DE3805005A1 - Energieversorgungseinrichtung fuer einen reisezugwagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine aus mindestens einer elektrischen bzw. elektronischen Einheit bzw. einem Aggregat bestehende Energieversorgungseinrichtung für Reisezugwagen.

Derartige Energieversorgungseinrichtungen weisen u.a. einen Transformator zur Umformung der Spannung der Zugsammelschiene in die entsprechende Spannung des Bordnetzes, ein Batterieladegerät für die Ladung der Batterie und die Versorgung der Gleichstromverbraucher, einen Drehstromwechselrichter für die Speisung des Lüftermotors der Klimaanlage und ggf. einen Drehstromwechselrichter für die Versorgung der Kälteanlage auf.

Bisher bekannte Energieversorgungseinrichtungen sind in mehreren getrennten Behältern unter dem Wagenboden eines Reisezugwagens angeordnet, wobei jeder Behälter mit einem erheblichen Teil seiner Oberfläche mit der Außenluft in Berührung steht. Durch diese Anordnung kann eine Kühlung der Einheiten der Energieversorgungseinrichtung bzw. eine Wärmeabführung von den Behältern über deren Oberfläche durch die Außenluft insbesondere während der Fahrt erreicht werden.

Für Hochgeschwindigkeitszüge sind Reisezugwagen mit einer in sich geschlossenen Außenverkleidung vorgesehen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Kühlung bzw. Abführung der Verlustwärme der Energieversorgungseinrichtung auch bei Reisezugwagen mit in sich geschlossener Außenverkleidung sicherzustellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Energieversorgungseinrichtung in einem gegenüber der Umgebung des Reiszugwagens verschlossenen Raum angeordnet ist und mit der einen Oberflächenseite der Wandung einer Kanalanordnung eines Wärmetauschers in Verbindung steht, während die andere Oberflächenseite der Wandung über einen mit einem Lüfter versehenen offenen Kreislauf mit der Umgebung des Reisezugwagens verbunden ist. Dabei ist ein verschließbarer Raum einem verschlossenen Raum gleichzusetzen.

Durch den geschlossenen Raum und die Verwendung eines Wärmetauschers können die Einheiten bzw. Aggregate der Energieversorgungseinrichtung durch die Außenluft gekühlt werden, ohne daß die Gefahr einer Verschmutzung der Aggregate besteht oder daß Filter verwendet werden müßten.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben. So ergibt sich nach Anspruch 2 eine besonders einfache und damit kostengünstige Ausgestaltung der Anordnung der Energieversorgungseinrichtung. Die aufsteigende Warmluft wird an dem Rohr bzw. den Rohren im oberen Teil des Behälters abgekühlt. Um diese Kühlwirkung zu erhöhen und damit den Wirkungsgrad zu verbessern, wird nach Anspruch 3 vorgeschlagen, zusätzlich einen Lüfter in den Raum der Energieversorgungseinrichtung einzubringen.

Bei der nach Anspruch 4 ausgestalteten Energieversorgungseinrichtung wird die Luft in dem Innenraum an der oberen Stelle mit der höchsten Temperatur abgesaugt und durch den Wärmetauscher in den geschlossenen Raum zurück gefördert. Außer der Abführung der Verlustwärme über den Wärmetauscher im ganzen wird durch die ständige Umluftströmung auch ein lokaler Wärmestau an den Elektronikbauteilen verhindert. Dabei wird nach Anspruch 5 eine raumsparende Anordnung vorgeschlagen, die für Reisezugwagen von entscheidender Bedeutung ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 den Wagenkasten eines Reisezugwagens im Querschnitt,

Fig. 2 einen Wärmetauscher im Querschnitt längs der Linie II-II gemäß Fig. 3,

Fig. 3 den Wärmetauscher in einem Längsschnitt längs der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine Energieversorgungseinrichtung mit integriertem Wärmetauscher und

Fig. 5 den Wärmetauscher nach Fig. 4 in einem auszugsweisen, vergrößerten Querschnitt.

Der Reisezugwagen 1 gemäß Fig. 1 weist eine in sich geschlossene Außenverkleidung 2 auf. Unter dem Fußboden 3 sind Halterungen 4 vorgesehen, an denen ein Energieversorgungsblock 5 angehängt ist, der aus z.B. einem (jeweils nicht gesondert dargestellten) Transformator, einem Batterieladegerät und einem Drehstromwechselrichter besteht. Der Energieversorgungsblock 5 ist ebenfalls in einem gegen die Umgebung des Reisezugwagens 1 verschlossenen Raum 6 untergebracht.

An jeder Seite ist neben dem Energieversorgungsblock 5 ein Wärmetauscher 7 angeordnet, der ein nahe unter dem Fußboden 3 angeordnetes Bündel von Rohren 8 aufweist, die zwei senkrechte Luftkanäle 10, 11 miteinander verbinden. Beide Kanäle 10, 11 sind jeweils mit einem angrenzenden Raum 12 bzw. 13 verbunden, der jeweils über eine mit einem Sieb versehene, vergitterte Öffnung 14, 15 mit der Umgebung des Reisezugwagens 1 verbunden ist. An einer der Öffnungen 14 ist in dem Raum 12 ein Radiallüfter 16 angeordnet, der Luft aus der Umgebung des Reisezugwagens 1 ansaugt und durch die Kanäle 10, 11 und die Rohre 8 in Richtung auf die zweite Öffnung 15 fördert. Der so beschriebene offene Luftkreislauf ist gegenüber dem Inneren des Reisezugwagens 1 und gegenüber dem Raum 6, in dem der Energieversorgungsblock 5 untergebracht ist, verschlossen. Der Raum 6 weist somit keine Verbindung zur Umgebung des Reisezugwagens 1 auf.

Die bei dem Energieversorgungsblock 5 auftretende Verlustwärme der einzelnen Aggregate erwärmt die sie umgebende Luft, die innerhalb des Raumes 6 nach oben bis unter den Fußboden 3 steigt. An den durch die Außenluft kühl gehaltenen Rohren 8 kühlt sich die Luft des Innenraumes 6 ab und sinkt wieder nach unten. Da die Rohre 8 seitlich angeordnet sind und die warme Luft insbesondere in der Mitte aufsteigt, ergibt sich für jede Halbseite des Wagens eine Umwälzbewegung der Luft. Zur besseren Zirkulation der Luft kann über den Aggregaten des Energieversorgungsblocks 5 - oder je nach Platzverhältnissen in deren Mitte - ein (nicht dargestellter) zusätzlicher Lüfter angeordnet sein.

In Abwandlung des beschriebenen Ausführungsbeispiels kann der Wärmetauscher 7 auch unmittelbar über dem Energieversorgungsblock 5 angeordnet sein.

Bei dem in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht der Wärmetauscher 107 aus einer Vielzahl von nebeneinander liegenden rechteckigen Rohrquerschnitten 21,..., von denen z.B. der 1., 3., 5. usw. Rohrquerschnitt 21, 23, 25, ... von der Luft aus dem Raum 106, in dem sich der Energieversorgungsblock 105 befindet, und entsprechend der 2., 4., 6. usw. Rohrquerschnitt 22, 24, 26, ... von der Außenluft in entgegengesetzter Richtung durchströmt wird. Der Wärmetauscher 107 ist unmittelbar unter dem Energieversorgungsblock 105 angeordnet.

An der einen Stirnseite des Energieversorgungsblocks 105 ist eine Trennwand 117 angeordnet, die bis auf einen kurzen Abstand A an den Fußboden bzw. an die obere Wand des Raumes 106, innerhalb der der Energieversorgungsblock 105 angeordnet ist, reicht. Die Trennwand 117 bildet mit der einen Stirnseite des Raumes 106 einen Kanal 118, an dessen unterem Ende ein Radiallüfter 119 angeordnet ist, dessen Blasrichtung in Richtung auf den 1., 3., 5. usw. Rohrquerschnitt 21, 23, ... gerichtet ist. In der dem Kanal 118 abgewandten Richtung weisen der 1., 3., 5. usw. Rohrabschnitt 21, 23, ... jeweils eine Öffnung 31, ... in Richtung auf den Innenraum 116 auf.

An dem dem Lüfter 119 entgegengesetzten Ende ist ein weiterer Radiallüfter 120 angeordnet, der von dem Innenraum 106 getrennt und über eine vergitterte Öffnung 121 in der Außenwandung mit der Umgebung des Reisezugwagens 1 in Verbindung steht. Die Förderrichtung des Lüfters 120 weist in Richtung auf den 2., 4., 6. usw. Rohrquerschnitt 22, 24, 26, ... Diese Rohrquerschnitte weisen an ihrem von dem Lüfter 120 wegweisenden Ende jeweils eine nach außen gerichtete Öffnung 32, ... auf.

Die von den einzelnen Elementen bzw. Aggregaten des Energieversorgungsblocks 105 erzeugte Verlustwärme steigt nach oben und wird durch den von der Trennwand 117 freigelassenen Spalt (A) durch den Lüfter 119 angesaugt und durch die entsprechenden Rohrquerschnitte 21, 23, 25 usw. und die entsprechenden Öffnungen 31 usw. in den Innenraum 106 zurückgedrückt. Derweil fördert der Lüfter 120 Luft von außen durch die entsprechenden anderen Rohrquerschnitte 22, 24, 26 usw.. Aus dem Raum 106 wird also ständig warme Luft abgesaugt und abgekühlte Luft wieder zugegeben.

Statt eines einzigen Wärmetauschers 107 können auch mehrere nebeneinander angeordnete Wärmetauscher angeordnet sein.

Mit Rücksicht auf eine leichte Austauschbarkeit von einzelnen Baueinheiten kann jedes Element der Energieversorgung auch in einem eigenen abgeschlossenen Raum angeordnet und mit einem entsprechenden Wärmetauscher ausgerüstet sein.

Claims (5)

1. Aus mindestens einer elektrischen bzw. elektronischen Einheit bestehende Energieversorgungseinrichtung für Reisezugwagen, dadurch gekennzeichnet, daß sie (5; 105) in einem gegenüber der Umgebung des Reisezugwagens (1) verschlossenen Raum (6; 106) angeordnet ist und mit der einen Oberflächenseite der Wandung einer Kanalanordnung (8; 21, 22, ...) eines Wärmetauschers (7; 107) in Verbindung steht, während die andere Oberflächenseite der Wandung der Kanalanordnung über einen mit einem Lüfter (16; 120) versehenen offenen Kreislauf mit der Umgebung des Reisezugwagens verbunden ist.

2. Energieversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalanordnung (8) des Wärmetauschers (7) mindestens ein durch den oberen Teil des Raums (6) führendes Rohr (8) aufweist, dessen Innenfläche mit der Umgebung des Reisezugwagens (1) verbunden ist.

3. Energieversorgungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Raum (6) ein Lüfter mit einer in Richtung auf das Rohr (8) weisenden Blasrichtung vorhanden ist.

4. Energieversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Oberflächenseite (21, 23, ...) der Wandung der Kanalanordnung des Wärmetauschers (107) über einen mit einem Lüfter (119) versehenen geschlossenen Kreislauf (118) einerseits mit dem oberen Teil und andererseits mit dem unteren Teil des Raumes (106) verbunden ist, wobei die Förderrichtung des Lüfters (119) zu dem unteren Teil des Raumes (106) weist.

5. Energieversorgungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanalanordnung des Wärmetauschers (107) im unteren Bereich des Raumes (106) angeordnet ist.