Beschreibung

Vorrichtung zur Vorbehandlung von Luft für ein Klimagerät eines Schienenfahrzeuges

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Vorbehandlung von Luft für ein Klimagerät für den Innenraum eines Führstandes eines schienengeführten Triebfahrzeuges.

Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 698 11 821 T2 bekannt. Die dort beschriebene Vorrichtung dient zur Vorbehandlung von Luft zur Belüftung eines Motorraumes eines Fahrzeuges, wobei die zur Belüftung eingesetzte Luft gefil ^¬ tert wird. Zum Filtern sind ein so genannter Zyklon- Abscheider und eine dem Zyklon-Abscheider nachgeordnete Filtereinheit vorgesehen.

In der DE 689 05 389 T2 ist ein Luftfilterersatz für ein Fahrzeug beschrieben, der ebenfalls einen Zyklon-Abscheider umfasst. Zyklon-Abscheider und Filtereinrichtungen dienen auch hier zur Reinigung der Luft, die anschließend zur Kühlung oder Klimatisierung eingesetzt wird.

Aus der DE 20 2004 020 167 Ul ist ein Klimagerät für ein Schienenfahrzeug bekannt geworden.

An Vorrichtungen zur Vorbehandlung von Luft, die in Schienenfahrzeugen eingesetzt werden, werden je nach Einsatzort des Schienenfahrzeuges die unterschiedlichsten Anforderungen ge- stellt. So ist die Außenluft bei Kohlezügen in der Regel sehr staubhaltig, so dass ein hohes Gewicht auf die Filterung der Luft gelegt wird, die nach ihrer Reinigung einer raumluft- technischen Anlage zugeführt wird. In nördlichen Ländern müssen hingegen wirkungsvolle Vorkehrungen getroffen werden, um

auch bei Dauerfrost die Funktionsweise der Luftvorbehand ^¬ lungsvorrichtung sicher zustellen.

Der Vorrichtung der eingangs genannten Art haftet der Nach- teil an, dass diese nur aufwändig an die jeweils geltenden Anforderungen angepasst werden kann. Insbesondere bei Schie ^¬ nenfahrzeugen, in denen ein nur begrenzter Bauraum zur Verfügung steht, hat die unterschiedliche Auslegung der Vorrich ^¬ tung weit reichende Folgen hinsichtlich der Auslegung des Schienenfahrzeuges selbst. Diese von den Anforderungen abhän ^¬ gige Auslegung ist jedoch kostenintensiv.

Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Vorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die aufwandsarm an un- terschiedliche Anforderungen angepasst werden kann, wobei gleichzeitig nahezu keine änderungen bei der Auslegung des Schienenfahrzeugs vorgenommen werden müssen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Vorbehandlung von Luft für ein Klimagerät für den Innenraum eines Führerstandes eines schienengeführten Triebfahrzeuges mit einem Lufteingangsgehäuse, das eine Außenluftöffnung und eine Klimageräteöffnung mit Mitteln zum Befestigen des Lufteingangsgehäuses an einem Klimagerät aufweist, wobei ein Au- ßenluftkanal, zum Verbinden des Lufteingangsgehäuses mit dem Klimagerät eingerichtet ist, und mit einem separaten Luftaus ^¬ gangsgehäuse, das über eine Fortluftöffnung verfügt und das über einen Fortluftkanal mit dem Innenraum und/oder dem Klimagerät verbunden ist, wobei sich ein den Außenluftkanal ü- berbrückender Bypasskanal zwischen dem Klimagerät und der

Klimageräteöffnung erstreckt, in dem eine mit einem Stellmotor verbundene Luftklappe angeordnet ist, und wobei das Luft ^¬ eingangsgehäuse aus einem formstabilen Material besteht, so

dass feste Schnittstellen der Vorrichtung zum Klimagerät und zur Außenwand des Triebfahrzeuges definiert sind.

Erfindungsgemäß ist ein formstabiles Lufteingangsgehäuse be- reitgestellt. Das formstabile Lufteingangsgehäuse verfügt ü- ber eine Außenluftöffnung, die den Eintritt von Außenluft ermöglicht. Ferner ist eine Klimageräteöffnung bereitgestellt, an der ein Klimagerät befestigt werden kann. Aufgrund der formstabilen Ausgestaltung des Lufteingangsgehäuses sind auf diese Weise zwei Schnittstellen, und zwar einmal mit der Au ^¬ ßenseite des Triebfahrzeuges und zum anderen mit dem Klimage ^¬ rät, bereitgestellt, wobei zwischen diesen beiden Schnitt ^¬ stellen beliebige Zusatzgeräte eingesetzt werden können. Die Formstabilität des Lufteingangsgehäuses ermöglicht somit ei- nen standardisierten Einbau der Vorrichtung in das Triebfahrzeug unabhängig vom Einsatzort des Triebfahrzeuges bezie ^¬ hungsweise den jeweils herrschenden Anforderungen. Die Vorrichtung ist somit modular erweiterbar, wobei die Zusatzbauteile mit dem Lufteingangsgehäuse kommunizieren.

Zweckmäßigerweise verfügt der Außenluftkanal über eine Fil ^¬ tereinheit und einen Zusatzlüfter. Durch die Aufnahme dieser beiden Bauteile in den Außenluftkanal kann die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung erweitert werden, ohne dass än- derungen an den Schnittstellen und somit änderungen an dem Gesamtaufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorgenommen werden müssen. Darüber hinaus brauchen auch die mit der Vorrichtung zusammenwirkenden Bauteile, beispielsweise das in dem Triebfahrzeug vorgesehene Klimagerät nicht verändert wer- den.

Gemäß einer diesbezüglich zweckmäßigen Weiterentwicklung sind Zusatzlüfter und Filtereinheit an dem Lufteingangsgehäuse be ^¬ festigt. Aufgrund der formstabilen Ausgestaltung des Luftein-

gangsgehäuses weist diese die notwendige Festigkeit auf, um Zusatzlüfter und Filtereinheit zu tragen. Auf diese Weise ist ein kompakter Aufbau bereitgestellt, so dass der Bauraum, der in dem Triebfahrzeug für die erfindungsgemäße Vorrichtung be- reitgehalten werden muss, minimiert ist.

Vorteilhafterweise weist das Lufteingangsgehäuse Mittel zum Befestigen an dem Triebfahrzeug auf. Die Mittel zum Befesti ^¬ gen sind beispielsweise im Bereich der besagten festen Schnittstelle mit dem Triebfahrzeug vorgesehen. Das Trieb ^¬ fahrzeug kann somit auch bei unterschiedlichen Anforderungen an die Luftvorbehandlungsvorrichtung immer gleich ausgelegt werden. Nach der Befestigung des Lufteingangsgehäuses am Triebfahrzeug kann die Vorrichtung mit den notwendigen Bau- teilen bestückt werden und somit das fertig montierte Trieb ^¬ fahrzeug, ohne besondere bauliche Zusatzmaßnahmen vornehmen zu müssen, an den jeweiligen Anwendungsfall angepasst werden.

Vorteilhafterweise ist auch das Luftausgangsgehäuse aus einem formstabilen Material gefertigt. Gemäß dieser zweckmäßigen Weiterentwicklung ist auch für das Luftausgangsgehäuse eine feste Schnittstelle zumindest mit der Außenwand des Trieb ^¬ fahrzeugs bereitgestellt. Darüber hinaus kann nunmehr auch das Luftausgangsgehäuse als Gerüst zur Befestigung weiterer Bauteile dienen.

Darüber hinaus bildet der Fortluftkanal ebenfalls eine feste Schnittstelle mit dem Innenraum beziehungsweise mit dem Kli ^¬ magerät aus .

Vorteilhafterweise weist der Fortluftkanal eine Fortluftklap ^¬ pe mit einem Stellmotor auf, wobei ein überbrückungskanal mit einem Druckschutzventilator die Fortluftklappe überbrückt. Durch den Einsatz eines Druckschutzventilators auf der Fort-

luftseite und der verstellbaren Fortluftklappe ist ein Druck ^¬ schutz bereitgestellt, der zur Vermeidung hoher Druckschwankungen im Innenraum des Triebfahrzeuges dient. Der Druckschutzventilator arbeitet hierbei zweckmäßigerweise mit dem Zusatzlüfter auf der Lufteingangsseite zusammen und wird mit ^¬ tels eines separaten Schalters in Betrieb gesetzt oder ausge ^¬ schaltet. Dabei fördert der Zusatzlüfter auf der Lufteingangsseite gegen den Druckschutzventilator auf der leicht gedrosselten Fortluftseite. Durch die steile Kennlinie beider Lüfter werden mögliche Druckschwankungen im Innenraum zur Außenatmosphäre in der Kennlinie beider Lüfter geschluckt.

Zweckmäßigerweise mündet der Außenluftkanal zwischen dem Kli ^¬ magerät und der Luftklappe in einen Bypasskanal. Gemäß dieser zweckmäßigen Weiterentwicklung ist kein zusätzlicher Kanal mehr vorzusehen, der von dem Lufteingangsgehäuse in das Klimagerät mündet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist demnach kostengünstiger .

Zweckmäßigerweise umfasst die Filtereinheit einen Zyklon- Abscheider und einen Feinpartikelfilter. Solche Kombinationsfilter sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt gewor ^¬ den, so dass hier an dieser Stelle nicht detailliert hierauf eingegangen zu werden braucht .

Vorteilhafterweise ist ein Wetterschutzgitter an der Außen- luftöffnung und/oder der Fortluftöffnung vorgesehen.

Zweckmäßigerweise ist wenigstens eines der Wetterschutzgitter beheizbar. Beheizbare Wetterschutzgitter dienen dazu, in kalten Gegenden das Zufrieren des Wetterschutzgitters zu vermei ^¬ den, so dass die Belüftung des Innenraums des Triebfahrzeuges auch bei Frost gewährleistet bleibt. Aufwändige CO ₂ -Melder im Innenraum sind gemäß dieser vorteilhaften Weiterentwicklung

überflüssig geworden. Die ständige Versorgung des Innenraums mit Sauerstoff ist auch bei tiefen Temperaturen sicherge ^¬ stellt.

Zweckmäßigerweise weist der Zusatzlüfter eine nahezu konstan ^¬ te Kennlinie in Abhängigkeit des statischen Druckes auf, so dass die Anordnung des Lufteingangsgehäuses an der Frontseite des Triebfahrzeuges ermöglicht ist. Durch die Anordnung des Lufteingangsgehäuses an der Frontseite entsteht aufgrund der Fahrgeschwindigkeit des Triebfahrzeuges ein Druckstau, dessen Höhe von der Höhe der Geschwindigkeit abhängig ist. Der Zu ^¬ satzlüfter stellt gemäß dieser zweckmäßigen Weiterentwicklung eine solche Förderleistung bereit, dass auch bei höheren Ge ^¬ schwindigkeiten des Triebfahrzeuges eine sichere Luftversor- gung des Innenraums ermöglicht ist.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfin ^¬ dung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezug auf die Figuren der Zeichnung, wobei gleiche Bezugszeichen auf gleich wirkende Bauteile verweisen und wobei

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen

Vorrichtung mit einem Klimagerät,

Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin ^¬ dungsgemäßen Vorrichtung,

Figur 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung,

Figur 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin ^¬ dungsgemäßen Vorrichtung, das am Frontende des Triebfahrzeuges eingebaut ist und

Figuren

5 bis 8 weitere Ausführungsbeispiele der erfindungsge ^¬ mäßen Vorrichtung in schematischer Darstellung zeigen .

Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, die ein formfestes Lufteingangsgehäuse 2 sowie ein formstabiles Luftausgangsgehäuse 3 umfasst. Das Luftein ^¬ gangsgehäuse 2 weist eine Außenluftöffnung 2a auf, die von einem luftdurchlässigen Wetterschutzgitter 4 verdeckt ist. Vom hinteren Ende des Lufteingangsgehäuses 2 erstreckt sich ein Außenluftkanal 5 über eine Filtereinheit 6 und einen Zu ^¬ satzlüfter 7 zu einem Bypasskanal 9. Der Bypasskanal 9 ist Teil des Lufteingangsgehäuses 2 und mündet in einer Klimage- rätöffnung, an der Mittel zur Befestigung an einem Klimagerät 10 vorgesehen sind. Darüber hinaus verfügt das Lufteingangs ^¬ gehäuse 2 über Mittel 11 zur Befestigung an einem Triebfahrzeug eines Schienenfahrzeuges, das in Figur 1 figürlich nicht dargestellt ist.

Das Luftausgangsgehäuse 3 begrenzt eine Fortluftöffnung 12, aus der Luft vom Innenraum eines Triebfahrzeuges an die Atmo ^¬ sphäre abgegeben wird. Das Luftausgangsgehäuse 3 ist über ei ^¬ nen Fortluftkanal 13 mit dem Klimagerät 10 verbunden, wobei an der Fortluftöffnung 12 ebenfalls ein Wetterschutzgitter anbringbar ist. Die Wetterschutzgitter 4 sind in dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel beheizbare Wetterschutzgit ^¬ ter, wobei eine Steuerungseinheit 8 zum Einstellen der Heiz ^¬ temperatur eingerichtet ist und die notwendige Sicherheits- technik für die beheizbaren Wetterschutzgitter bereitstellt.

Die dargestellte Vorrichtung 1 ist zur Vorbehandlung der Außenluft vor ihrem Eintritt in das Klimagerät 10 eingerichtet. Die in das Lufteingangsgehäuse 3 eintretende Außenluft ge-

langt über den Außenluftkanal 5 zunächst zum Filter 6, der in dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Feinpartikelfilter ist. Der dabei auftretende Druckabfall der Außenluft wird durch den Zusatzlüfter 7, welcher dem Filter 6 in Richtung des Luftstromes nachgeschaltet ist, ausgeglichen. Anschließend tritt die Außenluft über den Bypasskanal 9 und die Klimagerä ^¬ teöffnung in das Klimagerät 10 ein. Das Klimagerät 10 verfügt seinerseits über zweckmäßige Lüfter zum Befördern der Außenluft. Darüber hinaus sind selbstverständlich die zur Luftkon- ditionierung notwendigen Bauelemente in dem Klimagerät 10 vorgesehen. Mit anderen Worten handelt es sich bei dem Klimagerät 10 um eine raumlufttechnische Anlage, die im Innenraum eines Triebfahrzeuges eines schienengeführten Fahrzeuges die gewünschte Temperatur und die gewünschte Luftfeuchtigkeit einstellt. Die aus dem Klimagerät 10 austretende Luft gelangt zunächst in den Innenraum des Triebfahrzeugs und anschließend über den Fortluftkanal 13 in das Luftausgangsgehäuse 3 und wird schließlich an die Außenatmosphäre durch die Fortluft ^¬ öffnung 12 abgegeben. Die dargestellte Vorrichtung ist zur Montage an der Frontseite des Triebfahrzeuges eingerichtet. Aufgrund des sich einstellenden Fahrtwindes kann sich an der Front des Triebfahrzeugs ein Druckstau einstellen. Der Zu ^¬ satzlüfter 7 ist so bemessen, dass eine konstante Frischluft ^¬ versorgung des Innenraums auch unter Berücksichtigung dieses Druckstaus ermöglicht ist.

Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin ^¬ dungsgemäßen Vorrichtung 1, wobei jedoch das Klimagerät aus Gründen der übersichtlichkeit nicht mehr gezeigt ist. Die hier dargestellte Vorrichtung 1 umfasst wieder ein Lufteingangsgehäuse 2 sowie ein Luftausgangsgehäuse 3, die wiederum aus formstabilem Material gefertigt sind. Vom Lufteingangsge ^¬ häuse 2 erstreckt sich der Außenluftkanal 5 über einen Zu ^¬ satzlüfter 7 und ein Kombinationsfilter 14, das aus einem

Zyklon-Abscheider und einem Feinpartikelfilter besteht, zum Bypasskanal 9. Kombinationsfilter sind dem Fachmann bekannt, so dass an dieser Stelle hierauf nicht näher eingegangen zu werden braucht. Die figürlich in Figur 2 nicht dargestellten Wetterschutzgitter vor der Außenluftöffnung 2a und vor der Fortluftöffnung 12 sind in diesem gezeigten Ausführungsbeispiel nicht beheizbar, da das Schienenfahrzeug zum Betrieb in südlichen Ländern vorgesehen ist, in denen kein Frost auftritt.

Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfin ^¬ dungsgemäßen Vorrichtung 1 ohne das Klimagerät 10. Wieder ist das formstabile Lufteingangsgehäuse 2 sowie das ebenfalls formstabile Luftausgangsgehäuse 3 erkennbar, wobei der Außen- luftkanal 5 wiederum über die Filtereinheit 6 und den Zusatz ^¬ lüfter 7 in den Bypass-Kanal 9 mündet, der eine Klimageräte ^¬ öffnung 15 begrenzt, an der Mittel zur Befestigung an dem Klimagerät 10 vorgesehen sind. Darüber hinaus ist in Figur 3 eine Luftklappe 16 erkennbar, mit der der Bypass-Kanal 9 für die in die Außenluftöffnung 3 eintretende Außenluft ver ^¬ schlossen werden kann. Aufgrund der Luftklappe 16 wird die Außenluft daher gezwungen über den Außenluftkanal 5, die Fil ^¬ tereinheit 6 und den Zusatzlüfter 7 zu strömen, bevor sie hinter der Luftklappe 16 in den Bypasskanal 9 eintritt, um über die Klimageräteöffnung 15 in das nicht dargestellte Klimagerät 10 zu gelangen.

Ferner ist erkennbar, dass das Lufteingangsgehäuse 2 mit Mit ^¬ teln zur Befestigung an dem Triebfahrzeug ausgerüstet ist. Hierbei handelt es sich um eine einfache Flanschverbindung.

Darüber hinaus verfügt die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 ge ^¬ mäß Figur 3 über einen Druckschutzventilator 17, der in einem figürlich nicht dargestellten überbrückungskanal angeordnet ist. Der überbrückungskanal dient zur überbrückung einer

Fortluftklappe 18, wobei je nach Stellung der Fortluftklappe 18 die aus dem Innenraum des Schienenfahrzeuges austretende Fortluft entweder über den Druckschutzventilator 17 geführt wird oder direkt aus dem Innenraum zur Fortluftöffnung 12 ge- langt .

Figur 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 im eingebauten Zustand, wobei sie an der Frontseite 19 eines Triebwagens 20 eines Schienenfahrzeuges ange- ordnet ist. Es ist erkennbar, dass das Triebfahrzeug einen nur begrenzten Bauraum zur Verfügung stellt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 kann jedoch in beliebiger Bestückung bei gleich bleibender Anordnung des Lufteingangsgehäuses 2 und des Luftausgangsgehäuses 3 zur Vorbehandlung der Luft einge- baut werden. Mit anderen Worten ist die erfindungsgemäße Vor ^¬ richtung 1 bei begrenztem Bauraum modular erweiterbar und bietet somit eine Plattform für unterschiedlichste Anforde ^¬ rungen im Bereich der Klimatechnik.

Die Figuren 5 bis 8 verdeutlichen in einer schematischen Darstellung die verschiedenen Ausführungsbeispiele, insbesondere hinsichtlich ihrer Wirkungsweise. Es ist erkennbar, dass die Außenluft durch die Außenluftöffnung 2a des figürlich nicht dargestellten Lufteingangsgehäuses in dieses über das Wetter- Schutzgitter 4 eintritt. Von da aus gelangt die Außenluft aufgrund der verschlossenen Luftklappe 16 über den Außenluft- kanal 5, den Filter 6 und den Zusatzlüfter 7 in den Bypass- Kanal 9, der mit seiner Klimageräteöffnung in das Klimagerät 10 mündet. Das figürlich ebenfalls nicht dargestellte Luft- ausgangsgehäuse ist über den Fortluftkanal 13 mit dem Innen ^¬ raum 21 des Triebfahrzeuges verbunden, wobei der Zusatzlüfter 7 eine solche Förderleistung bereitstellt, dass ein sich auf ^¬ grund des Fahrtwindes ergebener Druckstau bei der Abgabe der Fortluft an die Außenatmosphäre über die Fortluftöffnung 12

überwunden wird. Die Luftklappe 16 dient dazu, im Bedarfs ^¬ fall, beispielsweise bei Stillstand des Triebfahrzeuges, Luft aus dem Innenraum des Fahrzeuges 21 auch über das Lufteingangsgehäuse 4 an die Außenatmosphäre abzugeben, wobei Lüfter des Klimagerätes 10 die notwenige Förderleistung bereitstel ^¬ len. Gemäß dieser Ausgestaltung werden in der Bahntechnik geltende Normen erfüllt.

Figur 6 zeigt eine Vorrichtung gemäß Figur 5, die jedoch auf der Fortluftseite an dem figürlich nicht dargestellten Luftausgangsgehäuse eine Fortluftklappe 18 in dem Fortluftkanal 13 aufweist, wobei ein die Fortluftklappe 18 überbrückender überbrückungskanal 22 vorgesehen ist, in dem der Druckschutzventilator 17 angeordnet ist. Der Druckschutzventilator 17 und die Fortluftklappe 18 sind mit einem zweckmäßigen Bedien ^¬ schalter verbunden, die Druckschwankungen im Innenraum 21 des Triebfahrzeuges verhindern. Das Schließen der Lüftungsklappen 16 und 18 und das Laufen der Lüfter 7 und 18 erfolgt gleich ^¬ zeitig, wobei der Zusatzlüfter 18 leicht gedrosselt ist. Durch die steile Kennlinie beider Zusatzlüfter kann eine

Druckschwankung im Innenraum 21, bei Druckschwankungen der Außenatmosphäre sicher vermieden werden. Die Funktion Druckschutz wird über eine Steuereinheit in Betrieb gesetzt und ist nicht dargestellt.

Figur 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1, wobei in dem Außenluftkanal 5 ein Kombinati ^¬ onsfilter angeordnet ist, das neben einem Partikelfilter 6 einen Zyklon-Abscheider 23 aufweist. Der Zyklon-Abscheider 23 dient beispielsweise zur Abscheidung gröberer Verunreinigung, die beispielsweise im Zusammenhang mit dem Kohleabbau auftre ^¬ ten können.

Darüber hinaus ist erkennbar, dass der Fortluftkanal 13 ver ^¬ zweigt ist und sowohl vom Innenraum als auch vom Klimagerät 10 aus zur Fortluftöffnung 12 führt. Darüber hinaus ist erkennbar, dass das Wetterschutzgitter 4 als beheizbares Wet- terschutzgitter ausgeführt ist, so dass das Abschmelzen von Schnee und Eis ermöglicht ist.

Figur 8 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 7, wobei jedoch wieder eine Fortluftklappe 18 sowie ein Druckschutz- Ventilator 17 in einem überbrückungskanal 22 vorgesehen sind, so dass die Funktion Druckschutz bereitgestellt ist.