WO2019115352A1 - Fahrzeugkühlanlage für ein schienenfahrzeug - Google Patents

Fahrzeugkühlanlage für ein schienenfahrzeug Download PDF

Info

Publication number
WO2019115352A1
WO2019115352A1 PCT/EP2018/083823 EP2018083823W WO2019115352A1 WO 2019115352 A1 WO2019115352 A1 WO 2019115352A1 EP 2018083823 W EP2018083823 W EP 2018083823W WO 2019115352 A1 WO2019115352 A1 WO 2019115352A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cooling system
outlet
vehicle cooling
air
vehicle
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/083823
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Frank
Original Assignee
Mahle International Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mahle International Gmbh filed Critical Mahle International Gmbh
Priority to EP18819041.7A priority Critical patent/EP3724054B1/de
Publication of WO2019115352A1 publication Critical patent/WO2019115352A1/de

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C17/00—Arrangement or disposition of parts; Details or accessories not otherwise provided for; Use of control gear and control systems
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C3/00—Electric locomotives or railcars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D27/00—Heating, cooling, ventilating, or air-conditioning
    • B61D27/0072—Means for cooling only

Definitions

  • the invention relates to a vehicle cooling system for a rail vehicle according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a method for controlling a vehicle cooling system.
  • the main components of a rail vehicle such as power converters or transformers of a trainset, are usually provided by means of a vehicle cooling system, such as, for example, EP 0 915 794 B1 and US Pat
  • the vehicle cooling system in this case has a cooler - usually a liquid-air heat exchanger - and at least one fan, which promotes the cooling air to the radiator.
  • the cooling air cools the cooling liquid in the cooler, which then flows to the main component and cools it.
  • the cooling air can also cool secondary components of the rail vehicle, such as inductors, fly-type transformers, traction motors or control cabinets.
  • the cooling air is divided after the blower and an outlet flow of the cooling air into the environment and a side stream of the cooling air fed to the secondary components.
  • the amount of cooling air and thus the cooling capacity of the vehicle cooling system are controlled by the speed of the respective fan.
  • the division of the cooling air into the outlet flow and the secondary flow also depends on the speed of the respective blower and on the geometric design of the vehicle cooling system.
  • Sufficient cooling of the cooling liquid in the radiator and consequently the main components can be achieved even with a reduced cooling capacity of the vehicle cooling system and correspondingly at a low speed of the blower. Only at a high ambient temperature, the speed must the blower and accordingly the cooling capacity of the vehicle cooling system can be increased. With a reduced cooling capacity of the vehicle cooling system and correspondingly at a low speed of the blower, however, the secondary flow of the cooling air is too low, so that the secondary components are not sufficiently cooled. This can be avoided, for example, by operating the fan at a higher speed than necessary to cool the main components. Alternatively, the flow cross-section of the low-flow stream can be reduced relative to the flow cross-section of the secondary stream and increased in accordance with the flow resistance counteracting the outlet stream.
  • the object of the invention is therefore to improve a vehicle cooling system of the generic type and a method for controlling a vehicle cooling system such that the described disadvantages are overcome.
  • the present invention is based on the general idea, flow resistance in a vehicle cooling system for a rail vehicle depending on To control a load condition of the vehicle cooling system and thereby reduce energy losses in the vehicle cooling system.
  • the vehicle cooling system comprises a cooler through which cooling air can flow for cooling at least one main component, to which downstream at least one fan chamber, each with a fan, adjoins.
  • the at least one fan chamber in each case has a main outlet arranged downstream of the respective fan, through which outlet air can flow out of the vehicle cooling system.
  • the at least one fan chamber also has a respective secondary outlet arranged downstream of the respective fan, through which a secondary component cooling air can flow for cooling at least one secondary component of the rail vehicle.
  • the vehicle cooling system also has an exhaust air duct with an exhaust air outlet, through which the secondary component cooling air can be supplied from the secondary outlet of the at least one blower chamber to the at least one secondary component.
  • a control device of the vehicle cooling system controls the cooling of the at least one secondary component with the secondary component cooling air.
  • a flow cross-section of the main outlet of the at least one blower chamber can be changed by the control device. In a full load state of the vehicle cooling system, the flow cross section of the main outlet is maximized and in one of the partial load states of the vehicle cooling system, the flow cross section of the main outlet is reduced.
  • the vehicle cooling system is thus operable in the full load condition or in one of the multiple partial load conditions.
  • the full load state is characterized by a maximum speed and the multiple part load conditions are defi ned by a comparison with the full load lower speed of the respective fan.
  • the several partial load states differ by the speed of the respective fan, wherein the speed can be variable or stepwise changeable. Accordingly, the number of partial load conditions of Vehicle cooling system to be infinite or limited. An energetically most favorable part-load condition arises in the vehicle cooling system at a minimum rotational speed, which is currently sufficient for cooling the at least one main component.
  • the flow cross-section of the main outlet is maximized according to the invention in the full-load state of the vehicle cooling system-for example, at a high ambient temperature.
  • the outlet air consequently flows out of the vehicle cooling system with a minimum flow resistance from the flange outlet of the at least one blower chamber.
  • the secondary component cooling air flows via the exhaust air duct to the at least one secondary component. Due to a total high amount of the conveyed cooling air and the amount of sub-component cooling air for cooling the at least one minor component in the full load condition of the vehicle cooling system is sufficiently high. Overall, both the at least one main component and the at least one side component are effectively cooled in the full load state of the vehicle cooling system.
  • the flow cross-section of the main outlet is maximized, so that the maximum output of the fan can be reduced compared to conventional solutions. As a result, energy losses in the vehicle cooling system in the full load state can be advantageously reduced.
  • the flow cross section of the main outlet is reduced in the partial load conditions of the vehicle cooling system compared to the full load condition.
  • the flow resistance of the outlet air at the main outlet is increased.
  • the flow cross-section of the main outlet decreases with the falling speed of the fan and is adapted in each of the partial load conditions such that regardless of the partial load condition of the vehicle cooling system sufficient for cooling the subcomponent cooling air flows to the at least one subcomponent. Consequently, the vehicle cooling system can be operated predominantly in the most energetically favorable partial load condition, which is defined by the minimum speed of the respective fan which is sufficient for cooling the at least one main component. Energy losses are thus significantly reduced compared to conventional solutions.
  • the control device has at least one pressure-controlled and passively adjustable passive actuator for controlling the flow cross-section.
  • the adjustable passive actuator can be adjustable depending on the dynamic pressure at the main outlet in the at least one fan chamber or alternatively on the pressure difference in two adjacent fan chambers.
  • the adjustable passive actuator can have an adjustment lever and a restoring spring cooperating with the adjustment lever, which counteracts the back pressure or the pressure difference.
  • the adjustment lever cooperates with the main outlet in such a way that the flow cross section is variable. In a starting position no back pressure and no pressure difference in the at least one fan room are constructed. The return spring is relaxed and minimizes the flow cross section of the main outlet.
  • the control device has at least one adjustable active actuator for controlling the flow cross section.
  • the active actuator can be actively adjusted depending on the speed of the at least one fan.
  • the adjustable actuation actuator can be, for example, a linear drive which, depending on the rotational speed of the respective fan and thus on the current partial load condition of the vehicle cooling system, alters the flow cross section of the main outlet.
  • a controllable flap arrangement with at least one flap is fixed to the main outlet of at least one blower chamber.
  • the adjustable flap of the flap arrangement may have an angle of incidence to the flow direction of the outlet air in the at least one fan chamber, and thereby the flow cross section of the main outlet may be variable.
  • the angle of attack can, for example, be variable between 0 ° and 120 °, wherein at a minimum angle of attack equal to 0 ° the at least one flap of the flap arrangement lies in the flow direction of the outlet air and thereby the flow cross section is maximized.
  • the at least one flap of the flap arrangement lies transversely to the flow direction of the outlet air and the flow cross-section of the skin outlet is minimized.
  • the plurality of flaps of the flap arrangement can be arranged on the main outlet and, at the maximum angle of attack, cover each other in regions, so that the main outlet is completely closed.
  • the flaps of the flap arrangement can be configured or arranged at the main outlet such that even at the maximum angle of attack, the main outlet can be flowed through by a minimum flow cross section.
  • the flaps of the flap arrangement can also be used for guiding the outlet air in a predeterminable direction and, for example, each formed in the form of a guide blade his.
  • the flap arrangement can cooperate with the adjustable passive actuator as well as with the adjustable active actuator and thereby be controlled.
  • a controllable diaphragm arrangement is defined at the main outlet of the at least one fan chamber.
  • the diaphragm arrangement has two mutually displaceable diaphragm gratings with a plurality of throughflow openings which do not overlap or partially or completely overlap.
  • the throughflow openings of the two diaphragm grids overlap completely and the flow cross section of the skin outlet is maximized.
  • the flow openings do not overlap or only partially, so that the flow cross section is also reduced accordingly.
  • the flow openings can be arbitrarily - for example, slot-shaped, round or square - be formed.
  • the diaphragm arrangement can interact with the adjustable passive actuator as well as with the adjustable active actuator and thereby be controlled.
  • a wind shadow element can advantageously be provided.
  • the wind shadow element can be fixed in the direction of travel in front of the at least one main outlet and / or in front of the exhaust air outlet.
  • a slipstream may be formed by the slipstream element at the at least one skin outlet and / or at the exhaust outlet, thereby reducing the backpressure upon discharge of the outlet air and / or the minor component cooling air.
  • the direction of travel of the vehicle cooling system corresponds to the direction of travel of the rail vehicle in which the vehicle cooling system is installed.
  • the wind shadow element can, for example, by a baffle or alternatively by a return of a SchienenINDka- rosserie at the at least one main outlet and / or be formed at the exhaust outlet.
  • the wind shadow element can also be a partial air flow, which is branched off from the outlet air and / or the secondary component cooling air and in each case is led out of the vehicle cooling system via an acceleration channel.
  • the respective acceleration channel is designed in such a way that the respective partial air flow in the respective acceleration channel is guided with a minimum energy loss.
  • the respective partial air flow When flowing out of the vehicle cooling system, the respective partial air flow then has a higher speed and / or a higher pressure than the outlet air flowing out of the at least one main outlet or to the secondary component cooling air flowing out of the exhaust air channel and may have a slipstream at the at least one main outlet and / or form at the exhaust outlet.
  • the vehicle cooling system can be operated predominantly in the most energy-efficient part-load state, with both the main component and the secondary component being sufficiently cooled at all times.
  • the maximum output of the at least one fan and thus of the vehicle cooling system and thus the energy consumption of the vehicle cooling system can be considerably reduced.
  • the invention also relates to a method for controlling a vehicle cooling system - in particular the vehicle cooling system described above - in a rail vehicle.
  • a cooling air flows through a radiator and through at least one subsequent blower compartment, each with a blower.
  • exhaust air from the vehicle cooling system flows through a main outlet of the at least one blower chamber and a secondary component cooling air for cooling at least one secondary component of the rail vehicle by a secondary outlet of the at least one fan chamber.
  • An exhaust air duct of the vehicle cooling system with an exhaust air outlet leads the secondary component cooling air from the secondary outlet of the at least one blower chamber to the at least one secondary component, wherein a control device of the vehicle cooling system controls the cooling of the secondary component with the secondary component cooling air.
  • control device changes a flow cross-section of the main outlet of the at least one blower chamber, wherein in a full load state of the vehicle cooling system the flow cross section of the main outlet is maximized and the flow cross section of the main outlet is reduced in one of the partial load states of the vehicle cooling system.
  • the vehicle cooling system is operated in the vol-load state in which the control device maximizes the flow cross-section of the main outlet according to the invention.
  • the outlet air then flows through the fluid outlet of the at least one fan chamber with a minimized flow resistance and compared to the conventional solutions, the maximum power of the vehicle cooling system and the fan can be reduced.
  • the exhaust air duct leads the secondary component cooling air to the at least one secondary component and then out of the vehicle cooling system via the exhaust air outlet. Since a high amount of the cooling air is conveyed overall in the full-load state, the secondary component of the vehicle cooling system is sufficiently cooled as well.
  • both the at least one main component and the at least one secondary component are effectively cooled in the full load state of the vehicle cooling system, and energy losses in the vehicle cooling system are advantageously reduced in the full load state due to the maximum flow cross section of the main outlet.
  • the control device reduces the flow cross section of the main outlet and thereby increases the flow resistance of the outlet air at the main outlet.
  • the cooling air is divided into the outlet air and the subcomponent cooling air.
  • the flow cross section is controlled in such a way that, independently of the partial load condition of the vehicle cooling system, a quantity of secondary component cooling air which is sufficient for cooling is conducted to the at least one secondary component. Consequently, the vehicle cooling system can be operated predominantly in the lowest-energy part-load state and energy losses are significantly reduced in comparison to conventional solutions.
  • control device can change the flow cross-section of the main outlet of the at least one fan chamber continuously or stepwise.
  • the flow cross-section can be adapted to the respective partial load condition of the vehicle cooling system, thereby achieving predominantly the most energetically favorable partial load condition.
  • the control device can change the flow cross-section as a function of the back pressure at the main outlet in the at least one blower chamber in a pressure-controlled manner and passively by at least one adjustable passive actuator.
  • the passive actuator By means of the passive actuator, the flow cross-section can be controlled energy-saving and the energy consumption of the vehicle cooling system can be reduced.
  • the control device can actively change the flow cross-section as a function of the rotational speed of the fan by means of at least one adjustable active actuator.
  • the adjustable active actuator can be controlled with a speed control signal of the corresponding blower.
  • control device controls the flow cross-section through a controllable flap arrangement with several adjustable flaps controls.
  • the plurality of adjustable flaps of the flap arrangement can also direct the outlet air out of the at least one blower chamber in a predeterminable direction.
  • the adjustable flaps of the flap arrangement can be arranged at an angle of attack, for example between 0 ° and 120 °, relative to the direction of flow of the outlet air, thereby changing the flow cross-section of the main outlet.
  • the flap assembly can interact with and be controlled by both the adjustable passive actuator and the adjustable actuator.
  • control device controls the flow cross-section through a controllable diaphragm arrangement with two mutually adjustable diaphragm grids.
  • the two diaphragm grids can be displaced relative to one another so that a plurality of flow openings of the two diaphragm grids do not overlap or partially or completely overlap.
  • the flow cross-section of the main outlet is changed and thereby controlled.
  • the diaphragm assembly can interact with both the adjustable passive actuator and the adjustable actuator actuator and thereby be controlled.
  • a partial air flow is branched off from the outlet air or from the secondary component cooling air.
  • the respective partial air flow is guided in each case via an acceleration channel in the direction of travel in front of the at least one main outlet or in front of the exhaust air outlet from the vehicle cooling system, thereby forming a slipstream element.
  • the respective partial air flow is guided in the respective acceleration channel with a minimum energy loss, so that the respective partial air flow flows out of the vehicle cooling system at a higher speed and / or a higher pressure than the outlet air or the secondary component cooling air.
  • a slipstream at the at least one main outlet or at formed the exhaust air outlet and the counter-pressure of a counter-air flow at the at least one main outlet or at the exhaust outlet are advantageously reduced.
  • the vehicle cooling system can be operated predominantly in the energetically most favorable partial load condition and the at least one main component as well as the at least one secondary component can thereby be sufficiently cooled.
  • FIG. 5 and 6 are side views of a vehicle cooling system according to the invention with an open and a closed flap arrangement
  • FIG. 7 and 8 are side views of a vehicle cooling system according to the invention with an open and a closed Blendenanord- tion;
  • FIGS. 9 and 10 are side views of a vehicle cooling system according to the invention with a passive actuator
  • FIG. 11 and 12 are views of a vehicle cooling system according to the invention with a slipstream element, which is formed on a SchienenINDka- rosserie;
  • FIG. 13 and 14 are views of a vehicle cooling system according to the invention in one
  • Figures 15 and 16 are views of the vehicle cooling system shown in Figures 13 and 14 in an opposite direction of travel.
  • FIG. 17 and 18 are views of a vehicle cooling system according to the invention with a slipstream element, which is formed by a baffle.
  • FIG. 1 shows a schematic side view
  • FIG. 2 shows a schematic view from above of a vehicle cooling system 1 according to the invention in a full-line state.
  • the vehicle cooling system 1 comprises a radiator 3, which can be flowed through by cooling air 2, for cooling at least one main component of the rail vehicle to which downstream blower chambers 4a and 4b each have a fan 5a and 5b.
  • the respective blower chamber 4a and 4b has a main outlet 6a and 6b arranged downstream of the respective blower 5a and 5b, through which outlet air 7 flows out of the vehicle cooling system 1.
  • the main outlets 6a and 6b in the full load state have the same dimensions, which, however, can also differ.
  • the respective fan chamber 4a and 4b also has a secondary outlet 9a and 9b connected downstream of the respective fan 5a and 5b, through which a secondary component cooling air 10 for cooling a secondary component 11 of the rail vehicle can flow.
  • the vehicle cooling system 1 also has an exhaust air duct 12 with an exhaust air outlet 13, through which the subcomponent cooling air 10 can be supplied from the auxiliary outlets 9a and 9b of the blower chambers 4a and 4b to the secondary component 11.
  • the secondary component cooling air 10 is supplied to the secondary component 11 only through the secondary outlet 9a of the fan chamber 4a, for which purpose the secondary outlet 9b of the fan chamber 4b is closed by a controllable control flap 14.
  • a control device 15 of the vehicle cooling system 1 controls the cooling of the secondary component 11 with the secondary component cooling air 10.
  • the control device 15 changes a flow cross-section S a of the main outlet 6 a of the fan chamber 4 a and thereby changes a flow resistance of the outlet air 7 at the main outlet 6 a.
  • control device 15 can also or exclusively change a flow cross-section S b of main outlet 6b of fan chamber 4b.
  • the control flap 14 may be controlled by the control device 15.
  • the vehicle cooling system 1 is in the full load state, and the flow area S a and S b of the main outlets 6 a and 6 b are maximized.
  • the full-load state is defined by a maximum speed of the fans 5a and 5b, and the outlet air 7 flows out of the vehicle cooling system 1 with a minimum flow resistance through the main outlets 6a and 6b.
  • the secondary component cooling air 10 flows from the secondary outlet 9a via the exhaust air duct 12 to the secondary component 11 and is discharged from the vehicle cooling system 1 through the exhaust air outlet 13. Due to a total amount of the delivered cooling air 2, the amount of the subcomponent cooling air 10 for cooling the subcomponent 11 in the full load state of the vehicle cooling system 1 is also sufficient.
  • the flow cross sections S a and S b of the two main outlets 6a and 6b are maximized, so that energy losses in the vehicle cooling system 1 are reduced.
  • FIG. 3 shows a schematic side view
  • FIG. 4 shows a schematic view from above of the vehicle cooling system 1 according to the invention in one of the possible partial load states.
  • the number of rotations of the fans 5a and 5b is reduced in the partial load conditions, and the plural part load conditions of the vehicle refrigeration system 1 are different from each other by the number of revolutions of the fans 5a and 5b.
  • the flow cross-section S a of the main outlet 6 a is reduced here compared to the full-load state.
  • the flow resistance of the outlet air 7 at the main outlet 6a is increased and the outlet air 7 flows out of the second component cooling air 10 Mauauslass 9a off.
  • the flow cross-section S a of the main outlet 6 a can be adapted to any speed of the fans 5 a and 5 b, so that in each part-load state, regardless of the speed of the fans 5 a and 5 b, a quantity of the secondary-component cooling air 10 sufficient for cooling flows to the secondary component 11.
  • the vehicle cooling system 1 is thus operable at a minimum rotational speed of the fans 5a and 5b necessary for sufficiently cooling the main component. Energy losses in the vehicle cooling system 1 can be significantly reduced.
  • FIG. 5 and 6 show schematic side views of the vehicle cooling system 1 according to the invention with an open and a closed flap arrangement 16, which is arranged on the main outlet 6a and controllable by the control device 15.
  • the flap arrangement 16 has a plurality of adjustable flaps 17, which have an angle of incidence a to the flow direction 18 of the outlet air 7 in the fan chamber 4 a and change the flow cross-section S a of the main outlet 6 a .
  • At an angle ⁇ equal to 0 ° - as shown in Fig. 5 - are the flaps 17 of the flap assembly 16 in the flow direction 18 of the outlet air 7 and thereby the flow cross-section S a of the main outlet 6a is maximized.
  • At the angle of attack a equal to about 120 ° - as shown in Fig.
  • flaps 17 of the flap assembly 16 transverse to the flow direction 18 of the outlet air 7 and the flow cross-section S a of the skin outlet 6a is minimized.
  • the flaps 17 of the flap assembly 16 are also suitable for directing the outlet air 7 in a predetermined direction.
  • the flap assembly 16 cooperates with an adjustable controllable active actuator 19.
  • Fig. 7 and Fig. 8 show schematic side views of the vehicle cooling system 1 according to the invention with an open and a closed Blendenan- order 20, the two mutually displaceable aperture grids 21 with a plurality Throughflow openings 22 has.
  • the flow-through openings 22 completely overlap and the flow cross-section S a of the main outlet 6 a is maximized.
  • the through-flow openings 22 do not overlap and the flow cross-section S a of the main outlet 6 a is minimized.
  • the minimum flow area S a of the main outlet 6 a is equal to zero.
  • the diaphragm assembly 20 acts in this embodiment with the adjustable controllable active actuator 19 to gether.
  • FIG. 9 and 10 show schematic side views of the vehicle cooling system 1 according to the invention with a controllable passive actuator 23 with an adjusting lever 24 and with a restoring spring 25 cooperating with the adjusting lever 24.
  • the adjusting lever 24 is in a starting position - On and the return spring 25 is relaxed.
  • the flow openings 22 of the diaphragm grille 21 do not overlap and the flow cross section S a is minimized. If the rotational speed of the blower 5a is increased, a back pressure prevails in the blower space 4a at the main outlet 6a.
  • the adjusting lever 24 is adjusted counter to the action of the restoring spring 25 and the diaphragm grids 21 shift relative to one another.
  • the flow cross-section S a of the low-pressure outlet 6 a can be controlled in a particularly reliable and energy-saving manner.
  • FIG. 11 shows a schematic view from above and FIG. 12 shows a schematic side view of the vehicle cooling system 1.
  • the vehicle cooling system 1 has a slipstream arranged in front of the exhaust air outlet 13 in the direction of travel 26 a.
  • element 27a which in this embodiment is a recess 28a of a rail vehicle body 29.
  • the exhaust air outlet 13 lies in the direction of travel 26 a in the slipstream of the return 28 a, so that the counterpressure of a counter-air flow 30 when the secondary component cooling air 10 flows out of the vehicle cooling system 1 is reduced.
  • a further slipstream element 27b is arranged, which is likewise formed by a recess 28b of the rail vehicle body 29.
  • the main outlet 6b lies in the slipstream of the return 28b, and the back pressure of the counter-air flow 30 can also be reduced when the outlet air 7 flows out of the vehicle cooling system 1.
  • the slipstream element 27a is a partial airflow 31a of the secondary component cooling air 10, which branches off the secondary component cooling air 10 and through an acceleration channel 32a out of the vehicle cooling system 1 is performed.
  • the acceleration channel 32a is designed in such a way that the partial airflow 31a has a higher velocity and / or a higher pressure than the secondary component cooling air 10 when flowing out of the vehicle cooling system 1.
  • the acceleration channel 32a is located in front of the exhaust air outlet 13 and the partial air stream 31a shadows the secondary component cooling air O as it flows out of the exhaust air outlet 13, so that the counter-pressure of the counter-air flow 30 is reduced.
  • the vehicle cooling system 1 also has the windshield element 27b, which is formed by a partial airflow 31b of the outlet air 7.
  • the partial air flow 31 b of the outlet air 7 is guided through an acceleration channel 32 b, so that the partial air flow 31 b has a higher velocity than the outlet air 7 when flowing out of the vehicle cooling system 1 and can shade it.
  • 15 shows a schematic view from above
  • FIG. 16 shows a schematic side view of the vehicle cooling system 1 from FIG. 13 and FIG. 14 in a direction of travel 26b, which is opposite to the direction of travel 26a.
  • the partial airflow 31 b when flowing out of the vehicle cooling system 1 has a higher speed than the outlet air 7 and the acceleration channel 32 b is located in the direction of travel 26 b before the main outlet 6 b.
  • the partial airflow 31b forms a slipstream for the outlet air 7 flowing out of the main outlet 6b, and the counter-pressure of the counter-airflow 30 at the main outlet 6b is reduced.
  • FIG. 17 shows a schematic view from above and FIG. 18 shows a schematic side view of the vehicle cooling system 1.
  • the wind shadow elements 27a and 27b are each formed by a guide plate 33a and 33b and shadow the exhaust outlet 13 and the main outlet 6b ,
  • the baffle 33a forms a wind chime for the exhaust air outlet 13 in the direction of travel 26a, so that the counter-pressure of the counter-air flow 30 during the outflow of the secondary component cooling air 10 is advantageously reduced. Accordingly, the wind shadow element 27b forms a slipstream for the main exhaust outlet 6b when the direction of travel is opposite to the direction of travel 26a shown in FIG.
  • energy losses both in the full load condition as well as in the individual partial load conditions can be significantly reduced.
  • the maximum output of the fans 5a and 5b and thereby the energy consumption of the vehicle cooling system 1 can be reduced.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Cooling, Air Intake And Gas Exhaust, And Fuel Tank Arrangements In Propulsion Units (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugkühlanlage (1) für ein Schienenfahrzeug. Die Fahrzeugkühlanlage (1) umfasst einen von Kühlluft (2) durchströmbaren Kühler (3)zum Kühlen wenigstens einer Nebenkomponente, an den stromab wenigstens ein Gebläseraum (4a, 4b) mit jeweils einem Gebläse (5a, 5b) anschließt. Der wenigstens eine Gebläseraum (4a, 4b) weistjeweils einen Hauptauslass (6a, 6b) und einen Nebenauslass (9a, 9b) auf, durch die eine Auslassluft (7) aus der Fahrzeugkühlanlage (1) und eine Nebenkomponentenkühlluft (10) zu einer Ne- benkomponente (11) des Schienenfahrzeugsausströmen kann. Die Fahrzeug- kühlanlage (1) weistferner einen Abluftkanal (12) mit einem Abluftauslass (13) auf, derdie Nebenkomponentenkühlluft (10) von dem Nebenauslass (9a, 9b) der Nebenkomponente (11) zuführt.Eine Steuereinrichtung (15) der Fahrzeugkühlan- lage (1) steuern das Kühlens der Nebenkomponente (11) mit der Nebenkompo- nentenkühlluft (10). Erfindungsgemäßist durch die Steuereinrichtung (15) ein Strömungsquerschnitt (Sa, Sb) des Hauptauslasses (6a, 6b) veränderbar, wobei der Strömungsquerschnitt (Sa, Sb) in einem Volllastzustand der Fahrzeugkühlanlage (1) maximiert und in einem der Teillastzustände der Fahrzeugkühlanlage (1) reduziert ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Steuern der Fahrzeugkühlanlage (1).

Description

Fahrzeugkühlanlage für ein Schienenfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugkühlanlage für ein Schienenfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Steuern einer Fahrzeugkühlanlage.
Flauptkomponenten eines Schienenfahrzeugs wie beispielsweise Stromrichter oder Transformatoren eines Triebzugs werden üblicherweise über eine Fahr- zeugkühlanlage - wie beispielsweise aus EP 0 915 794 B1 und
DE 10 2014 221 143 B4 bereits bekannt - gekühlt. Die Fahrzeugkühlanlage weist dabei einen Kühler - üblicherweise einen Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher - und wenigstens ein Gebläse auf, das die Kühlluft zu dem Kühler fördert. Die Kühlluft kühlt die Kühlflüssigkeit in dem Kühler, die anschließend zu der Fiauptkomponen- te strömt und diese kühlt. Um Bauraum einzusparen und zusätzliche Kühlkompo- nenten zu vermeiden, können durch die Kühlluft auch Nebenkomponenten des Schienenfahrzeugs wie beispielsweise Drosselspulen, Flilfstransformatoren, Fahrmotoren oder auch Schaltschränke gekühlt werden. Dazu wird die Kühlluft nach dem Gebläse aufgeteilt und ein Auslassstrom der Kühlluft in die Umgebung und ein Nebenstrom der Kühlluft den Nebenkomponenten zugeleitet. Die Menge der Kühlluft und folglich die Kühlleistung der Fahrzeugkühlanlage werden durch die Drehzahl des jeweiligen Gebläses gesteuert. Auch die Aufteilung der Kühlluft in den Auslassstrom und in den Nebenstrom hängt von der Drehzahl des jeweili- gen Gebläses und von der geometrischen Ausgestaltung der Fahrzeugkühlanla- ge ab.
Ein ausreichendes Kühlen der Kühlflüssigkeit in dem Kühler und folglich der Flauptkomponenten kann bereits bei einer reduzierten Kühlleistung der Fahr- zeugkühlanlage und entsprechend bei einer niedrigen Drehzahl des Gebläses erreicht werden. Erst bei einer hohen Umgebungstemperatur muss die Drehzahl des Gebläses und entsprechend die Kühlleistung der Fahrzeugkühlanlage erhöht werden. Bei einer reduzierten Kühlleistung der Fahrzeugkühlanlage und entspre- chend bei einer kleinen Drehzahl des Gebläses ist jedoch der Nebenstrom der Kühlluft zu gering, so dass die Nebenkomponenten nicht ausreichend gekühlt werden. Dies kann beispielsweise dadurch vermieden werden, dass das Gebläse bei einer höheren Drehzahl als zum Kühlen der Flauptkomponenten notwendig betrieben wird. Alternativ kann der Strömungsquerschnitt des Flautstroms relativ zu dem Strömungsquerschnitt des Nebenstroms reduziert und entsprechend der dem Auslassstrom entgegenwirkende Strömungswiderstand erhöht werden. Nachteiligerweise führt dies bei einer maximalen Kühlleistung der Fahrzeugkühl- anlage dazu, dass dem an die Umgebung geleiteten Auslassstrom ein zu hoher Strömungswiderstand entgegenwirkt und ein leistungsstärkeres Gebläse für den Volllastbetrieb gewählt werden muss. Bei beiden Lösungen entstehen uner- wünschte Energieverluste. Nachteiligerweise wirkt dem ausströmenden Auslass- strom und insbesondere dem ausströmenden Nebenstrom bei einer hohen Ge- schwindigkeit des Schienenfahrzeugs ein durch die Gegenluftströmung verur- sachter Gegendruck entgegen, was die Kühlleistung der Fahrzeugkühlanlage reduziert und zu weiteren unerwünschten Energieverlusten führt.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Fahrzeugkühlanlage der gattungs- gemäßen Art sowie ein Verfahren zum Steuern einer Fahrzeugkühlanlage derart zu verbessern, dass die beschriebenen Nachteile überwunden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhän- gigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, Strömungswi- derstände in einer Fahrzeugkühlanlage für ein Schienenfahrzeug abhängig von einem Lastzustand der Fahrzeugkühlanlage zu steuern und dadurch Energiever- luste in der Fahrzeugkühlanlage zu reduzieren. Die Fahrzeugkühlanlage umfasst dabei einen von Kühlluft durchströmbaren Kühler zum Kühlen wenigstens einer Flauptkomponente, an den stromab wenigstens ein Gebläseraum mit jeweils ei- nem Gebläse anschließt. Der wenigstens eine Gebläseraum weist jeweils einen dem jeweiligen Gebläse stromab angeordneten Flauptauslass auf, durch den eine Auslassluft aus der Fahrzeugkühlanlage ausströmen kann. Ferner weist der we- nigstens eine Gebläseraum auch jeweils einen dem jeweiligen Gebläse stromab angeordneten Nebenauslass auf, durch den eine Nebenkomponentenkühlluft zum Kühlen wenigstens einer Nebenkomponente des Schienenfahrzeugs aus- strömen kann. Die Fahrzeugkühlanlage weist zudem einen Abluftkanal mit einem Abluftauslass auf, durch den die Nebenkomponentenkühlluft von dem Nebenaus- lass des wenigstens eines Gebläseraumes der wenigstens einen Nebenkompo- nente zugeführt werden kann. Eine Steuereinrichtung der Fahrzeugkühlanlage steuert dabei das Kühlen der wenigstens einen Nebenkomponente mit der Ne- benkomponentenkühlluft. Erfindungsgemäß ist durch die Steuereinrichtung ein Strömungsquerschnitt des Flauptauslasses des wenigstens eines Gebläserau- mes veränderbar. In einem Volllastzustand der Fahrzeugkühlanlage ist dabei der Strömungsquerschnitt des Hauptauslasses maximiert und in einem der Teillast- zustände der Fahrzeugkühlanlage ist der Strömungsquerschnitt des Hauptaus- lasses reduziert.
Die Fahrzeugkühlanlage ist folglich in dem Volllastzustand oder in einem der mehreren Teillastzuständen betreibbar. Der Volllastzustand ist dabei durch eine maximale Drehzahl und die mehreren Teillastzustände sind durch eine im Ver- gleich zu dem Vollastzustand niedrigere Drehzahl des jeweiligen Gebläses defi niert. Die mehreren Teillastzustände unterscheiden sich durch die Drehzahl des jeweiligen Gebläses, wobei die Drehzahl stetig oder auch stufenweise veränder- bar sein kann. Entsprechend kann auch die Anzahl der Teillastzustände der Fahrzeugkühlanlage unendlich oder begrenzt sein. Ein energetisch günstigster Teillastzustand stellt sich in der Fahrzeugkühlanlage bei einer minimalen Dreh- zahl ein, die aktuell zum Kühlen der wenigstens einen Flauptkomponente aus- reicht.
Der Strömungsquerschnitt des Flauptauslasses ist in dem Vollastzustand der Fahrzeugkühlanlage - beispielsweise bei einer hohen Umgebungstemperatur - erfindungsgemäß maximiert. Die Auslassluft strömt folglich mit einem minimalen Strömungswiderstand aus dem Flaupauslass des wenigstens einen Gebläserau- mes aus der Fahrzeugkühlanlage. Die Nebenkomponentenkühlluft strömt dabei über den Abluftkanal zu der wenigstens einen Nebenkomponente. Aufgrund einer insgesamt hohen Menge der geförderten Kühlluft ist auch die Menge der Neben- komponentenkühlluft zum Kühlen der wenigstens einen Nebenkomponente in dem Volllastzustand der Fahrzeugkühlanlage ausreichend hoch. Insgesamt sind sowohl die wenigstens eine Flauptkomponente als auch die wenigstens eine Ne- benkomponente in dem Volllastzustand der Fahrzeugkühlanlage effektiv gekühlt. Dabei ist der Strömungsquerschnitt des Flauptauslasses maximiert, so dass die Maximalleistung des Gebläses im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen redu- ziert werden kann. Dadurch können Energieverluste in der Fahrzeugkühlanlage in dem Volllastzustand vorteilhaft reduziert werden.
Der Strömungsquerschnitt des Flauptauslasses ist in den Teillastzuständen der Fahrzeugkühlanlage im Vergleich zu dem Volllastzustand reduziert. Entspre- chend ist der Strömungswiderstand der Auslassluft an dem Flauptauslass erhöht. Auf diese Weise kann ein Aufteilen der Kühlluft in die Auslassluft und in die Ne- benkomponentenkühlluft gesteuert werden. Zweckgemäß nimmt der Strömungs- querschnitt des Flauptauslasses mit der fallenden Drehzahl des Gebläses ab und ist in jedem der Teillastzustände derart angepasst, dass unabhängig von dem Teillastzustand der Fahrzeugkühlanlage eine zum Kühlen ausreichende Menge der Nebenkomponentenkühlluft zu der wenigstens einen Nebenkomponente strömt. Die Fahrzeugkühlanlage ist folglich überwiegend in dem energetisch günstigsten Teillastzustand betreibbar, der durch die minimale zum Kühlen der wenigstens einen Hauptkomponente ausreichende Drehzahl des jeweiligen Ge- bläses definiert ist. Energieverluste sind dadurch im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen deutlich reduziert.
Vorteilhafterweise ist bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Fahrzeug- kühlanlage vorgesehen, dass die Steuereinrichtung wenigstens ein druckgesteu- ertes und passiv verstellbares Passivstellglied zum Steuern des Strömungsquer- schnitts aufweist. Vorteilhafterweise kann das verstellbare Passivstellglied ab- hängig von dem Staudruck an dem Hauptauslass in dem wenigstens einen Ge- bläseraum oder alternativ von der Druckdifferenz in zwei benachbarten Gebläse- räumen verstellbar sein. So kann das verstellbare Passivstellglied einen Verstell- hebel und eine mit dem Verstellhebel zusammenwirkende Rückstellfeder aufwei- sen, die entgegen dem Staudruck oder der Druckdifferenz wirkt. Zweckgemäß wirkt der Verstellhebel mit dem Hauptauslass derart zusammen, dass der Strö- mungsquerschnitt veränderbar ist. In einer Ausgangsposition sind kein Staudruck und keine Druckdifferenz in dem wenigstens einen Gebläseraum aufgebaut. Die Rückstellfeder ist entspannt und der Strömungsquerschnitt des Hauptauslasses minimiert. Werden durch die steigende Drehzahl des jeweiligen Gebläses ein Staudruck oder eine Druckdifferenz in dem Gebläseraum aufgebaut, so wirken diese gegen die Rückstellfeder. Der Verstellhebel des verstellbaren Passivstell- glieds wird aus der Ausgangsposition verstellt und der Strömungsquerschnitt des Hauptauslasses wird erhöht. Sobald der Staudruck zurückgeht oder die Druckdif- ferenz ausgeglichen ist, bringt die Rückstellfeder den Verstellhebel in die Aus- gangsposition und der Strömungsquerschnitt wird reduziert. Bei einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fahrzeugkühlanla- ge ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die Steuereinrichtung wenigstens ein verstellbares Aktivstellglied zum Steuern des Strömungsquerschnitts aufweist. Das Aktivstellglied kann abhängig von der Drehzahl des wenigstens einen Ge- bläses aktiv verstellbar sein. So kann das verstellbare Aktivstellglied beispiels weise ein Linearantrieb sein, der anhängig von der Drehzahl des jeweiligen Ge- bläses und somit von dem aktuellen Teillastzustand der Fahrzeugkühlanlage den Strömungsquerschnitt des Hauptauslasses verändert.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass an dem Hauptauslass des we- nigstens eines Gebläseraumes eine steuerbare Klappenanordnung mit wenigs- tens einer Klappe festgelegt ist. Die verstellbare Klappe der Klappenanordnung kann einen Anstellwinkel zu Strömungsrichtung der Auslassluft in dem wenigs- tens einem Gebläseraum aufweisen und dadurch der Strömungsquerschnitt des Hauptauslasses veränderbar sein. Der Anstellwinkel kann beispielsweise zwi- schen 0° und 120° variierbar sein, wobei bei einem minimalen Anstellwinkel gleich 0° die wenigstens eine Klappe der Klappenanordnung in Strömungsrich- tung der Auslassluft liegt und dadurch der Strömungsquerschnitt maximiert ist. Bei einem maximalen Anstellwinkel liegt die wenigstens eine Klappe der Klap- penanordnung quer zu Strömungsrichtung der Auslassluft und der Strömungs- querschnitt des Hautauslasses ist minimiert. Die mehreren Klappen der Klap- penanordnung können an dem Haupauslass angeordnet sein und bei dem maxi- malen Anstellwinkel einander bereichsweise überdecken, so dass der Hauptaus- lass vollständig geschlossen ist. Alternativ können die Klappen der Klappenano- rdnung derart ausgestaltet oder an dem Hauptauslass angeordnet sein, dass auch bei dem maximalen Anstellwinkel der Hauptauslass durch einen minimalen Strömungsquerschnitt durchströmbar bleibt. Die Klappen der Klappenanordnung können ferner auch zum Leiten der Auslassluft in eine vorgebbare Richtung ver- wendet werden und beispielsweise jeweils in Form einer Leitschaufel ausgeformt sein. Die Klappenanordnung kann sowohl mit dem verstellbaren Passivstellglied als auch mit dem verstellbaren Aktivstellglied Zusammenwirken und dadurch ge- steuert werden.
Alternativ kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass an dem Hauptauslass des wenigstens eines Gebläseraumes eine steuerbare Blendenanordnung fest- gelegt ist. Die Blendenanordnung weist dabei zwei zueinander verschiebbare Blendengittern mit mehreren Durchströmungsöffnungen auf, die nicht oder teil- weise oder vollständig überlappen. In dem Volllastzustand der Fahrzeugkühlan- lage überlappen dabei die Durchströmungsöffnungen der beiden Blendengitter vollständig und der Strömungsquerschnitt des Hautauslasses ist maximiert. In den Teillastzuständen überlappen die Durchströmungsöffnungen nicht oder nur teilweise, so dass der Strömungsquerschnitt auch entsprechend reduziert ist. Die Durchströmungsöffnungen können dabei beliebig - beispielsweise schlitzartig, rund oder quadratisch - ausgeformt sein. Die Blendenanordnung kann sowohl mit dem verstellbaren Passivstellglied als auch mit dem verstellbaren Aktivstell- glied Zusammenwirken und dadurch gesteuert werden.
Um ein Gegendruck beim Ausströmen der Auslassluft und der Nebenkomponen- tenkühlluft aus der Fahrzeugkühlanlage zu reduzieren, kann vorteilhafterweise ein Windschattenelement vorgesehen sein. Das Windschattenelement kann da- bei in Fahrtrichtung vor dem wenigstens einen Hauptauslass und/oder vor dem Abluftauslass festgelegt sein. Bei einer hohen Geschwindigkeit des Schienen- fahrzeugs kann durch das Windschattenelement ein Windschatten an dem we- nigstens einen Hautauslass und/oder an dem Abluftauslass gebildet und dadurch der Gegendruck beim Ausströmen der Auslassluft und/oder der Nebenkompo- nentenkühlluft reduziert werden. Die Fahrtrichtung der Fahrzeugkühlanlage ent- spricht dabei der Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs, in dem die Fahrzeug- kühlanlage eingebaut ist. Das Windschattenelement kann beispielsweise durch ein Leitblech oder alternativ durch einen Rücksprung einer Schienenfahrzeugka- rosserie an dem wenigstens einen Hauptauslass und/oder an dem Abluftauslass gebildet sein. Ferner kann das Windschattenelement auch ein Teilluftstrom sein, der der Auslassluft und/oder der Nebenkomponentenkühlluft abgezweigt und je- weils über einen Beschleunigungskanal aus der Fahrzeugkühlanlage geführt ist. Der jeweilige Beschleunigungskanal ist dabei derart ausgebildet, dass der jewei- lige Teilluftstrom in dem jeweiligen Beschleunigungskanal mit einem minimalen Energieverlust geführt wird. Beim Ausströmen aus der Fahrzeugkühlanlage weist dann der jeweilige Teilluftstrom im Vergleich zu der aus dem wenigstens einen Hauptauslass ausströmenden Auslassluft oder zu der aus dem Abluftkanal aus- strömenden Nebenkomponentenkühlluft eine höhere Geschwindigkeit und/oder einen höheren Druck auf und kann einen Windschatten an dem wenigstens einen Hauptauslass und/oder an dem Abluftauslass bilden.
Insgesamt sind Energieverluste in der erfindungsgemäßen Fahrzeugkühlanlage sowohl in dem Volllastzustand als auch in den einzelnen Teillastzuständen deut- lich reduziert. Die Fahrzeugkühlanlage ist überwiegend in dem energetisch güns- tigsten Teillastzustand betreibbar, wobei sowohl die Hauptkomponente als auch die Nebenkomponente zu jedem Zeitpunkt ausreichend gekühlt sind. Im Ver- gleich zu den herkömmlichen Lösungen kann die Maximalleistung des wenigs- tens einen Gebläses und somit der Fahrzeugkühlanlage und dadurch der Ener- gieverbrauch der Fahrzeugkühlanlage erheblich reduziert werden.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Steuern einer Fahrzeugkühlanlage - insbesondere der oben beschriebenen Fahrzeugkühlanlage - in einem Schie- nenfahrzeug. In dem Verfahren strömt eine Kühlluft durch einen Kühler und durch wenigstens einen anschließenden Gebläseraum mit jeweils einem Gebläse. Nach dem Gebläse strömen eine Auslassluft aus der Fahrzeugkühlanlage durch einen Hauptauslass des wenigstens einen Gebläseraumes und eine Nebenkomponen- tenkühlluft zum Kühlen wenigstens einer Nebenkomponente des Schienenfahr- zeugs durch einen Nebenauslass des wenigstens einen Gebläseraumes aus. Ein Abluftkanal der Fahrzeugkühlanlage mit einem Abluftauslass führt dabei die Ne- benkomponentenkühlluft von dem Nebenauslass des wenigstens eines Gebläse- raumes zu der wenigstens einen Nebenkomponente, wobei eine Steuereinrich- tung der Fahrzeugkühlanlage das Kühlen der Nebenkomponente mit der Neben- komponentenkühlluft steuert. Erfindungsgemäß verändert die Steuereinrichtung einen Strömungsquerschnitt des Flauptauslasses des wenigstens eines Gebläse- raumes, wobei in einem Volllastzustand der Fahrzeugkühlanlage der Strömungs- querschnitt des Flauptauslasses maximiert und in einem der Teillastzustände der Fahrzeugkühlanlage der Strömungsquerschnitt des Flauptauslasses reduziert wird.
Bei einer hohen Umgebungstemperatur wird die Fahrzeugkühlanlage in dem Vol- lastzustand betrieben, bei dem die Steuereinrichtung den Strömungsquerschnitt des Flauptauslasses erfindungsgemäß maximiert. Die Auslassluft strömt dann durch den Flaupauslass des wenigstens einen Gebläseraumes mit einem mini- mierten Strömungswiderstand und im Vergleich zu den herkömmlichen Lösungen kann die Maximalleistung der Fahrzeugkühlanlage und des Gebläses reduziert werden. Der Abluftkanal führt die Nebenkomponentenkühlluft zu der wenigstens einen Nebenkomponente zu und anschließend über den Abluftauslass aus der Fahrzeugkühlanlage aus. Da in dem Vollastzustand insgesamt eine hohe Menge der Kühlluft gefördert wird, ist auch die Nebenkomponente der Fahrzeugkühlan- lage ausreichend gekühlt. Insgesamt werden sowohl die wenigstens eine Flaupt- komponente als auch die wenigstens eine Nebenkomponente in dem Volllastzu- stand der Fahrzeugkühlanlage effektiv gekühlt und Energieverluste in der Fahr- zeugkühlanlage werden in dem Volllastzustand aufgrund des maximalen Strö- mungsquerschnitts des Flauptauslasses vorteilhaft reduziert. In den Teillastzuständen reduziert die Steuereinrichtung den Strömungsquer- schnitt des Hauptauslasses und erhöht dadurch den Strömungswiderstand der Auslassluft an dem Hauptauslass. Abhängig von dem Strömungswiderstand an dem Hauptauslass wird die Kühlluft in die Auslassluft und in die Nebenkompo- nentenkühlluft aufgeteilt. Der Strömungsquerschnitt wird dabei derart gesteuert, dass unabhängig von dem Teillastzustand der Fahrzeugkühlanlage eine zum Kühlen ausreichende Menge der Nebenkomponentenkühlluft zu der wenigstens einen Nebenkomponente geleitet wird. Die Fahrzeugkühlanlage kann folglich überwiegend in dem energetisch günstigsten Teillastzustand betrieben werden und Energieverluste sind im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen deutlich re- duziert.
Vorteilhafterweise kann die Steuereinrichtung den Strömungsquerschnitt des Hauptauslasses des wenigstens eines Gebläseraumes stetig oder stufenweise verändern. Auf diese Weise kann der Strömungsquerschnitt an den jeweiligen Teillastzustand der Fahrzeugkühlanlage angepasst werden und dadurch über- wiegend der energetisch günstigste Teillastzustand erreicht werden. Die Steuer- einrichtung kann dabei den Strömungsquerschnitt abhängig von dem Staudruck an dem Hauptauslass in dem wenigstens einen Gebläseraum druckgesteuert und passiv durch wenigstens ein verstellbares Passivstellglied verändert. Durch das Passivstellglied kann der Strömungsquerschnitt energiesparend gesteuert wer- den und der Energieverbrauch der Fahrzeugkühlanlage reduziert werden. Alter- nativ kann die Steuereinrichtung den Strömungsquerschnitt abhängig von der Drehzahl des Gebläses aktiv durch wenigstens ein verstellbares Aktivstellglied verändern. Dazu kann das verstellbare Aktivstellglied mit einem Drehzahlsteue- rungssignal des entsprechenden Gebläses gesteuert werden.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung den Strö- mungsquerschnitt durch eine steuerbare Klappenanordnung mit mehreren ver- stellbaren Klappen steuert. Die mehreren verstellbaren Klappen der Klappenano- rdnung können zudem die Auslassluft aus dem wenigstens einen Gebläseraum in eine vorgebbare Richtung leiten. Die verstellbaren Klappen der Klappenanord- nung können unter einem Anstellwinkel - beispielsweise zwischen 0° und 120° - zu Strömungsrichtung der Auslassluft angeordnet und dadurch der Strömungs- querschnitt des Hauptauslasses verändert werden. Die Klappenanordnung kann sowohl mit dem verstellbaren Passivstellglied als auch mit dem verstellbaren Ak- tivstellglied Zusammenwirken und dadurch gesteuert werden.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Steuereinrichtung den Strömungs- querschnitt durch eine steuerbare Blendenanordnung mit zwei zueinander ver- stellbaren Blendengittern steuert. Die beiden Blendengitter können zueinander verschoben werden, so dass mehrere Durchströmungsöffnungen der beiden Blendengitter nicht oder teilweise oder vollständig überlappen. Abhängig davon wird auch der Strömungsquerschnitt des Hauptauslasses verändert und dadurch gesteuert. Die Blendenanordnung kann sowohl mit dem verstellbaren Passivstel- Iglied als auch mit dem verstellbaren Aktivstellglied Zusammenwirken und dadurch gesteuert werden.
Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass ein Teilluftstrom von der Aus- lassluft oder von der Nebenkomponentenkühlluft abgezweigt wird. Dabei wird der jeweilige Teilluftstrom jeweils über einen Beschleunigungskanal in Fahrtrichtung vor dem wenigstens einen Hauptauslass oder vor dem Abluftauslass aus der Fahrzeugkühlanlage geführt und dadurch ein Windschattenelement gebildet. Der jeweilige Teilluftstrom wird in dem jeweiligen Beschleunigungskanal mit einem minimalen Energieverlust geführt, so dass der jeweilige Teilluftstrom mit einer höheren Geschwindigkeit und/oder einem höheren Druck als die Auslassluft oder die Nebenkomponentenkühlluft aus der Fahrzeugkühlanlage ausströmt. Auf diese Weise kann ein Windschatten an dem wenigstens einen Hauptauslass oder an dem Abluftauslass gebildet und der Gegendruck einer Gegenluftströmung an dem wenigstens einen Hauptauslass oder an dem Abluftauslass vorteilhaft redu- ziert werden.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren können Energieverluste in dem Volllastzu- stand und in den Teillastzuständen vorteilhaft reduziert werden. Die Fahrzeug- kühlanlage kann überwiegend in dem energetisch günstigsten Teillastzustand betrieben und die wenigstens eine Hauptkomponente sowie die wenigstens eine Nebenkomponente können dabei ausreichend gekühlt werden.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Un- teransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschrei- bung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, son- dern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, oh- ne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen darge- stellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Kompo- nenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch
Fig. 1 und 2 Ansichten einer erfindungsgemäßen Fahrzeugkühlanlage in ei- nem Vollastzustand; Fig. 3 und 4 Ansichten einer erfindungsgemäßen Fahrzeugkühlanlage in ei- nem Teillastzustand;
Fig. 5 und 6 Seitenansichten einer erfindungsgemäßen Fahrzeugkühlanlage mit einer geöffneten und einer geschlossenen Klappenanord- nung;
Fig. 7 und 8 Seitenansichten einer erfindungsgemäßen Fahrzeugkühlanlage mit einer geöffneten und einer geschlossenen Blendenanord- nung;
Fig. 9 und 10 Seitenansichten einer erfindungsgemäßen Fahrzeugkühlanlage mit einem Passivstellglied,
Fig. 11 und 12 Ansichten einer erfindungsgemäßen Fahrzeugkühlanlage mit einem Windschattenelement, das an einer Schienenfahrzeugka- rosserie ausgebildet ist;
Fig. 13 und 14 Ansichten einer erfindungsgemäßen Fahrzeugkühlanlage in einer
Fahrtrichtung und mit einem Windschattenelement, das durch Teilströme ausgebildet ist;
Fig. 15 und 16 Ansichten der in Fig. 13 und 14 gezeigten Fahrzeugkühlanlage in einer entgegengesetzten Fahrtrichtung;
Fig. 17 und 18 Ansichten einer erfindungsgemäßen Fahrzeugkühlanlage mit einem Windschattenelement, das durch ein Leitblech ausgebildet ist. Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht und Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht von oben einer erfindungsgemäßen Fahrzeugkühlanlage 1 in einem Voll- astzustand. Die Fahrzeugkühlanlage 1 umfasst dabei einen von Kühlluft 2 durch- strömbaren Kühler 3 zum Kühlen wenigstens einer Flauptkomponente des Schie- nenfahrzeugs, an den stromab Gebläseräume 4a und 4b mit jeweils einem Ge- bläse 5a und 5b anschließen. Das jeweilige Gebläseraum 4a und 4b weist einen dem jeweiligen Gebläse 5a und 5b stromab angeordneten Flauptauslass 6a und 6b auf, durch den eine Auslassluft 7 aus der Fahrzeugkühlanlage 1 ausströmt. In diesem Ausführungsbeispiel weisen die Flauptauslässe 6a und 6b in dem Voll lastzustand gleiche Abmessungen auf, die sich jedoch auch unterscheiden kön- nen.
Der jeweilige Gebläseraum 4a und 4b weist ferner einen dem jeweiligen Gebläse 5a und 5b stromab angeschlossenen Nebenauslass 9a und 9b auf, durch den eine Nebenkomponentenkühlluft 10 zum Kühlen einer Nebenkomponente 11 des Schienenfahrzeugs ausströmen kann. Die Fahrzeugkühlanlage 1 weist zudem einen Abluftkanal 12 mit einem Abluftauslass 13 auf, durch den die Nebenkom- ponentenkühlluft 10 von den Nebenauslässen 9a und 9b der Gebläseräume 4a und 4b der Nebenkomponente 11 zugeführt werden kann. In diesem Ausfüh- rungsbeispiel wird die Nebenkomponentenkühlluft 10 der Nebenkomponente 11 nur durch den Nebenauslass 9a des Gebläseraumes 4a zugeführt, wozu der Ne- benauslass 9b des Gebläseraumes 4b durch eine steuerbare Steuerklappe 14 verschlossen ist.
Eine Steuereinrichtung 15 der Fahrzeugkühlanlage 1 steuert das Kühlen der Ne- benkomponente 11 mit der Nebenkomponentenkühlluft 10. Dazu verändert die Steuereinrichtung 15 ein Strömungsquerschnitt Sa des Flauptauslasses 6a des Gebläseraumes 4a und ändert dadurch einen Strömungswiderstand der Aus- lassluft 7an dem Flauptauslass 6a. Wird die Nebenkomponentenkühlluft 10 der Nebenkomponente 11 auch oder ausschließlich durch den Nebenauslass 9b des Gebläseraumes 4b der Nebenkomponente 11 zugeführt, kann die Steuereinrich- tung 15 auch oder ausschließlich ein Strömungsquerschnitt Sb des Hauptauslas- ses 6b des Gebläseraumes 4b verändern. Ferner kann auch die Steuerklappe 14 durch die Steuereinrichtung 15 gesteuert sein.
In Fig. 1 und Fig. 2 ist die Fahrzeugkühlanlage 1 in dem Volllastzustand und der Strömungsquerschnitt Sa und Sb der Flauptauslässe 6a und 6b sind maximiert. Der Volllastzustand ist dabei durch eine maximale Drehzahl der Gebläse 5a und 5b definiert und die Auslassluft 7 strömt mit einem minimalen Strömungswider- stand durch die Flauptauslässe 6a und 6b aus der Fahrzeugkühlanlage 1 aus.
Die Nebenkomponentenkühlluft 10 strömt dabei von dem Nebenauslass 9a über den Abluftkanal 12 zu der Nebenkomponente 11 und wird durch den Abluftaus- lass 13 aus der Fahrzeugkühlanlage 1 ausgeleitet. Aufgrund einer insgesamt ho- hen Menge der geförderten Kühlluft 2 reicht auch die Menge der Nebenkompo- nentenkühlluft 10 zum Kühlen der Nebenkomponente 11 in dem Volllastzustand der Fahrzeugkühlanlage 1 aus. Die Strömungsquerschnitte Sa und Sb der beiden Flauptauslässe 6a und 6b sind dabei maximiert, so dass Energieverluste in der Fahrzeugkühlanlage 1 reduziert sind.
Fig. 3 zeigt eine schematische Seitenansicht und Fig. 4 zeigt eine schematische Ansicht von oben der erfindungsgemäßen Fahrzeugkühlanlage 1 in einem der möglichen Teillastzustände. Im Vergleich zu dem Vollastzustand ist die Drehzahl der Gebläse 5a und 5b in den Teillastzuständen reduziert, wobei die mehreren Teillastzustände der Fahrzeugkühlanlage 1 sich voneinander durch die Drehzahl der Gebläse 5a und 5b unterscheiden. Der Strömungsquerschnitt Sa des Flaupt- auslasses 6a ist hier im Vergleich zu dem Volllastzustand reduziert. Entspre- chend ist der Strömungswiderstand der Auslassluft 7 an dem Flauptauslass 6a erhöht und die Auslassluft 7 strömt als Nebenkomponentenkühlluft 10 aus dem Nebenauslass 9a aus. Der Strömungsquerschnitt Sa des Hauptauslasses 6a ist an jede Drehzahl der Gebläse 5a und 5b anpassbar, so dass in jedem Teillastzu- stand unabhängig von der Drehzahl der Gebläse 5a und 5b eine zum Kühlen ausreichende Menge der Nebenkomponentenkühlluft 10 zu der Nebenkompo- nente 11 strömt. Die Fahrzeugkühlanlage 1 ist folglich bei einer minimalen Dreh- zahl der Gebläse 5a und 5b betreibbar, die zum ausreichenden Kühlen der Hauptkomponente notwendig ist. Energieverluste in der Fahrzeugkühlanlage 1 können dadurch deutlich reduziert werden.
Fig. 5 und 6 zeigen schematische Seitenansichten der erfindungsgemäßen Fahr- zeugkühlanlage 1 mit einer geöffneten und einer geschlossenen Klappenanord- nung 16, die an dem Hauptauslass 6a angeordnet und durch die Steuereinrich- tung 15 steuerbar ist. Die Klappenanordnung 16 weist dabei mehrere verstellbare Klappen 17 auf, die einen Anstellwinkel a zu Strömungsrichtung 18 der Aus- lassluft 7 in dem Gebläseraum 4a aufweisen und den Strömungsquerschnitt Sa des Hauptauslasses 6a verändern. Bei einem Anstellwinkel a gleich 0° - wie in Fig. 5 gezeigt ist - liegen die Klappen 17 der Klappenanordnung 16 in Strö- mungsrichtung 18 der Auslassluft 7 und dadurch ist der Strömungsquerschnitt Sa des Hauptauslasses 6a maximiert. Bei dem Anstellwinkel a gleich etwa 120° - wie in Fig. 6 gezeigt ist - liegen die Klappen 17 der Klappenanordnung 16 quer zu Strömungsrichtung 18 der Auslassluft 7 und der Strömungsquerschnitt Sa des Hautauslasses 6a ist minimiert. Die Klappen 17 der Klappenanordnung 16 sind ferner auch zum Leiten der Auslassluft 7 in eine vorgebbare Richtung geeignet.
In diesem Ausführungsbeispiel wirkt die Klappenanordnung 16 mit einem ver- stellbaren steuerbaren Aktivstellglied 19 zusammen.
Fig. 7 und Fig. 8 zeigen schematische Seitenansichten der erfindungsgemäßen Fahrzeugkühlanlage 1 mit einer geöffneten und einer geschlossenen Blendenan- ordnung 20, die zwei zueinander verschiebbare Blendengittern 21 mit mehreren Durchströmungsöffnungen 22 aufweist. In Fig. 7 überlappen die Durchströ- mungsöffnungen 22 vollständig und der Strömungsquerschnitt Sa des Hauptaus- lasses 6a ist maximiert. In Fig. 8 überlappen dagegen die Durchströmungsöff- nungen 22 nicht und der Strömungsquerschnitt Sa des Flauptauslasses 6a ist mi- nimiert. In diesem Ausführungsbeispiel ist der minimale Strömungsquerschnitt Sa des Flauptauslasses 6a gleich Null. Die Blendenanordnung 20 wirkt in diesem Ausführungsbeispiel mit dem verstellbaren steuerbaren Aktivstellglied 19 zu sammen.
Fig. 9 und Fig. 10 zeigen schematische Seitenansichten der erfindungsgemäßen Fahrzeugkühlanlage 1 mit einem steuerbaren Passivstellglied 23 mit einem Ver- stellhebel 24 und mit einer mit dem Verstellhebel 24 zusammenwirkenden Rück- stellfeder 25. In Fig. 9 befindet sich der Verstellhebel 24 in einer Ausgangssituati- on und die Rückstellfeder 25 ist entspannt. Die Durchströmungsöffnungen 22 der Blendengitter 21 überlappen nicht und der Strömungsquerschnitt Sa ist minimiert. Wird die Drehzahl des Gebläses 5a erhöht, herrscht ein Staudruck in dem Geblä- seraum 4a an dem Flauptauslass 6a. Der Verstellhebel 24 verstellt sich entgegen der Wirkung der Rückstellfeder 25 und die Blendengitter 21 verschieben sich re- lativ zueinander. Die Durchströmungsöffnungen 22 der Blendengitter 21 überlap- pen sich vollständig und der Strömungsquerschnitt Sa ist maximiert, wie in Fig. 10 gezeigt ist. Sobald die Drehzahl des Gebläses 5a und damit der Staudruck an dem Flaupauslass 6a zurückgehen, verschiebt die Rückstellfeder 25 den Ver- stellhebel 24 zurück in die Ausgangsposition, wie diese in Fig. 9 gezeigt ist.
Durch das Passivstellglied 23 kann der Strömungsquerschnitt Sa des Flautaus- lasses 6a besonders sicher und energiesparend gesteuert werden.
Fig. 11 zeigt eine schematische Ansicht von oben und Fig. 12 zeigt eine schema- tische Seitenansicht der Fahrzeugkühlanlage 1. Die Fahrzeugkühlanlage 1 weist ein in Fahrtrichtung 26a vor dem Abluftauslass 13 angeordnetes Windschatten- element 27a auf, das in diesem Ausführungsbeispiel ein Rücksprung 28a einer Schienenfahrzeugkarosserie 29 ist. Wie in Fig. 12 gezeigt, liegt der Abluftauslass 13 in Fahrtrichtung 26a im Windschatten des Rücksprungs 28a, so dass der Ge- gendruck einer Gegenluftströmung 30 beim Ausströmen der Nebenkomponen- tenkühlluft 10 aus der Fahrzeugkühlanlage 1 reduziert ist. An dem Flauptauslass 6b ist ein weiteres Windschattenelement 27b angeordnet, das ebenfalls durch einen Rücksprung 28b der Schienenfahrzeugkarosserie 29 gebildet ist. Der Fahrtrichtung 26a entgegengesetzt liegt der Flauptauslass 6b im Windschatten des Rücksprungs 28b und der Gegendruck der Gegenluftströmung 30 ist auch beim Ausströmen der Auslassluft 7 aus der Fahrzeugkühlanlage 1 reduzierbar.
Fig. 13 zeigt eine schematische Ansicht von oben und Fig. 14 zeigt eine schema- tische Seitenansicht der Fahrzeugkühlanlage 1. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Windschattenelement 27a ein Teilluftstrom 31 a der Nebenkomponenten- kühlluft 10, der der Nebenkomponentenkühlluft 10 abgezweigt und durch einen Beschleunigungskanal 32a aus der Fahrzeugkühlanlage 1 geführt ist. Der Be- schleunigungskanal 32a ist derart ausgestaltet, dass der Teilluftstrom 31 a beim Ausströmen aus der Fahrzeugkühlanlage 1 eine höhere Geschwindigkeit und/oder einen höheren Druck als die Nebenkomponentenkühlluft 10 aufweist. In Fahrtrichtung 26a liegt der Beschleunigungskanal 32a vor dem Abluftauslass 13 und der Teilluftstrom 31 a schattet die Nebenkomponentenkühlluftl O beim Aus- strömen aus dem Abluftauslass 13 ab, so dass der Gegendruck der Gegenluft- strömung 30 reduziert ist. Die Fahrzeugkühlanlage 1 weist ferner das Windschat- tenelement 27b auf, das durch einen Teilluftstrom 31 b der Auslassluft 7 gebildet ist. Auch hier ist der Teilluftstrom 31 b der Auslassluft 7 durch einen Beschleuni- gungskanal 32b geführt, so dass der Teilluftstrom 31 b beim Ausströmen aus der Fahrzeugkühlanlage 1 eine höhere Geschwindigkeit als die Auslassluft 7 aufweist und diese abschatten kann. Fig. 15 zeigt eine schematische Ansicht von oben und Fig. 16 zeigt eine schema- tische Seitenansicht der Fahrzeugkühlanlage 1 aus Fig. 13 und Fig. 14 in einer Fahrtrichtung 26b, die der Fahrtrichtung 26a entgegengesetzt ist. Wie bereits er- läutert, weist der Teilluftstrom 31 b beim Ausströmen aus der Fahrzeugkühlanlage 1 eine höhere Geschwindigkeit als die Auslassluft 7 auf und der Beschleuni- gungskanal 32b liegt in Fahrtrichtung 26b zweckgemäß vor dem Flauptauslass 6b. In Fahrtrichtung 26b bildet der Teilluftstrom 31 b einen Windschatten für die aus dem Flauptauslass 6b ausströmende Auslassluft 7 und der Gegendruck der Gegenluftströmung 30 am Flauptauslass 6b ist reduziert.
Fig. 17 zeigt eine schematische Ansicht von oben und Fig. 18 zeigt eine schema- tische Seitenansicht der Fahrzeugkühlanlage 1. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Windschattenelemente 27a und 27b durch jeweils ein Leitblech 33a und 33b gebildet und schatten den Abluftauslass 13 und den Flauptauslass 6b ab.
Wie in Fig. 18 gezeigt, bildet das Leitblech 33a in Fahrtrichtung 26a einen Winds- chatten für den Abluftauslass 13, so dass der Gegendruck der Gegen luftströ- mung 30 beim Ausströmen der Nebenkomponentenkühlluft 10 vorteilhaft redu- ziert ist. Entsprechend bildet das Windschattenelement 27b ein Windschatten für den Flauptauslass 6b, wenn die Fahrtrichtung der in Fig. 18 gezeigten Fahrtrich- tung 26a entgegengesetzt ist.
Vorteilhafterweise können in der erfindungsgemäßen Fahrzeugkühlanlage 1 Energieverluste sowohl in dem Volllastzustand als auch in den einzelnen Teillast zuständen erheblich reduziert werden. Im Vergleich zu den herkömmlichen Lö- sungen kann auch die Maximalleistung der Gebläse 5a und 5b und dadurch der Energieverbrauch der Fahrzeugkühlanlage 1 reduziert werden.
*****

Claims

Ansprüche
1. Fahrzeugkühlanlage (1 ) für ein Schienenfahrzeug,
- wobei die Fahrzeugkühlanlage (1 ) einen von Kühlluft (2) durchströmbaren Kühler (3) zum Kühlen wenigstens einer Flauptkomponente umfasst, an den stromab wenigstens ein Gebläseraum (4a, 4b) mit jeweils einem Gebläse (5a, 5b) anschließt,
- wobei der wenigstens eine Gebläseraum (4a, 4b) jeweils einen dem jeweiligen Gebläse (5a, 5b) stromab angeordneten Flauptauslass (6a, 6b) aufweist, durch den eine Auslassluft (7) aus der Fahrzeugkühlanlage (1 ) ausströmen kann,
- wobei der wenigstens eine Gebläseraum (4a, 4b) jeweils einen dem jeweiligen Gebläse (5a, 5b) stromab angeordneten Nebenauslass (9a, 9b) aufweist, durch den eine Nebenkomponentenkühlluft (10) zum Kühlen wenigstens einer Nebenkomponente (11 ) des Schienenfahrzeugs ausströmen kann,
- wobei die Fahrzeugkühlanlage (1 ) einen Abluftkanal (12) mit einem Abluftaus- lass (13) aufweist, durch den die Nebenkomponentenkühlluft (10) von dem Nebenauslass (9a, 9b) des wenigstens eines Gebläseraumes (4a, 4b) der we- nigstens einen Nebenkomponente (11 ) zugeführt werden kann, und
- wobei die Fahrzeugkühlanlage (1 ) eine Steuereinrichtung (15) zum Steuern des Kühlens der Nebenkomponente (11 ) mit der Nebenkomponentenkühlluft (10) umfasst,
dadurch gekennzeichnet,
dass durch die Steuereinrichtung (15) ein Strömungsquerschnitt (Sa, Sb) des
Flauptauslasses (6a, 6b) des wenigstens eines Gebläseraumes (4a, 4b) verän- derbar ist, wobei in einem Volllastzustand der Fahrzeugkühlanlage (1 ) der Strö- mungsquerschnitt (Sa, Sb) des Hauptauslasses (6a, 6b) maximiert und in einem der Teillastzustände der Fahrzeugkühlanlage (1 ) der Strömungsquerschnitt (Sa, Sb) des Hauptauslasses (6a, 6b) reduziert ist.
2. Fahrzeugkühlanlage nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (15) wenigstens ein verstellbares Passivstellglied (23) zum Steuern des Strömungsquerschnitts (Sa, Sb) aufweist, das druckgesteuert und passiv verstellbar ist.
3. Fahrzeugkühlanlage nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
- dass das verstellbare Passivstellglied (23) abhängig von dem Staudruck an dem Hauptauslass (6a, 6b) in dem wenigstens einen Gebläseraum (4a, 4b) verstellbar ist, oder
- dass das verstellbare Passivstellglied (23) abhängig von der Druckdifferenz in zwei benachbarten Gebläseräumen (4a, 4b) verstellbar ist.
4. Fahrzeugkühlanlage nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das verstellbare Passivstellglied (23) einen Verstellhebel (24) und eine mit dem Verstellhebel (24) zusammenwirkende Rückstellfeder (25) aufweist, wobei die Rückstellfeder (25) entgegen dem Staudruck oder der Druckdifferenz wirkt.
5. Fahrzeugkühlanlage nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (15) wenigstens ein verstellbares Aktivstellglied (19) zum Steuern des Strömungsquerschnitts (Sa, Sb) aufweist, das abhängig von der Drehzahl des jeweiligen Gebläses (5a, 5b) aktiv verstellbar ist.
6. Fahrzeugkühlanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
- dass an dem Hauptauslass (6a, 6b) des wenigstens eines Gebläseraumes (6a, 6b) eine steuerbare Klappenanordnung (16) mit wenigstens einer verstell- baren Klappe (17) festgelegt ist, und
- dass die verstellbare Klappe (17) einen Anstellwinkel (a) zu Strömungsrichtung (18) der Auslassluft (7) aufweist und dadurch der Strömungsquerschnitt (Sa,
Sb) des Hauptauslasses (6a, 6b) veränderbar ist.
7. Fahrzeugkühlanlage nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die wenigstens eine Klappe (17) als eine Leitschaufel ausgeformt ist.
8. Fahrzeugkühlanlage nach Anspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Klappenanordnung (16) mit dem verstellbaren Passivstellglied (23) oder mit dem verstellbaren Aktivstellglied (19) zusammenwirkt und dadurch steuerbar ist.
9. Fahrzeugkühlanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
- dass an dem Hauptauslass (6a, 6b) des wenigstens eines Gebläseraumes (4a, 4b) eine steuerbare Blendenanordnung (20) festgelegt ist, die zwei zuei- nander verschiebbare Blendengittern (21 ) mit mehreren Durchströmungsöff- nungen (22) aufweist, und
- dass die mehreren Durchströmungsöffnungen (22) der beiden Blendengitter (21 ) nicht oder teilweise oder vollständig überlappen und dadurch der Strö- mungsquerschnitt (Sa, Sb) des Hauptauslasses (6a, 6b) veränderbar ist.
10. Fahrzeugkühlanlage nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Blendenanordnung (20) mit dem verstellbaren Passivstellglied (23) oder mit dem verstellbaren Aktivstellglied (19) zusammenwirkt und dadurch steuerbar ist.
11. Fahrzeugkühlanlage nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein Windschattenelement (27a, 27b) in Fahrtrichtung (26a, 26b) vor dem wenigstens einen Flauptauslass (6a, 6b) und/oder vor dem Abluftauslass (13) festgelegt ist, durch das ein Gegendruck beim Ausströmen der Auslassluft (7) aus dem wenigstens einen Flautauslass (6a, 6b) und/oder der Nebenkomponen- tenkühlluft (10) aus dem Abluftauslass (13) reduzierbar ist.
12. Fahrzeugkühlanlage nach Anspruch 11 ,
dadurch gekennzeichnet,
- dass das Windschattenelement (27a, 27b) ein Leitblech (33a, 33b) ist, das an dem wenigstens einen Hauptauslass (6a, 6b) und/oder an dem Abluftauslass (13) festgelegt ist, oder
- dass das Windschattenelement (27a, 27b) durch einen Rücksprung (28a, 28b) einer Schienenfahrzeugkarosserie (29) gebildet ist, oder
- dass das Windschattenelement (27a, 27b) ein Teilluftstrom (31 a, 31 b) ist, der der Auslassluft (7) und/oder der Nebenkomponentenkühlluft (10) abgezweigt und jeweils über einen Beschleunigungskanal (32a, 32b) aus der Fahrzeug- kühlanlage (1 ) geführt ist.
13. Verfahren zum Steuern einer Fahrzeugkühlanlage (1 ) in einem Schienenfahr- zeug, - wobei eine Kühlluft (2) durch einen Kühler (3) zum Kühlen wenigstens einer Hauptkomponente und durch wenigstens einen anschließenden Gebläseraum (4a, 4b) mit jeweils einem Gebläse (5a, 5b) strömt,
- wobei nach dem jeweiligen Gebläse (5a, 5b) eine Auslassluft (7) aus der Fahr- zeugkühlanlage (1 ) durch einen Hauptauslass (6a, 6b) des wenigstens einen Gebläseraumes (4a, 4b) ausströmt,
- wobei nach dem jeweiligen Gebläse (5a, 5b) eine Nebenkomponentenkühlluft (10) zum Kühlen wenigstens einer Nebenkomponente (11 ) des Schienenfahr- zeugs durch einen Nebenauslass (9a, 9b) des wenigstens einen Gebläserau- mes (4a, 4b) ausströmt,
- wobei ein Abluftkanal (12) der Fahrzeugkühlanlage (1 ) mit einem Abluftauslass (13) die Nebenkomponentenkühlluft (10) von dem Nebenauslass (9a, 9b) des wenigstens eines Gebläseraumes (4a, 4b) zu der wenigstens einen Neben- komponente (11 ) führt, und
- wobei eine Steuereinrichtung (15) der Fahrzeugkühlanlage (1 ) das Kühlen der Nebenkomponente (11 ) mit der Nebenkomponentenkühlluft (10) steuert, dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (15) einen Strömungsquerschnitt (Sa, Sb) des Haupt- auslasses (6a, 6b) des wenigstens eines Gebläseraumes (4a, 4b) verändert, wo- bei in einem Volllastzustand der Fahrzeugkühlanlage (1 ) der Strömungsquer- schnitt (Sa, Sb) des Hauptauslasses (6a, 6b) maximiert und in einem der Teillast- zustände der Fahrzeugkühlanlage (1 ) der Strömungsquerschnitt (Sa, Sb) des Hauptauslasses (6a, 6b) reduziert wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (15) den Strömungsquerschnitt (Sa, Sb) des Haupt- auslasses (6a, 6b) des wenigstens eines Gebläseraumes (4a, 4b) stetig oder stu- fenweise verändert.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (15) den Strömungsquerschnitt (Sa, Sb) abhängig von dem Staudruck an dem Hauptauslass (6a, 6b) in dem wenigstens einen Gebläse- raum (4a, 4b) druckgesteuert und passiv durch wenigstens ein verstellbares Pas- sivstellglied (23) verändert.
16. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (15) den Strömungsquerschnitt (Sa, Sb) abhängig von der Drehzahl des jeweiligen Gebläses (5a, 5b) aktiv durch wenigstens ein ver- stellbares Aktivstellglied (19) verändert.
17. Verfahren nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
dass das verstellbare Aktivstellglied (19) mit einem Drehzahlsteuerungssignal des entsprechenden Gebläses (5a, 5b) gesteuert wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
- dass die Steuereinrichtung (15) den Strömungsquerschnitt (Sa, Sb) durch eine steuerbare Klappenanordnung (16) mit mehreren verstellbaren Klappen (17) steuert, und
- dass die wenigstens eine verstellbare Klappe (17) der Klappenanordnung (16) die Auslassluft (7) aus dem wenigstens einen Gebläseraum (4a, 4b) in eine vorgebbare Richtung leitet.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17 dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (15) den Strömungsquerschnitt (Sa, Sb) durch eine steuerbare Blendenanordnung (20) mit zwei zueinander verstellbaren Blendengit- tern (21 ) steuert.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
- dass ein Teilluftstrom (31 a, 31 b) von der Auslassluft (7) und/oder von der Ne- benkomponentenkühlluft (10) abgezweigt wird,
- dass der Teilluftstrom (31 a, 31 b) über einen Beschleunigungskanal (32a, 32b) in Fahrtrichtung (26a, 26b) vor dem wenigstens einen Hauptauslass (6a, 6b) und/oder vor dem Abluftauslass (13) aus der Fahrzeugkühlanlage (1 ) geführt wird, so dass ein Windschattenelement (27a, 27b) der Fahrzeugkühlanlage (1 ) gebildet wird.
*****
PCT/EP2018/083823 2017-12-14 2018-12-06 Fahrzeugkühlanlage für ein schienenfahrzeug WO2019115352A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18819041.7A EP3724054B1 (de) 2017-12-14 2018-12-06 Fahrzeugkühlanlage für ein schienenfahrzeug

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017222782.6A DE102017222782A1 (de) 2017-12-14 2017-12-14 Fahrzeugkühlanlage für ein Schienenfahrzeug
DE102017222782.6 2017-12-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019115352A1 true WO2019115352A1 (de) 2019-06-20

Family

ID=64664736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/083823 WO2019115352A1 (de) 2017-12-14 2018-12-06 Fahrzeugkühlanlage für ein schienenfahrzeug

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3724054B1 (de)
DE (1) DE102017222782A1 (de)
WO (1) WO2019115352A1 (de)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09118225A (ja) * 1995-10-27 1997-05-06 Hitachi Ltd 車両用制御装置
EP0915794A1 (de) * 1996-08-08 1999-05-19 Voith Turbo GmbH & Co. KG Aussendruckunabhängige drosselbelüftung in schienenfahrzeugen
WO2008006679A2 (de) * 2006-07-12 2008-01-17 Siemens Aktiengesellschaft Schienenfahrzeug mit einer kühlanordnung für in einem unterflurbereich angeordnete komponenten
DE102014221143A1 (de) * 2014-10-17 2016-04-21 Mahle International Gmbh Fahrzeugkühlanlage und zugehöriges Betriebsverfahren

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2261584A (en) * 1939-08-29 1941-11-04 Bailey Meter Co Control system
DE1113550B (de) * 1953-07-08 1961-09-07 Hermann Tietjens Betaetigungsvorrichtung fuer Lueftungsschieber, insbesondere fuer Fenster
DE19549124A1 (de) * 1995-12-29 1997-07-03 Reum Ag Druckluftausgleichvorrichtung
DE102015207442A1 (de) * 2015-04-23 2016-10-27 Siemens Aktiengesellschaft Fahrzeug mit einer zu kühlenden Fahrzeugkomponente

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09118225A (ja) * 1995-10-27 1997-05-06 Hitachi Ltd 車両用制御装置
EP0915794A1 (de) * 1996-08-08 1999-05-19 Voith Turbo GmbH & Co. KG Aussendruckunabhängige drosselbelüftung in schienenfahrzeugen
EP0915794B1 (de) 1996-08-08 2000-05-17 Voith Turbo GmbH & Co. KG Aussendruckunabhängige drosselbelüftung in schienenfahrzeugen
WO2008006679A2 (de) * 2006-07-12 2008-01-17 Siemens Aktiengesellschaft Schienenfahrzeug mit einer kühlanordnung für in einem unterflurbereich angeordnete komponenten
DE102014221143A1 (de) * 2014-10-17 2016-04-21 Mahle International Gmbh Fahrzeugkühlanlage und zugehöriges Betriebsverfahren
DE102014221143B4 (de) 2014-10-17 2016-09-29 Mahle International Gmbh Fahrzeugkühlanlage und zugehöriges Betriebsverfahren

Also Published As

Publication number Publication date
EP3724054A1 (de) 2020-10-21
DE102017222782A1 (de) 2019-06-19
EP3724054B1 (de) 2022-06-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1251069B1 (de) Stauluftkanal für eine Flugzeugklimaanlage
EP1928682B1 (de) Anordnung zur kühlung einer brennkraftmaschine eines kraftfahrzeuges, insbesondere kühlmodul
DE69725506T2 (de) Diffusor mit Gasrückführung
DE19727141C1 (de) Brennkraftmaschinen - Turbolader - System
EP2226473A2 (de) Luftleitelement eines Laufspalteinstellungssystems einer Fluggasturbine
DE102015110481A1 (de) Vorrichtung zum Beheizen, Belüften und/oder Klimatisieren eines Fahrzeuginnenraums
DE102014113471A1 (de) Vorrichtung zum leiten von luft für ein klimatisierungssystem eines kraftfahrzeugs
EP3267042A1 (de) Pumpenaggregat
EP1243450B1 (de) Strömungsauslassvorrichtung, insbesondere für ein Fahrzeuginnenraum-Belüftungssystem
DE102012102933B4 (de) Vorrichtung für ein Frontendmodul eines Fahrzeuges zur Einstellung einer Kühlluftzuströmung zu einem Kühlmodul des Fahrzeuges sowie Frontendmodul eines Fahrzeuges
EP1312493B1 (de) Luftmischeinrichtung für eine Heizungs- oder Klimaanlage
EP1890019B1 (de) Kraftfahrzeug mit Kühlvorrichtung
DE102008016238A1 (de) Lüftdüse
WO2019115352A1 (de) Fahrzeugkühlanlage für ein schienenfahrzeug
DE102011102155A1 (de) Kühlergrillmodul mit integrierter Luftlenkeinrichtung, Frontstruktur eines Kraftfahrzeugs
EP2174809A1 (de) Fahrzeugklimaanlage
WO2014086456A1 (de) Vorrichtung zur steuerung des betriebs eines mittels eines hydromotors antreibbaren lüfters einer kühleinrichtung
EP1568523B1 (de) Bauanordnung für eine Vorrichtung zum Austausch von Wärme
EP2308706A1 (de) Luftausströmvorrichtung
EP1097050B1 (de) Heizsystemkomponenten
DE102005063235A1 (de) Kraftfahrzeugbelüftungs- und Klimagerät
EP1496318B1 (de) Deckenluftauslass
EP1188930B2 (de) Gebläseanordnung, insbesondere Radialgebläseanordnung
EP1429081B9 (de) Belüftungssystem zur Raumbelüftung
EP3921194B1 (de) Kühlgerät für ein fahrzeug, fahrzeug und verfahren zum betreiben eines kühlgeräts

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18819041

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2018819041

Country of ref document: EP

Effective date: 20200714