotoren und des dazwischen geschalteten Kühlmittelkreislaufes eine Erhöhung des Motorstromes um etwa 20% gegenüber dem der üblichen luft-   gekühlten Motoren   möglich   ist. Beim Transformator ermöglicht die Flüssigkeitskühlung gleichfalls eine   beträchtliche Erhöhung   der Dauerleistung   ohne   zusätzlichen Aufwand.

   Die Kühlschlangen für   die Kühlflüssigkeit sind im Transformator unterbringbar und erfordern keinen zusätzlichen Raum. Durch das Entfallen der aussenliegenden Kühlharfen des Transformators mit ihrem Ölinhalt sowie denjenigen Ölmengen, die bisher hauptsächlich wegen ihrer Wärmespeicherungsfähigkeit eingebracht wurden, wird ein bedeutend kleineres Volumen und Gewicht des Transformators erreicht. Dies ermöglicht einerseits den Einbau des Trans- 
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 gendach aus. 



   Berücksichtigt man ferner, dass der Wagenkasten bei Einbau des Transformators im Drehgestell nicht durch diesen belastet und daher für alle Wagen eines Triebwagenzuges gleich und leichter sein kann und dass durch das Entfallen der einzelnen Lüfter und Luftleitungen darüber hinaus Raum und Gewicht eingespart werden können, so erweist sich die   Flüssigkeitskühlung   trotz der zunächst ungewöhnlich erscheinenden Komplikation als durchaus gangbarer und aussichtsreicher Weg zur Vereinfachung und Verbesserung von Hochleistungstriebwagen. 



   PATENTANSPRÜCHE : 
1.   Kühleinrichtung für   elektrische Triebfahrzeuge, insbesondere Triebwagen, dadurch gekennzeichnet, dass für die Fahrmotoren und den Transformator, gegebenenfalls auch für Umformer, Kompressoren   u. dgl.. Flüssigkeitskuhlung   mit einem für jede Antriebsgruppe gemeinsamen Kühler zur   Rückkühlung   der Kühlflüssigkeit vorgesehen ist.

Claims (1)

1. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Maschinen jeder Antriebsgruppe ein einziger gemeinsamer Kühlflüssigkeitskreislauf vorgesehen ist, 3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Rücldeühlung der Kühlflüs- sigkeit ein fremdbelüfteter Kühler vorgesehen ist, der vorzugsweise auf dem Dach des Triebfahrzeuges angeordnet ist.

   4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Rückkühlung der Kühlflüs- sigkeit, vorzugsweise unter Ausnützung des Fahrtwindes, eine Kühlanlage in der Fahrzeugaussenfläche, insbesondere in der Dachhaut, vorgesehen ist.

   5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kühl- <Desc/Clms Page number 3> flüssigkeitskreislauf als Kühler zur Zugheizung dienende Heizkörper einschaltbar sind.

   6. Einrichtung nach einem der Ansprüche l bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den KUh1f1Ussig- keitskreislauf als Kühler ein Wärmeaustauscher einschaltbar und der in diesem erwärmte Wärmeträger, vorzugsweise Luft, in zur Zugheizung dienende Heizkörper geführt ist.

   7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator mit in Öl liegenden Kühlschlangen versehen ist.

   8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrmotoren sowie allfällige Umformer mit einem von der Kühlflüssigkeit durchströmten Mantel versehen und vorzugsweise als geschlossene Maschinen mit innerem Luftkreislauf ausgebildet sind.

   9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Umwälzung der Kühlflüssigkeit eine Pumpe, vorzugsweise eine Zahnradpumpe, vorgesehen ist.

   10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe an den Motor des Umformers gekuppelt ist.