EP2433676A2 - Brandbeständiges Gehäuse für einen Stromrichter - Google Patents

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EP2433676A2
EP2433676A2 EP11182275A EP11182275A EP2433676A2 EP 2433676 A2 EP2433676 A2 EP 2433676A2 EP 11182275 A EP11182275 A EP 11182275A EP 11182275 A EP11182275 A EP 11182275A EP 2433676 A2 EP2433676 A2 EP 2433676A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
heat insulating
fire
housing according
insulating part
Prior art date
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Granted
Application number
EP11182275A
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English (en)
French (fr)
Other versions
EP2433676B1 (de
EP2433676A3 (de
Inventor
Christian Dämon
Daniel Dr. Prostrednik
Stefan Steininger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG Oesterreich
Original Assignee
Elin EBG Traction GmbH
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Publication date
Application filed by Elin EBG Traction GmbH filed Critical Elin EBG Traction GmbH
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Priority to SI201131213A priority patent/SI2433676T1/sl
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Publication of EP2433676A3 publication Critical patent/EP2433676A3/de
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/16—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in electrical installations, e.g. cableways
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C2/00—Fire prevention or containment
    • A62C2/06—Physical fire-barriers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C3/00—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places
    • A62C3/07—Fire prevention, containment or extinguishing specially adapted for particular objects or places in vehicles, e.g. in road vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a fire-resistant housing for a power converter, in particular for a power converter of a rail vehicle, wherein the housing is made of a metallic material, with a heat insulating member made of a non-flammable material, which is arranged on a housing part of the housing on an outer wall surface in a fire in the interior to reduce the heat flow in an adjacent outdoor space.
  • the object is achieved in that a heat insulating part is provided, which is connected both by material bond as well as by positive engagement with the housing part, which borders on a safety-critical exterior space.
  • the heat insulating member is mounted on its support in two ways: on the one hand it is glued to it, on the other it is held by refractory holding means on the carrier.
  • the housing part may be a door or lid part or a side part, but also consist of several housing parts. Due to the non-positive adhesive connection is achieved that during the normal operating time, that is, without fire, the heat insulating part adheres to its carrier surface. As a result, shock loads that act during the entire operating time of the rail vehicle can be absorbed by a large area.
  • the mechanical holding means come thereby in normal operation less strong, so that they can be made weaker. In case of shocks areas of the heat insulation part in the field of mechanical brackets are less stressed. This is beneficial for the life of the connection. In the case of fire, however, where the adhesive bond can dissolve due to the effect of heat, the refractory holding means ensure that the heat insulating part rests flat on the housing part, when the carrier begins to deform due to the action of heat. This increases the stability of the thermal insulation. As a result, the function of the heat-tracing retarding measure remains effective over a long period of time. The burning interior is thermally better sealed off from an adjacent exterior space.
  • the attached to the outer wall surface heat insulation also has the advantage that for maintenance purposes, a check from the outside by visual control is easily possible without a lid part must be opened.
  • the attachment of the heat insulating member to the outer wall of the housing by mechanical fasteners is robust and virtually maintenance free over a long period of operation.
  • the mounting on the outside of the housing has the further advantage that the interior of the converter housing, which is usually a clean room, is not contaminated by peeling parts of the insulating material.
  • all insulation materials are suitable for the heat insulation part, which are suitable for forming a sufficiently large barrier in the event of fire for the heat flow coming from the interior. It is particularly advantageous if the outer wall surface of the housing part is provided over its entire surface with a layer of adhesive. As a result, the vibrations occurring during operation of the rail vehicle are essentially absorbed by the adhesive layer and mechanical overstressing of the heat insulation part is avoided. This increases the service life of the thermal insulation.
  • the positive connection is formed by a plurality of connectors, wherein each of these connectors is connected at one end to the housing part and is guided at another end through a through hole in the heat insulating part, wherein the inserted end by means of a holding part engages behind the heat insulating part.
  • the escape corridor is passable unhindered and not blocked by protruding heat insulation parts.
  • the connector can be designed as a bolt, or as retaining tabs that are bent or caulked at its plugged end.
  • the connector may also consist of an insulator.
  • the holding part may be formed for example by a disc, or a perforated plate, a grid, a steel mesh, an expanded metal mesh, or another sheet with recesses.
  • the heat insulating part of a web of a mineral material for example a mineral or a rock wool, which is laminated, for example, with an aluminum layer.
  • a mineral material for example a mineral or a rock wool
  • the low weight of this mineral webs is particularly advantageous in a rail vehicle.
  • heat-insulating member is provided by a commercially available cement-based fire protection panel, e.g. is formed from calcium silicate or from a gypsum and / or mineral fiber board.
  • a particularly good thermal insulation is achieved when the heat insulating part extends beyond the frame of the converter housing, in other words when viewed in the direction of the interior of the cabinet body, the heat insulating part is larger, so this overlaps in the edge region. This ensures that the radiated heat from the metal frame is kept away from the passing escape route and a fire spread is delayed.
  • a very particularly preferred embodiment may be characterized in that the housing part is coated on a inner wall surface lying to the interior with a known intumeszenzDirecten coating.
  • This intumescent coating foams in case of fire, creating an additional thermal barrier. In case of fire, the metal structure heats up later. Although this effect is only of comparatively short duration, the useful life of the escape route is extended.
  • Such an intumescent coating may be, for example, an expandable graphite-containing formulation.
  • this intumeszenz placede coating is provided with a reinforcement, such as metal fibers, glass fabric or strands of carbon fibers or the like.
  • this reinforcement may in turn be advantageous if this reinforcement extends into the gap between the cover part and the frame part, since in the event of fire, the sealing effect is thereby improved.
  • a further improvement of the space closure can be achieved by also the end face of the frame, which points to the housing part, is also coated with an intumeszenzDirecten coating.
  • the coating is formed on both cleavage surfaces, the escape of hot flue gases is particularly effectively insulated in case of fire.
  • the interior of the cabinet body is divided by means of abrasion-free insulation panels in individual subspaces. Since these sub-areas pose a lower risk potential, the fire protection requirements are reduced. As a result, a cover part which covers these subspaces toward the escape corridor can be formed with a thinner insulation.
  • a thickness of the insulating part of about 0.5 cm to 3 cm is preferred.
  • the refractory connection part is made of an insulator.
  • the heat flow through the holding means is prevented in the event of fire.
  • a ceramic, glass or porcelain part for example, a ceramic, glass or porcelain part.
  • FIG. 1 shows in a view from above the arrangement of two power converters in the vehicle head of a railway vehicle 14. Between the two housings 1 a path passes, which forms an access to the driver's cab 15. In an emergency, for example in the event of a fire, this route is also the escape route for persons in the driver's cab. In the event of a fire in the interior of a converter housing 1, the effect of heat on persons passing the escape route 13 must be kept so low, at least over a period of time, that they can use the corridor without prejudice to reach the passenger area 16.
  • the two power converters 1 are located in a space that is limited both to the driver's cab 15 and to the passenger area 16, in each case by a wall 17, 18 with doors that satisfy the room closure or thermal insulation criterion "EI15".
  • the escape corridor 13 must be passable as long as possible in case of fire. This is achieved by at least the adjacent to the outer space 13 housing parts 12 - in the present case, this is a cover part on the converter housing - are provided with a heat insulation according to the invention.
  • FIG. 2 shows in a three-dimensional representation of a statically self-supporting cuboid power converter housing 1, which is arranged in a wagon of a rail vehicle 14.
  • a housing part 12 - a cover part of the housing body - adjoins a safety-critical escape route 13.
  • This escape route 13 should, in the event that it in the interior 11 of the converter housing 1 comes to a fire, as long as possible passable for passengers from the passenger compartment 16, without these people come to harm due to the radiated heat from the housing part 12.
  • the interior 11 of the power converter by means of insulation plates 27 into individual subspaces 11 'split. This ensures that the fire protection requirements are lower due to the smaller volume, so that the insulation of the housing cover 12 may be formed correspondingly thinner.
  • An adhesive layer 2 forms an adhesive connection 20 on the one hand with the metal wall 12 and on the other hand with the insulating part 4.
  • the heat insulating part 4 by means of several on the outer wall surface 22 arranged distributed fasteners 6 each attached by positive locking 21.
  • This positive connection 21 is fireproof, that is, it is designed so that it also in case of fire, when the adhesive bond 20 dissolves due to the effect of heat from the interior 11 of the converter housing 1, the heat insulating member 4 into contact with the outer wall surface 22 of the housing part 12 stops.
  • the present example it consists in each case of a metallic bolt, which is welded with its one end 9 to the housing part 12 and the other end 8 is inserted through a through hole 7 in the heat insulating part 4 therethrough. This inserted end 8 is threaded.
  • a disc 5 made of metal and a threaded nut 6 the heat insulating part 4 is held even in case of fire on the housing part 12 fitting, so that too in a large heat, the insulation effect is not affected by a detachment of the heat insulating part 4 of the housing wall 12.
  • the heat insulating part 4 is a cement-based fire protection board, which is held by means of the connector 3 in case of fire in contact with the outer wall surface 22.
  • the heat insulation part 4 may also be formed from another insulating material, such as a mineral web, a mineral or a rock wool, which is laminated for example with an aluminum layer.
  • it makes sense to form the holding part 5 flat, for example as a metal plate with recesses, or as wire mesh, mesh, expanded metal mesh, perforated plate, or the like.
  • the releasable screw-nut connection shown in the present embodiment may also be a non-detachable connection, for example by a holding part is snapped onto the connectors 3 by means of a snap connection.
  • FIG. 4 shows in a sectional detail representation of a particularly preferred embodiment of the invention. Shown in a section of the conclusion of the body edge.
  • the heat insulation part 4 is - as already shown above - attached by means of an adhesive bond 20 and a screw-nut connection 3.6 to the housing part 12.
  • At the edge of the housing part 12 is bent in the form of a "U".
  • the housing part 12 extends over the end face 27 of the frame 19.
  • An intumescent coating 24 is attached to the surface 23 lying to the interior 11. This coating 24 also extends in the gap 25 formed between the surfaces 23 and 27. It is provided with a reinforcement 10.
  • the volume of the coating 24 increases due to the effect of heat from the interior space 11.
  • the gap 25 is closed by the intumescent material 24, at least at the beginning of the fire. Hot flue gases are prevented from entering the exterior space 13.
  • the rubber seal 26 hermetically closes off the inner space 11, as a result of which the intumescent-capable coating 24 is also protected from the outside from the action of moisture.
  • a thickness 29 of the heat insulating part 4 in the range between 0.5 cm and 3 cm is favorable.

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Abstract

Brandbeständiges Gehäuse für einen Stromrichter, insbesondere für einen Stromrichter eines Schienenfahrzeugs, wobei das Gehäuse (1) aus einem metallischen Werkstoff hergestellt ist, umfassend:
- einen Wärmeisolationsteil (4) aus einem nicht entflammbaren Werkstoff, der an einem Gehäuseteil (12) des Gehäuses(1) an einer Außenwandfläche (22) angeordnet ist, um bei einem Brand im Innenraum (11) den Wärmefluss in einen angrenzenden Außenraum (13) abzuschwächen,
wobei,
- der Wärmeisolationsteil(4) mit dem Gehäuseteil (12) mittels einer stoffschlüssigen Verbindung (20) und einer feuerfesten, formschlüssigen Verbindung (21) verbunden ist.

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein brandbeständiges Gehäuse für einen Stromrichter, insbesondere für einen Stromrichter eines Schienenfahrzeugs, wobei das Gehäuse aus einem metallischen Werkstoff hergestellt ist, mit einem Wärmeisolationsteil aus einem nicht entflammbaren Werkstoff, der an einem Gehäuseteil des Gehäuses an einer Außenwandfläche angeordnet ist, um bei einem Brand im Innenraum den Wärmefluss in einen angrenzenden Außenraum abzuschwächen.
    • Stand der Technik
  • Es ist bekannt, dass leistungselektronische Baukomponenten eines Stromrichters üblicher Weise in einem Metallgehäuse untergebracht sind, welches neben dem mechanischen Schutz auch eine Abschirmung für elektromagnetische Strahlung bildet. Die Metallstruktur ist ein guter Wärmeleiter für die im Innenraum anfallende Verlustleistung.
  • Von Nachteil ist diese gute Wärmeleitfähigkeit dann, wenn es darum geht, bei einem Brand im Innenraum des Stromrichtergehäuses, einen außen vorbeiführenden Fluchtweg möglichst lange passierbar zu halten. Bei Schienenfahrzeugen wird aus Sicherheitsgründen zunehmend gefordert, dass im Falle eines Stromrichterbrandes die zum Außenraum weisende Metallstruktur nur eine begrenzte Temperaturerhöhung erfährt. Je nach Risikoklasse des Schienenfahrzeugs sind diese Anforderungen unterschiedlich. Bei Fahrzeugen die einen Tunnel befahren sind die Anforderungen höher, als bei Straßenbahnzügen. In Deutschland, legt die deutsche Industrienorm DIN 5510 fest, welche Grenzwerte gelten. Für ein Schienenfahrzeug kann beispielsweise gefordert sein, dass ein Gehäuse für Hochleistungskomponenten im Innenraum so ausgeführt sein muss, dass über 30 Minuten kein Spalte bzw. Öffnungen oder andauernde Flammen auf der Gehäuseaußenseite entstehen können. Diese Maßnahme schützt den Fluchtkorridor, verhindert aber auch eine Brandausbreitung in der Evakuationsphase.
  • Bekanntlich sind die Platzverhältnisse auf einem Schienenfahrzeug, z.B. im Triebkopf einer Elektro-Lokomotive, eng begrenzt. Die Wärmeentwicklung im Innenraum eines Bahn-Stromrichters kann aber erheblich sein, so dass aus Sicherheitsgründen zunehmend höhere Anforderungen an die Brandbeständigkeit des Stromrichtergehäuses gestellt werden. Dies gilt nicht nur für Stromrichter die im Innenraum eines Schienenfahrzeugs angeordnet sind, sondern auch für solche in Unterflurmontage, bei denen die Erhitzung eines darüber liegenden Fluchtwegs möglichst lang verzögert und eine Brandausbreitung verhindert werden soll.
  • Aus der EP 1 882 496 A1 ist ein Brandschutz bekannt, bei dem eine Schutzwand mit einem intumeszenzfähigen, das heißt thermisch expansionsfähigem Flächengebilde, beschichtet ist. Im Brandfall quillt das Flächengebilde auf. Die Expansion kann mehrere 100% betragen und bildet für den Wärmefluss eine Barriere. Bei einem Stromrichter können aber die im Brandfall im Innenraum auftretenden Temperaturen so groß sein, dass eine intumeszenzfähige Beschichtung alleine unzureichend ist, um einen angrenzenden Fluchtweg passierbar zu halten.
  • Im Zuge eines ständig anwachsenden Sicherheitsbewusstseins werden die Brandschutzbestimmungen strenger gefasst. Dabei verringert sich nicht nur die zulässige Oberflächentemperatur des Stromrichtergehäuses, sondern die Norm schreibt auch die Haltbarkeit der Schutzmaßnahme bei einem Schienenfahrzeug vor, die mehr als 20 Jahre funktionsfähig bleiben muss (deutsche Industrienorm DIN 50 155). Seitens der Betreiber eines Schienenfahrzeugs besteht zudem der Wunsch, dass die Schutzmaßnahmen über einen möglichst langen Betriebszeitraum keine aufwändige Wartung erfordert.
    • Darstellung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein brandbeständiges Gehäuse für einen Stromrichter anzugeben, welches im Falle eines Brandes im Inneren des Gehäuses den Wärmestrom durch ein Gehäuseteil in einen angrenzenden sicherheitskritischen Außenraum besser abschottet und bei welchem diese Abschottungswirkung über einen möglichst langen Betriebszeitraum möglichst wartungsfrei erhalten bleibt.
  • Diese Aufgabe wird durch einen brandbeständigen Stromrichter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Wärmeisolationsteil vorgesehen ist, welcher sowohl durch Stoffschluss als auch durch Formschluss mit dem Gehäuseteil verbunden ist, welches an einen sicherheitskritischen Außenraum grenzt. Mit anderen Worten, gemäß der Erfindung ist also der Wärmeisolationsteil auf seinem Träger auf zweierlei Art befestigt: zum einen ist er darauf geklebt, zum anderen wird er durch feuerfeste Haltemittel auf dem Träger gehalten. Das Gehäuseteil kann ein Tür- oder Deckelteil oder ein Seitenteil sein, aber auch aus mehreren Gehäuseeinzelteilen bestehen. Durch die kraftschlüssige Klebeverbindung wird erreicht, dass während der normalen Betriebsdauer, das heißt ohne Brandeinwirkung, der Wärmeisolationsteil auf seinem Träger flächig haftet. Dadurch können Stoßbelastungen, die während der gesamten Betriebszeit des Schienenfahrzeugs einwirken, von einer großen Fläche aufgenommen werden. Die mechanischen Haltemittel kommen dadurch im Normalbetrieb weniger stark zum Tragen, so dass sie schwächer ausgebildet werden können. Bei Erschütterungen werden Bereiche des Wärmeisolationsteils im Bereich der mechanischen Halterungen weniger stark beansprucht. Dies ist günstig für die Lebensdauer der Verbindung. Im Brandfall hingegen, wo die Klebeverbindung aufgrund der Hitzeeinwirkung sich lösen kann, stellen die feuerfesten Haltemittel sicher, dass der Wärmeisolationsteil auch dann auf dem Gehäuseteil flächig anliegt, wenn sich der Träger aufgrund der Einwirkung von Hitze zu deformieren beginnt. Dies erhöht die Standfestigkeit der Wärmedämmung. Im Ergebnis bleibt die Funktion der wärmedurchtrittsverzögernden Maßnahme über einen längeren Zeitraum wirkungsvoll. Der brennende Innenraum ist gegenüber einem angrenzenden Außenraum thermisch besser abgeschottet. Aufgrund der besser abgeschotteten Temperatur ist ein Fluchtweg, der an einem Stromrichter in einem Maschinenraum eines Schienenbetriebfahrzeuges vorbeiführt, im Notfall für den flüchtenden Fahrzeugführer länger unbeschadet passierbar. Der Fluchtweg ist nicht durch abstehende Teile der Wärmeisolation versperrt. Die an der Außenwandfläche angebrachte Wärmeisolation hat zudem den Vorteil, dass für Wartungszwecke eine Überprüfung von außen durch visuelle Kontrolle leicht möglich ist, ohne dass ein Deckelteil geöffnet werden muss. Die Anbringung des Wärmeisolationsteils an der Außenwand des Gehäuses durch mechanische Befestigungsmittel ist robust und in seiner Wirkung über einen langen Betriebszeitraum nahezu wartungsfrei. Die Montage an der Gehäuseaußenseite hat den weiteren Vorteil, dass der Innenraum des Stromrichtergehäuses, der in der Regel ein Reinraum ist, nicht durch sich ablösende Teile des Isolierstoffs verunreinigt wird. Für den Wärmeisolationsteil kommen grundsätzlich alle Isolationswerkstoffe infrage, die geeignet sind, im Brandfall für den aus dem Innenraum kommenden Wärmestrom eine genügend große Barriere zu bilden. Von besonderem Vorteil ist dabei, wenn die Außenwandfläche des Gehäuseteils vollflächig mit einer Schicht Klebstoff versehen ist. Dadurch werden die bei Betrieb des Schienenfahrzeugs auftretenden Vibrationen im Wesentlichen von der Klebstoffschicht aufgenommen und eine mechanische Überbeanspruchung des Wärmeisolationsteils vermieden. Dies erhöht die Standzeit der Wärmedämmung.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die formschlüssigen Verbindung durch eine Mehrzahl von Verbindern gebildet ist, wobei jeder dieser Verbinder mit einem Ende mit dem Gehäuseteil verbunden ist und mit einem anderen Ende durch ein Durchgangsloch im Wärmeisolationsteil hindurch geführt ist, wobei das durchgesteckte Ende mittels eines Halteteils den Wärmeisolationsteil hintergreift. Im Brandfall ist der Fluchtkorridor ungehindert passierbar und nicht durch abstehende Wärmeisolationsteile versperrt.
  • Kostengünstig können dabei die Verbinder als Schraubenbolzen ausgeführt sein, oder auch als Haltelaschen, die an ihrem durchgesteckten Ende umgebogen oder verstemmt sind. Der Verbinder kann auch aus einem Isolator bestehen. Das Halteteil kann beispielsweise durch eine Scheibe gebildet sein, oder ein Lochblech, ein Gitter, ein Stahlgeflecht, ein auseinander gezogenes Streckgitter, oder ein anderes Blech mit Ausnehmungen sein.
  • Bevorzugt ist der Wärmeisolationsteil aus einem Gespinst eines mineralischen Werkstoffs, z.B. einer Mineral- oder einer Steinwolle, welche beispielsweise mit einer Aluminium-Schicht kaschiert ist. Das geringe Gewicht dieser mineralischen Gespinste ist bei einem Schienenfahrzeug von besonderem Vorteil.
  • Eine weitere Ausführungsform kann alternativ hierzu auch so aussehen, dass der Wärmeisolationsteil durch eine kommerziell erhältliche Brandschutzplatte auf Zementbasis, z.B. aus Kalziumsilikat oder aus einer Gips- und/oder Mineralfaserplatte gebildet ist.
  • Eine besonders gute Wärmedämmung wird dann erreicht, wenn der Wärmeisolationsteil über den Rahmen des Stromrichtergehäuses hinausgehend sich erstreckt, mit anderen Worten wenn in Richtung auf den Innenraum des Schrankkorpus gesehen, der Wärmeisolationsteil größer ist, diesen also im Randbereich überlappt. Dadurch wird erreicht, dass auch die vom Metallrahmen abgestrahlte Wärme vom vorbeiführenden Fluchtweg fern gehalten und eine Brandausbreitung verzögert wird.
  • Eine ganz besonders bevorzugte Ausführungsform kann dadurch gekennzeichnet sein, dass der Gehäuseteil an einer zum Innenraum liegenden Innenwandfläche mit einer an sich bekannten intumeszenzfähigen Beschichtung beschichtet ist. Diese intumeszenzfähige Beschichtung schäumt im Brandfall auf, wodurch eine zusätzliche Wärmebarriere gebildet wird. Im Brandfall erhitzt sich die Metallstruktur später. Auch wenn diese Wirkung nur von vergleichsweise kurzer Dauer ist, verlängert sich die Nutzungsdauer des Fluchtweges. Eine solche intumeszenzfähige Beschichtung kann beispielsweise eine Blähgraphit enthaltende Formulierung sein.
  • Um im Brandfall den Austritt von heißen Gasen aus dem Innenraum des Stromrichtergehäuses einzudämmen, kann in einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, dass im Spalt, gebildet durch die Innenwandfläche des Gehäuseteils und der gegenüberliegenden Stirnfläche des Rahmens, entweder an der einen und/oder der anderen dieser Flächen eine intumeszenzfähige Beschichtung oder ein intumeszenzfähiges Dichtband angebracht ist. Dies kann beispielsweise so erfolgen, dass die auf der Innenwandfläche des Gehäuseteils aufgetragene intumeszenzfähige Beschichtung bis in den Spalt hineingezogen ist.
  • Hierbei ist günstig, wenn diese intumeszenzfähige Beschichtung mit einer Armierung, beispielsweise aus Metallfasern, Glasgewebe oder Strängen aus Kohlenstofffasern oder ähnlichem versehen ist.
  • Hierbei kann wiederum vorteilhaft sein, wenn sich diese Armierung bis in den Spalt zwischen Deckelteil und Rahmenteil erstreckt, da im Brandfall die Dichtwirkung dadurch verbessert wird.
  • Eine weitere Verbesserung des Raumabschlusses kann dadurch erreicht werden, indem auch die Stirnfläche des Rahmens, die zum Gehäuseteil hinweist, ebenfalls mit einer intumeszenzfähigen Beschichtung beschichtet ist. Indem die Beschichtung auf beiden Spaltflächen ausgebildet ist, wird im Brandfall der Austritt von heißen Rauchgasen besonders wirkungsvoll gedämmt.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Innenraum des Schrankkorpus mittels abriebfreier Isolationsplatten in einzelne Teilräume aufgeteilt. Da von diesen Teilräumen ein geringeres Gefährdungspotenzial ausgeht, verringern sich die Brandschutzanforderungen. Infolge davon kann ein Deckelteil, welches diese Teilräume zum Fluchtkorridor hin abdeckt, mit einer dünneren Isolation ausgebildet werden.
  • Bevorzugt wird eine Dicke des Isolationsteils von etwa 0,5 cm bis 3 cm.
  • Es kann auch von Vorteil sein, wenn der feuerfeste Verbindungsteil aus einem Isolator hergestellt ist. Dadurch wird im Brandfall auch der Wärmestrom über die Haltemittel unterbunden. Geeignet ist beispielsweise ein Keramik-, Glas- oder Porzellanteil.
    • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im nachfolgenden Teil der Beschreibung auf die Zeichnungen Bezug genommen aus denen weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung anhand eines dargestellten, nicht einschränkenden Ausführungsbeispiels zu entnehmen sind. Es zeigt:
    • Figur 1
    ein Bahnfahrzeug in einer Draufsicht, bei dem in einem an den Führerstand angrenzenden Raum zwei Stromrichter angeordnet sind, zwischen denen sich eine Fluchtkorridor befindet;
    Figur 2
    einen Stromrichter in einem Schienenfahrzeug, von dem ein Gehäuseteil ebenfalls an einen vorbeiführenden Fluchtweg grenzt, wobei gemäß einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung, der Innenraum des Stromrichtergehäuses mittels Isolationsplatten in Teilräumen geteilt ist;
    Figur 3
    eine Detaildarstellung des Gehäuseteils des Stromrichtergehäuses, welches die erfindungsgemäße Befestigung des Wärmeisolationsteils zeigt;
    Figur 4
    eine Detaildarstellung des Gehäuse-Deckelteils im Bereich des Rahmens des Stromrichtergehäuses, wobei die Dichtung im Spalt zwischen dem Deckelteil und dem Rahmen dargestellt ist.
    Ausführung der Erfindung
  • Die Figur 1 zeigt in einer Sicht von oben gesehen die Anordnung von zwei Stromrichtern im Fahrzeugkopf eines Bahnfahrzeuges 14. Zwischen den beiden Gehäusen 1 führt ein Weg vorbei, der einen Zugang zum Führerstand 15 bildet. Im Notfall, beispielsweise im Falle eines Brandes, ist dieser Weg gleichzeitig der Fluchtweg für im Führerstand befindliche Personen. Im Falle eines Brandes im Inneren eines Stromrichtergehäuses 1 muss die Wärmeeinwirkung für Personen, die den Fluchtweg 13 passieren, zumindest über einen Zeitraum so gering gehalten werden, dass diese unbeschadet den Korridor benutzen können um in den Passagierbereich 16 zu gelangen.
  • Die beiden Stromrichter 1 befinden sich in einem Raum, der sowohl zum Führerstand 15 hin, als auch zum Passagierbereich 16 hin, jeweils durch eine Wand 17, 18 mit Türen begrenzt ist, die dem Raumabschluss- beziehungsweise Wärmedämmungskriterium "EI15" genügen.
  • Wie eingangs bereits dargestellt, muss im Brandfall der Fluchtkorridor 13 möglichst lange passierbar sein. Dies wird dadurch erreicht, indem zumindest die an den Außenraum 13 angrenzenden Gehäuseteile 12 - im vorliegenden Fall ist dies ein Deckelteil am Stromrichtergehäuse - mit einer erfindungsgemäßen Wärmeisolation versehen sind.
  • Die Figur 2 zeigt in einer räumlichen Darstellung ein statisch selbsttragendes quaderförmiges Stromrichtergehäuse 1, welches in einem Waggon eines Schienenfahrzeugs 14 angeordnet ist. Auch hier grenzt eine Gehäuseteil 12 - ein Deckelteil des Gehäusekorpus - an einen sicherheitskritischen Fluchtweg 13. Dieser Fluchtweg 13 soll für den Fall, dass es im Innenraum 11 des Stromrichtergehäuses 1 zu einem Brand kommt, möglichst lange für Passagiere aus dem Passagierraum 16 passierbar bleiben, ohne dass diese Personen aufgrund der vom Gehäuseteil 12 abgestrahlten Wärme zu Schaden kommen. In der Darstellung der Figur 2 ist durch unterbrochene Linien angedeutet, dass der Innenraum 11 des Stromrichters mittels Isolationsplatten 27 in einzelne Teilräume 11' aufgeteilt. Dadurch wird erreicht, dass die brandschutztechnischen Anforderungen aufgrund des geringeren Volumens geringer sind, so dass die Isolation des Gehäusedeckels 12 entsprechend dünner ausgebildet sein kann.
  • Die Figur 3 zeigt in einer geschnittenen Detaildarstellung die Befestigung des Wärmeisolationsteils 4 an dem Gehäuseteil 12. Eine Klebstoffschicht 2 bildet eine adhäsive Verbindung 20 einerseits mit der Metallwand 12 und andererseits mit dem Isolationsteil 4. Zusätzlich zu dieser stoffschlüssigen Verbindung 20 ist der Wärmeisolationsteil 4 mittels mehrerer auf der Außenwandfläche 22 verteilt angeordneter Befestigungselemente 6 jeweils durch Formschluss 21 befestigt. Diese formschlüssigen Verbindung 21 ist feuerfest, das heißt sie ist so ausgeführt, dass sie auch im Falle eines Brandes, wenn sich die Klebeverbindung 20 aufgrund der Wärmeeinwirkung aus dem Innenraum 11 des Stromrichtergehäuses 1 löst, den Wärmeisolationsteil 4 in Anlage mit der Außenwandfläche 22 des Gehäuseteils 12 hält. Sie besteht im vorliegenden Beispiel jeweils aus einem metallischen Bolzen, der mit seinem einen Ende 9 an dem Gehäuseteil 12 angeschweißt ist und dessen anderes Ende 8 durch ein Durchgangsloch 7 im Wärmeisolationsteil 4 hindurch gesteckt ist. Dieses durchgesteckte Ende 8 ist mit einem Gewinde versehen. Mittels einer Scheibe 5 aus Metall und einer Gewindemutter 6 wird der Wärmeisolationsteil 4 auch im Brandfall am Gehäuseteil 12 anliegend gehalten, so dass auch bei einer großen Hitzeeinwirkung die Dämmwirkung nicht durch ein Ablösen des Wärmeisolationsteils 4 von der Gehäusewand 12 beeinträchtigt ist.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Wärmeisolationsteil 4 eine Brandschutzplatte auf Zementbasis, welche mittels der Verbinder 3 auch im Brandfall in Anlage mit der Außenwandfläche 22 gehalten wird. Der Wärmeisolationsteil 4 kann aber auch aus einem anderen Isolationswerkstoff, wie beispielsweise aus einem mineralischen Gespinst, einer Mineral- oder einer Steinwolle, welche beispielsweise mit einer Aluminium-Schicht kaschiert ist gebildet sein. In einer solchen Ausführung bietet es sich an, den Halteteil 5 flächig auszubilden, beispielsweise als Blechplatte mit Ausnehmungen, oder als Drahtgeflecht, Gitter, Streckgitter, Lochblech, oder Ähnliches.
  • Selbstverständlich kann die im vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellte lösbare Schrauben-Mutter-Verbindung auch eine unlösbare Verbindung sein, beispielsweise indem ein Halteteil mittels einer Schnappverbindung auf den Verbindern 3 aufgerastet wird.
  • Die Figur 4 zeigt in einer geschnittenen Detaildarstellung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Dargestellt ist in einem Ausschnitt der Abschluss am Korpusrand. Der Wärmeisolationsteil 4 ist - wie bereits oben dargestellt - mittels einer Klebeverbindung 20 und einer Schrauben-Muttern-Verbindung 3,6 an dem Gehäuseteil 12 befestigt. Am Rand ist der Gehäuseteil 12 in Form eines "U" umgebogen. Der Gehäuseteil 12 erstreckt sich über die Stirnfläche 27 des Rahmens 19. An der zum Innenraum 11 liegenden Fläche 23 ist eine intumeszenzfähige Beschichtung 24 angebracht. Diese Beschichtung 24 erstreckt sich auch in den Spalt 25, der zwischen den Flächen 23 und 27 gebildet wird. Sie ist mit einer Armierung 10 versehen. Im Brandfall kommt es aufgrund der Wärmeeinwirkung aus dem Innenraum 11 zu einer Vergrößerung des Volumens der Beschichtung 24. Dadurch wird der Spalt 25 zumindest am Beginn des Brandes durch das intumeszenzfähige Material 24 verschlossen. Heiße Rauchgase sind dadurch gehindert in den Außenraum 13 zu gelangen.
  • Im Nichtbrandfall schließt die Gummidichtung 26 den Innenraum 11 hermetisch ab, wodurch auch die intumeszenzfähige Beschichtung 24 vor der Einwirkung von Feuchtigkeit von außen geschützt ist.
  • In der Zeichnung der Figur 4 ist auch an der Stirnfläche 27 zusätzlich eine im Spalt 25 umlaufende intumeszenzfähige Beschichtung 28 zu sehen, wodurch im Brandfall die geschilderte Dichtwirkung noch verbessert wird.
  • In der Praxis hat sich herausgestellt, dass bei einem Stromrichtergehäuse wie es für Schienenfahrzeuge typischer Weise eingesetzt wird, eine Dicke 29 des Wärmeisolationsteils 4 im Bereich zwischen 0,5 cm und 3 cm günstig ist.
    • Liste der Verwendeten Bezugszeichen
    • 1
    Gehäuse
    2
    Klebstoff
    3
    Verbinder
    4
    Wärmeisolationsteil
    5
    Haltescheibe
    6
    Befestigungselement
    7
    Durchgangsloch
    8
    das durchgesteckte Ende des Verbinders 3
    9
    das am Gehäuseteil befestigte Ende des Verbinders
    10
    Armierung
    11
    Innenraum
    11'
    Teilraum
    12
    Gehäuseteil, Deckelteil
    13
    Außenraum, Fluchtkorridor
    14
    Schienenfahrzeug
    15
    Führerstand
    16
    Passagierbereich
    17
    Wand
    18
    Wand
    19
    Rahmenteil
    20
    stoffschlüssige Verbindung
    21
    formschlüssige Verbindung
    22
    Außenwandfläche des Gehäuseteils 12
    23
    Innenwandfläche des Gehäuseteils 12
    24
    intumeszenzfähige Beschichtung
    25
    Spalt
    26
    Dichtung
    27
    Isolationsplatte
    28
    Beschichtung
    29
    Dicke des Wärmeisolationsteils 4

Claims (13)

  1. Brandbeständiges Gehäuse für einen Stromrichter, insbesondere für einen Stromrichter eines Schienenfahrzeugs, wobei das Gehäuse (1) aus einem metallischen Werkstoff hergestellt ist, umfassend:
    - einen Wärmeisolationsteil (4) aus einem nicht entflammbaren Werkstoff, der an einem Gehäuseteil (12) des Gehäuses(1) an einer Außenwandfläche (22) angeordnet ist, um bei einem Brand im Innenraum (11) den Wärmefluss in einen angrenzenden Außenraum (13) abzuschwächen,
    dadurch gekennzeichnet,
    - dass der Wärmeisolationsteil(4) mit dem Gehäuseteil (12) mittels einer stoffschlüssigen Verbindung (20) und einer feuerfesten, formschlüssigen Verbindung (21) verbunden ist.
  2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stoffschlüssige Verbindung (20) durch eine zwischen der Außenwandfläche (22) und der zum Gehäuseteil (12) liegenden Fläche des Wärmeisolationsteils (4) vollflächig ausgebildete Klebstoffschicht (2) gebildet ist.
  3. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssigen Verbindung (21) durch eine Mehrzahl von Verbindern (3) gebildet ist, wobei jeder Verbinder (3) mit einem Ende (9) mit dem Gehäuseteil (12) verbunden ist und mit einem anderen Ende (8) durch ein Durchgangsloch (7) im Wärmeisolationsteil (4) hindurch gesteckt ist, wobei das durchgesteckte Ende (8) mittels eines Halteteils (5) den Wärmeisolationsteil (4) hintergreift.
  4. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeisolationsteil (4) aus einem mineralischen Werkstoff, bevorzugt aus einer mit einer metallischen Schicht kaschierten Mineral- oder Steinwolle gebildet ist.
  5. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeisolationsteil (4) eine Brandschutzplatte, besonders bevorzugt aus Kalziumsilikat ist.
  6. Gehäuse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Blickrichtung auf den Gehäuseteil (12) vom Außenraum (13) in Richtung des Innenraums (11) des Gehäusekorpus gesehen der Wärmeisolationsteil (4) den Rahmen (19) des Corpus zumindest vollständig abdeckt.
  7. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseteil (12) an einer zum Innenraum (11) liegenden Innenwandfläche (23) mit einer intumeszenzfähigen Beschichtung (24) beschichtet ist.
  8. Gehäuse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die intumeszenzfähige Beschichtung (24) in einen Spalt (25) hineinragt, der durch die Innenwandfläche (23) und die benachbarte Stirnfläche (27) des Rahmens (19) des Gehäuses (1) gebildet ist.
  9. Gehäuse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die intumeszenzfähige Beschichtung (24) mit einer Armierung (10) versehen ist, die bis in den Spalt (25) hinein ausgebildet ist.
  10. Gehäuse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (27) mit einer im Spalt (25) umlaufenden Beschichtung (28) eines intumeszenzfähigen Werkstoffs versehen ist.
  11. Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum (11) mittels Isolationsplatten (27) in Teilräume(11') unterteilt ist.
  12. Gehäuse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäuseteil (12) ein Deckelteil ist, der die Teilräume (11') des Gehäuses (1) zum Außenraum (13) hin abdeckt.
  13. Gehäuse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeisolationsteil (4) eine Dicke (29) von 0,5 cm bis 4 cm aufweist.
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