DE102012217475A1

DE102012217475A1 - Verfahren und Anordnung zur Beseitigung von Verschmutzungen an einem Kühlsystem

Info

Publication number: DE102012217475A1
Application number: DE201210217475
Authority: DE
Inventors: Norbert Walde
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Innomotics GmbH
Priority date: 2012-09-26
Filing date: 2012-09-26
Publication date: 2014-03-27
Anticipated expiration: 2032-09-27
Also published as: DE102012217475B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung mit Lüfter, Lufteinlass und Luftauslass, bei der eine einfache Reinigung der Kühlvorrichtung von Verschmitzungen erreicht werden soll. Dies wird durch die Umkehrung der Strömungsrichtung der Kühlluft in der Kühlvorrichtung erreicht. Die Erfindung betrifft weiter einen Stromrichter, der eine oben genannte Kühlvorrichtung aufweist, sowie ein Verfahren zur Beseitigung von Verschmutzungen an einem Kühlsystem unter Verwendung einer oben genannten Kühlvorrichtung oder eines oben genannten Stromrichters.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung aufweisend mindestens einen Lüfter, mindestens einen Lufteinlass und mindestens einen Luftauslass. Die Erfindung betrifft weiter einen Stromrichter mit einem derartigen Kühlsystem sowie ein Verfahren zur Beseitigung von Verschmutzungen unter Verwendung eines derartigen Kühlsystems oder eines derartigen Stromrichters.
Bei einer forcierten Luftkühlung wird Luft aus der Umgebung an zu kühlende Komponenten herangeführt, um deren Wärme abzuführen. Ein Lüfter erzeugt dabei einen Kühlluftstrom vom Lufteinlass eines Gerätes zum Luftauslass. Mit dem Luftstrom gelangen auch verschiedenartige Feststoffe in das Kühlsystem. Um diesen Verschmutzungen entgegenzuwirken werden am Lufteinlass häufig Ansauggitter (Metallgittergeflecht) und Luftfilter vorgesehen. Jedoch auch diese können Ablagerungen von Staub an den zu kühlenden Komponenten, dessen Kühlkörper oder weiteren Komponenten des Kühlsystems nicht vollständig verhindern. Gleichzeitig bilden sich auch planare Ablagerungen am Ansaugfilter. Diese Verschmutzungen verschlechtern die Kühlwirkung zum einen durch einen verschlechterten Wärmeübergang von der zu kühlenden Komponente auf die Kühlluft sowie durch eine geringere Kühlluftmenge aufgrund eines erhöhten Strömungswiderstandes der Kühlluft. Im Rahmen regelmäßiger Wartungen werden die Komponenten des Kühlsystems von Staub und Schmutz gereinigt sowie Filter getauscht, um einem Verlust der Kühlwirkung durch Verschmutzung entgegenzuwirken. Die Wartungsintervalle werden entsprechend des Verschmutzungsgrades der Luft festgelegt. Dazu müssen entsprechende Wartungsklappen geöffnet werden, um an das Innere des Kühlsystems zu gelangen. Häufig werden mittels einer Druckluftpistole die belüfteten Räume von Verschmutzungen gereinigt. Auch die Flügel/Lamellen des Gerätelüfters sowie vorhandene Kühlkörper müssen entsprechend gereinigt werden. Diese Arbeit ist zeitintensiv und mit entsprechenden Kosten verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kühlvorrichtung anzugeben, bei dem die Reinigung der Kühlvorrichtung von Verschmutzung besonders einfach vorgenommen werden kann oder/und bei dem die Wartungsintervalle für die Reinigung verlängert werden können.
Diese Aufgabe wird durch eine Kühlvorrichtung mit mindestens einem Lüfter, mindestens einem Lufteinlass und mindestens einem Luftauslass gelöst, wobei die Kühlvorrichtung Mittel zur Umkehr der Strömungsrichtung der Kühlluft aufweist.
Diese Aufgabe wird weiter durch einen Stromrichter, der eine oben genannte Kühlvorrichtung aufweist, sowie durch ein Verfahren zur Beseitigung von Verschmutzungen an einem Kühlsystem unter Verwendung einer oben genannten Kühlvorrichtung oder eines oben genannten Stromrichters gelöst.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich durch eine Umkehr der Strömungsrichtung des Kühlluftstroms planare Ablagerungen, z.B. am Ansauggitter, und auch Ablagerungen linear entlang der Strömung wegblasen bzw. losreißen lassen. Die Umkehr des Luftstroms sollte bevorzugt an Orten geringer Luftverschmutzung erfolgen. Unter diesen Bedingungen kann von der Anbringung eines Filters am Luftauslass abgesehen werden, da von einer Verschmutzung im kurzzeitigen Betrieb mit umgekehrter Kühlluftströmung nicht auszugehen ist. Da bei einer Änderung der Strömungsrichtung der Kühlluft eine Verringerung der Kühlleistung nicht ausgeschlossen werden kann, sollte die Umkehrung in Zeitintervallen geringer Last durchgeführt werden. Gleichzeitig sollte Umkehrung der Kühlluftströmung zyklisch erfolgen, um regelmäßig eine Reinigungswirkung zu erzielen und eine hohe Kühlleistung zu gewährleisten. Diese Maßnahme erlaubt dann eine Verlängerung der Wartungsintervalle, da aufgrund der regelmäßig beseitigten Verschmutzung die Leistungsfähigkeit der Kühlung über einen längeren Zeitraum gegeben ist. Die Verlängerung der Wartungsintervalle reduziert die Wartungskosten, da diese deutlich seltener anfallen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist das Mittel für die Umkehr der Strömungsrichtung dazu geeignet, die Drehrichtung des Lüfters umzukehren. Durch die Umkehr der Drehrichtung des Lüfters wird gleichzeitig die Richtung der Kühlluftströmung umgekehrt, so dass die Kühlluft nun vom Luftauslass zum Lufteinlass strömt. Die Umkehrung der Drehrichtung sollte bevorzugt in Zeitintervallen niedriger Last erfolgen, da die Luftleistung des Lüfters bei umgekehrter Drehrichtung im Allgemeinen schlechter ist. Die Umkehr der Drehrichtung ist beispielsweise durch ein zusätzliches Schütz sowie einen zugehörigen Ausgang der Steuerung hardwareseitig relativ kostengünstig und einfach zu realisieren. Mittels einer Software kann zu gegebenen Zeitpunkten die Drehrichtungsumkehr aktiviert werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weist das Mittel für die Umkehr der Strömungsrichtung mindestens ein mechanisches Stellglied auf. Dieses ist geeignet die Umkehr der Strömungsrichtung der Kühlluft zu bewirken. Ein einfaches Beispiel für diese Ausgestaltungsform ist eine Verstellung des Flügels bzw. der Lamellen des Lüfters. Bei dieser Verstellung kann sowohl die Luftmenge als auch die Strömungsrichtung der Kühlluft beeinflusst werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, Luftein- und -auslass derart mit Klappen zur Luftführung auszurüsten, die dafür sorgen, dass die zu kühlenden Komponenten eine Kühlluftströmung in umgekehrter Richtung erfahren, wobei der Lufteintritt weiterhin am Lufteinlass und der Luftaustritt weiterhin am Luftauslass erfolgt. Vorteil dieser Ausgestaltungsform ist, dass der Eintritt der Kühlluft in beiden Strömungsrichtungen durch den Lufteinlass erfolgt und dieser zur Vermeidung von Verschmutzungen mit einem Filter versehen werden kann. Die Umkehrung der Kühlluftströmung erfolgt dann im Anschluss durch die Stellung der Klappen in den einzelnen Luftkanälen. Bei dieser Ausgestaltungsform erfährt der Filter keine Umkehrung der Kühlluftströmung, die ein Wegblasen der Verschmutzung am Filter bewirkt. Allerdings ist der Filter am Lufteinlass leicht zugängig, so dass dieser ohne großen Aufwand schnell und einfach gereinigt oder getauscht werden kann.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist der Stromrichter zur Anordnung in einem Fahrzeug vorgesehen. Gerade in einem Fahrzeug oder in einem Schienenfahrzeug unterliegen die Komponenten des Antriebs teilweise einer höheren Verschmutzung als dies in einem geschlossenen Gebäude der Fall ist. Während in einem geschlossenen Gebäude oftmals durch die Gebäudeinfrastruktur schon eine Verbesserung der Luftqualität im Hinblick auf Verschmutzungen beispielsweise durch die Verwendung von Klimaanlagen oder Luftfiltern erreicht wird, wird bei einem Stromrichter für Traktionsanwendungen die Kühlluft direkt ohne vorherige Aufbereitung aus der Umgebung angesaugt. Je nach Einsatzgebiet des Fahrzeugs oder Schienenfahrzeugs ist mit unterschiedlich hoher Verschmutzung in der Kühlluft zu rechnen. Im Allgemeinen ist dieser Verschmutzungsgrad deutlich höher als bei Anwendungen in geschlossenen Räumen. Darüber hinaus sind bei einem Fahrzeug oft Zeitintervalle mit niedriger Last vorhanden, in denen eine Umkehrung der Strömungsrichtung ohne Auswirkungen auf den Betrieb vorgenommen werden kann. Daher kommt der Reinigung eine besondere Bedeutung zu. Durch die erfindungsgemäße Kühlvorrichtung kann der Verschmutzungsgrad dennoch deutlich reduziert und die Wartungsintervalle können deutlich verlängert werden. Dies führt zu einer teilweise deutlichen Senkung der Kosten für Wartung.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert.
Die Figur zeigt einen Stromrichter mit einer Kühlvorrichtung. Zu kühlende Komponenten im Stromrichter 7 sind in den belüfteten Räumen 5 angeordnet und werden mithilfe von einer durch die Kühlvorrichtung 1 strömenden Kühlluft 10 gekühlt. Die Kühlluft 10 tritt am Lufteinlass 3 in den Stromrichter ein und gelangt in die zu belüftenden Räume 5. Erzeugt wird der Luftstrom durch einen Lüfter 2. Der Strom der Kühlluft 10 bewegt sich vom Lufteinlass 3 über zu kühlende Komponenten hinweg, die oftmals Kühlkörper 8 aufweisen, hin zu einem Lüfter 2. Von dort gelangt die Kühlluft 10 über einen weiteren belüfteten Raum 5 zum Luftauslass 4. An dieser Stelle verlässt die Kühlluft 10 wieder den Stromrichter 7. Mit dem Luftstrom gelangen auch Schmutz- und Staubpartikel in den Stromrichter 7. Diese Feststoffe lagern sich an vielen Stellen des Stromrichters wie beispielsweise am Lufteinlass 3, am Kühlkörper 8, am Lüfter 2 und am Luftauslass 4 ab. Durch diese Verschmutzungen verringert sich die Kühlleistung. Um eine hinreichende Kühlleistung sicherzustellen, muss die Kühlvorrichtung 1 regelmäßig gereinigt werden. Die Reinigung kann dadurch erfolgen, die Richtung der Kühlluftströmung umgekehrt wird. Dies wird beispielsweise durch die Umkehr der Drehrichtung des Lüfters 2 erreicht. Dadurch können Verschmutzungen gelöst und aus der Kühlvorrichtung herausgeblasen werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht allein auf das offenbarte Beispiel beschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.

Claims

Kühlvorrichtung (1) aufweisend – mindestens einen Lüfter (2), – mindestens einen Lufteinlass (3) und – mindestens einen Luftauslass (4) dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung Mittel (6) zur Umkehr der Strömungsrichtung der Kühlluft (10) aufweist.
Kühlvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (6) für die Umkehr der Strömungsrichtung der Kühlluft (10) geeignet ist, die Drehrichtung des Lüfters (2) umzukehren.
Kühlvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel für die Umkehr der Strömungsrichtung der Kühlluft (10) mindestens ein mechanisches Stellglied aufweist, welche geeignet ist, die Umkehr der Strömungsrichtung der Kühlluft (10) zu bewirken.
Stromrichter (7), der eine Kühlvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 aufweist.
Stromrichter (7) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromrichter (7) zur Anordnung in einem Fahrzeug vorgesehen ist.
Stromrichter (7) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromrichter (7) zur Anordnung in einem Schienenfahrzeug vorgesehen ist.
Verfahren zur Beseitigung von Verschmutzungen an einem Kühlsystem unter Verwendung einer Kühlvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder eines Stromrichters (7) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsrichtung der Kühlluft (10) umgekehrt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch Umkehrung der Drehrichtung eines Lüfters (2) die Strömungsrichtung der Kühlluft (10) umgekehrt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass durch mindestens ein mechanisches Stellglied die Strömungsrichtung der Kühlluft (10) umgekehrt wird.