DE9110034U1

DE9110034U1 - Kühlsystem für einen brauchwassergekühlten Stromrichter

Info

Publication number: DE9110034U1
Application number: DE9110034U
Authority: DE
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1991-08-14
Filing date: 1991-08-14
Publication date: 1991-09-26
Anticipated expiration: 2001-08-15

Description

ABB Patent GmbH

Mannheim 12. Aug. 1991

Mp.-Nr. 91/612 PAT 2-Pn/Bt

Kühlsystem für einen brauchwassergekühlten Stromrichter

Die Neuerung bezieht sich auf ein Kühlsystem für einen brauchwassergekühlten Stromrichter.

Aus der DE 39 08 996 Al ist ein Flüssigkeitskühlkörper für einen Stromrichter bekannt, bei dem unbehandeltes Wasser (Brauchwasser) als Kühlmittel einsetzbar ist. Ein Kühlsystem für einen derartigen brauchwassergekühlten Stromrichter besteht üblicherweise neben der Kühleinrichtung für den Stromrichter aus einem Rückkühler mit Ventilator, einem Ausdehnungsgefäß und einer Kühlmittelpumpe. Zwischen Rückkühler und Ventilator ist im Normalfall ein Luftfilter vorgesehen, dessen Wartung zusätzlichen Aufwand erfordert. Wird ein derartiger brauchwassergekühlter Stromrichter bei einem Fahrzeug mit einer brauchwassergekühlten Verbrennungskraftmaschine eingesetzt, ist es üblich, sowohl für die Verbrennungskraftmaschine als auch für den Stromrichter eigene Kühlmittelkreisläufe mit jeweils getrennten Rückkühlern, Ausdehnungsgefäßen und Kühlmittelpumpen vorzusehen.

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Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfach
aufgebautes Kühlsystem für einen brauchwassergekühlten Stromrichter anzugeben, wenn davon ausgegangen werden
kann, daß neben dem brauchwassergekühlten Stromrichter eine brauchwassergekühlte Verbrennungskraftmaschine vorhanden ist.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Die mit der Neuerung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das vorgeschlagene Kühlsystem sehr preiswert ausgeführt werden kann, da im Vergleich zu getrennten Kühlmittelkreisläufen für den Stromrichter und die Verbrennungskraftmaschine zumindest ein Ausdehnungsgefäß, eine Kühlmittelpumpe und ein Ventilator eingespart werden. Je nach Variante des Kühlsystems mit oder ohne Zusatzkühler für den Stromrichter kann auch ein
Kühler eingespart werden. Gleichzeitig entfallen damit die Wartungsarbeiten und -kosten, z.B. für den Luftfilter des eingesparten Kühlers.

Dabei ist es vorteilhaft nicht notwendig, daß die Kühleinrichtung des Stromrichters eingangsseitig mit dem
Kühlmittel der relativ hohen Kühlmitteltemperatur beaufschlagt wird, die am Ausgang des zur Rückkühlung des
Kühlmittels dienenen Hauptkühlers auftritt. Es kann
vielmehr ein Zusatzkühler vorgesehen werden, der die
Kühlmitteltemperatur weiter herabsetzt. Trotzdem sind
für diesen Zusatzkühler weder ein zusätzlicher Ventilator, noch eine zusätzliche Kühlmittelpumpe, noch ein
zusätzliches Ausdehnungsgefäß notwendig. Der Zusatzkühler wird zweckmäßig derart angeordnet, daß er vom Kühlluftstrom für den Hauptkühler mit erfaßt wird. Vorteilhaft wird der Zusatzkühler vom noch nicht durch den
Hauptkühler erhitzten Kühlluftstrom durchströmt. Auf

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diese Weise sind auch bei der Variante mit eigenem
Zusatzkühler nur ein einziger Luftfilter und ein Ventilator notwendig. Infolge des Einsatzes von Brauchwasser ist das Kühlsystem umweltverträglich.

Die Neuerung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es
zeigen:

Figur 1 eine erste Variante eines Kühlsystems für einen brauchwassergekühlten Stromrichter,
Figur 2 eine zweite Variante eines Kühlsystems für
einen brauchwassergekühlten Stromrichter.

In Figur 1 ist eine erste Variante eines Kühlsystems für einen brauchwassergekühlten Stromrichter dargestellt. Es ist eine Verbrennungskraftmaschine 1 - vorzugsweise ein Dieselmotor - zu erkennen, deren Kühleinrichtung ausgangsseitig über ein Ausdehnungsgefäß 2 (Überströmbehälter) an den Eingang eines Kühlers 3 (Hauptkühler) angeschlossen ist. Als Kühlmittel dient Brauchwasser. Die
Kühlmitteltemperatur am Ausgang der Kühleinrichtung der Verbrennungskraftmaschine 1 und damit die Kühlmitteltemperatur am Eingang des Kühlers 3 ist mit T4 bezeichnet. Das Kühlmittel wird im Kühler 3 mittels eines Kühlluftstromes L rückgekühlt und verläßt den Kühler 3 an dessen Ausgang mit einer Kühlmitteltemperatur Tl. Der Kühlluftstrom L kann durch einen Ventilator 7 unterstützt, verstärkt oder erzeugt werden.

Vom Ausgang des Kühlers 3 gelangt das Kühlmittel einerseits über die Kühleinrichtung eines Stromrichters 4,
andererseits über eine Bypaßleitung 5 zu einer Kühlmittelpumpe 6. Im Zuge der Bypaßleitung 5 ist zweckmäßig
ein Ventil 10 angeordnet, mit dessen Hilfe die Kühlmittelströme durch die Bypaßleitung und durch die Kühleinrichtung des Stromrichters eingestellt werden können.

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Der Kühlmittelstrom über die Bypaßleitung ist im Normalfall wesentlich größer als der Kühlmittelstrom über die Kühleinrichtung des Stromrichters. Durch die Abwärme des Stromrichters 4 wird das Kühmittel von der Temperatur Tl auf eine Temperatur T3 erhitzt. Das vom Ausgang der Kühleinrichtung des Stromrichters 4 strömende Kühlmittel mit der Temperatur T3 vermischt sich mit dem über die Bypaßleitung 5 strömenden Kühlmittel mit der Temperatur Tl, so daß das Kühlmittel am Eingang der Kühlmittelpumpe 6 und somit auch am Eingang der Kühleinrichtung der Verbrennungskraftmaschine 1 eine Temperatur T2 aufweist, die zwischen den Temperaturen Tl und T3 liegt. Das Kühlsystem ist derart zu dimensionieren, daß die Temperatur T2 einen vorgeschriebenen Wert - z.B. 77°C - nicht überschreitet. Durch die Abwärme der Verbrennungskraftmaschine wird das Kühlmittel von der Temperatur T2 auf die Temperatur T4 aufgeheizt.

In Figur 2 ist eine zweite Variante eines Kühlsystems für einen brauchwassergekühten Stromrichter dargestellt. Diese zweite Variante wird eingesetzt, wenn die Kühlmitteltemperatur Tl* am Ausgang des Kühlers 3 (Hauptkühler) noch zu hoch für einen flüssigkeitsgekühlten Stromrichter ist. Dann wird ein Zusatzkühler 8 eingesetzt, durch den ein Teil des am Ausgang des Kühlers 3 zur Verfügung stehenden Kühlmittels strömt. Hierdurch ergibt sich eine weitere Reduzierung der Kühlmitteltemperatur vom Wert Tl' auf den Wert TO. Das Kühlmittel mit der Temperatur TO erhitzt sich durch die Abwärme des Stromrichters 4 auf den Wert T3'. Das derart aufgeheitzte Kühlmittel mit der Temperatur T3' vermischt sich mit dem über eine Bypaßleitung 9 direkt vom Ausgang des Kühlers 3 strömenden Kühlmittel mit der Temperatur Tl¹, so daß sich am Eingang der Kühlmittelpumpe 6 und am Eingang der Kühleinrichtung der Verbrennungskraftmaschine 1 eine Kühlmitteltemperatur T2' zwischen Tl' und T3' einstellt. Im

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Zuge der Bypaßleitung 9 ist zweckmäßig ein Ventil 11 angeordnet, mit dessen Hilfe die Kühlmittelströme über die Bypaßleitung 9 und über die Zusatzkühler-Stromrichter-Reihenschaltung eingestellt werden können.

Die Erhitzung des Kühlmittels durch die Abwärme der Verbrennungskraftmaschine 1 vom Wert T2' auf den Wert T4' und der Weiterfluß des Kühlmittels vom Ausgang der Kühleinrichtung der Verbrennungskraftmaschine 1 über das Ausdehnungsfäß 2 zum Eingang des Kühlers 3 ist wie unter Figur 1 beschrieben.

Bei der Anordnung des Zusatzkühlers 8 ist zu beachten, daß der Kühlluftstrom L zweckmäßig zuerst den Zusatzkühler 8 und anschließend den Kühler 3 durchströmt. Es werden vorteilhaft nur ein Ventilator 7 und ein Luftfilter benötigt.

Das vorgeschlagene Kühlsystem wird insbesondere bei Fahrzeugen (Schienenfahrzeugen) eingesetzt, bei denen ein Dieselmotor vorgesehen ist, der mit einem Generator zur Versorgung (Speisung) eines stromrichtergespeisten Antriebs gekoppelt ist.

Claims

Mp.-Nr. 91/612 1 12. Aug. 1991 Schutzansprüche

1. Kühlsystem für einen brauchwassergekühlten Stromrichter, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine (1) und der Kühlmittelkreislauf des Stromrichters (4) zu einem einzigen Kühlsytem miteinander verbunden sind.

2. Kühlsytem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang eines zur Rückkühlung des Kühlmittels dienenden Kühlers (3) über die Kühleinrichtung des Stromrichters (4) mit dem Eingang der Kühleinrichtung der Verbrennungskraftmaschine (1) verbunden ist.

3. Kühlsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bypaßleitung (5) die Kühleinrichtung des Stromrichters (4) überbrückt.

4. Kühlsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Kühlers (3) über einen Zusatzkühler (8) mit dem Eingang der Kühleinrichtung des Stromrichters (4) verbunden ist.

5. Kühlsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aus Zusatzkühler (8) und Kühleinrichtung des Stromrichters (4) bestehende Reihenschaltung durch eine Bypaßleitung (9) überbrückt ist.

6. Kühlsystem nach Anspruch 3 und/oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Zuge der Bypaßleitung (5,9) ein Ventil (10,11) zur Einstellung der Kühlmittelströme durch die Kühleinrichtung des Stromrichters (4) und durch die Bypaßleitung (5,9) angeordnet ist.

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