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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lüftungsausrüstung
für rollendes Material mit einer Luftzufuhreinrichtung für
den Einzug von Luft von der Außenseite eines Fahrzeugs in
das Innere des Fahrzeugs und mit einer Abzugeinrichtung für
den Luftabzug aus dem Inneren des Fahrzeugs zur Außenseite
des Fahrzeugs.
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Die Lüftungsausrüstung für rollendes Material eignet sich
besonders für rollende Materialfahrzeuge, die mit hoher
Geschwindigkeit durch einen Tunnel fahren.
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Wenn rollendes Material mit hoher Geschwindigkeit durch den
Tunnel fährt, ändert sich der Druck um die Fahrzeuge herum
schnell. Insbesondere, wenn die Fahrzeuge im Tunnel
aneinander vorbeifahren, erreichen die Druckänderungen um die
Fahrzeuge herum maximale Werte. Wenn sich der Druck in
einer Art und Weise wie beschrieben ändert, wird eine
Druckänderung in das Innere der Fahrzeuge übertragen. Eine
solche Druckänderung verursacht ein unangenehmes Gefühl bei
den Fahrgästen und dergleichen. Zur Lösung eines solchen
Problems sind die US-A-3 563 155 und andere Druckschriften
bekannt. Das heißt, eine in dem genannten Patent
geoffenbarte Lüftungsausrüstung weist eine Luftzufuhreinrichtung
für die Zufuhr von Außenluft in das luftdichte Fahrzeug und
eine Abzugeinrichtung für den Abzug der verunreinigten Luft
vom Inneren des Fahrzeugs zur Außenseite auf. Ein Gebläse,
welches die vorgenannte Luftzufuhr- und Abzugeinrichtung
bildet, funktioniert so, daß die Strömungsmenge bezüglich
der Änderung des Drucks auf der Außenseite der Fahrzeuge in
geringerem Maße geändert wird. Weiterhin offenbart die
Japanische Patentveröffentlichung Nr. 9022/1983 eine
Anordnung, bei der ein innenseitiger Druck der rollenden
Materialfahrzeuge reguliert wird. Eine in dem genannten Patent
geoffenbarte Lüftungsausrüstung weist eine
Luftzufuhreinrichtung für die Zufuhr der Außenluft in das luftdichte
Fahrzeug und eine Abzugeinrichtung für den Abzug der
verunreinigten Luft aus dem Inneren des luftdichten Fahrzeugs
auf, bei der die Luftmenge der Luftzufuhr- und
Abzugeinrichtung jeweils durch einen Temperaturunterschied zwischen
dem Inneren und der Außenseite des Fahrzeugs gesteuert
wird.
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Bei der Lüftungsausrüstung gemäß der US-A-3 563 155 nehmen
Geräusche oder der Energieverbrauch zu, da jedes der
Gebläse für die Luftzufuhr- bzw. Abzugeinrichtung unter hohen
Leistungsbedingungen betrieben wird. Außerdem ist das
Gebläse groß, so daß das Problem eines großen Raumbedarfs
für den Einbau entsteht.
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Andererseits wird in der Japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 9022/1983 eine Druckschwankung um das Fahrzeug herum
nicht berücksichtigt, wenn das rollende Material durch den
Tunnel fährt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Lüftungsausrüstung für rollendes Material bereitzustellen,
die eine Druckänderung innerhalb des Fahrzeugs regulieren
kann, die durch eine plötzliche Änderung des Druck auf der
Außenseite des Fahzeugs entsteht, und die Konstruktion der
Lüftungsausrüstung selbst zu vereinfachen.
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Ausgehend von der Lüftungsausrüstung der gattungsgemäßen
Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß sowohl in einem
Luftströmungskanal an der Luftansaugseite der
Luftzufuhreinrichtung als auch in einem Luftströmungskanal an der
Luftabzugseite der Abzugeinrichtung plattenförmige, sich
biegende Einrichtungen angeordnet sind, um die
Luftströmungskanäle entsprechend Änderungen des außenseitigen
Luftdrucks jeweils zu verengen.
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Vorzugsweise weist jede der plattenähnlichen, sich
biegenden Einrichtungen ein Paar von flexiblen Platten, die in
dem zugeordneten Luftströmungskanal der
Luftzufuhreinrichtung und der Abzugeinrichtung angeordnet sind, und einen
Anschlag auf, der jeweils entsprechend dem Paar von
flexiblen Platten vorgesehen ist, wobei jede der flexiblen
Platten so angeordnet ist, daß sie auf Änderungen des
außenseitigen Lufdrucks anspricht und mit einem Ende an
einer Wand des zugeordneten Luftströmungskanals befestigt
und ihr anderes Ende frei angeordnet ist, und wobei die
flexiblen Platten mit einem Abstand zueinander angeordnet
sind, so daß das freie Ende einer der flexiblen Platten in
Berührung mit der anderen flexiblen Platte kommt, wenn sich
die flexiblen Platten biegen.
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Vorzugsweise sind Klappen an den breitseitigen Enden der
flexiblen Platte für die Herstellung eines Kontakts mit den
den Luftströmungskanal bildenden Wandflächen vorgesehen.
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Weitere Ziele der Erfindung und die Art ihrer
Ausführungsformen wird aus der Beschreibung der Ausführungsformen
deutlich.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 zeigt schematisch eine Lüftungsausrüstung
für rollendes Material.
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Fig. 2, 3 und 4 sind jeweils perspektivische Ansichten,
die den Betriebszustand einer
einstellbaren Luftströmungskanaleinrichtung von
Fig. 1 zeigen.
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Fig. 5 ist eine Vorderansicht, die eine weitere
Ausführungsforin einer flexiblen Platte
zeigt.
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Fig. 6 ist eine Schnittansicht eines Teils längs
der Linie VI-VI von Fig. 5.
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Fig. 7 ist ein Diagramm, das einen unangenehmen
Bereich A in bezug auf den Gradient dP/dt
bei einer Änderung des Drucks auf der
Außenseite des Fahrzeugs und die Höhe der
Änderung des Drucks Px zeigt.
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Fig. 8 ist ein Diagramm, das die Änderung des
Drucks Paußen auf der Außenseite des
Fahrzeugs und des Drucks Pinnen im Innern des
Fahrzeugs zeigt.
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Die erfindungsgemäße Lüftungsausrüstung für rollendes
Material wird nun in bezug auf die Fig. 1, 2, 3 und 4
beschrieben. In diesen Figuren kennzeichnet die
Bezugsziffer 1 eine Luftzufuhreinrichtung, die an dem Dach des
Fahrzeugs vorgesehen ist, um Luft von der Außenseite des
Fahrzeugs in das Innnere des Fahrzeugs anzusaugen. Die
Bezugsziffer 2 kennzeichnet ein auf dem Dach des Fahrzeugs
ausgebildetes außenseitiges Luftansauggitter. Die Luft auf
der Außenseite des Fahrzeugs wird durch die
Luftzufuhreinrichtung von dem außenseitigen Luftansauggitter 2
angesaugt. Die Bezugsziffer 3 kennzeichnet ein Gebläse, welches
ein wesentlicher Bestandteil der Luftzufuhreinrichtung 1
ist. Die Bezugsziffer 4 kennzeichnet eine einstellbare
Luftströmungskanaleinrichtung auf der Luftzufuhrseite, die
stromauf von dem Gebläse 3 in dem Luftströmungskanal
angebracht ist, in welchen Luft von der Außenseite des
Fahrzeugs angesaugt wird. Die Konstruktion der einstellbaren
Luftströmungskanaleinrichtung 4 wird später im Detail
beschrieben. Die Bezugsziffer 5 kennzeichnet eine
Rohrleitung zum Einführen der von der Außenseite des Fahrzeugs in
das Innere des Fahrzeugs angesaugten Luft in das Fahrzeug
durch die Luftzufuhreinrichtung 1. Die Rohrleitung 5 ist
mit einer Anzahl von Diffusoren 6 für das Verteilen von
Luft versehen. Im wesentlichen längs eines Deckenabschnitts
ist eine Leitung eines Fahrgastraums 7 angebracht. Die
Bezugsziffer 10 kennzeichnet eine Luftabzugeinrichtung für
den Abzug von verunreinigter Luft aus dem Fahrgastraum 7
zur Außenseite des Fahrzeugs. Die Bezugsziffer 9
kennzeichnet eine Luftabzugleitung zum Abzug der verunreinigten Luft
in dem Fahrgastraum 7 zur Luftabzugeinrichtung 10. Die
Bezugsziffer 8 kennzeichnet ein Luftabzuggitter, welches an
einen offenen Abschnitt innerhalb des Fahrgastraums 7 der
Abzugleitung 9 angebracht ist. Die Bezugsziffer 11
kennzeichnet ein Gebläse, das ein wesentlicher Bestandteil der
Luftabzugeinrichtung 10 ist. Die Bezugsziffer 12
kennzeichnet eine einstellbare Luftströmungskanaleinrichtung auf der
Abzugseite, die stromab von dem Gebläse 11 an dem
Luftströmungskanal angebracht ist, um die verunreinigte Luft
vom Innern des Fahrzeugs an die Außenseite abzugeben. Diese
einstellbare Luftströmungskanaleinrichtung wird später im
Detail beschrieben.
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Es werden nun die vorgenannten einstellbaren
Luftströmungskanaleinrichtungen 4 und 12 in ihrem Aufbau beschrieben.
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Die Bezugsziffern 20a und 20b kennzeichnen flexible
Platten, von denen jeweils ein Ende an der Wandfläche eines
Luftströmungskanals befestigt und das andere ein freies
Ende ist, das frei schwingen kann. Die flexiblen Platten
20a und 20b sind rechtwinklig zur Luftströmungsrichtung
angeordnet. Die Form der flexiblen Platten 20a und 20b
stimmt mit der Querschnittsform des Luftströmungskanals
überein. Am äußeren Umfang ist ein Schwingraum vorgesehen,
um eine Form zu bilden, die den Luftströmungskanal
blockiert. Die flexiblen Platten 20a und 20b sind abwechselnd
so angeordnet, daß die jeweiligen befestigten Enden an den
gegenüberliegenden Enden positioniert sind. Zwischen den
flexiblen Platten 20a und 20b ist ein Luftströmungsweg so
angeordnet, daß, wenn die flexible Platte 20a oder 20b so
weit wie möglich gebogen wird, ihr freies Ende mit der
anderen flexiblen Platte 20b oder 20a in Berührung kommt.
Stromauf von dem Luftströmungskanal der flexiblen Platte
20a ist ein Anschlag 21a vorgesehen, und stromab von dem
Luftströmungskanal der flexiblen Platte 20b ist ein
Anschlag 21b vorgesehen. Der Anschlag 21a stützt die flexible
Platte 20a so ab, daß sich die flexible Platte 20a von der
Stellung im rechten Winkel zur Luftströmungsrichtung nicht
in Richtung stromauf von dem Luftströmungskanal biegt. Der
Anschlag 21b stützt die flexible Platte 20b ab, so daß sich
die flexible Platte 20b von der Stellung im rechten Winkel
zur Luftströmungsrichtung nicht in Richtung stromab von dem
Luftströmungskanal biegt. Die flexible Platte 20a hat
außerdem eine Steifigkeit, bei der die Platte bei normaler
Luftströmung, wie durch den punktierten Pfeil in Fig. 2, 3
und 4 dargestellt, nicht gebogen wird, und eine
Steifigkeit, bei der, wenn die Luftströmung den normalen Zustand
übersteigt, wie durch den durchgezogenen Pfeil in Fig. 3
dargestellt, und auf die Platte auftrifft, die Platte
gebogen wird. Andererseits hat die flexible Platte 20b eine
geringere Steifigkeit als die flexible Platte 20a, jedoch
eine solche Steifigkeit, bei der die flexible Platte 20b
gebogen wird, wenn eine Umkehrluftströmung auftritt, wie es
durch den durchgezogenen Pfeil in Fig. 4 dargestellt ist.
Die Bezugsziffer 22a kennzeichnet eine stromauf von dem
Luftströmungskanal der flexiblen Platte 20a vorgesehene
Führungsplatte. Die Führungsplatte 22a hat die Größe, die
der Gesamtfläche der flexiblen Platte 20a entspricht, um zu
verhindern, daß die Luftströmung direkt auf die flexible
Platte 20a auftrifft. Die Führungsplatte 22a hat eine
gekrümmte Form, um die Luftströmung glatt zu führen. Die
Bezugsziffer 22b kennzeichnet eine stromab von dem
Luftströmungskanal der flexiblen Platte 20b vorgesehene
Führungsplatte. Die Führungsplatte 22b hat die Größe, die der
Gesamtfläche der flexiblen Platte 20b entspricht, um zu
verhindern, daß die Luftströmung bei Umkehrluftströmung
direkt auf die flexible Platte 20b auftrifft.
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Die Funktion der einstellbaren
Luftströmungskanaleinrichtungen 4 und 12 wird im folgenden in bezug auf Fig. 2, 3
und 4 beschrieben.
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Fig. 2 zeigt den normalen Lüftungszustand der einstellbaren
Luftströmungskanaleinrichtung. Sowohl die flexible Platte
20a als auch die flexible Platte 20b sind unbeweglich im
rechten Winkel zur Luftströmungsrichtung bei normalem
Lüftungszustand. Wenn zwei Fahrzeuge in dem Tunnel
aneinander vorbeifahren, ändert sich der Druck auf der
Außenseite
der Fahrzeuge plötzlich, wie dies durch C und D in
Fig. 8 dargestellt ist. Der bei C in Fig. 8 gezeigte
Zustand zeigt den Zustand, bei dem der Druck auf der
Außenseite der Fahrzeuge plötzlich ansteigt.
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Wenn die Fahrzeuge eine Geschwindigkeit von beispielsweise
200 km/h haben und in dem Tunnel aneinander vorbeifahren,
ändert sich der Druck auf der Außenseite des Fahrzeugs, wie
es durch die Kurve Paußen in Fig. 8 gezeigt ist. Das heißt,
in dem Stadium, bevor die Fahrzeuge aneinander
vorbeifahren, steigt der Druck auf der Außenseite der Fahrzeuge bis
auf maximal 198 mm WS. Nachdem die Fahrzeuge aneinander
vorbeigefahren sind, sinkt der Druck auf der Außenseite der
Fahrzeuge plötzlich bis auf -491 mm WS.
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In Fig. 8 ist auf der Abszisse die Durchfahrtszeit t (min)
und auf der Ordinate der Druck P (mm WS) dargestellt.
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Fig. 7 zeigt den unangenehmen Bereich A, in dem die
Fahrgäste in dem Fahrzeug die Unbehaglichkeit in bezug auf den
Absolutwert Px der Druckänderung auf der Außenseite der
Fahrzeuge und den Änderungsgradient dP/dt der Änderung des
Drucks auf der Außenseite der Fahrzeuge wahrnehmen. In Fig.
7 zeigt die Abszisse den Absolutwert Px der Druckänderung
auf der Außenseite der Fahrzeuge, und die Ordinate zeigt
den Gradient dP/dt der Änderung des Drucks auf der
Außenseite der Fahrzeuge. Der schraffierte Abschnitt in Fig. 7
ist der unangenehme Bereich A. Dieser unangenehme Bereich
ist experimentell bekannt. Der Grund dafür, daß sich
Fahrgäste in dem mit hoher Geschwindigkeit fahrenden Fahrzeug
unwohl fühlen, sind der Absolutwert Px der Änderung des
Drucks auf der Außenseite des Fahrzeugs und der Gradient
dP/dt der Änderung des Drucks auf der Außenseite des
Fahrzeugs.
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Die Funktion der einstellbaren
Luftströmungskanaleinrichtung 4 in diesem Zustand wird in bezug auf Fig. 3
beschrieben. Wenn der Druck auf der Außenseite des Fahrzeugs
plötzlich zunimmt, wie es oben beschrieben und durch den
durchgezogenen Pfeil dargestellt ist, übersteigt ein
Druckunterschied zwischen der stromauf und stromab vom
Luftströmungskanal positionierten flexiblen Platte 20a die Steifigkeit
der flexiblen Platte 20a aufgrund der Druckänderung,
wodurch sich die flexible Platte 20a in Richtung der
flexiblen Platte 20b biegt. Der Bereich des Luftströmungskanals
wird durch die flexible Platte 20a verengt, um die Funktion
des Druckes auf der Außenseite des Fahrzeugs in das
Fahrzeug zu regulieren. Bei großer Druckänderung auf der
Außenseite des Fahrzeugs wird die flexible Platte 20a stark in
Richtung der flexiblen Platte 20b gebogen, um den
Luftströmungskanal zu schließen. Zu diesem Zeitpunkt wird die
Druckänderung auf der Außenseite des Fahrzeugs nicht in das
Innere des Fahrzeugs übertragen, und Luft außerhalb des
Fahrzeuges wird nicht in das Fahrzeug gebracht. Der
Luftströmungskanal wird durch die flexible Platte 20a
geschlossen, die Lüftung des Fahrzeugs ist somit unterbrochen. Die
Zeit, in der die Fahrzeuge innerhalb des Tunnels aneinander
vorbeifahren, und die Dauer der Druckänderung außerhalb des
Fahrzeugs beträgt jedoch nur wenige Sekunden. Somit tritt
kein Problem auf, selbst wenn die Luft auf der Außenseite
des Fahrzeugs nicht in das Fahrzeug gebracht wird.
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Die Funktion des einstellbaren Luftströmungskanals 4 bei
plötzlich fallendem Druck auf der Außenseite des Fahrzeugs,
wie durch D in Fig. 8 dargestellt, wird in bezug auf Fig. 4
beschrieben. Wenn die Druckänderung auf der negativen
Druckseite zwischen der flexiblen Platte 20a und der
flexiblen Platte 20b übertragen wird, wie durch den
durchgezogenen Pfeil in Fig. 4 dargestellt, wird die Luft in dem
Luftströmungskanal durch die große Druckänderung umgekehrt.
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Da der Druck auf der Seite der flexiblen Platte 20a
niedriger ist, wird die flexible Platte 20b in Richtung der
flexiblen Platte 20a gebogen. Da sich die flexible Platte
20b biegt, kann der Bereich des Luftströmungskanals verengt
werden. Demzufolge kann die Übertragung des Druckes von der
Außenseite des Fahrzeugs in das Fahrzeug reguliert werden.
Bei großer Druckänderung auf der Außenseite des Fahrzeugs
schließt die flexible Platte 20b den Luftströmungskanal. Zu
diesem Zeitpunkt wird eine Luftzufuhr von der Außenseite
des Fahrzeugs gestoppt, was keine Probleme mit sich bringt,
da ein solchen Phänomen nur von kurzer Dauer ist.
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Der Betriebszustand der einstellbaren
Luftströmungskanaleinrichtung bei steigendem Druck auf der Außenseite des
Fahrzeugs entspricht dem in Fig. 3 gezeigten. Der
Betriebszustand der einstellbaren Luftströmungseinrichtungen 12 bei
sinkendem Druck auf der Außenseite des Fahrzeugs entspricht
dem in Fig. 4 gezeigten.
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Wenn die Druckänderung auf der Außenseite des Fahrzeugs
plötzlich auftritt, wodurch die Druckänderung direkt auf
die flexible Platte 20a oder 20b übertragen wird, biegt
sich die flexible Platte 20a oder 20b plötzlich. Zu diesem
Zeitpunkt überschreitet das Maß der Biegung der flexiblen
Platte 20a oder 20b möglicherweise einen vorgegebenen Wert.
Wenn das Maß der Biegung einen vorgegebenen Wert
überschreitet, können auf der flexiblen Platte 20a oder 20b
Eigenschwingungen auftreten. Um die Eigenschwingungen der
flexiblen Platten 20a und 20b zu verhindern, sind
Führungsplatten 22a und 22b vorgesehen. Durch die Bereitstellung
von Führungsplatten 22a und 22b wird die Druckänderung auf
der Außenseite des Fahrzeugs nicht unmittelbar auf die
flexiblen Platten 20a und 20b übertragen. Demzufolge können
die Eigenschwingungen verhindert werden, da sich die flexi
blen Platten 20a und 20b nicht weiter als bis zu einem
vorgegebenen Wert biegen können.
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Gemäß der oben beschriebenen Anordnung werden die flexiblen
Platten 20a und 20b der einstellbaren
Luftströmungskanaleinrichtung 4 oder 12 bei der plötzlichen Druckänderung auf
der Außenseite des Fahrzeugs gebogen, um den Bereich des
Luftströmungskanals zu verengen. Bei großer Druckänderung
wird der Luftströmungskanal geschlossen. Der
Luftströmungskanal wird auf diese Weise verengt oder geschlossen,
wodurch die Übertragung der Druckänderung von der Außenseite
des Fahrzeugs in das Fahrzeug oder den Fahrgastraum 7
verhindert werden kann. So kann das unangenehme Gefühl, das
die Fahrgäste bei einer Druckänderung auf der Außenseite
des Fahrzeugs empfinden, verhindert werden.
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Darüber hinaus hat die flexible Platte 20b eine geringere
Steifigkeit als die flexible Platte 20a. Das heißt, die
flexible Platte 20b wird unter normalen Betriebsbedingungen
nicht gebogen, da sie durch den Anschlag 21b gestützt wird.
Wenn jedoch eine Rückströmung in dem Luftströmungskanal
auftritt, wie es durch den durchgezogenen Pfeil in Fig. 4
dargestellt ist, ist es notwendig, den Bereich des
Luftströmungskanals schnell zu verengen. Die flexible Platte
20b ist also so ausgebildet, daß sie eine geringe
Steifigkeit hat, so daß im Falle einer Rückströmung in dem
Luftströmungskanal der Bereich des Luftströmungskanals schnell
verengt werden kann. Die Rückströmung der Luft in dem
Luftströmungskanal der Luftzufuhreinrichtung 3 und
Luftabzugeinrichtung 10 bewirkt eine schnelle Druckänderung in
dem Fahrzeug. Es ist daher besonders wirksam, den Bereich
des Luftströmungskanals schnell zu verengen, wenn die
Rückströmung auftritt.
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Darüber hinaus können die Führungsplatten 22a und 22b eine
Biegung der flexiblen Platten 20a und 20b verhindern, die
einen vorgegebenen Wert überschreitet. Demzufolge kann
durch das Anbringen der Führungsplatten 22a und 22b
entsprechend den flexiblen Platten 20a und 20b, wie vorstehend
erwähnt, die Eigenschwingungen der flexiblen Platten 20a
und 20b verhindert werden.
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Eine weitere Ausführungsform der flexiblen Platten 20a und
20b wird nachfolgend in bezug auf Fig. 5 und 6 beschrieben.
Die Bezugsziffer 20c kennzeichnet eine flexible Platte, an
der Klappen 23 an beiden Enden angebracht sind. Die Klappen
23 sind durch Stützen 24 wie Niete, Schrauben oder
dergleichen an der flexiblen Platte 20c angebracht. Die Klappen
stehen mit der Innenwand des Luftströmungskanals in
Berührung. Demzufolge entsteht durch die Biegung der flexiblen
Platte 20c der Widerstand aufgrund der Reibung zwischen der
Klappe 23 und der Innenwand des Luftströmungskanals. Die
Eigenschwingungen der flexiblen Platte 20c können durch den
Widerstand verhindert werden. Wenn die Klappen 23 an der
flexiblen Platte vorgesehen sind, sind die Führungsplatten
22a und 22b nicht erforderlich.
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Der Berührungsdruck der Klappen 23 auf der Innenwand des
Luftströmungskanals oder die Steifigkeit und Breite der
Klappen selbst können durch die Steifigkeit der flexiblen
Platte 20c oder durch den Maximalwert der Druckänderung auf
der Außenseite des Fahrzeugs beliebig eingestellt werden.