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Nachgiebige Befestigung von auf dem Rahmen bzw. der Tragkonstruktion
von Schienenfahrzeugen, z. B. Lokomotiven oder Tendern, gelagerten Behältern für
Wasser, Brennstoff od. dgl. Die Erfindung bezieht sich auf eine nachgiebige Befestigung
von auf dem Rahmen bzw. der Tragkonstruktion von Schienenfahrzeugen, z. B. Lokomotiven
oder Tendern, gelagerten Behältern für Wasser, Brennstoff od. dgl. und geht aus
von Befestigungen, die eine horizontale Bewegung des Behälters gegenüber der Tragkonstruktion
verhindern.
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Die Verbindung starrer Befestigungen zwischen Behälter und Tragkonstruktion
verbietet sich deshalb, weil die Tragkonstruktion selbst nicht starr, sondern vielmehr
unter ihren Arbeitsbedingungen Verwindungen unterworfen ist, die sich bei einer
starren Befestigung zwischen Tragkonstruktion und Behälter auf diesen übertragen
und dadurch beschädigen.
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Man ist deshalb bereits dazu übergegangen, Gummipuffer zwischen Tragkonstruktion
und Behälter einzusetzen, um Bewegungen quer zum Behältersitz zu verhindern. Es
hat sich jedoch gezeigt, daß eine derart nachgiebige Befestigung zwischen Tragkonstruktion
und Behälter allein noch nicht genügt, vielmehr die Befestigung erfindungsgemäß
so ausgebildet werden muß, daß nur Bewegungen möglich sind, die den Behälter von
seinem Sitz abzuheben versuchen.
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Durch diese Bauweise erzielt man gegenüber den bekannten Konstruktionen
wesentliche Vorteile dadurch, daß nunmehr die Tragkonstruktion stärkeren Verwindungen
ausgesetzt sein kann, ohne daß wesentliche Kräfte auf den Behälter selbst übertragen
werden. Wird beispielsweise der Rahmen um eine Diagonalachse verwunden, dann haben
die sich hebenden Ecken die Neigung, die entsprechenden Ecken des Behälters mit
anzuheben, während die nach unten gehenden Ecken nur gegen die Kraft der Federn
wirken und dadurch diese Behälterecken von der Tragkonstruktion trennen, d. h.,
es sind nur Trennkräfte möglich. Dies führt dazu, daß der Behälter im wesentlichen
ohne Verwindungsbewegung bleibt, obwohl der Rahmen oder die Tragkonstruktion erheblichen
Verwindungen unterliegt. Wenn sich dagegen, wie bei den bekannten Vorschlägen, der
Behälter sowohl nach oben als auch nach unten bezüglich des Rahmens bewegen kann,
treten grundsätzlich andere Erscheinungen auf, da eine plötzliche Verwindung des
Rahmens zu Verschiebungen an allen Kanten des Behälters führt, so daß der Behälter
Verwindungskräften ausgesetzt wird, die in der Größenordnung der auf den Rahmen
wirkenden Verwindungskräfte liegen. Selbst wenn durch die Pufferung der nachgiebigen
Befestigung die auf den Behälter wirkenden Kräfte größenordnungsmäßig kleiner als
die auf den Rahmen wirkenden Kräfte sein sollten, sind sie immer noch so groß, daß
es zu Schädigungen des Behälters kommen kann.
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Auch in ihrer Wirkung auf die während der Fahrt auftretenden Schwingungen
des Fahrzeuges unterscheidet sich die erfindungsgemäße nachgiebige Befestigung grundsätzlich
von den bekannten Befestigungen, die zwar eine horizontale Bewegung des Behälters
gegenüber der Tragkonstruktion verhindern, aber Bewegungen des Behälters in vertikaler
Richtung nach oben und unten ermöglichen. Durch die Begrenzung der Bewegung auf
solche, die den Behälter von seinem Sitz abzuheben versuchen, werden die schädlichen
Bewegungen außerordentlich stark gedämpft und damit die auf den Behälter wirkenden
Kräfte weitgehendst herabgesetzt.
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Vorzugsweise wird die Befestigung so getroffen, daß sie den Behälter
von oben auf Sitz aufpreßt. Die Verbindung des Sitzes mit dem Behälter erfolgt zweckmäßig
durch vertikale Schraubenbolzen, die durch Löcher hindurchgesteckt werden, die sich
in den miteinander zu verbindenden Teilen des Rahmens bzw. der Tragkonstruktion
und des Behälters befinden, wobei die Schraubenbolzen zwischen den auf ihren gewindeseitigen
Enden aufgeschraubten Muttern und
dem Rahmen- bzw. Tragkonstruktionsteil
zusammengepreßte Schraubenfedern tragen. An der Unterseite des Behälters werden
vorzugsweise im Abstand voneinander angeordnete Befestigungsvorrichtungen vorgesehen,
denen entsprechende Befestigungsvorrichtungen gegenüberliegen, wobei beide Arten
der Befestigungsvorrichtungen zur Verhinderung horizontaler Relativbewegungen zwischen
Behälter und Rahmen miteinander zusammenwirkende Flächen aufweisen und unterhalb
jeder obensitzenden Befestigungsvorrichtung wenigstens eine senkrecht sitzende Feder
angeordnet ist, die die obere Befestigungsvorrichtung auf die untere Befestigungsvorrichtung
bzw. den Rahmen drückt. Die Befestigungsvorrichtungen können zweckmäßig nach dem
Prinzip der an sich bekannten Dreipunktauflagerung angeordnet werden.
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Für die in diesem Abschnitt genannten Merkmale, die die Gegenstände
der Ansprüche 2 bis 5 bilden, wird kein selbständiger Schutz in Anspruch genommen.
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Zum besseren Verständnis wird nachstehend eine Anzahl von Konstruktionen
gemäß der Erfindung im einzelnen an Hand der Zeichnung beschrieben, von denen Fig.
1 eine schematische Seitenansicht eines Teils einer Garratt-Lokomotive mit einem
auf dem Rahmen einer Maschineneinheit einer solchen Lokomotive im Sinne der Erfindung
angeordneten Behälter darstellt; Fig.2 ist eine schematische Aufsicht auf die Anordnung
gemäß Fig. 1; Fig.3 ist eine schematische Seitenansicht eines Tenders üblicher Bauart
und zeigt die Anbringung des Wasserbehälters auf dem Rahmen des Tenders gemäß der
Erfindung; Fig.4 ist eine schematische Aufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 3 ;
Fig.5 ist ein Schnitt durch eine der Behälterbefestigungen nach den Fig. 1 und 2
bzw. nach den Fig. 3 und 4 gemäß der Linie V-V der Fig. 6; Fig. 6 ist ein Vertikalschnitt
durch diese Anordnung gemäß der Linie VI-VI der Fig. 5; Fig. 7 ist eine Aufsicht
auf die Behälterbefestigung, teilweise im Schnitt gemäß der Linie VII-VII der Fig.
5; Fig. 8 ist eine teilweise im Schnitt dargestellte Endansicht einer anderen Behälterbefestigung,
die bei der Anordnung gemäß den Fig. 1 und 2 verwendet werden kann; Fig. 9 ist eine
teilweise im Schnitt dargestellte Endansicht einer anderen Behälterbefestigung,
die bei der Anordnung gemäß den Fig. 3 und 4 Verwendung finden kann; Fig. 10 ist
ein Schnitt durch eine andere Befestigung für die Seite eines Behälters gemäß der
Linie X-X der Fig. 11 und Fig. 11 ein Schnitt durch diese Befestigung gemäß der
Linie XI-XI der Fig. 10.
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Die Fig. 1 und 2 veranschaulichen eine Garratt-Lokomotive, welche,
wie bekannt, an ihren Enden von Maschineneinheiten mit Laufrädern getragen wird.
In den Abbildungen ist lediglich eine der Maschineneinheiten dargestellt. Diese
besteht aus einem auf Treib- und Laufrädern B gelagerten Rahmen
A,
der einen Brennstoff- oder Wasserbehälter C trägt. In den Figuren ist nur
ein Ende der Kesseleinheit gezeigt; diese besteht aus einem auf einem Rahmen E gelagerten
Kessel D. Der Rahmen E ist an jedem seiner Enden auf dem Rahmen A der Maschineneinheit
an diesem Ende durch die durch die Linie F angedeutete Drehzapfenlagerung gelagert.
Bei der beschriebenen Anordnung weist der Rahmen A eine daran befestigte Konsole
G auf, welche das von der Kesseleinheit abgewandt gelegene Ende des Behälters C
trägt, und ferner, der Kesseleinheit benachbart. an jeder seiner Seiten Konsolen
H. Die Konsole G ist in einem gewissen Abstand vom Ende des Rahmens A angeordnet
und erstreckt sich nach aufwärts in der Lokomotivquerrichtung über die volle Breite
des Behälters C, welche erheblich größer ist als die Breite des Rahmens. Die Konsolen
H erstrecken sich vom Rahmen A nach außen und oben.
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Einzelheiten der Behälterauflage sind in den Fig. 5 bis 7 dargestellt.
Die Konsole G trägt an ihrem oberen Ende eine Tragschiene 1, welche sich über die
ganze Breite des Behälters C erstreckt. Der Boden 2 des Behälters C ist mit der
Endwandung 3 mittels innerer und äußerer Winkeleisenstücke 4 und 5 verbunden. Er
ist bei 2R bis jenseits der Endwandung 3 verlängert. An seine untere Seite und die
seines verlängerten Teils 211 ist -eine Platte 6 angeschweißt, welche sich über
die volle Breite des Behälters erstreckt. An zwei Stellen unmittelbar oberhalb der
Wangen des Rahmens A sind an die Unterseite der Platte 6 je eine rechteckige Platte
7 angeschweißt. Diese ruhen auf der Tragschiene 1.
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Aus Fig. 7 ist ersichtlich, daß der obere Flansch der Tragschiene
1 an den Stellen, an denen sie die Platten 7 trägt, etwas verbreitert ist. An den
Enden jedes verbreiterten Teils der Tragschiene sind aufwärts gerichtete Rippen
8 aasgeformt, die sich quer über die Tragschiene 1 erstrecken, und zwar derartig,
daß die entsprechende Platte 7 mit ihren Enden zwischen diese Rippen zu liegen kommt.
Hierdurch wird eine Bewegung des Behälters C in der Querrichtung relativ zu dem
Rahmen A verhindert. Ferner weist jede Platte 7 auf ihrer Unterseite zwei Rippen
9 auf, welche über die Längsseiten des entsprechend verbreiterten Teils der Tragschiene
1 hinübergreifen. Hierdurch wird eine Bewegung des Behälters C in der Längsrichtung
des Rahmens A verhindert.
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Zwischen der Platte 6 und der Tragschiene 1 sind mit Ausnahme der
Stellen, an welchen die Platten 7 angeordnet sind, Abstandstücke 11, beispielsweise
aus Holz, vorgesehen.
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Der Behälter C wird, wie aus den Figuren deutlich ersichtlich, unter
federndem Anpreßdruck auf der Tragschiene 1 durch eine Anzahl von vertikalen Schraubenbolzen
10 gehalten, die von oben durch die Tragschiene 1, eine Platte 7 oder ein Abstandselement
11, die Platte 6, den verlängerten Teil 2a des Behälterbodens und den horizontalen
Flansch des Winkeleisenstücks 5 hindurchgesteckt sind. Die Köpfe 12 dieser Bolzen
liegen auf dem horizontalen Flansch des Winkeleisenstückes 5 auf. Auf die Bolzen
aufgeschobene Spiralfedern 13 zwischen der Tragschiene 1 und den auf die unteren
Enden der Bolzen aufgeschraubten Muttern 14 erzeugen den Anpreßdruck zwischen dem
Behälter C und der Tragschiene 1. Mittels der Muttern 14 kann der Druck der Federn
13 und damit die Kraft, mit welcher der Behälter auf die Tragschiene 1 gepreßt wird,
eingestellt werden.
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Es ist hiernach ersichtlich, daß der Behälter C, obwohl er sicher
gegen horizontale Bewegung in jeder Richtung relativ zu dem Rahmen A gehalten wird.
eine begrenzte Bewegung entgegen der Spannung der Federn 13 in aufwärtiger Richtung
von diesem Rahmen aus ausführen kann und daß Vorwindungen des Rahmens A möglich
sind, ohne daß auf die Konstruktion des Behälters unzulässig hohe Beanspruchungen
bzw. Spannungen übertragen werden.
Gemäß Fig. 8 ist mit dem oberen
äußeren Ende jeder Konsole H eine Tragschiene 15, die sich in der Längsrichtung
des Behälters erstreckt, durch Verbolzen fest verbunden. Der Boden 2 des Behälters
geht in einer flachen Kurve in die Seitenwandung 16 über. An die Außenseite des
gebogenen Teils des Behälters ist eine gekrümmte Platte 17 von gleicher Länge wie
die Tragschiene 15 angeschweißt. Mit der Platte 17 ist ein oberer gekrümmter und
geneigter Flansch 19 eines Gußkörpers 18 verschweißt, der außerdem noch einen unteren
horizontalen Flansch 20 aufweist. Die Flansche 19 und 20 erstrecken sich über die
gleiche Länge wie die Tragschiene 15 und die Platte 17.
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An der unteren Seite des Flansches 20 ist etwa in der Längsmitte eine
rechteckige Platte 21 angeschweißt, die auf der Tragschiene 15 aufliegt.
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Diese Platte 21 stellt das Äquivalent zur Platte 7 und die Tragschiene
15 das Äquivalent zur Tragschiene 1 gemäß den Fig. 5 und 6 dar. An der unteren Seite
dieser Platte 21 ist eine Rippe 22 angeformt, die die innere Längskante der Tragschiene
15 übergreift. Hierdurch wird der Behälter, da auf jeder Seite desselben eine gleiche
Auflagerung vorhanden ist, zuverlässig gegen seitliche Bewegungen relativ zu dem
Rahmen A gesichert. DieTragschiene 15 kann an ihrer oberen Fläche mit zwei in der
Zeichnung nicht dargestellten Rippen versehen werden, zwischen welche die Platte
21 mit ihren Enden eingepaßt ist (in der gleichen Weise wie die Platte 7 der Fig.
5 bis 7 zwischen die Rippen 8 eingepaßt ist). Hierdurch wird der Behälter gegen
Längsbewegungen relativ zu dem Rahmen gesichert.
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Jedoch ist es im Falle der beschriebenen Seitenbefestigungen nicht
unbedingt notwendig, Vorsorge für eine Sicherung gegen Längsbewegungen zwischen
dem Behälter und dem Rahmen zu treffen, da die Endbefestigung für sich hinreichend
zuverlässig in diesem Sinne wirkt.
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Durch die Tragschiene 15, die Platte 21 und den Flansch 20 des Gußstücks
18 sind vertikale Schraubenbolzen 23 von oben hindurchgeführt. Die Köpfe 24 dieser
Bolzen liegen auf dem Flansch 20 auf. Auf sie sind Spiralfedern 25 aufgeschoben,
die zwischen der unteren Fläche der Schiene 15 und den auf die unteren Enden der
Bolzen aufgeschraubten Muttern 26 zusammengedrückt werden. Auf diese Weise wird
ebenso wie bei der Ausführung gemäß den Fig. 5 bis 7 der Flansch 20 und damit der
Behälter C unter einstellbarer Federspannung nach unten gedrückt, so daß Verwindungen
des Rahmens A möglich sind, ohne auf den Behälter unzulässig hohe Spannungen zu
übertragen.
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Bei der letztbeschriebenen Ausführungsform, die der gemäß den Fig.
5 bis 7 entspricht, sind zwischen der Schiene 15 und dem Flansch 20 beiderseits
der Platte 21 Abstandsstücke, beispielsweise aus Holz, vorgesehen. Einige der Bolzen
sind daher statt durch die Platte 21 durch diese Abstandsstücke hindurchgeführt.
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Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen einen Tender üblicher Bauart mit
einem auf einem Rahmen K, der seinerseits auf Laufrädern L gelagert ist, angeordneten
Behälter J. Bei der dargestellten Ausführungsform wird das vordere Ende des Behälters
J von einer Querschiene 1 getragen, die quer über den Wangen des Rahmens K liegend
befestigt ist. Das hintere Ende des Behälters J wird an den Seiten durch die Wangen
des Rahmens K selbst getragen.
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Die vordere Befestigung an der Querschiene 1 kann genau die gleiche
sein wie die in den Fig. 5 bis 7 dargestellte, so daß eine nochmalige Beschreibung
dieser Anordnung nicht erforderlich ist.
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Zum Abstützen des hinteren Endes des Behälters J auf den Wangen des
Rahmens K weist der Boden 27 des Behälters gemäß der Fig. 9 auf jeder Seite in der
Nähe dieses Behälterendes eine an ihn angeschweißte rechteckige Platte 28 auf, die
sich über eine bestimmte Länge in Längsrichtung des Behälters erstreckt, wie dies
in Fig. 7 dargestellt ist. Wie aus Fig.9 hervorgeht, ruht der außenliegende Teil
jeder Platte 28 unmittelbar auf der Wange des Rahmens K auf.
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Längs der unteren Seite des inneren Teils der Platte 28 ist ein U-förmiges
Glied angeschweißt, und zwar derartig, daß der eine Schenkel 29 mit der Seitenplatte
28 bündig ist, während der Steg 30 der Innenfläche der Rahmenwange gegenüberliegt.
Mit der Rahmenwangeninnenfläche ist die eine Seite einer Platte 31 bündig verbolzt,
während ihre andere Seite an der Außenfläche des Steges 30 anliegt. Mit der letztgenannten
Seite der Platte 31 ist ein Winkeleisenstück verbolzt. Sein oberer Flansch 32 erstreckt
sich in horizontaler Richtung von der Platte 31 zum Fahrzeuginneren und liegt etwas
unterhalb der unteren Seiten des Schenkels 33 des U-förmigen Gliedes. Sowohl die
Platte 31 und das U-förmige Glied als auch die Winkeleisenstücke besitzen gleiche
Länge wie die Platte 28.
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Durch die Flansche 32 und 33 sind in bestimmtem Abstand von einander
von unten eine Anzahl vertikaler Schraubenbolzen 34 hindurchgesteckt. Die Köpfe
35 dieser Bolzen liegen gegen die untere Seite des Flansches 32 an. Auf die Bolzen
sind oberhalb des Flansches 33 Spiralfedern 36 aufgeschoben, die zwischen diesem
Flansch und den auf die Bolzen aufgeschraubten Muttern 37 zusammengedrückt werden.
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Auf diese Weise ruht jede Platte 28 auf der entsprechenden Wange des
Rahmens K und wird durch den Anpreßdruck der Federn 36 auf diesem gehalten. Wie
oben beschrieben, kann die Platte 28 und damit der Boden des Behälters 27 von den
Rahmenwangen entgegen der Federwirkung abgehoben werden, so daß Verwindungen der
Rahmenwangen keine unzulässig hohe Beanspruchung auf den Behälter ausüben.
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Es ist ersichtlich, daß durch den Kontakt zwischen jeder Platte 31
und dem benachbarten Steg 30 des U-förmigen Gliedes seitliche Bewegungen des Behälters
relativ zu dem Rahmen verhindert werden. Diese rückwärtigen seitlichen Befestigungen
brauchen, ebenso wie oben beschrieben, nicht mit Vorrichtungen zur Verhinderung
von Längsbewegungen des Behälters relativ zu dem Rahmen kombiniert zu werden, da
für diesen Zweck die vordere Befestigung genügen wird. Gegebenenfalls können die
hinteren Befestigungen auch so ausgebildet sein, daß sie relative Bewegungen zwischen
dem Behälter und dem Rahmen in der Längsrichtung verhindern, wobei an der zum Fahrzeuginneren
liegenden Fläche der Platte 31 Rippen vorgesehen sind, die zur Anlage an die Enden.
des Steges 30 des U-förmigen Gliedes gelangen.
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Die Fig. 10 und 11 veranschaulichen eine Befestigung für eine Seite
eines Behälters mit vertikalen Seitenwandungen, die mit dem Behälterboden unter
einem rechten Winkel zusammentreffen. Diese Befestigung ist ähnlich der gemäß den
Fig. 5, 6 und 7. Sie ist jedoch so ausgebildet, daß sie ausschließlich zur Seitenbefestigung,
nicht aber zur Endbefestigung des Behälters dient.
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Zu diesem "Zwecke ist auf der betreffenden Rahmenwange entweder unmittelbar
oder über eine geeignete
Konsole eine Tragschiene 38 befestigt.
Der Boden 39 des Behälters ist mit der Seitenwand40 mittels innerer und äußerer
Winkeleisenstücke 41 und 42 verbunden. Der Boden 39 ist bei 39a bis über die Seitenwand
40 verlängert. Am Boden 39 und am verlängerten Teil 39a ist eine Platte 43 von ausreichender
Länge angeschweißt. Etwa in Längsmitte dieser Platte 43 ist an ihrer Unterseite
eine rechteckige Platte 44 angeschweißt, welche sich über einen bestimmten Teil
der Platte 43 erstreckt. Die Platte 44 ruht auf der Tragschiene 38 auf, deren Oberseite,
wie Fig. 11 erkennen läßt, an der Stelle, an welcher sie die Platte 44 trägt, etwas
verbreitert ist.
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An die Unterseite der Platte 44 ist ein Längsflansch 45 angeformt,
der an der Innenseite der Tragschiene 38 anliegt. Auf diese Weise werden, da jede
Seite des Behälters festgelegt ist, Relativbewegungen desselben in bezug auf den
Rahmen in seitlicher Richtung verhindert.
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Beim Ausführungsbeispiel sichern diese Seitenbefestigungen nicht gegen
die Möglichkeit von Längsbewegungen des Behälters relativ zu dem Rahmen. Diese werden
lediglich in der oben beschriebenen Weise durch die Endbefestigung verhindert.
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Die Schraubenbolzen 46 mit den darauf aufgeschobenen Spiralfedern
47 wirken in der gleichen Weise wie die Schraubenbolzen 10 und die Federn 13 der
Fig. 5 bis 7. Vorzugsweise werden zu beiden Seiten der Platte 44 zwischen der Tragschiene
38 und der Platte 43 aus der Zeichnung nicht ersichtliche, den Abstandsstücken 11
gemäß der Fig. 6 ähnliche Abstandsstücke angebracht.
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Die Flansche 48 und 49 dienen zum Befestigen der Tragschiene 38 an
der Konsole oder unmittelbar an der Rahmenwange. Diese sind der klareren Darstellung
wegen in Fig. 11 fortgelassen worden.