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Die Erfindung betrifft eine Schließeinrichtung für Ansaug- bzw. Ausblasöffnungen der Prozessluft von Klima- und Lüftungsgeräten für Schienenfahrzeuge, wobei das Klima- oder Lüftungsgerät einen Kanal zur Führung der Prozessluft umfasst, der mit einer Ansaug- bzw. Ausblasöffnung und mit einer Schließeinrichtung ausgestattet ist, wobei mittels der Schließeinrichtung der freie Strömungsquerschnitt der Ansaug- bzw. Ausblasöffnung veränderbar ist, wobei die Schließeinrichtung klappenförmige Bauelemente und einen Grundkörper aufweist, der aus einem flächigen Deckelblech mit einer Aussparung und einem auf der Unterseite des Deckelblechs angeordneten Dichtungs- und Versteifungsrahmen besteht, wobei der freie Querschnitt der Aussparung vollständig mit einer einzigen Klappe verschließbar ist, wobei die Klappe jeweils im Bereich der beiden äußeren Stirnseiten der Aussparung am Grundkörper abgestützt ist, indem die Klappe schwenkbeweglich in mehreren Lagern in Längsrichtung der Aussparung geführt und mit einer Hubeinrichtung zur Verstellung der Winkelposition verbunden ist und wobei der Grundkörper auf einer Öffnung am Gehäuse des zugeordneten Klima- oder Lüftungsgerätes oder auf einer Öffnung an einem dem Klima- oder Lüftungsgerät benachbarten Abschnitt des Schienenfahrzeuges abstützbar und montierbar.
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Schienenfahrzeuge zur Fahrgastbeförderung werden mit Einrichtungen zur Klimatisierung des Fahrgastraumes ausgestattet, wobei diese Einrichtungen neben zahlreichen anderen Baugruppen auch einen Kanal für die Prozessluft mit einer Einlassöffnung (Ansaugen) und einer Auslassöffnung (Ausblasen) aufweisen. Als Kühlmittel wird vorzugsweise die außerhalb vom Fahrzeug verfügbare Umgebungsluft verwendet, die mit einem Ventilator durch den Kanal gefördert wird. Diese Prozessluft wird während der Fahrtbewegung mitbeschleunigt, wodurch sich ein Impulsverlust für das Schienenfahrzeug ergibt. Der Impulsverlust ist abhängig von der Geschwindigkeit und wird mit zunehmender Fahrtgeschwindigkeit größer.
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In bestimmten Fahrzuständen ist es nicht notwendig, dass Umgebungsluft in den Kanal für die Prozessluft einströmt bzw. ausströmt. Dies ist beispielsweise in Situationen zutreffend, bei denen das Kühlsystem nicht in Betrieb ist oder keine Kühlleistung benötigt wird. Sofern in solchen Situationen dennoch Umgebungsluft einströmt, treten zwangsläufig Luftströmungen auf, welche den Luftwiderstand des Schienenfahrzeuges erhöhen. Auch dieser Effekt ist von der Geschwindigkeit abhängig.
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Eine reduzierte Fahrleistung infolge von Impulsverlust und Luftwiderstand kann grundsätzlich kompensiert werden, indem die Traktionsleistung des Schienenfahrzeuges erhöht wird. Dies ist unter energetischen Aspekten allerdings nachteilig, weil sich der Energieverbrauch und die Betriebskosten erhöhen.
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Alternativ ist es möglich, dass der Ansaug- bzw. Ausblasöffnung am Kanal für die Prozessluft eine Schließeinrichtung zugeordnet wird, mit der während der Fahrt der Öffnungsquerschnitt in Abhängigkeit der aktuellen Kühlanforderungen verändert werden kann.
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So beschreibt
DE 196 46 123 A1 eine Klimaanlage für Fahrzeuge mit Luftführungsdüsen, die mit schwenkbaren Klappen bzw. Lamellen in verschiedenartiger Weise zu öffnen bzw. zu verschließen sind.
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DE 28 31 810 A1 betrifft eine Klima- oder Luftheizungsanlage für Schienenfahrzeuge mit einem Luftzufuhrkanal, an dessen Endabschnitten jeweils schwenkbare Klappen angeordnet sind. Jede Klappe ist unabhängig von anderen Klappen derart steuerbar, dass sie in den beiden Extremstellungen reinen Frischluftbetrieb oder totalen Umluftbetrieb mit vollständig geschlossenen Klappen ermöglichen.
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Gegenstand von
GB 637 699 A ist eine Heiz- und Lüftungsvorrichtung für Eisenbahnwagen, bei der die Kanäle zur Führung von Frischluft bzw. Rückluft durch thermostatisch betätigte Schwenkklappen in ihrer Position geregelt werden.
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Aus
DE 29 34 501 A1 ist eine Einrichtung zur Klimatisierung von Schienenfahrzeugen zur Personenbeförderung mit einer Baueinheit bekannt, die unter dem Dach des Fahrzeuges angeordnet ist. Diese Baueinheit weist Ansaugöffnungen für Außen- und Innenluft sowie eine Regeleinrichtung für eine über einen Stellantrieb betätigbare Außenluftklappe auf. Dabei ist der Stellantrieb als ein Kolbenantrieb ausgebildet, wobei der Kolben gegen eine Federkraft einseitig mit Druckluft beaufschlagbar ist. Bei einem starken Temperaturabfall der Außenluft wird der Kolbenantrieb entlüftet und dadurch werden die Außenluftklappen geschlossen.
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DE 10 2009 025 299 A1 beschreibt ein Schienenfahrzeug, bei dem das Fahrgastabteil zwei in Längsrichtung benachbarte Klimatisierungsbereiche aufweist, die mit jeweils separaten Zuluftkanälen in Wirkverbindung stehen. An den Außenöffnungen der Zuluftkanäle sind jeweils schwenkbare Klappen angeordnet. In Abhängigkeit der Umweltbedingungen (z.B. Sonne auf einer Wagenlängsseite und Schatten auf der anderen Wagenlängsseite) werden diese Klappen mehr oder weniger geöffnet bzw. geschlossen, wobei auch ein vollständiges Verschließen vorgesehen ist.
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Aus
DE 33 11 455 A1 ist eine Schließeinrichtung mit einem Grundkörper bekannt, der aus einem flächigen Deckelblech mit einer Aussparung und einem auf der Unterseite des Deckelblechs angeordnetem Dichtungs- und Versteifungsrahmen besteht. Der freie Querschnitt der Aussparung ist vollständig mit mehreren Klappen oder auch mit lediglich einer einzigen Klappe verschließbar, wobei die Klappe jeweils im Bereich der beiden äußeren Stirnseiten der Aussparung am Grundkörper abgestützt ist. Dabei ist die Klappe schwenkbeweglich in einem Lager geführt und mit einer Hubeinrichtung zur Verstellung der Winkelposition verbunden. Der Grundkörper ist auf einer Öffnung am Gehäuse des zugeordneten Klima- oder Lüftungsgerätes oder auf einer Öffnung an einem dem Klima- oder Lüftungsgerät benachbarten Abschnitt eines Schienenfahrzeuges abstützbar und montierbar.
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Trotz der Vielzahl bereits bekannter Schließsysteme für Ansaug- bzw. Ausblasöffnungen der Prozessluft von Klima- und Lüftungsgeräten an Schienenfahrzeugen besteht weiterhin ein Entwicklungsbedarf. Dies betrifft primär Anwendungen für Hochgeschwindigkeitszüge, bei denen aufgrund der sehr hohen Fahrtgeschwindigkeit eine besonders schnelle und präzise Funktionsweise der Schließsysteme notwendig ist, die zwangsläufig auch eine fachgerechte Wartung der diesbezüglichen Baugruppen erfordert.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schließeinrichtung für Ansaug- bzw. Ausblasöffnungen der Prozessluft von Klima- und Lüftungsgeräten für Schienenfahrzeuge zu schaffen, die insbesondere für Hochgeschwindigkeitszüge geeignet ist und klappenförmige Bauelemente aufweist. Dabei soll ein Eindringen von Fremdkörpern in die Ansaug- bzw. Ausblasöffnungen weitgehend verhindert und gleichzeitig eine gute Zugangsmöglichkeit zu Baugruppen geschaffen werden, die Wartungsarbeiten erfordern.
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Diese Aufgabe wird gelöst, indem in der Aussparung des Deckelblechs vom Grundkörper ein erster Servicedeckel angeordnet ist und indem in der Klappe ein zweiter Servicedeckel angeordnet ist, wobei der erste Servicedeckel als ein gitterförmiges Bauteil ausgestaltet ist und wobei der erste Servicedeckel und der zweite Servicedeckel miteinander in Wirkverbindung bringbar sind.
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Die Anwendung der Schließeinrichtung ist für folgende Betriebszustände relevant:
- a) Kühlbetrieb Klimagerät - Klappe offen / typisch für Betrieb im Sommer
- b) Kein Kühlbetrieb Klimagerät - Klappe geschlossen / typisch für Betrieb im Winter
- c) Abstellphase Schienenfahrzeug - Klappe geschlossen / Betrieb im Sommer und Winter
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Diese Schließeinrichtung ist insbesondere für Hochgeschwindigkeitszüge vorteilhaft. Denn mit der Schließfunktion wird in Fahrzuständen, bei denen keine Zufuhr oder Abfuhr von Prozessluft notwendig ist, der Öffnungsbereich an der Außenkontur des Schienenfahrzeuges optimiert. Dadurch wird der aerodynamische Luftwiderstand reduziert und demzufolge wird Traktionsenergie eingespart. Vorzugsweise wird die Einrichtung direkt der Klima- bzw. Lüftungsanlage zugeordnet, in einer besonders bevorzugten Variante als Komponente einer auf dem Fahrzeugdach montierten Klimaanlage. Ebenso ist eine Anordnung teilweise im Dach integriert oder als Unterflurgerät möglich. Unabhängig von der konkreten Ausführung wird ein Eindringen von Fremdkörpern in die Ansaug- bzw. Ausblasöffnungen weitgehend verhindert und gleichzeitig wird eine gute Zugangsmöglichkeit zu im Innenbereich verbauten Schließeinrichtungs- und Anlagenkomponenten gewährleistet. Demzufolge können beispielsweise Wartungsarbeiten am Pneumatikventil der Klappe oder Reinigungsarbeiten am Wärmeübertrager vom Klima- und Lüftungsgerät mit einem geringen Demontage- und Montage- sowie Zeitaufwand durchgeführt werden.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 den grundsätzlichen Aufbau der Schließeinrichtung in perspektivischer Ansicht
- 2 eine Detailansicht der Schließeinrichtung mit Blick perspektivisch von der Innenseite
- 3 eine Detailansicht der Schließeinrichtung in Seitenansicht
- 4 eine perspektivische Ansicht auf die Schließeinrichtung nach Montage in eine auf dem Fahrzeugdach angeordnete Klimaanlage
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In der Zeichnung ist eine Schließeinrichtung 1 für die Prozessluftöffnungen von Klima- und Lüftungsgeräten 2 für Schienenfahrzeuge dargestellt. Das Klima- oder Lüftungsgerät 2 weist einen Kanal zur Führung der Prozessluft auf, der mit einer Ansaug- bzw. Ausblasöffnung 3 und mit einer Schließeinrichtung 1 ausgestattet ist. Mittels der Schließeinrichtung 1 kann der Strömungsquerschnitt der Ansaug- bzw. Ausblasöffnung 3 verändert werden, wobei die Schließeinrichtung 1 als eine Baugruppe mit klappenförmigen Bauelementen ausgestaltet ist.
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Die Schließeinrichtung 1 weist einen Grundkörper 4 auf, der aus einem flächigen Deckelblech mit einer Aussparung 5 und einem auf der Unterseite des Deckelblechs angeordneten Dichtungs- und Versteifungsrahmen besteht. Dieser Grundkörper 4 wird auf einer Öffnung am Gehäuse des zugeordneten Klima- oder Lüftungsgerätes 2 oder auf einer Öffnung an einem dem Klima- oder Lüftungsgerät 2 benachbarten Abschnitt des Schienenfahrzeuges abgestützt und montiert. Diese kompakte Baueinheit kann separat gefertigt und montiert werden, so dass auch die Nachrüstung von Schienenfahrzeugen mit Schließeinrichtungen 1 in einfacher Weise möglich ist.
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1 zeigt die Schließeinrichtung 1 beispielhaft als Komponente einer auf dem Dach eines Schienenfahrzeuges zu montierenden Klimaanlage 2, von der hier der Gehäuseboden 21 und ein Wärmeübertrager / Kondensator 22 dargestellt sind. Aus 4 ist eine Ansicht vom kompletten Klima- und Lüftungsgerät 2 mit zwei an den Fahrzeuglängsseiten montierten Schließeinrichtungen 1 ersichtlich. Der Grundkörper 4 weist an seiner in Einbaulage äußeren Seitenfläche, also an der zur Außenkontur des Schienenfahrzeuges gerichteten Seite eine konvexe Außenkontur auf, die kongruent ist zur Außenkontur des zugeordneten Klima- oder Lüftungsgerätes 2 oder zu dem, dem Klima- oder Lüftungsgerät 2 benachbarten Abschnitt des Schienenfahrzeuges. Somit wird der Luftwiderstand nicht unnötig beeinträchtigt. Der Grundkörper 4 weist an der zur Außenkontur des Schienenfahrzeuges gerichteten Seite außerdem eine Aussparung 5 auf. Der offene Querschnitt dieser Aussparung 5 kann vollständig mit einer einzigen Klappe 6 verschlossen werden.
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Die Klappe 6 ist - siehe 2 - jeweils im Bereich der beiden äußeren Stirnseiten der Aussparung 5 am Grundkörper abgestützt. Dabei ist die Klappe 6 schwenkbeweglich in mehreren Lagern 7 in Längsrichtung der Aussparung 5 geführt und mit einer Hubeinrichtung 8 zur Verstellung ihrer Winkelposition verbunden. Die Hubeinrichtung 8 ist an dem in Einbaulage unterem Abschnitt des Grundkörpers 4 lagefixiert abgestützt und kann als pneumatischer Antrieb oder als elektrischer Antrieb ausgestaltet werden. Die Anordnung und funktionelle Wirkverbindung von Klappe 6 und Hubeinrichtung ist insbesondere aus 3 ersichtlich. In den zur Aussparung 5 benachbarten Flächenabschnitten des Grundkörpers 4 sind mehrere Anschläge 9 als Wegbegrenzung und ein (in 1 bis 4 nicht dargestellter) Dichtrahmen als Abdichtung für die Klappe 6 angeordnet. Weiterhin weist der Grundkörper 4 auch an dem in Einbaulage unterem Abschnitt Anschläge 9 als Wegbegrenzung für die Klappe 6 auf.
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Der wesentliche Aspekt dieser Schließeinrichtung besteht darin, dass in der Aussparung 5 des Deckelblechs vom Grundkörper 4 ein erster Servicedeckel 10 angeordnet ist und dass in der Klappe 6 ein zweiter Servicedeckel 11 angeordnet ist. Dabei ist der erste Servicedeckel 10 als gitterförmiges Bauteil ausgestaltet, das für Servicezwecke komplett demontiert werden kann. Im Montage- und somit Funktionszustand schützt dieser erste Servicedeckel 10 den Einströmquerschnitt der Ansaug- bzw. Ausblasöffnung 3 vor Fremdkörpern (z.B. Vögel) und reduziert den Luftwiderstand. Der erste Servicedeckel 10 und der zweite Servicedeckel 11 können miteinander in Wirkverbindung gebracht werden. Dadurch sind mit geringem Aufwand Serviceöffnungen für Wartungsarbeiten an der Schließeinrichtung 1 verfügbar. Folglich dienen die Servicedeckel 10 und 11 auch dem schnellen Zugang zu Einbaukomponenten des Klima- oder Lüftungsgerätes. Somit muss nicht die komplette Schließeinrichtung einschließlich der Schraubverbindungen sowie der Druckluft- und Stromversorgung bei jedem Servicedienst demontiert werden. Außerdem kann zum Beispiel eine Reinigung des Wärmeübertragers (Kondensator) von außen mit Reinigungslanze oder Staubsauger erfolgen.
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In der Zeichnung ist lediglich zum besseren Verständnis eine Stellung dargestellt, bei der die Klappe 6 etwas Abstand zur Innenseite des ersten Servicedeckels 10 hat. Tatsächlich sind die Ansaug- bzw. Ausblasöffnung 3 entweder offen oder verschlossen. Im Fahrbetrieb des Schienenfahrzeuges werden diese Ansaug- bzw. Ausblasöffnungen 3 der Prozessluft mittels der Schließeinrichtung 1 geöffnet oder geschlossen. Dabei wird die Klappe 6 mittels der Hubeinrichtung 8 in ihrer Winkelstellung verändert. Zur Detektierung der Positionslagen „OFFEN“ oder „GESCHLOSSEN“ der Klappe 6 weist der Grundkörper 4 im oberen und unteren Bereich jeweils eine entsprechende Aufnahme auf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Schließeinrichtung
- 2
- Klima- oder Lüftungsgerät
- 21
- Gehäuseboden Klimaanlage
- 22
- Wärmeübertrager Klimaanlage
- 3
- Ansaug- bzw. Ausblasöffnung
- 4
- Grundkörper
- 5
- Aussparung
- 6
- Klappe
- 7
- Lager für Klappe
- 8
- Hubeinrichtung
- 9
- Anschlag / Wegbegrenzung
- 10
- erster Servicedeckel (am Grundkörper)
- 11
- zweiter Servicedeckel (an Klappe)
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19646123 A1 [0006]
- DE 2831810 A1 [0007]
- GB 637699 A [0008]
- DE 2934501 A1 [0009]
- DE 102009025299 A1 [0010]
- DE 3311455 A1 [0011]
