DE102013203375A1 - Air conditioning arrangement for a rail vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Klimatisierungsanordnung für ein Schienenfahrzeug, mit einer Luftverteilbox (1), die einen Lufteinlass (2) und wenigstens zwei Luftauslässe (5, 6) zum Anschluss an weiterführende Luftkanäle aufweist, wobei jedem Luftauslass (5, 6) eine Drosseleinrichtung (7, 8) zugeordnet ist, die zwischen dem Luftauslass (5, 6) und einem Luftaufteilungsraum (4) innerhalb der Luftverteilbox (1), in dem der von dem Lufteinlass (2) kommende Luftstrom auf wenigstens zwei Teil-Luftströme aufgeteilt wird, angeordnet ist, wobei Druckverlustbeiwerte der wenigstens zwei Drosseleinrichtungen (7, 8) derart gewählt sind, dass sich für ein Verhältnis von Luftvolumenströmen an den wenigstens zwei Luftauslässen (5, 6) ein vorgegebener Wert ergibt.The invention relates to an air conditioning arrangement for a rail vehicle, having an air distribution box (1) which has an air inlet (2) and at least two air outlets (5, 6) for connection to further air ducts, wherein each air outlet (5, 6) has a throttle device (7 , 8) which is arranged between the air outlet (5, 6) and an air splitting space (4) within the air distribution box (1), in which the air flow coming from the air inlet (2) is divided into at least two partial air streams , wherein pressure loss coefficients of the at least two throttle devices (7, 8) are selected such that for a ratio of air flow rates at the at least two air outlets (5, 6) results in a predetermined value.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Klimatisierungsanordnung für ein Schienenfahrzeug, mit einer Luftverteilbox, die einen Lufteinlass und wenigstens zwei Luftauslässe zum Anschluss an weiterführende Luftkanäle aufweist. Luftverteilboxen und andere Komponenten mit Luverteileigenschaften, wie Schalldämpfer, werden in Schienenfahrzeugen benutzt, um verschiedene Teile des Luftkanalsystems mit den benötigten Luftmengen zu versorgen. Luftverteilboxen stellen dabei regelmäßig die Schnittstelle zu einem Klimagerät, insbesondere Kompaktklimagerät, dar, das der Luftverteilbox über den Lufteinlass aufbereitete Luft zuführt. The invention relates to an air conditioning arrangement for a rail vehicle, having an air distribution box, which has an air inlet and at least two air outlets for connection to further air ducts. Air distribution boxes and other components having air vents, such as mufflers, are used in rail vehicles to supply various parts of the air duct system with the required air volumes. Air distribution boxes thereby regularly provide the interface to an air conditioner, in particular a compact air conditioning unit, which supplies conditioned air to the air distribution box via the air inlet.
Die Luftverteilbox kann ihre Luftverteilfunktion allerdings nicht für eine Vielfalt unterschiedlicher Schienenfahrzeuge und damit auch verschiedene Luftkanalanordnungen übernehmen. Daher wird bei bekannten Luftkanalanordnungen je nach Schienenfahrzeugwagenkonfiguration an der Luftverteilbox eine Einstellung durch Drosselung an den Luftauslässen vorgenommen. Eine vorgenommene Einstellung wird dann durch Versuche beispielsweise in einer Klimakammer überprüft, bis die geeignete Einstellung für die vorliegende Schienenfahrzeugausführung gefunden ist. Dabei führen nichtlineare Eigenschaften der typischerweise komplexen Luftkanalanordnung zu einer hohen Anzahl an Versuchsschritten. However, the Luftverteilbox can not take over their air distribution function for a variety of different rail vehicles and thus also different air duct arrangements. Therefore, in known air duct arrangements, depending on the railcar configuration at the air distribution box, adjustment is made by throttling at the air outlets. A setting made is then checked by tests, for example, in a climatic chamber, until the appropriate setting for the present rail vehicle design is found. Nonlinear properties of the typically complex air duct arrangement lead to a high number of test steps.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Klimatisierungsanordnung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass das Auffinden der geeigneten Einstellung für die Drosselung an den Luftauslässen der Luftverteilbox hinsichtlich ihres Aufwands vermindert wird. Proceeding from this, the present invention seeks to develop an air conditioning arrangement of the type mentioned in such a way that the finding of the appropriate setting for throttling at the air outlets of Luftverteilbox is reduced in terms of their effort.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Klimatisierungsanordnung dadurch gelöst, dass jedem Luftauslass eine Drosseleinrichtung zugeordnet ist, die zwischen dem Luftauslass und einem Luftaufteilungsraum innerhalb der Luftverteilbox, in dem der von dem Lufteinlass kommende Luftstrom auf wenigstens zwei Teil-Luftströme aufgeteilt wird, angeordnet ist, wobei Druckverlustbeiwerte der wenigstens zwei Drosseleinrichtungen derart gewählt sind, dass sich für ein Verhältnis von Luftvolumenströmen an den wenigstens zwei Luftauslässen ein vorgegebener Wert ergibt. This object is achieved in the above-mentioned air conditioning arrangement in that each air outlet is associated with a throttle device which is arranged between the air outlet and an air distribution space within the Luftverteilbox, in which the air coming from the air inlet air stream is divided into at least two partial air streams, wherein pressure loss coefficients of the at least two throttle devices are selected such that a predetermined value results for a ratio of air volume flows at the at least two air outlets.
Der Einsatz der den jeweiligen Luftauslässen zugeordneten Drosseleinrichtungen ermöglicht es, für das Verhältnis der Luftvolumenströme an den Luftauslässen eine Grobeinstellung vorzunehmen, so dass bei ein- und derselben Luftverteilbox, eingesetzt in verschiedenen Schienenfahrzeugen mit verschiedenen Luftkanalanordnungen lediglich noch Feinjustierungen für Drosselungen stromabwärts der Luftauslässe erforderlich sind. Dies vermindert den Aufwand hinsichtlich der Einstellung der Luftkanalanordnung, um gewünschte Luftvolumenströme in den weiterführenden Luftkanälen zu erhalten. The use of the respective air outlets associated throttle devices makes it possible to make a coarse adjustment for the ratio of the air flow rates at the air outlets, so that in one and the same Luftverteilbox used in various rail vehicles with different air duct arrangements only fine adjustments for throttling downstream of the air outlets are required. This reduces the effort in terms of setting the air duct arrangement to obtain desired air flow rates in the continuing air ducts.
Die Druckverlustbeiwerte der wenigstens zwei Drosseleinrichtungen stehen typischer Weise in einem Verhältnis zueinander, das einem quadratischen Verhältnis von Luftströmungsgeschwindigkeiten im Bereich der wenigstens zwei Luftauslässe entspricht. In dieser Weise lassen sich die erforderlichen Druckverlustbeiwerte anhand der jeweils an den Luftauslässen gewünschten Strömungsgeschwindigkeiten ableiten. The pressure loss coefficients of the at least two throttle devices are typically in a relationship to one another which corresponds to a quadratic ratio of air flow rates in the range of the at least two air outlets. In this way, the required pressure loss coefficients can be derived on the basis of the respective desired flow rates at the air outlets.
Die Druckverlustbeiwerte der wenigstens zwei Drosseleinrichtungen können derart gewählt sein, dass ein jeweils an den Drosseleinrichtungen auftretender Druckverlust wenigstens dem Doppelten des Druckverlustes eines an den Luftauslass angeschlossenen Luftkanalsystems entspricht. Dieser Druckverlust an den Drosseleinrichtungen kann auch einem Vielfachen des Druckverlusts des an den Luftauslass angeschlossenen Luftkanalsystems entsprechen. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass die Drosseleinrichtungen nichtlineare Eigenschaften der Luftvolumenströme verringern und somit auch unvorhersehbare Effekte für die Feineinstellung der Luftvolumenströme an den Luftauslässen. The pressure loss coefficients of the at least two throttle devices may be selected such that a pressure loss occurring in each case at the throttle devices corresponds to at least twice the pressure loss of an air duct system connected to the air outlet. This pressure loss at the throttle devices may also correspond to a multiple of the pressure loss of the air duct system connected to the air outlet. This procedure has the advantage that the throttle devices reduce non-linear properties of the air volume flows and thus also unpredictable effects for the fine adjustment of the air volume flows at the air outlets.
Beispielsweise können die Luftdruckverlustbeiwerte der wenigstens zwei Drosseleinrichtungen jeweils größer als 7 sein. Dieser Wert gewährleistet, dass der Druckverlust an der betreffenden Drosseleinrichtung im Regelfall bei Schienenfahrzeugen größer ist als der Druckverlust weiterführender Luftkanäle. For example, the Luftdruckverlustbeiwerte the at least two throttle devices may each be greater than 7. This value ensures that the pressure loss at the respective throttle device is generally greater in rail vehicles than the pressure loss of continuing air ducts.
Die wenigstens zwei Drosseleinrichtungen können bevorzugt jeweils von einer Lochplatte gebildet sein. Dabei können die Lochplatten ein Verhältnis von Plattenstärke zu Lochdurchmesser von mehr als 1,5 aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass die Lochplatten die Wirkung eines Gleichrichters entfalten, so dass die Einwirkung nicht linearer Eigenschaften der Luftströmungen weiter vermindert wird. Auch werden ungünstige Effekte von Ablösungen an Heiz-/Kühlklappen, mit denen Luftverteilboxen regelmäßig ausgestattet sind, durch die Gleichrichterfunktion der Lochplatten wirksam verringert. The at least two throttle devices may preferably each be formed by a perforated plate. The perforated plates may have a ratio of plate thickness to hole diameter of more than 1.5. This has the advantage that the perforated plates unfold the effect of a rectifier, so that the influence of non-linear properties of the air flows is further reduced. Also unfavorable effects of detachments on heating / cooling flaps, with which Luftverteilboxen are regularly equipped, effectively reduced by the rectifier function of the perforated plates.
Zwischen dem Lufteinlass und dem Luftaufteilungsraum kann eine Schalldämpfeinrichtung vorgesehen sein. Solche Schalldämpfeinrichtungen sind idealerweise derart ausgelegt, dass Verwirbelungen der Luftströmung vermindert werden. Bevorzugt kann dabei die Schalldämpfeinrichtung derart ausgebildet sein, dass ein von dem Lufteinlass kommender Luftstrom auf mehrere, nebeneinander angeordnete Strömungsstrecken verteilt und hinter der Schalldämpfeinrichtung wieder zusammengeführt wird. Hieraus ergibt sich eine Luftverteilfunktion der Schalldämpfeinrichtung, die, wie oben erläutert, für eine spätere Feineinstellung der Luftkanalanordnung im Schienenfahrzeug vorteilhaft ist. A sound damping device may be provided between the air inlet and the air distribution space. Such Schalldämpfeinrichtungen are ideally designed so that turbulence of the air flow are reduced. In this case, the sound damping device may preferably be designed in such a way that an air flow coming from the air inlet is distributed over a plurality of flow paths arranged next to one another and again behind the sound damping device is merged. This results in an air distribution function of the Schalldämpfeinrichtung, which, as explained above, is advantageous for a subsequent fine adjustment of the air duct arrangement in the rail vehicle.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch näher erläutert. Es zeigen: An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Show it:
Wie in
Die Luftverteilbox
Dabei ist jedem der Luftauslässe
Die Lochplatten,
Die Lochplatten
Beispielsweise kann eine der Lochplatten
Die Lochplatten
Die durch die Lochplatten
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