ES2733584T3 - Railway vehicle with traction cooling system - Google Patents
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Abstract
Vehículo ferroviario con al menos un elemento de tracción, el cual se puede refrigerar mediante un sistema de refrigeración para tracción (1); y con una instalación de aire acondicionado, la cual está proporcionada para la climatización de una cabina interna para pasajeros del vehículo ferroviario, y la cual presenta un canal de aire de escape (9) conectado con tecnología de circulación con la cabina interna para pasajeros y que se dirige hacia el exterior del vehículo ferroviario; en donde el sistema de refrigeración para tracción (1) comprende un intercambiador térmico (2), por delante del cual se conduce aire ambiente (5) aspirado mediante un módulo de ventilación (3) desde un lado de entrada de aire (6) del intercambiador térmico (2), hacia un lado de salida de aire (7) del intercambiador térmico (2) para el enfriamiento del intercambiador térmico (2); caracterizado porque, un extremo de salida (10) del canal de aire de escape (9) de la instalación de aire acondicionado está dispuesto del lado de entrada de aire (6) del intercambiador térmico (2) del sistema de refrigeración para tracción (1) de modo tal que el módulo de ventilación (3) aspira el aire de escape que se encuentra en el canal de aire de escape (9), de modo que el sistema de refrigeración para tracción (1) genera un flujo másico de aire de escape y funciona como una unidad de aire de escape.Railway vehicle with at least one traction element, which can be cooled by a traction cooling system (1); and with an air conditioning installation, which is provided for the air conditioning of an internal passenger cabin of the railway vehicle, and which has an exhaust air channel (9) connected with circulation technology with the internal passenger cabin and which is directed towards the outside of the railway vehicle; wherein the traction cooling system (1) comprises a heat exchanger (2), in front of which ambient air (5) drawn in by a ventilation module (3) from an air inlet side (6) of the heat exchanger (2), towards an air outlet side (7) of the heat exchanger (2) for cooling the heat exchanger (2); characterized in that, an outlet end (10) of the exhaust air channel (9) of the air conditioning installation is arranged on the air inlet side (6) of the heat exchanger (2) of the traction cooling system (1 ) such that the ventilation module (3) sucks in the exhaust air found in the exhaust air channel (9), so that the traction cooling system (1) generates a mass flow of air of exhaust and functions as an exhaust air unit.
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Vehículo ferroviario con sistema de refrigeración para tracciónRailway vehicle with traction cooling system
La presente invención hace referencia a vehículo ferroviario de acuerdo con el concepto general de la reivindicación 1.The present invention refers to a rail vehicle according to the general concept of claim 1.
De la solicitud EP 2481 898 A1 se conoce un vehículo ferroviario con al menos un elemento de tracción, el cual se puede refrigerar mediante un sistema de refrigeración para tracción; y con una instalación de aire acondicionado, la cual está proporcionada para la climatización de una cabina interna para pasajeros del vehículo ferroviario, y la cual presenta un canal de aire de escape conectado con tecnología de circulación con la cabina interna para pasajeros y que se dirige hacia el exterior del vehículo ferroviario; en donde el sistema de refrigeración para tracción comprende un intercambiador térmico, por delante del cual se conduce aire ambiente aspirado mediante un módulo de ventilación desde un lado de entrada de aire del intercambiador térmico, hacia un lado de salida de aire del intercambiador térmico, para el enfriamiento del intercambiador térmico.From the application EP 2481 898 A1 a railway vehicle with at least one traction element is known, which can be cooled by a traction cooling system; and with an air conditioning installation, which is provided for the air conditioning of an internal passenger cabin of the railway vehicle, and which presents an exhaust air channel connected with circulation technology with the internal passenger cabin and which is directed towards the outside of the railway vehicle; wherein the traction cooling system comprises a heat exchanger, in front of which ambient air drawn through a ventilation module is conducted from an air inlet side of the heat exchanger, to an air outlet side of the heat exchanger, for The heat exchanger cooling.
Como se ha descrito anteriormente, en un vehículo ferroviario convencional existen diferentes dispositivos, por un lado, para el enfriamiento del al menos un componente de tracción, y para la evacuación de aire ambiente desde una cabina interna para pasajeros del vehículo ferroviario. Así, el sistema de refrigeración para tracción, dispuesto habitualmente debajo del piso, con cuyo intercambiador térmico se enfría líquido refrigerante para los componentes de tracción, sirve para mantener en funcionamiento los componentes de tracción. Los mismos pueden tratarse por ejemplo de un convertidor de corriente, o también de un transformador.As described above, in a conventional railway vehicle there are different devices, on the one hand, for the cooling of the at least one traction component, and for the evacuation of ambient air from an internal passenger cabin of the railway vehicle. Thus, the traction cooling system, usually placed under the floor, with which heat exchanger cools liquid cooling for the traction components, serves to keep the traction components running. They can be, for example, a current converter, or also a transformer.
A su vez, la unidad de aire de escape aspira aire desde la cabina interna para pasajeros y lo conduce hacia el exterior del vehículo.In turn, the exhaust air unit draws air from the internal passenger cabin and drives it out of the vehicle.
Ante lo expuesto, el objeto general de la invención consiste en simplificar el complejo equipamiento para la circulación de un flujo en un vehículo ferroviario.In view of the foregoing, the general object of the invention is to simplify the complex equipment for the circulation of a flow in a railway vehicle.
Dicho objeto se resuelve, en el vehículo ferroviario mencionado en la introducción, mediante las características identificativas de la reivindicación 1.Said object is solved, in the railway vehicle mentioned in the introduction, by means of the identifying characteristics of claim 1.
De acuerdo con ello, en el vehículo ferroviario está previsto que un extremo de salida del canal de aire de escape de la instalación de aire acondicionado esté dispuesto del lado de entrada de aire del intercambiador térmico del sistema de refrigeración para tracción, de modo tal que el módulo de ventilación aspire el aire de escape presente en el canal de aire de escape, de modo que el sistema de refrigeración para tracción genere un flujo másico de aire de escape y funcione como una unidad de aire de escape.Accordingly, in the rail vehicle it is provided that an outlet end of the exhaust air channel of the air conditioning system is disposed of the air inlet side of the heat exchanger of the traction cooling system, so that The ventilation module aspirates the exhaust air present in the exhaust air channel, so that the traction cooling system generates a mass flow of exhaust air and functions as an exhaust air unit.
Según este procedimiento, se suprime la unidad de aire de escape utilizada en el estado de la técnica como un componente independiente del vehículo ferroviario. El sistema de refrigeración para tracción asume la función de la unidad de aire de escape para la evacuación de aire de escape desde la cabina interna para pasajeros del vehículo ferroviario. Para ello, puede resultar necesario que el sistema de refrigeración para tracción esté dimensionado mayor en lo referido a la potencia de su ventilador/disposición de ventilador en comparación con los sistemas de refrigeración para tracción convencionales.According to this procedure, the exhaust air unit used in the state of the art as an independent component of the rail vehicle is suppressed. The traction cooling system assumes the function of the exhaust air unit for the evacuation of exhaust air from the internal passenger cabin of the rail vehicle. For this, it may be necessary for the traction cooling system to be larger in relation to the power of its fan / fan arrangement compared to conventional traction cooling systems.
Se presenta la ventaja de que se ahorra espacio constructivo en la zona por debajo del piso del vehículo ferroviario. También es de esperar que una masa total, un consumo de energía eléctrica y los costes torales del vehículo ferroviario se reduzcan.There is an advantage that construction space is saved in the area below the floor of the rail vehicle. It is also expected that a total mass, an electric power consumption and the total costs of the rail vehicle will be reduced.
De manera preferida, en una velocidad mínima de rotación predeterminada del módulo de ventilación, el canal de aire de escape puede estar diseñado geométricamente y dispuesto con su extremo de salida del lado de entrada de aire del intercambiador térmico del sistema de refrigeración para tracción, de modo tal que un flujo másico de aire de escape, requerido en el sistema de aire acondicionado según las exigencias de climatización de la cabina interna para pasajeros, pueda ser evacuado en la velocidad mínima de rotación. Esto garantiza que también se pueda evacuar suficiente aire de escape desde la cabina interior para pasajeros, en el caso de que el componente de tracción eléctrico no requiera refrigeración en ese instante y que el módulo de ventilación funcione en la velocidad mínima predeterminada.Preferably, at a predetermined minimum rotation speed of the ventilation module, the exhaust air channel may be geometrically designed and disposed with its outlet end of the air inlet side of the heat exchanger of the traction cooling system, of such that a mass flow of exhaust air, required in the air conditioning system according to the air conditioning requirements of the internal passenger cabin, can be evacuated at the minimum rotation speed. This ensures that sufficient exhaust air can also be evacuated from the interior passenger cabin, in the event that the electric traction component does not require cooling at that time and that the ventilation module operates at the predetermined minimum speed.
De manera ventajosa, el flujo másico de aire de escape se puede controlar en la línea de aire de escape. Esto permite que se pueda reaccionar ante un eventual requerimiento particularmente elevado de potencia refrigerante para el componente de tracción, incluso por ejemplo uno que surja repentinamente. En este caso, el flujo másico de aire de escape puede se puede reducir de modo que se aspire más aire ambiente, logrando así que se genere un mayor enfriamiento del componente de tracción eléctrico mediante el sistema de refrigeración para tracción. Advantageously, the mass flow of exhaust air can be controlled in the exhaust air line. This allows one to react to an eventual particularly high requirement of cooling power for the tensile component, even for example one that arises suddenly. In this case, the mass flow of exhaust air can be reduced so that more ambient air is aspirated, thereby achieving greater cooling of the electric traction component by means of the traction cooling system.
El flujo másico de aire de escape puede ser controlado, por ejemplo, mediante una válvula de aire giratoria, la cual está integrada en el canal de aire de escape realizando diferentes secciones transversales libres del canal de aire de escape. Cuando por ejemplo se monitorea una temperatura del componente de tracción eléctrico que debe enfriarse, y este monitoreo conduce a la determinación de una necesidad de refrigeración elevada, la válvula de ventilación giratoria puede reducir la sección transversal libre del canal de aire de escape de modo que a pesar de la elevada velocidad del módulo de ventilación, el flujo másico de aire de escape permanezca en esencia igual.The mass flow of exhaust air can be controlled, for example, by a rotary air valve, which is integrated in the exhaust air channel by making different free cross sections of the exhaust air channel. When, for example, a temperature of the electric traction component to be cooled is monitored, and this monitoring leads to the determination of a need for high cooling, the rotating ventilation valve can reduce the free cross-section of the exhaust air channel so that Despite the high speed of the ventilation module, the mass flow of exhaust air remains essentially the same.
En términos generales, el flujo másico de aire de escape puede ser controlado en el sistema de refrigeración para tracción, en función de un requerimiento operacional de refrigeración, del al menos un componente de tracción. Mediante un sensor de caudal de aire se puede realizar un monitoreo del flujo másico de aire de escape en el canal de aire de escape.In general terms, the mass flow of exhaust air can be controlled in the traction cooling system, depending on an operational cooling requirement, of the at least one traction component. Using an air flow sensor, the mass flow of exhaust air in the exhaust air channel can be monitored.
A continuación se describe en detalle un ejemplo de ejecución de la invención en relación al dibujo. La única figura muestra una representación esquemática de un diagrama de bloques de un sistema de refrigeración para tracción con componentes de un vehículo ferroviario que actúan en conjunto.An exemplary embodiment of the invention in relation to the drawing is described in detail below. The only figure shows a schematic representation of a block diagram of a traction cooling system with components of a railway vehicle acting together.
Como está representado en la figura, un sistema de refrigeración para tracción 1, incorporado por ejemplo en un vehículo ferroviario, comprende un intercambiador térmico 2, así como un módulo de ventilación 3. En el presente ejemplo de ejecución, el módulo de ventilación 3 presenta una rueda de ventilación 4, la cual aspira aire ambiente 5 en la dirección de un lado de entrada de aire 6 del intercambiador térmico 2 y lo conduce por delante del intercambiador térmico 2, por lo cual, el aire ambiente calentado abandona el intercambiador térmico 2 del lado de salida de aire 7.As shown in the figure, a traction cooling system 1, incorporated for example in a rail vehicle, comprises a heat exchanger 2, as well as a ventilation module 3. In the present exemplary embodiment, the ventilation module 3 has a ventilation wheel 4, which aspirates ambient air 5 in the direction of an air inlet side 6 of the heat exchanger 2 and drives it in front of the heat exchanger 2, whereby, the heated ambient air leaves the heat exchanger 2 from the air outlet side 7.
El intercambiador térmico 2 puede tratarse de un intercambiador térmico de aire/líquido; en donde en el caso del líquido se trata del líquido refrigerante para un componente de tracción eléctrico que debe enfriarse (por ejemplo, un convertidor de corriente, un transformador) y el líquido refrigerante circula a través de un circuito de refrigeración para tracción.The heat exchanger 2 may be an air / liquid heat exchanger; where in the case of the liquid it is the cooling liquid for an electric traction component that must be cooled (for example, a current converter, a transformer) and the cooling liquid circulates through a cooling circuit for traction.
Mediante una conducción apropiada del flujo, el aire ambiente que atraviesa el intercambiador térmico 2 abandona el sistema de refrigeración para tracción 1 en un flujo de aire 8 soplado.Through proper flow conduction, the ambient air passing through the heat exchanger 2 leaves the traction cooling system 1 in a flow of blown air 8.
Así mismo, el sistema de refrigeración para tracción 1 actúa como una unidad de aire de escape. Para ello, un canal de aire de escape 9 transporta el aire desde una cabina interna para pasajeros del vehículo ferroviario hacia el lado de entrada de aire 6 del intercambiador térmico 2. Un extremo de salida 10 del canal de aire de escape 9 está dispuesto directamente sobre el lado de entrada de aire 6 del intercambiador térmico 2, de modo que el módulo de ventilación 3 genera una baja presión en el extremo de salida 10 del canal de aire de escape 9, la cual produce que el aire 11 aspirado desde la cabina interna para pasajeros también atraviese el intercambiador térmico 2 y se agregue al flujo de aire 8 de aire soplado. Para este fin, puede resultar necesario, perfeccionar el equipamiento de un sistema de refrigeración para tracción convencional en referencia a la potencia de su módulo de aire 3, de modo que en paralelo el intercambiador térmico 2 para el componte de accionamiento eléctrico enfríe y también pueda evacuar el aire de escape de la cabina interna del vehículo.Likewise, the traction cooling system 1 acts as an exhaust air unit. For this, an exhaust air channel 9 transports the air from an internal passenger cabin of the rail vehicle to the air inlet side 6 of the heat exchanger 2. An outlet end 10 of the exhaust air channel 9 is directly arranged on the air inlet side 6 of the heat exchanger 2, so that the ventilation module 3 generates a low pressure at the outlet end 10 of the exhaust air channel 9, which causes the air 11 to be drawn from the cabin Internal passenger also pass through the heat exchanger 2 and is added to the air flow 8 of blown air. For this purpose, it may be necessary to refine the equipment of a conventional traction cooling system in reference to the power of its air module 3, so that in parallel the heat exchanger 2 for the electric drive component cools and can also evacuate the exhaust air from the internal cabin of the vehicle.
Fundamentalmente, la función de la refrigeración del componente de accionamiento eléctrico tiene prioridad para el funcionamiento del sistema de refrigeración para tracción. Por ejemplo, en el caso de que repentinamente se presente un alto requerimiento de refrigeración para el componente de accionamiento eléctrico, un flujo másico de aire de escape puede mantenerse invariable a pesar de la elevada potencia del módulo de aire 3. Para este fin, en el canal de aire de escape 9 está proporcionado un sensor de caudal de aire 12, con cuya ayuda se puede monitorear y medir un caudal del flujo másico de aire de escape en el canal de aire de escape 9. Con ayuda de una válvula de ventilación 13 incorporada en el canal de aire de escape 9 se puede controlar adecuadamente el caudal del flujo másico de aire de escape, ajustando la sección transversal del canal de aire de escape 9 que permanece libre. Para ello, la válvula de ventilación 13 está colgada giratoria y se puede controlar en función del requerimiento de refrigeración para el componente de accionamiento eléctrico.Fundamentally, the cooling function of the electric drive component has priority for the operation of the traction cooling system. For example, in the event that a high cooling requirement is suddenly presented for the electric drive component, a mass flow of exhaust air can remain unchanged despite the high power of the air module 3. For this purpose, in The exhaust air channel 9 is provided with an air flow sensor 12, with the aid of which a mass flow rate of exhaust air can be monitored and measured in the exhaust air channel 9. With the aid of a ventilation valve 13 incorporated in the exhaust air channel 9, the flow rate of the mass exhaust air flow can be adequately controlled by adjusting the cross section of the exhaust air channel 9 that remains free. For this, the ventilation valve 13 is rotatably suspended and can be controlled according to the cooling requirement for the electric drive component.
El módulo de ventilación 3 está controlado en lo referido a la velocidad de su rueda de ventilación 4, en función del requerimiento de refrigeración del componente de accionamiento eléctrico. En general, este control se realiza de modo que ante un requerimiento de refrigeración elevado, una velocidad de la rueda de ventilación 4 se eleva tanto que las funciones de "unidad de aire de escape" y "sistema de refrigeración para tracción" se pueden realizar en paralelo. Tan pronto como el requerimiento de refrigeración del componente de accionamiento eléctrico es tan alto que se generaría un flujo másico de aire de escape demasiado elevado, se acciona la válvula de aire 13 para reducir una sección transversal libre del canal de aire de escape 9.The ventilation module 3 is controlled in relation to the speed of its ventilation wheel 4, depending on the cooling requirement of the electric drive component. In general, this control is carried out so that in the event of a high cooling requirement, a speed of the ventilation wheel 4 is raised so much that the functions of "exhaust air unit" and "traction cooling system" can be performed in parallel. As soon as the cooling requirement of the electric drive component is so high that a mass flow of exhaust air that is too high would be generated, the air valve 13 is operated to reduce a free cross-section of the exhaust air channel 9.
Para el módulo de ventilación 3 se encuentra predeterminada una velocidad mínima, la cual se mantiene cuando no hay un requerimiento de refrigeración para el componente de tracción eléctrico. En este caso, el sistema de refrigeración para tracción 1 actúa en primera línea como una unidad de aire de escape. Para ello, el canal de aire de escape 9 está diseñado geométricamente (con resistencia al flujo del canal) de modo que la velocidad mínima predeterminada del módulo de ventilación es suficiente como para cumplir con los requerimientos de climatización de la cabina interna del vehículo en la instalación de aire acondicionado, o sea, mediante el módulo de ventilación 3 se genera el flujo másico de aire de escape necesario para ello. For the ventilation module 3 a minimum speed is predetermined, which is maintained when there is no cooling requirement for the electric traction component. In this case, the system of traction cooling 1 acts on the front line as an exhaust air unit. For this, the exhaust air channel 9 is geometrically designed (with resistance to the flow of the channel) so that the predetermined minimum speed of the ventilation module is sufficient to meet the air conditioning requirements of the vehicle's internal cabin in the installation of air conditioning, that is, by means of the ventilation module 3 the mass flow of exhaust air necessary for this is generated.
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