DE102015122445B3

DE102015122445B3 - Cooling device, in particular cooling device for a rail vehicle

Info

Publication number: DE102015122445B3
Application number: DE102015122445.3A
Authority: DE
Inventors: Robert Glufke
Original assignee: Bombardier Transportation GmbH
Current assignee: Alstom Transportation Germany GmbH
Priority date: 2015-12-21
Filing date: 2015-12-21
Publication date: 2017-06-08
Anticipated expiration: 2035-12-22

Abstract

Eine Kühlvorrichtung (1) zum Kühlen einer Wärme erzeugenden Einheit weist einen Einlass (3) zum Zuführen eines Kühlmediums (10) zu der Wärme erzeugenden Einheit und einen mit dem Einlass (3) verbundenen Auslass (2) zum Abführen des Kühlmediums (10) von der Wärme erzeugenden Einheit. Am Auslass (2) und/oder Einlass (3) ist eine Leitmittelvorrichtung (24, 25) zur strömungsdynamischen Manipulation eines die Kühlvorrichtung (1) umströmenden Umgebungsmediums (11) und/oder eines die Kühlvorrichtung (1) durchströmenden Kühlmediums (10) angeordnet ist. Die Leitmittelvorrichtung (24, 25) weist mindestens ein Leitmittel (22, 23) und einen thermo-mechanischen Aktuator zum Betätigen des Leitmittels (22, 23) auf.A cooling device (1) for cooling a heat-generating unit has an inlet (3) for supplying a cooling medium (10) to the heat-generating unit and an outlet (2) connected to the inlet (3) for discharging the cooling medium (10) the heat generating unit. At the outlet (2) and / or inlet (3) is a Leitmittelvorrichtung (24, 25) for flow dynamic manipulation of the cooling device (1) flowing around ambient medium (11) and / or a cooling device (1) flowing through the cooling medium (10) is arranged , The conductive means device (24, 25) comprises at least one conductive means (22, 23) and a thermo-mechanical actuator for actuating the conductive means (22, 23).

Description

Technisches Gebiet Technical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung, insbesondere eine Kühlvorrichtung für ein Schienenfahrzeug. Solche Kühlvorrichtungen führen Wärme von Wärme erzeugenden Elementen ab, um diese vor Überhitzung und einem damit verbundenen Materialschaden zu schützen. In modernen Schienenfahrzeugen oder auch zukünftigen Last- und Kraftfahrzeugen finden sich zahlreiche Komponenten, die Wärme erzeugen und deshalb gekühlt werden müssen. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin eine Wandelvorrichtung zum Umwandeln von elektrischer Energie in Wärmeenergie mit einer Kühlvorrichtung, sowie ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, mit einer Wandelvorrichtung. Vorbekannter Stand der Technik The present invention relates to a cooling device, in particular a cooling device for a rail vehicle. Such cooling devices dissipate heat from heat generating elements to protect them from overheating and associated material damage. In modern rail vehicles or even future trucks and motor vehicles, there are numerous components that generate heat and therefore need to be cooled. The present invention further relates to a conversion device for converting electrical energy into thermal energy with a cooling device, as well as a vehicle, in particular a rail vehicle, with a conversion device. Prior art

Allgemein sind Kühlvorrichtungen bereits lange bekannt, beispielsweise in Form von Luft- oder Wasserkühlungen zur Kühlung von Verbrennungsmotoren. Dabei wird entweder Kühlwasser oder Luft an oder durch die Wärme erzeugenden Bauteile geleitet und Wärme dadurch abtransportiert. In general, cooling devices have long been known, for example in the form of air or water cooling for cooling internal combustion engines. In this case, either cooling water or air is passed to or through the heat-generating components and heat transported away.

Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2012 217 469 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Kühlung von Komponenten in einem Flügel eines Flugzeugs mittels einer Kühlluftströmung. Dabei zeigt die Vorrichtung einen Luftein- und -ausgang, wobei sich die Kühlluftströmung zwischen Ein- und Ausgang aufgrund einer Druckdifferenz einstellt, die sich beim Flug des Flugzeugs ergibt. Diese Vorrichtung ist derart ausgebildet, dass die Menge der Kühlluft beeinflusst werden kann. Gemäß einer Möglichkeit wird dazu der Querschnitt des Luftein- oder -ausgangs variiert, z.B. durch Verwendung einer Blende. The German patent application DE 10 2012 217 469 A1 discloses a device for cooling components in a wing of an aircraft by means of a cooling air flow. In this case, the device shows an air inlet and outlet, wherein the cooling air flow between inlet and outlet due to a pressure difference is established, which results in the flight of the aircraft. This device is designed such that the amount of cooling air can be influenced. According to one possibility, the cross section of the air inlet or outlet is varied, for example by using a diaphragm.

Die US-amerikanische Patentschrift US 7,520,465 B2 offenbart ein Flugzeugfluidkühlsystem für Komponenten in einem Flugzeugflügel mit einer Struktur zur Ein- und Ausleitung von Luft zu einem Luft-Wärmetauscher. Die Ein- und Ausleitung ist derart an einer Strömungsklappenvorrichtung des Flügels angeordnet, dass während des Flugs die den Flügel umströmende Luft durch das Flugzeugfluidkühlsystem geleitet wird. Dadurch wird der Luft-Wärme-Tauscher mit Luft beaufschlagt, wodurch wiederum das Fluid des Flugzeugfluidkühlsystems gekühlt wird. The US patent US 7,520,465 B2 discloses an aircraft fluid cooling system for components in an aircraft wing having a structure for introducing and removing air to an air heat exchanger. The inlet and outlet is arranged on a flow flap device of the wing, that during the flight, the air flowing around the wing is passed through the aircraft fluid cooling system. As a result, air is supplied to the air-heat exchanger, which in turn cools the fluid of the aircraft fluid cooling system.

Die Gebrauchsmusterschrift DE 20 2014 002 654 U1 zeigt ein Haustechnikgerät mit einem ersten Anschluss für einen Energiewandler, dadurch gekennzeichnet, dass das Haustechnikgerät ein Gehäuse mit wenigstens einer ersten Öffnung aufweist, wobei an der ersten Öffnung ein abhängig von einem Parameter betätigbares Verschlusselement angebracht ist, wodurch elektrische Bauteile im Haustechnikgerät (100) belüftet werden können. The Utility Model DE 20 2014 002 654 U1 1 shows a building services device with a first connection for an energy converter, characterized in that the building services device has a housing with at least one first opening, wherein at the first opening a dependent operable by a parameter closure element is mounted, whereby electrical components in home automation device ( 100 ) can be ventilated.

Die DE 195 45 447 A1 zeigt eine Kühleinrichtung für einen Bremswiderstand. Der Bremswiderstand ist sowohl mit einer Flüssigkeitskühleinrichtung als auch mit Kühllamellen für eine Luftkühlung kontaktiert. The DE 195 45 447 A1 shows a cooling device for a braking resistor. The braking resistor is contacted both with a liquid cooling device and with cooling fins for air cooling.

Die US 6 372 378 B1 zeigt ein Gehäuse für einen Batteriekasten eines gepanzerten Fahrzeuges. The US Pat. No. 6,372,378 B1 shows a housing for a battery box of an armored vehicle.

Die US 5 773 755 A zeigt ein Gehäuse für Elektronikvorrichtung mit einer Doppelwandstruktur. Im Bereich zwischen den Wänden wird die Luftbewegung temperaturabhängig durch Ventile und Lüfter gesteuert. The US 5,773,755 A shows a housing for electronic device with a double-wall structure. In the area between the walls, the air movement is temperature-dependent controlled by valves and fans.

Die DE 10 2006 042 518 A1 zeigt eine Sicherheitsklappe, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Kanal zur Führung von Luft, wobei an einem Ende des Kanals eine potentiell brandgefährdete Einheit angeordnet ist, und ein Klappenelement, wobei der Kanal durch das Klappenelement insbesondere im Fall eines Brandes der Einheit verschließbar ist, wobei die Verstellung des Klappenelements durch einen thermomechanischen Aktuator bewirkbar ist. The DE 10 2006 042 518 A1 shows a safety flap, in particular for a motor vehicle, comprising a channel for guiding air, wherein at one end of the channel a potentially fire-prone unit is arranged, and a flap element, wherein the channel is closed by the flap element, in particular in case of fire of the unit wherein the adjustment of the flap element by a thermo-mechanical actuator is effected.

Die DE 10 2005 009 076 A1 zeigt ein Belüftungssystem. Mit der Anordnung wird an stegförmigen dünnen Elementen durch ein nach außen strömendes Wärmeaustauschmittel ein relativer Unterdruck erzeugt. Dieser Unterdruck wird in Bereichen eines Innenraums derart platziert, dass ein in diesem Innenraum befindliches Wärmeaustauschmittel an gesaugt wird. The DE 10 2005 009 076 A1 shows a ventilation system. With the arrangement, a relative negative pressure is generated at web-shaped thin elements by an outwardly flowing heat exchange medium. This negative pressure is placed in areas of an interior such that a heat exchange medium located in this interior is sucked.

Nachteile des Standes der Technik Disadvantages of the prior art

Die bisher bekannten Lösungen für Kühlsysteme sind bereits hinsichtlich der Anwendungsbedürfnisse ausreichend ausgebildet, jedoch weisen diese einen sehr komplexen Aufbau auf. The hitherto known solutions for cooling systems are already sufficiently developed with regard to the application requirements, but these have a very complex structure.

Problemstellung problem

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Kühlsystem bereitzustellen, welches einen einfachen und robusten Aufbau aufweist. The object of the present invention is therefore to provide a cooling system which has a simple and robust construction.

Erfindungsgemäße Lösung Inventive solution

Die obige Aufgabe wird durch eine Kühlvorrichtung zum Kühlen einer Wärme erzeugenden Einheit nach Anspruch 1, durch eine Wandelvorrichtung zum Umwandeln von elektrischer Energie in Wärmeenergie nach Anspruch 10 und/oder durch ein Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, nach Anspruch 11 gelöst. The above object is achieved by a cooling device for cooling a heat generating unit according to claim 1, by a conversion device for converting electrical energy into thermal energy according to claim 10 and / or by a Vehicle, in particular a rail vehicle, solved according to claim 11.

Die Kühlvorrichtung zum Kühlen einer Wärme erzeugenden Einheit weist dazu einen Einlass und einen Auslass auf, wodurch ein Kühlmedium zur Wärme erzeugenden Einheit zu- und abgeführt werden kann. An dem Auslass und/oder Einlass ist dabei mindestens eine Leitmittelvorrichtung zur strömungsdynamischen Manipulation eines die Kühlvorrichtung umströmenden Umgebungsmediums und/oder des Kühlmediums angeordnet. Die Leitmittelvorrichtung weist dazu mindestens ein Leitmittel und mindestens einen thermo-mechanischen, also durch Wärme aktivierbaren, Aktuator zum Betätigen des Leitmittels auf. Somit wird eine kompakte und einfache Verstellung des Leitmittels ermöglicht, da hiermit die Leitmittelvorrichtung mit einem robusten Aktuatorensystem besonders bauteilarm gestaltet werden kann. Die Aktivierung des Aktuators durch das Bereitstellen von Wärme stellt sich im Sinne der Aufgabe als besonders vorteilhaft dar, da nur wenige und unkomplexe Bauteile benötigt werden. The cooling device for cooling a heat-generating unit has for this purpose an inlet and an outlet, whereby a cooling medium can be supplied to and removed from the heat-generating unit. At the outlet and / or inlet, at least one conducting means device is arranged for the flow-dynamic manipulation of an ambient medium flowing around the cooling device and / or the cooling medium. The Leitmittelvorrichtung has for this purpose at least one guide means and at least one thermo-mechanical, that can be activated by heat, actuator for actuating the conductive agent. Thus, a compact and simple adjustment of the conductive agent is made possible because hereby the Leitmittelvorrichtung can be designed with a robust actuator system particularly low component. The activation of the actuator by the provision of heat is in the sense of the task is particularly advantageous because only a few and non-complex components are needed.

Indem der Aktuator durch Wärmeeintrag aktiviert und folglich das Leitmittel entsprechend verstellt wird, kann die Menge und Geschwindigkeit der kühlenden Strömung durch die Kühlvorrichtung bedarfsgerecht, insbesondere selbstregulierend, beeinflusst werden. By the actuator is activated by heat input and consequently the guide means is adjusted accordingly, the amount and speed of the cooling flow through the cooling device can be influenced as needed, in particular self-regulating.

Zudem kann eine abermalige Deaktivierung des Aktuators dazu führen, dass externe, ggf. negative Effekte des Leitmittels beeinflusst werden. Denkbar ist zum Beispiel, dass die Kühlvorrichtung an einem bewegten Fahrzeug Anwendung findet. Dabei kann das Leitmittel so an dem Fahrzeug vorgesehen sein, dass diese bei nicht aktiviertem Aktuator an dem Ein- und/oder Auslass eingeklappt anliegen und diesen ggf. ab- und/oder überdecken. Wird der Aktuator aktiviert, so stellt sich das Leitmittel der Leitvorrichtung auf, öffnen dabei den Ein- oder Auslass und/oder provoziert ein Entstehen oder eine Erhöhung des Luftstroms des Kühlmediums durch die Kühlvorrichtung. Eine Deaktivierung führt wiederrum zum Einklappen des Leitmittels und zu einer Reduzierung des damit verbundenen Luftwiderstands. In addition, a repeated deactivation of the actuator can lead to external, possibly negative effects of the conductive agent are influenced. It is conceivable, for example, that the cooling device is used on a moving vehicle application. In this case, the guide means may be provided on the vehicle so that they rest against the inlet and / or outlet when the actuator is not activated and, if necessary, cover it and / or cover it. If the actuator is activated, then the guide means of the guide device opens, thereby opening the inlet or outlet and / or provoking an emergence or an increase of the air flow of the cooling medium through the cooling device. Deactivation in turn leads to the collapse of the conductive agent and to a reduction of the associated air resistance.

Weiterhin wird durch die von der Wärme erzeugenden Einheit abgegebene Wärme gesteuerte Betätigung der Leitmittelvorrichtung die strömungstechnischen Bedingungen für beispielsweise einen Lüfter verbessert, welcher die Strömung des Kühlmittels oder Umgebungsmediums unterstützt oder erzeugt. Dadurch kann der Lüfter beispielweise kleiner dimensioniert werden, wodurch Gewicht und Bauraum eingespart werden. Furthermore, the heat-controlled actuation of the conductive means device by the heat-generating unit improves the fluidic conditions for, for example, a fan which assists or generates the flow of the coolant or ambient medium. As a result, the fan can be dimensioned smaller, for example, whereby weight and space can be saved.

Weiterhin kann der thermo-mechanische Aktuator derart an der Kühlvorrichtung vorgesehen sein und/oder mit entsprechend ausgeprägten Elementen versehen sein, sodass eine Aktivierung des Aktuators durch den Eintrag von Wärme aus einer externen, vorrichtungsfernen Quelle vollzogen werden kann. Die Verstellung des Leitmittels erfolgt bei Vorliegen entsprechender Temperaturbedingungen somit selbstständig. Dadurch kann ein Öffnen oder Schließen des Aus- und/oder Einlasses erreicht werden. Es kann beispielsweise vorteilhaft sein, den Aktuator oder damit verbundene, Wärme aufnehmende und/oder Wärme übertragende Bauteile so anzuordnen, dass die Aktivierung durch Sonnen- und/oder Umgebungswärme vollzogen werden kann. Günstigerweise aktiviert sich damit der Aktuator bei stärkerer Sonneneinstrahlung, wodurch der Ein- und/oder Auslass der Kühlvorrichtung durch Verstellung des Leitmittels geöffnet wird. Damit wird gewährleitet, dass die zu kühlende Einheit auch bei externer Erwärmung gekühlt wird. Furthermore, the thermo-mechanical actuator can be provided on the cooling device and / or be provided with correspondingly pronounced elements, so that activation of the actuator can be accomplished by the entry of heat from an external, device-remote source. The adjustment of the conductive agent is thus independent if corresponding temperature conditions exist. As a result, opening or closing of the outlet and / or inlet can be achieved. It may be advantageous, for example, to arrange the actuator or associated, heat-absorbing and / or heat-transferring components so that the activation can be accomplished by solar and / or ambient heat. Conveniently, this activates the actuator with stronger solar radiation, whereby the inlet and / or outlet of the cooling device is opened by adjusting the conductive agent. This ensures that the unit to be cooled is also cooled during external heating.

Gemäß einer Ausbildung der Erfindung wird der Aktuator derart mit der Wärme erzeugenden Einheit in eine Wirkverbindung gesetzt, dass dieser bei Erwärmung durch die Wärme erzeugenden Einheit betätigt wird. Indem die produzierte Wärme der zu kühlenden und Wärme erzeugende Einheit direkt zur Aktivierung des Aktuators und damit zum Betätigen der Leitmittelvorrichtung führt, wird eine Selbst-Regelung der Leitmittelvorrichtung ermöglicht. According to one embodiment of the invention, the actuator is put into operative connection with the heat-generating unit in such a way that it is actuated when heated by the heat-generating unit. By directing the heat produced by the unit to be cooled and heat generated to activate the actuator and thus to actuate the conducting means, self-regulation of the conducting means is made possible.

Einer weiteren Ausführungsform zu Folge wird die thermische Wirkverbindung zwischen dem Aktuator und der Wärme erzeugenden Einheit mit Hilfe von geeigneten Übertragungsmitteln hergestellt. Diese können bevorzugt als Bauelement mit einer besonders guten Wärmeleitung ausgebildet sein. Gemäß einer Ausführungsform ist hier die Verwendung von geeignet geformten Wärmeleitern möglich, hergestellt beispielsweise unter Verwendung von Kupfer, Aluminium, Silber oder geeigneten thermisch gut leitenden Legierungen. Diese Übertragungsmittel sollten baulich mindestens in unmittelbarer Nähe der Wärme erzeugenden Einheit und des Aktuators – wenn nicht sogar damit verbunden – angeordnet sein, um eine schnelle und effiziente Wärmeübertragung zu gewährleisten. Eine Erwärmung der Wärme erzeugenden Einheit führt dann zu einer Erwärmung der Übertragungsmittel. Diese übertragen die Wärme wiederum auf den Aktuator und aktivieren denselben. According to a further embodiment, the thermal operative connection between the actuator and the heat-generating unit is produced by means of suitable transmission means. These may preferably be formed as a component with a particularly good heat conduction. According to one embodiment, the use of suitably shaped heat conductors made, for example, using copper, aluminum, silver or suitable thermally highly conductive alloys is possible here. These transfer means should be structurally located at least in the immediate vicinity of the heat generating unit and the actuator, if not connected, to ensure rapid and efficient heat transfer. Heating of the heat generating unit then leads to heating of the transmission means. These in turn transfer the heat to the actuator and activate it.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Leitmittelvorrichtung mit dem Aktuator derart am Ein- und/oder Auslass angeordnet, dass bei Aktivierung des Aktuators eine damit verbundene Verstellung des Leitmittels eine Erhöhung des Kühlstroms durch die Kühlvorrichtung ermöglicht wird. Bei Aktivierung des Aktuators wird beispielsweise das Leitmittel so verstellt, dass der Strömungsquerschnitt des Aus- oder Einlasses vergrößert wird. According to one embodiment, the Leitmittelvorrichtung is arranged with the actuator at the inlet and / or outlet, that upon activation of the actuator, an associated adjustment of the conductive means an increase of the cooling flow is made possible by the cooling device. Upon activation of the actuator, for example, the guide means is adjusted so that the flow cross-section of the outlet or inlet is increased.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind Aktuator, Leitmittelvorrichtung, Größe und Form des Ein- und/oder Auslasses und/oder optionale Mittel zur Wärmeübertragung und die Wärme erzeugende Einheit funktional aufeinander abgestimmt und ausgelegt. Dadurch wird erreicht, dass eine Aktivierung des Aktuators nur dann stattfindet, wenn die Temperatur der Wärme erzeugenden Einheit einen Grenzbereich, insbesondere einen Grenzwert überschreitet. Beispielsweise kann das Leitmittel der Leitmittelvorrichtung bezüglich eines Gehäuses der Kühlvorrichtung in einem eingeklappten, zurückgezogenen oder angelegten Zustand gehalten sein, solange keine Kühlung notwendig ist. Überschreitet die Temperatur der von der Wärme erzeugenden Einheit abgegebenen Wärme den Grenzbereich oder Grenzwert, so bewirkt die abgegebene Wärme eine Aktivierung des Aktuators. Dies führt zu einer Verstellung des Leitmittels und ggf. zu einem Öffnen bzw. zu einer Veränderung des Querschnitts des Ein- und/oder Auslasses und folglich zu einer Entstehung oder Erhöhung eines Kühlstroms des Kühlmediums entlang der Wärme erzeugenden Einheit. Sinkt im weiteren Betrieb die Temperatur der Wärme erzeugenden Einheit – durch effektive Kühlung und/oder durch Deaktivierung der Wärme erzeugenden Einheit – unter den Grenzbereich bzw. unter die Grenztemperatur, so wird der Aktuator wegen des fehlenden Wärmeeintrags deaktiviert. Dadurch wird die Leitmittelvorrichtung so betätigt, dass das Leitmittel zurückgestellt wird und dadurch der Kühlstrom reduziert oder beendet wird. According to a further embodiment of the invention, actuator, Leitmittelvorrichtung, size and shape of the inlet and / or outlet and / or optional means for heat transfer and the heat generating unit are functionally matched and designed. It is thereby achieved that activation of the actuator only takes place when the temperature of the heat-generating unit exceeds a limit range, in particular a limit value. For example, the conducting means of the conducting means device may be maintained in a folded, retracted or applied condition with respect to a housing of the cooling device, as long as no cooling is necessary. If the temperature of the heat emitted by the heat generating unit exceeds the limit or limit, the heat emitted causes activation of the actuator. This leads to an adjustment of the guide means and possibly to an opening or to a change in the cross section of the inlet and / or outlet and consequently to a creation or increase of a cooling flow of the cooling medium along the heat generating unit. Decreases in further operation, the temperature of the heat generating unit - by effective cooling and / or by deactivating the heat generating unit - below the limit or below the limit temperature, the actuator is deactivated because of the lack of heat input. Thereby, the Leitmittelvorrichtung is operated so that the guide means is reset and thereby the cooling flow is reduced or terminated.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung steht der Aktuator derart mit dem Auslass in einer Wirkverbindung, dass der Aktuator durch Einwirkung von am Auslass vorliegender Wärmeenergie betätigbar ist. Diese Wärmeenergie ist beispielsweise in dem Kühlmedium vorhanden, das durch die Wärme erzeugende Einheit erwärmt wird und in den Bereich des Auslasses vordringt. Folglich werden hierbei die zuvor genannten Mittel zur Wärmeübertragung – zumindest für den Aktuator am Auslass – durch das in einem Strömungskanal zwischen Wärme erzeugender Einheit und Auslass vorhandene Kühlmedium selbst gebildet. Bei entsprechender Gestaltung des Aus- und/oder Einlasses funktioniert die oben beschriebene vorteilhafte Selbstregelung hier analog: Während einer Anfangssituation ist die Wärme erzeugende Einheit inaktiv, d.h. die Temperatur des Kühlmediums liegt unter dem Grenzbereich bzw. unter der Grenztemperatur, der Aktuator ist nicht aktiviert und das Leitmittel der Leitmittelvorrichtung ist eingeklappt. Dadurch ist der Querschnitt des Auslasses verschlossen oder verringert, sodass keine oder nur wenig Strömung des Kühlmediums vorbei an der Wärme erzeugenden Einheit entstehen kann. Wird die Wärme erzeugende Einheit in Betrieb genommen, so gibt diese Wärme an das sie umgebende Kühlmedium ab und erwärmt es. Dies führt im Folgenden auch zu einer Erwärmung des Kühlmediums in der Umgebung des Auslasses, wo die Wärmeenergie auf den Aktuator übertragen wird und zu dessen Aktivierung führt. Dadurch wird das Leitmittel der Leitmittelvorrichtung verstellt bzw.- wird ausgeklappt, sodass sich der Querschnitt des Auslasses vergrößert oder öffnet. Unabhängig davon, ob der Einlass vorher bereits geöffnet war oder durch geeignete, analoge Mittel sich ebenfalls öffnet, wird somit ein Strom des Kühlmediums vorbei an der Wärme erzeugenden Einheit ermöglicht oder erhöht, wodurch diese eine Kühlung erfährt. According to one embodiment of the invention, the actuator is in operative connection with the outlet in such a way that the actuator can be actuated by the action of heat energy present at the outlet. This heat energy is present, for example, in the cooling medium, which is heated by the heat-generating unit and penetrates into the region of the outlet. Consequently, in this case, the aforementioned means for heat transfer - at least for the actuator at the outlet - are formed by the existing in a flow channel between the heat generating unit and outlet cooling medium itself. With an appropriate design of the outlet and / or inlet, the advantageous self-regulation described above works analogously here: During an initial situation, the heat-generating unit is inactive, ie. the temperature of the cooling medium is below the limit or below the limit temperature, the actuator is not activated and the conducting means of the conducting means device is folded. As a result, the cross-section of the outlet is closed or reduced, so that no or little flow of the cooling medium can occur past the heat-generating unit. When the heat generating unit is put into operation, this heat gives off to the surrounding cooling medium and heats it. This also leads to a subsequent heating of the cooling medium in the vicinity of the outlet, where the heat energy is transferred to the actuator and leads to its activation. As a result, the guide means of the guide means device is adjusted or is unfolded, so that the cross section of the outlet increases or opens. Regardless of whether the inlet has been previously opened or also opens by suitable analogue means, a flow of the cooling medium past the heat generating unit is thus allowed or increased, whereby it undergoes cooling.

Am Einlass kann eine Leitmittelvorrichtung entsprechend vorgesehen sein. Dabei kann der Aktuator in der Umgebung des Einlasses angeordnet sein und steht jedoch über geeignete Mittel zur Wärmeübertragung mit dem Kühlmedium am Auslass oder mit der Wärme erzeugenden in thermischer Verbindung. At the inlet, a Leitmittelvorrichtung may be provided accordingly. In this case, the actuator may be arranged in the vicinity of the inlet and is, however, in thermal communication via suitable means for heat transfer with the cooling medium at the outlet or with the heat-generating.

Alternativ dazu kann der Aktuator der Leitmittelvorrichtung des Einlasses – gleich dem Aktuator der Leitmittelvorrichtung des Auslasses – in der Umgebung des Auslasses angeordnet sein. Auch können beide Aktuatoren durch eine Baueinheit gebildet werden. Die Aktuatoren sind entweder durch die Wärme des Kühlmediums oder durch thermische Übertragungsmittel erwärmbar. Weiterhin sind mechanische Übertragungsmittel zur Übertragung der Stellbewegung des Aktuators am Auslass zur Leitmittelvorrichtung am Einlass vorgesehen. Alternatively, the actuator of the lead means device of the inlet - like the actuator of the lead means device of the outlet - may be arranged in the vicinity of the outlet. Also, both actuators can be formed by a structural unit. The actuators can be heated either by the heat of the cooling medium or by thermal transfer means. Furthermore, mechanical transmission means are provided for transmitting the actuating movement of the actuator at the outlet to the guide means device at the inlet.

Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung weißt die Kühlvorrichtung keine zusätzliche Vorrichtung zur Aktivierung des Aktuators auf, welche im Wesentlichen ausschließlich zu diesem Zweck vorgesehen ist. Die hier beschriebene passive Aktivierung des Aktuators erfolgt im Wesentlichen ausschließlich durch die Wärmeenergie der Wärme erzeugenden bzw. über die Abwärme der zu kühlenden Einheit. Insbesondere kann dabei die Wärme erzeugende Einheit als elektrischer Widerstand einer elektrischen Bremsvorrichtung, Kühlrippen einer Reibungs- oder Fluidbremse und/oder Kühlelemente eines Antriebs ausgebildet sein. According to a particular embodiment of the invention, the cooling device has no additional device for activating the actuator, which is provided essentially exclusively for this purpose. The passive activation of the actuator described here takes place essentially exclusively by the heat energy of the heat-generating unit or via the waste heat of the unit to be cooled. In particular, the heat-generating unit may be designed as an electrical resistance of an electric brake device, cooling ribs of a friction or fluid brake and / or cooling elements of a drive.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Leitmittel der Leitmittelvorrichtung zumindest teilweise durch einen Bereich des Aktuators selbst gebildet. Dabei sind das Leitmittel und der Aktuator zumindest teilweise als bauliche Einheit ausgebildet und können sogar aus demselben Werkstoff hergestellt sein. Die äußere Form dieser baulichen Einheit ist dabei durch Wärmeeintrag veränderbar ist. Dadurch wird die Leitmittelvorrichtung abermals vereinfacht und die Bauteilmenge reduziert. According to a further embodiment, the conducting means of the conducting means device is at least partially formed by a region of the actuator itself. The guide means and the actuator are at least partially formed as a structural unit and may even be made of the same material. The external shape of this structural unit is variable by heat input. As a result, the Leitmittelvorrichtung is again simplified and reduces the component quantity.

Denkbar ist dabei, dass der Aktuator ein bimetallisches Element aufweist. Vorzugsweise wird dabei das Leitmittel aus einem Metallstreifen oder -platte mit zwei Schichten unterschiedlicher Metalle hergestellt, die miteinander stoffschlüssig oder formschlüssig verbunden sind. Aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungskoeffizienten der Metalle und/oder der Verbindung der beiden kommt es bei einer Temperaturänderung zu einem Verbiegen der Platte. Denkbar ist, dass das Leitmittel im kühlen bzw. nicht erwärmten Zustand eben, z.B. flach, ausgebildet ist und am Aus- und/oder Einlass eben bzw. flach anliegt und/oder diesen zumindest teilweise abdeckt. Wird nun das Leitmittel erwärmt, so biegt sich das plattenförmige Leitmittel von dem Ein- und/oder Auslass weg und bildet somit eine Abweiser und/oder Windfänger und/oder gibt die Öffnung des Ein- und/oder Auslasses zumindest teilweise frei. Zum Beispiel kann das Bimetall durch Zink und Stahl oder auch durch Stahl in Kombination mit der Legierung Messing gebildet werden. It is conceivable that the actuator has a bimetallic element. Preferably In this case, the conductive agent is produced from a metal strip or plate with two layers of different metals, which are connected to one another in a material-locking or positive-locking manner. Due to different thermal expansion coefficients of the metals and / or the connection of the two, it comes with a change in temperature to a bending of the plate. It is conceivable that the conducting means is flat, eg flat, in the cool or unheated state and flat or flat against the extraction and / or inlet and / or at least partially covering it. Now, if the guide means is heated, the plate-shaped guide bends away from the inlet and / or outlet and thus forms a deflector and / or wind catcher and / or at least partially free the opening of the inlet and / or outlet. For example, the bimetal can be formed by zinc and steel or by steel in combination with the brass alloy.

Gemäß einer Ausführungsform ist das Leitmittel zumindest teilweise aus einer Formgedächtnislegierung hergestellt. Da solche Legierungen nach einer mechanischen Verformung eine Ursprungsform unter Temperatureinfluss wieder annehmen können, eignen sich diese gut zur erfindungsgemäßen Anwendung. Eine ursprüngliche Form könnte das ausgelenkte bzw. gebogene Leitmittel repräsentieren, die eingenommen wird, wenn das Leitelement mit der Wärme beaufschlagt wird. Gegebenenfalls müssen geeignete Rückstellmittel wie Federn bereitgestellt werden, die ein Verschließen der Öffnung des Aus- und/oder Einlass durch Verformung ermöglichen. According to one embodiment, the conducting means is at least partially made of a shape memory alloy. Since such alloys can resume an original shape under the influence of temperature after mechanical deformation, they are well suited to the application according to the invention. An original shape could represent the deflected lead that is taken when heat is applied to the lead. Optionally, suitable return means, such as springs, must be provided to allow closure of the opening of the outlet and / or inlet by deformation.

Besonders vorteilhaft erweist sich die Verwendung von Formgedächtnislegierungen mit einem Zweiweg-Effekt. Denn das aus einer solchen Formgedächtnislegierung hergestellte Leitmittel kann je nach Temperaturniveau zwei unterschiedliche Formen annehmen. Je nach Bedarf und Anwendungsort kann das Leitmittel den Ein- oder Auslass bei Kühlungsanforderung vergrößern, öffnen und/oder günstige Strömungsverhältnisse schaffen. Particularly advantageous is the use of shape memory alloys with a two-way effect. Because the Leitmittel made of such a shape memory alloy can take two different forms depending on the temperature level. Depending on the need and the application site, the guide means can increase the inlet or outlet when cooling request, open and / or create favorable flow conditions.

Es wird vorgeschlagen als Formgedächtnislegierung z.B. Legierungen aus Nickel-Titan, Nickel-Titan-Kupfer, Kupfer-Zink, Kupfer-Zink-Aluminium, Kupfer-Aluminium-Nickel, Eisen-Nickel-Aluminium, Eisen-Mangan-Silizium und/oder Zink-Gold-Kupfer zu verwenden. It is proposed as a shape memory alloy e.g. Alloys of nickel-titanium, nickel-titanium-copper, copper-zinc, copper-zinc-aluminum, copper-aluminum-nickel, iron-nickel-aluminum, iron-manganese-silicon and / or zinc-gold-copper to use.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst der Aktuator einen mit einem Fluid, z.B. Gas oder einer Flüssigkeit, oder mit Wachs gefüllten Ausdehnungskörper auf. Das Gas, Wachs oder die Flüssigkeit weist eine hohe, zumindest weitgehend lineare Volumen-Ausdehnung auf. Der Aktuator ist so aufgebaut, dass sich dessen Volumen bei einer Temperaturveränderung ändert, insbesondere dass sich bei Erhöhung der Temperatur das Volumen vergrößert und bei Reduzierung verringert. Weiterhin sind die geometrischen Abmaße, flexible und unflexible Bereiche einer Wandung des Ausdehnungskörpers derart gewählt, dass bei einer Ausdehnung der Flüssigkeit eine gewünschte geometrische Veränderung des Körpers vollzogen wird. Denkbar ist, dass der Ausdehnungskörper eine zylinderförmige Gestalt aufweist, wobei ein topfartiger Bereich aus einem unflexiblen Material und eine deckelähnliche Seite u.a. aus einer flexiblen Membran bestehen. Eine Ausdehnung der Flüssigkeit bewirkt folglich ein Auswölben der Membran. Diese kann bei entsprechender Gestaltung direkt als Leitmittel fungieren oder auch mittels einer geeigneten Übertragungsmechanik das Leitmittel der Leitmittelvorrichtung verstellen. According to another embodiment, the actuator comprises one with a fluid, e.g. Gas or a liquid, or filled with wax expansion body. The gas, wax or liquid has a high, at least largely linear volume expansion. The actuator is constructed so that its volume changes with a temperature change, in particular that the volume increases as the temperature increases and decreases when reduced. Furthermore, the geometric dimensions, flexible and inflexible areas of a wall of the expansion body are selected such that upon expansion of the liquid a desired geometric change of the body is performed. It is conceivable that the expansion body has a cylindrical shape, wherein a pot-like area of an inflexible material and a lid-like side u.a. consist of a flexible membrane. An expansion of the liquid thus causes a bulging of the membrane. This can act directly as a guide means with appropriate design or adjust by means of a suitable transmission mechanism, the conductive agent of the Leitmittelvorrichtung.

Weiterhin kann der Ausdehnungskörper selbst als Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet sein, welcher das Leitmittel der Leitmittelvorrichtung betätigen kann. Insbesondere kann dabei ein Reservoir der Flüssigkeit oder des Gases in einem erwärmbaren Bereich der Kühlvorrichtung angeordnet sein und mit der Kolben-Zylinder-Einheit in hydraulischer oder pneumatischer Verbindung stehen. Eine Erwärmung des Reservoirs führt dann zu einer Strömung der Flüssigkeit oder des Gases aus dem Reservoir in die Kolben-Zylinder-Einheit, wodurch diese das Leitmittel der Leitmittelvorrichtung betätigt. Furthermore, the expansion body itself may be formed as a piston-cylinder unit which can actuate the guide means of the Leitmittelvorrichtung. In particular, a reservoir of the liquid or of the gas can be arranged in a heatable region of the cooling device and be in hydraulic or pneumatic connection with the piston-cylinder unit. Heating of the reservoir then results in a flow of the liquid or gas from the reservoir into the piston-cylinder unit, thereby actuating the conducting means of the conducting means device.

In Erweiterung dieses Grundprinzips wird gemäß einer Ausführungsform vorgeschlagen, das Leitmittel als Strömungsklappe derart auszubilden und anzuordnen, dass damit ein Volumenstrom des Umgebungsmediums und/oder des Kühlmediums hinzu und/oder weg von der Wärme erzeugenden Einheit manipulierbar ist. Dies kann dadurch umgesetzt werden, indem je eine Strömungsklappe oder -klappenvorrichtung direkt an dem Auslass und/oder an dem Einlass angeordnet ist und diesen zumindest teilweise abdeckt bzw. öffnen oder schließen kann. In vorteilhafter Weise kann somit der Ein- und/oder Auslass nur im Bedarfsfall bei aktiver Kühlung geöffnet werden. Dadurch wird das Innere der Kühlvorrichtung bei Inaktivität vor äußeren Einflüssen, wie Feuchtigkeit, Staub oder Sand geschützt. Dies führt zu einer Erhöhung der Lebensdauer der Kühlvorrichtung. In an extension of this basic principle, it is proposed according to one embodiment to design and arrange the guide means as a flow flap in such a way that a volume flow of the ambient medium and / or the cooling medium is added and / or manipulated away from the heat-generating unit. This can be implemented by each of a flow flap or flap device is disposed directly on the outlet and / or at the inlet and this at least partially covers or can open or close. Advantageously, thus, the inlet and / or outlet can be opened only when necessary with active cooling. As a result, the interior of the cooling device is protected against external influences such as moisture, dust or sand during inactivity. This leads to an increase in the life of the cooling device.

Gemäß einer Ausgestaltung sind ein erstes Leitmittel und ein erster Aktuator wirksam am Auslass angeordnet. Dadurch kann sichergestellt werden, dass der Aktuator durch die im Bereich des Auslasses vorliegende Abwärme aktiviert und diese Bewegung direkt an das erste Leitmittel übertragen werden kann. Besonders effektiv wird dies umgesetzt, wenn der Aktuator und das erste Leitmittel als Baueinheit – wie oben beschrieben – ausgebildet sind. According to one embodiment, a first conducting means and a first actuator are effectively arranged at the outlet. As a result, it can be ensured that the actuator is activated by the waste heat present in the region of the outlet, and this movement can be transmitted directly to the first conducting means. This is implemented particularly effectively if the actuator and the first conducting means are constructed as a structural unit as described above.

Weiterführend wird offenbart, dass die Kühlvorrichtung im Anwendungsfall von dem als Luft ausgebildeten Umgebungsmedium umströmt wird. Beispielsweise ist die Kühlvorrichtung auf einem Dach oder an einem Unterboden eines Schienen- oder Lastkraftfahrzeugs verbaut und wird während der Fahrt von der Umgebungsluft umstrichen. It is further disclosed that the cooling device is flowed around in the application of the formed as air surrounding medium. For example, the cooling device is installed on a roof or on a subfloor of a rail or truck and is circumscribed during the journey of the ambient air.

Das erste Leitmittel ist einer Ausführungsform nach derart am Auslass angeordnet, sodass in einer unmittelbaren Umgebung des Auslasses ein Unterdruck mittels des überströmenden Umgebungsmediums erzeugbar ist. Dazu kann der Venturi-Effekt genutzt werden, indem die Strömungsgeschwindigkeit des Umgebungsmediums im Bereich des Auslasses mittel der Strömungsklappe erhöht wird. Der dadurch entstehende Unterdruck saugt die Luft aus dem Auslass der Kühlvorrichtung und bedingt somit eine verbesserte Belüftung und Kühlung der Wärme erzeugenden Einheit. Ist diese in einem inaktiven Zustand, so liegt keine Wärme am ebenfalls inaktiven Aktuator an, wodurch wiederum das Leitmittel eingeklappt ist oder am Gehäuse der Kühlvorrichtung anliegt und ggf. den Auslass zumindest teilweise verschließt. According to one embodiment, the first conducting means is arranged at the outlet in such a way that a negative pressure can be generated in an immediate vicinity of the outlet by means of the overflowing surrounding medium. For this purpose, the Venturi effect can be used by the flow rate of the ambient medium in the area of the outlet by means of the flow flap is increased. The resulting negative pressure sucks the air from the outlet of the cooling device and thus requires improved ventilation and cooling of the heat generating unit. If this is in an inactive state, no heat is applied to the likewise inactive actuator, which in turn causes the conducting means to be folded in or rests against the housing of the cooling device and possibly at least partially closes the outlet.

Gemäß einer Ausführungsform ist ein zweites Leitmittel wirksam am Einlass angeordnet und ein zweiter Aktuator zur Betätigung des zweiten Leitmittels vorgesehen. According to one embodiment, a second guide means is operatively disposed at the inlet and a second actuator is provided for actuating the second guide means.

Dabei ist der zweite Aktuator entweder in einem Bereich der Kühlvorrichtung angeordnet, welcher durch die Wärme erzeugende Einheit ohnehin erwärmt wird. Dies kann am Auslass oder direkt an der Wärme erzeugenden Einheit sein. In diesem Fall ist eine geeignete Übertragungsmechanik, z.B. in Form von Bowdenzügen oder Gestängen, vorgesehen, womit die Bewegung des Aktuators auf das zweite Leitmittel übertragen wird. In this case, the second actuator is arranged either in a region of the cooling device, which is heated by the heat generating unit anyway. This may be at the outlet or directly at the heat generating unit. In this case, a suitable transfer mechanism, e.g. in the form of Bowden cables or rods, provided, whereby the movement of the actuator is transmitted to the second Leitmittel.

Alternativ dazu ist der Aktuator direkt am zweiten Leitmittel – ggf. in Baueinheit damit – vorgesehen. Dabei ist eine thermische Wirkverbindung zwischen dem ersten Aktuator und der Wärme erzeugenden Einheit mit Hilfe von geeigneten Übertragungsmitteln – wie bereits oben beschrieben – herzustellen. Alternatively, the actuator is directly on the second Leitmittel - possibly in unit so - provided. In this case, a thermal operative connection between the first actuator and the heat-generating unit by means of suitable transmission means - as already described above - to produce.

Gemäß einer Weiterentwicklung ist das zweite Leitmittel derart am Einlass der vom Kühlmedium umströmten Kühlvorrichtung angeordnet, dass in einer unmittelbaren Umgebung des Einlasses ein Überdruck mittels des überströmenden Umgebungsmediums erzeugbar ist. Dies führt zu einer verbesserten Belüftung der Kühlvorrichtung. Das zweite Leitmittel kann dazu als „Wind-Fänger“ – ähnlich einer Windhutze – der Umgebungsströmung entgegen weisend am Einlass vorgesehen sein. According to a further development, the second conducting means is arranged at the inlet of the cooling device around which the cooling medium flows in such a way that an overpressure by means of the overflowing surrounding medium can be generated in a direct vicinity of the inlet. This leads to improved ventilation of the cooling device. The second guide means may be provided as a "wind catcher" - similar to a cowl - the ambient flow opposite to the inlet.

Gemäß einer Ausführungsform weist die Kühlvorrichtung einen Strömungskanal auf, der den Einlass mit dem Auslass verbindet. Dies trägt dazu bei, die Strömung des Kühlmediums vorbei an der Wärme erzeugenden Einheit zu verbessern. Der Strömungskanal ist dabei derart aerodynamisch gestaltet, dass wenig Verwirbelungen und Toträume in der Kühlvorrichtung entstehen können. Zudem werden so im Wesentlichen ausschließlich die zu kühlenden Bauteile der Kühlvorrichtung umströmt werden. According to one embodiment, the cooling device has a flow channel which connects the inlet to the outlet. This helps to improve the flow of the cooling medium past the heat generating unit. The flow channel is designed aerodynamically such that little turbulence and dead space can arise in the cooling device. In addition, essentially only the components of the cooling device to be cooled are flowed around in this way.

Der Einsatzbereich und die Zuverlässigkeit der Kühlvorrichtung werden mittels einer weiteren Ausführungsform weiter verbessert, indem Mittel zur Zwangsbelüftung der Wärme erzeugenden Einheit vorgesehen sind. Diese können als Gebläse ausgebildet sein, welches insbesondere in dem Strömungskanal verbaut ist. Dadurch wird ein ausreichender Volumenstrom auch bei fehlender Umströmung – z. B. im bei Stillstand des Fahrzeugs – durch die Kühlvorrichtung sichergestellt. The area of use and the reliability of the cooling device are further improved by means of a further embodiment by means for forced ventilation of the heat generating unit are provided. These can be designed as fans, which is installed in particular in the flow channel. As a result, a sufficient flow even in the absence of flow around -. B. at standstill of the vehicle - ensured by the cooling device.

Im Rahmen der Erfindung wird auch eine Wandelvorrichtung zum Umwandeln von elektrischer Energie in Wärmeenergie mit einer Kühlvorrichtung nach zumindest einem der beschriebenen Ausführungsformen offenbart. Solche Wandelvorrichtungen weisen dabei eine als elektrischer Widerstand ausgebildete Wärme erzeugenden Einheit auf. The invention also discloses a conversion device for converting electrical energy into thermal energy with a cooling device according to at least one of the described embodiments. Such conversion devices have a designed as an electrical resistance heat generating unit.

Besonders vorteilhaft lässt sich diese Wandelvorrichtung in einem Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, umfassend eine Vorrichtung zur Erzeugung von elektrischer Energie zur Anwendung bringen. Diese Wandelvorrichtung kann dabei als elektrische Bremse ausgebildet sein, welche dazu dient, kinetische Energie in Wärme umzuwandeln. This conversion device can be used particularly advantageously in a vehicle, in particular a rail vehicle, comprising a device for generating electrical energy. This conversion device can be designed as an electric brake, which serves to convert kinetic energy into heat.

Handelt es sich bei einem Schienenfahrzeug um einen Typ, welcher gleichermaßen in Vorwärts- und Rückwärtsfahrt betrieben werden kann, so sind Anpassungen bei der Gestaltung der ersten Leitmittelvorrichtung und zweiten Leitmittelvorrichtung bzw. der Kühlvorrichtung notwendig. Denn wenn die Leitmittelvorrichtung aktiv zur Unterstützung der Durchströmung des Strömungskanals beitragen sollen, insbesondere durch Erzeugung eines Überdrucks am Einlass und/oder Unterdrucks am Auslass, so hängt der damit verbundenen aerodynamische Effekt direkt von der Richtung des Fahrtwindes ab. Denkbar ist es, die Durchströmungsrichtung der Kühlvorrichtung mit dem Wechsel der Fahrtrichtung zu ändern. Dadurch vertauschten sich Ein- und Auslass, das Wind fangende, zweite Leitmittel des Einlasses wird zum abweisenden, ersten Leitmittel des Auslasses und umgekehrt. If a rail vehicle is a type which can be operated equally forward and reverse, adjustments in the design of the first conductive means device and the second conductive device or the cooling device are necessary. For if the Leitmittelvorrichtung to actively contribute to support the flow through the flow channel, in particular by generating an overpressure at the inlet and / or negative pressure at the outlet, so the associated aerodynamic effect depends directly on the direction of the wind. It is conceivable to change the direction of flow of the cooling device with the change of the direction of travel. As a result, the inlet and outlet changed, the wind catching, second inlet of the inlet becomes the repellent, first guide means of the outlet and vice versa.

Gemäß einer Ausführungsform weist das Fahrzeug, insbesondere das Schienenfahrzeug, einen elektrischen Antrieb auf. Dieser kann bei einer Bremsanforderung generatorisch betrieben werden, wobei die dadurch erzeugte elektrische Energie zum einen in das Stromnetz oder einen Energiespeicher gespeist werden kann, und zum anderen mit Hilfe des elektrischer Widerstands in Wärme gewandelt wird. Diese erzeugte Wärme aktiviert im Folgenden die Aktuatoren und die Leitmittelvorrichtung ermöglicht einen Kühlstrom durch die Kühlvorrichtung. According to one embodiment, the vehicle, in particular the rail vehicle, has an electric drive. This can be operated in a regenerative braking request, the electrical energy generated thereby can be fed to the one in the power grid or an energy storage, and on the other with the help of electrical resistance is converted into heat. This generated heat subsequently activates the actuators and the Leitmittelvorrichtung allows a cooling flow through the cooling device.

Die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können beliebig miteinander kombiniert werden. The above-described embodiments may be arbitrarily combined with each other.

Kurzbeschreibung der Figuren Brief description of the figures

Die beiliegenden Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erläuterung der Prinzipien der Erfindung. Die Elemente der Zeichnungen sind relativ zueinander und nicht notwendigerweise maßstabsgetreu. The accompanying drawings illustrate embodiments and, together with the description, serve to explain the principles of the invention. The elements of the drawings are relative to one another and not necessarily to scale.

Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechend ähnliche Teile. Like reference numerals designate corresponding parts accordingly.

1 zeigt ein exemplarisches Schienenfahrzeug gebildet durch zwei Wagen. 1 shows an exemplary rail vehicle formed by two cars.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Wandelvorrichtung. 2 shows a schematic representation of a conversion device.

3a und 3b zeigen eine Leitmittelvorrichtung aus 2 gemäß einer ersten Ausführungsform. 3a and 3b show a Leitmittelvorrichtung 2 according to a first embodiment.

4a und 4b zeigen eine Leitmittelvorrichtung aus 2 gemäß einer zweiten Ausführungsform. 4a and 4b show a Leitmittelvorrichtung 2 according to a second embodiment.

Ausführungsformen embodiments

1 zeigt ein exemplarisches Schienenfahrzeug 101 umfassend zwei Wagen, wobei zumindest in einem Wagen ein elektrischer Antrieb und eine elektrische Bremse vorgesehen sind. Diese können unter einem Boden des Schienenfahrzeugs 101 angeordnet sein. Bei einer elektrischen Bremsung wird ein Antriebsmotor als Generator betrieben, wodurch die kinetische Energie des Schienenfahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt wird. Diese wird günstigerweise in das Stromnetz zurückgespeist oder über den elektrischen Widerstand 5 der Wandelvorrichtung 100 in Wärme umgewandelt wird. 1 shows an exemplary rail vehicle 101 comprising two cars, wherein at least in a carriage, an electric drive and an electric brake are provided. These can be under a floor of the rail vehicle 101 be arranged. In an electric braking, a drive motor is operated as a generator, whereby the kinetic energy of the rail vehicle is converted into electrical energy. This is conveniently fed back into the power grid or via the electrical resistance 5 the conversion device 100 is converted into heat.

Die Wandelvorrichtung 100 gemäß 1 wird anhand 2 erläutert. In einem Gehäuse 6 der Wandelvorrichtung 100 ist ein elektrischer Widerstand 5 angeordnet, der wiederum in direktem Kontakt mit einer Kühlvorrichtung 1 steht. In dieser Ausführungsform ist die Wandelvorrichtung 100 mit dem elektrischen Widerstand 5 und der Kühlvorrichtung 1 in einem gemeinsamen Gehäuse 6 verbaut. Über einen Einlass 3 der Kühlvorrichtung 1 tritt das Kühlmedium 10, z.B. Luft, in den Strömungskanal 7 ein. An dem Einlass 3 kann ein Gitter oder Metallnetz zum Schutz der Kühlvorrichtung 1 vor Fremdpartikeln angebracht sein. Das Kühlmedium 10 strömt durch den Strömungskanal 7, passiert den Lüfter 4 und gelangt zu dem elektrischen Widerstand 5. Diesen durch- oder umstreift das Kühlmedium 10 derart, dass es Wärme vom Widerstand 5 aufnimmt. Das erwärmte Kühlmedium 10 gelangt dann zum Auslass 2 und verlässt die Kühlvorrichtung 1 bzw. die Wandelvorrichtung 100. The conversion device 100 according to 1 is based 2 explained. In a housing 6 the conversion device 100 is an electrical resistance 5 arranged, in turn, in direct contact with a cooling device 1 stands. In this embodiment, the conversion device 100 with the electrical resistance 5 and the cooling device 1 in a common housing 6 installed. About an inlet 3 the cooling device 1 enters the cooling medium 10 , eg air, into the flow channel 7 one. At the inlet 3 Can be a grid or metal net to protect the cooling device 1 be attached before foreign particles. The cooling medium 10 flows through the flow channel 7 , happens the fan 4 and gets to the electrical resistance 5 , This runs through or around the cooling medium 10 such that there is heat from the resistor 5 receives. The heated cooling medium 10 then comes to the outlet 2 and leaves the cooler 1 or the conversion device 100 ,

Am Auslass 2 ist eine erste Leitmittelvorrichtung 24 mit einem ersten Leitmittel 22 und am Einlass 3 eine zweite Leitmittelvorrichtung 25 mit einem zweiten Leitmittel 23 vorgesehen. Damit kann eine Strömung eines Umgebungsmedium 11 und/oder der Strömung des Kühlmediums 10 durch die Kühlvorrichtung 1 beeinflusst werden. Beide Leitmittelvorrichtungen 24, 25 sind hierbei nur exemplarisch gezeigt, mögliche Ausführungsformen werden in den 3a, 3b, 4a und 4b näher erläutert. Das zweite Leitmittel 23 des Einlasses 3 ist beispielsweise als Strömungsklappe ausgebildet, die entgegen einer Anströmrichtung eines die Wandelvorrichtung 100 umströmenden Umgebungsmediums 11 geöffnet werden kann. Dazu steht das zweite Leitmittel 23 mit einem nicht dargestellten zweiten thermo-mechanischen Aktuator in einer mechanischen Wirkverbindung. Dieser ist derart in der Kühlvorrichtung 1 vorgesehen, dass dieser von der Wärme des Widerstands 5 beaufschlagt wird. At the outlet 2 is a first conductive means device 24 with a first conducting agent 22 and at the inlet 3 a second conductive means device 25 with a second conductive agent 23 intended. This allows a flow of a surrounding medium 11 and / or the flow of the cooling medium 10 through the cooling device 1 to be influenced. Both Leitmittelvorrichtungen 24 . 25 Here are shown only by way of example, possible embodiments are in the 3a . 3b . 4a and 4b explained in more detail. The second guiding agent 23 of the inlet 3 For example, is designed as a flow flap, which counter to a direction of flow of the conversion device 100 surrounding ambient medium 11 can be opened. This is the second lead 23 with a second thermo-mechanical actuator, not shown, in a mechanical operative connection. This is so in the cooling device 1 provided that this from the heat of resistance 5 is charged.

Am Auslass 2 ist das erste Leitmittel 22 der ersten Leitmittelvorrichtung 24 angeordnet, wobei in diesem Fall sich das erste Leitmittel 22 derart anheben kann, dass eine Abweiser-ähnliche Wirkung auf das umströmende Umgebungsmedium 11 ausgeübt wird. Das erste Leitmittel 22 wird durch den nicht dargestellten ersten Aktuator betätigt, wenn dieser mit Wärme beaufschlagt wird. At the outlet 2 is the first guiding agent 22 the first Leitmittelvorrichtung 24 arranged, in which case the first conductive means 22 can raise such that a deflector-like effect on the surrounding medium flowing around 11 is exercised. The first guiding agent 22 is actuated by the first actuator, not shown, when it is applied with heat.

Die Funktionsweise der Kühlvorrichtung 1 bei Anwendung in der Wandelvorrichtung 100 des Schienenfahrzeugs 101 soll im Folgenden dargelegt werden:
Ist die Wandelvorrichtung 100 nicht in Betrieb – z.B. bei Stilstand, konstanter Fahrt, Beschleunigung oder Rollen des Zugs 101 oder bei Bremsung mittels der Radbremse – wird in dem elektrischen Widerstand keine Wärme produziert. Die Aktuatoren der ersten Leitmittelvorrichtung 24 am Auslass 2 und der zweiten Leitmittelvorrichtung 25 am Einlass 3 sind inaktiv. Dadurch sind die ersten und zweiten Leitmittel 22, 23 je nach Ausprägung zurück-, an- oder eingeklappt, eingefahren oder zurückgezogen und beeinflussen somit nicht das überströmende Umgebungsmedium 11 bzw. den Fahrtwind. Bei einsprechender Gestaltung der Leitmittelvorrichtungen 24, 25 verschließen die Leitmittel 22, 23 zumindest teilweise den Einlass 3 und den Auslass 2. The operation of the cooling device 1 when used in the conversion device 100 of the rail vehicle 101 will be explained below:
Is the change device 100 not in operation - eg in style, constant ride, acceleration or rolling of the train 101 or when braking by means of the wheel brake - no heat is produced in the electrical resistance. The actuators of the first Leitmittelvorrichtung 24 at the outlet 2 and the second conductive means device 25 at the inlet 3 are inactive. As a result, the first and second conducting means 22 . 23 Depending on the form, it can be folded back, folded in or out, retracted or retracted and thus does not influence the overflowing surrounding medium 11 or the airstream. With an attractive design of the Leitmittelvorrichtungen 24 . 25 close the conducting agent 22 . 23 at least partially the inlet 3 and the outlet 2 ,

Im Falle einer elektrischen Bremsung des Schienenfahrzeugs 101 wird die durch die Bremsung produzierte, überschüssige elektrische Energie in dem elektrischen Widerstand 5 in der Wandelvorrichtung 100 in Wärme umgewandelt. Diese Wärme verursacht eine Aktivierung der Aktuatoren der ersten und zweiten Leitmittelvorrichtung 24, 25. Dadurch werden der Ein- und Auslass 3, 2 geöffnet, zumindest aber deren Strömungsquerschnitte vergrößert. Dies führt zu einer Durchströmung der Kühlvorrichtung 1 der Wandelvorrichtung 100, zu einer Kühlung des Widerstands 5 und letztendlich zu einer erfolgreichen Umwandlung der kinetischen Energie des Schienenfahrzeugs 100 in Wärme, die an die Umgebung abgegeben wird. In case of electrical braking of the rail vehicle 101 The excess electrical energy produced by the braking is in the electrical resistance 5 in the conversion device 100 converted into heat. This heat causes activation of the actuators of the first and second conductive means devices 24 . 25 , This will be the inlet and outlet 3 . 2 open, but at least their flow cross sections enlarged. This leads to a flow through the cooling device 1 the conversion device 100 , to a cooling of the resistor 5 and finally to a successful conversion of the kinetic energy of the rail vehicle 100 in heat that is released to the environment.

In 2 sind die Leitmittel 22, 23 so ausgebildet, dass während der Fahrt des Schienenfahrzeugs 101 eine besonders effektive Belüftung des Strömungskanals 7 stattfindet. Das Leitmittel 23 des Einlasses 3 wird entgegen der Fahrtrichtung aufgeklappt und leitet somit aktiv Teile des Fahrtwinds in den Strömungskanal 7 ein; faktisch wird ein Überdruck in der unmittelbaren Umgebung des Einlasses erzeugt, welcher sich in den Einlass 3 hinein auswirkt. Am Auslass 2 ist das erste Leitmittel 22 in Form eines Abweisers bzw. Spoiler ausgebildet. Dieser verhindert nicht nur, dass es zu einem Überdruck in unmittelbarer Umgebung des Auslasses 2 kommt, sondern es wird dort ein Unterdruck erzeugt. Durch diese Ausbildung der Leitmittelvorrichtungen 24, 25 unterstützt der Fahrtwind die Belüftung der Kühlvorrichtung 1. In 2 are the guiding agents 22 . 23 designed so that while driving the rail vehicle 101 a particularly effective ventilation of the flow channel 7 takes place. The guiding agent 23 of the inlet 3 is opened against the direction of travel and thus actively guides parts of the wind in the flow channel 7 one; In fact, an overpressure is created in the immediate vicinity of the inlet, which is in the inlet 3 into effect. At the outlet 2 is the first guiding agent 22 designed in the form of a deflector or spoiler. This not only prevents it from overpressure in the immediate vicinity of the outlet 2 comes, but it is there generates a negative pressure. Through this design of the Leitmittelvorrichtungen 24 . 25 the airstream supports the ventilation of the cooling device 1 ,

Um auch bei fehlender Umströmung bzw. nicht vorhandenem Fahrtwind die Belüftung der Kühlvorrichtung 1 der Wandelvorrichtung 100 zu gewährleisten, ist ein Lüfter 4 im Strömungskanal 7 vorgesehen. Im Falle des Stillstands oder sehr langsamer Fahrt des Schienenfahrzeugs 101 – z.B. nach einer intensiveren elektrischen Bremsung – wird beispielsweise ab dem Erreichen einer Grenztemperatur des Widerstands 5 eine Zwangsbelüftung mit Hilfe des zugeschalteten Lüfters 4 ermöglicht. Even in the absence of flow around or no existing wind the ventilation of the cooling device 1 the conversion device 100 to ensure is a fan 4 in the flow channel 7 intended. In the case of stoppage or very slow travel of the rail vehicle 101 - For example, after a more intense electrical braking - is, for example, from reaching a temperature limit of the resistance 5 Forced ventilation with the help of the activated fan 4 allows.

Wird nun die elektrische Bremse nicht mehr benötigt, so wird die Wandelvorrichtung 100 deaktiviert und der Widerstand 5 produziert keine Wärme mehr. Damit kühlen sich der Widerstand 5 und die Aktuatoren der Leitmittelvorrichtungen 24, 25 ab. Letztere werden inaktiv und die Leitmittel 22, 23 am ein Auslass 2 und Einlass bewegen sich zurück in Ihre Ausgangslage. Dabei sind diese so zurückgezogen, dass diese keinen zusätzlichen Luftwiderstand erzeugen. Now, if the electric brake is no longer needed, so is the conversion device 100 disabled and the resistance 5 does not produce any more heat. This cools the resistance 5 and the actuators of the Leitmittelvorrichtungen 24 . 25 from. The latter become inactive and the guiding agent 22 . 23 at an outlet 2 and inlet move back to your starting position. These are so withdrawn that they do not generate additional air resistance.

In den 3a und 3b wird eine Ausführungsform der Leitmittelvorrichtung 24 in zwei Stellungen gezeigt. Das Leitmittel 22 ist dabei zusammen mit dem Aktuator in Form eines Bimetalls 20 gestaltet. In 3a die Wandelvorrichtung 100 inaktiv und es strömt kein Kühlmedium 10 aus dem Auslass 2 heraus. Das bimetallische Leitmittel 22 befindet sich in seiner Ausgangslage und liegt eben, teilweise auf dem Auslass 2 auf. Dadurch wird kein bremsender Luftwiderstand durch das umströmende Umgebungsmedium 11 verursacht. In the 3a and 3b becomes an embodiment of the conducting means device 24 shown in two positions. The guiding agent 22 is together with the actuator in the form of a bimetal 20 designed. In 3a the conversion device 100 inactive and no cooling medium flows 10 from the outlet 2 out. The bimetallic conducting agent 22 is in its initial position and lies flat, partly on the outlet 2 on. As a result, no braking air resistance through the surrounding medium flowing around 11 caused.

Wird nun eine elektrische Bremsung ausgeführt und die dabei erzeugte elektrische Energie in dem Widerstand 5 in Wärme umgewandelt, so wird das im Strömungskanal 7 vorhandenen Kühlmedium 10, z. B. Luft, erwärmt. Dies führt weiterhin zu einer Erwärmung des bimetallischen Leitmittels 22 und zu dessen Verformung nach außen (3b). Das gebogenen Leitmittel gibt zum einem einen größeren Strömungsquerschnitt des Auslasses 2 frei, und zum anderen wird das umströmende Umgebungsmedium 11 im Bereich des Auslass 2 abgelenkt. Dies führt zu einem besseren Abzug das Kühlmediums 10 aus dem Auslass 2. Wird die Wandelvorrichtung 100 deaktiviert, kühlt das bimetallischen Leitmittel 22 ab und nimmt wieder die ebene Form gemäß 3a an. Now, an electrical braking is performed and the electrical energy generated in the resistor 5 converted into heat, this is the flow channel 7 existing cooling medium 10 , z. As air, heated. This further leads to a heating of the bimetallic conductive agent 22 and its deformation to the outside ( 3b ). The curved guide means gives to a larger flow cross-section of the outlet 2 free, and secondly, the surrounding medium around 11 in the area of the outlet 2 distracted. This leads to a better deduction the cooling medium 10 from the outlet 2 , Will the conversion device 100 deactivates, cools the bimetallic conductive agent 22 and takes again the flat shape according to 3a at.

Mit den 4a und 4b wird eine weitere Ausführungsform der Leitmittelvorrichtung 22 in zwei Stellungen gezeigt. Dabei ist am Auslass 2 ein Ausdehnungselement 21 angeordnet. Dieses umfasst einen Topf 26, der mit einer deckelartigen Membran 27 verschlossen und mit einem Gas, Wachs oder Flüssigkeit gefüllt ist. Ist die Wandelvorrichtung 100 inaktiv, so schließt die Membran 27 im Wesentlichen mit der Oberfläche des Gehäuses 6 ab. Das Umgebungsmedium 11 kann ungehindert an dem Einlass 2 vorbei strömen. With the 4a and 4b Will be another embodiment of the Leitmittelvorrichtung 22 shown in two positions. It is at the outlet 2 an expansion element 21 arranged. This includes a pot 26 that with a lid-like membrane 27 closed and filled with a gas, wax or liquid. Is the change device 100 inactive, the membrane closes 27 essentially with the surface of the housing 6 from. The surrounding medium 11 can be unhindered at the inlet 2 flow past.

Wird das Ausdehnungselement 21 bei einer elektrischen Bremsung durch die Abwärme des Widerstands 5 erwärmt, so vergrößert sich das Volumen des in dem Ausdehnungselement 21 befindlichen Gas oder Flüssigkeit. Das zusätzliche Volumen wirkt sich in einer Auswölbung der Membran 27 aus. Diese fungiert wiederrum als Leitmittel 22 und lenkt das umströmende Umgebungsmedium 11 vom Auslass 2 weg. Will the expansion element 21 during an electrical braking by the waste heat of the resistor 5 heated, so increases the volume of the expansion element 21 located gas or liquid. The additional volume affects a bulge of the membrane 27 out. This again acts as a guide 22 and directs the surrounding surrounding medium 11 from the outlet 2 path.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Kühlvorrichtung cooler
22: Einlass inlet
33: Auslass outlet
44: Gebläse fan
55: elektrischer Widerstand electrical resistance
66: Gehäuse casing
77: Strömungskanal flow channel
10 10: Kühlmedium cooling medium
11 11: Umgebungsmedium ambient medium
20 20: bimetallisches Element bimetallic element
21 21: Ausdehnungselement expansion element
22 22: erstes Leitmittel first guiding agent
23 23: zweites Leitmittel second conductive agent
24 24: erste Leitmittelvorrichtung first conductive means device
25 25: zweite Leitmittelvorrichtung second conductive means device
26 26: Topf pot
27 27: Membran membrane
100 100: Wandelvorrichtung (E-Bremse) Converting device (E-brake)
101 101: Schienenfahrzeug track vehicle

Claims

Cooling device ( 1 ) for cooling a heat generating unit, comprising - an inlet ( 3 ) for supplying a cooling medium ( 10 ) to the heat generating unit, and - one with the inlet ( 3 ) connected outlet ( 2 ) for discharging the cooling medium ( 10 ) of the heat generating unit, wherein at the outlet ( 2 ) and / or inlet ( 3 ) a conducting means device ( 24 . 25 ) for the flow dynamic manipulation of a cooling device ( 1 ) surrounding medium ( 11 ) and / or a cooling device ( 1 ) flowing through cooling medium ( 10 ) is arranged and the Leitmittelvorrichtung ( 24 . 25 ) at least one conducting agent ( 22 . 23 ) and a thermo-mechanical actuator for actuating the conductive agent ( 22 . 23 ), characterized in that the cooling device ( 1 ) during an operating condition of the surrounding medium ( 11 ) is flowed around and the Leitmittelvorrichtung ( 24 ) at the outlet ( 2 ) is arranged such that by means of the surrounding medium ( 11 ) in the immediate vicinity of the outlet ( 2 ) a negative pressure is generated, and / or the Leitmittelvorrichtung ( 25 ) at the inlet ( 3 ) is arranged such that by means of the surrounding medium ( 11 ) in the immediate vicinity of the inlet ( 3 ) an overpressure is generated.

Cooling device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the actuator is in operative connection with the heat-generating unit, that the actuator can be actuated by the introduction of heat generated by the heat-generating unit.

Cooling device ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the actuator in such a way with the outlet ( 2 ) is in an operative connection that the actuator by entry of at the outlet ( 2 ) Actual heat is actuated.

Cooling device ( 1 ) According to one of the preceding claims, characterized in that the conducting means ( 22 . 23 ) is at least partially formed by a portion of the actuator and the outer shape of this region is variable by the input of heat.

Cooling device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator comprises a bimetallic element ( 20 ) or at least partially made of a shape memory alloy.

Cooling device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator comprises an expansion body filled with a fluid, gas, liquid or wax ( 21 ), whose outer shape is variable by the entry of heat.

Cooling device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the conducting means ( 22 . 23 ) is designed and arranged as a spoiler and / or flow flap such that a volume flow of the surrounding medium ( 11 ) and / or the cooling medium ( 10 ) and / or manipulable away from the heat generating unit.

Cooling device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by a flow channel ( 7 ), which controls the inlet ( 3 ) with the outlet ( 2 ) connects.

Cooling device ( 1 ) according to claim 8, characterized in that means for forced ventilation of the heat generating unit in the flow channel ( 7 ) are provided, which in particular as a blower ( 4 ) are formed.

Converting device ( 100 ) for converting electrical energy into thermal energy, comprising - a cooling device ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, and - an electrical resistance ( 5 ) formed heat generating unit.

Vehicle, in particular rail vehicle ( 101 ), comprising a device for generating electrical energy with a conversion device ( 100 ) according to claim 10.