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Die Erfindung betrifft ein Lüftungssystem zum Belüften einer Kabine eines Schienenfahrzeuges, sowie ein Verfahren zum Belüften einer Kabine eines Schienenfahrzeuges.
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In Schienenfahrzeugen können Kabinen und Frachträume klimatisiert bzw. belüftet werden. Zur Versorgung mit Frischluft, wird die Frischluft aus einer Umgebung des Schienenfahrzeuges in die Kabine hineingeleitet. Zuvor muss die Frischluft jedoch gereinigt werden. Hierzu wird die Frischluft durch Filter geleitet, welche jedoch einen Druckverlust verursachen können. Somit sind zusätzliche Lüfter notwendig, die den Druckverlust ausgleichen. Insbesondere auf Triebfahrzeugen sind neben Kabinen, wie beispielsweise Führerkabinen, Maschinenräume mit Antriebsanlagen angeordnet, die zwecks Temperaturregulierung ebenfalls mit Frischluft versorgt werden müssen. Somit müssen sowohl in Maschinenräumen als auch in Kabinen Komponenten zum Hineinleiten und zum Reinigen von Frischluft bereitgestellt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lüftungssystem zum Belüften einer Kabine mit einer reduzierten Anzahl an Komponenten zu schaffen. Des Weiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Belüften einer Kabine eines Schienenfahrzeuges mit einem derartigen Lüftungssystem vorzuschlagen.
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Gelöst wird die Aufgabe durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 und durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 11. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
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Nach einem Aspekt der Erfindung wird ein Lüftungssystem zum Belüften mindestens einer Kabine eines Schienenfahrzeuges bereitgestellt. Das Lüftungssystem weist mindestens einen Lufteinlass und mindestens einen Lüfter zum Entnehmen von Frischluft aus einer Außenumgebung des Schienenfahrzeuges durch den mindestens einen Lufteinlass auf. Der mindestens eine Lüfter und der mindestens eine Lufteinlass sind in einem von der Kabine abgetrennten Maschinenraum zum Aufnehmen einer Antriebsanlage zum Antreiben des Schienenfahrzeuges angeordnet. Der Lüfter führt die Frischluft mindestens einer Luftleitung zum Belüften der Antriebsanlage zu. Erfindungsgemäß weist die mindestens eine Luftleitung eine Abzweigungsleitung zum Abzapfen von Frischluft aus der Luftleitung auf, wobei die Abzweigungsleitung die mindestens eine Luftleitung mit der Kabine fluidleitend verbindet. Die Kabine kann eine Passierkabine für Personen, eine Führerkabine für einen Schienenführer oder ein Frachtraum für Transportgut sein.
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Da insbesondere Triebfahrzeuge Maschinenräume mit darin angeordneten Antriebsanlagen aufweisen, wird zur Kühlung bzw. zur Belüftung der Antriebsanlagen Frischluft bereitgestellt. Dies geschieht durch einen oder mehrere Lufteinlässe und durch einen damit fluidleitend verbundenen Lüfter. Der Lüfter erzeugt einen Unterdruck, durch den Frischluft aus der Umgebung des Schienenfahrzeuges durch einen Lufteinlass entnommen bzw. angesaugt und einer entsprechenden Luftleitungen zugeführt wird. Durch die Luftleitungen kann die Frischluft anschließend zu Komponenten der Antriebsanlage geleitet werden. Die Luftleitung weist hierbei eine Abzweigungsleitung auf, sodass ein Teil der Frischluft bzw. Kühlluft der Antriebsanlage dazu verwendet werden kann zusätzlich eine Kabine mit Frischluft zu versorgen. Hierdurch kann die Einleitung von Frischluft in eine Kabine ohne zusätzliche Filter oder Lüfter erfolgen. Die Anzahl der benötigten Komponenten im Schienenfahrzeug wie zusätzliche Lufteinlässe, Filter und Lüfter sowie die damit verbunden Kosten sinken dadurch. Das Lüftungssystem kann hierbei mehrere Abzweigungsleitungen aufweisen, die unterschiedliche Teile des Schienenfahrzeuges mit Frischluft versorgen können. Die Kabine kann hierbei sowohl eine Passagierkabine als auch eine Führerkabine sein. Damit sich die zugeführte Frischluft in der Kabine nicht staut, können diese mindestens eine Luftauslassöffnung aufweisen. Vorteilhafterweise kann diese Luftauslassöffnung auch in Form einer Rückführung ausgestaltet sein, die die Frischluft zurück in die mindestens eine Luftleitung führt. Alternativ kann die Luft durch die Luftauslassöffnung in die Außenumgebung des Schienenfahrzeuges entweichen.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Lüftungssystems verbindet die Abzweigungsleitung die Luftleitung und die Kabine durch mindestens eine Trennwand hindurch. Hierdurch kann eine Versorgung der Kabine derart erfolgen, dass keine Komponenten aus dem Schienenfahrzeug hinausragen. Hierdurch kann ein Schienenfahrzeug einen besonders niedrigen Luftwiderstand aufweisen, da die Anzahl an aus dem Schienenfahrzeug hinausragenden Bestandteilen bzw. Komponenten minimiert werden kann.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Lüftungssystems weist die Abzweigungsleitung einen Luftauslass innerhalb der Kabine auf. Hierdurch kann die abgezapfte Frischluft kontrolliert durch den Luftauslass der Abzweigungsleitung in die Kabine entweichen. Je nach Position und Ausrichtung des Luftauslasses, kann beispielsweise eine direkte oder indirekte Belüftung realisiert werden. Vorteilhafterweise weisen der Luftauslass oder die Abzweigungsleitung ein Ventil auf, das den Volumenstrom der Frischluft regeln kann.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Lüftungssystems ist ein Diffusor am Luftauslass der Abzweigungsleitung angeordnet. Hierdurch kann die Frischluft beim Verlassen der Abzweigungsleitung in der Kabine gleichmäßig verteilt werden. Des Weiteren können Ausströmgeräusche der Frischluft minimiert werden. Dies kann insbesondere den Komfort von Passagieren erhöhen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Lüftungssystems weist die Abzweigungsleitung einen Schalldämpfer auf. Hierdurch kann verhindert werden, dass sich insbesondere die Geräusche der Antriebsanlage, des Lüfters sowie Luftströmungsgeräusche aus dem Maschinenraum in die Kabine ausbreiten können. Ein Schalldämpfer kann hierbei die Geräusche und mögliche Vibrationen der Antriebsanlage dämpfen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Lüftungssystems weist die Kabine eine Luftaufbereitungsanlage auf, die die Frischluft in der Kabine aufbereiten kann. Die Luftaufbereitungsanlage kann hierbei innerhalb der Kabine angeordnet sein. Alternativ kann die Luftaufbereitungsanlage außerhalb der Kabine angeordnet sein und über Anschlussleitungen mit der Kabine fluidleitend verbunden sein.
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Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel des Lüftungssystems verbindet die Abzweigungsleitung die Luftleitung und die Kabine über die Luftaufbereitungsanlage. Hierdurch kann die Frischluft ohne Umwege bereits vor dem Einleiten in die Kabine durch die Luftaufbereitungsanlage beispielsweise erwärmt oder gekühlt werden. Alternativ kann ein konventionelles Schienenfahrzeug mit bereits vorhandener Belüftung der Antriebsanlage und separater Kabinenbelüftung technisch einfach nachgerüstet werden. Dabei kann beispielsweise eine Abzweigungsleitung direkt mit einer bereits vorhandenen Luftaufbereitungsanlage verbunden werden. Hierdurch können separate Luftfilter und Lüfter zum Bereitstellen von Frischluft in der Kabine entfallen, da die Abzweigungsleitung bereits gereinigte Frischluft führt. Die von der Abzweigungsleitung bereitgestellte Frischluft weist aufgrund des Lüfters im Maschinenraum eine definierte Strömungsgeschwindigkeit auf, sodass zusätzliche Lüfter nicht benötigt werden, die einen möglichen Druckverlust der eingeleiteten Frischluft zur Folge haben könnten.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Lüftungssystems weist die Luftaufbereitungsanlage mindestens einen Filter und mindestens einen Lüfter zum Zirkulieren von Luft in der Kabine auf. Hierdurch wird verhindert, dass sich Luft staut. Ein zusätzlicher Filter kann hierbei für eine kontinuierliche Reinigung der zirkulierenden Luft sorgen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Lüftungssystems wärmt oder kühlt die Luftaufbereitungsanlage die Luft in der Kabine. Hierdurch kann die Kabine beispielsweise im Sommer gekühlt und im Winter geheizt werden. Hierfür kann die Luftaufbereitungsanlage eine Klimaanlage aufweisen, die die Luft darüber hinaus entfeuchten kann. Durch die Zirkulation der Luft kann eine gleichmäßige Temperaturverteilung in der Kabine realisiert werden. Eine Kühlung mit Hilfe einer derartigen Luftaufbereitungsanlage kann bevorzugterweise auch bei Frachträumen realisiert werden. Hierdurch können Frachträume mit einer niedrigen Raumtemperatur geschaffen werden, die zum Transport von leicht verderblichen Waren geeignet sind.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel des Lüftungssystems leitet der Lüfter die Frischluft aus der Außenumgebung des Schienenfahrzeuges durch mindestens einen Filter. Hierdurch kann die eingeleitete Frischluft im Maschinenraum bereits beim Einsaugen aus der Außenumgebung des Schienenfahrzeuges gereinigt werden. Aufgrund der Platzverhältnisse im Maschinenraum, können ein oder mehrere Luftfilter im Maschinenraum größer ausgeführt werden, sodass Druckverluste minimiert werden können.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Belüften mindestens einer Kabine eines Schienenfahrzeuges mit einem Lüftungssystem bereitgestellt, wobei durch eine Abzweigungsleitung Frischluft von einer Luftleitung zum Belüften einer Antriebsanlage abgezapft wird und die abgezapfte Frischluft zusätzlich zum Belüften der Kabine genutzt wird. Durch das Abzapfen der im Maschinenraum bereitgestellten Frischluft können Komponenten wie separate Luftfilter, Lüfter und Lufteinlässe in mindestens einer Kabine entfallen. Hierdurch verringert sich bei einem Schienenfahrzeug die Anzahl an Bauteilen, wodurch sich auch die Wartungskosten eines Schienenfahrzeuges verringern können.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich durch die Erläuterung der folgenden stark vereinfachten schematischen Darstellungen bevorzugter Ausführungsbeispiele. Hierbei zeigen
- 1 eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeuges mit einem Lüftungssystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und
- 2 eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeuges mit einem Lüftungssystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel.
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In den Figuren weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils dieselben Bezugsziffern auf.
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Die 1 zeigt einen Teil eines Schienenfahrzeuges 1 mit einem Lüftungssystem 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Das Schienenfahrzeug 1 weist hierbei eine Kabine 4 und einen Maschinenraum 6 auf. Die Kabine kann eine Kabine für Passagiere, eine Führerkabine für einen Schienenfahrzeugführer oder ein Frachtraum für Transportgut sein.
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Die dargestellte Kabine 4 ist eine Führerkabine und weist nicht dargestellte Sitze, Anzeige- und Steuerelemente auf, die zum Steuern des Schienenfahrzeuges notwendig sind. Auf dem Dach der Führerkabine 4 sind eine Luftaufbereitungsanlage 8 und ein Hochspannungsaggregat 10 angeordnet. Das Hochspannungsaggregat 10 kann beispielsweise ein Wechselrichter, ein Stromabnehmer, eine Leistungselektronik oder dergleichen sein. Die Luftaufbereitungsanlage 8 besteht gemäß dem Ausführungsbeispiel aus einem Lüfter 11 und einem Filter 12. Der Lüfter 11 erzeugt eine Zirkulation der Luft innerhalb der Führerkabine 4 und leitet die Kabinenluft kontinuierlich durch den Filter 12. Neben dem Filter 12 kann die Luftaufbereitungsanlage 8 auch nicht gezeigte Wärmetauscher zum Kühlen oder Wärmen der durchströmenden Kabinenluft aufweisen. Des Weiteren ist in der Führerkabine 4 ein Schalldämpfer 14 angeordnet, der als ein Luftauslass einer Abzweigungsleitung 16 ausgeführt ist. Die Abzweigungsleitung 16 verbindet hierbei fluidführend eine Luftleitung 18 mit der Führerkabine 4 und versorgt die Kabine 4 mit abgezapfter Frischluft aus der Luftleitung 18. Der Schalldämpfer 14 verhindert, dass Geräusche aus dem Maschinenraum 6 in die Kabine 4 gelangen. Die Abzweigungsleitung 16 verläuft gemäß dem Ausführungsbeispiel durch die Trennwände 17 zwischen dem Maschinenraum 6 und der Kabine 4 hindurch. Der Maschinenraum 6 weist ein Lüfter 22 auf, der durch einen in einem Lufteinlass 23 angeordneten Maschinenraumluftfilter 24, Frischluft aus einer Außenumgebung 26 des Schienenfahrzeuges 1 bezieht bzw. ansaugt und in die Luftleitung 18 hineinleitet. Von der Luftleitung 18 zweigt sich eine Vielzahl an weiteren sekundären Luftleitungen 20 ab. Die sekundären Luftleitungen 20 führen die bereitgestellte Frischluft zu einer Antriebsanlage 28 und zu weiteren nicht gezeigten Komponenten im Maschinenraum 6, wie beispielsweise einer Leistungselektronik. Hierdurch wird insbesondere die Temperatur der Komponenten geregelt. Durch die Abzweigungsleitung 16 kann eine bestehende Kühlung bzw. Belüftung der Antriebskomponenten, wie beispielsweise der Antriebsanlage 28 zusätzlich für die Belüftung der Kabine 4 genutzt werden. Zum Heizen oder Kühlen der Kabinenluft wird hierbei die Luftaufbereitungsanlage 8 genutzt. Damit sich die Luft in der Kabine 4 nicht staut bzw. damit Frischluft nachströmen kann, ist ein Luftauslass 30 in der Kabine 4 vorhanden, der es der Luft in der Kabine 4 ermöglicht in die Außenumgebung 26 zu entweichen. Hierbei ist der Luftauslass 30 derart ausgeführt, dass die Kabinenluft gedrosselt bzw. langsam entweichen kann. Hierdurch kann eine Temperatur in der Kabine 4 aufrechterhalten werden, trotz kontinuierlich nachströmender Frischluft. Die Pfeile veranschaulichen eine Luftströmung innerhalb der Kabine 4.
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In 2 ist ein Schienenfahrzeug 1 mit einem Lüftungssystem 2 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt. Das Lüftungssystem 2 weist hierbei analog zum ersten Ausführungsbeispiel eine Luftaufbereitungs-anlage 8, einen Schalldämpfer 14, eine Abzweigungsleitung 16, eine Luftleitung 18, mehrere sekundäre Luftleitungen 20 und einen Lüfter 22 zum Ansaugen von Frischluft aus der Außenumgebung 26 des Schienenfahrzeuges 1 und zum Reinigen der Frischluft durch den in einem Lufteinlass 23 angeordneten Maschinenraumluftfilter 24. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist das Lüftungssystem 2 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel eine Abzweigungsleitung 16 auf, die über das Dach des Maschinenraumes 6 aus dem Maschinenraum 6 hinaus verläuft. Die Abzweigungsleitung 16 ist mit dem Schalldämpfer 14 fluidleitend verbunden, der auf dem Dach der Kabine 4 angeordnet ist. Der Schalldämpfer 14 verbindet hierbei die Abzweigungsleitung 16 direkt mit der Luftaufbereitungsanlage 8. Hierdurch wird die durch die Abzweigungsleitung 16 abgezapfte Frischluft aus dem Maschinenraum 6 entnommen und der Luftaufbereitungsanlage 8 zugeführt, sodass die Frischluft unmittelbar erwärmt oder gekühlt oder beispielsweise entfeuchtet werden kann. Ein derartiges Lüftungssystem 2 kann auch als eine Nachrüstlösung in bestehende Schienenfahrzeuge 1 nachträglich implementiert werden. Die durch die Luftaufbereitungsanlage 8 aufbereitete Frischluft wird anschließend durch den Druck in der Abzweigungsleitung allein oder zusätzlich durch einen optionalen Lüfter 11 in Verteilerschächte 32 der Kabine 4 geleitet. Die Verteilerschächte 32 leiten die Frischluft zu Bereichen der Kabine 4, wo die Frischluft benötigt wird. Beispielsweise kann warme Frischluft auf eine nicht bezifferte Windschutzscheibe geleitet werden, um einem Beschlagen der Windschutzscheibe entgegen zu wirken. Alternativ kann warme oder kalte Luft auf einen Aufenthaltsbereich einer Person direkt oder indirekt geleitet werden, um den Komfort der Person in der Kabine 4 zu verbessern. Über einen Luftauslass 30 kann verbrauchte Kabinenluft kontrolliert entweichen.
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Anstelle der beschriebenen Beispiele für Führerkabinen kann das vorgeschlagene Lüftungssystem und das vorgeschlagene Verfahren zum Belüften der Führerkabine auch bei andere Arten von Kabinen eines Schienenfahrzeuges, insbesondere auf Passagierkabinen für Passagiere oder Frachträume für Transportgut eingesetzt werden.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die bevorzugten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
