DE1580983B2 - Lüftungseinrichtung für Fahrzeuge mit Abteilen, insbesondere Eisenbahnwagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Lüftungseinrichtung für Fahrzeuge mit Abteilen, insbesondere Eisenbahnwagen, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Für die Lüftung bzw. Klimatisierung von Fahrgasträumen in Schienenfahrzeugen sind Einrichtungen bekanntgeworden, weiche als sogenannte Zweikanalanlagen bezeichnet werden (deutsche Auslegeschrift 189 110, schweizerische Patentschrift 60 857). Bei diesen Einrichtungen verläuft entlang dem Fahrzeug je ein Kanal für erwärmte und gekühlte Frischluft. Mit Hilfe von Mischgeräten werden den beiden Kanälen KaIt- und/oder Warmluft in einem einstellbaren Verhältnis entnommen und in gemischtem Zustand in den Fahrgastraum geleitet, wobei im ersten Fall die Summe der jeweils freien Querschnitte der Kanalöffnungen konstant bleibt. Die Aufbereitung der Luft, die den beiden Kanälen zugeführt wird und je nach der Außentemperatur reine Frischluft oder ein Gemisch von Frischluft und Wagen-Umluft ist, erfolgt in einem zentralen Aufbereitungsaggregat.

Mit einer derartigen Einrichtung können die für den Betrieb gestellten Anforderungen grundsätzlich erfüllt werden, wobei allerdings besondere Maßnahmen getroffen werden müssen, um zu verhindern, daß z. B. im Winterbetrieb bei einer zu hohen Abteiltemperatur im Sinne einer raschen Lenkung derselben, plötzlich unvermischte Kaltluft in das Abteil eingeblasen wird. Schwerwiegender ist allerdings der Nachteil, daß die Querschnitte beider Kanäle so groß ausgelegt werden müssen, daß sie einzeln in der Lage sind, die volle Luftmenge für die Übertragung der maximalen Heiz- oder Kühlleistung aufzunehmen. Dies bringt es mit sich, daß

ίο die Kanäle, die in unerwünschter Weise relativ viel Platz in Fahrzeugen in Anspruch nehmen, einen eng begrenzten Gesamtquerschnitt haben.

Der Erfindung liegt daher die Schaffung einer Lüftungseinrichtung der eingangs genannten Art als Auf-

»5 gäbe zugrunde, in der bei begrenzten Raumverhältnissen für die Lüftungskanäle ein günstiger Verlauf des Betriebs gewährleistet sein soll.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst worden, daß neben dem Warmluftkanal und dem KaItluftkanal ein dritter Luftverteilkanal vorgesehen ist, der mit der Mischkammer jedes Luftmischgerätes in Verbindung steht und daß Mittel zum Speisen des dritten Verteilkanals mit Luft gleicher oder relativ tieferer Temperatur als im Warmluftkanal und/oder gleicher

«5 oder relativ höherer Temperatur als im Kaltluftkanal vorgesehen sind.

Infolge des Durchstromes einer konstanten Luftmenge durch den dritten Verteilkanal mit einer mittleren Temperatur, stehen für die Zuführung der vollen Luftmenge für maximale Heiz- oder Kühlleistung immer die Querschnitte von zwei der insgesamt drei Kanälen zur Verfügung; bei gleichen Querschnitten aller drei Kanäle ergibt sich damit eine Querschnittsersparnis von 25 % gegenüber einem Zweikanalsystem. Eine noch größere Querschnittsersparnis läßt sich selbstverständlich erreichen, wenn die Temperatur der Luft im dritten Verteilkanal der überwiegenden Einstellung der Abteilmischgeräte angepaßt ist und der dritte Kanal einen größeren Querschnitt als die beiden andern Kanäle aufweist. Die beiden andern Kanäle müssen somit nur noch diejenige Luftmenge aufnehmen, die für die individuelle Abteil-Regulierung notwendig ist und die gleichzeitig eine Ergänzung auf die volle Zuluftmenge bringt. Die Zuluftmenge pro Abteil kann in diesem Fall besonders gut konstant gehalten werden.

Vorzugsweise erfolgt der Austritt der Luft aus dem dritten Verteilkanal über Injektordüsen in die Mischkammern der Mischgeräte. Dies bringt den weiteren Vorteil, daß der Drossel- bzw. Reguliermechanismus für die Austritte aus dem Kalt- und Warmluftkanal einfach gehalten werden können; das Ansaugen der Umluft aus dem Abteil sowie auch der Warmluft und Kaltluft erfolgt mittels der Injektordüsen des dritten Verteilkanals, die keine Regulierung benötigen.

Die Erfindung ist an Hand einer beispielsweise dargestellten Lüftungseinrichtung in einem Eisenbahnwagen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Schema der Lüftungseinrichtung und
F i g. 2 einen Querschnitt durch ein Luftmischgerät.

Ein Eisenbahnwagen 10 enthält Abteile 12, einen Seitengang 14, ein WC 16 sowie eine Lüftungseinrichtung, welch letztere ein Luftaufbereitungsaggregat 18 und Verteilkanäle 24, 26 und 28 und in den Abteilen 12 angeordnete Luftmischgeräte 19 aufweist.

Die drei Verteilkanäle 24, 26 und 28 erstrecken sich auf der dem Seitengang 14 abgekehrten Längsseite 11 des Wagens 10 in dessen Innern und auf dessen ganzer Länge. Die Kanäle 24, 26 und 28 sind unterhalb der

Fenster nebeneinander auf dem Fußboden 25 angeordnet und gegen Wärmeverlust isoliert (F i g. 2). In jedem Abteil müssen die mit der Austrittsseite des Luftaufbereitungsaggregates 18 verbundenen Kanäle 24, 26 und 28 in eines der Luftmischgeräte 19.

Jedes Gerät 19 weist ein Gehäuse 30 (F i g. 2) auf, welches eine Eintrittsöffnung 31 für die Umluft und eine Austrittsöffnung 27 für die Mischluft enthält. Die schematisch dargestellten Kanäle 24, 26 und 28 sind durch das Gerät 19 hindurchgeführt und weisen in dessen Innern Austrittsöffnungen auf, welche in eine Kammer 38 münden. Der Kanal 28 weist nach aufwärts gerichtete Düsen 39 auf, während die schlitzartigen Öffnungen 34 und 36 der Kanäle 24 bzw. 26 durch eine verschiebbare Klappe 40 derart abdeckbar sind, daß die Summe der freien Durchtrittsquerschnitte der Luft konstant bleibt. Die Stellungen der Klappe 40 variieren daher zwischen vollständigem Verschluß der Öffnungen 34 bei gleichzeitiger freier Öffnung 36 über Zwischenstellungen, in denen die Öffnungen 34 und 36 teil- ao weise geöffnet sind bis zum vollständigen Verschluß der Öffnungen 36 bei gleichzeitiger freier Öffnung 34.

Das Luftaufbereitungsaggregat 18 weist eine Eintrittsöffnung 48 für einen Rücklaufkanal 46 auf, eine Eintrittsöffnung 50 für die Außenluft sowie drei Aus- as trittsöffnungen für behandelte Luft in die Kanäle 24, 26 und 28. In den beiden Eintrittsöffnungen 48 und 50 sind Klappen 52 bzw. 54 angeordnet, welche in bekannter, nicht dargestellter Weise steuerbar sind. Im Aggregat 18 sind ein Filter 56, eine Luftfördereinrichtung 58 mit Antriebsmotor sowie zwei parallelgeschaltete Wärmetauscher 60 und 62 vorhanden, von denen der Wärmetauscher 60 an ein Kühlmedium, der Wärmetauscher 62 an ein Heizmedium angeschlossen ist. Zwischen den Wärmetauschern erstreckt sich eine isolierende Wand 64, an welcher eine steuerbare Klappe 66 beweglich gelagert ist. Diese liegt in ihren beiden Endlagen an Wandelementen 68 und 70 an und kann beliebige Zwischenstellungen einnehmen. Der Kanal 26 ist strömungsmäßig mit dem Heizwärmetauscher 62, der Kanal 24 mit dem Kühlwärmetauscher 60 verbunden. Der Kanal 28 entspringt zwischen den Wandelementen 68 und 70 und wird daher je nach Stellung der Klappe 66 strömungsmäßig mit dem Heizwärmetauscher 62 oder mit dem Kühlwärmetauscher 60 oder mit beiden gleichzeitig verbunden.

Die Abteile 12 und das WC 16 sind über Öffnungen 42 mit dem Seitengang 14 in Verbindung. Das WC 16 ist durch einen Fortluftventilator 44 mit der Außenluft verbunden. Ferner mündet der Kanal 28 in das WC und weist dort Düsen 39 auf. Der Seitengang 14 ist mit der Lufteintrittsseite des Luftbehandlungsaggregates 18 durch einen Rückluftkanal 46 verbunden.

Im Betrieb der Einrichtung saugt die Luftfördereinrichtung 58 Außenluft durch die Öffnung 50 sowie Rückluft aus den Abteilen 19 über den Seitengang 14 durch die Rückluftleitung 46 und die Eintrittsöffnung 48 an. Das Misch verhältnis von Außen- und Rückluft hängt von der Stellung der Klappen 52 und 54 ab und wird je nach Bedarf durch nicht dargestellte bekannte Mittel gesteuert.

Die angesaugte Luft wird im Filter 56 gereinigt und strömt teilweise durch den sie erwärmenden Wärmetauscher 62 und teilweise durch den sie kühlenden Wärmetauscher 60. Die Warmluft strömt teilweise in den Kanal 26 und je nach der Stellung der Klappe 66 teilweise in den Kanal 28. Die Kaltluft gelangt teilweise in den Kanal 24 und je nach Stellung der Klappe 66 zum Teil auch in den Kanal 28. Somit führt der Kanal 28 Luft mit einer Temperatur, die entsprechend der Stellung der Klappe 66 zwischen Warm- und Kaltluftkanaltemperatur variiert. Die Steuerung der Klappe 66 erfolgt in bekannter nicht dargestellter Weise in Abhängigkeit von der Außentemperatur, so daß die Luft im Kanal 28 die Grundlast übernimmt. Bei extremen Temperaturen wird der entsprechende Wärmetauscher abgeschaltet oder umgangen. Die Luftfördereinrichtung 58 erzeugt einen relativ hohen Druck, so daß die Luft im Kanal 28 die Düsen mit großer Geschwindigkeit verläßt und nach dem Induktionsprinzip Umluft aus dem Abteil 12 durch die öffnung 31 sowie die aus den Kanälen 24 und 26 austretende Luft ansaugt. Je nach Stellung der Klappe 40, welche von einem nicht dargestellten Thermostaten im Abteil 12 gesteuert wird, tritt mehr oder weniger Warm- bzw. Kaltluft aus den Kanälen 24 und 26 aus. Da die Summe der freien Durchtrittsquerschnitte der Öffnungen 34 und 36 durch die Klappe 40 konstant gehalten wird, bleibt die Summe der Luftmengen aus den Kanälen 24 und 26 konstant. Die aus den Düsen 39 austretende Luftmenge ist ebenfalls konstant, so daß sich ein konstantes Induktionsverhältnis ergibt und die dem Abteil 12 durch die Öffnung 27 zugeführte Luftmenge auch ohne Druckregulierung konstant bleibt.

Die Umluft und die aus den Kanälen 28, 24 und 26 austretende Luft mischen sich zu einer resultierenden Temperatur und treten durch die Öffnung 27 in das Abteil 12 aus. Die Abluft verläßt die Abteile durch die Öffnungen 42 und gelangt über den Seitengang 14 entweder durch den Fortluftventilator 44 ins Freie oder bei geöffneter Klappe 52 teilweise zurück in das Luftbehandlungsaggregat 18.

Tritt in einem Abteil 12 eine Lastveränderung im Sinne von höherem Wärmebedarf ein oder wird eine höhere Temperatur am Thermostaten eingestellt, so verschiebt sich die Klappe 40 derart, daß der Durchtrittsquerschnitt der Luft durch die Austrittsöffnung 34 verkleinert und gleichzeitig jener der Öffnung 36 entsprechend vergrößert wird, so daß der Zustrom von kalter Luft gedrosselt und der Zustrom von Warmluft entsprechend vergrößert wird. Tritt umgekehrt in einem Abteil 12 eine Lastveränderung oder eine Verstellung der Thermostaten im Sinne von größerem Kühlbedarf ein, so verschiebt sich die Klappe 40 derart, daß der Durchtrittsquerschnitt der Luft durch die Austrittsöffnung 36 verkleinert und gleichzeitig jener durch die Öffnung 34 entsprechend vergrößert wird. Der verminderte Zustrom an Warmluft und der vergrößerte Zustrom an Kaltluft ergeben eine Senkung der Zulufttemperatur für das Abteil.

Bei Wärmevollast liegt die Klappe 66 an der Wandung 70 an, so daß die Kanäle 26 und 28 Warmluft führen, wobei die Öffnung 34 verschlossen, die Öffnung 36 im Mischgerät vollständig geöffnet ist. Bei Kühlvolllast liegt die Klappe 66 an der Wandung 68 an, so daß die Kanäle 24 und 28 Kaltluft führen, wobei die öffnung 36 im Gerät verschlossen, die öffnung 34 vollständig geöffnet ist. Bei Vollast wird dem Warm- bzw. dem Kaltluftkanal derselbe Kanal 28 zugeschaltet, so daß sich bei einer beispielsweisen Auslegung der drei Kanäle für je die halbe für die Deckung des Wärmebzw. Kühlbedarfs benötigte Luftmenge eine Einsparung an Kanalquerschnitt gegenüber Zweikanalanlagen von 25 % ergibt. Diese Einsparung kann je nach den geforderten einzuhaltenden Bedingungen bei Vergrößerung des Kanals 28 gegenüber den Kanälen 24 und

26 noch weiter verbessert werden.

Zweckmäßigerweise werden die Kanäle 24, 26 und 28 an ein gemeinsames unter dem Wagen in der Mitte angeordnetes Luftaufbereitungsaggregat 18 angeschlossen, wobei jedoch ein Anschluß an getrennte Aggregate auch denkbar wäre.

Bevorzugt weisen die Kanäle 24, 26 und 28 einen rechteckähnlichen Querschnitt mit bombierten Flächen und gerundeten Ecken auf. Es ist auch möglich, den Warmluftkanal 26 und den Kaltluftkanal 24 über dem liegend angeordneten Kanal 28 anzuordnen. Vorzugsweise ist der innerste Kanal der Warmluftkanal. Es ist besonders vorteilhaft, die Kanäle aus gleich langen

Teilstücken zusammenzusetzen, von denen beispielsweise jedes dritte Teilstück mit Auslassen versehen und in einem Gehäuse 30 eingesetzt ist, wobei die einzelnen Kanalteilstücke durch flexible Verbindungen lösbar miteinander verbunden sind. Zweckmäßigerweise sind Mittel vorgesehen, um den Druckabfall längs der Kanäle auszugleichen, damit jedes der Abteile die gleiche Luftmenge erhält.

Die Anwendung dieser Einrichtung ist überall da vorteilhaft, wo beschränkter Platz für die Kanäle zur Verfügung steht oder wo bei gegebenem Querschnitt ein geringer Druckabfall gewünscht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Lüftungseinrichtung für Fahrzeuge mit Abteilen, insbesondere Eisenbahnwagen, mit einem eine Kühl- und Heizeinrichtung aufweisenden Luftaufbereitungsaggregat sowie je einem an dieses angeschlossenen und in Längsrichtung des Fahrzeuges verlaufenden Verteilkanals für Warmluft und Kaltluft, wobei an die Kanäle für jedes Abteil ein Luftmischgerät angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem Warmluftkanal (26) und dem Kaltluftkanal (24) ein dritter Luftverteilkanal (28) vorgesehen ist, der mit der Mischkammer (38) jedes Luftmischgerätes (19) in Verbindung steht und das Mittel (66) zum Speisen des dritten Verteilkanals mit Luft gleicher oder relativ tieferer Temperatur als im Warmluftkanal und/oder gleicher oder relativ höherer Temperatur als im KaItluftkanal vorgesehen sind.

2. Lüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Verteilkanal (28) an das Luftaufbereitungsaggregat (18) für Warmluft und Kaltluft angeschlossen ist, das zum Speisen des dritten Verteilkanals mit einem Klappenmechanismus (Klappe 66) für die gleichzeitige Entnahme regelbarer Mengen von Warmluft und Kaltluft ausgerüstet ist.

3. Lüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (24 und 26) für Warmluft und Kaltluft höchstens je den gleichen Querschnitt aufweisen wie der dritte Verteilkanal (28).

4. Lüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Kanal (28) über Injektordüsen (39) mit den Mischkammern (38) der Luftmischgeräte (19) in Verbindung steht.

5. Lüftungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Luftmischgerät (19) eine Öffnung (31) zum Ansaugen von Umluft in die Mischkammer (38) aufweist.