EP2542767A2 - Vorrichtung und verfahren zum abreinigen eines luftfilters eines fahrzeugs sowie eine kühlervorrichtung - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum abreinigen eines luftfilters eines fahrzeugs sowie eine kühlervorrichtung

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Publication number
EP2542767A2
EP2542767A2 EP11706574A EP11706574A EP2542767A2 EP 2542767 A2 EP2542767 A2 EP 2542767A2 EP 11706574 A EP11706574 A EP 11706574A EP 11706574 A EP11706574 A EP 11706574A EP 2542767 A2 EP2542767 A2 EP 2542767A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
air
air filter
radiator
vehicle
cooling
Prior art date
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Granted
Application number
EP11706574A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2542767B1 (de
Inventor
Stefan Frank
Thomas GÄHR
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Mahle International GmbH
Deutsche Bahn AG
Original Assignee
Mahle International GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP2542767A2 publication Critical patent/EP2542767A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2542767B1 publication Critical patent/EP2542767B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
    • F01P11/00—Component parts, details, or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P9/00
    • F01P11/12—Filtering, cooling, or silencing cooling-air

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus for cleaning an air filter of a vehicle, a radiator apparatus for a vehicle, and a method for cleaning an air filter of a vehicle.
  • a device or cooler device presented here can be used for example in a rail vehicle for cleaning plant fibers from a radiator grille.
  • air filters e.g. Fine-meshed stainless steel meshes, proven, which can be attached with a sealed frame on the air inlet side of the radiator.
  • Such an air filter or grid can be cleaned with an industrial vacuum cleaner, and it is a simple optical control of the underlying cooler possible.
  • a harvesting machine which has a drive motor with a cooling circuit.
  • the cooling circuit comprises a cooler, which is followed by a fan and upstream of a sieve.
  • One segment of the screen is assigned a vacuum chamber on the inflow side. Screen and vacuum chamber are rotatable relative to each other, so that a continuous and segment-by-layer cleaning of the screen by suction of contaminants deposited thereon is possible.
  • a further harvesting machine which has a drive motor with a cooling circuit.
  • the cooling circuit comprises a cooler, which is followed by a fan and upstream of a sieve.
  • a backwash tube is arranged, which has a plurality of backwash openings, which are aligned towards the screen.
  • the backwash pipe is connected to the fan via an inlet funnel to use some of the air drawn in by the fan to backwash the wire through the backwash openings.
  • the backwash tube is arranged on a rotatably mounted shaft, so that a permanent segment-wise backwashing of the screen is possible by turning the backwash tube.
  • two blades are rotatably connected to the shaft, which are arranged in the suction air flow of the fan downstream of the screen and thereby drive the shaft rotating.
  • two cover blades are non-rotatably connected to the shaft, which are arranged upstream of the screen and run after the backwash pipe, to avoid an immediate re-sucking the backwashed impurities.
  • the cooler is associated with a cleaning device.
  • the cleaning device operates with compressed air, which arranged on the upstream of the radiator, stationary or adjustable distribution strips with outlet openings to the radiator to blow away attached thereto impurities from the radiator or Blow through the radiator.
  • the outlet openings may be designed so that the compressed air emerges vertically or inclined to the plane of the cooler.
  • a vehicle with engine and radiator wherein the radiator is preceded by an air intake grate.
  • the air inlet grate is horizontal, ie lying, while the radiator is arranged vertically, that is, upright.
  • the air intake grate is associated with a blowing device which operates with compressed air and is arranged upstream.
  • the air inlet grate has a wave structure and the blowing device has an air feed bar, which is arranged on a transverse to the longitudinal direction of the waves of the wave structure edge of the air inlet grate that the compressed air flows through nozzles in the valleys of the wave structure parallel to the longitudinal direction of the waves.
  • the blowing device is always activated when a reverse gear is engaged, since then inevitably a fan sucking in the cooling air at least temporarily has a reduced speed.
  • a further cleaning device for a radiator of an internal combustion engine which acts on the radiator downstream with a backwash flow of compressed air.
  • the cleaning device comprises a stationary or adjustable, rust or lattice-like tube structure with outlet openings for the compressed air.
  • a self-cleaning rotary screen for cleaning a cooler of an internal combustion engine supplied cooling air in which the cooling air is sucked upstream of the radiator through a suction of the rotary screen and blown downstream of the radiator through a blow-out of the rotary screen.
  • a standing in the rotary screen standing wall separates the suction of the blow-out, so that is done by the rotation of the rotary screen permanently segmental backwashing of the rotary screen.
  • This object is achieved by a device for cleaning an air filter of a vehicle according to claim 1, a radiator device for a vehicle according to claim 9 and a method for cleaning an air filter of a vehicle according to claim 13.
  • the inventive approach is based on the finding that when using compressed air to clean the air filter, a maintenance interval can be extended to the next cleaning of the cooler to several days, even at times with a high proportion of fibers in the cooling air.
  • a device according to the approach presented here can be operated with energy sources present on the vehicle and be simple and robust so that it does not itself need to be the subject of intensive maintenance work.
  • the inventive approach When used in rail vehicles, the inventive approach has the advantage that compressed air is already available, since it is used in almost all rail vehicles in the brake system. A control can be done via low-maintenance solenoid valves.
  • the streamlined shape and preferably small diameter of the tubes allow a small depth, since the cooling air flow is only slightly hindered. Furthermore, excessive soiling can not lead to clogging, damage or other failure of the devices of the invention. These can be inexpensively manufactured even with small quantities and retrofitted to existing vehicles.
  • the approach of the invention takes into account the problem that modern electric and diesel-powered multiple unit trains are characterized by increasing performance and high air demand for the cooling of the drive components, while at the same time there is a desire of the operator of the traction units for the longest possible maintenance intervals.
  • the approach presented here can contribute to the fact that these two situations no longer regularly lead to a conflict of goals, e.g. when in summer the cooling air in some areas has a high proportion of light plant fibers such as poplar, dandelion, etc.
  • underfloor cooling systems which are arranged under the car floor, the fibers deposit at the radiator inlet and can significantly hinder the air flow through the radiator.
  • the required cooling capacity can be restored without the need to manually extract the fiber residues on the air inlet side of the cooler depending on the weather and field of use up to once a day.
  • the approach presented here meets the requirements of economical operation of the vehicles, which provide minimum intervals for maintenance of several days.
  • the invention is based on the general idea of coupling the air filter with a vibrator which vibrates the air cleaner for cleaning.
  • a vibrator which vibrates the air cleaner for cleaning.
  • the impurities deposited on the air filter can be loosened, so that they can fall down due to gravity.
  • this may be the air filter with vibratory attachment points held on a corresponding frame.
  • elastomer mounts are suitable for fastening the air filter to the frame.
  • a further embodiment is advantageous in which the air filter is located in an air filter plane, whose normal direction is inclined relative to the main direction of the cooling air flow, for example in an angular range of 15 ° to 60 °, preferably 15 ° to 30 °.
  • the present invention thus provides in particular a device for cleaning an air filter of a vehicle, comprising: a backwashing device comprising a pipe device with a connection for supplying compressed air and a plurality of nozzles for discharging the compressed air in the direction of the air filter to clean the air filter , And a vibration device for vibrating the air filter to clean the air filter.
  • the respective device for cleaning can be arranged for example on a trainset of a rail vehicle or on a wagon of a rail vehicle.
  • the device can be used for cooling a drive of the rail vehicle and, alternatively or in addition to the interior cooling of the rail vehicle.
  • the compressed air can be applied through the nozzles on a side facing the nozzles of the air filter, so that, for example, plant fibers can be lifted on the side facing away from the nozzle air filter and fall to the ground.
  • the air filter can be acted upon, for example, by wind with outside air.
  • the air filter can be a fine-meshed nonwoven or a grid that is suitable for filtering out eg fibrous materials of different sizes from the outside air.
  • the device may be arranged downstream of the air filter in the flow direction of the air flow to be cleaned by the air filter.
  • the tube device may, for example, have one or more interconnected round tubes, which can be traversed by the compressed air.
  • the nozzles may be formed through openings in the tube means, so that the compressed air passing through the tube means may be discharged through the nozzles to pressurize the air filter.
  • the connection for supplying the compressed air to the tube device may be arranged in the one round tube or one of the plurality of round tubes.
  • the connection may be, for example, a valve, in particular an impulse valve, via which the time and duration of the discharge process can be controlled.
  • the connection can be connected directly or indirectly via another connection to a compressed air line of the vehicle.
  • the device may comprise a frame element with a compressed air connection for connecting the frame element to a compressed air line.
  • the frame member may be configured to receive the tube means so that the compressed air port can be connected to the port of the tube means.
  • the frame element may be e.g. to act a stable rectangular construction, which is adapted to accommodate the one frame member and the other the air filter.
  • the frame member may advantageously be formed as a sealing frame, which can receive the air filter so that no plant fibers can penetrate past the edges of the air filter in the device and the interior of the vehicle and can affect the function of the radiator, for example.
  • the tube means may comprise a plurality of adjacently disposed tubes and two manifold tubes for receiving opposite ends of the plurality of tubes.
  • the plurality of tubes may have the plurality of nozzles.
  • the tubes may be arranged parallel to each other.
  • the nozzles can be evenly distributed over an entire length of the tubes.
  • the distribution pipes may have a larger diameter than the pipes, so that the compressed air can be easily and quickly distributed to the pipes.
  • Such a configuration of the pipe device has the advantage that the compressed air can be applied uniformly and over the entire surface of the air filter and this can be cleaned so evenly.
  • the plurality of nozzles may each be disposed on a side of the plurality of pipes facing the air cleaner.
  • the nozzles are aligned against the airflow coming from the outside, so that an efficiency of the cleaning by means of compressed air is optimal.
  • a nozzle jet direction of the nozzles with which the nozzles radiate the compressed air in the direction of the air filter, with respect to a normal direction of a plane in which the air filter extends, is inclined, for. in an angular range of 15 ° to 75 °. If the nozzle direction is not arranged at right angles to the filter grid, compressed air can be applied to a large area with a few nozzles. Due to the angle of the nozzles, a larger distance to the filter grid can be realized, wherein the generated conical air jet then detects a much larger area than in a rectangular array.
  • At least one of the nozzles can be designed such that it generates a nozzle jet rotating about a main emission direction.
  • a rotating element is arranged, which generates the rotating nozzle jet.
  • the rotation can be generated by the connected compressed air or a separate auxiliary drive.
  • Such a rotation of the nozzles or the jetting can further improve the cleaning process, since fewer nozzles can impinge on a larger area with a high impulse and thus more easily loosen the dirt from the filter grid.
  • the compressed air supply of the pipe device can be controlled by means of a pulse valve, such that the backwashing is carried out with the aid of pulse-like backwash surges.
  • a pulse valve such that the backwashing is carried out with the aid of pulse-like backwash surges.
  • Short, impulsive blasts of compressed air have a particularly high cleaning effect with a comparatively small air consumption. It is clear that multiple pressure surges can be generated to intensify the cleaning.
  • the air filter may be formed as a grid.
  • the grid may be formed as a fine-meshed stainless steel mesh.
  • the advantage of using a grid is that it can be well cleaned of fibers by high pressure air due to its smooth surface properties.
  • a metal grid has the advantage of a long service life and is also dimensionally stable even at high air pressure.
  • the filter grid may be inclined, with the result that the dirt particles may already fall off the grid by gravity. At least we support cleaning by doing so.
  • the air filter may be formed as a radiator. In this embodiment, another air filter can be used to increase the filter effect. Alternatively, it is possible to dispense with a further air filter, so that fewer components are required for the device presented here, whereby a maintenance effort can advantageously be reduced.
  • the present invention further provides a radiator device for a vehicle, comprising: a device for cleaning according to one of the preceding claims; the air filter for filtering the cooling air; and a cooler for cooling the cooling air, wherein the device, the air cleaner and the radiator are disposed adjacent to each other in a flow direction of the cooling air so that the air filter and / or the radiator can be cleaned by the apparatus.
  • the cooler device can be used for example for cooling a drive of a railcar of a rail vehicle.
  • the cooling air may be outside air that may flow into the radiator device through the air filter when the rail vehicle is being moved.
  • the radiator can be designed so that it can be flowed through by the cooling air.
  • the device may be arranged in the direction of flow of the cooling air at the second position behind the air filter or alternatively at the second position behind the radiator or alternatively at the third position behind the air filter and the radiator.
  • the cooler device may include a fan for conveying the cooling air in the flow direction.
  • the fan may be a fan which may be arranged in the flow direction of the cooling air at the last position in the cooler device.
  • the use of the fan in the cooler device has the advantage that the cooling air can reach the cooler faster and in larger quantities.
  • the device may be arranged upstream of the radiator in the flow direction of the cooling air. Such an arrangement of the device offers the advantage that the cooling air impinging on the radiator is already filtered.
  • An alternative arrangement of the device in the flow direction of the cooling air to the radiator can make a use of the air filter superfluous, if the radiator is used simultaneously as an air filter. In this case, the cooler can be cleaned by the device.
  • the air filter can be cleaned by the compressed air of the device flowing through the radiator.
  • the more suitable of the two proposed constructions of the cooler device can be used.
  • the cooler device presented here may be part of an underfloor cooling system of a rail vehicle.
  • Such underfloor cooling systems are often used for cooling of Treibzugsantrieben. Due to the ground proximity of such systems and the associated high degree of contamination of the filter component, the approach presented here of efficient and economical filter cleaning is of particular importance.
  • the present invention further provides a method for cleaning an air filter of a vehicle by means of a device for cleaning the air filter, comprising a backwashing device and / or a vibration device, the method comprising the following steps: detecting a movement state of the vehicle and / or an operating state of a Fan for generating and / or supporting a cooling air flow; Actuating the backwashing device and / or the vibration device depending on the state of movement and / or operating state in order to clean the air filter by means of compressed air and / or by means of vibration.
  • the state of motion may relate to an acceleration or a speed of the vehicle.
  • the device can be acted upon in each case at the end of an acceleration process with the compressed air and / or vibration.
  • the end of the acceleration process can be provided for example by means of a corresponding signal to a control device of the device for cleaning.
  • the control unit can control, for example, a vibration generator and / or a valve of the connection in order to supply compressed air from a compressed air line of the vehicle to the pipe device.
  • the cleaning can be triggered when the vehicle is outside a locality.
  • the operating state of the respective fan can be taken into account.
  • the respective fan generates or amplifies the cooling air flow, which generates the accumulation of impurities on the air filter. If there is little or no cooling demand, the fan can be switched off or generate only a comparatively weak flow of cooling air. Consequently, the cleaning effect can be improved if the cleaning takes place in operating phases in which the fan is not or only with reduced power in operation.
  • a corresponding controller can monitor the power consumption of the fan or a signal corellated in order to carry out the cleaning of the air filter preferably when the power of the fan is below a predetermined limit value.
  • Fig. 1 is an exploded view of a cooler device according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is an exploded view of a radiator apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view of a portion of a pipe device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a cleaning process according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of a cleaning process according to an embodiment with inclined arrangement of the grid and obliquely impinging air jet,
  • FIG. 6 shows a perspective visualization of the cleaned surface in an arrangement of nozzles according to FIG. 5.
  • FIG. 1 shows an exploded view of a basic arrangement of a radiator device 100 of a vehicle, according to an embodiment of the present invention. Shown are a filter unit 1 10 and a cooler-fan unit 120 of the cooler device 100.
  • the filter unit 1 10 includes an air filter or grid 125, a frame member 130 and a tube device or a nozzle 135.
  • the cooler-fan unit 120 includes a radiator 140 and a fan 145.
  • a flow direction of a cooling air 150 is indicated at three places in Fig. 1 by means of an arrow.
  • the exemplary embodiment of the radiator device 100 shown in FIG. 1 is configured so that a flow of the cooling air 150 first passes through the air filter 125, then the frame element 130, then the tube device 135, then the radiator 140 and finally the fan 145.
  • the air filter 125, the frame member 130, the tube means 135 and the radiator 140 have a substantially same rectangular cross-section so as to be e.g. can be readily used in a common housing.
  • the frame member 130 and the tube means 135 together form a device 155 for cleaning the air filter 125.
  • the tube means 135 is here composed of a plurality of tubes 160 and two manifolds 165. For clarity, only one of the tubes 160 and the manifolds 165 is provided with a reference numeral.
  • the frame member 130 is here designed as a sealing frame with a compressed air connection 170 which can be connected to a compressed air line of the vehicle, not shown in FIG.
  • a connection of the tube device 135 can be connected to the compressed-air connection 170 so that compressed-air can flow through the tube device 135.
  • the frame member 130 is also designed to tightly enclose the grille 125 in a mounted state of the radiator apparatus 100 so that plant fibers between the edges of the grille 125 and the frame member 130 can not advance further into the radiator apparatus 100.
  • Fig. 2 shows in a further exploded view of another embodiment of a dirt grid according to the invention with integrated compressed air nozzle stick.
  • the exemplary embodiment of a cooler device 200 shown here has the same components as the cooler device explained in connection with FIG. 1, but with an alternative arrangement of the components, such that a position of the radiator 140 and the device 155 are reversed, so that a cooling air flow 150 after passing through the radiator Air filter 125 first flows through the radiator 140 and then the device 155.
  • the operation of the cooler device 200 is similar to that of the illustrated in Fig. 1 the cooler device, with the difference that compressed air for cleaning the air filter 125 is guided before impinging on the air filter 125 through the radiator 140 (not shown in Fig. 2).
  • the radiator apparatus 200 shown in FIG. 2 there is the option of omitting the air filter 125, eg, when the radiator 140 has a filter function at the same time. However, this is not shown in Fig. 2.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a construction of the tube device and the nozzle block 135 according to an embodiment of the present invention. Shown are three tubes or nozzle tubes 160 and a tube 160 connecting manifold 165. For clarity, only one of the tubes 160 is provided with a reference numeral.
  • the detail of the tube device 135 shown in FIG. 3 shows that the tubes 160 are arranged parallel to one another and each open at right angles into the distributor tube 165.
  • Each of the tubes 160 has a plurality of nozzles 310.
  • the outflow of the compressed air 320 is indicated by a reference numeral only at one point in FIG. 3.
  • the nozzles 310 essentially point in one direction, so that the compressed air 320 can be ejected substantially eg in the direction of an air filter not shown here.
  • An inlet of the compressed air 320 into the manifold 165 may For example, via a not shown in FIG. 3 connection of the tube device 135 done.
  • FIG. 4 shows, in a schematic representation, a blow off of contamination from the air filter 125, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows a detail of the nozzle tube 160 and the air filter 125, which have already been explained with reference to the preceding figures in connection with exemplary embodiments.
  • the tube 160 and the air filter 125 are shown in a side view.
  • the air filter 125 is designed here in the form of a filter grid.
  • compressed air 320 flows into the pipe 160 to be ejected again through the nozzle 310 in the direction of the air filter 125. Again, the flow direction of the compressed air 320 is represented by corresponding arrows.
  • FIG. 4 shows, in a schematic representation, a blow off of contamination from the air filter 125, according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 shows a detail of the nozzle tube 160 and the air filter 125, which have already been explained with reference to the preceding figures in connection with exemplary embodiments.
  • FIG. 4 shows that contamination of a side of the air filter 125 in the form of fibers 410 facing away from the nozzle tube 160 can be released by virtue of the compressed air 320 flowing through the openings of the grid 125, in order subsequently to fall off the air filter 125.
  • FIG. 4 for the sake of clarity, only one of the fibers 410 is provided with a reference numeral.
  • the air filter 125 which is configured here as a grid, extending in a filter or lattice plane 501, the normal direction 502 relative to a main flow direction 503 of the cooling air 150 to be inclined.
  • a tilt angle 504 is about 15 °.
  • this angle of inclination may also have other values, e.g. between 5 ° and 45 °.
  • the impurities 410 accumulate on the inflow side.
  • the tube device 135 is here shown in the region of two tubes 160, which may each have a plurality of nozzles 310, of which in Fig. 5, however, only one is recognizable.
  • the respective nozzle 310 generates a cone-shaped shaped expanding jet 505, which is symbolized in Fig. 5 each by five arrows.
  • the respective nozzle jet 505 has a central nozzle jet direction 506, which is symbolized here by the middle of the five arrows of the nozzle jet 505. Visible in the embodiment shown in Fig. 5, the jet direction 506 relative to the normal direction 502 of the air filter 125 is inclined. In the example, a corresponding inclination angle is about 60 °.
  • the inclined arrangement of the air filter 125 assists in the cleaning of the contaminants 410, since the dissolved contaminants 410 can be removed from the air filter 125 by the force of gravity before they can be sucked against the air filter 125 again by the air flow 150.
  • FIG. 6 shows in simplified form four tubes 160 of the tube device 135, each having a plurality of nozzles 310, each having a nozzle jet 505 with respect to the normal direction 502 of the filter plane 501 inclined nozzle jet directions 506. Recognizable can thereby characterized with a reduced number of nozzles 310 and at an increased distance to Air filter 125 are applied to the entire outflow-side surface of the air filter 125 with compressed air substantially.
  • a vibration device 508 is indicated in a greatly simplified manner, which in a suitable manner cooperates with the air filter 125 in accordance with a double arrow 509 in order to excite the air filter 125 to oscillate.
  • impurities 410 can be virtually shaken off.
  • the air filter 125 can be excited to vibrate according to the double arrow 509 in the filter plane 501.
  • a vibration excitation in the normal direction 502 is conceivable.
  • the air filter 125 is expediently fastened to the frame element 130 via elastomer bearings 510, so that the air filter 125 is suspended in the frame element 130 so that it can vibrate.
  • the vibration device 508 can be independent of gig to the backwashing device 600 formed by the tube device 135 and the nozzles 310 are activated or together with it.
  • At least one nozzle 310 or all nozzles 310 are designed such that they produce a nozzle jet 505 which rotates with respect to a main emission direction. Additionally or alternatively, the nozzles 310 can be moved in a circle with respect to the main emission direction. Both measures serve to increase the area of the air filter 125 acted upon by the respective nozzle 310.
  • the device according to the invention for the automatic cleaning of the dirt grid by means of compressed air is described again.
  • To clean the grid is between the grid 125 and an inlet surface of the radiator 140 of the nozzle 135 of a plurality of preferably round tubes 160 preferably nozzle-shaped openings mounted through which the grid 125 can be acted upon from behind with compressed air, as shown in Figures 1 and 3 is shown.
  • a cooling air blower is turned off, adhering to the grid 125 adhering vegetable fibers 410 and fall down, as can be seen from the illustration in Fig. 4. Even after restarting the cooling air blower remains at least a portion of the grid 125 free, so that a drastic reduction in the amount of cooling air can be effectively prevented.
  • the radiator device 200 shown in FIG. 2 it can be seen that, depending on the installation situation and geometry of the radiator 140, it may also be expedient to arrange the jet 135 behind in the radiator 140 and optionally to dispense with the grille 125, as is shown in FIG Fig. 2 is shown.
  • the cleaning by means of compressed air is preferably carried out on the open road, if a drive power of the vehicle is withdrawn after an acceleration process and temporarily can be dispensed with the full cooling capacity.
  • the cleaning of the grille 125 or the cooler 140 by means of a mechanically moving vacuum cleaner. It is also possible to blow off the grille 125 by reversing the direction of rotation of the cooling air blower, but only with axial fans. Further implementation possibilities represent a cleaning of the grid 125 or the cooler 140 by means of a mechanically moved brush or a mechanically moved scraper.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung (155) zum Abreinigen eines Luftfilters (125) eines Fahrzeugs, die eine Rückspüleinrichtung (600) und/oder eine Vibrationseinrichtung (508) aufweist.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Abreinigen eines Luftfilters eines Fahrzeugs sowie eine Kühlervorrichtung
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abreinigen eines Luftfilters eines Fahrzeugs, eine Kühlervorrichtung für ein Fahrzeug sowie ein Verfahren zum Abreinigen eines Luftfilters eines Fahrzeugs. Eine hier vorgestellte Vorrichtung bzw. Kühlervorrichtung kann beispielsweise in einem Schienenfahrzeug zum Abreinigen von Pflanzenfasern von einem Kühlergitter eingesetzt werden.
Um zu verhindern, dass Fasern tief in Luftrippen eines Kühlers eindringen, hat sich der Einsatz von Luftfiltern, z.B. feinmaschigen Edelstahlgittern, bewährt, die mit einem abgedichteten Rahmen auf der Lufteintrittsseite des Kühlers befestigt werden können. Ein derartiges Luftfilter bzw. Gitter lässt sich mit einem Industriestaubsauger reinigen, und es ist eine einfache optische Kontrolle des dahinterliegenden Kühlers möglich.
Bei hohem Luftdurchsatz und gleichzeitig hohem Anteil an leichten Pflanzenfasern in der Kühlluft kann sich das feinmaschige Gitter im Laufe eines Tages zusetzen, wodurch sich Kühlluftmenge und Kühlleistung deutlich reduzieren. Der zuverlässige Betrieb des Fahrzeugs ist dann unter Umständen nur noch durch tägliche Wartung, d.h. Reinigung des Filters oder Gitters, zu gewährleisten. Aus der EP 0566 981 B1 ist eine Erntemaschine bekannt, die einen Antriebsmotor mit Kühlkreis aufweist. Der Kühlkreis umfasst einen Kühler, dem ein Lüfter nachgeschaltet und ein Sieb vorgeschaltet ist. Einem Segment des Siebes ist anströmseitig eine Unterdruckkammer zugeordnet. Sieb und Unterdruckkammer sind relativ zueinander drehbar, so dass eine fortlaufende und segmentweise Reinigung des Siebes durch Absaugung von daran angelagerten Verunreinigungen möglich ist.
Aus der US 3,155,473 ist eine weitere Erntemaschine bekannt, die einen Antriebsmotor mit Kühlkreis aufweist. Der Kühlkreis umfasst einen Kühler, dem ein Lüfter nachgeschaltet und ein Sieb vorgeschaltet ist. An der Abströmseite des Siebs ist ein Rückspülrohr angeordnet, das eine Vielzahl von Rückspülöffnungen besitzt, die zum Sieb hin ausgerichtet sind. Das Rückspülrohr ist über einen Einlasstrichter an den Lüfter angeschlossen, um einen Teil der vom Lüfter angesaugten Luft zum Rückspülen des Siebs durch die Rückspülöffnungen zu verwenden. Das Rückspülrohr ist dabei auf einer drehbar gelagerten Welle angeordnet, so dass durch Drehen des Rückspülrohrs ein permanentes segmentweises Rückspülen des Siebs möglich ist. Mit der Welle sind außerdem zwei Laufschaufeln drehfest verbunden, die im Saugluftstrom des Lüfters stromab des Siebs angeordnet sind und dadurch die Welle drehend antreiben. Schließlich sind noch zwei Abdeckschaufeln drehfest mit der Welle verbunden, die stromauf des Siebs angeordnet sind und dem Rückspülrohr nachlaufen, um ein sofortiges Wiederansaugen der rückgespülten Verunreinigungen zu vermeiden.
Aus der US 2007/0137837 A1 ist ein Baufahrzeug mit Motor bekannt, dessen Kühler eine Reinigungseinrichtung zugeordnet ist. Die Reinigungseinrichtung arbeitet mit Druckluft, die über stromauf des Kühlers angeordnete, stationäre oder verstellbare Verteilerleisten mit Auslassöffnungen den Kühler beaufschlagt, um daran angelagerte Verunreinigungen vom Kühler wegzublasen oder durch den Kühler hindurchzublasen. Die Auslassöffnungen können so gestaltet sein, dass die Druckluft senkrecht oder geneigt zu Ebene des Kühlers austritt.
Aus der DE 699 33 803 T2 ist ein Fahrzeug mit Motor und Kühler bekannt, wobei dem Kühler ein Lufteinlassrost vorgeschaltet ist. Der Lufteinlassrost ist dabei horizontal, also liegend angeordnet, während der Kühler vertikal, also stehend angeordnet ist. Dem Lufteinlassrost ist eine Blaseinrichtung zugeordnet, die mit Druckluft arbeitet und anströmseitig angeordnet ist. Der Lufteinlassrost besitzt eine Wellenstruktur und die Blaseinrichtung besitzt eine Luftzuführleiste, die an einem quer zur Längsrichtung der Wellen der Wellenstruktur verlaufenden Rand des Lufteinlassrostes so angeordnet ist, dass die Druckluft über Düsen in die Täler der Wellenstruktur parallel zur Längsrichtung der Wellen strömt. Die Blaseinrichtung wird immer dann aktiviert, wenn ein Rückwärtsgang eingelegt wird, da dann zwangsläufig ein die Kühlluft ansaugender Lüfter zumindest vorübergehend eine reduzierte Drehzahl besitzt.
Aus der DE 29 23 465 A1 ist eine weitere Reinigungseinrichtung für einen Kühler einer Brennkraftmaschine bekannt, welche den Kühler abströmseitig mit einer Rückspülströmung aus Druckluft beaufschlagt. Die Reinigungseinrichtung umfasst hierzu eine stationäre oder verstellbare, rost- oder gitterartige Rohrstruktur mit Austrittsöffnungen für die Druckluft.
Aus der DE 22 32 738 ist ein selbstreinigendes Drehsieb zum Reinigen von einem Kühler einer Brennkraftmaschine zugeführter Kühlluft bekannt, bei dem die Kühlluft stromauf des Kühlers durch einen Ansaugbereich des Drehsiebs angesaugt wird und stromab des Kühlers durch einen Ausblasbereich des Drehsiebs ausgeblasen wird. Eine im Drehsieb angeordnete stehende Wand trennt dabei den Ansaugbereich vom Ausblasbereich, so dass durch die Drehung des Drehsiebs permanent eine segmentweise Rückspülreinigung des Drehsiebs erfolgt. Aus der DE 10 2006 043 1 10 A1 ist eine Unterflurkühlanlage eines Schienenfahrzeugs bekannt.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Vorrichtung und ein verbessertes Verfahren zum Reinigen eines Luftfilters sowie eine verbesserte Kühlvorrichtung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Abreinigen eines Luftfilters eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 1 , eine Kühlervorrichtung für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 9 sowie ein Verfahren zum Abreinigen eines Luftfilters eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 13 gelöst.
Der erfindungsgemäße Ansatz basiert auf der Erkenntnis, dass bei einem Einsatz von Druckluft zum Abreinigen des Luftfilters ein Wartungsintervall bis zur nächsten Reinigung des Kühlers auf mehrere Tage verlängert werden kann, auch zu Zeiten mit einem hohen Anteil an Fasern in der Kühlluft. Eine Vorrichtung gemäß dem hier vorgestellten Ansatz kann mit auf dem Fahrzeug vorhandenen Energiequellen betrieben werden und einfach und robust aufgebaut sein, so dass sie nicht selbst Gegenstand von intensiver Wartungsarbeit zu werden braucht.
Bei einem Einsatz bei Schienenfahrzeugen bietet der erfindungsgemäße Ansatz den Vorteil, dass Druckluft bereits zur Verfügung steht, da sie bei nahezu allen Schienenfahrzeugen im Bremssystem genutzt wird. Eine Ansteuerung kann über wartungsarme Magnetventile erfolgen. Zudem erlauben die strömungsgünstige Form und der vorzugsweise geringe Durchmesser der Rohre eine geringe Bautiefe, da der Kühlluftstrom nur wenig behindert wird. Ferner können auch übermäßige Verschmutzungen nicht zum Verstopfen, Beschädigen oder sonstigen Ausfall der erfindungsgemäßen Vorrichtungen führen. Diese können auch bei geringen Stückzahlen kostengünstig hergestellt und auch an bestehenden Fahrzeugen nachgerüstet werden.
Der erfindungsgemäße Ansatz trägt der Problematik Rechnung, dass moderne elektrische und dieselbetriebene Triebzüge durch zunehmende Leistungsfähigkeit und einen hohen Luftbedarf für die Kühlung der Antriebskomponenten geprägt sind, während gleichzeitig ein Wunsch der Betreiber der Triebfahrzeuge nach möglichst langen Wartungsintervallen besteht. Der hier vorgestellte Ansatz kann dazu beitragen, dass diese beiden Sachverhalte nicht mehr regelmäßig zu einem Zielkonflikt führen, z.B. wenn im Sommer die Kühlluft in manchen Gebieten einen hohen Anteil leichter Pflanzenfasern von beispielsweise Pappeln, Löwenzahn, etc. aufweist. So lagern sich insbesondere bei sogenannten Unterflurkühlanlagen, die unter dem Wagenboden angeordnet sind, die Fasern am Kühlereintritt ab und können den Luftdurchsatz durch den Kühler erheblich behindern. Mit dem hier vorgestellten Ansatz kann die erforderliche Kühlleistung wieder hergestellt werden, ohne dass dazu die Faserrückstände auf der Lufteintrittsseite des Kühlers je nach Witterung und Einsatzgebiet bis zu einmal täglich manuell abgesaugt werden müssen. Somit entspricht der hier vorgestellte Ansatz den Anforderungen eines wirtschaftlichen Betriebs der Fahrzeuge, die Mindestintervalle für die Wartung von mehreren Tagen vorsehen.
Bei einer alternativen Lösung beruht die Erfindung auf dem allgemeinen Gedanken, das Luftfilter mit einer Vibrationseinrichtung zu koppeln, die das Luftfilter für das Abreinigen zum Vibrieren bringt. Durch eine entsprechende hö- herfrequente Vibration lassen sich die am Luftfilter angelagerten Verunreinigungen lösen, so dass diese schwerkraftbedingt herabfallen können. Zweckmäßig kann hierzu das Luftfilter mit schwingungsfähigen Befestigungsstellen an einem entsprechenden Rahmen gehalten sein. Beispielsweise eignen sich hierzu E- lastomerlager zum Befestigen des Luftfilters am Rahmen. Vorteilhaft ist weiter eine Ausführungsform, bei welcher das Luftfilter in einer Luftfilterebene liegt, deren Normalrichtung gegenüber der Hauptrichtung der Kühlluftströmung geneigt ist, z.B. in einem Winkelbereich von 15° bis 60°, vorzugsweise von 15° bis 30°.
Besonders vorteilhaft ist dabei eine Lösung, bei welcher die Reinigung des Luftfilters mittels der vorbeschriebenen Druckluftrückspülung in Verbindung mit der vorstehend beschriebenen Vibration erfolgt.
Die vorliegende Erfindung schafft somit insbesondere eine Vorrichtung zum Abreinigen eines Luftfilters eines Fahrzeugs, mit folgenden Merkmalen: einer Rückspüleinrichtung, umfassend eine Rohreinrichtung mit einem Anschluss zum Zuführen von Druckluft und einer Mehrzahl von Düsen zum Ausstoßen der Druckluft in Richtung des Luftfilters, um das Luftfilter abzureinigen, und einer Vibrationseinrichtung zur Schwingungsanregung des Luftfilters, um das Luftfilter zu reinigen.
Die jeweilige Vorrichtung zum Abreinigen kann beispielsweise an einem Triebzug eines Schienenfahrzeugs oder an einem Waggon eines Schienenfahrzeugs angeordnet sein. So kann die die Vorrichtung zum Kühlen eines Antriebs des Schienenfahrzeugs und alternativ oder zusätzlich zur Innenraumkühlung des Schienenfahrzeugs eingesetzt werden. Bei dem Abreinigen mittels Druckluft kann die Druckluft durch die Düsen auf eine den Düsen zugewandte Seite des Luftfilters aufgebracht werden, so dass z.B. Pflanzenfasern auf der von den Düsen abgewandten Seite Luftfilters abgehoben werden können und zu Boden fallen. Das Luftfilter kann beispielsweise durch Fahrtwind mit Außenluft beaufschlagt werden. Bei dem Luftfilter kann es sich um ein feinmaschiges Vlies oder Gitter handeln, das geeignet ist, z.B. Faserstoffe unterschiedlicher Größen aus der Außenluft herauszufiltern. Die Vorrichtung kann in Strömungsrichtung des durch den Luftfilter zu reinigenden Luftstroms hinter dem Luftfilter angeordnet sein. Somit kann die aus den Düsen entweichende Druckluft der Strömungs- richtung des Luftstroms entgegengesetzt sein. Die Rohreinrichtung kann z.B. ein oder mehrere miteinander verbundene Rundrohre aufweisen, die von der Druckluft durchströmt werden können. Die Düsen können durch Öffnungen in der Rohreinrichtung gebildet sein, so dass die die Rohreinrichtung durchströmende Druckluft durch die Düsen entlassen werden kann, um das Luftfilter zu beaufschlagen. Der Anschluss zum Zuführen der Druckluft zu der Rohreinrichtung kann in dem einen Rundrohr oder einem der Mehrzahl von Rundrohren angeordnet sein. Es kann sich bei dem Anschluss z.B. um ein Ventil, insbesondere Impulsventil handeln, über das sich der Zeitpunkt und die Dauer des Ablassvorgangs steuern lässt. Der Anschluss kann direkt oder mittelbar über einen weiteren Anschluss mit einer Druckluftleitung des Fahrzeugs verbunden sein.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Vorrichtung ein Rahmenelement mit einem Druckluftanschluss zum Verbinden des Rahmenelements mit einer Druckluftleitung aufweisen. Das Rahmenelement kann ausgebildet sein, um die Rohreinrichtung so aufzunehmen, dass der Druckluftanschluss mit dem Anschluss der Rohreinrichtung verbunden werden kann. Bei dem Rahmenelement kann es sich z.B. um eine stabile rechteckige Konstruktion handeln, die ausgebildet ist, um zum einen das Rahmenelement und zum anderen das Luftfilter aufzunehmen. Das Rahmenelement kann vorteilhafterweise als ein Dichtrahmen ausgebildet sein, der das Luftfilter so aufnehmen kann, dass keine Pflanzenfasern an den Kanten des Luftfilters vorbei in die Vorrichtung und das Innere des Fahrzeugs eindringen können und beispielsweise die Funktion des Kühlers beeinträchtigen können.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Rohreinrichtung eine Mehrzahl von benachbart angeordneten Rohren und zwei Verteilerrohre zum Aufnehmen gegenüberliegender Enden der Mehrzahl von Rohren aufweisen. Dabei kann die Mehrzahl von Rohren die Mehrzahl von Düsen aufweisen. Beispielsweise können die Rohre parallel zueinander angeordnet sein. Die Düsen können gleichmäßig über eine gesamte Länge der Rohre verteilt sein. Die Verteilerrohre können einen größeren Durchmesser als die Rohre aufweisen, so dass die Druckluft einfach und schnell auf die Rohre verteilt werden kann. Eine derartige Ausgestaltung der Rohreinrichtung weist den Vorteil auf, dass die Druckluft gleichmäßig und über die gesamte Fläche auf das Luftfilter aufgebracht werden kann und dieses so gleichmäßig abgereinigt werden kann.
Ferner kann die Mehrzahl von Düsen jeweils an einer dem Luftfilter zugewandten Seite der Mehrzahl von Rohren angeordnet sein. Vorteilhafterweise sind so die Düsen entgegen dem von außen kommenden Luftstrom ausgerichtet, so dass ein Wirkungsgrad der Abreinigung mittels Druckluft optimal ist.
Zweckmäßig kann vorgesehen sein, dass eine Düsenstrahlrichtung der Düsen, mit welcher die Düsen die Druckluft in Richtung Luftfilter abstrahlen, gegenüber einer Normalrichtung einer Ebene, in welcher sich das Luftfilter erstreckt, geneigt ist, z.B. in einem Winkelbereich von 15° bis 75°. Wenn die Düsenrichtung nicht rechtwinklig zum Filtergitter angeordnet wird, kann mit wenigen Düsen eine große Fläche mit Druckluft beaufschlagt werden. Durch den Winkel der Düsen kann ein größerer Abstand zum Filtergitter realisiert werden, wobei der erzeugte kegelförmige Luftstrahl dann eine wesentlich größere Fläche erfasst als bei einer rechtwinkligen Anordnung.
Entsprechend einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann zumindest eine der Düsen so ausgestaltet sein, dass sie einen um eine Hauptabstrahlrichtung rotierenden Düsenstrahl erzeugt. Dies kann dadurch realisiert werden, dass die jeweilige Düse selbst rotiert oder dass in der stationären Düse ein rotierendes Element angeordnet ist, das den rotierenden Düsenstrahl erzeugt. Ebenso ist es möglich, ein Rohr, das mehrere Düsen aufweist, kreisförmig zu bewegen, so dass die einzelnen Düsen jeweils um ihre Hauptabstrahlrichtung kreisen. Die Rotation kann durch die angeschlossene Druckluft oder einem separaten Zusatzantrieb erzeugt werden. Eine solche Rotation der Düsen bzw. des Düsenstrahlen kann den Reinigungsvorgang weiter verbessern, da mit weniger Düsen eine größere Fläche mit hohem Impuls beaufschlagt werden kann und sich damit der Schmutz leichter vom Filtergitter löst.
Insbesondere in Kombination mit dem oben genannten schräg angeordneten Luftfilter bzw. Gitter ergibt sich eine sehr gute Abreinigungsleistung. Außerdem kann dadurch die Düsenanzahl sehr gering gehalten werden, dies wirkt sich positiv auf den Luftdruck sowie den Luftverbrauch aus.
Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Druckluftversorgung der Rohreinrichtung mit Hilfe eines Impulsventils gesteuert werden kann, derart, dass die Rückspülung mit Hilfe von impulsartigen Rückspülstößen erfolgt. Kurze, impulsartige Druckluftstöße haben eine besonders hohe Reinigungswirkung bei einem vergleichsweise kleinen Luftverbrauch. Es ist klar, dass auch Mehrfach-Druckstöße erzeugt werden können, um die Abreinigung zu intensivieren.
Gemäß einer Ausführungsform kann das Luftfilter als ein Gitter ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Gitter als ein feinmaschiges Edelstahlgitter ausgebildet sein. Die Verwendung eines Gitters bietet den Vorteil, dass dieses aufgrund seiner glatten Oberflächeneigenschaften gut mittels mit hohem Druck beförderter Luft von Fasern abgereinigt werden kann. Ein Metallgitter weist den Vorteil einer langen Lebensdauer auf und ist zudem auch bei hohem Luftdruck formstabil.
Das Filtergitter kann geneigt angebracht sein, was zur Folge hat, dass die Schmutzpartikel möglicherweise bereits durch die Erdanziehungskraft vom Gitter abfallen. Zumindest wir die Reinigung dadurch unterstützt. Ferner kann das Luftfilter als ein Kühler ausgebildet sein. Bei dieser Ausfüh- rungsform kann ein weiteres Luftfilter zur Steigerung der Filterwirkung eingesetzt werden. Alternativ kann auf ein weiteres Luftfilter verzichtet werden, so dass weniger Komponenten für die hier vorgestellte Vorrichtung benötigt werden, wodurch sich ein Wartungsaufwand vorteilhafterweise verringern kann.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Kühlervorrichtung für ein Fahrzeug, mit folgenden Merkmalen: einer Vorrichtung zum Abreinigen gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche; dem Luftfilter zum Filtern der Kühlluft; und einem Kühler zum Abkühlen der Kühlluft, wobei die Vorrichtung, das Luftfilter und der Kühler so benachbart zueinander in einer Strömungsrichtung der Kühlluft angeordnet sind, dass das Luftfilter und/oder der Kühler durch die Vorrichtung abgereinigt werden können.
Die Kühlervorrichtung kann beispielsweise zum Kühlen eines Antriebs eines Triebwagens eines Schienenfahrzeugs eingesetzt werden. Bei der Kühlluft kann es sich um Außenluft handeln, die durch das Luftfilter in die Kühlervorrichtung einströmen kann, wenn das Schienenfahrzeug bewegt wird. Der Kühler kann so aufgebaut sein, dass er von der Kühlluft durchströmt werden kann. Beispielsweise kann die Vorrichtung in der Strömungsrichtung der Kühlluft an zweiter Position hinter dem Luftfilter oder alternativ an zweiter Position hinter dem Kühler oder alternativ an dritter Position hinter dem Luftfilter und dem Kühler angeordnet sein.
Gemäß einer Ausführungsform kann die Kühlervorrichtung einen Lüfter zum Befördern der Kühlluft in der Strömungsrichtung aufweisen. Bei dem Lüfter kann es sich um einen Ventilator handeln, der in der Strömungsrichtung der Kühlluft an letzter Position in der Kühlervorrichtung angeordnet sein kann. Der Einsatz des Lüfters in der Kühlervorrichtung bietet den Vorteil, dass die Kühlluft schneller und in größeren Mengen an den Kühler gelangen kann. Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Vorrichtung in der Strömungsrichtung der Kühlluft vor dem Kühler angeordnet sein. Eine derartige Anordnung der Vorrichtung bietet den Vorteil, dass die auf den Kühler treffende Kühlluft bereits gefiltert ist. Eine alternative Anordnung der Vorrichtung in der Strömungsrichtung der Kühlluft nach dem Kühler kann einen Einsatz des Luftfilters überflüssig machen, wenn der Kühler gleichzeitig als Luftfilter eingesetzt wird. In diesem Fall kann der Kühler durch die Vorrichtung gereinigt werden. Ist in der Strömungsrichtung gesehen vor dem Kühler ein Luftfilter angeordnet, so kann das Luftfilter durch die Druckluft der Vorrichtung gereinigt werden, die durch den Kühler strömt. Abhängig von einer Bauweise eines Antriebs eines Schienenfahrzeugs kann die besser geeignete der beiden vorgestellten Konstruktionsweisen der Kühlervorrichtung zum Einsatz kommen.
Die hier vorgestellte Kühlervorrichtung kann Teil einer Unterflurkühlanlage eines Schienenfahrzeugs sein. Derartige Unterflurkühlanlagen werden häufig zu Kühlung von Treibzugsantrieben eingesetzt. Aufgrund der Bodennähe derartiger Anlagen und dem damit einhergehenden hohen Verschmutzungsgrad der Filterkomponente kommt dem hier vorgestellten Ansatz einer effizienten und wirtschaftlichen Filterabreinigung besondere Bedeutung zu.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Abreinigen eines Luftfilters eines Fahrzeugs mittels einer Vorrichtung zum Abreinigen des Luftfilters, die eine Rückspüleinrichtung und/oder eine Vibrationseinrichtung aufweist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Erfassen eines Bewegungszustands des Fahrzeugs und/oder eines Betriebszustands eines Lüfters zum Erzeugen und/oder Unterstützen einer Kühlluftströmung; Betätigen der Rückspüleinrichtung und/oder der Vibrationseinrichtung abhängig von dem Bewegungszustand und/oder Betriebszustand, um den Luftfilter mittels Druckluft und/oder mittels Vibration abzureinigen. Der Bewegungszustand kann eine Beschleunigung oder eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs betreffen. Beispielsweise kann die Vorrichtung jeweils am Ende eines Beschleunigungsvorganges mit der Druckluft und/oder Vibration beaufschlagt werden. Das Ende des Beschleunigungsvorganges kann beispielsweise mittels eines entsprechenden Signals an ein Steuergerät der Vorrichtung zum Abreinigen bereitgestellt werden. Basierend auf dem Signal kann das Steuergerät z.B. einen Vibrationsgenerator und/oder ein Ventil des Anschlusses ansteuern, um Druckluft aus einer Druckluftleitung des Fahrzeugs der Rohreinrichtung zuzuführen. Indem der Bewegungszustand berücksichtigt wird, kann die Abrei- nigung beispielsweise dann ausgelöst werden, wenn sich das Fahrzeug außerhalb einer Ortschaft befindet.
Zusätzlich oder alternativ kann der Betriebszustand des jeweiligen Lüfters berücksichtigt werden. Der jeweilige Lüfter erzeugt bzw. verstärkt die Kühlluftströmung, welche die Anlagerung der Verunreinigungen am Luftfilter erzeugt. Bei geringem oder fehlendem Kühlbedarf kann der Lüfter ausgeschaltet sein oder nur eine vergleichsweise schwache Kühlluftströmung erzeugen. Folglich lässt sich die Reinigungswirkung verbessern, wenn die Reinigung in Betriebsphasen erfolgt, in denen der Lüfter nicht oder nur mit reduzierter Leistung in Betrieb ist. Zweckmäßig kann also eine entsprechende Steuerung die Leistungsaufnahme des Lüfters oder ein damit korelliertes Signal überwachen, um die Reinigung des Luftfilters bevorzugt dann durchzuführen, wenn die Leistung des Lüfters unterhalb eines vorgegebenen Grenzwerts liegt.
Vorteilhafte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Explosionsdarstellung einer Kühlervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Explosionsdarstellung einer Kühlervorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines Teils einer Rohreinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 4 eine Prinzipdarstellung eines Abreinigungsvorgangs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 eine Prinzipdarstellung eines Abreinigungsvorgangs gemäß einem Ausführungsbeispiel mit geneigter Anordnung des Gitters und schräg antreffendem Luftstrahl,
Fig. 6 eine perspektivische Visualisierung der abgereinigten Fläche bei einer Anordnung von Düsen gemäß Fig. 5.
In der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Zeichnungen dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente weggelassen wird.
Fig. 1 zeigt in einer Explosionsdarstellung eine Grundanordnung einer Kühlervorrichtung 100 eines Fahrzeugs, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt sind eine Filtereinheit 1 10 und eine Kühler-Lüfter- Einheit 120 der Kühlervorrichtung 100. Die Filtereinheit 1 10 umfasst ein Luftfilter bzw. Gitter 125, ein Rahmenelement 130 sowie eine Rohreinrichtung bzw. einen Düsenstock 135. Die Kühler-Lüfter-Einheit 120 umfasst einen Kühler 140 und einen Lüfter 145. Eine Strömungsrichtung einer Kühlluft 150 ist an drei Stellen in Fig. 1 mittels eines Pfeils angezeigt.
Das in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel der Kühlervorrichtung 100 ist so aufgebaut, dass ein Strom der Kühlluft 150 zuerst das Luftfilter 125, anschließend das Rahmenelement 130, dann die Rohreinrichtung 135, anschließend den Kühler 140 und abschließend den Lüfter 145 passiert. Das Luftfilter 125, das Rahmenelement 130, die Rohreinrichtung 135 und der Kühler 140 weisen einen im Wesentlichen gleichen rechteckigen Querschnitt auf, so dass sie z.B. ohne weiteres in ein gemeinsames Gehäuse eingesetzt werden können. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel bilden das Rahmenelement 130 und die Rohreinrichtung 135 zusammen eine Vorrichtung 155 zum Abreinigen des Luftfilters 125. Die Rohreinrichtung 135 ist hier aus einer Mehrzahl von Rohren 160 sowie zwei Verteilerrohren 165 zusammengesetzt. Der Übersichtlichkeit halber ist lediglich eines der Rohre 160 und der Verteilerrohre 165 mit einem Bezugszeichen versehen. Das Rahmenelement 130 ist hier als ein Dichtrahmen mit einem Druckluftanschluss 170 ausgeführt, der mit einer in Fig. 1 nicht gezeigten Druckluftleitung des Fahrzeugs verbunden werden kann. So kann in einem zusammengebauten Zustand der Kühlervorrichtung 100 ein An- schluss der Rohreinrichtung 135 mit dem Druckluftanschluss 170 verbunden sein, so dass Druckluft die Rohreinrichtung 135 durchströmen kann. Das Rahmenelement 130 ist zudem ausgeführt, um in einem montierten Zustand der Kühlervorrichtung 100 das Gitter 125 dicht zu umschließen, so dass keine Pflanzenfasern zwischen den Kanten des Gitters 125 und dem Rahmenelement 130 weiter in die Kühlervorrichtung 100 vordringen können.
Fig. 2 zeigt in einer weiteren Explosionsdarstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schmutzgitters mit integriertem Druckluftdüsen-Stock. Das hier gezeigte Ausführungsbeispiel einer Kühlervorrichtung 200 weist die gleichen Komponenten wie die in Zusammenhang mit Fig. 1 erläuterte Kühlervorrichtung auf, wobei jedoch eine alternative Anordnung der Komponenten vorliegt, dergestalt, dass eine Position des Kühlers 140 und der Vorrichtung 155 hier vertauscht sind, so dass ein Kühlluftstrom 150 nach dem Passieren des Luftfilters 125 zuerst den Kühler 140 und anschließend die Vorrichtung 155 durchströmt. Die Funktionsweise der Kühlervorrichtung 200 gleicht der der in Fig. 1 erläuterten Kühlervorrichtung, mit dem Unterschied, dass Druckluft zum Abreinigen des Luftfilters 125 vor dem Auftreffen auf das Luftfilter 125 durch den Kühler 140 geführt wird (in Fig. 2 nicht gezeigt). Bei der Komponentenanordnung der in Fig. 2 gezeigten Kühlervorrichtung 200 besteht die Option eines Weglassens des Luftfilters 125, z.B. wenn der Kühler 140 gleichzeitig eine Filterfunktion aufweist. Dies ist jedoch in Fig. 2 nicht gezeigt.
Fig. 3 zeigt in einer Perspektivdarstellung einen Aufbau der Rohreinrichtung bzw. des Düsenstocks 135 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Gezeigt sind drei Rohre bzw. Düsenrohre 160 sowie ein die Rohre 160 verbindendes Verteilerrohr 165. Der Übersichtlichkeit halber ist lediglich eines der Rohre 160 mit einem Bezugszeichen versehen. Der in Fig. 3 dargestellte Ausschnitt der Rohreinrichtung 135 zeigt, dass die Rohre 160 parallel zueinander angeordnet sind und jeweils im rechten Winkel in das Verteilerrohr 165 münden. Jedes der Rohre 160 weist eine Mehrzahl von Düsen 310 auf. Die Rohreinrichtung 135 bildet zusammen mit den Düsen 310 eine Rückspüleinrichtung 600. Mittels Pfeilen ist hier gezeigt, wie Druckluft 320 in das Verteilerrohr 165 einströmt und aus den Düsen 310 herausströmt. Der Übersichtlichkeit halber ist lediglich an einer Stelle in Fig. 3 das Herausströmen der Druckluft 320 mit einem Bezugszeichen angezeigt. Gemäß der Darstellung in Fig. 3 weisen die Düsen 310 im Wesentlichen in eine Richtung, so dass die Druckluft 320 im Wesentlichen z.B. in Richtung eines hier nicht gezeigten Luftfilters ausgestoßen werden kann. Ein Einlass der Druckluft 320 in das Verteilerrohr 165 kann bei- spielsweise über einen in Fig. 3 nicht gezeigten Anschluss der Rohreinrichtung 135 erfolgen.
Fig. 4 zeigt in einer Prinzipdarstellung ein Abblasen einer Verschmutzung von dem Luftfilter 125, gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In Fig. 4 sind ein Ausschnitt des Düsenrohrs 160 und des Luftfilters 125 gezeigt, die bereits anhand der vorhergehenden Figuren im Zusammenhang mit Ausführungsbeispielen erläutert wurden. In Fig. 4 sind das Rohr 160 und das Luftfilter 125 in einer Seitenansicht dargestellt. Das Luftfilter 125 ist hier in Form eines Filtergitters ausgeführt. Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, strömt bei dem Ab- reinigungsvorgang 400 des Luftfilters 125 Druckluft 320 in das Rohr 160 ein, um durch die Düse 310 in Richtung des Luftfilters 125 wieder ausgestoßen zu werden. Wiederum wird die Strömungsrichtung der Druckluft 320 mittels entsprechenden Pfeilen dargestellt. Fig. 4 zeigt, dass eine Verschmutzung einer von dem Düsenrohr 160 abgewandten Seite des Luftfilters 125 in Form von Fasern 410 kraft der durch die Öffnungen des Gitters 125 strömenden Druckluft 320 gelöst werden kann, um anschließend von dem Luftfilter 125 abzufallen. In Fig. 4 ist der Übersichtlichkeit halber lediglich eine der Fasern 410 mit einem Bezugszeichen versehen.
Gemäß Fig. 5 kann das Luftfilter 125, das hier als Gitter ausgestaltet ist, sich in einer Filter- bzw. Gitterebene 501 erstrecken, deren Normalrichtung 502 gegenüber einer Hauptströmungsrichtung 503 der Kühlluft 150 geneigt sein. Im Bespiel beträgt ein Neigungswinkel 504 etwa 15°. Dieser Neigungswinkel kann aber auch andere Werte aufweisen, z.B. zwischen 5° und 45°. Am Gitter 125 lagern sich anströmseitig die Verunreinigungen 410 an.
Die Rohreinrichtung 135 ist hier im Bereich von zwei Rohren 160 gezeigt, die jeweils mehrere Düsen 310 aufweisen können, von denen in Fig. 5 jedoch jeweils nur eine erkennbar ist. Die jeweilige Düse 310 erzeugt einen sich kegel- förmig aufweitenden Düsenstrahl 505, der in Fig. 5 jeweils durch fünf Pfeile symbolisiert ist. Der jeweilige Düsenstrahl 505 besitzt dabei eine zentrale Dü- senstrahlrichtung 506, die hier jeweils durch den mittleren der fünf Pfeile des Düsenstrahls 505 symbolisiert ist. Erkennbar ist bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform die Düsenstrahlrichtung 506 gegenüber der Normalrichtung 502 des Luftfilters 125 geneigt. Im Bespiel beträgt ein entsprechender Neigungswinkel etwa 60°. Es ist klar, dass grundsätzlich auch andere Neigungswinkel vorstellbar sind, beispielsweise in einem Bereich von 25° bis 75°. Erkennbar unterstützt die geneigte Anordnung des Luftfilters 125 die Abreinigung der Verunreinigungen 410, da die gelösten Verunreinigungen 410 sich durch die Schwerkraftwirkung vom Luftfilter 125 entfernen können, bevor sie wieder durch die Luftströmung 150 gegen das Luftfilter 125 angesaugt werden können.
Fig. 6 zeigt vereinfacht vier Rohre 160 der Rohreinrichtung 135 mit jeweils mehreren Düsen 310, die jeweils einen Düsenstrahl 505 mit gegenüber der Normalrichtung 502 der Filterebene 501 geneigten Düsenstrahlrichtungen 506. Erkennbar kann dadurch mit einer reduzierten Anzahl an Düsen 310 und bei einem vergrößerten Abstand zum Luftfilter 125 im wesentlichen die gesamte ab- strömseitige Oberfläche des Luftfilters 125 mit Druckluft beaufschlagt werden.
In Fig. 5 ist außerdem stark vereinfacht eine Vibrationseinrichtung 508 angedeutet, die auf geeignete Weise entsprechend einem Doppelpfeil 509 mit dem Luftfilter 125 zusammenwirkt, um das Luftfilter 125 zu Schwingungen anzuregen. Auf diese Weise können Verunreinigungen 410 quasi abgeschüttelt werden. Beispielsweise kann das Luftfilter 125 entsprechend dem Doppelpfeil 509 in der Filterebene 501 zu Schwingungen angeregt werden. Zusätzlich oder alternativ ist auch eine Schwingungsanregung in der Normalrichtung 502 vorstellbar. Das Luftfilter 125 ist dabei zweckmäßig über Elastomerlager 510 am Rahmenelement 130 befestigt, so dass das Luftfilter 125 im Rahmenelement 130 schwingungsfähig aufgehängt ist. Die Vibrationseinrichtung 508 kann unabhän- gig zu der durch die Rohreinrichtung 135 und die Düsen 310 gebildeten Rückspüleinrichtung 600 aktiviert werden oder gemeinsam damit.
Zusätzlich oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass zumindest eine Düse 310 oder alle Düsen 310 so ausgestaltet sind, dass sie einen Düsenstrahl 505 erzeugen, der bezüglich einer Hauptabstrahlrichtung rotiert. Zusätzlich oder alternativ können die Düsen 310 bezüglich der Hauptabstrahlrichtung kreisend bewegt werden. Beide Maßnahmen dienen dazu, die mit Hilfe der jeweiligen Düse 310 beaufschlagte Fläche des Luftfilters 125 zu vergrößern.
Anhand weiterer Ausführungsbeispiele wird die erfindungsgemäße Einrichtung zum selbsttätigen Abreinigen des Schmutzgitters mit Hilfe von Druckluft nochmals beschrieben. Zum Abreinigen des Gitters ist zwischen dem Gitter 125 und einer Eintrittsfläche des Kühlers 140 der Düsenstock 135 aus mehreren vorzugsweise runden Rohren 160 mit vorzugsweise düsenförmigen Öffnungen angebracht, durch die das Gitter 125 von hinten mit Druckluft beaufschlagt werden kann, wie es in den Figuren 1 und 3 gezeigt ist. Wenn gleichzeitig ein Kühlluftgebläse abgeschaltet ist, lösen sich auf dem Gitter 125 haftende Pflanzenfasern 410 und fallen nach unten, wie aus der Darstellung in Fig. 4 ersichtlich ist. Auch nach Wiedereinschalten des Kühlluftgebläses bleibt zumindest ein Teil des Gitters 125 frei, so dass eine drastische Reduktion der Kühlluftmenge wirkungsvoll verhindert werden kann. Anhand des in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiels der Kühlervorrichtung 200 wird ersichtlich, dass je nach Einbausituation und Geometrie des Kühlers 140 es auch sinnvoll sein kann, den Düsenstock 135 hinter in dem Kühler 140 anzuordnen und optional auf das Gitter 125 zu verzichten, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Um Belästigungen durch Lärm und Staub zu vermeiden, kann die Abreinigung mittels Druckluft vorzugsweise auf freier Strecke erfolgen, wenn eine Antriebleistung des Fahrzeugs nach einem Beschleunigungsvorgang zurückgenommen wird und vorübergehend auf die volle Kühlleistung verzichtet werden kann. Alternativ kann die Abreinigung des Gitters 125 oder des Kühlers 140 mittels eines mechanisch bewegten Saugers erfolgen. Auch ein Abblasen des Gitters 125 durch Drehrichtungsumkehr des Kühlluftgebläses ist möglich, allerdings nur bei Axiallüftern. Weitere Realisierungsmöglichkeiten stellen eine Abreinigung des Gitters 125 oder des Kühlers 140 mittels einer mechanisch bewegten Bürste oder eines mechanisch bewegten Schabers dar.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt und können miteinander kombiniert werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Vorrichtung (155) zum Abreinigen eines Luftfilters (125) eines Fahrzeugs,
- mit einer Rückspüleinrichtung (600), die eine Rohreinrichtung (135) mit einem Anschluss zum Zuführen von Druckluft (320) und eine Mehrzahl von Düsen (310) zum Ausstoßen der Druckluft in Richtung des Luftfilters (125) aufweist, um das Luftfilter (125) abzureinigen,
- mit einer Vibrationseinrichtung (508) zur Schwingungsanregung des Luftfilters (125), um das Luftfilter (125) abzureinigen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , bei der die Düsen (310) so ausgestaltet sind, dass sie einen rotierenden Düsenstrahl (505) erzeugen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Düsen (310) kreisend bewegbar sind und mittels eines Antriebs kreisend angetrieben sind.
4. Vorrichtung (155) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Rahmenelement (130) mit einem Druckluftanschluss (170) zum Verbinden des Rahmenelements (130) mit einer Druckluftleitung, wobei das Rahmenelement (130) ausgebildet ist, um die Rohreinrichtung (135) so aufzunehmen, dass der Druckluftanschluss mit dem Anschluss der Rohreinrichtung (135) verbunden wird.
5. Vorrichtung (155) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Rohreinrichtung (135) eine Mehrzahl von benachbart angeordneten Rohren (160) und zwei Verteilerrohre (165) zum Aufnehmen gegenüberliegender Enden der Mehrzahl von Rohren aufweist, wobei die Mehrzahl von Rohren die Mehrzahl von Düsen (310) aufweist.
6. Vorrichtung (155) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die Mehrzahl von Düsen (310) jeweils an einer dem Luftfilter (125) zugewandten Seite der Mehrzahl von Rohren (160) angeordnet ist.
7. Vorrichtung (155) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Luftfilter (125) als ein Gitter ausgebildet ist.
8. Vorrichtung (155) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der das Luftfilter (125) als ein Kühler (140) ausgebildet ist.
9. Kühlervorrichtung (100; 200) für ein Fahrzeug, mit folgenden Merkmalen: mit einer Rückspüleinrichtung (600) und/oder mit einer Vibrationseinrichtung (508) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche; mit dem Luftfilter (125) zum Filtern der Kühlluft (150); und mit einem Kühler (140) zum Abkühlen der Kühlluft, wobei die Vorrichtung, das Luftfilter und der Kühler so benachbart zueinander in einer Strömungsrichtung der Kühlluft angeordnet sind, dass das Luftfilter und/oder der Kühler durch die Vorrichtung abgereinigt werden können.
10. Kühlervorrichtung (100; 200) gemäß Anspruch 9, die einen Lüfter zum Befördern der Kühlluft (150) in der Strömungsrichtung aufweist.
1 1 . Kühlervorrichtung (100; 200) gemäß Anspruch 9 oder 10, bei der die Vorrichtung (155) in der Strömungsrichtung der Kühlluft (150) vor dem Kühler (140) angeordnet ist.
12. Kühlervorrichtung (100; 200) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , die Teil einer Unterflurkühlanlage eines Schienenfahrzeugs ist.
13. Verfahren zum Abreinigen eines Luftfilters (125) eines Fahrzeugs mittels einer Rückspüleinrichtung (600) und/oder mit einer Vibrationseinrichtung (508) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
Erfassen eines Bewegungszustands des Fahrzeugs und/oder eines Betriebszustands wenigstens eines Lüfters (145) zum Erzeugen einer Kühlluftströmung (150);
Betätigen der Rückspüleinrichtung (600) und/oder der Vibrationseinrichtung (508) abhängig vom erfassten Bewegungszustand und/oder vom erfassten Betriebszustand, um das Luftfilter abzureinigen.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
bei dem die Rückspüleinrichtung (600) und/oder die Vibrationseinrichtung (508) betätigt wird/werden,
- wenn das Fahrzeug eine konstante Geschwindigkeit aufweist, und/oder
- wenn das Fahrzeug eine vorbestimmte Mindestgeschwindigkeit aufweist, und(oder
- wenn das Fahrzeug seine Geschwindigkeit reduziert, und/oder
- wenn der jeweilige Lüfter (145) ausgeschaltet ist, und/oder
- wenn der jeweilige Lüfter (145) eine vorbestimmte Grenzlüfterleistung unterschreitet.
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