EP2481898A1 - Cooling system for a rail vehicle - Google Patents

Cooling system for a rail vehicle Download PDF

Info

Publication number
EP2481898A1
EP2481898A1 EP11010205A EP11010205A EP2481898A1 EP 2481898 A1 EP2481898 A1 EP 2481898A1 EP 11010205 A EP11010205 A EP 11010205A EP 11010205 A EP11010205 A EP 11010205A EP 2481898 A1 EP2481898 A1 EP 2481898A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cooling
heat exchanger
cooling medium
circuit
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11010205A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dieter Rabus
Tobias Dochtermann
Sebastian Knirsch
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.)
Voith Patent GmbH
Original Assignee
Voith Patent GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent GmbH filed Critical Voith Patent GmbH
Publication of EP2481898A1 publication Critical patent/EP2481898A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P7/00Controlling of coolant flow
    • F01P7/14Controlling of coolant flow the coolant being liquid
    • F01P7/16Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control
    • F01P7/165Controlling of coolant flow the coolant being liquid by thermostatic control characterised by systems with two or more loops
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61CLOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C3/00Electric locomotives or railcars
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61CLOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C5/00Locomotives or motor railcars with IC engines or gas turbines
    • B61C5/02Arrangement or disposition of intakes and apparatus for supplying, circulating, and filtering air for combustion and engine-cooling purposes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61RAILWAYS
    • B61CLOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C7/00Other locomotives or motor railcars characterised by the type of motive power plant used; Locomotives or motor railcars with two or more different kinds or types of motive power
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/02Intercooler
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/04Lubricant cooler
    • F01P2060/045Lubricant cooler for transmissions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01PCOOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P2060/00Cooling circuits using auxiliaries
    • F01P2060/12Turbo charger

Definitions

  • the invention relates to a cooling system for a powered railway vehicle, with at least two heat generators whose heat has to be dissipated, and which each have at least one cooling circuit.
  • drives come for example diesel-hydraulic drives into consideration, diesel-electric drives, electric drives, gas turbines.
  • the design of a cooling system for a rail vehicle depends on a variety of factors.
  • the basic concept of the rail vehicle whether it is a locomotive or a railcar - decides on the available space in the rail vehicle and thus on the design and arrangement of the cooling system in the rail vehicle.
  • railcars mainly serve to carry passengers
  • locomotives are also used in freight trains, but are also suitable for the rapid transportation of passengers.
  • its drive power is also important.
  • high-performance locomotives a larger waste heat is generated than is the case, for example, with low-power railcars.
  • the performance of the cooling system must therefore be adapted to the performance of the rail vehicle.
  • the number of units such as fan systems and air conditioning systems for the interior cooling of railcars and wagons or auxiliary equipment in railway maintenance vehicles and locomotives.
  • the climatic conditions at the place of use of the rail vehicle in the design of a cooling system must be included.
  • the geographical location of the sites and thus the route profile decide on the performance of the rail vehicle and its cooling system.
  • Such cooling systems for rail vehicles have long been known. They essentially comprise one or more fans and one or more Heat exchangers which are arranged in at least one cooling circuit.
  • a cooling medium is conveyed in the cooling circuit by means of a pump, waste heat being taken up by the drive system and the units from the cooling medium in order to release it to the environment via an air volume flow which flows through relatively large heat removal surfaces of the heat exchangers.
  • cooling systems with one, two or more separate coolant circuits have been used in the past.
  • Such cooling systems have, for example, a high-temperature cooling circuit, in particular for cooling the internal combustion engine and its lubricating or hydraulic oils, and a low-temperature circuit, for example for cooling the charge air for the internal combustion engine.
  • high-temperature and low-temperature heat exchangers are also used.
  • Corresponding high and low temperature circuits can also be found in electrically driven vehicles, for example for transformer and frequency converter cooling.
  • the structural complexity of cooling systems is high. Every single cooling circuit needs at least piping, fans and other aggregates.
  • the individual heat generators such as engine, brake, etc. have a variable cooling requirement over time.
  • the cooling requirements are thus different levels, from single cooling circuit to single cooling circuit, as well as over time.
  • the cooling capacity potential of each cooling circuit also has a variable time profile and depends, for example, on the current outside temperature, the air humidity, the degree of soiling and the air pressure. Each individual cooling circuit therefore does not always work within the range of optimum efficiency, but also outside of it.
  • the invention has for its object to provide a cooling system that has a lower energy consumption and thus lower operating costs, and generates less noise.
  • the retarder requires high cooling capacity when driving downhill. But just then the required cooling capacity of the engine is minimal.
  • cooling capacity is transferred to the other cooling circuit. This is possible if the other cooling circuit currently applies a lower than its maximum possible cooling capacity and thus has a low cooling requirement.
  • the cooling capacity acting as a reserve (difference between the maximum possible cooling capacity and the current cooling capacity) of the other cooling circuit is used for the cooling of the cooling medium of the one cooling circuit.
  • the means for controlled distribution comprise a cooling medium heat exchanger which is connected to the cooling circuits so that heat energy of the one cooling circuit is transferable via the cooling medium heat exchanger to the other cooling circuit, wherein the cooling medium heat exchanger flowing through the cooling medium amount is adjustable by means of a regulator.
  • the cooling capacity of the one cooling circuit is extended by the cooling medium of the other cooling circuit is used in addition to the cooling.
  • the means comprise a mixing device for mixing the cooling media of the cooling circuits, wherein the mixing device via a connecting line in each case the supply line and / or return line of the cooling circuits interconnected by cooling medium, wherein the cooling medium flowing through the connecting line by means of a respective regulator in the connecting line is adjustable ,
  • the heat exchanger functioning as a cooler has a plurality of heat exchanger surfaces through which cooling medium flows, which can be connected to one another in the manner of a cooling medium.
  • the means comprise devices for at least partial connection or disconnection of the flow around individual heat exchanger surfaces with cooling medium. This means that the effective total heat exchanger surface flown by the cooling medium can be varied according to the heat output currently required between the circuits. The total area of the heat exchanger thus remains the same. However, it is allocated to the individual cooling circuits depending on the load.
  • the flow lines for example, two cooling circuits and the return lines with each other is achieved that the cooling medium from all connected in this way cooling circuits, the heat exchanger surfaces as a heat exchanger acting radiator flows.
  • the heat exchanger surfaces of the radiator with a relatively low degree of utilization are used to support the cooling of the one cooling circuit with a currently high degree of utilization.
  • the cooling medium cooled by the drive motor and / or the at least one heat generating unit is cooled by means of at least two unit heat exchangers, wherein a first unit heat exchanger in a first cooling circuit and a second unit heat exchanger in a second cooling circuit is arranged and both unit heat exchanger based on the flowing through them , Cooling medium to be cooled are connected in parallel or in series with each other. This ensures that the unit, which is arranged in the cooling circuit with currently high cooling demand, yet sufficiently cooled, in addition, the resulting heat in the unit is transferred to the cooling circuit lower cooling demand.
  • FIG. 1 is a cooling system comprising a cooling circuit 1, which is designed here as a high-temperature cooling circuit shown.
  • a cooling circuit 1 which is designed here as a high-temperature cooling circuit shown.
  • the following components are connected in series in the flow direction of the cooling medium circulated therein: a drive motor 4, a heat exchanger 3, which is designed as a liquid-air cooler, a further heat exchanger 9, which is designed as a liquid-liquid cooler, and a Cooling medium pump 2 for circulating the cooling medium.
  • the components could be arranged in a different order than shown here.
  • the heat arising in the cooling circuit 1 is dissipated via the heat exchanger 3, which in the present case is flowed through by cooling air circulated by means of a fan 19.
  • the resulting heat in the cooling circuit 1 is thus dissipated convectively into the external environment.
  • another cooling circuit 10 In the FIG. 1 is shown in dashed lines another cooling circuit 10.
  • the latter is in the present case designed as a low-temperature cooling circuit.
  • the following components are arranged one behind the other in the flow direction of the cooling medium circulating therein: a cooling medium pump 12, a heat exchanger 14, which is embodied here as an air-liquid cooler, another heat exchanger 13, in the present case designed as an air-liquid cooler, and an additional heat exchanger 11, for example a hydrostatic device.
  • the heat exchanger 13 is assigned a separate fan 20.
  • both heat exchangers 3, 13, for example, viewed in the flow direction of the cooling air could be arranged one behind the other, wherein both heat exchangers 3, 13 could be assigned a common fan.
  • the compressed by means of a compressor 17 of an exhaust gas turbocharger 16 fresh air is intermediately cooled before it is supplied to the drive motor 4 again.
  • the exhaust gas emerging from the drive motor 4 which acts on a turbine 18, which is in drive connection with the compressor 17 of the exhaust gas turbocharger 16, acts.
  • the in the FIG. 2 shown cooling system differs from the in FIG. 1 represented by the fact that instead of the transmission 8 now an electrical Generator 21 is directly in drive connection with the drive motor 4, which electrical power via a power converter 22 on traction motors 23, which drive, for example via an axle drive wheels 15 transmits.
  • the generator 21, power converter 22, traction motor 23 and the axle drive can be understood as heat generating units and thus be connected to the cooling circuits 1, 10 for cooling (not shown). Alternatively, as shown, they may be cooled via respective fans associated with each individual unit.
  • FIG. 3 is a further schematic representation of a cooling system of a rail vehicle shown.
  • the rail vehicle is driven in the present case purely electrically, for which purpose the rail vehicle to drive the electrical energy from a traction current line 25 takes, which is fed to a transformer 24 for conversion.
  • the transformer 24 is connected to a power converter 22 and the traction motors, of which only one designated by the reference numeral 23, shown, is electrically connected.
  • the cooling circuit 1 is used for cooling the transformer 4 flowing through the transformer oil
  • the cooling circuit 10 is used for cooling the converter 22 flowing through the coolant.
  • Both heat exchangers 3, 13 are in the present case connected in series in the flow direction of the cooling air flowing against them. Both heat exchangers 3, 13 are assigned a single fan 19 in the present case.
  • FIGS. 4 to 9 each show a preferred embodiment of a cooling system for a rail vehicle, where there the drive motor 4 of both cooling circuits 1, 10 is cooled, for example by the exchange of heat - see reference numerals 6 and 7.
  • the cooling systems shown there are simplified, so that additional, in the FIGS. 1 to 3 shown components are not shown there.
  • the in the FIGS. 4 to 9 shown However, embodiments could be incorporated in the FIGS. 1 to 3 used cooling systems are used, even in combination.
  • the FIG. 4 essentially shows the item FIG. 1 ,
  • a heat-generating unit 5 which, for example, the transmission 8 from the FIG. 1 corresponds, via an aggregate heat exchanger 26 for heat dissipation to the cooling circuit 1 thermally conductively connected.
  • FIG. 5 is the subject of FIG. 4 shown, wherein the unit heat exchanger 26 with respect to the cooling medium flowing through it, a further unit heat exchanger 27 is connected in parallel.
  • the additional unit heat exchanger 27 is arranged in the second cooling circuit 10 such that the cooling medium of the unit 5 is also cooled by the cooling circuit 10.
  • a regulator is arranged, by means of which the flow rate of the cooling medium to the unit heat exchanger 27 is variably adjustable.
  • the cooling capacity of the second cooling circuit 10 for cooling the unit heat exchanger 27 can be set variably. This can be regulated or controlled how much cooling capacity is transferred from the cooling circuit 1 to the cooling circuit 10.
  • FIG. 6 shows a further embodiment under development of the subject FIG. 5 ,
  • the two unit heat exchangers 26 and 27 connected in series.
  • a controller for variable adjustment of the cooling medium throughput is provided in the connecting line between the two unit heat exchangers 26 and 27, in turn.
  • FIG. 7 shows a further embodiment based on the in FIG. 4 represented item.
  • the individual heat exchanger surfaces of the heat exchangers 3, 13 are designed such that they can be selectively flowed by the cooling medium of the cooling circuits 1 and 10.
  • corresponding valves and regulators for adjusting, for example, the amount of cooling medium through the heat exchangers 3, 13 are provided.
  • one or more heat exchanger surfaces can be switched off so that they are not affected by the cooling medium and / or cooling air.
  • the heat exchangers 3, 13 in the corresponding cooling circuits 1, 10 respectively via flow lines 29 and 32 for supplying cooling medium and return lines 30, 33 for discharging cooling medium from the heat exchangers 3, 13 with the corresponding cooling circuits 1, 10 connected in flow.
  • each of the flow lines 29 and 32 of the cooling circuits 1 and 10 and the return lines 30 and 33 are connected to each other via corresponding lines.
  • the lines turn regulator for adjusting the cooling medium flow rate are arranged.
  • heat exchanger surfaces that are otherwise flown by the cooling medium of the cooling circuit 1 are flown.
  • both heat exchangers 3, 13 are used for cooling the circulating in the cooling circuit 10 cooling medium.
  • heat exchanger surfaces of the heat exchanger 13 can be used for cooling the circulating in the cooling circuit 1 cooling medium.
  • the entire heat exchanger surface can be variably allocated to the cooling circuits.
  • both cooling circuits 1, 10 are connected via a cooling medium heat exchanger 28 heat transferring together.
  • the cooling medium heat exchanger 28 is connected in such a manner to the cooling medium circuit with the two cooling circuits that cooling medium is supplied from the flow line 29 to the flow line 32.
  • FIG. 9 is still another embodiment of the cooling system according to the invention under development of the subject from the FIG. 4 shown.
  • cooling systems in which heat energy of a cooling circuit is transferred to the other cooling circuit indirectly via a heat exchanger
  • FIG. 9 the heat energy achieved by mixing the cooling media of both cooling circuits.
  • a mixing device 11 is provided in the present case, which connects each of the flow lines 29 and 32 and the return lines 30 and 33 of the two cooling circuits 1 and 10 with each other cooling medium.
  • Regulator 31 are provided in the lines to adjust the volume flow of the cooling medium flowing through the lines corresponding to the cooling load of the two cooling circuits 1 and 10.

Abstract

The system has two heat generators comprising respective cooling circuits (1, 10) i.e. high-temperature cooling circuits. A balancing unit comprising a cooling medium-heat exchanger draws the cooling circuit of one of the heat generators for assisting the cooling circuit of another heat generator when degree of utilization of the former cooling circuit is smaller than degree of utilization of the latter cooling circuit, where the degree of utilization is the ratio between actual cooling power requirement and actual cooling power potential.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kühlsystem für ein angetriebenes Schienenfahrzeug, mit wenigstens zwei Wärmeerzeugern, deren Wärme abgeführt werden muss, und die jeweils mindestens einen Kühlkreislauf haben. Als Antriebe kommen zum Beispiel diesel-hydraulische Antriebe in Betracht, diesel-elektrische Antriebe, elektrische Antriebe, Gasturbinen.The invention relates to a cooling system for a powered railway vehicle, with at least two heat generators whose heat has to be dissipated, and which each have at least one cooling circuit. As drives come for example diesel-hydraulic drives into consideration, diesel-electric drives, electric drives, gas turbines.

Die Auslegung einer Kühlanlage für ein Schienenfahrzeug hängt von einer Vielzahl von Faktoren ab. Zunächst entscheidet das Grundkonzept des Schienenfahrzeugs - ob es sich also um eine Lokomotive oder einen Triebwagen handelt - über den verfügbaren Bauraum im Schienenfahrzeug und somit über die Bauart und Anordnung der Kühlanlage im Schienenfahrzeug. Während Triebwagen vorwiegend zur Beförderung von Personen dienen, werden Lokomotiven auch im Güterzugverkehr eingesetzt, sind aber auch zur schnellen Beförderung von Reisenden geeignet. Abhängig vom Grundkonzept des Schienenfahrzeugs ist natürlich auch dessen Antriebsleistung. Beim Einsatz von leistungsstarken Lokomotiven fällt eine größere Abwärme an, als dies beispielsweise bei Triebwagen geringer Leistung der Fall ist. Die Leistung der Kühlanlage muss somit an die Leistung des Schienenfahrzeugs angepasst sein. Weiterhin zu beachten ist die Anzahl der Aggregate, wie beispielsweise Lüfteranlagen und Klimaanlagen zur Innenraumkühlung von Triebwagen und Waggons beziehungsweise Hilfsaggregate bei Schieneninstandsetzungsfahrzeugen und -lokomotiven. Weiterhin sind auch die klimatischen Verhältnisse am Einsatzort des Schienenfahrzeugs in die Auslegung einer Kühlanlage mit einzubeziehen. Auch die geografische Lage der Einsatzorte und somit das Streckenprofil entscheiden über die Leistungsauslegung des Schienenfahrzeugs und dessen Kühlanlage.The design of a cooling system for a rail vehicle depends on a variety of factors. First, the basic concept of the rail vehicle - whether it is a locomotive or a railcar - decides on the available space in the rail vehicle and thus on the design and arrangement of the cooling system in the rail vehicle. While railcars mainly serve to carry passengers, locomotives are also used in freight trains, but are also suitable for the rapid transportation of passengers. Of course, depending on the basic concept of the rail vehicle, its drive power is also important. When using high-performance locomotives, a larger waste heat is generated than is the case, for example, with low-power railcars. The performance of the cooling system must therefore be adapted to the performance of the rail vehicle. Also to be noted is the number of units, such as fan systems and air conditioning systems for the interior cooling of railcars and wagons or auxiliary equipment in railway maintenance vehicles and locomotives. Furthermore, the climatic conditions at the place of use of the rail vehicle in the design of a cooling system must be included. Also, the geographical location of the sites and thus the route profile decide on the performance of the rail vehicle and its cooling system.

Derartige Kühlanlagen für Schienenfahrzeuge sind seit langem bekannt. Sie umfassen im Wesentlichen einen oder mehrere Lüfter sowie einen oder mehrere Wärmetauscher, die in wenigstens einem Kühlkreislauf angeordnet sind. Dabei wird mittels einer Pumpe ein Kühlmedium im Kühlkreislauf gefördert, wobei Abwärme vom Antriebssystem und den Aggregaten vom Kühlmedium aufgenommen wird, um diese über einen Luftvolumenstrom, der durch relativ große Wärmeabführflächen der Wärmetauscher hindurchströmt, an die Umgebung abzugeben. Dazu wurden in der Vergangenheit Kühlanlagen mit einem, zwei oder mehreren getrennten Kühlmittelkreisläufen eingesetzt. Solche Kühlanlagen weisen beispielsweise einen Hochtemperaturkühlkreislauf, insbesondere zur Kühlung des Verbrennungsmotors und dessen Schmier- beziehungsweise Hydrauliköle, und einen Niedertemperaturkreislauf, beispielsweise zur Kühlung der Ladeluft für den Verbrennungsmotor, auf. Entsprechend dem Kühlkreislauf werden auch Hochtemperatur- und Niedertemperatur-Wärmetauscher eingesetzt. Entsprechende Hoch- und Niedertemperatur- kreisläufe finden sich auch bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen, beispielweise für die Trafo- und Frequenzumrichterkühlung.Such cooling systems for rail vehicles have long been known. They essentially comprise one or more fans and one or more Heat exchangers which are arranged in at least one cooling circuit. In this case, a cooling medium is conveyed in the cooling circuit by means of a pump, waste heat being taken up by the drive system and the units from the cooling medium in order to release it to the environment via an air volume flow which flows through relatively large heat removal surfaces of the heat exchangers. For this purpose, cooling systems with one, two or more separate coolant circuits have been used in the past. Such cooling systems have, for example, a high-temperature cooling circuit, in particular for cooling the internal combustion engine and its lubricating or hydraulic oils, and a low-temperature circuit, for example for cooling the charge air for the internal combustion engine. Depending on the cooling circuit, high-temperature and low-temperature heat exchangers are also used. Corresponding high and low temperature circuits can also be found in electrically driven vehicles, for example for transformer and frequency converter cooling.

Der bauliche Aufwand von Kühlsystemen ist hoch. Jeder Einzel-Kühlkreislauf benötigt wenigstens, Rohrleitungen, Lüfter und andere Aggregate. Die einzelnen Wärmeerzeuger wie Motor, Bremse usw. haben im zeitlichen Verlauf einen variablen Kühlbedarf. Die Kühlanforderungen sind somit unterschiedlich hoch, und zwar von Einzelkühlkreislauf zu Einzelkühlkreislauf, wie auch über der Zeit. Auch das Kühlleistungspotential jedes Kühlkreislaufs hat einen variablen zeitlichen Verlauf und ist beispielsweise abhängig von der aktuellen Außentemperatur, der Luftfeuchte, des Verschmutzungsgrades und des Luftdrucks. Jeder Einzelkühlkreislauf arbeitet daher keineswegs immer im Bereich eines optimalen Wirkungsgrades, sondern auch außerhalb hiervon.The structural complexity of cooling systems is high. Every single cooling circuit needs at least piping, fans and other aggregates. The individual heat generators such as engine, brake, etc. have a variable cooling requirement over time. The cooling requirements are thus different levels, from single cooling circuit to single cooling circuit, as well as over time. The cooling capacity potential of each cooling circuit also has a variable time profile and depends, for example, on the current outside temperature, the air humidity, the degree of soiling and the air pressure. Each individual cooling circuit therefore does not always work within the range of optimum efficiency, but also outside of it.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kühlsystem anzugeben, das einen geringeren Energiebedarf und damit geringere Betriebskosten hat, und weniger Lärm erzeugt.The invention has for its object to provide a cooling system that has a lower energy consumption and thus lower operating costs, and generates less noise.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Demgemäß werden Mittel vorgesehen, um zum Einzelkühlkreislauf eines ersten Wärmeerzeugers den Einzelkühlkreislauf eines zweiten Wärmeerzeugers dann zur Unterstützung hinzuzufügen, wenn der Auslastungsgrad des ersten Kreislaufs geringer ist, als der Auslastungsgrad des zweiten Kreislaufs. Es findet somit eine gegenseitige Unterstützung der Einzelkühlkreisläufe statt. Ein typisches Beispiel für zwei Wärmeerzeuger mit zeitlich verschiedenen Kühlanforderungen sind ein Motor und ein Retarder. Bei normaler Fahrt benötigt der Motor als Wärmeerzeuger Kühlleistung, der Retarder aber nicht. Der Kühlkreislauf des Retarders kann daher jenen des Motors unterstützen. Dies kommt besonders dann in Betracht, wenn der Motor erhöhte Leistung abgibt, beispielsweise bei Bergfahrt.This object is solved by the features of claim 1. Accordingly, means are provided for adding to the single cooling circuit of a first heat generator the single cooling circuit of a second heat generator for assistance when the utilization rate of the first circuit is lower than the utilization rate of the second circuit. Thus, a mutual support of the individual cooling circuits takes place. A typical example of two heat generators with temporally different cooling requirements are a motor and a retarder. During normal driving, the engine as a heat generator needs cooling power, but the retarder does not. The cooling circuit of the retarder can therefore support those of the engine. This comes especially into consideration when the engine gives off increased power, for example when driving uphill.

Umgekehrt benötigt der Retarder bei Talfahrt hohe Kühlleistung. Gerade dann ist aber die erforderliche Kühlleistung des Motors minimal.Conversely, the retarder requires high cooling capacity when driving downhill. But just then the required cooling capacity of the engine is minimal.

Bei Ausbildung der Kühlanlage mit mindestens zwei Kühlkreisläufen wird somit ein Teil der in einem Kühlkreislauf anfallenden Kühlleistung auf den anderen Kühlkreislauf übertragen. Dies ist dann möglich, wenn der andere Kühlkreislauf aktuell eine geringere als dessen maximal mögliche Kühlleistung aufbringt und damit einen geringen Kühlbedarf aufweist. Somit wird das als Reserve fungierende Kühlleistungsvermögen (Differenz zwischen der maximal möglichen Kühlleistung und der aktuellen Kühlleistung) des anderen Kühlkreislaufs für die Kühlung des Kühlmediums des einen Kühlkreislaufs herangezogen.When forming the cooling system with at least two cooling circuits thus part of the costs incurred in a cooling circuit cooling capacity is transferred to the other cooling circuit. This is possible if the other cooling circuit currently applies a lower than its maximum possible cooling capacity and thus has a low cooling requirement. Thus, the cooling capacity acting as a reserve (difference between the maximum possible cooling capacity and the current cooling capacity) of the other cooling circuit is used for the cooling of the cooling medium of the one cooling circuit.

Gemäß einer ersten Ausführungsform umfassen die Mittel zur geregelten Verteilung einen Kühlmedium-Wärmetauscher, welcher derart kühlmediumleitend mit den Kühlkreisläufen verbunden ist, dass Wärmeenergie des einen Kühlkreislaufs über den Kühlmedium-Wärmetauscher auf den anderen Kühlkreislauf übertragbar ist, wobei die den Kühlmedium-Wärmetauscher durchströmende Kühlmediummenge mittels eines Reglers einstellbar ist. In anderen Worten wird somit das Kühlleistungsvermögen des einen Kühlkreislaufs erweitert, indem das Kühlmedium des anderen Kühlkreislaufs zusätzlich zur Kühlung herangezogen wird.According to a first embodiment, the means for controlled distribution comprise a cooling medium heat exchanger which is connected to the cooling circuits so that heat energy of the one cooling circuit is transferable via the cooling medium heat exchanger to the other cooling circuit, wherein the cooling medium heat exchanger flowing through the cooling medium amount is adjustable by means of a regulator. In other words, thus the cooling capacity of the one cooling circuit is extended by the cooling medium of the other cooling circuit is used in addition to the cooling.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform umfassen die Mittel eine Mischeinrichtung zum Vermischen der Kühlmedien der Kühlkreisläufe, wobei die Mischeinrichtung über eine Verbindungsleitung jeweils die Vorlaufleitung und/oder Rücklaufleitung der Kühlkreisläufe kühlmediumleitend miteinander verbindet, wobei die die Verbindungsleitung durchströmende Kühlmediummenge mittels jeweils eines Reglers in der Verbindungsleitung einstellbar ist.According to a second embodiment, the means comprise a mixing device for mixing the cooling media of the cooling circuits, wherein the mixing device via a connecting line in each case the supply line and / or return line of the cooling circuits interconnected by cooling medium, wherein the cooling medium flowing through the connecting line by means of a respective regulator in the connecting line is adjustable ,

Gemäß einer dritten Ausführungsform weist der als Kühler fungierende Wärmetauscher mehrere von Kühlmedium durchströmte Wärmetauscherflächen auf, welche kühlmediumleitend miteinander verbindbar sind. Ferner umfassen die Mittel Vorrichtungen zur wenigstens teilweisen Zu- oder Abschaltung der Umströmung einzelner Wärmetauscherflächen mit Kühlmedium auf. Dies bedeutet, dass die effektive von dem Kühlmedium angeströmte Gesamtwärmetauscherfläche entsprechend der gerade benötigten Wärmeleistung zwischen den Kreisläufen variiert werden kann. Die Gesamtfläche der Wärmetauscher bleibt somit gleich. Sie wird aber lastabhängig den einzelnen Kühlkreisläufen zugeteilt.According to a third embodiment, the heat exchanger functioning as a cooler has a plurality of heat exchanger surfaces through which cooling medium flows, which can be connected to one another in the manner of a cooling medium. Furthermore, the means comprise devices for at least partial connection or disconnection of the flow around individual heat exchanger surfaces with cooling medium. This means that the effective total heat exchanger surface flown by the cooling medium can be varied according to the heat output currently required between the circuits. The total area of the heat exchanger thus remains the same. However, it is allocated to the individual cooling circuits depending on the load.

Gemäß einer vierten Ausführungsform umfassen die Mitteil Leitungen zum kühlmediumleitenden Verbinden jeweils der Vorlaufleitungen und/oder Rücklaufleitungen der Kühlkreisläufe, wobei die die Leitungen durchströmenden Kühlmediummengen mittels Reglern einstellbar sind. Durch das Verbinden der Vorlaufleitungen beispielsweise zweier Kühlkreisläufe sowie der Rücklaufleitungen untereinander wird erreicht, dass das Kühlmedium aus allen, auf diese Weise verbundenen Kühlkreisläufen die Wärmetauscherflächen der als Wärmetauscher fungierenden Kühler anströmt. In anderen Worten werden zur Kühlung des einen Kühlkreislaufs mit aktuell hohem Auslastungsgrad die Wärmetauscherflächen des Kühlers mit verhältnismäßig niedrigem Auslastungsgrad unterstützend herangezogen.According to a fourth embodiment, the Mitteil lines for cooling medium-conducting connection respectively of the flow lines and / or return lines of the cooling circuits, wherein the lines flowing through the cooling medium quantities are adjustable by means of regulators. By connecting the flow lines, for example, two cooling circuits and the return lines with each other is achieved that the cooling medium from all connected in this way cooling circuits, the heat exchanger surfaces as a heat exchanger acting radiator flows. In other words, the heat exchanger surfaces of the radiator with a relatively low degree of utilization are used to support the cooling of the one cooling circuit with a currently high degree of utilization.

Gemäß einer fünften Ausführungsform wird der mittels Kühlmedium gekühlte Antriebsmotor und/oder das wenigstens eine wärmeerzeugende Aggregat mittels wenigstens zweier Aggregatwärmetauscher gekühlt, wobei ein erster Aggregatwärmetauscher in einem ersten Kühlkreislauf und ein zweiter Aggregatwärmetauscher in einem zweiten Kühlkreislauf angeordnet ist und beide Aggregatwärmetauscher bezogen auf das sie durchströmende, zu kühlende Kühlmedium parallel oder in Reihe zueinander geschaltet sind. Hierdurch wird erreicht, dass das Aggregat, welches indem Kühlkreislauf mit aktuell hohem Kühlbedarf angeordnet ist, dennoch ausreichend gekühlt wird, in dem zusätzlich die in dem Aggregat anfallende Wärme an den Kühlkreislauf geringeren Kühlbedarfs übertragen wird.According to a fifth embodiment, the cooling medium cooled by the drive motor and / or the at least one heat generating unit is cooled by means of at least two unit heat exchangers, wherein a first unit heat exchanger in a first cooling circuit and a second unit heat exchanger in a second cooling circuit is arranged and both unit heat exchanger based on the flowing through them , Cooling medium to be cooled are connected in parallel or in series with each other. This ensures that the unit, which is arranged in the cooling circuit with currently high cooling demand, yet sufficiently cooled, in addition, the resulting heat in the unit is transferred to the cooling circuit lower cooling demand.

Natürlich wäre es denkbar, die in den Ausführungsformen beschriebenen Mittel zur geregelten Verteilung der in einem Kühlkreislauf anfallenden Kühlleistung miteinander zu kombinieren.Of course, it would be conceivable to combine the means described in the embodiments for the controlled distribution of the cooling capacity occurring in a cooling circuit.

Allgemein lässt sich die Erfindung wie folgt definieren:

  • Es wird ein erster Kühlkreislauf dann zur Unterstützung eines zweiten Kühlkreislaufes herangezogen, wenn der Auslastungsgrad des ersten Kühlkreislaufes geringer ist als jener des zweiten Kühlkreislaufes. Dabei wird unter dem Auslastungsgrad das Verhältnis zwischen dem aktuellen Kühlleistungsbedarf und dem aktuellen Kühlleistungspotenzial verstanden.
In general, the invention can be defined as follows:
  • A first cooling circuit is then used to support a second cooling circuit when the degree of utilization of the first cooling circuit is lower than that of the second cooling circuit. The degree of utilization is understood to mean the ratio between the current cooling capacity requirement and the current cooling capacity potential.

Die Erfindung soll nun nachfolgend anhand von Ausführungsformen und den dargestellten Figuren exemplarisch erläutert werden.The invention will now be explained by way of example with reference to embodiments and the figures shown.

Es zeigen:

Figur1
eine schematische Darstellung einer Kühlanlage eines Schienenfahrzeugs mit einem als Verbrennungsmotor ausgeführten Antriebsmotor;
Figur 2
eine schematische Darstellung einer Kühlanlage eines Schienenfahrzeugs mit einem dieselelektrischen Antrieb;
Figur 3
eine schematische Darstellung einer Kühlanlage eines Schienenfahrzeugs mit einem rein elektrischen Antrieb;
Figuren 4 bis 9
jeweils eine schematische Darstellung eines Kühlsystems einer Kühlanlage gemäß unterschiedlicher Ausführungsformen.
Show it:
Figur1
a schematic representation of a cooling system of a rail vehicle with a drive motor designed as an internal combustion engine;
FIG. 2
a schematic representation of a cooling system of a rail vehicle with a diesel-electric drive;
FIG. 3
a schematic representation of a cooling system of a rail vehicle with a purely electric drive;
FIGS. 4 to 9
each a schematic representation of a cooling system of a cooling system according to different embodiments.

In Figur 1 ist eine Kühlanlage, umfassend einen Kühlkreislauf 1, welcher vorliegend als Hochtemperatur-Kühlkreislauf ausgeführt ist, gezeigt. Im Kühlkreislauf 1 sind vorliegend folgende Komponenten in Strömungsrichtung des darin umgewälzten Kühlmediums hintereinandergeschaltet: ein Antriebsmotor 4, ein Wärmetauscher 3, der als Flüssigkeits-Luft-Kühler ausgeführt ist, ein weiterer Wärmetauscher 9, der als Flüssigkeits-Flüssigkeits-Kühler ausgeführt ist, sowie eine Kühlmediumpumpe 2 zum Umwälzen des Kühlmediums. Natürlich könnten die Komponenten in einer anderen als der hier dargestellten Reihenfolge angeordnet sein.In FIG. 1 is a cooling system comprising a cooling circuit 1, which is designed here as a high-temperature cooling circuit shown. In the present embodiment, the following components are connected in series in the flow direction of the cooling medium circulated therein: a drive motor 4, a heat exchanger 3, which is designed as a liquid-air cooler, a further heat exchanger 9, which is designed as a liquid-liquid cooler, and a Cooling medium pump 2 for circulating the cooling medium. Of course, the components could be arranged in a different order than shown here.

Durch die vom Antriebsmotor 4 infolge der Antriebsleistungsübertragung über ein Getriebe 8 auf Antriebsräder 15 des Schienenfahrzeugs entstehende Wärme im Getriebe 8 wird über den Wärmetauscher 9 in das Kühlmedium des Kühlkreislaufs 1 abgeführt. Dazu ist das Getriebeöl des Getriebes 8 über entsprechende Leitungen zur Wärmeabfuhr mit dem Wärmetauscher 9 strömungsleitend verbunden.Due to the heat generated by the drive motor 4 due to the drive power transmission via a gear 8 on drive wheels 15 of the rail vehicle heat in the transmission 8 is discharged via the heat exchanger 9 in the cooling medium of the cooling circuit 1. For this purpose, the transmission oil of the transmission 8 via appropriate Lines for heat dissipation with the heat exchanger 9 connected in flow.

Die im Kühlkreislauf 1 anfallende Wärme wird über den Wärmetauscher 3, der vorliegend von mittels eines Lüfters 19 umgewälzter Kühlluft durchströmt wird, abgeführt. Die im Kühlkreislauf 1 anfallende Wärme wird somit konvektiv in die äußere Umgebung abgeführt.The heat arising in the cooling circuit 1 is dissipated via the heat exchanger 3, which in the present case is flowed through by cooling air circulated by means of a fan 19. The resulting heat in the cooling circuit 1 is thus dissipated convectively into the external environment.

In der Figur 1 ist in gestrichelten Linien ein weiterer Kühlkreislauf 10 dargestellt. Letzterer ist vorliegend als Niedertemperatur-Kühlkreislauf ausgeführt. Im vorliegenden Fall sind im Kühlkreislauf 10 folgende Bauelemente in Strömungsrichtung des darin umgewälzten Kühlmediums hintereinander angeordnet: eine Kühlmediumpumpe 12, ein Wärmetauscher 14, der vorliegend als Luft-Flüssigkeits-Kühler ausgeführt ist, ein weiterer Wärmetauscher 13, vorliegend als Luft-Flüssigkeitskühler ausgeführt, sowie ein zusätzlicher Wärmetauscher 11, beispielsweise einer Hydrostatikeinrichtung. Im vorliegenden Fall ist dem Wärmetauscher 13 ein separater Lüfter 20 zugeordnet. Natürlich wäre es denkbar, dass beide Wärmetauscher 3, 13 beispielsweise in Strömungsrichtung der Kühlluft gesehen, hintereinander angeordnet sein könnten, wobei beiden Wärmetauschern 3, 13 ein gemeinsamer Lüfter zugeordnet sein könnte.In the FIG. 1 is shown in dashed lines another cooling circuit 10. The latter is in the present case designed as a low-temperature cooling circuit. In the present case, the following components are arranged one behind the other in the flow direction of the cooling medium circulating therein: a cooling medium pump 12, a heat exchanger 14, which is embodied here as an air-liquid cooler, another heat exchanger 13, in the present case designed as an air-liquid cooler, and an additional heat exchanger 11, for example a hydrostatic device. In the present case, the heat exchanger 13 is assigned a separate fan 20. Of course, it would be conceivable that both heat exchangers 3, 13, for example, viewed in the flow direction of the cooling air, could be arranged one behind the other, wherein both heat exchangers 3, 13 could be assigned a common fan.

Mit dem Wärmetauscher 14 wird die mittels eines Verdichters 17 eines Abgasturboladers 16 verdichtete Frischluft zwischengekühlt, bevor diese dem Antriebsmotor 4 wieder zugeführt wird. Zum Antrieb des Verdichters 17 dient hierbei das aus dem Antriebsmotor 4 austretende Abgas, welches eine Turbine 18, die in Triebverbindung mit dem Verdichter 17 des Abgasturboladers 16 steht, beaufschlagt.With the heat exchanger 14, the compressed by means of a compressor 17 of an exhaust gas turbocharger 16 fresh air is intermediately cooled before it is supplied to the drive motor 4 again. To drive the compressor 17, the exhaust gas emerging from the drive motor 4, which acts on a turbine 18, which is in drive connection with the compressor 17 of the exhaust gas turbocharger 16, acts.

Die in der Figur 2 dargestellte Kühlanlage unterscheidet sich von der in Figur 1 dargestellten dadurch, dass anstelle des Getriebes 8 nun ein elektrischer Generator 21 unmittelbar mit dem Antriebsmotor 4 in Triebverbindung steht, welcher elektrische Leistung über einen Stromrichter 22 auf Fahrmotoren 23, welche beispielweise über ein Achsgetriebe Antriebsräder 15 antreiben, überträgt. Der Generator 21, Stromrichter 22, Fahrmotor 23 sowie das Achsgetriebe können als wärmeerzeugende Aggregate aufgefasst werden und somit zur Kühlung mit den Kühlkreisläufen 1, 10 verbunden sein (nicht gezeigt). Alternativ dazu können diese, wie gezeigt, über entsprechende Lüfter, die jedem einzelnen Aggregat zugeordnet sind, gekühlt werden.The in the FIG. 2 shown cooling system differs from the in FIG. 1 represented by the fact that instead of the transmission 8 now an electrical Generator 21 is directly in drive connection with the drive motor 4, which electrical power via a power converter 22 on traction motors 23, which drive, for example via an axle drive wheels 15 transmits. The generator 21, power converter 22, traction motor 23 and the axle drive can be understood as heat generating units and thus be connected to the cooling circuits 1, 10 for cooling (not shown). Alternatively, as shown, they may be cooled via respective fans associated with each individual unit.

In Figur 3 ist eine weitere schematische Darstellung einer Kühlanlage eines Schienenfahrzeugs gezeigt. Dabei wird das Schienenfahrzeug im vorliegenden Fall rein elektrisch angetrieben, wozu das Schienenfahrzeug zu dessen Antrieb elektrische Energie aus einer Fahrstromleitung 25 entnimmt, welche einem Transformator 24 zur Umwandlung zugeführt wird. Der Transformator 24 ist mit einem Stromrichter 22 sowie den Fahrmotoren, von denen hier lediglich einer mit dem Bezugszeichen 23 bezeichnet, dargestellt, ist elektrisch leitend verbunden ist. Der Kühlkreislauf 1 dient zum Kühlen des den Transformator 4 durchströmenden Transformatoröls, wobei der Kühlkreislauf 10 zum Kühlen des den Stromrichter 22 durchströmenden Kühlmittels dient. Beide Wärmetauscher 3, 13 sind vorliegend in Strömungsrichtung der sie anströmenden Kühlluft gesehen hintereinander geschaltet. Beiden Wärmetauschern 3, 13 ist vorliegend ein einziger Lüfter 19 zugeordnet.In FIG. 3 is a further schematic representation of a cooling system of a rail vehicle shown. In this case, the rail vehicle is driven in the present case purely electrically, for which purpose the rail vehicle to drive the electrical energy from a traction current line 25 takes, which is fed to a transformer 24 for conversion. The transformer 24 is connected to a power converter 22 and the traction motors, of which only one designated by the reference numeral 23, shown, is electrically connected. The cooling circuit 1 is used for cooling the transformer 4 flowing through the transformer oil, the cooling circuit 10 is used for cooling the converter 22 flowing through the coolant. Both heat exchangers 3, 13 are in the present case connected in series in the flow direction of the cooling air flowing against them. Both heat exchangers 3, 13 are assigned a single fan 19 in the present case.

Die Figuren 4 bis 9 zeigen jeweils eine bevorzugte Ausführungsform einer Kühlanlage für ein Schienenfahrzeug, wobei dort der Antriebsmotor 4 von beiden Kühlkreisläufen 1, 10 zum Beispiel durch das Austauschen von Wärme gekühlt wird - siehe Bezugszeichen 6 und 7. Die dort gezeigten Kühlanlagen sind vereinfacht dargestellt, sodass zusätzliche, in den Figuren 1 bis 3 gezeigte Bauelemente dort nicht dargestellt sind. Die in den Figuren 4 bis 9 gezeigten Ausführungsformen könnten jedoch in den in den Figuren 1 bis 3 gezeigten Kühlanlagen Verwendung finden, auch in Kombination.The FIGS. 4 to 9 each show a preferred embodiment of a cooling system for a rail vehicle, where there the drive motor 4 of both cooling circuits 1, 10 is cooled, for example by the exchange of heat - see reference numerals 6 and 7. The cooling systems shown there are simplified, so that additional, in the FIGS. 1 to 3 shown components are not shown there. The in the FIGS. 4 to 9 shown However, embodiments could be incorporated in the FIGS. 1 to 3 used cooling systems are used, even in combination.

Die Figur 4 zeigt im Wesentlichen den Gegenstand aus Figur 1. Dabei ist ein wärmeerzeugendes Aggregat 5, welches beispielsweise dem Getriebe 8 aus der Figur 1 entspricht, über einen Aggregatwärmetauscher 26 zur Wärmeabfuhr mit dem Kühlkreislauf 1 wärmeleitend verbunden.The FIG. 4 essentially shows the item FIG. 1 , Here is a heat-generating unit 5, which, for example, the transmission 8 from the FIG. 1 corresponds, via an aggregate heat exchanger 26 for heat dissipation to the cooling circuit 1 thermally conductively connected.

In Figur 5 ist der Gegenstand von Figur 4 gezeigt, wobei zum Aggregatwärmetauscher 26 in Bezug auf das ihn durchströmende Kühlmedium ein weiterer Aggregatwärmetauscher 27 parallel geschaltet ist. Dabei ist der zusätzliche Aggregatwärmetauscher 27 derart im zweiten Kühlkreislauf 10 angeordnet, dass das Kühlmedium des Aggregats 5 von dem Kühlkreislauf 10 mitgekühlt wird. In der Einmündung der die Aggregatwärmetauscher 26 und 27 mit dem Aggregat 5 verbindenden Leitungen ist ein Regler angeordnet, mittels welchem der Durchsatz des Kühlmediums zum Aggregatwärmetauscher 27 variabel einstellbar ist. Hierdurch kann die Kühlleistung des zweiten Kühlkreislaufs 10 zur Kühlung des Aggregatwärmetauschers 27 variabel eingestellt werden. Damit kann geregelt oder gesteuert werden, wie viel Kühlleistung vom Kühlkreislauf 1 auf den Kühlkreislauf 10 übertragen wird.In FIG. 5 is the subject of FIG. 4 shown, wherein the unit heat exchanger 26 with respect to the cooling medium flowing through it, a further unit heat exchanger 27 is connected in parallel. In this case, the additional unit heat exchanger 27 is arranged in the second cooling circuit 10 such that the cooling medium of the unit 5 is also cooled by the cooling circuit 10. In the junction of the unit heat exchanger 26 and 27 with the unit 5 connecting lines a regulator is arranged, by means of which the flow rate of the cooling medium to the unit heat exchanger 27 is variably adjustable. As a result, the cooling capacity of the second cooling circuit 10 for cooling the unit heat exchanger 27 can be set variably. This can be regulated or controlled how much cooling capacity is transferred from the cooling circuit 1 to the cooling circuit 10.

Die Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform unter Weiterbildung des Gegenstands aus Figur 5. Im Gegensatz zur Figur 5 sind in Figur 6 die beiden Aggregatwärmetauscher 26 und 27 hintereinander geschaltet. In der Verbindungsleitung zwischen den beiden Aggregatwärmetauschern 26 und 27 ist wiederum ein Regler zur variablen Einstellung des Kühlmedium- durchsatzes vorgesehen.The FIG. 6 shows a further embodiment under development of the subject FIG. 5 , In contrast to FIG. 5 are in FIG. 6 the two unit heat exchangers 26 and 27 connected in series. In the connecting line between the two unit heat exchangers 26 and 27, in turn, a controller for variable adjustment of the cooling medium throughput is provided.

Die Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform in Anlehnung an den in Figur 4 dargestellten Gegenstand. Dabei sind in der Figur 7 symbolisch jeweils drei Wärmetauscherflächen der Wärmetauscher 3 und 13 dargestellt, welche vorliegend von dem von den Lüftern 19 und 20 erzeugten Kühlluftstrom angeströmt werden. Dabei sind die einzelnen Wärmetauscherflächen der Wärmetauscher 3, 13 derart ausgebildet, dass diese von Kühlmedium der Kühlkreisläufe 1 und 10 wahlweise angeströmt werden können. Dazu sind entsprechende Ventile und Regler zur Einstellung beispielsweise der Kühlmediummenge durch die Wärmetauscher 3, 13 vorgesehen. So können bei geringem Kühlbedarf einzelne oder mehrere Wärmetauscherflächen abgeschaltet werden, sodass diese von Kühlmedium und/oder Kühlluft nicht angeströmt werden. Dabei sind die Wärmetauscher 3, 13 in den entsprechenden Kühlkreisläufen 1, 10 jeweils über Vorlaufleitungen 29 und 32 zum Zuführen von Kühlmedium und über Rücklaufleitungen 30, 33 zum Abführen von Kühlmedium aus den Wärmetauschern 3, 13 mit den entsprechenden Kühlkreisläufen 1, 10 strömungsleitend verbunden.The FIG. 7 shows a further embodiment based on the in FIG. 4 represented item. There are in the FIG. 7 symbolically three each Heat exchanger surfaces of the heat exchanger 3 and 13 shown, which in the present case are flown by the cooling air flow generated by the fans 19 and 20. In this case, the individual heat exchanger surfaces of the heat exchangers 3, 13 are designed such that they can be selectively flowed by the cooling medium of the cooling circuits 1 and 10. For this purpose, corresponding valves and regulators for adjusting, for example, the amount of cooling medium through the heat exchangers 3, 13 are provided. Thus, with little need for cooling, one or more heat exchanger surfaces can be switched off so that they are not affected by the cooling medium and / or cooling air. In this case, the heat exchangers 3, 13 in the corresponding cooling circuits 1, 10 respectively via flow lines 29 and 32 for supplying cooling medium and return lines 30, 33 for discharging cooling medium from the heat exchangers 3, 13 with the corresponding cooling circuits 1, 10 connected in flow.

Im vorliegenden Fall sind dabei jeweils die Vorlaufleitungen 29 und 32 der Kühlkreisläufe 1 und 10 sowie die Rücklaufleitungen 30 und 33 über entsprechende Leitungen miteinander verbunden. In den Leitungen sind wiederum Regler zum Einstellen des Kühlmediumvolumenstroms angeordnet. Hierdurch können beispielsweise bei einer hohen Kühllast des Kühlkreislaufs 10 von dem darin umgewälzten Kühlmedium beispielsweise zusätzlich Wärmetauscherflächen, die ansonsten von Kühlmedium des Kühlkreislaufs 1 angeströmt werden, angeströmt werden. Somit werden beispielsweise beide Wärmetauscher 3, 13 zur Kühlung des im Kühlkreislauf 10 umgewälzten Kühlmediums herangezogen. Abhängig von der Kühllast können natürlich auch Wärmetauscherflächen des Wärmetauschers 13 zur Kühlung des im Kühlkreislauf 1 umgewälzten Kühlmediums herangezogen werden. In weiterer Ausgestaltung kann daher auch die komplette Wärmetauscherfläche variabel den Kühlkreisläufen zugeteilt werden.In the present case, each of the flow lines 29 and 32 of the cooling circuits 1 and 10 and the return lines 30 and 33 are connected to each other via corresponding lines. In the lines turn regulator for adjusting the cooling medium flow rate are arranged. In this way, for example, at a high cooling load of the cooling circuit 10 of the circulating therein cooling medium, for example, in addition heat exchanger surfaces that are otherwise flown by the cooling medium of the cooling circuit 1, are flown. Thus, for example, both heat exchangers 3, 13 are used for cooling the circulating in the cooling circuit 10 cooling medium. Depending on the cooling load, of course, also heat exchanger surfaces of the heat exchanger 13 can be used for cooling the circulating in the cooling circuit 1 cooling medium. In a further embodiment, therefore, the entire heat exchanger surface can be variably allocated to the cooling circuits.

Gemäß der in Figur 8 gezeigten Ausführungsform, welche eine Weiterbildung des Gegenstands aus Figur 4 darstellt, sind beide Kühlkreisläufe 1, 10 über einen Kühlmedium-Wärmetauscher 28 wärmeübertragend miteinander verbunden. Dabei ist der Kühlmedium-Wärmetauscher 28 derart mit den beiden Kühlkreisläufen kühlmediumleitend verbunden, dass Kühlmedium aus der Vorlaufleitung 29 der Vorlaufleitung 32 zugeführt wird.According to the in FIG. 8 shown embodiment, which is a development of the subject FIG. 4 represents, both cooling circuits 1, 10 are connected via a cooling medium heat exchanger 28 heat transferring together. In this case, the cooling medium heat exchanger 28 is connected in such a manner to the cooling medium circuit with the two cooling circuits that cooling medium is supplied from the flow line 29 to the flow line 32.

In der Figur 9 ist noch eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühlanlage unter Weiterbildung des Gegenstands aus der Figur 4 dargestellt. Im Gegensatz zu den in den Figuren 4 bis 8 dargestellten Kühlanlagen, in denen Wärmeenergie des einen Kühlkreislaufs auf den anderen Kühlkreislauf indirekt über einen Wärmetauscher übertragen wird, wird in der Figur 9 die Wärmeenergie durch Vermischen der Kühlmedien beider Kühlkreisläufe erreicht. Hierzu ist vorliegend eine Mischeinrichtung 11 vorgesehen, welche jeweils die Vorlaufleitungen 29 und 32 sowie die Rücklaufleitungen 30 und 33 der beiden Kühlkreisläufe 1 und 10 kühlmediumleitend miteinander verbindet. In den Leitungen sind dabei Regler 31 vorgesehen, um den Volumenstrom des durch die Leitungen strömenden Kühlmediums entsprechend der Kühllast der beiden Kühlkreisläufe 1 und 10 einzustellen.In the FIG. 9 is still another embodiment of the cooling system according to the invention under development of the subject from the FIG. 4 shown. Unlike in the FIGS. 4 to 8 shown cooling systems in which heat energy of a cooling circuit is transferred to the other cooling circuit indirectly via a heat exchanger, is in the FIG. 9 the heat energy achieved by mixing the cooling media of both cooling circuits. For this purpose, a mixing device 11 is provided in the present case, which connects each of the flow lines 29 and 32 and the return lines 30 and 33 of the two cooling circuits 1 and 10 with each other cooling medium. Regulator 31 are provided in the lines to adjust the volume flow of the cooling medium flowing through the lines corresponding to the cooling load of the two cooling circuits 1 and 10.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
KühlkreislaufCooling circuit
22
KühlmediumpumpeCoolant pump
33
Wärmetauscherheat exchangers
44
Antriebsmotordrive motor
55
wärmeerzeugendes Aggregatheat generating unit
66
Anteiliger Wärmeeintrag des Wärmerzeugenden AggregatesProportionate heat input of the heat generating unit
77
Anteiliger Wärmeeintrag des Wärmerzeugenden AggregatesProportionate heat input of the heat generating unit
88th
Getriebetransmission
99
Wärmetauscherheat exchangers
1010
KühlkreislaufCooling circuit
1111
Mischeinrichtungmixing device
1313
Wärmetauscherheat exchangers
1212
KühlmediumpumpeCoolant pump
1414
Wärmetauscherheat exchangers
1515
Antriebsräderdrive wheels
1616
Abgasturboladerturbocharger
1717
Verdichtercompressor
1818
Turbineturbine
1919
LüfterFan
2020
LüfterFan
2121
Generatorgenerator
2222
Stromrichtungcurrent direction
2323
Fahrmotortraction motor
2424
Transformatortransformer
2525
FahrstromleitungDriving power line
2626
AggregatwärmetauscherUnit heat exchanger
2727
AggregatwärmetauscherUnit heat exchanger
2828
Kühlmedium-WärmetauscherCooling medium heat exchanger
2929
Vorlaufleitungsupply line
3030
RücklaufleitungReturn line
3131
Reglerregulator
3232
Vorlaufleitungsupply line
3333
RücklaufleitungReturn line

Claims (7)

Kühlsystem für ein angetriebenes Schienenfahrzeug 1.1 mit wenigstens zwei Wärmeerzeugern, 1.2 die jeweils wenigstens einen Einzelkühlkreislauf (1, 10) haben; 1.3 es sind Ausgleichsmittel vorgesehen, um einen ersten Einzelkühlkreislauf eines ersten Wärmeerzeugers zur Unterstützung eines zweiten Einzelkühlkreislaufs eines zweiten Wärmeerzeugers heranzuziehen, wenn der Auslastungsgrad des ersten Einzelkühlkreislaufes geringer als der Auslastungsgrad des zweiten Einzelkühlkreislaufes ist, wobei der Auslastungsgrad das Verhältnis zwischen dem aktuellen Kühlleistungsbedarf und dem aktuellem Kühlleistungspotenzial ist. Cooling system for a powered rail vehicle 1.1 with at least two heat generators, 1.2 each having at least one cooling circuit (1, 10); 1.3 compensation means are provided to use a first single cooling circuit of a first heat generator to support a second single cooling circuit of a second heat generator, when the utilization rate of the first single cooling circuit is less than the utilization rate of the second single cooling circuit, the utilization ratio, the ratio between the current cooling power requirement and the current Cooling capacity potential is. Kühlsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmittel einen Kühlmedium-Wärmetauscher (28) umfassen, der kühlmediumleitend mit den Einzelkühlkreisläufen (1, 10) verbunden ist, und dass die den Kühlmedium-Wärmetauscher (28) durchströmende Kühlmediummenge mittels eines Reglers einstellbar ist.Cooling system according to claim 1, characterized in that the compensating means comprise a cooling medium heat exchanger (28), the Kühlmediumleitend with the single cooling circuits (1, 10) is connected, and that the cooling medium heat exchanger (28) flowing through the cooling medium amount is adjustable by means of a regulator , Kühlsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmedium-Wärmetauscher (28) derart mit den Einzelkühlkreisläufen (1, 10) verbunden ist, dass Kühlmedium jeweils aus der betreffenden Vorlaufleitung (29, 32) des Einzelkühlkreislaufes den Kühlmedium-Wärmetauscher (28) durchströmt.Cooling system according to claim 2, characterized in that the cooling medium heat exchanger (28) is connected to the individual cooling circuits (1, 10) such that cooling medium flows through the cooling medium heat exchanger (28) from the respective flow line (29, 32) of the single cooling circuit , Kühlsystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 4.1 die Ausgleichsmittel umfassen eine Mischeinrichtung (31) zum Mischen der Kühlmedien der Einzelkühlkreisläufe (1, 10); 4.2 die Mischeinrichtung (31) ist über eine Verbindungsleitung jeweils mit den Vorlaufleitungen (29, 32) und/oder Rücklaufleitungen (31) der Einzelkühlkreisläufe (1, 10) verbunden; 4.3 es ist ein Regler zum Einstellen des Durchsatzes des Kühlmediums in der Verbindungsleitung vorgesehen. Cooling system according to one of claims 1 to 3, characterized by the following features: 4.1 the compensating means comprise a mixing device (31) for mixing the cooling media of the individual cooling circuits (1, 10); 4.2 the mixing device (31) is connected via a connecting line in each case with the flow lines (29, 32) and / or return lines (31) of the individual cooling circuits (1, 10); 4.3 there is provided a regulator for adjusting the flow rate of the cooling medium in the connecting line. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 5.1 der Wärmetauscher (3, 13) weist mehrere von Kühlmedium durchströmte Wärmetauscherflächen auf, die kühlmediumleitend miteinander verbindbar sind; 5.2 die Ausgleichsmittel umfassen Vorrichtungen oder Maßnahmen, um die Wärmetauscherflächen umströmendes Kühlmedium wenigstens teilweise zwischen den Einzelkühlkreisläufen (1, 10) umzuschalten. Cooling system according to one of claims 1 to 4, characterized by the following features: 5.1 of the heat exchanger (3, 13) has a plurality of cooling medium flowed through by heat exchanger surfaces which are interconnected with each other cooling medium; 5.2 the compensating means comprise means or measures to at least partially switch the cooling medium flowing around the heat exchanger surfaces between the individual cooling circuits (1, 10). Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichsmittel Leitungen zum Verbinden der Vorlaufleitungen (29, 32) und/oder der Rücklaufleitungen (30, 33) der Einzelkühlkreisläufe (1, 10) umfassen, und dass Regler zum Einstellen des Durchsatzes des Kühlmediums in den Leitungen (30, 33) vorgesehen sind.Cooling system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the compensating means comprise lines for connecting the flow lines (29, 32) and / or the return lines (30, 33) of the individual cooling circuits (1, 10), and that regulators for adjusting the Throughput of the cooling medium in the lines (30, 33) are provided. Kühlsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: 7.1 einem Wärmeerzeuger sind zwei oder mehrere Einzelwärmetauscher (26, 27) zugeordnet; 7.2 ein erster Einzelwärmetauscher (26) ist in einem ersten Einzelkühlkreislauf (1), und ein zweiter Einzelwärmetauscher (27) in einem zweiten Einzelkühlkreislauf (10) angeordnet; 7.3 die beiden Einzelwärmetauscher (26, 27) sind parallel oder in Reihe geschaltet. Cooling system according to one of claims 1 to 6, characterized by the following features: 7.1 a heat generator are associated with two or more individual heat exchanger (26, 27); 7.2 a first individual heat exchanger (26) is arranged in a first single cooling circuit (1), and a second individual heat exchanger (27) in a second single cooling circuit (10); 7.3 the two individual heat exchangers (26, 27) are connected in parallel or in series.
EP11010205A 2011-01-31 2011-12-24 Cooling system for a rail vehicle Withdrawn EP2481898A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE201110009911 DE102011009911A1 (en) 2011-01-31 2011-01-31 Cooling system for a rail vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2481898A1 true EP2481898A1 (en) 2012-08-01

Family

ID=45495583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP11010205A Withdrawn EP2481898A1 (en) 2011-01-31 2011-12-24 Cooling system for a rail vehicle

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2481898A1 (en)
DE (1) DE102011009911A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016139015A1 (en) * 2015-03-02 2016-09-09 Siemens Aktiengesellschaft Rail vehicle with traction cooling system
CN113982735A (en) * 2021-11-22 2022-01-28 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 Power pack cooling system of railway vehicle and control method

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014205525A1 (en) * 2014-03-25 2015-10-01 Siemens Aktiengesellschaft Converter unit with a cooling device
DE102014210444A1 (en) * 2014-06-03 2015-12-03 Siemens Aktiengesellschaft Electric vehicle and method for braking an electric vehicle

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1974907A (en) * 1933-01-23 1934-09-25 Daniel B Worth Engine cooling system
US2729203A (en) * 1952-12-27 1956-01-03 Gen Electric Coolant system
US3079509A (en) * 1960-06-24 1963-02-26 Sueddeutsche Kuehler Behr Diesel electric locomotive with brake resistances and associated ventilator cooling
US3439657A (en) * 1966-03-02 1969-04-22 Jean Louis Gratzmuller Cooling devices for supercharged internal combustion engines
US3863612A (en) * 1973-09-17 1975-02-04 Gen Electric Cooling system
GB1499673A (en) * 1975-07-30 1978-02-01 Marston Excelsior Ltd Liquid make-up tanks
US5291960A (en) * 1992-11-30 1994-03-08 Ford Motor Company Hybrid electric vehicle regenerative braking energy recovery system
US5415147A (en) * 1993-12-23 1995-05-16 General Electric Company Split temperature regulating system and method for turbo charged internal combustion engine
US5598705A (en) * 1995-05-12 1997-02-04 General Motors Corporation Turbocharged engine cooling apparatus
US5910099A (en) * 1997-02-28 1999-06-08 General Motors Corporation Turbocharged engine cooling system control with fuel economy optimization
US6006731A (en) * 1997-11-18 1999-12-28 General Motors Corporation Locomotive engine cooling system
US6098576A (en) * 1999-02-12 2000-08-08 General Electric Company Enhanced split cooling system
US20090078219A1 (en) * 2007-09-24 2009-03-26 Gregory Alan Marsh System and method for providing an integrated cooling system using an independent multi-control system
DE102008023175A1 (en) * 2008-05-10 2009-11-12 Schalker Eisenhütte Maschinenfabrik Gmbh Rail-guided traction vehicle

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10317003A1 (en) * 2003-04-11 2004-12-09 Behr Gmbh & Co. Kg Circuit arrangement for cooling charge air and method for operating such a circuit arrangement
DE102008052044A1 (en) * 2008-10-16 2010-03-25 Voith Patent Gmbh Cooling system for e.g. diesel electric propelled locomotive, has heat exchanger unit divided into two blocks, where blocks are arranged next to each other such that front sides of blocks and/or heat exchangers face each other

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1974907A (en) * 1933-01-23 1934-09-25 Daniel B Worth Engine cooling system
US2729203A (en) * 1952-12-27 1956-01-03 Gen Electric Coolant system
US3079509A (en) * 1960-06-24 1963-02-26 Sueddeutsche Kuehler Behr Diesel electric locomotive with brake resistances and associated ventilator cooling
US3439657A (en) * 1966-03-02 1969-04-22 Jean Louis Gratzmuller Cooling devices for supercharged internal combustion engines
US3863612A (en) * 1973-09-17 1975-02-04 Gen Electric Cooling system
GB1499673A (en) * 1975-07-30 1978-02-01 Marston Excelsior Ltd Liquid make-up tanks
US5291960A (en) * 1992-11-30 1994-03-08 Ford Motor Company Hybrid electric vehicle regenerative braking energy recovery system
US5415147A (en) * 1993-12-23 1995-05-16 General Electric Company Split temperature regulating system and method for turbo charged internal combustion engine
US5598705A (en) * 1995-05-12 1997-02-04 General Motors Corporation Turbocharged engine cooling apparatus
US5910099A (en) * 1997-02-28 1999-06-08 General Motors Corporation Turbocharged engine cooling system control with fuel economy optimization
US6006731A (en) * 1997-11-18 1999-12-28 General Motors Corporation Locomotive engine cooling system
US6098576A (en) * 1999-02-12 2000-08-08 General Electric Company Enhanced split cooling system
US20090078219A1 (en) * 2007-09-24 2009-03-26 Gregory Alan Marsh System and method for providing an integrated cooling system using an independent multi-control system
DE102008023175A1 (en) * 2008-05-10 2009-11-12 Schalker Eisenhütte Maschinenfabrik Gmbh Rail-guided traction vehicle

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016139015A1 (en) * 2015-03-02 2016-09-09 Siemens Aktiengesellschaft Rail vehicle with traction cooling system
RU184315U1 (en) * 2015-03-02 2018-10-22 Сименс Акциенгезелльшафт RAIL VEHICLE WITH TRACTION COOLING COOLING SYSTEM
CN113982735A (en) * 2021-11-22 2022-01-28 中车青岛四方机车车辆股份有限公司 Power pack cooling system of railway vehicle and control method

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011009911A1 (en) 2012-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0730539B1 (en) Track-bound power car
DE102016006682B4 (en) Method for operating an air conditioning system of an electric or hybrid vehicle and air conditioning system for carrying out the method
EP3703991B1 (en) Track-guided vehicle, arrangement for cooling an energy storage device of the track-guided vehicle, and method for controlling the arrangement
EP1849676A2 (en) Modular drive for rail vehicle powered by internal combustion engines
EP3860890B1 (en) Wheelset and drive system for a rail vehicle
EP2956985B1 (en) Cooling system for cooling an energy accumulator and a charge controller for a vehicle with an electric drive
DE102015016241B4 (en) Electrically powered vehicle with a cooling system
DE102013112158A1 (en) Integrated cooling system and cooling system for motorized unit
EP2481898A1 (en) Cooling system for a rail vehicle
DE102006043110A1 (en) Diesel electric locomotive for e.g. rail vehicle, has cooling unit for cooling cooling medium and internal-combustion engine during driving of locomotive, and another cooling unit cooling power converter during driving of locomotive
EP2681094B1 (en) Rail vehicle with receptacle space underneath the floor
WO2022248388A1 (en) Cooling system for a motor vehicle with electric drive train
DE102020201145A1 (en) Rail vehicle with a cooling device for a fuel cell system
DE202019005478U1 (en) Brake system for motor vehicles
DE102021109740B4 (en) Cooling system with central valve device for an electric vehicle and electric vehicle with such a cooling system
DE102013219481A1 (en) Rail Vehicle Cooler and Rail Vehicle with Rail Vehicle Cooling Device
DE102012205141A1 (en) Fluid supply arrangement for powertrain of hybrid vehicle, has fluid circuit to which heat exchanger output is supplied for increasing cooling capacity through electrically driven fan of coolant circuit or heat exchanger
DE10339211C5 (en) Cooling concept for brake means of a locomotive
EP2283217B1 (en) Rail-bound tractive unit
DE102016224125A1 (en) Method for controlling secondary consumers of rail vehicles
DE202008018278U1 (en) Rail-guided traction vehicle
CH703923A1 (en) Mobile working machine.
DE102020202203A1 (en) Drive device with self-controlled cooling
EP2481652A2 (en) Cooling assembly for a rail vehicle
EP3838693B1 (en) Braking of railway vehicles by means of air suction

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

17P Request for examination filed

Effective date: 20121206

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20130202