Смеситель и схема для кондиционирования воздуха в рельсовом транспортном средстве

Изобретение относится к смесителю, который образует центральный элемент схемы кондиционирования воздуха в рельсовом транспортном средстве, а также к соответствующей схеме кондиционирования воздуха. Смеситель (М11) имеет два входа (Е11, Е12), выход (А11), а также среднюю область (В11), которая расположена между обоими входами (Е11, Е12) и выходом (А11). Первый вход (Е11) соединен с подводом свежего воздуха и второй вход (Е12) соединен с подводом циркуляционного воздуха, так что свежий воздух (FL) и циркуляционный воздух (UL) поступают в среднюю область (В11). В средней области (В11) циркуляционный воздух (UL) смешивается со свежим воздухом и благодаря этому генерируется приточный воздух (ZL). Средняя область (В11) смесителя (М11) через отверстие (OF11) соединена с входом (Е11) для свежего воздуха, так что отверстие (OF11) образует переходную область (UB11) между входом (Е11) для свежего воздуха и средней областью (В11). Переходная область (UB11) включает в себя профиль (PR11) c имеющим форму несущих поверхностей поперечным сечением, который разработан таким образом и расположен в переходной области (UB11) так, что подводимый свежий воздух (FL) создает вдоль переходной области (UB11) разрежение, благодаря которому циркуляционный воздух (UL) усиленно засасывается в среднюю область (В11) смесителя (М11). Изобретение повышает эффективность подведения свежего воздуха в смеситель. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

 

Изобретение относится к смесителю, а также к схеме для кондиционирования воздуха в рельсовом транспортном средстве.

Типичная схема известного кондиционирования воздуха в рельсовом транспортном средстве, а также используемый для этого смеситель представлен на фиг. 5.

Через первый вход к смесителю М подводится свежий воздух FL и через второй вход циркуляционный воздух UL. Циркуляционный воздух UL при этом следует из внутреннего пространства IR рельсового транспортного средства и подводится к смесителю М с помощью системы каналов KS2. Свежий воздух FL забирается из внешней окружающей среды рельсового транспортного средства и точно также подводится к смесителю М.

С помощью смесителя М циркуляционный воздух UL смешивается с подводимым свежим воздухом FL и в результате этого получается так называемый приточный воздух ZL.

Приточный воздух ZL через выход смесителя М подводится к установке для кондиционирования воздуха KLG и к установленному следом за установкой для кондиционирования воздуха KLG приточному вентилятору ZUL.

С помощью установки для кондиционирования воздуха KLG осуществляется кондиционирование подводимого приточного воздуха ZL, соответственно регулирование его температуры. С помощью установленного следом приточного вентилятора ZUL кондиционированный приточный воздух ZL через систему каналов KS1 подводится к внутреннему пространству IR рельсового транспортного средства.

Часть кондиционированного воздуха через однажды описанную систему каналов KS 2 в качестве циркуляционного воздуха UL возвращается к смесителю М из внутреннего пространства IR рельсового транспортного средства.

Однако, в этой суммарной системе имеют место потери давления, которые обусловлены описанными составляющими устройствами (установкой для кондиционирования воздуха KLG, приточным вентилятором ZUL, системами каналов KS1, KS2 и внутренним пространством IR).

Эти потери давления должны компенсироваться приточным вентилятором ZUL, так что его мощность и конструктивный размер обуславливаются ожидаемыми потерями давления.

В зависимости от величины реальных потерей давления мощность приточного вентилятора ZUL при определенных обстоятельствах может перегружаться, так что его потребность в обслуживании повышается, соответственно, так что его срок службы снижается.

Фиг. 6 показывает улучшенную, известную схему представленного на фиг. 5 кондиционирования воздуха.

При этом перед смесителем М устанавливается дополнительный вентилятор для циркуляционного воздуха UML с засасыванием циркуляционного воздуха, так что потери давления на стороне циркуляционного воздуха компенсируются благодаря дополнительному, осуществленному с приложением энергии всасыванием циркуляционного воздуха.

Однако дополнительно необходимые или имеющие увеличенную мощность вентиляторы (вентилятор для циркуляционного воздуха, приточный вентилятор) повышают потребление мощности получающейся суммарной системы, а также стоимость полученной схемы для кондиционирования воздуха.

Из документа DE 26 10 108 A1 известна вентиляционная установка для железнодорожного подвижного состава.

Соответственно задачей настоящего изобретения является создание улучшенной схемы для кондиционирования воздуха в рельсовом транспортном средстве.

Эта задача решается с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения, а также с помощью признаков пункта 5 формулы изобретения. Предпочтительные усовершенствованные варианты приведены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.

Предложенная согласно изобретению схема в качестве центрального элемента относится к смесителю для применения в схеме для кондиционирования воздуха в рельсовом транспортном средстве.

Смеситель имеет первый вход, второй вход, выход, а также среднюю область, которая расположена между обоими входами и выходом. Первый вход соединен с подводом свежего воздуха, так что свежий воздух через первый вход поступает в среднюю область. Второй вход соединен с подводом циркуляционного воздуха, так что циркуляционный воздух через второй вход поступает в среднюю область.

В средней области с помощью смешивания подводимого циркуляционного воздуха и подводимого свежего воздуха генерируется приточный воздух, который идет к выходу смесителя.

Средняя область смесителя через отверстие соединена с первым входом. Отверстие образует переходную область между входом и средней областью, так что подводимый свежий воздух из первого входа через переходную область направляется к средней области.

Согласно изобретению переходная область включает в себя профиль с поперечным сечением в форме несущих поверхностей. Профиль, таким образом расположен в переходной области, что подводимый свежий воздух создает вдоль переходной области разрежение, благодаря которому циркуляционный воздух усиленно засасывается в среднюю область смесителя.

Настоящее изобретение основано на эффективном и заново разработанном подведении свежего воздуха в смеситель.

Подводимый свежий воздух направляется в смеситель через профиль с поперечным сечением с несущими поверхностями, так что вдоль профиля возникает эффект Коанда. Термином эффект Коанда обозначается тенденция газового потока двигаться вдоль по выпуклой поверхности профиля в форме несущих поверхностей (вместо отрыва от нее) и двигаться дальше с ускорением в первоначальном направлении течения. Во взаимодействии идущего вдоль по профилю несущей поверхности свежего воздуха и циркуляционного воздуха на стороне циркуляционного воздуха смесителя образуется разрежение, благодаря которому в этом случае циркуляционный воздух усиленно засасывается во внутреннюю часть смесителя (то есть предпочтительно применяется принцип инжектора).

В предпочтительном усовершенствованном варианте перед входом смесителя установлен вентилятор для свежего воздуха. Вентилятор для свежего воздуха засасывает свежий воздух, нагружает его давлением и через вход смесителя подводит нагруженный давлением свежий воздух к смесителю.

Благодаря этому дополнительно усиливается образованное на стороне циркуляционного воздуха разрежение.

В предпочтительном усовершенствованном варианте вентилятор для свежего воздуха разработан в виде компрессора с боковым каналом. Компрессор с боковым каналом при уменьшенном объемном потоке имеет большой выигрыш давления и таким образом крутую характеристику. Подобного рода компрессор с боковым каналом без проблем решает вопрос с потерями давления и эффективно транспортирует свежий воздух в смеситель, чтобы дополнительно поддержать в нем засасывание циркуляционного воздуха.

При предложенной в соответствии с изобретением схеме свежий воздух аэродинамически эффективно направляется в смеситель. Благодаря этому в смесителе реализуется благоприятное в экономическом отношении и не требующее больших затрат засасывание циркуляционного воздуха, при котором компенсируются возможные потери давления в схеме для кондиционирования воздуха.

Эффективное подведение свежего воздуха в смеситель создает при использовании «эффекта Коанда» в смесителе дополнительный выигрыш в давлении, который придает эффективность схеме кондиционирования.

Таким образом, удается избежать необходимое до настоящего момента дополнительное применение механического вентилятора циркуляционного воздуха или приточного вентилятора воздуха с повышенной мощностью.

Настоящее изобретение дает преимущества в суммарном коэффициенте полезного действия схемы кондиционирования воздуха, так как для ее работы в сумме необходима более низкая электрическая производительность.

Настоящее изобретение дает преимущества в необходимом установочном пространстве, так как становятся лишними необходимые до настоящего момента компоненты, которые соответственно могут изготавливаться уменьшенными в части своих конструктивных размеров.

Настоящее изобретение дает преимущества также в акустическом отношении, так как предложенный согласно изобретению смеситель не имеет никаких подвижных и таким образом производящих шум составных частей.

Настоящее изобретение использует вентилятор для свежего воздуха для того, чтобы со стороны входа подводить свежий воздух с повышенным давлением к смесителю. Благодаря этому поддерживается транспортировка циркуляционного воздуха в смеситель. Благодаря этому циркуляционный воздух усиленно засасывается с помощью смесителя.

Ниже настоящее изобретение детально описывается в качестве примера с помощью чертежей. На чертежах представлено следующее:

фиг. 1 - исполнение предложенного согласно изобретению смесителя,

фиг. 2 - со ссылкой на фиг. 1 деталь предложенного согласно изобретению смесителя,

фиг. 3 - со ссылкой на фиг. 1 и фиг. 2 предпочтительное расширение предложенного согласно изобретению смесителя,

фиг. 4 - схема кондиционирования воздуха в рельсовом транспортном средстве при применении предложенного согласно изобретению смесителя,

фиг. 5 - описанная в преамбуле описания первая схема кондиционирования воздуха согласно уровню техники, и

фиг. 6 - раскрытая в вводной части описания вторая схема кондиционирования воздуха согласно уровню техники.

Фиг. 1 показывает исполнение предложенного согласно изобретению смесителя М11.

Смеситель М11 имеет первый вход Е11, второй вход Е12, а также выход А11. Дальше смеситель М11имеет среднюю область В11 в форме цилиндра.

К смесителю через первый вход Е11 подводится свежий воздух FL и через второй вход Е12 циркуляционный воздух UL.

В средней области В11 в форме цилиндра свежий воздух FL смешивается с циркуляционным воздухом UL и из этого генерируется приточный воздух ZL

Первый вход Е11 образован в виде трубы, которая расположена радиально идущей по окружности на наружной стороне AS11 смесителя М11 и открывается соответственно радиально идущей по окружности в направлении средней области В11 во внутреннюю часть смесителя М11.

Это отверстие OF11 создает, таким образом идущую по окружности переходную область UB11, которая расположена между входом Е11 и средней областью В11 в форме цилиндра.

Идущая по окружности переходная область UB11 включает в себя профиль PR11, который имеет поперечное сечение в форме несущих поверхностей, которое ниже описывается более подробно.

Фиг. 2 показывает со ссылкой на фиг. 1 деталь предложенного согласно изобретению смесителя М11 в изображении разреза.

Поперечное сечение профиля PR11 в форме несущих поверхностей имеет в направлении подводимого свежего воздуха FL соответственно в направлении первого хода Е11 вогнутую, то есть изогнутую внутрь, поверхность ОВ11.

Поперечное сечение профиля PR 11 в форме несущих поверхностей имеет в направлении подводимого циркуляционного воздуха, соответственно в направлении средней области В11 в форме цилиндра выпуклую, то есть изогнутую наружу, поверхность ОВ12.

Изогнутая наружу поверхность ОВ12 профиля PR11 расположена напротив отверстия OF11 и имеет по отношению к нему в качестве расстояния (небольшой) воздушный зазор LS11.

Таким образом, переходная область UB11 обладает функциональностью инжектора.

Подводимый свежий воздух FL вызывает разрежение вдоль переходной области UB11, благодаря которому циркуляционный воздух UL усиленно засасывается в смеситель М11 соответственно в его среднюю область В11.

C помощью поперечного сечения профиля PR11 в форме несущих поверхностей таким образом реализуется эффект засасывания циркуляционного воздуха.

Фиг. 3 со ссылкой на фиг. 1 и фиг. 2 показывает предпочтительное расширение предложенного согласно изобретению смесителя М11.

При этом перед первым входом Е11 смесителя М11 установлен вентилятор FRL для свежего воздуха. Вентилятор для свежего воздуха засасывает свежий воздух FL, нагружает его давлением и через первый вход Е11 смесителя М11 подводит нагруженный давлением свежий воздух FL к смесителю М11.

Вентилятор FRL для свежего воздуха разработан, в частности, в виде компрессора с боковым каналом. Компрессор с боковым каналом при небольшом объемном потоке имеет большой выигрыш в давлении и таким образом крутую характеристику.

Этот компрессор с боковым каналом без проблем решает вопрос потерь давления и эффективно транспортирует свежий воздух FL в смеситель М11, чтобы дополнительно поддержать его засасывание циркуляционного воздуха.

Фиг. 4 показывает схему кондиционирования воздуха в рельсовом транспортном средстве при применении предложенного согласно изобретению смесителя М11.

К смесителю М11 через первый вход подводится свежий воздух FL и через второй вход циркуляционный воздух UL Циркуляционный воздух UL при этом происходит из внутреннего пространства IR рельсового транспортного средства и подводится к смесителю М11 с помощью системы каналов KS2. Свежий воздух FL забирается из наружной окружающей рельсовое транспортное средство среды и точно также подводится к смесителю М11.

C помощью смесителя М11 подводимый циркуляционный воздух UL смешивается с подводимым свежим воздухом FL и из этого генерируется так называемый приточный воздух ZL.

Приточный воздух ZL через выход смесителя М11 подводится к установке KLG для кондиционирования воздуха и к установленному следом за установкой KLG для кондиционирования воздуха приточному вентилятору ZUL.

С помощью установки KLG для кондиционирования воздуха осуществляется кондиционирование соответственно снижение температуры подводимого приточного воздуха ZL. С помощью установленного следом приточного вентилятора ZUL кондиционированный приточный воздух ZL через систему каналов KS1 подводится к внутреннему пространству IR рельсового транспортного средства.

Часть кондиционированного воздуха возвращается через однажды описанную систему каналов KS 2 в качестве циркуляционного воздуха UL из внутреннего пространства IR рельсового транспортного средства к смесителю М.

Перечень ссылочных позиций

M - Смеситель

KLG - Установка для кондиционирования воздуха

ZUL - Приточный вентилятор

UML - Вентилятор циркуляционного воздуха

KS1 - Система каналов

KS2 - Система каналов

IR - Внутреннее пространство рельсового транспортного средства

M11 - Смеситель

E11 - Первый вход смесителя М11

E12 - Второй вход смесителя М11

A11 - Выход смесителя М11

B11 - Средняя область смесителя М11

FL - Свежий воздух

UL - Циркуляционный воздух

ZL - Приточный воздух

AS11 - Наружная сторона смесителя М11

UB11 - Переходная область

OF11 - Отверстие в переходной области UB11

PR11 - Профиль

OB11 - Вогнутая поверхность профиля PR11

OB12 - Выпуклая поверхность профиля PR11

LS11 - Воздушный зазор между выпуклой поверхностью ОВ12 и отверстием OF11

FRL - Вентилятор свежего воздуха

1. Смеситель для применения в схеме кондиционирования воздуха в рельсовом транспортном средстве, в котором смеситель (М11) имеет первый вход (Е11), второй вход (Е12), выход (А11), а также среднюю область (В11), которая расположена между обоими входами (Е11, Е12) и выходом (А11), при этом первый вход (Е11) соединен с подводом свежего воздуха, при этом свежий воздух (FL) через первый вход (Е11) поступает в среднюю область (В11), причем второй вход (Е11) соединен с подводом циркуляционного воздуха, так что циркуляционный воздух (UL) через второй вход (Е12) поступает в среднюю область (В11), причем в средней области (В11) с помощью смешивания из подводимого циркуляционного воздуха (UL) и свежего воздуха (FL) генерируется приточный воздух (ZL), который поступает к выходу (A11) смесителя, причем средняя область (В11) смесителя (М11) через отверстие (ОF11) соединена с первым входом (Е11) и отверстие (ОF11) образует переходную область (UB11) между входом (Е11) и средней областью (В11), при этом подводимый свежий воздух от первого входа (Е11) через переходную область (UB11) направляется к средней области (В11), причем переходная область (UB11) включает в себя профиль (PR11) с поперечным сечением в форме несущих поверхностей, причем профиль (PR11) в переходной области (UB11) расположен таким образом, что подводимый свежий воздух (FL) создает вдоль переходной области (UB11) разрежение, посредством которого циркуляционный воздух (UL) усиленно засасывается в среднюю область (В11) смесителя (М11), при этом средняя область (В11) смесителя (М11) выполнена в форме цилиндра, причем первый вход (Е11) образован в виде трубы, при этом труба расположена радиально проходящей по окружности на наружной стороне (AS11) смесителя (М11), причем труба, радиально проходящая по окружности в направлении средней области (В11) и в направлении к внутренней части смесителя (М11), имеет отверстие (OF11), которое образует проходящую по окружности переходную область (UB11), которая расположена между входом (Е11) и средней областью (В11) в форме цилиндра.

2. Смеситель по п. 1, в котором поперечное сечение профиля (PR11) в форме несущих поверхностей в направлении подводимого свежего воздуха (FL), соответственно в направлении первого входа (Е11), имеет изогнутую внутрь поверхность (ОВ11), причем поперечное сечение профиля (PR11) в виде несущих поверхностей в направлении подводимого циркуляционного воздуха (UL), соответственно в направлении средней области (В11) в форме цилиндра, имеет изогнутую наружу поверхность (ОВ12), при этом изогнутая наружу поверхность (ОВ12) профиля (PR11) расположена напротив отверстия (OF11) на расстоянии от него, образуя воздушный зазор (LS11).

3. Смеситель по п. 1, в котором перед первым входом (Е11) смесителя (М11) установлен вентилятор (FRL) свежего воздуха, при этом засосанный с помощью вентилятора (FRL) свежего воздуха свежий воздух (FL) поступает под давлением к первому входу (Е11) смесителя (М11).

4. Смеситель по п. 3, в котором вентилятор (FRL) свежего воздуха выполнен в виде компрессора с боковым каналом.

5. Схема для кондиционирования воздуха в рельсовом транспортном средстве со смесителем (М11) по любому из пп. 1-4, при этом смеситель предназначен для генерации приточного воздуха (ZL) из свежего воздуха (FL), который подводится к смесителю (М11) через первый вход, и циркуляционного воздуха (UL), который подводится к смесителю (М11) через второй вход, при этом смеситель (М11) со стороны выхода соединен с установкой (KLG) для кондиционирования воздуха, так что приточный воздух направляется в установку для кондиционирования воздуха и для регулирования температуры, причем за установкой (KLG) для кондиционирования воздуха установлен приточный вентилятор (ZUL), через который кондиционированный приточный воздух по системе (KS2) каналов поступает во внутреннее пространство (IR) рельсового транспортного средства, при этом внутреннее пространство (IR) рельсового транспортного средства с помощью системы (KS2) каналов соединено со входом смесителя (М11), так что, по меньшей мере, часть кондиционированного приточного воздуха по системе (KSZ) каналов поступает из внутреннего пространства (IR) в виде циркуляционного воздуха ко второму входу смесителя (M11).