用于减少壳体中的空气湿度的方法与流程

本发明涉及一种用于减少壳体中的空气湿度的方法。本发明还涉及干燥设备以及具有这种干燥设备的车辆、特别是轨道车辆。

背景技术：

电气、电子或机械部件和组件对于周围空气中的湿度是敏感的。这些部件应用于多种设备中。例如由这些电气或电子部件构成的电子设备的电路板就是如此。持续不断的潮湿使得这些部件易于比干燥运行的部件更频繁地故障。这涉及所有的或者至少几乎所有由电气、电子或机械部件构成的电子组件和设备。

特别的问题产生于在非空调化或非调温的环境中运行时。在该环境中有可能出现的空气湿度能够导致冷凝并且因此导致部件上的湿气。温度的波动同样导致来自于空气的湿气在部件上造成冷凝。该冷凝减少了部件的寿命，从而使其比干燥运行的部件更频繁地故障。此外，由于潮湿导致的腐蚀能够妨碍这些组件和在其上构建的设施的安全和可靠的运行。

在此特别是在热带国家中已经提出，上述这种布置安装在相对气密的柜子中并且/或者在这样的柜子中引入干燥剂。此时干燥剂必须定期更换。由此取决于环境潮湿度可能造成非常短的仅几天的更换时间。这由于持续的短维护周期而损害了这种设备的可用性。同时因此提高了用于运行这种设备的维护成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种用于减少设备中的空气湿度的方法，其能够以特别简单的方式实现并且此外具有较小的维护花销。

该目的由此通过用于减少壳体中的空气湿度的方法实现，即在壳体中膨胀压缩空气。

该目的还通过根据权利要求10所述的干燥设备以及通过根据权利要求15所述的车辆、特别是轨道车辆实现。

本发明基于以下认知，即通过在壳体中膨胀压缩空气能够由此减小壳体中的空气湿度。对于膨胀，本领域技术人员应理解为在提高气体体积的同时减少了气体的压力。通过膨胀压缩空气减少在壳体中存在的空气的湿度。具有高比例的空气湿度的空气通过添加的膨胀压缩空气被排斥，从而减少了壳体中的空气湿度。此时被干燥的空气能够吸收部件的湿气，以便由此干燥部件。此外或者可替换地，壳体中的干燥空气防止了湿气冷凝在部件上。通过用于减少空气湿度的该方法能够特别防止由于环境中的温度波动引起的冷凝。术语“部件”除了电气、电子和机械组件之外也包括例如用于声音和温度衰减的绝缘材料以及由于其性质能够吸收来自于空气的湿气的密封料。在此，壳体能够实施为密封的，以便使潮湿空气的渗入保持得尽可能小。在此证明有利的是，壳体向外具有以下的接口，利用其能够调节或控制壳体中的气压。因此例如能够实现的是，在壳体的内部中生成与壳体的环境相比更高的压力，这以简单的方式防止了来自于环境的潮湿空气的渗入。此外，用于压缩空气调整的接口允许在不直接作用于壳体内部中的气压的情况下渗入更高的空气量。因此，膨胀的压缩空气的空气量和壳体中的压力相互退耦。此外，该方法特别地适用于未密闭密封的壳体。以该方法能够清除或排斥其湿度能导致或已经导致部件上的冷凝的进入空气。该方法使得空气包含更少的湿度并且即使在温度下降时在部件上也不出现冷凝。在此，压缩空气的膨胀能够连续地、在特定的时间点例如周期性地或者受事件控制地实施。在此，膨胀的过程能够经由用于膨胀压缩空气的装置、例如阀或喷嘴受控地实现。为了控制空气量和/或时间点，能够设置控制系统或调节系统，其根据环境参数、例如环境空气的湿度含量或壳体内部中的空气、温度等来调节和/或控制干燥空气的输送。在根据本发明的方法中，压缩空气能够在壳体内部生成，又或者通过外部的生成系统、例如借助于合适的管道系统输送给壳体。

在另一个有利的设计方式中，压缩空气从外部输送给壳体。在该设计方式中，在壳体的外部布置有用于生成压缩空气的组件。经由合适的管道系统或者软管将压缩空气输送到壳体的内部。因此能够实现的是，尽可能小地且节省空间地建造包括有设置用于在干燥环境中运行的部件的壳体。由此，根据本发明的方法需要很小的或者几乎没有附加的构造空间。此外能够实现的是，使用已经在附近存在的压缩空气，这通过将其例如经由管道和/或软管系统输入到壳体中来实现。压缩空气的生成能够例如借助于压缩机进行。证实为特别合适的是，使用已经为其它的目的生成的压缩空气。因此，不需要为了减小空气湿度的应用而进行特别或附加的生成。

在另一个有利的设计方式中，在膨胀前干燥压缩空气。干燥理解为减少在压缩空气中存在的湿度。在许多需要压缩空气的应用中已经在压缩之后立即实施干燥。这具有以下优点，即用于分配压缩空气的管道系统被如下地干燥，以便可靠地在该管道系统中完全或至少尽可能地避免由于湿度引起的腐蚀。此外，压缩机常常已经装备有相应的干燥设备。通过采用这些标准部件能够简单和成本低廉地建立相应的系统。通过采用已经干燥的压缩空气使得用于减少空气湿度的方法的作用明显更加高效。因此，空气湿度的减少能够以较少量的压缩空气更高效地执行。

在另一个有利的设计方式中，壳体是车辆的组成部分，其中，为运行车辆所生成的压缩空气也被使用以在壳体中膨胀。在车辆中证实有利的是，为了减少空气湿度使用以下压缩空气，其在其它的位置上对于车辆的运行来说是必需的。在货车中例如常常借助于压缩空气进行制动。这些压缩空气能够通过合适的管道系统或者软管系统引导到至少一个要干燥的部件上并且借助于用于膨胀压缩空气以减少空气湿度的装置来应用。该布置除了干燥部件之外同样也适用于防止部件上的冷凝。车辆大多承受大的温度差。因此在此特别重要的是，避免空气湿气的冷凝。通过使用车辆的现有组件仅微弱地增加了执行用于减少空气湿度的方法的成本。因此能够实现的是，以成本低廉的方式和方法干燥部件和/或防止该部件上的冷凝。

在另一个有利的设计方式中，车辆是轨道车辆，其中，用于运行轨道车辆所生成的压缩空气应用于轨道车辆的制动系统。该方法的优点在于，在整个轨道车辆中的压缩空气都是可用的。因此能够在轨道车辆的任意的位置上进行一个或多个部件的干燥。同样能够防止在一个或多个部件上的湿气冷凝。轨道车辆中的压缩空气主要通过压缩空气干燥器进行干燥，从而在压缩空气中出现低于35％的剩余湿度。在此存在国际ISO标准8573的空气质量标准，其要求压缩空气的剩余湿度低于35％。当为了干燥部件而膨胀压缩空气的时候，这些也被称为剩余湿度的少量湿度继续显著下降。通过现存的用于轨道车辆的制动系统的压缩空气和在那里使用的空气质量具有低于35％的剩余湿度的高要求，用于减少空气湿度的方法特别适用于轨道车辆，以便在那里干燥部件或者在那里防止冷凝。此外，由于轨道车辆在不同的外部温度下的运行而使得产生湿度、例如通过形成冷凝水产生湿度的风险特别高。对于这种应用来说，根据本发明方法的应用能够是特别经济的，因为利用该方法有效地中断空气湿气的冷凝。能够取消或至少以明显更长的间距执行在应用干燥剂的情况下所要求的维护工作。这明显地减少了维护成本。通过提高轨道车辆的可用性能够明显更简单地设计轨道车辆的使用规划。这因此也减少了轨道车辆的运行中的物流成本。证实有利的是，在根据本发明的方法中使用轨道车辆的主储气罐线路用于提供压缩空气。该主储气罐线路由轨道车辆的主气储罐供给。空气压缩机、轨道车辆的压缩机将主气储罐中的压力保持在8.5与10bar之间。因此，在轨道车辆中特别提供在8.5bar与10bar之间的气压以用于执行该方法。使用主空气线路以用于提供根据本发明的压缩空气也证实是合理的。由此为根据本发明的方法提供了在4bar至6bar的范围中的压缩空气压力。

在另一个有利的设计方式中，压缩空气用于在壳体中生成比壳体之外环境中的气压更高的气压。除了部件中的湿气问题之外，由于从周围环境汇入的空气也带来污染的问题。污染由于入侵的杂质颗粒而产生，该杂质颗粒利用空气从周围环境侵入到壳体中。杂质颗粒的入侵能够以简单的方式通过使壳体内部中的压力大于壳体周围环境中的压力来防止。由此有效地抑制了杂质颗粒的入侵。

在另一个有利的设计方式中，该方法用于干燥至少一个部件或者用于防止至少一个部件上的冷凝。部件能够是电气、电子或机械部件。同样地也包括具有电气、电子和机械部件的组合的部件。对此的实例是电路板、电路、测量和调节装置和计算机。这些部件正好代表了对低湿度的特别高的要求。湿度和因此可能出现的腐蚀能够部分地明显降低这些部件的寿命。借助用于减少空气湿度的方法能够防止在这些部件上的冷凝。如果湿气已经附着在部件上，那么就能够干燥这些部件。该方法保障了可靠的运行并且使得寿命部分地明显提高。用于清除湿气或者由于部件的提前故障而出现的维护开销能够由此明显地降低。

在另一个有利的设计方式中，部件是功率半导体。功率半导体附近的湿气同样能够导致这些部件的高故障率。这些部件的故障能够由于功率半导体运行所需要的高能量在故障情况中导致另外的故障和/或损害。部分地也不能够排除在紧邻功率半导体的周围环境中对人员的危害。因此对于功率半导体来说要求特别的措施以防止故障。通过根据本发明的方法避免或至少明显降低了由于湿度产生的故障。这一方面降低了修正性的维护和维修的成本，并且此外另一方面因为功率半导体的寿命在干燥的空气运行中得到提高而节省了故障的、有时更贵的功率半导体的替换成本。因为功率半导体的故障也能够对周围的其它部件造成负面影响，所以通过根据本发明的方法明显节省了维修成本。

在另一个有利的设计方式中，通过调整壳体内部中的空气湿度实现了能预设的维护周期。部件的故障能够由此被防止或至少被延迟，从而其免受或至少几乎免受湿气影响。此外，这些部件上的湿度级别通过周围空气的湿度来确定。部件的周围环境中的空气越干燥，在部件上的湿气就越少。为了实现特别长的寿命，相应地剧烈地干燥壳体中的空气。这利用根据本发明的方法借助于膨胀压缩空气进行。在例如在车辆或特别是轨道车辆中按规定预设的维护周期中能够最佳地实现，在执行根据本发明的方法时一方面有尽可能长的寿命并且另一方面有很小的成本。此时，设施或车辆的维护周期不再仅由于周围环境中的高湿度而确定。壳体中的空气越干燥，通过相应的压缩机或压缩空气系统的其它组件、例如用于干燥压缩空气的装置产生的成本就越高。因此成本低廉的解决方案的目的在于，设计用于干燥部件的系统，以使得一方面充分干燥周围环境空气，并且另一方面能低成本地被制造。

在另一个有利的设计方式中，壳体是变流器或变流器的一部分。变流器对于设施或车辆的运行来说大多有重要的意义，因为其对于运行来说常常是强制必需的。由于变流器的高成本，其很少设计为冗余的。由此，变流器的故障常常造成设施或整个车辆的故障。至少强烈限制了效率。在轨道车辆中，变流器用于牵引和提供辅助运行。辅助运行理解为车辆的必须被供电的装备、例如空调、照明、牵引保护、压缩机等。因此，这些组件的故障直接影响设施或车辆的运行。牵引或辅助运行供给系统中的变流器故障通常引起轨道车辆的整体故障。至少仅还能够非常受限地运行。因此在构造和设计轨道车辆时在保障高可用性的过程中要特别注意该变流器的故障安全性。通过使变流器或变流器的一部分以低湿度的空气运行能够明显有益于提高故障安全性。

附图说明

接下来根据附图中所示的实施例详细描述和阐述本发明。在此示出：

图1是具有干燥设备的轨道车辆，

图2是干燥设备。

具体实施方式

图1示出了车辆3，其是轨道车辆31。其具有制动系统4和用于减少空气湿度的干燥设备5。干燥设备5包括壳体2和用于膨胀压缩空气的装置9，壳体具有一个或多个要干燥的部件1、特别是功率半导体11。此外，干燥设备5在该实施例中具有用于生成压缩空气10的装置6以及用于干燥压缩空气10的器件7。制动系统4包括用于生成压缩空气10的装置6。压缩空气10位于管道系统21的内部中。此外，制动系统4包括用于干燥压缩空气10的器件7。用于生成压缩空气10的装置6和用于干燥压缩空气10的器件7在轨道车辆的该实施例中由干燥设备5和制动系统4共同使用，从而这些组件不必双倍存在。为了制动而将压缩空气分布到各个轮组上。在此，在这些位置处不在制动系统的不同组件、例如主空气线路和主储气罐线路之间进行区分。通过用于生成压缩空气10的装置6从周围环境中吸进空气并且压缩成压缩空气10。其借助用于干燥压缩空气10的器件7进行干燥。干燥理解为减少在压缩空气10中包含的湿度。该干燥用于尽可能低湿度地形成管道系统21中的压缩空气10。由此能够防止或者至少尽可能减少管道系统21处的以及连接在其上的组件处的腐蚀。同时，压缩空气的干燥用于遵守有关在轨道车辆11中应用的压缩空气10的湿度的相应要求。出于简明原因，在该实施例中未示出制动系统4的所有组件。在此例如没有压缩空气存储器、阀和制动气缸。也放弃了制动系统中的压缩空气分布、例如主空气线路和主储气罐线路之间的精确差别。利用管道系统21将压缩空气10引入到各个要制动的轴/轮的各个制动器上。通过适当的控制和调节装置能够借助于压缩空气10实现轨道车辆11的制动。用于减少空气湿度的布置5在此使用通过制动系统4生成的压缩空气10，因为用于膨胀压缩空气10的装置9也由压缩空气10的管道系统21供给。此外，经由管道系统21将压缩空气输送给壳体2。可替换地或附加地，用于膨胀压缩空气10的装置9也经由单独线路从用于生成压缩空气10的装置6或用于干燥压缩空气10的器件7获得压缩空气。在壳体2中布置用于膨胀压缩空气10的装置9。通过该用于减少空气湿度的装置9膨胀已经干燥的压缩空气。由此进一步降低了壳体2中的空气的湿度，并且能够简单地吸收部件1上存在的湿气和/或防止部件1上的湿气冷凝。部件1、特别是一个或多个功率半导体11上存在的湿气能够由此以特别简单的方式被清除或者至少尽可能地减少。如在该实施例中所示的那样，用于在壳体2中膨胀压缩空气10的装置9使用制动系统4的已经存在的、用于生成和干燥压缩空气10的组件。由此能成本特别低廉地制造用于执行减少湿度的干燥设备5。该成本优势同样对轨道车辆31的制造成本起正面作用。

图2示出了用于减少空气湿度的干燥设备5。为了避免重复而参考图1和在那里引入的标号。示出的是壳体2、用于生成压缩空气10的装置6以及用于干燥压缩空气10的器件7。在该实施例中，在壳体2的外部布置用于生成压缩空气10的装置6以及用于干燥压缩空气10的器件7。也可行的是，这些组件中的至少一个布置在壳体2的内部。在所示的实施方式中在通过用于干燥压缩空气10的器件7进行干燥之后，通过用于将压缩空气10输送到壳体2的内部中的接口20引导压缩空气10。在壳体2的内部，压缩空气10进一步经由相应的套管传导至用于膨胀压缩空气10的装置9处。经由合适的器件控制装置9，以便膨胀压缩空气10。在此，膨胀能够持续地、受控地或调节地执行。对此在装置9中存在有一个或多个组件、例如喷嘴或阀22。利用其能够例如取决于在壳体2的内部中存在的空气湿度控制或调节压缩空气10的膨胀，以便达到壳体2中的空气的期望湿度。在此，所期望的空气湿度能够为系统预设。

尽管通过优选的实施例在细节上详细地阐述并描述了本发明，但本发明并不局限于所公开的实例，并且其他的变体能够由本领域技术人员推导出，这并不脱离本发明的保护范围。