DE202014104358U1

DE202014104358U1 - Vorrichtung für eine kombinierte Druckschutz- und Luftmengenregelung im Innenraum von Schienenfahrzeugen

Info

Publication number: DE202014104358U1
Application number: DE202014104358.6U
Authority: DE
Original assignee: Faiveley Transport Leipzig GmbH and Co KG
Current assignee: Faiveley Transport Leipzig GmbH and Co KG
Priority date: 2014-09-15
Filing date: 2014-09-15
Publication date: 2014-12-12
Anticipated expiration: 2024-09-16
Also published as: EP3194234A1; EP3194234B1; ES2844228T3; DE112015004197A5; CN107074251A; CN107074251B; DE202015104774U1; WO2016041549A1

Abstract

Vorrichtung für eine kombinierte Druckschutz- und Luftmengenregelung im Innenraum von Schienenfahrzeugen, insbesondere zur Wirkverbindung mit Luftansaug- und/oder Luftausblasöffnungen von Hochgeschwindigkeitszügen, wobei die Funktionen Druckschutz und Luftmenge durch eine gemeinsame Baugruppe realisiert werden, die in Abhängigkeit der konkreten Betriebsbedingungen den freien Strömungsquerschnitt der Luftansaug- und/oder Luftausblasöffnungen regelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein druckdichtes Gehäuse (2) aufweist, das auf seiner der Grundfläche gegenüberliegende Seitenfläche mit einer Ausnehmung (3) ausgestaltet ist, der ein Klappenelement (4) zugeordnet ist, wobei das Klappenelement (4) über eine entlang seiner Längsrichtung mittig verlaufende Achse (5) an beiden Endabschnitten der Achse (5) am Gehäuse (2) abgestützt und entlang dieser Achse (5) um 90° derart schwenkbar angeordnet ist, dass die Ausnehmung (3) druckdicht verschließbar ist, wobei dem Klappenelement (4) an einer der beiden Abstützpunkte der Achse (5) am Gehäuse (2) ein Antriebskasten (7) zugeordnet ist, der mit einem elektrischen Antrieb (8) in Wirkverbindung steht und wobei der elektrische Antrieb (8) mit einem Stellelement verbunden ist, das im stromlosen Zustand eine definierte Endposition für das Klappenelement (4) einstellt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine kombinierte Druckschutz- und Luftmengenregelung im Innenraum von Schienenfahrzeugen, insbesondere zur Wirkverbindung mit Luftansaug- und/oder Luftausblasöffnungen von Hochgeschwindigkeitszügen, wobei die Funktionen Druckschutz und Luftmenge durch eine gemeinsame Baugruppe realisiert werden, die in Abhängigkeit der konkreten Betriebsbedingungen den freien Strömungsquerschnitt der Luftansaug- und/oder Luftausblasöffnungen regelt.
Für Hochgeschwindigkeitszüge müssen zahlreiche Aspekte beachtet werden, um Probleme durch die im Fahrbetrieb zwangsläufig auftretenden Druckstöße bzw. Druckschwankungen zu vermeiden. Dabei sind für konstruktive Komponenten der Schienenfahrzeuge wie Wagenkasten, Wagenübergang, Fahrzeugtür, Fenster und dergleichen bereits zahlreiche technische Lösungen verfügbar, mit denen eine weitgehend optimale Anpassung auf die jeweiligen Einsatzbedingungen möglich ist. Hingegen ist die Anzahl geeigneter Lüftungs- und Klimatisierungssysteme deutlich geringer.
Eine diesbezüglich einfache Variante besteht darin, beim Überschreiten vorab definierter Grenzwerte für den Druck die Lufteintrittsöffnungen mit Klappen oder Ventilen vollständig zu schließen. Nachteilig ist jedoch, dass somit die Frischluftzufuhr in das Fahrzeug vollständig unterbrochen ist. Bei Hochgeschwindigkeitsstrecken mit vielen Tunnelabschnitten oder häufigen Begegnungen mit einem Gegenzug wird somit die Luftqualität im Fahrgastraum erheblich beeinträchtigt. Deshalb werden zunehmend sog. Druckschutzsysteme verwendet, die sowohl einen wirksamen Druckschutz als auch eine ausreichend gute Luftqualität gewährleisten sollen.
Gemäß DE 38 01 891 C1 werden hierfür konventionelle Lüfter mit einer Hochdruckcharakteristik ausgeführt, die auf der Frisch- und Abluftseite bezüglich ihrer Drehzahl aufeinander abgestimmt gesteuert werden. Dadurch wird erreicht, dass die Druckänderungen im Fahrzeug die zulässigen Werte nicht überschreiten. Allerdings können Probleme auftreten, sofern die Stellgeschwindigkeit infolge der Trägheit der Lüfter nicht hoch genug ist, um die bei hohen Fahrgeschwindigkeiten schnell ablaufenden Druckänderungen auszusteuern. Weitere typische Nachteile dieser Bauart von Lüftern sind hohe Geräusche, kleine Luftmengen und ein hoher spezifischer Energieverbrauch, so dass derartige Lüfter nur in geringem Umfang eingesetzt werden.
In EP 0 579 536 A1 wird eine Ausregelung der Druckänderungen im Schienenfahrzeug durch eine Betätigung von Klappenstellgliedern auf der Frisch- und Abluftseite beschrieben. Somit werden die Nachteile von träge ansprechenden Lüftern vermieden. Bei sehr hohen Druckstößen kann der Luftdurchsatz jedoch bis auf NULL zurückgehen, wodurch das Komfortempfinden der Fahrgäste unangenehm beeinflusst wird.
Aus DE 10 2007 011 452 A1 ist es bekannt, die Druckschutz- und die Luftmengenregelung in einer gemeinsamen Luftkammer baulich zu integrieren. Hierbei sind das Druckschutzventil und die Luftmengenklappe strömungstechnisch nacheinander angeordnet. Trotz der somit benachbarten Anordnung werden für die Funktionen Druckschutz und Luftmengenregelung separate Komponenten verwendet. Hierfür werden überwiegend zwei getrennte Baugruppen vorgesehen, nämlich ein pneumatisch betriebenes Schnellschließelement und eine elektrisch angetriebene Regulierklappe.
Hingegen werden diese beiden Funktionen nach DE 86 29 224 U1 von einer gemeinsamen Baugruppe realisiert. Hier steht ein Lüftungsgitter mit einer ersten Gruppe von lagefixierten Lamellen in V-Form mit einer zweiten Gruppe von ebenfalls V-förmigen und zusätzlich axial verlagerbaren Lamellen in Wirkverbindung. Durch eine Änderung der Relativposition zwischen den Lamellen beider Gruppen wird der freie Strömungsquerschnitt verändert, wobei dieser Effekt sowohl zur Luftmengenregelung als auch zum Druckschutz genutzt wird.
Dieser Lösungsansatz zur Verwendung einer gemeinsamen Baugruppe für den Druckschutz und die Luftmengenregulierung hat sich grundsätzlich bewährt. Nachteilig ist allerdings, dass die Lamellen und deren Betätigungselemente einen großen Bauraum beanspruchen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung für eine kombinierte Druckschutz- und Luftmengenregelung im Innenraum von Schienenfahrzeugen zu schaffen, die einen geringen Bauraum und eine geringe Anzahl separater Baugruppen erfordert und die auch bei hohen Fahrgeschwindigkeiten eine schnelle und funktionssichere Regelung gewährleistet.
Diese Aufgabe wird gelöst, indem die Vorrichtung ein druckdichtes Gehäuse aufweist, das auf seiner der Grundfläche gegenüberliegende Seitenfläche mit einer Ausnehmung ausgestaltet ist, der ein Klappenelement zugeordnet ist, wobei das Klappenelement über eine entlang seiner Längsrichtung mittig verlaufende Achse an beiden Endabschnitten der Achse am Gehäuse abgestützt und entlang dieser Achse um 90° derart schwenkbar angeordnet ist, dass die Ausnehmung druckdicht verschließbar ist, wobei dem Klappenelement an einer der beiden Abstützpunkte der Achse am Gehäuse ein Antriebskasten zugeordnet ist, der mit einem elektrischen Antrieb in Wirkverbindung steht und wobei der elektrische Antrieb mit einem Stellelement verbunden ist, das im stromlosen Zustand eine definierte Endposition für das Klappenelement einstellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand von Unteransprüchen, deren technische Merkmale im Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorzugsweise für Luftansaug- und Ausblasöffnungen in schnellfahrenden Reisezugwagen zum Schutz der Fahrgäste vor Druckwellen geeignet. Neben der Druckschutzfunktion übernimmt diese Vorrichtung auch die Funktion der Regulierung benötigter Luftmengen, die zunächst als Außenluft in den Wagen einströmen und später als verbrauchte Luft den Wagen verlassen.
Ein wesentlicher Vorteil dieser Vorrichtung besteht in der platz- und gewichtssparenden Vereinigung der Baugruppen zur Druckschutz- und Luftmengenregelung in Form eines spezifisch ausgestalteten Klappenelementes, das eine geometrisch freie Gestaltbarkeit als Schließelement unabhängig von anderen Bauteilen ermöglicht. Weitere Vorteile ergeben sich durch den ausschließlich elektrischen Betrieb unter Verzicht auf pneumatische Baugruppen. Der Entfall der bisher notwendigen pneumatischen Baugruppen ergibt Kostenvorteile für die Herstellung der Reisezugwagen und der Klimaanlagen.
Der elektrische Antrieb ermöglicht es außerdem, geringe Schließzeiten und ausreichende Dichtkräfte zu realisieren. Die Steuerung des Antriebes gewährleistet eine exakte Klappenpositionierung mit einer hohen Wiederholgenauigkeit. Die Ansteuerung erfolgt wahlweise über einen direkten analogen / digitalen Eingang oder über ein BUS-System, welches zusätzlich Rückmeldungen ermöglicht. Der Antrieb ist zur Gewährleistung einer definierten Endposition im stromlosen Zustand mit einer Rückstellfeder verbunden, die je nach Anwendungsziel die offene oder geschlossene Position absichert.
Als vorteilhafte Ausführung ist das Klappenelement auf eine geringe Bautiefe optimiert, indem dieses um 90° schwenkbare Bauteil länglich ausgeführt ist, um bei gleichem Durchströmungsquerschnitt die notwendige Bauteilbreite – die beim Drehen des Klappenelementes in die geöffnete Stellung die Tiefe darstellt – reduzieren zu können.
Als weitere vorteilhafte Ausführung sind die mechanischen Schnittstellen des Klappenelementes so gestaltet, dass diese einzeln oder auch mehrere miteinander verbunden mit einem Antrieb betrieben werden können. Dabei kann die Kopplung in einer Achse und/oder übereinander platziert erfolgen.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäß ausgestaltete Vorrichtung in perspektivischer Ansicht im Betriebszustand OFFEN
2 die Vorrichtung gemäß 1 im Querschnitt
3 eine erfindungsgemäß ausgestaltete Vorrichtung in perspektivischer Ansicht im Betriebszustand GESCHLOSSEN
4 die Vorrichtung gemäß 3 im Querschnitt
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung ist für eine kombinierte Druckschutz- und Luftmengenregelung im Innenraum von Schienenfahrzeugen konzipiert, wobei als eine bevorzugte Anwendung die Nutzung in Wirkverbindung mit Luftansaug- und/oder Luftausblasöffnungen von Hochgeschwindigkeitszügen zu nennen ist. Die Funktionen Druckschutz und Luftmenge werden durch eine gemeinsame Baugruppe realisiert, die in Abhängigkeit der konkreten Betriebsbedingungen den freien Strömungsquerschnitt der Luftansaug- und/oder Luftausblasöffnungen regelt.
Aus 1 und 3 ist ersichtlich, dass die Vorrichtung ein druckdichtes Gehäuse 2 aufweist. In einer für die Montage vorteilhaften Ausführung ist das Gehäuse 2, wie in der Zeichnung dargestellt, auf einer Grundplatte 1 montiert. Am Gehäuse 2 ist auf der zur Grundplatte 1 gegenüberliegenden Seitenfläche eine Ausnehmung 3 ausgestaltet. Dieser Ausnehmung 3 ist ein Klappenelement 4 zugeordnet. Das Klappenelement 4 ist über eine entlang seiner Längsrichtung mittig verlaufende Achse 5 an den beiden Endabschnitten der Achse 5 am Gehäuse 2 abgestützt. Dies erfolgt an dem einen Abstützpunkt über eine Lagerstelle 6. Am gegenüberliegenden Abstützpunkt ist der Achse 5 ein Antriebskasten 7 zugeordnet. Dieser Antriebskasten 7 steht mit einem elektrischen Antrieb 8 in Wirkverbindung. Dadurch kann das Klappenelement 4 entlang der Achse 5 um bis zu 90° geschwenkt werden, so dass die Ausnehmung 3 durch das Klappenelement 4 geöffnet oder verschlossen wird.
Aus 2 und 4 ist insbesondere die Querschnittskontur des Klappenelementes 4 ersichtlich. Damit eine Druckdichtheit gewährleistet wird, weist das Klappenelement 4 bezogen auf die in Längsrichtung mittig verlaufende Achse 5 auf der einen Seite einen ersten flächigen Abschnitt 41 und auf der anderen Seite einen zweiten flächigen Abschnitt 42 auf, wobei diese Abschnitte 41 und 42 bezogen auf die Achse 5 in unterschiedlichen Ebenen verlaufen. Dabei ist vorgesehen, dass in Schließstellung (4) der untere Abschnitt 41 an der Unterseite der die Ausnehmung 3 umgebenden Kontur des druckdichten Gehäuses 2 anliegt. Gleichzeitig liegt der obere Abschnitt 42 auf der Oberseite der die Ausnehmung 3 umgebenden Kontur des druckdichten Gehäuses 2 auf.
Der elektrische Antrieb 8 und der Antriebskasten 7 sind jeweils am Gehäuse 2 lagefixiert. Für die Positionierung des Klappenelementes 4 wird der elektrische Antrieb 8 über einen direkten analogen oder digitalen Eingang oder über ein BUS-System angesteuert. Außerdem ist der elektrische Antrieb 8 mit einer in der Zeichnung nicht näher dargestellten Rückstellfeder verbunden, die im stromlosen Zustand eine definierte Endposition für das Klappenelement 4 einstellt.
Das Klappenelement 4 ist vorzugsweise auf eine geringe Bautiefe und eine geringe Trägheit optimiert ausgebildet. Dies kann beispielsweise realisiert werden, indem die Ausnehmung 3 am Gehäuse 2 und das mit dieser Ausnehmung 3 funktionell zusammenwirkende Klappenelement 4 jeweils eine wesentlich größere Länge als Breite aufweisen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die mechanischen Schnittstellen des Klappenelementes 4 so ausgestaltet sind, dass ein einzelnes Klappenelement 4 oder auch eine Mehrzahl miteinander verbundener separater Klappenelemente 4 mit einem einzigen Antriebskasten 7 in Wirkverbindung gebracht werden können. Dabei erfolgt bei einer Mehrzahl von miteinander verbundenen Klappenelementen 4 deren Kopplung entweder in einer Achse und/oder übereinander platziert.
Bezugszeichenliste

1: Grundplatte
2: druckdichtes Gehäuse
3: Ausnehmung am Gehäuse
4: Klappenelement
41: erster Flächenabschnitt am Klappenelement
42: zweiter Flächenabschnitt am Klappenelement
5: Achse
6: Lagerstelle
7: Antriebskasten
8: elektrischer Antrieb

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 3801891 C1 [0004]
EP 0579536 A1 [0005]
DE 102007011452 A1 [0006]
DE 8629224 U1 [0007]

Claims

Vorrichtung für eine kombinierte Druckschutz- und Luftmengenregelung im Innenraum von Schienenfahrzeugen, insbesondere zur Wirkverbindung mit Luftansaug- und/oder Luftausblasöffnungen von Hochgeschwindigkeitszügen, wobei die Funktionen Druckschutz und Luftmenge durch eine gemeinsame Baugruppe realisiert werden, die in Abhängigkeit der konkreten Betriebsbedingungen den freien Strömungsquerschnitt der Luftansaug- und/oder Luftausblasöffnungen regelt, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein druckdichtes Gehäuse (2) aufweist, das auf seiner der Grundfläche gegenüberliegende Seitenfläche mit einer Ausnehmung (3) ausgestaltet ist, der ein Klappenelement (4) zugeordnet ist, wobei das Klappenelement (4) über eine entlang seiner Längsrichtung mittig verlaufende Achse (5) an beiden Endabschnitten der Achse (5) am Gehäuse (2) abgestützt und entlang dieser Achse (5) um 90° derart schwenkbar angeordnet ist, dass die Ausnehmung (3) druckdicht verschließbar ist, wobei dem Klappenelement (4) an einer der beiden Abstützpunkte der Achse (5) am Gehäuse (2) ein Antriebskasten (7) zugeordnet ist, der mit einem elektrischen Antrieb (8) in Wirkverbindung steht und wobei der elektrische Antrieb (8) mit einem Stellelement verbunden ist, das im stromlosen Zustand eine definierte Endposition für das Klappenelement (4) einstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Klappenelement (4) bezogen auf die in Längsrichtung mittig verlaufende Achse (5) auf der einen Seite einen ersten flächigen Abschnitt (41) und auf der anderen Seite einen zweiten flächigen Abschnitt (42) aufweist, wobei die Abschnitte (41; 42) bezogen auf die Achse (5) in unterschiedlichen Ebenen verlaufen.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die flächigen Abschnitte (41; 42) des Klappenelementes (4) so ausgestaltet sind, dass der in Schließstellung untere Abschnitt (41) an der Unterseite der die Ausnehmung (3) umgebenden Kontur des druckdichten Gehäuse (2) anliegt und dass der in Schließstellung obere Abschnitt (42) auf der Oberseite der die Ausnehmung (3) umgebenden Kontur des druckdichten Gehäuse (2) aufliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb (8) für die Positionierung des Klappenelementes (4) über einen direkten analogen oder digitalen Eingang oder über ein BUS-System angesteuert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stellelement als Rückstellfeder integriert ist, wobei diese Rückstellfeder im stromlosen Zustand eine definierte Endposition für das Klappenelement (4) einstellt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Schnittstellen des Klappenelementes (4) so ausgestaltet sind, dass ein einzelnes Klappenelement (4) oder eine Mehrzahl miteinander verbundener separater Klappenelemente (4) mit einem einzigen Antriebskasten (7) in Wirkverbindung gebracht werden können.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Mehrzahl von miteinander verbundenen separaten Klappenelementen (4) eine Kopplung derselben in einer Achse und/oder übereinander platziert erfolgt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Grundplatte (1) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das druckdichte Gehäuse (2) auf der Grundplatte (1) montiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb (8) und der Antriebskasten (7) auf dem Gehäuse (2) lagefixiert abgestützt sind.