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Die Erfindung betrifft eine Kühlanordnung. Insbesondere umfasst die Erfindung eine Kühlanordnung für ein Schienenfahrzeug.
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Ein Schienenfahrzeug umfasst eine Kühlanlage mit einem Kühler zur Abgabe von Wärme an eine Umgebungsluft. Der Kühler kann insbesondere im oder unterhalb eines Fahrgestells des Schienenfahrzeugs unterflur angebracht sein. Die Kühlanlage kann zur Entwärmung einer technischen Einrichtung, etwa eines Antriebssystems oder eines Stromrichters, ausgebildet sein.
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Ein für den Kühler zur Verfügung stehender Bauraum ist üblicherweise knapp bemessen und kann eine bezüglich des Luftstroms schräge Begrenzung aufweisen. Wird ein üblicher, quaderförmiger Kühler senkrecht in den Bauraum eingebaut, kann seine Durchströmung mit Luft eingeschränkt sein. Wird der Kühler in Richtung der schrägen Begrenzung geneigt, so kann vermehrt Luft aus dem Bereich des Gleisbetts angesaugt werden, sodass der Kühler stärker verschmutzt oder durch einen bodennahen Fremdkörper beschädigt werden kann. Bei einer Anordnung zweier separater Kühler kann eine insgesamt nutzbare Kühlfläche kleiner als bei einem einzigen Kühler sein.
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DE 10 2014 221 143 B4 offenbart eine Fahrzeugkühlanlage mit einem luftdurchströmten Kühler, wobei stromabwärts des Kühlers zwei Gebläse angeordnet sind.
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DE 10 2013 216 222 A1 schlägt eine Kühleranordnung für ein Schienenfahrzeug vor. Der Kühler wird zur verbesserten Durchströmung mit Luft schräg zu einer Durchströmungsrichtung mit Luft angebracht.
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DE 10 2010 030 583 B4 betrifft ein Schienenfahrzeug mit einem luftgekühlten Stromrichter. Dabei wird Luft eines Druckluftsystems in einem Wirbelrohr verwirbelt, um einen Stromrichter zu kühlen.
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EP 1 813 498 B1 zeigt eine Kühlanordnung mit einem Kühler, der geneigt zu einer Durchströmungsrichtung mit Kühlluft angeordnet ist.
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Eine der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe besteht in der Angabe einer verbesserten Kühlanordnung, die einen Bauraum mit schräger Begrenzung verbessert ausnutzen kann. Die Erfindung löst diese Aufgabe mittels des Gegenstands des unabhängigen Anspruchs. Unteransprüche geben bevorzugte Ausführungsformen wieder.
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Eine Kühlanordnung zur Durchströmung mit Luft in einer vorbestimmten Strömungsrichtung umfasst eine Anzahl erster und zweiter Kanäle, die quer zur Strömungsrichtung und in vorbestimmten Abständen zueinander versetzt angeordnet sind, sodass die Luft in Strömungsrichtung zwischen den Kanälen hindurch strömen kann. Die ersten Kanäle fluchten miteinander und die zweiten Kanäle sind in Abhängigkeit ihrer Abstände zu den ersten Kanälen in Strömungsrichtung zueinander versetzt.
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Bevorzugt sind die Kanäle aus Blechen, insbesondere aus mehreren Blechen oder aus mehreren Bauteilen gebildet. Des Weiteren können zusätzliche Leisten, Lamellenbleche oder Turbolatoreinbauten vorhanden sein, die Teile der Kanalbegrenzungswände bilden. Die ersten und zweiten Kanäle können auch als Rohre ausgebildet sein, beispielsweise mit trapezförmigem, rechteckigem, rundem oder ovalem Querschnitt.
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Die Kühlanordnung ist bevorzugt zum Einsatz an einem Schienenfahrzeug eingerichtet, insbesondere in dessen Dach- oder Bodenbereich. Die Kühlanordnung kann aber auch für andere Fahrzeuge oder für stationäre Anlagen verwendet werden. Die Kühlanordnung kann von einem Kühlsystem umfasst sein, das zusätzlich ein Fluidsystem zur Bewegung eines Kühlfluids durch die Kühlanordnung umfassen kann. Das Fluidsystem kann insbesondere dazu eingerichtet sein, Kühlfluid zu einem zu kühlenden Element zu bewegen, um es an dem Element zu erwärmen, und anschließend zur Kühlanordnung, um die Wärme des Kühlfluids an die Luft abzugeben. Das Kühlsystem kann zur Erwärmung des Kühlfluids einen Wärmetauscher umfassen.
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Das heiße Element kann einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Dieselmotor, umfassen, wobei der Verbrennungsmotor zum Antrieb des Schienenfahrzeugs eingerichtet sein kann. Die Kühlanordnung kann in unterschiedlichen Ausführungsformen dazu eingerichtet sein, einen Verbrennungsmotor mit einer mechanischen Leistung im Bereich von ca. 250 bis 4000 kW betriebsfähig zu kühlen. Es kann alternativ eine Kühlflüssigkeit oder eine Ladeluft des Verbrennungsmotors mittels der Kühlanordnung gekühlt werden. Das heiße Element kann beispielsweise auch ein mechanisches oder hydrodynamisches Getriebe oder einen Hydrostatik-Antrieb umfassen. In einer weiteren Ausführungsform kann die Kühlanordnung auch Teil einer HVAC-Anlage (Heating, Ventilation, Air Conditioning: Heizen, Lüften, Klimaanlage) sein. In noch einer weiteren Ausführungsform kann das heiße Element eine elektrische Einrichtung umfassen, etwa einen Transformator, einen elektrischen Fahrmotor, einen Stromrichter, eine Drossel oder einen elektrischen Widerstand. Das Kühlfluid kann ein Wasser-Glykol-Gemisch, ein Mineralöl oder ein Gas, beispielsweise Luft, umfassen.
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Ein Einbauraum für die Kühlanordnung kann eine schräge Begrenzung aufweisen. Beispielsweise kann der Einbauraum nach Art eines Pentraprismas oder eines Quaders mit einer abgeschrägten Kante geformt sein. Durch die Anordnung der Kanäle auf unterschiedliche Weisen in den beiden Gruppen kann der Bauraum verbessert ausgenutzt werden. Die Kühlanordnung kann sich verbessert in die vorbestimmte Strömungsrichtung einfügen, sodass die Strömung nur wenig oder gar nicht abgelenkt wird. Zusätzliche Maßnahmen zur Strömungsführung können entfallen. Ein Ansaugen von Luft aus einer unerwünschten Richtung kann vermieden werden, sodass eine Verschmutzung der strömenden Luft reduziert sein kann. Die Kühlanordnung kann dadurch weniger durch Verunreinigungen belastet werden. Die Kühlanordnung kann einstückig bzw. als separat handhabbare Einheit herstellbar sein, sodass der Aufwand einer Anordnung zweier voneinander trennbarer Kühlanordnungen entfallen kann.
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Es ist bevorzugt, dass sich die Kanäle in Strömungsrichtung im Wesentlichen gleich weit erstrecken. Es können rund- oder Flachrohre zum Einsatz kommen. Bevorzugt ist eine Tiefe eines Flachrohrs in Strömungsrichtung größer als eine Höhe senkrecht dazu. So können Gleichteile verwendet werden, sodass Herstellungskosten verringert sein können.
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Eine Längsrichtung der Kanäle verläuft bevorzugt senkrecht zur Strömungsrichtung, sodass die Längsrichtung, die Strömungsrichtung und die Richtung, in der die Kanäle voneinander beabstandet sind, im Wesentlichen paarweise aufeinander senkrecht stehen. Die Strömungsrichtung verläuft in einer bevorzugten Ausführungsform horizontal, die Richtung der Abstände benachbarter Kanäle erstreckt sich vertikal und die Längsrichtung der Kanäle schließt rechte Winkel mit beiden Richtungen ein. Diese Betrachtung gilt zumindest für den stationären Fall; wird die Kühlanordnung bewegt, kann ein Fahrtwind die Strömungsrichtung beeinflussen. Üblicherweise verlaufen die Kanäle in Erstreckungsrichtung gerade, in einigen Ausführungsformen können sie jedoch auch gekrümmt sein. Dabei ist bevorzugt, dass die Krümmung in einer Ebene verläuft, die die Strömungsrichtung enthält, im Allgemeinen also in der horizontalen Ebene.
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In einer Ausführungsform ist der Versatz derart gewählt, dass die zweiten Kanäle miteinander fluchten. Die Richtung, in der die zweiten Kanäle miteinander fluchten, entspricht dabei nicht der Richtung, in der die ersten Kanäle voneinander beabstandet sind, sondern schließt mit dieser einen bevorzugt spitzen Winkel ein. Anders ausgedrückt grenzen die ersten Kanäle an eine erste Fläche an, die entlang der Richtung der Abstände der Kanäle voneinander gerade verläuft. Fluchten die zweiten Kanäle miteinander, grenzen sie an eine zweite Fläche an, die entlang der Richtung der Abstände der Kanäle voneinander ebenfalls gerade verläuft. In dieser Ausführungsform kann zwischen der ersten und der zweiten Fläche ein spitzer Winkel liegen, der insbesondere in Abhängigkeit der Form des zur Verfügung stehenden Bauraums gewählt werden kann.
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In einer anderen Ausführungsform ist der Versatz derart gewählt, dass die zweiten Kanäle an eine gekrümmte zweite Fläche angrenzen. Dabei verläuft die Krümmung bevorzugt in der Richtung der Abstände der Kanäle voneinander, also üblicherweise entlang der vertikalen Richtung. Insbesondere kann die Fläche kreisbogenförmig gekrümmt sein. Werden gerade Kanäle verwendet, so kann die zweite Fläche dann einen Abschnitt eines Zylindermantels umfassen. Es können jedoch auch andere Krümmungen verwendet werden, beispielsweise entlang eines Abschnitts einer Spirale, eines Parabelasts oder einer Exponentialkurve.
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Die Kühlanordnung kann ferner einen Ventilator mit einem um eine Drehachse drehbaren Lüfterrad umfassen, wobei die Drehachse gegenüber der Strömungsrichtung geneigt ist. Der Ventilator kann elektrisch oder hydrostatisch antreibbar sein.
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Es ist bevorzugt, dass die Drehachse derart geneigt ist, dass der Winkel, den sie mit der zweiten Fläche einschließt, durch die Neigung verkleinert ist. Die Drehachse kann mit der ersten Fläche, an die die ersten Kanäle angrenzen, und der zweiten Fläche, an die die zweiten Kanäle angrenzen, jeweils einen spitzen Winkel einschließen. Dabei können beide Winkel gleich groß sein. Die Drehachse kann durch einen Bereich verlaufen, in dem die erste an die zweite Fläche angrenzt. Sind die beiden Flächen eben, entspricht dieser Bereich einer Geraden bzw. einer Strecke.
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Zwischen zwei benachbarten Kanälen kann ein insbesondere lamellenförmiges Blech, eine sogenannte Luftlammelle, eingefügt sein. Die Luftlamelle kann Wärme von den Kanälen ableiten und so eine zum Wärmeaustausch mit der strömenden Luft verfügbare Fläche vergrößern. Außerdem kann das Luftlamelle dazu eingerichtet sein, den Abstand zwischen den anliegenden, zueinander benachbarten Kanälen einzustellen.
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Die Kühlanordnung kann ferner ein Sammelkanal umfassen, mit dem Enden der Kanäle fluiddicht verbunden sind. Bevorzugt sind zwei Sammelkanäle vorgesehen, zwischen denen sich die Kanäle erstrecken und mit denen die Kanäle fluiddicht verbunden sind. Die Kanäle liegen dabei fluid parallel zwischen den Sammelkanälen. Die Sammelkanäle erstrecken sich bevorzugt im Wesentlichen in vertikaler Richtung. Mit den Sammelkanälen können ein Zulauf und ein Ablauf verbunden sein, sodass Kühlfluid durch den Zulauf in die Kühlanordnung eintreten, von einem der Sammelkanäle durch eines der Kanäle in das andere Sammelkanal übertreten und die Kühlanordnung durch den Auslass wieder verlassen kann.
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Die Kanäle können aus Stahlblech oder einem Nichteisen-Metall, insbesondere einem Buntmetall, beispielsweise Kupfer oder Aluminium, herstellbar sein. Es ist bevorzugt, dass einer der Kanäle mittels einer Lötverbindung mit einem angrenzenden Element, insbesondere einem Sammelkanal oder einem Abstandsblech, verbunden ist. Dadurch kann eine stoffschlüssige, spannungsarme Verbindung erzielt werden. Außerdem kann die Lötverbindung auch bei schlechter Zugänglichkeit der Verbindungsstelle beispielsweise in einem Reflow-Ofen hergestellt werden.
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Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die beigefügten Figuren genauer beschrieben, in denen:
- 1 einen Längsschnitt durch eine Kühlanordnung;
- 2 ein Detail der Kühlanordnung von 1; und
- 3 beispielhafte Kühlsysteme mit einer Kühlanordnung
darstellt.
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1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Kühlanordnung 100. Die Kühlanordnung 100 ist bevorzugt zum Einsatz als Wärmetauscher an einem Schienenfahrzeug vorgesehen, wie unten mit Bezug auf 3 noch genauer erläutert ist, und umfasst eine Anordnung von ersten Kanälen 105 und zweiten Kanälen 110, die jeweils dazu eingerichtet sind, innen von einem Kühlfluid 115 durchströmt und außen von einem Luftstrom 120 umströmt zu werden. Die dargestellte Kühlanordnung 100 ist als Kühler nach dem Querstromprinzip ausgebildet.
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Zur erleichterten Bezugnahme ist in 1 ein exemplarisches Koordinatensystem dargestellt, das drei Raumrichtungen umfasst, die paarweise aufeinander senkrecht stehen. Eine x-Richtung entspricht dabei einer vorbestimmten Strömungsrichtung des Luftstroms 120. Eine tatsächliche Strömungsrichtung kann unter Umständen von der vorbestimmten Strömungsrichtung abweichen, etwa unter dem Einfluss von Fahrtwind, wenn die Kühlanordnung an einem sich bewegenden Fahrzeug angebracht ist. Entlang einer y-Richtung sind die Kanäle 105, 110 voneinander beabstandet. Eine Erstreckungsrichtung der Kanäle 105, 110 verläuft entlang einer z-Richtung, die sich beispielhaft aus der Zeichenebene heraus erstreckt. Die x-Richtung verläuft üblicherweise horizontal, die y-Richtung entsprechend vertikal und die z-Richtung dann lateral. Es sind aber auch andere Ausrichtungen des Koordinatensystems bezüglich eines umfassenden Systems, etwa eines Fahrzeugs, vorstellbar. Im Wesentlichen basiert die Darstellung von 1 auf der Strömungsrichtung (x), eine Verdrehung der dargestellten Anordnung um die x-Achse ist ebenfalls möglich.
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In der vorliegenden Darstellung sind die Kanäle 105, 110 als Flachkanäle ausgeführt, deren Erstreckung in x-Richtung bevorzugt größer als in z-Richtung oder in y-Richtung ist. In einer anderen Ausführungsform können auch Flachrohre oder Rundrohre verwendet werden. Die Kanäle 105, 110 haben üblicherweise jeweils entlang der z-Richtung einen konstanten Querschnitt und die Querschnitte der Kanäle 105, 110 sind bevorzugt gleich. Die Kanäle 105, 110 verlaufen bevorzugt zwischen einem ersten und einem zweiten Sammelkanal 125 und sind weiter bevorzugt gleich lang. Die Sammelkanäle erstrecken sich bevorzugt in y-Richtung (vertikal) und sind fluiddicht mit den Kanälen 105, 110 verbunden, sodass Kühlfluid 115 jeweils zwischen einem Sammelkanal 125 und einem Kanal 105, 110 übertreten kann, ohne aus der Kühlanordnung 100 auszutreten. Die Kanäle 105, 110 verlaufen in ihrer Erstreckungsrichtung (z-Richtung) weiter bevorzugt gerade, können aber auch gekrümmt sein. Dabei beschränkt sich die Krümmung bevorzugt auf die (üblicherweise horizontale) x-z-Ebene. Relative Abstände jeweils benachbarter Kanäle 105, 110 in y-Richtung sind bevorzugt entlang der z-Richtung, in der sich die Kanäle 105, 110 erstrecken, gleich.
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Die ersten Kanäle 105 sind bevorzugt miteinander fluchtend in der x-y-Ebene angeordnet. Insbesondere soll eine erste Fläche 135, an welche die ersten Kanäle 105 angrenzen, in der x-y-Ebene bevorzugt gerade und weiter bevorzugt parallel zur y-Richtung verlaufen. Erstrecken sich die ersten Kanäle 105 in z-Richtung gerade, so ist die erste Fläche 135 eben. In der Darstellung von 1 liegt die Fläche 130 exemplarisch stromaufwärts der ersten Kanäle 105 bezüglich des Luftstroms 120.
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Es wird vorgeschlagen, die zweiten Kanäle 110 in x-Richtung zueinander zu versetzen, und zwar bevorzugt so, dass sie mit steigendem Abstand von den ersten Kanälen 105 in y-Richtung weiter entlang der x-Richtung stromabwärts des Luftstroms 120 versetzt sind. Eine zweite Fläche 130, an welche die zweiten Kanäle 110 angrenzen, liegt in der Darstellung von 1 exemplarisch stromaufwärts der zweiten Kanäle 105 bezüglich des Luftstroms 120.
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In einer ersten Ausführungsform, die in 1 dargestellt ist, erstreckt sich die zweite Fläche 135 in der x-y-Ebene gerade. Dabei schließt die zweite Fläche 130 mit der ersten Fläche 135 einen Winkel φ ein, der bevorzugt kleiner als 180° ist. Anders ausgedrückt ist bevorzugt, dass ein Winkel, den die zweite Fläche 130 mit der y-Richtung einschließt, kleiner als 90° ist. Das Maß, um das ein zweiter Kanal 110 in x-Richtung bezüglich der ersten Fläche 135 versetzt ist, kann auf der Basis seiner Position in y-Richtung mittels eines konstanten Faktors bestimmt werden. Die Position in y-Richtung kann beispielsweise bezüglich eines der ersten Kanäle 105 bestimmt werden, insbesondere desjenigen ersten Kanals 105, das den zweiten Kanälen 110 in y-Richtung am nächsten liegt. Die Verschiebung kann dann als Produkt aus dem Abstand des zweiten Kanals 110 von dem zuvor gewählten ersten Kanal 105 und dem konstanten Faktor errechnet werden. Erstrecken sich die zweiten Kanäle 110 in z-Richtung gerade, so ist die zweite Fläche 130 eben.
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In einer zweiten Ausführungsform verläuft die zweite Fläche 130 in der x-y-Ebene nicht wie dargestellt gerade, sondern gekrümmt. Beispielsweise kann die zweite Fläche 130 in der x-y-Ebene einen Abschnitt einer Kreisbahn beschreiben. Ein Versatz eines zweiten Kanals 110 gegenüber der ersten Fläche 135 in x-Richtung kann auf der Basis seiner Position in y-Richtung mittels einer Funktion bestimmt werden, die in diesem Fall einen Term mit einer Kreisfunktion (Sinus oder Cosinus) umfasst. In weiteren Ausführungsformen kann die zweite Fläche 130 in der x-y-Ebene auch einer andere, gekrümmten Linie folgen, wobei der Versatz eines zweiten Kanals 110 mittels einer entsprechenden Funktion errechnet werden kann.
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Die vorgeschlagene Kühlanordnung passt in verbesserter Weise in einen vorbestimmten Bauraum, dessen Lichtraumprofil 140 in 1 beispielhaft eingezeichnet ist. Das Lichtraumprofil 140 umfasst üblicherweise eine bezüglich der y-Richtung obere Begrenzung 140.1 und eine untere Begrenzung 140.2, die jeweils im Wesentlichen in x-Richtung verlaufen. In der dargestellten, bevorzugten Ausführungsform weist die obere Begrenzung 140.1 stromabwärts der Kanäle 105, 110 einen optionalen leichten Versatz nach oben in Form einer Schräge auf. Die untere Begrenzung 140.2 verläuft in der dargestellten Ausführungsform nicht genau in x-Richtung, sondern fällt im Bereich der zweiten Kanäle 110 entlang der x-Richtung leicht nach unten ab. Bevorzugt spätestens stromabwärts der zweiten Kanäle 110, bezogen auf den Luftstrom 125, erstreckt sich die untere Begrenzung 140.2 dann wieder parallel zur x-Richtung. Eine linke Begrenzung des Lichtraumprofils 140 verläuft in einem oberen Abschnitt 140.3 parallel zur y-Achse und in einem unteren Abschnitt 140.4 in einem Winkel von ca. 20 - 60°, bevorzugt ca. 40 - 50°, weiter bevorzugt ca. 45° dazu. Dieser untere Abschnitt 140.4 definiert eine Schräge, die insbesondere durch eine Bauform eines Schienenfahrzeugs gegeben sein kann, in dem die Kühlanordnung 100 angebracht ist. Eine Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs kann insbesondere in oder gegen die z-Richtung verlaufen und die schräge Begrenzung des Lichtraumprofils 140 kann durch die Form eines Querschnitts des Schienenfahrzeugs bedingt sein. Insbesondere kann die Schräge als Annäherung an einen Übergang zwischen einer Seitenwand und einem Dach oder der Seitenwand und einem Unterboden des Schienenfahrzeugs motiviert sein.
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Effektiv verläuft die erste Fläche 135 im Wesentlichen parallel zum oberen Abschnitt 140.3 der linken Begrenzung des Lichtraumprofils 140. Eine rechte Begrenzung des Lichtraumprofils 140 ist in 1 nicht dargestellt, kann aber als parallel zum oberen Abschnitt 140.3 der linken Begrenzung angenommen werden. Insofern kann die Form des Einbauraums im dargestellten Schnitt als konvexes Fünfeck mit zwei Paaren von parallelen Seiten angenähert werden. Bevorzugt schließen aneinander angrenzende Seiten des Fünfecks drei rechte Winkel miteinander ein. Die verbleibenden Winkel liegen bevorzugt im Bereich der Schräge (dem unteren Abschnitt 140.4 in 1) und sind weiter bevorzugt jeweils größer als 90°.
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Die zweite Fläche 130 schließt mit dem unteren Abschnitt 140.4 der linken Begrenzung einen Winkel τ ein, der bevorzugt kleiner als der Winkel zwischen dem unteren Abschnitt und der unteren Begrenzung ist. Bevorzugt liegt der Winkel τ bei ca. 10 - 30°, weiter bevorzugt bei ca. 20°.
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In einer weiter bevorzugten Ausführungsform umfasst die Kühlanordnung 100 weiter einen Ventilator 145, der in der dargestellten Ausführungsform ein Lüfterrad 150 umfasst, das um eine Drehachse 155 drehbar ist. Das Lüfterrad 150 ist bevorzugt zur Axialllüftung eingerichtet und kann beispielsweise mittels eines Elektromotors oder eines hydrostatischen Antriebs um die Drehachse 155 angetrieben werden. Die Drehachse 155 ist bevorzugt gegenüber der x-Achse leicht geneigt, schließt mit dieser also einen Winkel ein, der in einem Bereich von ca. 5 - 15°, weiter bevorzugt bei ca. 10° liegen kann. Die Rotationsebene des Lüfterrads 145 liegt entsprechend schräg zur x-Richtung und zur Strömungsrichtung des Luftstroms 120.
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In einem unteren Bereich der Anordnung zweiter Kanäle 110 an der zweiten Fläche 130 ist ein Bereich 160 eingezeichnet, der in 2 vergrößert dargestellt ist.
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2 zeigt ein Detail der Kühleranordnung 100 von 1 im Bereich 160. Ein Versatz zweier benachbarter zweiter Kanäle 110 ist mit a bezeichnet. In der dargestellten Ausführungsform, in der die zweite Fläche 130 in der x-y-Ebene gerade verläuft, ist a für ein beliebiges Paar benachbarter zweiter Kanäle 110 stets gleich groß. Folgt die zweite Fläche 130 in der x-y-Ebene einer Krümmung, so ist dies nicht der Fall. Beispielsweise kann a mit steigendem Abstand von den ersten Kanälen 105 immer größer werden. Die Art der Zunahme kann beispielsweise derart gewählt sein, dass die zweite Fläche 130 in der x-y-Ebene nach Art eines Kreisbogens oder eines Parabelasts gekrümmt ist. Zwischen benachbarten ersten Kanälen 105 (nicht dargestellt) ist a bevorzugt jeweils null.
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Bevorzugt liegt zwischen zwei benachbarten Kanälen 105 oder 110 jeweils eine Luftlamelle 205, welche jeweils einen Abstand der Kanäle 105, 110 in y-Richtung definieren kann. Die Luftlamelle 205 verläuft bevorzugt wellen- oder mäander- oder zickzackförmig in der x-y-Ebene, sodass eine große Oberfläche zum Energieaustausch mit dem Luftstrom 120 zur Verfügung steht. Die Kanäle 105, 110 können mit den Sammelkanälen 125 und/oder den Luftlamellen 205 stoffschlüssig verbunden sein, insbesondere mittels Löten.
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3 zeigt beispielhafte Kühlsysteme 300, jeweils mit einer Kühlanordnung 100, insbesondere nach Art von 1 oder 2. Ein für alle Darstellungen geltendes Koordinatensystem korrespondiert zu denen der 1 und 2. Die Kühlsysteme 300 sind jeweils beispielhaft an einem Schienenfahrzeug 305 angebracht, dessen Fahrtrichtung bevorzugt in oder entgegen der z-Richtung verläuft. 3a zeigt ein Unterflur-Kühlsystem 300, 3b ein Kühlsystem 300 im oder auf dem Dach und 3c ein Kühlsystem 300 in einem Maschinenraum des Schienenfahrzeugs 305. Insbesondere bei den Kühlsystemen 300 der 3a und 3b ist erkennbar, wie die Kühlanordnung 100 durch ihre winklige Form an einen Bauraum zwischen einer vertikalen Begrenzung (Seitenwand) und einer horizontalen Begrenzung (Dach oder Unterboden) des Schienenfahrzeugs 305 angepasst ist. Die gleiche Form kann aber auch aus anderen Gründen vorteilhaft sein, beispielsweise weil im Maschinenraum von 3c ein korrespondierendes Lichtraumprofil 140 vorgegeben ist.
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Das Kühlsystem 300 umfasst ein Fluidsystem 310, um das Kühlfluid 125 zwischen einem zu kühlenden Element 315 und der Kühlanordnung 100 zu zirkulieren. Das zu kühlende Element 315 kann beispielsweise ein elektrisches Aggregat oder einen Antriebsmotor umfassen. Im Bereich des Elements 315 kann ein Wärmetauscher vorgesehen sein, durch den das Kühlfluid 115 fließen kann, um Wärme des Elements 315 aufzunehmen. Das Fluidsystem 310 kann ferner eine Pumpe, einen Ausgleichsbehälter oder ein Durchflussventil umfassen, um die Wärme mittels des Kühlfluids 125 zur Kühlanordnung 100 zu transportieren. Darüber hinaus kann eine Steuereinrichtung vorgesehen sein, die dazu eingerichtet ist, Komponenten des Kühlsystems 300 in Abhängigkeit einer abzutransportierenden Wärmemenge oder einer Temperatur des Elements 315 zu steuern. Die Steuerung kann insbesondere den Ventilator 145 umfassen. Mittels der Kühlanordnung 100 kann die Wärme des Kühlfluids 125 an eine Umgebungsluft abgegeben werden.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Kühlanordnung
- 105
- erstes Kanal
- 110
- zweites Kanal
- 115
- Kühlfluid
- 120
- Luftstrom
- 125
- Sammelkanal
- 130
- erste Fläche
- 135
- zweite Fläche
- 140
- Lichtraumprofil
- 140.1
- obere Begrenzung
- 140.2
- untere Begrenzung
- 140.3
- seitliche Begrenzung, oberer Abschnitt
- 140.4
- seitliche Begrenzung, unterer Abschnitt
- 145
- Ventilator
- 150
- Lüfterrad
- 155
- Drehachse
- 160
- Bereich
- 205
- Luftlamelle
- 300
- Kühlsystem
- 305
- Schienenfahrzeug
- 310
- Fluidsystem
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014221143 B4 [0004]
- DE 102013216222 A1 [0005]
- DE 102010030583 B4 [0006]
- EP 1813498 B1 [0007]
