Kühleinrichtung zum Kühlen von Schaltschränken oder Bauteilen in Schienenfahrzeugen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung zum Kühlen von Schaltschränken oder Bauteilen in Schienenfahrzeugen.

[0002] Beim Einsatz von Schienenfahrzeugen, insbesondere von Hochgeschwindigkeitsfahrzeugen auf tunnelreichen Strecken, müssen in den Betriebsphasen, in denen hohe Druckschwankungen entstehen, zum Schutz der Fahrgäste, die Zu /Fortluftöffnungen geschlossen werden.

[0003] Dies trifft auch für den gekuppelten Fahrzeugverband zu. Dabei ist ein Luftaustausch von Innen nach Außen vollständig unterbunden oder auf ein Minimum reduziert. Dieser Schließvorgang kann je nach betrieblicher Gegebenheit von unterschiedlicher Zeitdauer sein und sich ebenfalls mehrfach wiederholen.

[0004] In Schienenfahrzeugen ist es üblich, die Luft, die nicht mehr für die Fahrgastklimatisierung erforderlich ist, für andere Maßnahmen auszunutzen.

[0005] Bauteile und/oder Schaltschränke werden mit Luft gekühlt. Hierbei wird Zuluft und/oder Fortluft in Ausnahmefällen auch Umluft verwendet.

[0006] Die Zu- bzw. Fortluft wird durch den Schaltschrank bzw. am zu kühlenden Bauteil lang geführt und anschließend über ein Kanalsystem bzw. direkt nach außen abgeführt. Dies erfolgt z. B. über Absperrklappen oder Lüfter oder aus einem System beider Einrichtungen.

[0007] Durch das Verschließen der Außenöffnungen im Fahrzeug oder im gesamten Zugverband wird dieser Lüftungsbetrieb zur Kühlung des Schaltschrankes unterbrochen bzw. reduziert. Die für die Kühlung vorgesehenen Einrichtungen, Lüfter und Steuerung bleiben ohne Funktion aufgrund fehlender Luftzufuhr. Die Temperatur steigt im Schaltschrank auf unzulässige Werte an. Ein ähnlicher Effekt entsteht beim Ausfall der Klimaanlage bzw. der Luftbehandlungseinrichtung.

[0008] Aus der EP-A- 0 178 465 ist ein Einschub-Kühlgerät für zur Aufnahme von Modul-Einschüben eingerichtete Schaltschränke bekannt. Dieses Einschub-Kühlgerat weist ein im wesentlichen parallelflächig begrenztes Einschubgehäuse auf, in dem ein von einem Innenluftstrom und einem Außenluftstrom durchströmter gemeinsamer Wärmetauscher angeordnet ist. Um die Handhabung und Fertigung dieses Einschub-Kühlgerätes zu vereinfachen, ist die Anordnung derart getroffen, dass auf das Einschubgehöuse im Bereich der seitlich angeordneten Gehäuseöffnungen Luftleitelemente aufgesetzt sind, durch die die Richtung der Luftströme des Innenluftkreislauf wahlweise einstellbar ist.

[0009] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, nach dem Verschließen der äußeren Zuund/oder Fortluftöffnungen im Fahrzeug oder im Fahrzeugverband oder bei Ausfall der Luftbehandlungseinrichtung eine ausreichende Kühlung eines Schaltschrankes und/oder wärmeempfindlicher Bauteile sicherzustellen.

[0010] Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

[0011] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

[0012] Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

[0013] Es zeigt

Fig. 1

eine schematische Darstellung einer Kühleinrichtung im normalen Lüfterbetrieb mit geöffneten Zu- und Abluftklappen und

Fig. 2

die Kühleinrichtung gemäß Fig. 1 im Kühlbetrieb bei geschlossenen Zu- und Abluftklappen.

[0014] Eine erfindungsgemäße Kühleinrichtung ist schematisch in Fig. 1 und 2 dargestellt.

[0015] In Fig. 1 ist der Normalbetrieb bei geöffneten, äußeren Zu- und Abluftklappen im Fahrzeug oder Zugverband dargestellt. Die Zuluft zur Kühlung eines Schaltschrankes 1 oder von Bauteilen wird über eine Zuluftklappe 2 (im Normalbetrieb geöffnet) und ein Luftkanalsystem 3 in den Schaltschrank 1 geführt und durchströmt diesen. Eine zusätzlich im Luftkanalsystem 3 angeordnete Luftführungsklappe 7 ist geschlossen. Zur Unterstützung der Luftzirkulation ist ein Lüfter 4 angeordnet. Die Fortluft aus dem Schaltschrank 1 wird über das Luftkanalsystem 3 nach außen ge-führt, meist direkt zur Umgebungsluft, da bei Abgabe ins Fahrzeuginnere eine Erwärmung der Innenluft zu einem höheren Klimatisierungsbedarf führen würde.

[0016] In Fig. 2 ist der Betriebsfall Druckschutz (äußere Zu- und Fortluftklappen am Fahrzeug/Fahrzeugverband geschlossen) oder Ausfall der fahrzeugseitigen Luftbehandlungseinrichtungen dargestellt. Die Zuluftklappe 2 ist geschlossen, ebenso eine im Luftkanalsystem 3 angeordnete Fortluftklappe 5 am Schaltschrank 1. Im Schaltschrank 1 ist im oberen Teil ein Wärmetauscher 6 oder eine vergleichbar wirkende Kühlschlange angeordnet, der/die direkt mittels eines separaten Kühlaggregats oder indirekt über ein vorhandenes Kühlaggregat im Fahrzeug/Zugverband, z. B. durch das Speisewagen-Kühlaggregat mit Kälteleistung versorgt wird.

[0017] Die dem Schaltschrank 1 über dem Wärmetauscher 6 zugeführte Kälteleistung kühlt die im Bereich des Wärmetauscher 1 befindliche Luft ab, so daß diese nach unten strömt.

[0018] Die durch die Bauteile erwärmte Luft wird nach oben zum Wärmetauscher 6 aufsteigen. Die im Schaltschrank 1 befindlichen Lüfter 4 können je nach Anordnung diesen Strömungsprozess unterstützen. Der in den Figuren 1 uns 2 dargestellte Lüfter 4, der im normalen Betriebsfall die erwärmte Fortluft nach außen befördert, kann im Kühlbetrieb über den Wärmetauscher 6 durch Drehrichtungsumkehr die Kühlleistung verbessert. Zusätzliche Luftführungsklappen 7 können den zuluftlosen Kühlbetrieb unterstützen, indem z. B. ein echter Kreislauf der Luftführung ermöglicht wird. Somit wird sichergestellt, daß durch eine Störung belastete Luft aus dem Schaltschrank 1 nicht ins Innere des Fahrzeugs gelangt.

[0019] Eine Steuerung stellt sicher, daß nur bei Druckschutzbetrieb oder Ausfall der Luftbehandlungseinrichtung im Luftkanalsystem 3 bzw. im Schaltschrank 1 die Kühlleistung ansteht.

[0020] Ein schnellerer Kühl-Betriebseinsatz kann durch Bypass-Systeme im Kältekreis erreicht werden.

[0021] Durch indirekte Kühlung oder Wärmetauscher 6 kann die zur Verfügung gestellte Energie aus dem Kühlaggregaten gepuffert werden. Dadurch kann z. B. vermieden werden, daß bedenkliche Stoffe im Störungsfall in ein anderes System (Schaltschrank) verschleppt werden.

[0022] Es erweist sich als zweckmäßig, wenn die Betätigung der Zuluftklappe 2 und Fortluftklappe 5 in engem zeitlichem Verbund mit den äußeren Zu- und Abluftklappen des Fahrzeugs oder des Fahrzeugverbandes gekoppelt sind.

[0023] Die vorhandenen Kühlaggregate müssen für den zusätzlichen Leistungsbedarf für die Kühlung von Schaltschränken 1 bzw. Bauteilen nicht zwingend leistungsstärker ausgeführt werden, da nur eine kurzzeitige, zusätzliche Leistungsabgabe abgefordert wird.

[0024] Mit vorhandenen Einrichtungen (Luftkanalsystem 3, Lüfter 4) und zusätzlich vorgesehenen Einrichtungen (Wärmetauscher 6, Luftführungsklappe 7) wird beim Betriebsfall Druckschutz im Schaltschrank 1 eine Wärmeabfuhr für eine Übergangszeit gewährleistetet. Weiterhin kann beim Ausfall der Luftbehandlungseinrichtung eine Kühlung eines Schaltschrankes 1 bzw. der Bauteile erfolgen. Die Betriebsdauer richtet sich nach der Auslegung und Belastbarkeit der Bauteile. Aufwendige Notsysteme können dabei vermieden werden.

Bezugszeichenliste

[0025] 

1

Schaltschrank

2

Zuluftklappe

3

Luftkanalsystem

4

Lüfter

5

Fortluftklappe

6

Wärmetauscher

7

Luftführungsklappe

Ansprüche

1. Kühleinrichtung zum Kühlen von Schaltschränken (1) oder Bauteilen in Schienenfahrzeugen, die ein fahrzeugseitiges Kühlaggregat zur Luftbehandlung beinhalten wobei die Kühleinrichtung eine Luftzuführung zum Schaltschrank (1) sowie ein Luftkanalsystem (3), einen Wärmetauscher (6) und außere Zuund Fortluftklappen (2 und 5) im Schaltschrank (1) aufweist, wobei der innerhalb des Schaltschrankes (1) angeordnete Wärmetauscher (6) bei geschlossenen Zuund Fortluftklappen des Schienenfahrzeuges im Druckschutzbetrieb oder bei Ausfall der fahrzeugseitigen Luftbehandlungseinrichtung/des fahrzeugseitigen Kühlaggregates eingeschaltet ist, wodurch eine Abkühlung des Schaltschrankes (1) durch den schaltschrankseitigen Wärmetauscher (6) erfolgt, oder wobei bei offenen Zu- und Fortluftklappen (2 und 5) eine Abkühlung des Schaltschrankes (1) über die fahrzeugseitige Luftbehandlungseinrichtung/das fahrzeugseitige Kühlaggregat und das Luftkanalsystem (3) ermöglicht ist (Normalbetrieb).

2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Luftkanalsystems (3) eine Luftführungsklappe (7) angeordnet ist, die im Normalbetrieb geschlossen ist, derart, dass die Zuluft entlang dem mit Kühlleistung zu versorgenden Schaltschrank (1) strömt, und die im Druckschutzbetrieb (Zu- und Fortluftklappen geschlossen) oder bei Ausfall der fahrzeugseitigen Luftbehandlungseinrichtung/des fahrzeugseitigen Kühlaggregates geöffnet ist, derart, dass die Kühlluft im Umluftbetrieb im geschlossenen System den Schaltschrank (1) beaufschlagt.

3. Kühleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmetauscher (6) über im Schienenfahrzeug/Zugverband vorhandene Kühfaggregate mit Kälteleistung versorgbar ist.

4. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Schaltschrankes (1) ein Lüfter (4) angeordnet ist.

5. Kühleinrichtung nach einem der Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung der Zu- und Fortluftklappen (2 und 5) des Schaltschrankes (1) in engem zeitlichen Verbund mit den äußeren Zu- und Fortluftklappen des Schienenfahrzeuges oder des Fahrzeugverbandes gekoppelt ist.

Claims

1. Cooling device for the cooling of switch cabinets (1) or components in railway vehicles which contain a vehicle-side cooling unit for air treatment, wherein the cooling device has an air feed to the switch cabinet (1) as well as an air channel system (3), a heat exchanger (6) and outer intake and exhaust air flaps (2 and 5) in the switch cabinet (1), wherein the heat exchanger (6) arranged inside the switch cabinet (1) is switched on when the intake and exhaust air flaps of the railway vehicle are closed in pressure protection operation or when the vehicle-side air treatment device/vehicle-side cooling unit fails, with the result that a cooling of the switch cabinet (1) takes place owing to the switch cabinet-side heat exchanger (6), or wherein, when the intake and exhaust air flaps (2 and 5) are open, a cooling of the switch cabinet (1) is allowed via the vehicle-side air treatment device/the vehicle-side cooling unit and the air channel system (3) (normal operation).

2. Cooling device according to claim 1, characterised in that arranged inside the air channel system (3) is an air guide flap (7) which is closed in normal operation in such a way that the intake air flows along the switch cabinet (1) to be supplied with cooling power, and which is opened in pressure protection operation (intake and exhaust air flaps closed) or when the vehicle-side air treatment device/vehicle-side cooling unit fails in such a way that the cooling air in air circulation operation in the closed system is fed to the switch cabinet (1).

3. Cooling device according to claim 1 or 2, characterised in that the heat exchanger (6) can be supplied with cooling power via cooling units present in the railway vehicle/train.

4. Cooling device according to any one of claims 1 to 3, characterised in that a fan (4) is arranged inside the switch cabinet (1).

5. Cooling device according to any one of claims 1 to 4, characterised in that actuation of the intake and exhaust air flaps (2 and 5) of the switch cabinet (1) is coupled in close temporal association with the outer intake and exhaust air flaps of the railway vehicle or the vehicle unit.

Revendications

1. Dispositif de refroidissement pour refroidir des armoires électriques (1) ou des composants dans des véhicules ferroviaires qui contiennent un groupe de refroidissement, côté véhicule, pour le traitement de l'air, étant précisé que le dispositif de refroidissement comporte une amenée d'air vers l'armoire électrique (1), un système de canalisation d'air (3), un échangeur de chaleur (6) et des volets extérieurs d'air amené et d'air d'échappement (2 et 5) dans l'armoire électrique (1), que l'échangeur de chaleur (6) disposé à l'intérieur de l'armoire électrique (1) est mis en marche quand les volets d'air amené et d'air d'échappement du véhicule ferroviaire sont fermés, en mode de protection de pression, ou en cas de panne du dispositif de traitement de l'air prévu côté véhicule/du groupe de refroidissement prévu côté véhicule, ce qui provoque un refroidissement de l'armoire électrique (1) par l'échangeur de chaleur (6) prévu côté armoire électrique, ou que lorsque les volets d'air amené et d'air d'échappement (2 et 5) sont ouverts, un refroidissement de l'armoire électrique (1) est possible (mode normal) par l'intermédiaire du dispositif de traitement d'air prévu côté véhicule/du groupe de refroidissement prévu côté véhicule, et du système de canalisation d'air (3).

2. Dispositif de refroidissement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu à l'intérieur du système de canalisation d'air (3) un volet d'amenée d'air (7) qui est fermé en mode normal de telle sorte que l'air amené s'écoule le long de l'armoire électrique (1) à refroidir, et qui est ouvert en mode de protection de pression (volets d'air amené et d'air d'échappement fermés) ou en cas de panne du dispositif de traitement de l'air prévu côté véhicule/ du groupe de refroidissement prévu côté véhicule, de telle sorte que l'air de refroidissement agisse sur l'armoire électrique (1) en mode d'air de circulation dans le système fermé.

3. Dispositif de refroidissement selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (6) est apte à être alimenté en capacité frigorifique par l'intermédiaire de groupes de refroidissement prévus dans le véhicule ferroviaire/dans le train.

4. Dispositif de refroidissement selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un ventilateur (4) est disposé à l'intérieur de l'armoire électrique (1).

5. Dispositif de refroidissement selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'actionnement des volets d'air amené et d'air d'échappement (2 et 5) de l'armoire électrique (1) est étroitement lié dans le temps aux volets extérieurs d'air amené et d'air d'échappement du véhicule ferroviaire ou du convoi.

Zeichnung