DD222553A1 - Entlueftungsgitter fuer fahrzeuge - Google Patents

Abstract

Die erfindungsgemaesse Loesung soll bei einer kostenguenstigeren Ausbildung des Entlueftungsgitters eine verbesserte Entlueftung bzw. bei bestimmten Betriebsbedingungen eine effektivere Kuehlung (benachbarte Ansaugoeffnungen), insbesondere von Maschinenraeumen auf Schienenfahrzeugen ermoeglichen. Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, eine ankommende Luftstroemung zu vergleichmaessigen und die abstroemenden Strahlen so zu vereinzeln, dass eine kurzstreckige Querstrommischung gesichert ist. Erreicht wird dies durch die verschiedene Staffelung von als Umlenkschaufeln ausgebildeten kreisbogenfoermigen Lamellen ueber die Rahmenhoehe des Entlueftungsgitters, wobei die Eintrittskanten der Lamellen in Richtung der oertlichen Stroemungsrichtung zeigen, so dass energieverzehrende Abloesungsgebiete weitgehend vermieden werden. Da vor dem Gitter ein nahezu ausgeglichenes Ueberdruckfeld herrscht, besteht eine aerodynamische Sperrwirkung fuer Regen, Schnee und Sand in umgekehrter Stroemungsrichtung. Weitere Anwendungsgebiete bestehen fuer stationaere Anlagen, insbesondere bei Querstrom-Mischkammern. Figur

Description

Titel der Erfindung Entlüftungsgitter für Fahrzeuge

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf ein Entlüftungsgitter für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, das z, B. in der Seitenwand einer Lokomotive neben benachbarten Ansaugöffnungen angeordnet ist und zur gerichteten Ableitung erwärmter Luft (aus dem Maschinenraum oder gesonderter Aggregate, wie Stromrichter, Transformator usw.) nach außen dient. Eine wesentliche Rolle spielt hierbei noch die Frage des Designs, um die architektonische Einheit des gesamten Objektes zu gewährleisten. Teilaspekte der Abluftleitung gelten auch für stationäre Anlagen, insbesondere bei Querstrom-Mischkammern.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Aus der CH-PS 431 600 ist die Lösung eines Entlüftungsgitters für Schienenfahrzeuge zur Führung einer vom Innern des Fahrzeuges nach außen gerichteten Luftströmung bekannt, bei der durch eine besondere Form und Anordnung der Lamellen (in einer Doppelreihe, im wesentlichen senkrecht und auf Lücke stehend, in einem Rahmen angeordnet, wobei die Lamellen der vorderen Reihe glockenförmig - Fahrzeugseitenaußenwand - und die in der zweiten Reihe doppeiförmig mit nach außen sich öffnendem Querschnitt - beide mit zurückgebogenen Enden - ausgebildet sind) nicht nur die aufgestaute Warmluft im Wagen und Fahrzeuginnern nach

außen abgeführt, sondern auch das Eindringen von Regenwasser, Schnee und Staub zuverlässig verhindert wird (ähnlich Mehrfachdüsen-Lüftungsgitter, vgl. DB-AS 12 93 084).

Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß ein derartig aufgebautes Entlüftungsgitter geschwindigkeitsabhängig ist und erst ab einer bestimmten Geschwindigkeit (ca. 80 km/h) eine ausreichende Entlüftungsleistung gegeben ist. Erhöhte Temperaturen treten jedoch vor allem im Zeitbereich einer Anfahrt unter Last auf, wodurch sich gerade in diesem Bereich eine volle Entlüftungsleistung erforderlich macht. Zum anderen ist eine derartige Lösung technologisch sehr aufwendig. Weiterhin ist bei einem derartig aufgebauten Entlüftungsgitter eine kurzstreckige Querstrommischung nicht gegeben; diese ist jedoch bei vorhandenen benachbarten Ansaugöffnungen unbedingt erforderlich.

Ausgehend von der Bauform sind weiterhin Lüftungsgitter mit waagerechten, sich überdeckenden Lamellen bekannt (kreisbogenförmig, halbschalenförmig, rinnenförmig, linienförmig), wobei auf der Maschinenraumseite in einem bestimmten Abstand von den Lamellen zusätzlich ein Lochblech angeordnet ist (Lochblech mit gleicher bzw. mit verschiedener Lochung) - vgl. Elektrische Bahnen, Heft 6/59, Seite 121 bis 131 -.

LüftungsgitterVarianten mit waagerechten Lamellen wie vorher aufgezeigt, sind jedoch nicht in der Lage, die gestellten Anforderungen an eine Belüftung (Entlüftung) voll zu erfüllen, wie u. a. die Vermeidung des Eindringens von Regen, Staub und Schnee in den Maschinenraum. Dieses ist bedingt durch höhere und ungleichmäßige Luftausströmgeschwindigkeiten. Durch die Anwendung eines Lochbleches mit verschiedener Lochung wird zwar die große Luftausströmgeschwindigkeit an dem in Fahrtrichtung abgekehrten Lüftungsgitterende unterbunden, an dem in Fahrtrichtung liegenden Lüftungsgitterende geht die Luftströmgeschwindigkeit jedoch gegen Hull und die Forderung der Vermeidung des Eindringens von Fremdkörpern in den Maschinenraum wird nicht erfüllt.

Mt der DE-OS 27 54 869 ist ein Luftauslass für die Raumbelüftung mittels schwenkbarer Lochdüsen (unsymmetrische Anordnung unterschiedlicher Lochgrößen) aufgezeigt. Jedoch ist eine derartige Lösung zum einen technologisch sehr aufwendig und zum anderen nicht in der Lage, alle Forderungen an die Punktion eines Entlüftungsgitter, z· B. für Schienenfahrzeuge, zu erfüllen.

Ziel der Erfindung

Die erfindungsgemäße Lösung soll bei einer kostengünstigeren Ausbildung des Entlüftungsgitters eine verbesserte Entlüftung bzw. bei bestimmten Betriebsbedingungen eine effektivere Kühlung (benachbarte Ansaugöffnungen), insbesondere von Maschinenräumen auf Schienenfahrzeugen, ermöglichen, wobei beim Auftreten einer Gegenstromluft eine geringe Regen-, Schnee- und- Staubbelastung gewährleistet sein muß.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt di© Aufgabe zugrunde, ein Entlüftungsgitter für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge zu schaffen, bei dem eine hinreichend verlustarme Umlenkung des Strömungsmittels und eine Strahlvereinzelung hinter dem Gitter (Austritt) ermöglicht wird, so daß eine kurzstreckige Querstrommischung gesichert ist, wobei bei umgekehrter witterungsbedingter Strömungsrichtung in schwach beaufschlagten Bereichen des Gitters eine aerodynamisch bedingte Sperrwirkung eintreten soll·

Die Merkmale der Erfindung bestehen darin, daß die Lamellen vorzugsweise als an sich bekannte gleichartige kreisbogenförmige Lamellen ausgebildet sind, mittels derer das den Abluftkanal (zur Erhöhung des Luftdurchsatzes unter bestimmten Bedingungen - z. B. Anfahrphase - kann erfindungsgemäß die Luftgeschwindigkeit im Abluftkanal erhöht werden) verlassene Strömungsmittel in Anströmrichtung gleichmäßig allseitig abgelenkt wird, wobei die Anordnung

der gleichartigen und verschieden gestaffelten, als Umlenkschaufeln ausgebildeten kreisbogenförmigen Lamellen über die gesamte Höhe des fensterartigen Rahmens so erfolgt, daß die Tangente an die Anströmkante jeder einzelnen Umlenkschaufel mit der örtlichen Anströmrichtung des Strömungsmittels in der Vorkammer annähernd übereinstimmt. Die als Umlenkschaufeln ausgebildeten kreisbogenförmigen Lamellen, die erfindungsgemäß innerhalb einer Einheit unterschiedlich bzw· teilweise unterschiedlich profiliert sein können, sind über die fensterartige Rahmenhöhe des Entlüftungsgitters so angeordnet, daß die Strömung in dem durch die benachbarte Umlenkschaufel gebildeten Kanal ablösungsfrei verzögert wird. Dadurch ändert sich der Staffelungswinkel, der als Umlenkschaufel ausgebildeten kreisbogenförmigen Lamellen über der Rahmenhöhe, wodurch folgende beabsichtigte Strömungsbedingungen im ELn- und Austrittsbereich des Entlüftungsgitters hervorgerufen werden?

Vom Anströmquerschnitt eines beispielsweise zylindrischen Abluftkanals bis zu einem etwa vier bis fünfmal größeren Eintrittsquerschnitt des Ehtlüftungsgitters findet eine nahezu allseitige Strömungsablenkung statt, so daß die Anströmrichtung zu den einzelnen, aus kreisbogenförmigen Lamellen bestehenden Umlenkschaufeln über der Rahmenhöhe sehr verschieden ausfällt· Dieser zur Entlüftungseintrittsebene gemessene Anströmwinkel wird nach oben kleiner· Die beschriebene Anordnung der als kreisbogenförnige Lamellen ausgebildeten Umlenkschaufeln kommt dieser Winkeländerung entgegen, so daß bei durchgehend gleichen Umlenkschaufeln eine ablösungsfreie Anströmung erreicht v/erden kann. Dadurch können an der Anströmkante der als kreisbogenförmige Lamelle ausgebildeten Umlenkschaufel keine Formenergieverluste auftreten. Jeder Strömungskanal zwischen den Umlenkschaufeln erzeugt bei hinreichend kleinem Reibungsverlust relativ dicke Grenzschichten und durch den sich ändernden Staffelungswinkel eine Spreizung der das Entlüftungsgitter verlassenden Strahlen. Der an der Unterkante des Entlüftungsgitters entstehende Strahl (Abströmrichtung) bewegt sich wie beim konventionellen Git-

ter mit geringer neigung zur Fahrzeugaußenwand nach unten, der an der Rahmenoberkante entstehende Strahl hingegen bewegt sich naheau geradlinig von der Fahrzeugaußenwand weg« Alle dazwischen liegenden Strahlen ordnen sich wie gespreizte Pinger einer Hand an, so daß zwischen ihnen Gebiete mit stark verminderter Strahlgeschwindigkeit verbleiben. Durch diesen Spreizeffekt bauen sich die Strahlen schneller ab, als im Falle des kompakten Schleierstrahls hinter einem konventionellen Gitter. In die zur Fahrtriclitung orientierten lagenartigen bewegungsenergiearmen Zwischengebiete dringt der Fahrtwind ein und erzeugt eine intensive Querströmung und mithin eine kurzstreckige Strahlvermischung, so daß durch eine benachbarte Änsaugöffnung (Mehrfachdüsen-Lüftungsgitter) nur MLschluft angesaugt werden kann. Da durch den beschriebenen Spreizeffekt die Abluft auf kurzem Wege in einem großen Raum verteilt wird, vermag eine benachbarte Ansaugöffnung nur einen kleinen Bruchteil von ihr (wieder) anzusaugen. Die Strömungöverzögerung in den aus kreisbogenförmigen Lamellen gebildeten Kanälen bewirkt eine Vergleiehmäßigung des Druckfeldes in der Vorkammer, wodurch einerseits eine Vergleichmäßigung des Strömungsfeldes über den gesamten Bereich des Entlüftungsgitter bewirkt und das eventuelle Entstehen einer örtlichen Gegenströmung bei stürmischen Witterungsbedingüngen weitgehend verhindert wird. Dieser Effekt äußert sich in einer beachtlichen Geschwindigkeitsreduzierung hinter dem Gitter gegenüber den konventionellen Varianten bei unverändertem, unter Umständen sogar etwas vermindertem Druckniveau in der Vorkammer.

Da der Raum zwischen der Austrittsebene des Abluftkanals und der Eintrittsebene des Entlüftungsgitters sehr klein und das Verhältnis der lichten Durchströmfläche relativ gering ist, läßt sich eine vollkommene Vergleichmäßigung der Strömung durch das Gitter bei unverändertem Gesamtverlust nicht erreichen. Da aber beim konventionellen Gitter an der Ein- und Austrittskante sowie im Sickenbereich Strömungsablösungen bestehen, die einen Formenergieverlust verursachen, wird durch die erfindungsgemäße

strömungsgerechte Gestaltung die Ehergiereserve bis auf den unvermeidlichen Reibungsverlust für den Aufbau eines solchen Druckfeldes in der Vorkammer genutzt, das zu einer StrömungsVergleichmäßigung führt und das bei umgekehrter Strömungsrichtung eine Stauwirkung hervorruft.

Ausfuhrungabeispiel

Die zugehörige Zeichnung zeigt einen Schnitt durch das erfindungsgemäße Entlüftungsgitter in der Vertikalebene, in der die Achse eines Abluftkanals 1 liegt. Das den Abluftkanal 1 verlassende Strömungsmittel, dessen Strömungsgeschwindigkeit zur Erhöhung des Luftdurchsatzes gegebenenfalls beschleunigt werden kann, erfährt durch die in einem fensterartigen Rahmen 2 mit der Höhe h angeordneten, als Umlenkschaufeln ausgebildeten kreisbogenförmigen Lamellen 3 bis 3n einen Aufstau, so daß es aus der Anströmrichtung 4 allseitig in unterschiedliche Anströmrichtungen 5^f in der Vorkammer 5 aufgeteilt wird. Die gleichgestalteten, als Umlenkschaufeln ausgebildeten kreisbogenförmigen Lamellen 3 bis 3n mit ihren Anströmkanten 3^f bis 3η¹ sind mit einem über die Rahmenhöhe unterschiedlichen Staffelungswinkel ^, (von unten nach oben größer werdend) längs des Rahmens 2 so angeordnet, daß die Tangente an die Anströmkanten 3^f bis 3n' der als Umlenkschaufeln ausgebildeten kreisbogenförmigen Lamellen 3 bis 3n ungefähr mit den örtlichen Anströmrichtungen 5¹ des Strömungsmittels übereinstimmen und hinter den Umlenkschaufeln sich divergierende Strahlen 7 in Abströmrichtung (Fahrzeugaußenwand) ausbilden können. Der gegenseitige Abstand der als Umlenkschaufeln ausgebildeten kreisbogenförmigen Lamellen 3 bis 3n und die sich daraus ergebenden Strömungskanäle 6 bis 6n-1 erfolgt so, daß sich in der durch die Austrittsebene des Abluftkanals 1 und der Eintrittsebene des Entlüftungsgitters gebildeten Vorkammer 5 ein hinreichend ausgeglichenes Druckfeld ausgebildet, wobei der gebildete Raum der Vorkammer sehr klein ist.

Claims (4)

Er f i ndungs ana pr Uche

1. Ent lüftungsgitter für Fahrzeuge, insbesondere Schienenfahrzeuge, für eine vom Innern des Fahrzeuges über einen Abluftkanal nach außen gerichtete Luftströmung mit sich überdeckenden, waagerecht in einem Rahmen angeordneten^besonders geformten Lamellen, gekennzeichnet dadurch, daß die Lamellen vorzugsweise als an eich bekannte gleichartige kreisbogenförmige Lamellen (3 bis 3n) ausgebildet sind_s mittels derer das den Abluftkanal (1) verlassende Strömungsmittel in Anströmrichtung (4) gleichmäßig allseitig abgelenkt wird, wobei die Anordnung der gleichartigen und verschieden gestaffelten als Umlenkschaufeln ausgebildeten kreisbogenförmigen Lamellen (3 bis 3n) über die Höhe (h) des fensterartigen Rahmens (2) so erfolgt, daß die Tangente an die Anströmkante (3^f bis 3n^f ) Jeder einzelnen als Umlenkschaufel ausgebildeten kreisbogenförmigen Lamelle (3 bis 3n) mit der örtlichen Anströnrrichtung (5^S) annähernd übereinstimmt*

2· läntlüftungsgitter nach Punkt 1* gekennzeichnet dadurch, daß die als Umlenkschaufeln ausgebildeten kreisbogenförmigen Lamellen (3 bis 3n) über die gesamte Hohe (h) des fensterartigen Rahmens (2) im Abstand zueinander unterschiedlich angeordnet sind, derart^ daß das Entlüftungsgitter verlassende Strömungsmittel zueinander divergierende Strahlen (7) in Abströmrichtung bildet»

3» Entlüftungsgitter nach den Punkten 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, da3 die als Umienkschaufeln ausgebildeten kreisbogenförmigen Lamellen (3 bis 3n) einer Einheit unterschiedlieh b-sw» teilweise unterschiedlich profiliert sind«

4· Entlüftungsgitter nach den Punkten 1 bis 3» gekennzeichnet dadurch, daß zur Erhöhung des Luftdurchsatzes unter bestimmten Betriebsbedingungen die Luftgeschwindigkeit im Abiuftkanal (1) erhöht wird»

Hiergu ein Blatt Zeichnung