CN104369743A - 带有冷却系统的轨道车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轨道车辆(1)的轨道车辆冷却系统(2)，其具有冷却器(3)，该冷却器被包到用于引导液态冷却剂的冷却回路(4)中，并且用于引导冷却空气流(6)的冷却空气路径(5)贯穿过该冷却器；并且具有在冷却空气路径(5)中布置在冷却器(3)上游的分离器(7)，以用于分离冷却空气流(6)的液态和/或固态的杂质，其中，分离器(7)分别具有分离器结构(8)，这些分离器能被冷却空气流(6)穿流，并且使经分离的杂质输送给收集箱(10)。在高的车辆速度时也获得了增高的可靠性。本发明还涉及一种轨道车辆。

Description

带有冷却系统的轨道车辆

技术领域

本发明涉及一种用于轨道车辆的轨道车辆冷却系统，以及一种配备有轨道车辆冷却系统的轨道车辆。

背景技术

这种类型的轨道车辆冷却系统通常可以具有冷却器，该冷却器被包到用于引导液态的冷却剂的冷却回路中，而用于引导冷却空气流的冷却空气路径贯穿过该冷却器。在该冷却空气路径中可以在冷却器上游布置有用于分离冷却空气流的液态和/或固态的杂质的分离器。以该方式可以实现对冷却空气流的一定程度的清洁。冷却空气流的过多的例如带有沙子、铁、铜、盐以及受污染的水的污物会导致对冷却器的加速腐蚀。另外，当将冷却机组布置在地板下时由此可估计到，除了沙子之外还抽吸了大量的水，据此会损害冷却器的功能。

适用于轨道车辆的分离器可以配备有分离器结构，该分离器结构能被冷却空气流穿流，并且将分离出的杂质例如输送给收集箱。当通常是在地板下布置时，该收集箱向下，亦即向着轨基敞开，从而使分离出的杂质可以向下排放到周围环境中。

在现代的高速列车中，对于冷却系统在分离效率方面出现了问题。特别地，在轨基与轨道车辆的下侧之间会构造出过压，该过压阻碍了收集到的杂质从收集箱中溢出。

发明内容

本发明研究的问题在于，说明一种用于轨道车辆冷却系统或者用于配备有该轨道车辆冷却系统的轨道车辆的改进的实施方式，该实施方式适用于高速列车并且其特征特别是在于，能够实现对分离出的杂质的可靠导出。

根据本发明，该问题通过主权利要求的主题解决。有利的实施方式为从属权利要求的主题。

本发明基于以下总体思路，即，收集箱分别相对于高压区域被封闭地实施，在轨道车辆行驶期间可以在车辆底板的下侧上构造出该高压区域。同时提出，收集箱分别与低压区域流体地连接，在轨道车辆行驶期间在低压区域中的压力低于在高压区域中的压力。由于在车辆底板下侧上的高压，所以以该方式避免了回流(Rückstau)。分离出的杂质可以从收集箱轻易地溢入到低压区域中。视压力比而定地甚至可以实现从收集箱抽走杂质。

适宜地，收集箱分别在联接方向上联接到附属的分离器结构上，其中，该联接方向优选可以与穿流方向横向地取向，冷却空气流在穿流方向上穿流过分离器结构。在传统的分离器结构中，重力把分离出的杂质驱赶向收集箱的方向。相应地，收集箱一般来说分别横向于重力方向地延伸，其中，当然可以设置落差。收集箱与相应的低压区域的流体连接可以适宜地横向于行驶方向并且横向于重力方向实现。然而这不是强制性必需的。在收集箱与低压区域之间的流体连接的定位首选依赖于存在的结构空间，并且依赖于可能存在的压差。

根据有利实施方式，收集箱可以分别具有用于使收集箱与低压区域流体连接的低压接口，该低压接口优选可以横向于联接方向地和/或横向于穿流方向地布置在收集箱上。通过低压接口横向于联接方向的取向，使得杂质可以特别轻易地从收集箱导出。

在另一有利实施方式中可以设置，低压区域由鼓风机的吸入侧形成，该鼓风机在冷却空气路径中布置在冷却器的下游并且该鼓风机驱赶冷却空气流。以该方式可以实现从收集箱中主动抽走杂质，据此，可以很大程度地避免了杂质在收集箱中的积压。

在此，鼓风机抽取[h1]冷却空气流的穿过相应的冷却器并且穿过相应的分离器的主流，同时鼓风机还从相应的收集箱中抽吸冷却空气流的旁流。这意味着，冷却空气流在分离器上被划分为主流和旁流并且在鼓风机的吸入侧上再次合并。在此，旁流的规格明显小于主流。例如，旁流为整个冷却空气流的最多10％，优选最多5％。在此，旁流形成绕过冷却器的旁路。

根据有利的改进方案地可以设置旁路管，该旁流管分别将收集箱与鼓风机的吸入侧流体连接。这种类型的旁路吸入管可以特别容易地铺设，以便可以实现冷却器的期望的周围环境。

在另一有利的改进方案中可以设置，鼓风机具有鼓风机壳体，该鼓风机壳体将冷却器的空气溢出侧与鼓风机的吸入侧连接。现在，上述的旁路吸入管可以从外部联接到收集箱上并且联接到鼓风机壳体上。因此，可以借助旁路吸入管的帮助轻易地从外部绕过冷却器。在此，鼓风机壳体基本上相当于隔架，该隔架从冷却器引导至驱赶冷却空气流的鼓风机叶轮。

根据另一有利的改进方案地，鼓风机可以把来自相应的收集箱的、然后被输送给吸入侧的杂质与来自冷却器的、被抽吸到吸入侧上的冷却空气流一起输送给鼓风机的压力侧。鼓风机压力侧，亦即鼓风机出口在此可以与轨道车辆的周围环境流体连接，或者简单地通到周围环境中。因此，被收集在相应的收集箱中的杂质可以经由鼓风机抽出并且运送到周围环境中。备选地，在鼓风机的吸入侧上还设置有受控的排放部，该排放部例如利用受压力控制的阀来控制。

在另一有利的实施方式中设置有至少两个分离器，它们能被分开的冷却空气流穿流地平行布置并且具有各一个收集箱，这两个收集箱与同一低压区域流体连接。这意味着，多个收集箱可以经由同一低压区域清除杂质。特别地，多个或者全部收集箱可以特别经由分开的旁路吸入管地联接到鼓风机的吸入侧上。

在另一实施方式中，可以设置有在冷却空气路径中布置在相应的分离器上游的前腔，该前腔借助入口格栅与轨道车辆的周围环境分隔。安装这种类型的入口格栅防止了抽吸粗的杂质。优选地，入口格栅为细密格栅，该细密格栅的特征在于，格栅开口具有小于5mm的横截面。优选地，细密格栅的格栅开口的开口横截面可以小于3mm。

根据改进方案地，入口格栅可以装配到轨道车辆的侧裙板中，其中，入口格栅特别是几何地集成到侧裙板的外部造型中。据此，可以减少轨道车辆的流动阻力。

前腔可以在相应的分离器的上游具有出口，该出口特别是向下敞开的并且优选处于至车辆底板的下侧的过渡部上。以该方式，在入口格栅上收集到的并且沿着该入口格栅向下流的液滴流到周围环境中。

在另一有利的实施方式中，冷却气流路径的至少一个与轨道车辆的周围环境相通的空气入口可以与穿流方向横向地且相对于相应的分离器错开地布置在轨道车辆上。例如，这种类型的空气入口可以添加到轨道车辆的侧壁中，据此，空气入口分别横向于轨道车辆的行驶方向地取向。通过在空气入口与分离器之间的错位获得了从空气入口到分离器的增长了的流动行程，据此，较重的杂质在新鲜空气流到达相应的分离器之前，由于重力的原因还在布置在相应的分离器上游的前腔内部就向下掉落。

根据有利的改进方案地可以设置，从空气入口直至相应的分离器的进入侧的冷却空气路径限定出至少两个用于冷却空气流的流动换向部。这种类型的流动换向部对于杂质来说像惯性分离器那样起作用，这是因为杂质不像空气那样容易地顺着流动换向部。以该方式，在相应的分离器前面就已经可以实现对杂质的有效的预分离。

根据另一有利的改进方案，可以在水平方向上相对于相应的分离器错开地布置有至少一个空气入口，适宜地布置在轨道车辆的外壁中。在此，水平方向适宜地相当于轨道车辆的纵向方向。在该方向上提供了相对较多的结构空间，从而能相对简单地实现足够大的流动行程。

在另一有利的实施方式中，可以在竖直方向上相对于相应的分离器错开地布置有至少一个空气入口，并且在此适宜地安放在轨道车辆的外壁中。据此，同样可以实现相对较长的流动路径，其中，同时还可以在车辆纵向方向上维持冷却系统的紧凑的结构空间。

本发明的其它的重要特征和优点由从属权力要求、由附图并且由结合附图的所属附图说明得出。

应理解，上述和下列阐述的特征并不不仅能以分别给出的组合方式使用，而且能以其它的组合方式使用或单独使用，而不脱离本发明的范围。

附图说明

在附图中示出了本发明的优选实施例，并且在下列的描述中进行详细阐述，其中，相同的附图标记代表相同的或相似的或者功能上相同的组件。

在附图中分别示意性地，

图1示出在轨道车辆冷却系统区域中的轨道车辆的非常简化的剖视图；

图2示出轨道车辆冷却系统的等轴图；

图3示出像图2那样的、然而是当收集箱打开的情况下的视图；

图4示出在鼓风机区域中的轨道车辆冷却系统的等轴图；

图5示出在旁路吸入管的区域中的冷却系统的等轴图；

图6示出在入口格栅区域中的再次简化的剖视图；

图7示出在冷却系统区域中的轨道车辆的简化的、部分透明的侧视图；

图8示出冷却系统的分离器的分离器结构的等轴剖视图。

具体实施方式

根据图1至图8，优选指的是内燃机车的轨道车辆1包括至少一个轨道车辆冷却系统2[h2]，轨道车辆冷却系统在下面也可以被简称为冷却系统2。冷却系统2包括冷却器3，该冷却器根据图5被包到冷却回路4中，通常为液态的冷却剂在该冷却回路中循环。在图1中通过箭头标明的冷却空气路径5贯穿过冷却器3，该冷却空气路径用于引导冷却空气流6，冷却空气流通过同一个箭头表示并且在冷却系统2运行时产生。此外，轨道车辆1还具有车架42，冷却系统2布置在其上或在其中并且该车架具有车辆底板13。

此外，冷却系统2还包括至少一个分离器7，该分离器在冷却空气路径5中布置在冷却器3的上游并且该分离器用于分离出在冷却空气流6中携带的液态和/或固态的杂质。在图1至图5的示例中设置有两个这种类型的分离器7，它们如此地布置，使得它们能平行地被冷却空气穿流。因此，冷却空气流6在两个分离器7的区域中被划分成两个冷却空气分流6’。

分离器7分别具有分离器结构8。在图8中示出了针对这种类型的分离器结构的示例。在此能够看到的是，多个向流入侧敞开的通道9，它们纯示范性地分别拥有欧米伽形的横截面(Ω)。杂质有针对性地通过相应的通道9的向流入侧敞开的侧地引入到相应的通道9中。空气可以容易地再次从通道9中溢出，或者由于在通道9的内部提高的压力而根本不进入到通道9中，而所携带的杂质却进入到通道9中并且类似被捕获地保留在通道中。通道9倾斜于水平线地延伸，亦即拥有竖直的方向分量。因此，通道9至少部分地沿着重力方向取向，从而使被捕获到通道中的杂质由于重力而在通道9中被向下驱赶，并且可以向下排出。

分离器结构8能被冷却空气流6或6’穿流，在此，分离出在冷却空气流6、6’中携带的杂质，而这些杂质可以例如经由前面提到的通道9输送给收集箱10。在此，收集箱10在联接方向11上分别联接到相应的分离器结构8上，其中，联接方向11在此分别与穿流方向12横向地取向，穿流方向在图1中由还代表着冷却空气路径5或冷却空气流6、6’的那些箭头代表。

轨道车辆1(如所述)拥有车辆底板13，该车辆底板具有朝向在此未示出的轨基的下侧14，在轨基中铺设有轨道，轨道车辆1在轨道上行驶。在轨道车辆1运行时，优选在轨道车辆1行驶期间，在下侧14上可以构造出高压区域15。收集箱10分别相对于该高压区域15封闭。此外，收集箱10分别与低压区域16流体连接，低压区域的表征在于，在车辆1行驶期间，在低压区域中存在的压力低于高压区域15中的压力。在优选的示例中，低压区域16指的是鼓风机18的吸入侧17。该鼓风机18在冷却空气路径5中布置在冷却器3的下游，并且用于驱赶冷却空气流6。为此，鼓风机18包括至少一个例如形式为径流式压缩机的鼓风机叶轮19。鼓风机叶轮19同样可以是轴流式压缩机或螺旋桨。

图2示出了冷却系统2，其中，为了更好地说明起见在上部的分离器7中省略了分离器结构8，从而能看到上部的分离器7的收集箱10。收集箱10利用覆盖格栅20覆盖在收集箱的朝向观察者的上侧上，覆盖格栅对于经过附属的覆盖结构8输送的杂质来说是可穿透的。为了更好地看到里面，在图3中省略了该覆盖栅格20，由此，能看到收集箱10的低压接口21，借助该低压接口地能实现收集箱10与低压区域16的流体连接。在示例中，低压接口与联接方向11横向地取向，亦即相对于笔直的收集箱10的纵向方向43布置在端侧。

在图4中能看到两个连接开口22，收集箱10可以分别经由它们与低压区域16或与鼓风机18的吸入侧17连接。优选地，该流体连接借助在图5中示出的旁路吸入管23实现。在此，旁路吸入管23分别将相应的低压接口21与附属的入口开口22连接。在此值得注意的是，旁路吸入管23在冷却系统2的外侧上延伸，从而使旁路吸入管23在外面地从冷却器3旁边经过。换句话说，鼓风机18经由旁路吸入管23通过收集箱10抽吸携带有经分离的杂质的旁流。该旁流在图5中通过箭头标明并且用24标识。对于冷却空气流6来说则意味着，整体流在分离器7上被划分为主流和旁流24。在此，主流在图1中通过箭头25标明，该箭头在那里同时代表着冷却空气路径5的区段或冷却空气流6的一部分。主流25引导穿过冷却器3，而旁流24则绕过冷却器3，从而使旁流24相对于冷却器3形成旁路。

在示例中，鼓风机18拥有鼓风机壳体26，该鼓风机壳体使冷却器3的空气溢出侧27与鼓风机18的吸入侧17流体连接。旁路吸入管23现在布置在该鼓风机壳体26的外侧上，亦即从外面地联接到收集箱10上并且联接到鼓风机壳体26上。现在，鼓风机18可以把来自相应的收集箱10的、输送给吸入侧17的杂质与来自冷却器3的、被抽吸到吸入侧17上的冷却空气流6一起输送给鼓风机18的压力侧28。压力侧28可以经由相应的溢出开口29例如输送给轨道车辆1的周围环境30。在图1的示例中，出口开口29构造在车辆底板13上，从而使鼓风机的压力侧28通入到周围环境30的高压区域15中。鼓风机18或鼓风机叶轮19相对于在冷却空气流6中的杂质来说是特别坚固的，在任何情况下都比冷却器3更坚固。

根据图6，在冷却空气路径5中可以在相应的分离器7的上游设置前腔31。在此，前腔31经由入口格栅32与车辆1的周围环境30分隔。在此，入口格栅32优选设计为细密格栅。于是，入口格栅32的孔或开口拥有最大5mm，而优选最大3mm的开口横截面。入口格栅32一方面导致在冷却空气流5中携带的粗的杂质不能到达前腔31。此外，较小的杂质还可以在入口格栅32上就已经被收集，并且沿着入口格栅32排出。例如，液态的杂质可以借助聚结地集流成较大的单元，于是它们可以容易地流出。固态的、特别是湿的杂质也可以借助集聚地在入口格栅32上成团聚集成较大的单元，然后它们可以沿着入口格栅32掉落。在图6中通过箭头33标明了落入到或者被分离到入口格栅32外面的杂质的掉落。前腔31拥有出口34，该出口根据箭头35实现了从前腔31中排出杂质，这些杂质可以在入口格栅32的内侧形成并且被收集。在图6的示例中，入口格栅32被集成到轨道车辆1的侧裙板36中，其中，出口34构造在侧裙板36相对于车辆底板13的过渡部上。

根据在图7中反映的侧视图，与轨道车辆1的周围环境30相通的空气入口37或38与存在于相应的分离器7中的穿流方向12横向地相对于相应的分离器7错开地布置。在图7中标明了轨道车辆1的纵向方向39，该纵向方向在图1中垂直于图形平面地延伸。根据在图7中示出的实施方式，空气入口37、38相对于在图7中垂直于图形平面延伸的并且在图1中通过双箭头标明的车辆横向方向40地与相应的分离器7错开。据此，延长了冷却空气路径5，由此可以更容易地沉积出携带的杂质。在此还可以看到，此外还实现了，冷却空气流6必须在相应的空气入口37与相应的分离器7之间进行至少两次换向，从而给相应的冷却空气路径5限定出至少两个流动换向部。

两个空气入口37在平行于车辆纵向方向39取向的水平方向上相对于相应的分离器7错开地布置，也就是说优选布置在轨道车辆1的外壁41中。而空气入口38在竖直方向上相对于相应的分离器7错开地布置，优选布置在外壁41中。

Claims (14)

1.一种轨道车辆(1)的轨道车辆冷却系统，

-其具有冷却器(3)，所述冷却器被包到用于引导液态的冷却剂的冷却回路(4)中，而用于引导冷却空气流(6)的冷却空气路径(5)贯穿过所述冷却器，

-其具有至少一个在所述冷却空气路径(5)中布置在所述冷却器(3)上游的分离器(7)，以用于分离所述冷却空气流(6)的液态和/或固态的杂质，

-其中，所述分离器(7)分别具有分离器结构(8)，所述分离器结构能被所述冷却空气流(6)穿流，并且使分离出的杂质输送给收集箱(10)，

-其中，所述收集箱(10)分别相对于高压区域(15)封闭，所述高压区域在所述轨道车辆(1)行驶期间能够构造在车辆底板(13)的下侧(14)上，

-其中，所述收集箱(10)分别与低压区域(16)流体连接，在所述轨道车辆(1)行驶期间在所述低压区域中的压力低于所述高压区域(15)中的压力。

2.根据权利要求1所述的系统，

其特征在于，

所述收集箱(10)分别具有用于使所述收集箱(10)与所述低压区域(16)流体连接的低压接口(21)，所述低压接口基本上横向于联接方向(11)地布置在所述收集箱(10)上，在所述联接方向上，所述收集箱(10)联接到所述分离器结构(8)上。

3.根据权利要求1或2所述的系统，

其特征在于，

所述低压区域(16)由鼓风机(19)的吸入侧(17)形成，所述鼓风机在所述冷却空气路径(5)中布置在所述冷却器(3)的下游并且所述鼓风机驱赶所述冷却空气流(6)。

4.根据权利要求3所述的系统，

其特征在于，

设置有旁路吸入管(23)，所述旁路吸入管使所述收集箱(10)分别与所述鼓风机(18)的吸入侧(17)流体连接。

5.根据权利要求4所述的系统，

其特征在于，

-所述鼓风机(18)具有鼓风机壳体(26)，所述鼓风机壳体将所述冷却器(3)的空气溢出侧(27)与所述鼓风机(18)的吸入侧(17)连接，

-所述旁路吸入管(23)分别从外面地联接到所述收集箱(10)上并且联接到所述鼓风机壳体(26)上。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的系统，

其特征在于，

所述鼓风机(18)把来自相应的所述收集箱(10)的、被输送给所述吸入侧(17)的杂质与来自所述冷却器(3)的、被抽吸到所述吸入侧(17)上的冷却空气流(6)一起输送给所述鼓风机(18)的压力侧(28)。

7.根据权利要求1至6中任一所述的系统，

其特征在于，

设置有至少两个分离器(7)，所述分离器能被分开的冷却空气子流(6’)穿流地平行布置并且所述分离器各具有收集箱(10)，所述收集箱与同一个所述低压区域(16)流体连接。

8.根据权利要求1至7中任一所述的系统，

其特征在于，

设置有在所述冷却空气路径(5)中布置在相应的所述分离器(7)上游的前腔(31)，所述前腔借助入口格栅(32)与所述轨道车辆(1)的周围环境(30)分隔。

9.根据权利要求8所述的系统，

其特征在于，

所述入口格栅(32)布置在所述轨道车辆(1)的侧裙板(36)中。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，

其特征在于，

所述冷却气流路径(5)的至少一个与所述轨道车辆(1)的周围环境(30)相通的空气入口(37、38)横向于相应的分离器(7)的所述穿流方向(12)地相对于相应的所述分离器(7)错开地布置。

11.根据权利要求10所述的系统，

其特征在于，

从所述空气入口(37、38)直至相应的所述分离器(7)的进入侧的所述冷却空气路径(5)限定出至少两个用于所述冷却空气流(6)的流动换向部。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的系统，

其特征在于，

在水平方向上相对于相应的所述分离器(7)错开地布置有至少一个空气入口(37)。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的系统，

其特征在于，

在竖直方向上相对于相应的所述分离器(7)错开地布置有至少一个空气入口(38)。

14.一种轨道车辆，特别是机车，其具有车架(42)，所述车架具有车辆底板(13)，至少一个根据权利要求1至13中任一项所述的轨道车辆冷却系统(2)布置到所述车架上。