Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОНИЖЕНИЯ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА В КОРПУСЕ

Изобретение относится к способу понижения влажности воздуха в корпусе. Далее изобретение относится к сушильному устройству, а также к транспортному средству, в частности рельсовому транспортному средству, с таким сушильным устройством.

Электрические, электронные или механические конструктивные элементы и компоненты чувствительны к влаге в окружающем воздухе. Эти конструктивные элементы находят применение в широком спектре приборов. Так, например, печатные платы электронных приборов созданы из электрических или электронных конструктивных элементов. Длительная влажность наносит ущерб этим конструктивным элементам, так что они выходят из строя чаще, чем эксплуатируемые в сухой среде конструктивные элементы. Это относится ко всем или, по меньшей мере, почти ко всем электронным компонентам и приборам, которые созданы из электрических, электронных или механических конструктивных элементов.

Наибольшая проблема возникает в применениях, которые эксплуатируются в некондиционированных или нетемперированных окружающих средах. Имеющаяся возможно в этой окружающей среде влажность воздуха может приводить к конденсации и тем самым к влаге на конструктивных элементах. Равным образом колебание температур приводит к конденсации влаги из воздуха на конструктивных элементах. Эта конденсация сокращает срок службы конструктивных элементов, так что они выходят из строя чаще, чем эксплуатируемые в сухой среде конструктивные элементы. Сверх этого, коррозия из-за влаги может препятствовать безопасной и надежной эксплуатации этих компонентов и созданных из них устройств.

При этом в частности в тропических странах оказалось эффективным устанавливать такие описанные выше системы в относительно воздухонепроницаемые шкафы и/или вводить в эти шкафы высушивающее средство. В этом случае высушивающее средство должно циклично заменяться. В зависимости от влажности окружающей среды из этого могут получаться очень короткие промежутки времени замены в несколько дней. Из-за возникающих коротких интервалов технического обслуживания это отрицательно влияет на коэффициент использования таких устройств. Тем самым одновременно растут затраты на техническое обслуживание для эксплуатации этих устройств.

В основе изобретения лежит задача по предоставлению способа понижения влажности воздуха в корпусе, который может реализовываться наиболее простым образом и сверх этого обладает низкими затратами на техническое обслуживание.

Эта задача решается с помощью способа понижения влажности воздуха в корпусе вследствие того, что в корпусе разряжается сжатый воздух.

Далее эта задача решается с помощью сушильного устройства согласно пункту 9 формулы изобретения, а также с помощью транспортного средства, в частности рельсового транспортного средства, согласно пункту 13 формулы изобретения.

В основе изобретения лежит то знание, что влажность воздуха в корпусе можно понижать вследствие того, что сжатый воздух разряжается в корпусе. Под разрежением специалист понимает понижение давления газа при одновременном увеличении его объема. Благодаря разрежению сжатого воздуха понижается влажность имеющегося в корпусе воздуха. Воздух с более высоким содержанием влаги вытесняется поступающим разряженным сжатым воздухом, так что влажность воздуха в корпусе понижается. Этот сухой в этом случае воздух может забирать влагу с конструктивных элементов, для того чтобы вследствие этого высушивать конструктивный элемент. Сверх этого или альтернативно сухой воздух в корпусе предотвращает конденсацию влаги на конструктивном элементе. В частности, вызванная температурными колебаниями в окружающей среде конденсация может предотвращаться посредством этого способа понижения влажности воздуха. Понятие конструктивных элементов наряду с электрическими, электронными и механическими компонентами охватывает также изоляционные материалы, например, для звуко- и теплоизоляции, а также уплотнительные массы, которые ввиду своей структуры могут воспринимать влагу из воздуха. При этом корпус может быть выполнен герметичным, для того чтобы удерживать проникновение влажного воздуха на минимально возможном уровне. При этом оказалось предпочтительным, если корпус имеет снаружи стыковочное место, при помощи которого давление воздуха в корпусе может регулироваться или контролироваться. Тем самым, например, возможно создавать более высокое по сравнению с окружающей средой корпуса давление внутри корпуса, что предотвращает проникновение влажного воздуха из окружающей среды простым образом. Кроме того, стыковочное место для регулировки давления воздуха делает возможным введение больших количеств воздуха, не обладая прямым воздействием на давление воздуха внутри корпуса. Тем самым количество разряженного сжатого воздуха и давление в корпусе не зависят друг от друга. Далее этот способ подходит в частности для корпусов, которые не являются герметичными. Входящий воздух, влажность которого может приводить или приводит к конденсации на конструктивных элементах, может при помощи этого способа удаляться или вытесняться. Способ вызывает то, что воздух содержит меньше влаги, и даже при падающей температуре не возникает конденсация на конструктивных элементах. При этом разрежение сжатого воздуха может осуществляться непрерывно, до определенных моментов времени, например, циклично или с ориентированным на события управлением. При этом процесс разрежения может управляемо осуществляться устройством для разрежения сжатого воздуха, как например клапанами или соплами. Для регулировки количества воздуха и/или моментов времени может предусматриваться система управления или регулировки, которая регулирует и/или контролирует подачу сухого воздуха в зависимости от параметров окружающей среды, как например влажность окружающего воздуха или воздуха внутри корпуса, температура и т.д. При соответствующем изобретению способе сжатый воздух может производиться внутри корпуса или же подаваться к корпусу внешним производством, например, при помощи подходящей системы труб.

В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления сжатый воздух подводится к корпусу снаружи. В этом варианте осуществления компоненты для производства сжатого воздуха расположены за пределами корпуса. При помощи подходящей системы труб или шлангов сжатый воздух подается вовнутрь корпуса. Тем самым возможно корпус, который включает в себя предусмотренный для эксплуатации в сухой среде конструктивный элемент, создавать максимально небольшим и малогабаритным. Таким образом, соответствующий изобретению способ не требует или практически не требует дополнительного монтажного пространства. Сверх этого, возможно использовать уже имеющийся поблизости сжатый воздух, вводя его в корпус, например, при помощи системы труб и/или шлангов. Производство сжатого воздуха может осуществляться, например, при помощи компрессора. Наиболее оптимальным оказалось использовать сжатый воздух, который уже производится для других задач. Тем самым отдельное или дополнительное производство не требуется для случая использования для понижения влажности воздуха.

В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления сжатый воздух перед разрежением высушивается. Под высушиванием понимается сокращение имеющейся в сжатом воздухе влаги. Во многих применениях, которые требуют сжатый воздух, высушивание уже выполняется непосредственно после сжатия. Это имеет то преимущество, что система труб для распределения сжатого воздуха настолько суха, чтобы полностью или, по меньшей мере, в максимально возможной степени предотвращать гарантированную коррозию в этой системе труб, вызванную влагой. Сверх этого, компрессоры зачастую уже снабжены соответствующим сушильным устройством. Благодаря использованию этих стандартных конструктивных элементов соответствующая система может создаваться простой и экономичной. Действие способа понижения влажности воздуха является значительно более эффективным благодаря использованию уже высушенного сжатого воздуха. Таким образом, понижение влажности воздуха может эффективно осуществляться уже с незначительными количествами сжатого воздуха.

В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления корпус является составным элементом транспортного средства, причем сжатый воздух, который производится для эксплуатации транспортного средства, используется также для разрежения в корпусе. В транспортных средствах оказалось предпочтительным использовать для понижения влажности воздуха тот сжатый воздух, который требуется в другом месте для эксплуатации транспортного средства. У грузовых автомобилей, например, тормоз зачастую приводится в действие сжатым воздухом. Этот сжатый воздух посредством подходящей системы труб или шлангов может подводиться, по меньшей мере, к одному высушиваемому конструктивному элементу и при помощи устройства для разрежения сжатого воздуха использоваться для понижения влажности воздуха. Равным образом наряду с высушиванием конструктивных элементов эта система также подходит для предотвращения конденсации на конструктивном элементе. Транспортные средства в большинстве случаев подвержены большим перепадам температур. Поэтому в этом случае наиболее важно предотвращать конденсацию влаги из воздуха. Благодаря использованию уже имеющихся компонентов транспортного средства расходы на осуществление способа понижения влажности воздуха увеличиваются лишь в незначительной степени. Тем самым экономичным образом возможно высушивать конструктивный элемент и/или предотвращать конденсацию на этом конструктивном элементе.

В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления транспортное средство является рельсовым транспортным средством, причем сжатый воздух, который производится для эксплуатации рельсового транспортного средства, используется для тормозной системы рельсового транспортного средства. Преимущество этого способа заключается в том, что сжатый воздух имеется в распоряжении во всем рельсовом транспортном средстве. Тем самым в любом месте рельсового транспортного средства может происходить высушивание одного или нескольких конструктивных элементов. Равным образом может предотвращаться конденсация влаги на одном или нескольких конструктивных элементах. Сжатый воздух в рельсовых транспортных средствах в большинстве случаев высушивается осушителем сжатого воздуха, так что в сжатом воздухе возникает остаточная влажность менее 35%. В отношении этого имеются заданные значения для качества воздуха из международного ISO стандарта 8573, который требует остаточную влажность сжатого воздуха менее чем 35%. Эта низкая влажность, обозначаемая также как остаточная влажность, значительно понижается далее, если для высушивания конструктивных элементов сжатый воздух разряжается. Благодаря наличию сжатого воздуха для тормозной системы рельсового транспортного средства и преобладающим там высоким требованиям к качеству воздуха с остаточной влажностью менее 35% способ понижения влажности воздуха наиболее подходит для рельсовых транспортных средств, для того чтобы высушивать там конструктивные элементы или предотвращать конденсацию на них. Кроме того, из-за эксплуатации рельсового транспортного средства при различных наружных температурах опасность возникновения влаги, например, посредством образования конденсата, наиболее высока. Для этого применения соответствующий изобретению способ может использоваться наиболее эффективно, так как при помощи способа эффективно предотвращается конденсация влаги из воздуха. Работы по техническому облуживанию, которые необходимы при использовании высушивающих средств, могут исключаться или, по меньшей мере, проводиться со значительно большими интервалами. Это существенно понижает затраты на техническое обслуживание. Благодаря повышенному коэффициенту использования рельсового транспортного средства планирование применения рельсового транспортного средства может выполняться значительно проще. Следовательно, это понижает также расходы на логистику во время эксплуатации рельсовых транспортных средств. Оказалось предпочтительным при соответствующем изобретению способе использовать для снабжения сжатым воздухом линию главного воздушного резервуара рельсового транспортного средства. Эта линия питается от главного воздушного резервуара рельсового транспортного средства. Воздушный компрессор, то есть компрессор рельсового транспортного средства удерживает давление в главном воздушном резервуаре между 8,5 бар и 10 бар. Таким образом, в рельсовом транспортном средстве для осуществления способа предоставляется в частности давление воздуха между 8,5 бар и 10 бар. Также использование основной воздушной линии для предоставления сжатого воздуха для соответствующего изобретению способа оказалось целесообразным. Тем самым для соответствующего изобретению способа в распоряжении находится давление сжатого воздуха в диапазоне от 4 бар до 6 бар.

В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления сжатый воздух используется для того, чтобы в корпусе создавать более высокое давление воздуха, чем в окружающей среде за пределами корпуса. Наряду с проблемой влаги на конструктивных элементах существует ввиду поступающего воздуха из окружающей среды также проблема загрязнения. Загрязнение возникает из-за проникающих частиц грязи, которые проникают в корпус с воздухом из окружающей среды. Проникновение частиц грязи может простым образом предотвращаться вследствие того, что давление внутри корпуса больше чем в окружающей корпус среде. Вследствие этого проникновение частиц грязи эффективно блокируется.

В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления способ применяется для высушивания, по меньшей мере, одного конструктивного элемента или для предотвращения конденсации, по меньшей мере, на одном конструктивном элементе. Говоря о конструктивном элементе, речь может идти об электрическом, электронном или механическом конструктивном элементе. Равным образом охвачены конструктивные элементы, которые имеют комбинацию из электрических, электронных или механических конструктивных элементов. В качестве примера этого следует указать печатные платы, электронные схемы, измерительные и регулировочные устройства и вычислительные приборы. Именно эти конструктивные элементы предъявляют наиболее высокие требования к низкой влажности. Влага и сопровождающая ее при определенных условиях коррозия могут значительно сокращать срок службы этих конструктивных элементов. При помощи способа понижения влажности воздуха может предотвращаться конденсация на этих конструктивных элементах. Если же влага уже имеется на конструктивном элементе, то эти конструктивные элементы могут высушиваться. Этот способ обеспечивает надежную эксплуатацию и приводит к частично значительно более продолжительному сроку службы. Вследствие этого затраты на техническое обслуживание по устранению влаги или из-за преждевременного выхода из строя конструктивных элементов могут заметно сокращаться.

В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления конструктивный элемент является силовым полупроводниковым прибором. Влага поблизости от силовых полупроводниковых приборов может также приводить к высокой интенсивности выхода из строя этих конструктивных элементов. Выход из строя этих конструктивных элементов благодаря высокой энергии, с которой эксплуатируются силовые полупроводниковые приборы, может приводить в случае выхода из строя к дальнейшим отказам и/или повреждениям в системе. Частично может также не исключаться угроза для людей в непосредственной близости от силовых полупроводниковых приборов. Следовательно, для силовых полупроводниковых приборов особенно необходимо предотвращать выходы из строя. Благодаря соответствующему изобретению способу выходы из строя из-за влаги предотвращаются или, по меньшей мере, значительно сокращаются. С одной стороны, это сокращает расходы на ремонтные технические работы и профилактическое обслуживание, а с другой стороны, сверх этого экономятся расходы на запасные части для вышедших из строя, частично очень дорогих силовых полупроводниковых приборов, так как срок службы силовых полупроводниковых приборов увеличивается во время эксплуатации с высушенным воздухом. Так как выход из строя силовых полупроводниковых приборов может также оказывать негативное воздействие на другие конструктивные элементы в ближайшем окружении, благодаря соответствующему изобретению способу значительно сокращаются расходы на ремонт.

В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления благодаря адаптации влажности воздуха внутри корпуса соблюдается задаваемый интервал технического обслуживания. Выход из строя конструктивных элементов может предотвращаться или, по меньшей мере, замедляться вследствие того, что на них отсутствует или, по меньшей мере, почти отсутствует влага. Уровень влажности на этих конструктивных элементах определяется в частности влажностью окружающего воздуха. Чем суше воздух в окружающей конструктивные элементы среде, тем меньше влаги находится на конструктивных элементах. Для того чтобы реализовывать наиболее длительный срок службы, воздух в корпусе соответственно сильно высушивается. При соответствующем изобретению способе это происходит при помощи разрежения сжатого воздуха. Для задаваемых интервалов технического обслуживания, что является обязательным, например, у транспортных средств или в частности рельсовых транспортных средств, может реализовываться оптимум, который с одной стороны приводит к наиболее длительному сроку службы, а с другой стороны к незначительным издержкам при осуществлении соответствующего изобретению способа. В этом случае интервал технического обслуживания устройства или транспортного средства больше не определяется исключительно высокой влажностью воздуха в окружающей среде. Чем суше воздух в корпусе, тем большие издержки возникают из-за соответствующих компрессоров или других компонентов системы сжатого воздуха, как например устройства для высушивания сжатого воздуха. Таким образом, цель экономичного решения рассчитывать систему для высушивания конструктивных элементов таким образом, что окружающий воздух с одной стороны высушивается в достаточной степени, а с другой стороны может производиться экономически благоприятно.

В дальнейшем предпочтительном варианте осуществления корпус является выпрямителем тока или частью выпрямителя тока. Выпрямители тока имеют в большинстве случаев особое значение для эксплуатации установки или транспортного средства, так как зачастую они обязательно необходимы для эксплуатации. Из-за высокой стоимости выпрямителя тока они редко дублируются. Вследствие этого выход из строя выпрямителя тока зачастую вызывает вход из строя установки или всего транспортного средства. По меньшей мере, сильно ограничивается мощность. В рельсовом транспортном средстве выпрямители тока используются для тяги и для питания вспомогательного оборудования. Под вспомогательным оборудованием понимаются устройства транспортного средства, которые должны снабжаться электрической энергией, как например установки кондиционирования воздуха, освещение, автоматическая локомотивная сигнализация, компрессоры и т.д. Выход из строя этих компонентов оказывает тем самым влияние непосредственно на эксплуатацию установки или транспортного средства. Выход из строя выпрямителя тока в обеспечении тяги или в питании вспомогательного оборудования вызывает зачастую полный выход из строя рельсового транспортного средства. По меньшей мере, возможна лишь эксплуатация с очень большими ограничениями. Поэтому при конструировании и расчете рельсовых транспортных средств в ходе обеспечения высокого коэффициента использования особое внимание уделяется безотказности этих выпрямителей тока. Благодаря эксплуатации выпрямителя тока или частей выпрямителя тока при маловлажном воздухе может вноситься значительный вклад в высокую безотказность.

Далее изобретение более подробно описывается и разъясняется при помощи изображенных на чертеже примеров осуществления. На чертеже показаны:

фиг. 1 - рельсовое транспортное средство с сушильным устройством; и

фиг. 2 - сушильное устройство.

Фиг. 1 показывает транспортное средство 3, говоря о котором, речь идет о рельсовом транспортном средстве 31. Оно имеет тормозную систему 4 и сушильное устройство 5 для понижения влажности воздуха. Сушильное устройство 5 включает в себя корпус 2 с одним или несколькими высушиваемыми конструктивными элементами 1, в частности с силовыми полупроводниковыми приборами 11, и устройство 9 для разрежения сжатого воздуха. Сверх этого, сушильное устройство 5 имеет в этом примере осуществления устройство 6 для производства сжатого воздуха 10, а также средство 7 для высушивания сжатого воздуха 10. Тормозная система 4 включает в себя устройство 6 для производства сжатого воздуха 10. Сжатый воздух 10 находится внутри системы 21 труб. Сверх этого, тормозная система 4 включает в себя средство 7 для высушивания сжатого воздуха 10. Устройство 6 для производства сжатого воздуха 10 и средство 7 для высушивания сжатого воздуха 10 используются в этом примере осуществления рельсового транспортного средства совместно и сушильным устройством 5, и тормозной системой 4, так что эти компоненты не должны дублироваться. С целью торможения сжатый воздух распределяется по отдельным колесным парам. При этом здесь не делается различий между различными компонентами тормоза, как например главная воздушная линия и линия главного воздушного резервуара. Посредством устройства 6 для производства сжатого воздуха 10 воздух засасывается из окружающей среды и сжимается до образования сжатого воздуха 10. Он высушивается при помощи средства 7 для высушивания сжатого воздуха 10. Под высушиванием понимается сокращение содержащейся в сжатом воздухе 10 влаги. Это высушивание служит для того, чтобы делать сжатый воздух 10 в системе 21 труб наиболее маловлажным. Вследствие этого может предотвращаться или, по меньшей мере, в максимальной степени сокращаться коррозия в системе 21 труб, а также в присоединенных к ней компонентах. Одновременно высушивание сжатого воздуха 10 служит для того, чтобы соблюдать соответствующие требования относительно влажности сжатого воздуха 10 для использования в рельсовых транспортных средствах 31. По причинам наглядности в этом примере осуществления изображены не все компоненты тормозной системы 4. Здесь отсутствуют, например, пневматические аккумуляторы, клапаны и тормозные цилиндры. Также было исключено точное различие в распределении сжатого воздуха в тормозной системе, как например различие между главной воздушной линией и линией главного воздушного резервуара. При помощи системы 21 труб сжатый воздух 10 подводится к отдельным тормозам отдельных затормаживаемых осей/колес. Посредством подходящих устройств управления и регулировки может осуществляться торможение рельсового транспортного средства 31 сжатым воздухом 10. При этом система 5 для понижения влажности воздуха использует произведенный тормозной системой 4 сжатый воздух 10, так как устройство 9 для разрежения сжатого воздуха 10 также питается из системы 21 труб для сжатого воздуха 10. Для этого через систему 21 труб сжатый воздух подводится к корпусу 2. Альтернативно или дополнительно устройство 9 для разрежения сжатого воздуха 10 может также получать сжатый воздух напрямую через отдельную линию из устройства 6 для производства сжатого воздуха 10 или средства 7 для высушивания сжатого воздуха 10. В корпусе 2 расположено устройство 9 для разрежения сжатого воздуха 10. Благодаря этому устройству 9 для разрежения сжатого воздуха 10 уже высушенный сжатый воздух разряжается. Вследствие этого влажность воздуха в корпусе 2 дополнительно понижается и может просто воспринимать имеющуюся на конструктивном элементе 1 влагу и/или предотвращать конденсацию влаги на конструктивном элементе 1. Вследствие этого имеющаяся влага на конструктивном элементе 1, в частности на одном или нескольких силовых полупроводниковых приборах 11, может наиболее простым образом устраняться или, по меньшей мере, в максимальной степени сокращаться. Как изображено в этом примере осуществления, устройство 9 для разрежения сжатого воздуха 10 в корпусе 2 использует уже имеющиеся компоненты для производства и высушивания сжатого воздуха 10 тормозной системы 4. Вследствие этого сушильное устройство 5 для осуществления понижения влажности воздуха может создаваться наиболее экономичным образом. Это преимущество в издержках оказывает положительное влияние также на издержки производства рельсового транспортного средства 31.

Фиг. 2 показывает сушильное устройство 5 для понижения влажности воздуха. Для предотвращения повторений делается ссылка на фиг. 1 и на использованные там ссылочные позиции. Изображен корпус 2, устройство 6 для производства сжатого воздуха 10, а также средство 7 для высушивания сжатого воздуха 10. В этом примере осуществления устройство 6 для производства сжатого воздуха 10, а также средство 7 для высушивания сжатого воздуха 10 расположены за пределами корпуса 2. Однако также возможно располагать, по меньшей мере, один из этих компонентов внутри корпуса 2. В изображенном варианте осуществления сжатый воздух 10 после высушивания средством 7 для высушивания сжатого воздуха 10 подается через стыковочное место 20 для подвода сжатого воздуха 10 вовнутрь корпуса 2. Внутри корпуса 2 сжатый воздух 10 проводится дальше по соответствующим трубам в устройство 9 для разрежения сжатого воздуха 10. Устройство 9 обладает подходящими средствами, для того чтобы разряжать сжатый воздух 10. При этом разрежение может осуществляться непрерывно, управляемо или регулируемо. Для этого в устройстве 9 имеется один или несколько компонентов, как например сопло или клапан 22. При помощи этого клапана 22, например, в зависимости от имеющейся влажности воздуха внутри корпуса 2 может контролироваться или регулироваться разрежение сжатого воздуха 10, для того чтобы достигать необходимой влажности воздуха в корпусе 2. При этом необходимая влажность воздуха может задаваться в системе.

Несмотря на то, что изобретение было детально и более подробно иллюстрировано и описано посредством предпочтительных примеров осуществления, изобретение не ограничено только раскрытым примером, и другие варианты могут выводиться отсюда специалистом, не покидая объем защиты изобретения.