-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Aufbereitung und Verteilung von Luft in Fahrzeugen insbesondere
für den öffentlichen
Verkehr und insbesondere Wagen von Eisenbahnzügen, beispielsweise sogenannten
Stadtbahnzügen;
sie betrifft ferner ein Fahrzeug zur Durchführung dieses Verfahrens.
-
Bei der Belüftung der Wagen von Stadtbahnzügen ist
eine gewisse Anzahl von Normen einzuhalten, von denen einige neu
sind. Insbesondere müssen
die Wagen mit Hilfe von Luft belüftet
werden, die einen Durchsatz von mindestens 25 m3 pro
Stunde und pro Fahrgast an Außenluft
hat, was einen Innenluftzusatz von 15 m3 pro
Stunde und pro Fahrgast erfordert.
-
Stadtbahnzüge werden unter Bedingungen betrieben,
die die Verwendung von Lüftungstechniken,
wie sie in herkömmlichen
Eisenbahnwagen verwendet werden, in den Wagen erschweren.
-
Zunächst durchfahren Stadtbahnzüge eine Strecke
zum größten Teil
im Tunnel, in dem die klimatischen Bedingungen stabil sind, der
jedoch plötzlich mit
Streckenabschnitten im Freien wechselt, wo die Bedingungen sehr
anders sind. Ferner ist die Dichte der Besetzung der Wagen von einem
Zeitpunkt zum anderen sehr verschieden, und manchmal nimmt eine
große
Anzahl von Fahrgästen
eine stehende Haltung ein, wobei sich der Kopf nahe an der Decke befindet.
-
Der Einsatz einer Anlage zur Aufbereitung der
Luft erscheint also von vorneherein wünschenswert.
-
Diese Lösung, die darin besteht, dass
Innenbedingungen annähernd
konstant gehalten werden, stellt sich jedoch wegen der Frequenz
der Öffnung der
Türen (im
Durchschnitt etwa alle 90 Sekunden) und der Dauer dieser Öffnung (im
Durchschnitt etwa fünfzig
Sekunden) als schwierig heraus.
-
Auch scheint es, dass die geeignetste
Lösung
darin besteht, sich darum zu bemühen,
die Qualität
dessen sicherzustellen, was für
den Fahrgast direkt wahrnehmbar ist, nämlich die mit Hilfe von Diffusoren
in den Wagen eingeführte
Luft.
-
Natürlich darf die Temperatur der
Luft, die auf Höhe
des Gesichts der dem Ursprung des Strahls am nächsten befindlichen Personen
eingeblasen wird, für
diese kein unangenehmes Gefühl
insbesondere von Kälte
und Geschwindigkeit im Vergleich zur Umgebungsluft erzeugen, und
die Temperatur des Strahls muss von dem Fahrgast als praktisch konstant
empfunden werden.
-
Aufgrund der Aufeinanderfolge von
Tunnelabschnitten und Frei-luftabschnitten
auf ein und derselben Stadtbahnlinie und aufgrund des Querschnitts der
Tunnel, der in städtischer
Umgebung infolge der Dichte der unterirdischen Einrichtungen der
Städte notwendigerweise
sehr klein ist, sind die Querschnitte der Wagen so klein wie möglich bemessen.
Da ferner ebenfalls infolge der Dichte der unterirdischen Einrichtungen
der Städte
manche Kurven einen sehr kleinen Radius besitzen müssen, muss
auch die Länge
der Wagen klein sein. Die Notwendigkeit, dass für jeden Fahrgast eine ausreichende
Menge Raum vorhanden ist, erfordert also angesichts der großen Fahrgastzahlen,
die in einem Zug transportiert werden müssen, dass der größte Teil
des Zugvolumens der Personenbeförderung
gewidmet ist und der für die
Einrichtungen, insbesondere die Luftbehandlung, vorge sehene Raum
eingeschränkt
wird, und zwar sowohl auf der Länge
der Wagen als auch auf ihrem Querschnitt.
-
Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren
zur wirksamen Aufbereitung und Verteilung von Luft zu schaffen und
eine oder mehrere Anlagen zur Durchführung dieses Verfahrens in
einem oder mehreren reduzierten Räumen unterzubringen, die sich
in Längsrichtung
des Wagens erstrecken und im Querschnitt eine Breite von etwa 1,4
m und eine Höhe
von kaum mehr als etwa zwanzig Zentimeter besitzen, wobei in manchen
Zonen eine Toleranz besteht, die ein Erreichen einer Höhe von etwa
35 cm gestattet, wobei der der Anlage zugewiesene Raum im oberen Teil
des Wagens und insbesondere zwischen der Decke und seinem Dach gelegen
ist.
-
Ziel der Erfindung ist es ferner,
auf der Länge jedes
Wagens eine im Wesentlichen konstante Luftmenge pro Flächeneinheit
mit einer annähernd
konstanten Geschwindigkeit und mit einer ebenfalls praktisch konstanten
Kapazität
der Einführung
von Innenluft zu verteilen, und zwar um eine Mischung herzustellen,
deren Temperatur für
die sich in Nähe der
Verteilungsorgane in stehender Haltung aufhaltenden Fahrgäste (Gesicht
in einer Entfernung von etwa dreißig Zentimeter vom Verteiler)
akzeptabel ist, wobei diese Temperatur um nicht mehr als etwa 4°C von der
Umgebungstemperatur des Wagens abweicht.
-
Zu diesem Zweck ist Gegenstand der
Erfindung ein Verfahren zur Aufbereitung und Verteilung von Luft
in einem Fahrzeug, das mit mindestens einer Lüftungsanlage ausgerüstet ist,
die ein Gerät
zum Kühlen
von Luft aufweist, das mindestens zwei Kompressoren umfasst, dadurch
gekennzeichnet, dass man mindestens eine aus dem Inneren des Fahrzeugs
kommenden Luftstrom und mindestens einen von außerhalb des Fahrzeugs kommenden
Luft strom bildet, diese Luftströme
mischt, die Temperatur der Mischluft ständig oder in Intervallen misst
und, wenn die Temperatur mindestens gleich einem ersten Wert ist,
einen Kompressor des Kühlgeräts in Gang
setzt, und dann, wenn die Temperatur unter einen Wert absinkt, der
gleich oder kleiner als ein zweiter Wert ist, der kleiner als der
erste ist, den Kompressor abschaltet, aber wenn die Temperatur mindestens
bis zu einem dritten Wert weiterhin ansteigt, der größer als der
erste Teil ist, man einen anderen Kompressor des Kühlgeräts in Gang
setzt, und dann, wenn die Temperatur unter einen vierten Wert absinkt,
der zwischen dem ersten und dem dritten Teil liegt, diesen anderen
Kompressor abschaltet.
-
Dank dieser Merkmale ist es möglich, eine Auffrischung
der Wagen zu gewährleisten,
ohne für die
Fahrgäste
thermische Stöße zu verursachen,
und das Verfahren in einem weiten Bereich von Außentemperaturen wirksam einzusetzen.
-
Das Verfahren kann ferner eines oder
mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:
- – in einer
Lüftungsanlage,
die eine Vorrichtung zum Erwärmen
der Mischluft aufweist, setzt man, wenn die gemessene Temperatur
unter einem fünften
Wert liegt, der kleiner als der zweite Wert ist, die Vorrichtung
zum Erwärmen
der Mischluft in Gang und unterbricht dann, wenn die Temperatur mindestens
einen sechsten Wert erreicht, der zwischen dem fünften Wert und dem zweiten
Wert liegt, den Betrieb der Erwärmungsvorrichtung;
- – in
einem Fahrzeug, das für
die Beförderung
von Personen bestimmt ist, verteilt man in dem Fahrzeug Luft, die
aus von außerhalb
des Fahrzeugs kommender Luft, deren Durchsatz mindestens gleich
25 m3 pro Stunde und pro Person beträgt, und
aus aus dem Inneren des Fahrzeugs kommender Luft gemischt ist;
- – in
einem Fahrzeug, das für
die Beförderung
von Personen bestimmt ist, verteilt man in dem Fahrzeug Luft, die
aus von außerhalb
des Fahrzeugs kommender Luft und aus aus dem Inneren des Fahrzeugs
kommender Luft gemischt ist, wobei der Durchsatz der Mischluft mindestens
gleich 40 m3 pro Stunde und pro Person beträgt;
- – man
verteilt in dem Fahrzeug Luft, die aus von außerhalb des Fahrzeugs kommender
Luft, deren Durchsatz mindestens 3000 m3 pro
Stunde beträgt,
und aus aus dem Inneren des Fahrzeugs kommender Luft gemischt ist;
- – man
verteilt in dem Fahrzeug Luft, die aus von außerhalb des Fahrzeugs kommender
Luft und aus aus dem Inneren des Fahrzeugs kommender Luft gemischt
ist, wobei der Durchsatz der Mischluft mindestens gleich 4800 m3 pro Stunde beträgt;
- – in
einem Fahrzeug, das mit mindestens einer Lüftungsanlage ausgerüstet ist,
die Verteiler zum Verteilen jeweils eines Teils der Mischluft aufweist,
wobei die Verteiler einen Düsenhals
für den Mischluft-Austritt
aufweisen, liegt die Geschwindigkeit der austretenden Luft, am Düsenhals
der Verteiler gemessen, etwa im Bereich von 4,5 m/s bis 5,5 m/s;
- – in
einem Fahrzeug, das mit mindestens einer Lüftungsanlage ausgerüstet ist,
die Induktionsverteiler zur Verteilung jeweils eines Teils der Mischluft
aufweist, wird bei jedem Verteiler die verteilte Luft mit einem
Induktionsgrad von etwa 50% mit Umluft gemischt.
-
Die Erfindung betrifft ferner ein
Fahrzeug zur Durchführung
des Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens eine
Lüftungsanlage
aufweist, die Mittel zur Einführung
von Luft aus dem Fahrzeuginneren aufweist, um mindestens einen eintretenden
Innenluftstrom zu bilden, sowie Mittel zur Einführung von Luft von außerhalb
des Fahrzeugs, um mindestens einen eintretenden Außenluftstrom zu
bilden, eine Mischvor richtung zum Mischen dieser eintretenden Ströme und zum
Bilden eines Mischluftstroms, ein Gerät zum Kühlen von Mischluft, das einen
Wärmetauscher/Verdampfer,
den die Mischluft passiert, und Kompressoren aufweist, die selektiv
arbeiten, um mit dem Wärmetauscher/Verdampfer
als Antwort auf die Temperatur der Mischluft zusammenzuwirken, die
von einem Fühler
erfasst wird, der stromauf des Wärmetauschers/Verdampfers
angeordnet ist, so dass je nach dieser Temperatur kein Kompressor
arbeitet oder nur einer von ihnen oder alle Kompressoren gleichzeitig,
und Blasvorrichtungen, um Mischluft, die das Kühlgerät passiert hat, zu mindestens
einer Mischluftumlaufleitung zu übertragen.
-
Das Fahrzeug kann ferner eines oder
mehrere der folgenden Merkmale aufweisen:
- – die Lüftungsanlage
weist eine Erwärmungsvorrichtung
auf, die stromab des Wärmetauschers/Verdampfers,
den die Mischluft passiert, montiert ist und selektiv als Antwort
auf die Temperatur der Mischluft arbeitet, die von dem stromauf
des Wärmetauschers/Verdampfers
angeordneten Fühler
erfasst wird;
- – die
Lüftungsanlage
ist teilweise in einem Kasten untergebracht, der zwischen der Decke
und dem Dach des Fahrzeugs eingebaut ist und der ein Gehäuse aufweist,
in dem Kondensatoren und Motorlüfter
des Kühlgeräts untergebracht
sind und dessen Wände
Außenlufteintrittsöffnungen aufweisen,
und der Kasten enthält
außerhalb
des Gehäuses
den Wärmetauscher/Verdampfer
und die Kompressoren des Kühlgeräts, eine
Vorrichtung zur Lufterwärmung
und die Lüfter
umfassenden Gebläsevorrichtungen
und ihre Antriebsmotoren, wobei dieser Kasten mindestens eine Wand aufweist,
die mit mindestens einer Klappe zur Aufnahme von Luft aus dem Fahrzeuginneren
versehen ist;
- – der
Kasten ist bezüglich
einer vertikalen Ebene, die eine Mittellängsebene des Fahrzeugs ist,
annähernd
zentriert und das Gehäuse
ist an einem Ende des Kastens in Längsrichtung angeordnet und
bezüglich
des Kastens in Querrichtung zentriert;
- – im
Inneren des Gehäuses
erstrecken sich Kondensatoren langgestreckter Form in der Längsrichtung
des Fahrzeugs längs
der Seitenwände des
Gehäuses,
und zwischen den Kondensatoren sind Motorlüfter angeordnet und weisen
eine vertikal angeordnete zentrale Achse auf, und die Kompressoren
sowie die Luftaufnahmeklappen sind zu beiden Seiten des Gehäuses angeordnet;
- – der
Wärmetauscher/Verdampfer
ist in dem Kasten in Nähe
eines Endes des Gehäuses
angeordnet und die Gebläsevorrichtungen
sind in dem Kasten auf der dem Gehäuse entgegengesetzten Seite
angeordnet;
- – die
Anlage besitzt Frischluftumlaufleitungen, die mindestens eine Hochgeschwindigkeitsleitung,
in der die Gebläsevorrichtungen
Mischluft blasen, und mindestens eine Niedergeschwindigkeitsleitung
umfassen, die mit der Hochgeschwindigkeitsleitung verbunden ist,
um von ihr Mischluft zu erhalten, und die Niedergeschwindigkeitsleitung besitzt
Induktionsverteiler;
- – die
Niedergeschwindigkeitsleitung ist über der Hochgeschwindigkeitsleitung
angeordnet, an die sie angesetzt ist, und besitzt zwei untere seitliche Wände, die
sich längs
Dachvouten des Fahrzeugs erstrecken, wobei die Induktionsverteiler von
diesen unteren Wänden
getragen sind, längs welcher
sie sich in mindestens einer Reihe pro untere seitliche Wand erstrecken;
- – jede
untere Wand der Niedergeschwindigkeitsleitung weist zwei Längsreihen
von Verteilern auf, deren Längsachse
gegen die Vertikale geneigt ist, wobei die Verteiler einer Reihe
so gerichtet sind, dass sie die Luft auf eine Seitenwand des Fahrzeugs
zu blasen, und diejenigen der anderen Reihe so, dass sie die Luft
auf einen Mittelgang des Fahrzeugs zu blasen;
- – das
Fahrzeug weist zwei Lüftungsanlagen
auf, die jeweils einen Kasten aufweisen, in dem Elemente der Anlage
und insbe sondere das Kühlgerät untergebracht
sind, und zwar jeweils an einem Ende des Fahrzeugs.
-
Es sei bemerkt, dass die Innentemperatur der
Wagen nicht direkt kontrolliert und gesteuert wird und in Abhängigkeit
von der Besetzung des Raums variieren kann, wobei sie jedoch innerhalb
eines für die
Fahrgäste
angenehmen Bereichs bleibt. Diese Möglichkeit, die Innentemperatur
nicht zu kontrollieren und zu steuern, ist nur mit einer leistungsfähigen Verteilung
möglich.
-
Weitere Merkmale und Vorteile der
Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines nicht
begrenzenden Ausführungsbeispiels,
das in der beiliegenden Zeichnung dargestellt ist. In dieser zeigen:
-
1 ein
Betriebsschema einer Anlage zur Erzeugung und Verteilung von Luft
für ein
erfindungsgemäßes Fahrzeug,
-
2 eine
schematische Darstellung der Anordnung eines Teils der Elemente
dieser Anlage von oben gesehen,
-
3 eine
Seitenansicht eines Teils der Elemente von 2,
-
4 ein
Diagramm, das die Arbeitsweise der Anlage von 1 bis 3 zeigt,
und
-
5 einen
schematischen Schnitt durch einen anderen Teil der Anlage in einer
sich quer zum Fahrzeug erstreckenden Ebene.
-
Die Anlage, deren allgemeines Betriebsschema
in 1 dargestellt ist,
ist dazu bestimmt, in einer Vorrichtung 1, wie einem Kollektor,
einen dem Inneren des Fahrzeugs entnommenen Luftstrom und einen
von außen
kommenden Luftstrom zu mischen, um einen Mischluftstrom zu bilden,
der in ein Kühlgerät 2 und
dann in eine Erwärmungsvorrichtung 3 geleitet
wird und durch Blasvorrichtungen 4 in Umlaufleitungen geblasen
wird; es sei bemerkt, dass die Erwärmungsvorrichtung 3 von
der Hauptheizanlage des Wagens unabhängig ist.
-
Bei einem Stadtbahnwagen beträgt beispielsweise
der Durchsatz des Innenluftstroms ("Rückluft"), der dazu bestimmt
ist, die Rolle eines Wärmepuffers
zu spielen, etwa 1800 m3/h, der Durchsatz
der Außenluft
("Frischluft") beträgt etwa 300
m3/h und der Durchsatz von Mischluft, das
heißt von
behandelter und dann eingeblasener Luft, etwa 4800 m3/h,
um eine Kühlung
von etwa 20000 fg/h zu erhalten.
-
Obwohl die Mischluft immer die Kühlvorrichtung 2 und
die Erwärmungsvorrichtung 3 durchquert, können die
eine oder/und die andere je nach den klimatischen Bedingungen nicht
in Betrieb sein, wobei der Ausdruck "behandelte Luft" einfach bedeutet, dass es sich um Luft
handelt, die aus der aus der Kühlvorrichtung
und der Erwärmungsvorrichtung
bestehenden Einheit austritt, selbst wenn keine tatsächliche
Behandlung stattgefunden hat und wenn die Temperatur der Luft am
Austritt dieselbe wie am Eintritt ist.
-
Der Eingangsteil der Anlage, von
den Mitteln zur Rückluft-
und Frischlufteinführung
an bis einschließlich
zu den Blasvorrichtungen, ist in Form einer Verarbeitungseinheit
ausgebildet, die in einem Kasten 5 untergebracht ist, der
zwischen der Dekke und dem Dach des Fahrzeugs eingebaut ist und durch
eine elektrische Steuereinheit verwaltet wird. Diese Behandlungseinheit
ist in den 2 und 3 schematisch dargestellt,
die die Anordnung der einzelnen Elemente zeigen, die die Einhaltung
der oben erwähnten
Maßmerkmale,
die durch ein Lastenheft vorgeschrieben werden, gestattet.
-
Der Kasten 5, in dem die
Behandlungseinheit untergebracht ist, ist bezüglich einer vertikalen Ebene 6 annähernd zentriert,
die die Mittellängsebene des
Fahrzeugs, im vorliegenden Fall eines Stadtbahnwagens, ist. Dieser
Kasten enthält
ein Gehäuse 7,
das an einem seiner Enden in Längsrichtung
angeordnet ist und ebenfalls in Querrichtung zentriert ist und Kondensatoren 8 und
Motorlüfter 9 zur
Kühlung der
Kondensatoren enthält,
die zu der Kühlvorrichtung 2 gehören, wie
im Nachstehenden erläutert
wird.
-
Zwei Rückluftklappen 10 mit
kalibriertem Querschnitt, die in der unteren Wand des Kastens 5 auf
jeder Seite von ihr angeordnet sind, sind dazu bestimmt, Luft aus
dem Fahrzeuginneren in die Anlage einzuführen und diese Rückluft zur
Mischvorrichtung 1 zu übertragen.
-
Zwei auf das Äußere des Fahrzeugs zu offene
Regenschutzgitter 11 in den Seitenwänden des Gehäuses 7 sind
dazu bestimmt, Außenluft
in die Anlage einzuführen
und sie ebenfalls zu dieser Vorrichtung 1 zu übertragen.
-
Der Ausgang der Mischvorrichtung 1 ist
mit der Kühlvorrichtung 2 über eine
Filtervorrichtung 12 verbunden, die mit einem Wärmetauscher/Verdampfer 13 verbunden
ist, der auch zu der Kühlvorrichtung 2 gehört.
-
Der Wärmetauscher/Verdampfer 13 arbeitet mit
Kühlfluidverdampfung
(beispielsweise ein Wärmetauscher/Verdampfer,
der unter der Typenbezeichnung R134a bekannt ist); dieses Kühlfluid
wird in Kompressoren 14 verdichtet, die zu beiden Seiten des
Gehäuses 7 in
Nähe des
Endes des Kastens 5 angeordnet sind.
-
Der Wärmetauscher/Verdampfer 13 ist
bezüglich
des Fahrzeugs, in dessen Querrichtung gesehen, annähernd zentriert
und erstreckt sich annähernd
symmetrisch zu beiden Seiten der Mittelebene 6 in Nähe des Endes
des Gehäuses 7,
das dessen mit dem Kasten 5 gemeinsamen Ende entgegengesetzt
ist und von dem er durch die Filtervorrichtung 12 getrennt
ist.
-
Der Luftaustritt des Wärmetauschers/Verdampfers 13 ist
mit dem Eintritt der Erwärmungsvorrichtung 3 verbunden,
die ihrerseits auf dieselbe Weise im Fahrzeug zentriert ist, wobei
das Gehäuse 7 und
die Erwärmungsvorrichtung 3 zu
beiden Seiten des Wärmetauschers/Verdampfers 13 angeordnet sind.
-
Der Luftaustritt der Erwärmungsvorrichtung 3 ist
mit Blaslüftern 15 verbunden,
die auch zu den Blasvorrichtungen 4 gehören, zu beiden Seiten der Mittelebene 6 angeordnet
sind und von einem gemeinsamen Motor 16 angetrieben werden,
der zwischen diesen in dem Kasten 5 auf der dem Gehäuse 7 entgegengesetzten
Seite angeordnet ist, wobei seine Achse in dieser Ebene 6 liegt.
Die Lüfter 15 sind am
Eintritt von Umlaufleitungen montiert, die sich längs des
Fahrzeugs in seiner Decke erstrecken, wie im Nachstehenden beschrieben
wird.
-
In dieser Anlage werden Innen- und
Außenluftströme gebildet
und gemischt und die Mischluft wird gefiltert, durch den Wärmetauscher/Verdampfer 13 gesaugt,
wobei sie im Kontakt mit diesem abkühlen kann, und dann durch die
Erwärmungsvorrichtung 3,
wobei sie in dieser alternativ je nach ihrer Anfangstemperatur im
Kontakt mit dieser erwärmt
werden kann, und wird schließlich
durch die Blaslüfter 15 in
die Umlaufleitungen geblasen.
-
Erfindungsgemäß umfasst die Kühlvorrichtung 2 mehrere
Kältesätze, und
zwar im vorliegenden Fall zwei identische Sätze oder von gleicher Leistung,
die so gesteuert werden können,
dass nur einer in Betrieb ist oder beide gleichzeitig, um zwei Kühlstufen
zu erhalten. Die Anlage besitzt somit vier Betriebsstufen: eine
einfache Lüftungsstufe,
zwei Kühlstufen
und ein Erwärmungsstufe.
-
Im Fall des Betriebs der Kühlvorrichtung 2 muss
die von der Luft abgegebene und auf das Kühlfluid übertragene Wärme nach
außen
abgeführt
werden. Diese Abfuhr findet auf Höhe des Gehäuses 7 statt, indem
das verdampfte Kühlfluid
mit Hilfe der Kondensatoren 8 kondensiert wird, durch welche Kühlluft strömt, die
von den Motorlüftern 9 angesaugt wird.
-
Da die Kühlvorrichtung zwei Kältesätze umfasst,
sind zwei gekapselte Kompressoren 14 zu beiden Seiten des
Gehäuses 7 angeordnet,
und dieses enthält
zwei Kondensatoren 8 und zwei Motorlüfter 9, wobei jeder
Kältesatz
einen Kompressor und einen Kondensator umfasst, die in Kombination
mit den Motorlüftern
arbeiten. Die beiden Kondensatoren 8, die eine lang gestreckte
Form besitzen, erstrecken sich in der Längsrichtung der Mittelebene 6 längs der Seitenwände des
Gehäuses 7.
Die beiden Motorlüfter 9 sind
zwischen den Kondensatoren angeordnet und ihre zentrale Achse ist
vertikal in der Mittelebene 6 angeordnet, wobei der eine
sich in Nähe
des Endes des Gehäuses
befindet, das der Filtervorrichtung 12 nahe ist, und der
andere in Nähe
des entgegengesetzten Endes, das an einem Ende des Kastens 5 liegt.
Damit man eine wirksame Lüftung
erhält,
befinden sich die Kondensatoren 8 in Nähe der nach außen ausgeweiteten
Basis der Lüfter 9 und
sind seitlich nach unten in Richtung der Seitenwände des Gehäuses 7 geneigt. Die
jeweiligen zentralen Achsen der Kompressoren 14 sind ihrerseits
vertikal zu beiden Seiten des Gehäuses angeordnet. Um gegenüber Witterungseinflüssen und
Spritzern der Anlagen zum Waschen der Wagen dicht zu sein, besitzt
das Gehäuse 7 einen
doppelten Mantel. Dieser doppelte Mantel ist mit Seitenöffnungen
nach außen
versehen, um den großen
Luftdurchsatz zu ermöglichen,
der für die
Kühlung
erforderlich ist (etwa 4000 m3/h), wobei diese
beispielsweise so angeordnet sind, dass Hindernisse gebildet werden.
-
Die Abfuhr des Regenwassers wird
durch zwei seitliche Leitungen mit einem Durchmesser von etwa fünfzig Millimeter
gewährleistet,
die vom vorderen Teil des Gehäuses
ausgehen und seinen Boden vertikal durchqueren, um an die Abfuhrvorrichtung des
Wagens angeschlossen zu werden (nicht dargestellt).
-
Die Kühlung der Luft bei Durchquerung
des Wärmetauschers/Verdampfers 13 ist
ferner von einem Phänomen
der Kondensation an den kalten Wänden
(Rippen des Verdampfers) begleitet. Die Kondensate werden in einer
Blechwanne gesammelt, die als Halter für den Verdampfer dient, und werden über zwei
seitliche Leitungen abgeführt,
die in die Abläufe
des Kondensatorkastens münden.
Ein Siphonsystem ist erforderlich, um den Ablauf der Kondensate
zu gewährleisten,
indem der im Inneren herrschende Unterdruck ausgeglichen wird (dieser Unterdruck
beträgt
etwa vierzig Millimeter Wassersäule).
Diese Elemente, deren Konzeption im Bereich des Fachmanns liegt,
sind in der Zeichnung nicht dargestellt.
-
Diese Anordnung ist äußerst kompakt
ausgeführt,
damit die in der Decke des Wagens untergebrachte Anlage sich nicht
so nahe bei dem Gewölbe des
Tunnels befindet, dass die Einführung
von Luft behindert wird.
-
Die Erwärmungsvorrichtung 3 arbeitet
mit einem elektrischen Widerstand bzw. mit elektrischen Widerständen.
-
Die elektrische Steuereinheit (nicht
dargestellt) steuert den Betrieb der Behandlungseinheit in Abhängigkeit
von Temperaturmessungen. Hierzu ist ein Temperaturfühler (nicht
dargestellt), der stromauf des Wärmetauschers/Verdampfers 13 angeordnet ist,
um entweder ständig
oder in regelmäßigen oder nicht
regelmäßigen Intervallen
die Temperatur der Mischluft (Frischluft + Rückluft) zu messen, elektrisch mit
der Steuereinheit verbunden, um zu dieser Informationen zu übertragen.
-
Es wird folgendes Betriebsverfahren
eingesetzt (Diagramm von 4).
-
Wenn man eine Mischlufttemperatur
misst, die unter einem Wert Te1 liegt, der im vorliegenden Fall
gleich 13°C
ist, setzt man die Erwärmungsvorrichtung 3 in
Gang, deren Betrieb erst unterbrochen wird, wenn die Temperatur
mindestens bis zu einer Temperatur Td1 steigt, die im vorliegenden
Fall gleich 15°C
ist.
-
Wenn man eine Mischlufttemperatur
misst, die gleich einem Wert Te2, der im vorliegenden Fall 21°C beträgt, oder
größer als
dieser ist, setzt man einen ersten Kältekreiskompressor in Gang.
Wenn die Kühlung
ausreicht, sinkt die Temperatur im Fahrzeug so weit, dass die Mischlufttemperatur
ebenfalls sinkt. Wenn man eine Temperatur erreicht, die gleich einem Wert
Td2, der im vorliegenden Fall gleich 19°C ist, oder niedriger ist, unterbricht
man den Kompressor dieses Kältesatzes.
Der Kompressor wird erst wieder in Betrieb genommen, wenn die Temperatur
der Mischluft wieder den Wert Te2 gleich 21°C erreicht.
-
Wenn der Betrieb dieses Satzes die
Erhöhung
der Temperatur der Mischluft nicht verhindert, setzt man, wenn man
eine Temperatur misst, die gleich einem Wert Te3, im vorliegenden
Fall 25°C, oder
darüber
ist, den zweiten Kompressor in Betrieb und schaltet diesen Kompressor
ab, wenn die Temperatur der Mischluft wieder auf einen Wert Td3
von im vorliegenden Fall 23°C
oder darunter abfällt.
-
Mit Hilfe dieser Betriebsart einer
Anlage, durch die etwa 1500 m3/h Frischluft
und 900 m3/h Rückluft entnommen werden, kann
auf diese Weise in einen Stadtbahnwagen, der zwei Anlagen dieses Typs
aufweist, etwa 40 m3 Mischluft pro Stunde
und pro Fahrgast um 20°C
herum in einem weiten Bereich von Umgebungstemperaturen eingeführt werden.
-
Damit die Zufuhr von "behandelter" Luft schnell genug
vor sich geht und auf der Länge
der Wagen konstante Durchsätze
gewährleistet,
wird sie mit Hilfe eines Systems von Umlaufleitungen (5) vorgenommen, die sich,
wie erwähnt
wurde, auf der Länge
des Fahrzeugs vorzugsweise in dessen Decke erstrecken. Die behandelte
Luft wird in den zu belüftenden
Raum mit Hilfe von Verteilern mit hohem Induktionsvermögen eingeleitet.
Da der Durchsatz hoch ist, hielt man es erfindungsgemäß für vorteilhaft,
eine Hochgeschwindigkeitsübertragung
mit Entspannung vor Verteilung vorzusehen.
-
Zu diesem Zweck blasen die Blaslüfter 15 am
Austritt des Kastens 7 Luft in eine Hochgeschwindigkeitsleitung 17 ein,
die in Richtung der Breite des Fahrzeugs annähernd zentriert ist und auf
der eine Niedergeschwindigkeitsleitung 18 angeordnet ist, von
der ein Teil der unteren Wand der oberen Wand der Hochgeschwindigkeitsleitung 17 überlagert
ist oder mit dieser zusammenfällt,
wobei die beiden Leitungen durch zentrale Öffnungen 19 in Verbindung sind,
die in der Länge
des Wagens aufeinander folgen. Während
die Hochgeschwindigkeitsleitung 17 innen einen annähernd rechteckigen
Querschnitt aufweist, besitzt die Niedergeschwindigkeitsleitung 18 einen
Querschnitt in Form eines umgekehrten U's, und ihre beiden untere Wände 20,
die sich seitlich längs
der Vouten der Decke des Fahrzeugs erstrecken, sind mit Gruppen
von Verteilern 21 versehen, die, wie erwähnt wurde,
Induktionsverteiler sind. Die Entspannung der Mischung gewährleistet
einen guten Ausgleich des Durchsatzes und der Lastverlust eine homogene
Verteilung der Luft, während
dank der Tatsache, dass die Verteiler 21 Induktionsverteiler
sind, der eingeblasene Luftstrahl relativ kalt sein kann, da er
sich schnell innig mit einer großen Umgebungsluftmenge mischt.
Beispielsweise mischt sich der Ausgangsstrom jedes Luftverteilers
mit Umgebungsluft mit einem Induktionsgrad von etwa 50%, und, wenn
die Verteiler 2,10 m vom Boden des Fahrzeugs entfernt sind, wird
die eingeblasene Luft schon in 1,8 m vom Boden als solche nicht
mehr wahrgenommen.
-
Dank der gewählten Struktur erhält man eine hohe
Geschwindigkeit im Hals des Verteilers, die die von der Norm NFF
13010 vorgeschriebenen Werte übersteigt,
wodurch ein hohes Induktionsvermögen erreicht
wird.
-
Jede untere Seitenwand 20 der
Niedergeschwindigkeitsleitung 18 weist zwei Längsreihen
von in regelmäßigen Abständen angeord neten
Verteilern 21 auf, deren Längsachse gegen die Vertikale
geneigt ist. Im vorliegenden Fall sind die Verteiler der von der
Mittellängsebene 6 am
weitesten entfernten Reihe so gerichtet, dass sie die Luft zu den
Seitenwänden
des Wagens blasen, wobei diese an der Oberfläche der Dachvouten entlangstreicht
und sie auf der längstmöglichen
Strecke bestreicht, und die Verteiler der dieser vertikalen Ebene
am nächsten gelegenen
Reihe sind so gerichtet, dass sie die Luft zu seinem Mittelgang
blasen.
-
Die Verteiler 21 können Zylinder
aus Aluminium oder aus Aluminiumlegierung sein, und die Neigung
ihrer Mittelachse bezüglich
der Vertikalen beträgt
mindestens 45°.
Die unteren Seitenwände 20 der
Niedergeschwindigkeitsleitung 18, auf denen sie montiert
sind, bestehen aus perforierten Blechen, die zur Erleichterung der
Wartung abgebaut werden können.
Um die gewünschte
Belüftung
zu gewährleisten, beträgt der Gesamtdurchsatz
200 bis 250 m3 pro Stunde und pro linearer
Meter mit einer Geschwindigkeit im Hals etwa im Bereich von 4,5
m/s bis 5,5 m/s. Der sich daraus ergebende Schallpegel liegt beträchtlich
unter 60 dbA, und zwar etwa bei 50 dbA.
-
Dank des für die Komponenten der Mischluft gewählten Verhältnisses
und insbesondere dank des hohen "Kalt"-Luftdurchsatzes
und der für
den Betrieb der Anlage gewählten
Temperaturen kann die unter den gebräuchlichen Klimabedingungen
in das Fahrzeug eingeblasene Luft auf einer Temperatur von etwa
20°C sein.
Dies gestattet, dass sie direkt in das Fahrzeug eingeführt werden
kann, dass auf Streckenabschnitten im Freien plötzliche Änderungen der Temperaturbedingungen
der Frischluft zugelassen werden können, dass die Regulierung
vereinfacht wird, indem die Frischluft in derselben Weise wie die Last
des Wagens als eine thermische Last betrachtet wird, dass eine Auffrischung des
Wagens möglich
ist, ohne den Aufwand einer richtigen Klimatisierung zu erfordern,
und dass infolge der Wahl einer Regulierung stromauf des Verdampfers,
was die Gefahren der Eisbildung bei Passagen im Freien begrenzt,
eine große
Sicherheit gewährleistet
wird.
-
Diese Ergebnisse werden mit Hilfe
einer einfachen Anlage erhalten, bei der keine schweren Metallelemente,
sondern einfach ein selbsttragendes Blech, in das alle Einrichtungen
integriert sind, eingesetzt werden, und die aus herkömmlichen
Komponenten besteht und eine einfache Wartung oder einen einfachen
Austausch von diesen gestattet, wobei insbesondere die Filter für ihren
Wechsel leicht zugänglich
sind und die Möglichkeit
des Ausbaus und des Wiedereinbaus des Kastens in einem einzigen Block über das
Dach des Fahrzeugs besteht.
-
Die Anzahl der in einem Fahrzeug
erforderlichen Anlagen der oben beschriebenen Art hängt natürlich von
dessen Abmessungen ab. Beispielsweise in einem Wagen eines herkömmlichen
Stadtbahnzugs kann man zwei Anlagen vorsehen, die jeweils einen
Kasten 5 jeweils an einem Ende des Wagens aufweisen, um
den erforderlichen Gesamtdurchsatz von 4800 m3/h
zu erzeugen.