Vorrichtung und Verfahren zum Trocknen von Luft sowie Schienenfahrzeug mit einer derartigen Vorrichtung

Die Erfindung betrifft Anordnung zum Trocknen von Luft, insbesondere für eine Druckluftanlage eines Schienenfahrzeugs, mit einem Lufttrockner, der einen Lufttrocknereingang zur Aufnahme der zu trocknenden Luft, zumindest eine Trocknungs- kammer und ein an die Trocknungskammer angeschlossenes Luft ^¬ leitungssystem zum Leiten mittels der Trocknungskammer getrockneter Luft aufweist, wobei das Luftleitungssystem zumindest zwei jeweils mit einer Regenerationsdüse versehene pa ^¬ rallel geschaltete Regenerationsleitungsabschnitte aufweist, in einem derer in Reihe zu der Regenerationsdüse ein Schalt ^¬ mittel zum bedarfsweisen Zu- und Abschalten des einen Regene- rationsleitungsabschnittes angeordnet ist.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Schienenfahrzeug mit ei- ner derartigen Anordnung.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Trocknen von Luft, insbesondere zur Anwendung bei einer Druckluftanlage eines Schienenfahrzeugs, bei dem ein Lufttrockner bereitge- stellt wird, der einen Lufttrocknereingang zur Aufnahme der zu trocknenden Luft, zumindest eine Trocknungskammer und ein an die Trocknungskammer angeschlossenes Luftleitungssystem zum Leiten mittels der Trocknungskammer getrockneter Luft aufweist, wobei das Luftleitungssystem zumindest zwei jeweils mit einer Regenerationsdüse versehene parallel geschaltete Regenerationsleitungsabschnitte aufweist, in einem derer in Reihe zu der Regenerationsdüse ein Schaltmittel angeordnet ist, und bei dem mittels des Schaltmittels der eine Regene- rationsleitungsabschnitt bedarfsweisen zu- und abgeschaltet wird .

Eine derartige Anordnung, ein derartiges Schienenfahrzeug und ein derartiges Verfahren sind aus der Patentschrift DE 196 17 829 C5 bekannt. Bei der bekannten Anordnung erfolgt das Zu- und Abschalten einer der Regenerationsdüsen, das eine bedarfsabhängige Regeneration der dort gezeigten zwei Trocknungskammern ermöglicht, in Abhängigkeit des Druckes der ge- trockneten Luft (Druckluft) , so dass diese Vorrichtung insbe ^¬ sondere für den Anschluss zweier Kompressoren optimiert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde eine Anordnung der eingangs genannten Art, ein Schienenfahrzeug mit einer derar- tigen Anordnung und ein Verfahren der eingangs genannten Art bereit zu stellen, die hinsichtlich äußerer Bedingungen optimiert sind, die im Bereich eines zu befahrenen schienengebundenen Verkehrsweges vorherrschen. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Anord ^¬ nung mit den Merkmalen des Anspruches 1 und ein Schienenfahrzeug mit einer derartigen Anordnung gemäß Anspruch 7 vor, bei denen eine Steuereinrichtung geeignet ausgebildet ist, das Schaltmittel in Abhängigkeit des Betriebszustandes einer Kli- maanlage zu steuern.

Ferner schlägt die Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 8 vor, bei dem eine Steuereinrichtung das Schaltmittel in Abhängigkeit des Be- triebszustandes einer Klimaanlage steuert.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung, dem erfindungsgemäßen Schienenfahrzeug und dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in besonders vorteilhafter Weise der Betriebszustand einer Kli- maanlage zur Beurteilung der Bedingungen, die im Bereich eines zu befahrenen schienengebundenen Verkehrsweges vorherrschen, heran gezogen und als Parameter genutzt, in Abhängigkeit dessen dann mittels der Steuereinrichtung die Steuerung der Schaltmittel - also das bedarfsabhängige Zu- und Abschal ^¬ ten der einen der Regenerationsdüsen - erfolgt. Die erfindungsgemäße Anordnung, das erfindungsgemäße Schienenfahrzeug und das erfindungsgemäße Verfahren sind insbesondere hin ^¬ sichtlich eines Einsatzes zu verschiedenen Jahreszeiten und bei verschiedenen Streckenbedingungen, wie beispielsweise zu durchfahrenden langen Tunneln, optimal ausgebildet. Denn der Betrieb zu verschiedenen Jahreszeiten und der Betrieb unter verschiedenen Streckenbedingungen gehen mit starken Schwankungen von Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit einher. Die Erfindung nutzt in vorteilhafter Weise die Auswirkungen dieser Schwankungen auf den Betriebszustand einer Klimaanlage zur Steuerung des Schaltmittels. Somit ist sichergestellt, dass zu den verschiedenen Jahreszeiten und unter verschiedenen Streckenbedingungen jeweils so wenig wie möglich der ge- trockneten Luft zur Regeneration der zumindest einen Trocknungskammer verbraucht wird.

Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn ein Klimaanlagenaus ^¬ gang der Klimaanlage, an dem Luft bereitgestellt ist, die bei laufender Klimaanlage gekühlt und bei nicht laufender Klima ^¬ anlage ungekühlt ist, über einen Luftpfad derart mit dem Lufttrocknereingang verbunden ist, dass zumindest ein Teil der von der Klimaanlage bereitgestellten Luft die zu trocknende Luft bildet.

Es wird weiterhin als vorteilhaft angesehen, wenn eine Sensoreinrichtung geeignet ausgebildet ist, dem Betriebszustand der Klimaanlage entsprechende Messwerte zu erfassen und über eine erste Wirkverbindung als Ausgangssignal an die Steuer- einrichtung auszugeben, und wenn die Steuereinrichtung geeignet ausgebildet ist, zur Steuerung des Schaltmittels ein von dem Ausgangssignal abhängiges Steuersignal über eine zweite Wirkverbindung an das Schaltmittel auszugeben.

Ferner wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das Luftlei ^¬ tungssystem an eine zweite Trocknungskammer angeschlossen ist, wobei die beiden Trocknungskammern mittels eines weite ^¬ ren Schaltmittels wechselweise in eine Trocknungs- und eine Regenerationsphase schaltbar sind.

Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Steuereinrichtung das Steuersignal anhand des Ausgangssignals mittels einer rech ^¬ nerbasierten Auswertelogik ermittelt.

Außerdem ist es vorteilhaft, wenn die Sensoreinrichtung zumindest einen den Betriebszustand der Klimaanlage erfassenden Sensor aufweist. Die Schaltmittel sind vorzugsweise als Magnetventile ausge ^¬ bildet .

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung ist in Figur 1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs mit einer ers ^¬ ten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung zum Trocknen von Luft und in

Figur 2 schematisch ein zweites Ausführungsbeispiel des er- findungsgemäßen Schienenfahrzeugs mit einer zweiten

Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zum Trocknen von Luft gezeigt. Die Figuren 1 und 2 zeigen in schematischer Darstellung ein Schienenfahrzeug 1; 101 mit einem Fahrgastinnenraum 2; 102 und jeweils einer ersten Ausführungsform 3; 103 der erfindungsgemäßen Anordnung zum Trocknen von Luft. Beide Ausfüh- rungsformen 3; 103 der erfindungsgemäßen Anordnung zum Trocknen von Luft umfassen jeweils eine als Ganzes mit 4; 104 be ^¬ zeichnete Druckluftanlage sowie eine Klimaanlage 5; 105. Mit ^¬ tels der Klimaanlage 5; 105 wird der Druckluftanlage 4; 104 über einen Luftpfad 6; 106 zu trocknende Luft bereitgestellt. Über einen Klimaanlageneingang 7; 107 wird der Klimaanlage zu kühlende Luft aus der Atmosphäre zugeführt. Ein als Luftlei ^¬ tung 6a; 106a ausgebildeter Abschnitt des Luftpfades 6; 106 verbindet einen Klimaanlagenausgang 8; 108 mit einem

Kompressoreingang 9; 109 eines Kompressors 10; 110 der Druck- luftanlage, um einen Teil der von der Klimaanlage bereitge ^¬ stellten Luft zu dem Kompressoreingang zu führen. Über einen weiteren an den Klimaanlagenausgang angeschlossenen Luftpfad 11; 111 wird ein weiterer Teil der von der Klimaanlage bereitgestellten Luft in den Fahrgastinnenraum 2; 102 geführt. Die an dem Klimaanlagenausgang der Klimaanlage bereitgestell ^¬ te Luft ist bei laufender Klimaanlage gekühlt und bei nicht laufender Klimaanlage ungekühlt.

Von der Druckluftanlage 4; 104 sind bei den beiden Ausfüh- rungsformen 3; 103 der erfindungsgemäßen Anordnung jeweils neben dem Kompressor 10; 110 insbesondere ein als Ganzes mit 12; 112 bezeichneter Lufttrockner, ein Hautbehälter 13; 113, der eine Hauptluftbehälterleitung 14; 114 speist, eine als Ganzes mit 15; 115 bezeichnete Sensoreinrichtung und eine Steuereinrichtung 16; 116 gezeigt.

Dabei ist ein Lufttrocknereingang 17; 117 des Lufttrockners 12; 112 über einen weiteren als Luftleitung 6b; 106b ausgebildeter Abschnitt des Luftpfades 6; 106 an einen Kompressorausgang 18; 118 des Kompressors 10; 110 angeschlos ^¬ sen. Außerdem ist ein Lufttrocknerausgang 19; 119 des Lufttrockners 12; 112 über eine Luftleitung 20; 120 an einen Hautbehältereingang 21; 121 des Hautbehälters 13; 113 ange- schlössen.

Der Lufttrockner 12; 112 umfasst bei den beiden Ausführungsformen 3; 103 der erfindungsgemäßen Anordnung jeweils zwei in üblicher Weise mit geeignetem Granulat gefüllte Trocknungs- kammern 22, 23; 122, 123. Außerdem umfasst der Lufttrockner 12; 112 Rückschlagventile 24, 25; 124, 125, 126, 127, zwei Schaltmittel 28, 29; 128, 129 in Form von Magnetventilen und zwei Regenerationsdüsen 30, 31; 130, 131. Ferner umfasst der Lufttrockner 12; 112 bei den beiden Ausführungsformen 3; 103 der erfindungsgemäßen Anordnung ein als Ganzes mit 32; 132 bezeichnetes Luftleitungssystem, das ei ^¬ nerseits zum Einleiten der zu trocknenden Luft in die Trocknungskammern 22, 23; 122, 123 und andererseits zum Leiten mittel der Trocknungskammern getrockneter Luft dient. Dieses Luftleitungssystem 32; 132 umfasst mehrere Leitungsabschnitte 32a, 32b, 32k; 132a, 132b, 132k, 1321. Ein Teil der ge ^¬ trockneten Luft wird dabei zur Regeneration der Trocknungskammern 22, 23; 122, 123 genutzt. Hierzu bilden die beiden mit 32g, 32h; 132g, 132h bezeichneten Leitungsabschnitte, die jeweils mit einer der Regenerationsdüsen 30, 31; 130, 131 versehen und parallel geschaltet sind, Regenerationsleitungs- abschnitte. Zum bedarfsweisen Zu- und Abschalten des mit 32h; 132h bezeichneten Regenerationsleitungsabschnitts , ist in diesem Regenerationsleitungsabschnitt in Reihe zu der Regene ^¬ rationsdüse 31; 131 das mit 28; 128 bezeichnete eine der Schaltmittel angeordnet. Die Steuereinrichtung 16; 116 ist geeignet ausgebildet, das eine Schaltmittel 28; 128 in Abhängigkeit des Betriebszustan ^¬ des der Klimaanlage 5; 105 zu steuern. Hierzu erfasst die Sensoreinrichtung 15; 115 dem Betriebszustand der Klimaanlage entsprechende Messwerte und gibt diese über eine erste Wirk ^¬ verbindung 34; 134 als Ausgangssignal A.l; A.101 an das Steu ^¬ ergerät 35a; 135 der Steuereinrichtung 16; 116 aus. Zur Steu ^¬ erung des einen Schaltmittels 28; 128 gibt das Steuergerät 35a; 135 der Steuereinrichtung 16; 116 dann ein von dem Aus- gangssignal A.l; A.101 abhängiges Steuersignal S.l; S.101 über eine zweite Wirkverbindung 36; 136 an das eine Schalt ^¬ mittel 28; 128 aus. Dabei ermittelt das Steuergerät 35a; 135 der Steuereinrichtung das Steuersignal S.l; S.101 anhand des Ausgangssignals A.l; A.101 2 mittels einer ersten rechnerba- sierten Auswertelogik 37; 137.

Zur Ermittlung des Betriebszustandes der Klimaanlage 5; 105 weist die Sensoreinrichtung 15; 115 einen Sensor 39; 139 auf, der die durch ihn ermittelten Messwerte - deren jeweiliger Wert angibt, ob die Klimaanlage 5; 105 läuft oder nicht läuft - in Form des Ausgangssignals A.l; A.101 ausgibt.

Der mit 32a; 132a bezeichnete Leitungsabschnitt, dessen eine Ende den Lufttrocknereingang 17; 117 bildet, ist mit seinem anderen Ende an einen ersten Anschluss 41; 141 des weiteren Schaltmittels 29; 129 angeschlossen. Der mit 32b; 132b be ^¬ zeichnete Leitungsabschnitt ist mit einem Ende mit einem zweiten Anschluss 42; 142 des weiteren Schaltmittels 29; 129 und mit seinem anderen Ende mit einem ersten Anschluss 43; 143 der einen Trocknungskammer 22; 122 verbunden. Der mit 32c; 132c bezeichnete Leitungsabschnitt ist mit einem Ende mit einem dritten Anschluss 44; 144 des weiteren Schaltmittels 29; 129 und mit seinem anderen Ende mit einem ersten An- schluss 45; 145 der anderen Trocknungskammer 23; 123 verbunden .

Ein Steuergerät 35b bzw. das Steuergerät 135 der Steuerein- richtung 16; 116 ist geeignet ausgebildet zur Steuerung des weiteren Schaltmittels 29; 129 weitere Steuersignale S.2; S.102 über eine dritte Wirkverbindung 46; 146 an das mit 29; 129 bezeichnete weitere Schaltmittel auszugeben. Mittels der weiteren Steuersignale S.2; S.102 steuert das Steuergerät 35b; 135 der Steuereinrichtung 16; 116 das weitere Schaltmit ^¬ tel 29; 129 derart, dass die beiden Trocknungskammern 22, 23; 122, 123 wechselweise in eine Trocknungs- und eine Regenera ^¬ tionsphase schaltbar sind. Dabei ermittelt das Steuergerät 35b; 135 der Steuereinrichtung 16; 116 die weiteren Steuer- signale S.2; S.102 mittels einer weiteren rechnerbasierten

Auswertelogik 47; 147, wobei das Umschalten nach einem festen zeitgesteuerten Takt oder in Abhängigkeit der Durchsatzmenge der zu trocknenden Luft - so wie dies beispielsweise bereits aus der Druckschrift EP 0 199 948 Bl bekannt ist - erfolgen kann. Bei der ersten Ausführungsform 3 der erfindungsgemäßen Anordnung ist die rechnerbasierte Auswertelogik 37 Teil des mit 35a bezeichneten Steuergerätes der Steuereinrichtung 16, während die weitere rechnerbasierte Auswertelogik 47 Teil des mit 35b bezeichneten weiteren Steuergerätes der Steuerein- richtung 16 ist. Im Unterschied hierzu sind die beiden rech ^¬ nerbasierten Auswertelogiken 137, 147 bei der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung Teil des Steuergerätes 135 der Steuereinrichtung 116. Der Kompressor 10; 110 fördert Druckluft in den Leitungsab ^¬ schnitt 32a; 132a, der über das zweite Schaltmittel 29; 129 wechselweise an eine der beiden Trocknungskammern 22, 23; 122, 123 anschließbar ist. Nach den Figuren 1 und 2 befindet sich der Leitungsabschnitt 32a; 132a gerade in Verbindung mit der Trocknungskammer 22; 122. Die jeweils gerade nicht mit dem Leitungsabschnitt verbundene Trocknungskammer - in den Figuren 1 und 2 ist dies die Trocknungskammer 23; 123 - ist durch das zweite Schaltmittel 29; 129 mit einer Entlüftung 48; 148 zur Atmosphäre verbunden. Die Trocknungskammern 22, 23; 122, 123 sind gegenüberliegend zu ihren ersten Anschlüs ^¬ sen 43, 45; 143, 145 mit zweiten Anschlüssen 49, 50; 149, 150 versehen. An den zweiten Anschluss 49; 149 der einen Trocknungskammer 22; 122 ist der mit 32d; 132d bezeichnete Lei- tungsabschnitt angeschlossen und an den zweiten Anschluss 50; 150 der anderen Trocknungskammer 23; 123 ist der mit 32e; 132e bezeichnete Leitungsabschnitt angeschlossen. Die beiden Leitungsabschnitte 32d, 32e; 132d, 132e münden in einen Ab ^¬ zweigpunkt 51; 151, von dem der mit 32f; 132f bezeichnete Leitungsabschnitt abzweigt. Im Leitungsabschnitt 32d; 132d ist das in Richtung des Abzweigpunktes 51; 151 öffnende Rück ^¬ schlagventil 24; 124 angeordnet und im Leitungsabschnitt 32e; 132e ist das in Richtung des Abzweigpunktes 51; 151 öffnende Rückschlagventil 25; 125 angeordnet. Das in Richtung des Hautbehälters 10; 110 weisende Ende des Leitungsabschnitts 32f; 132f bildet den Lufttrocknerausgang 19; 119.

Die beiden Ausführungsformen 3; 103 der erfindungsgemäßen Anordnung unterscheiden sich hinsichtlich der Anschaltung der beiden parallel geschalteten Regenerationsleitungsabschnitte 32g, 32h; 132g, 132h, über die mittels der gerade aktiven Trocknungskammer getrocknete Druckluft zu der gerade nicht aktiven Trocknungskammer geführt wird, um diese zu regenerie ^¬ ren .

Bei der in der Figur 1 gezeigten Ausführungsform 3 der erfindungsgemäßen Anordnung wird der jeweils aktiven Trocknungskammer die getrocknete Druckluft zur Regeneration der gerade nicht aktiven Trocknungskammer direkt entnommen. Hierzu ist ein Ende der parallel geschalteten Regenerationsleitungsab- schnitte 32g, 32h in einem Abzweigpunkt 52 mit dem mit 32i bezeichneten Leitungsabschnitt verbunden, der in einem Abzweigpunkt 53 von dem Leitungsabschnitt 32d abzweigt. Das an- dere Ende der parallel geschalteten Regenerationsleitungsab- schnitte 32g, 32h ist in einem Abzweigpunkt 54 mit dem mit 32k bezeichneten Leitungsabschnitt verbunden, der in einem Abzweigpunkt 55 von dem Leitungsabschnitt 32e abzweigt. Bei der in der Figur 2 gezeigten zweiten Ausführungsform 103 der erfindungsgemäßen Anordnung wird - im Unterschied zu der in Figur 1 gezeigten ersten Ausführungsform 3 - getrocknete Druckluft zur Regeneration der gerade nicht aktiven Trocknungskammer dem Leitungsabschnitt 132f entnommen. Hierzu ist ein Ende der parallel geschalteten Regenerationsleitungsab- schnitte 132g, 132h in einem Abzweigpunkt 152 mit dem mit 132i bezeichneten Leitungsabschnitt verbunden, der in einem Abzweigpunkt 153 von dem Leitungsabschnitt 132f abzweigt. Das andere Ende der parallel geschalteten Regenerationsleitungs- abschnitte 132g, 132h ist in einem Abzweigpunkt 154 mit dem mit 132k bezeichneten Leitungsabschnitt verbunden, der in einem Abzweigpunkt 155 von dem mit 1321 bezeichneten Leitungs ^¬ abschnitt abzweigt. Der Leitungsabschnitt 1321 zweigt dabei mit einem Ende in einem Abzweigpunkt 156 von dem Leitungsab- schnitt 132d und mit dem anderen Ende in einem Abzweigpunkt 157 von dem Leitungsabschnitt 132e ab. In dem Leitungsab ^¬ schnitt 1321 ist zwischen den beiden Abzweigpunkten 156 und 155 das in Richtung des Abzweigpunktes 156 öffnende Rück ^¬ schlagventil 126 angeordnet und zwischen den beiden Abzweig- punkten 157 und 155 ist das in Richtung des Abzweigpunktes 157 öffnende Rückschlagventil 127 angeordnet.