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Die
Erfindung betrifft eine elektrische Lokomotive mit Brennkraftmaschine
und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Lokomotive.
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Unter
einer Lokomotive wird auch ein Triebkopf für einen Schienenfahrzeug-Zugverband verstanden.
Insbesondere kann „Lokomotive" im Sinne der hier
vorliegenden Anmeldung auf ein Triebfahrzeug oder einen Triebkopf
für schwere
Schienenfahrzeuge und Zugverbände
beschränkt
sein, insbesondere auf Fern-, Güter
und Regionalzüge,
und schließt in
diesem Fall daher leichte Schienenfahrzeuge wie Straßenbahnen
und Untergrundbahnen des Nahverkehrs aus.
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Ein
Merkmal einer Lokomotive ist ein Maschinenraum, in dem zumindest
ein Teil des oder der Antriebsaggregate und der Hilfsbetriebe angeordnet ist.
Ein anderer Teil der Antriebsaggregate (z.B. ein Haupttransformator)
und Hilfsbetriebe (z.B. eine Druckluft-Erzeugungseinrichtung) kann
unterflur, d.h. unterhalb des Bodens der Lokomotive, angeordnet sein.
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Dieselelektrisch
angetriebene Lokomotiven weisen dagegen ein Antriebsaggregat mit
einer Brennkraftmaschine und einem Generator auf. Die Brennkraftmaschine
verbrennt Dieselkraftstoff um mechanische Leistung zu erzeugen,
die wiederum von dem Generator in elektrische Leistung umgewandelt
wird. Diese elektrische Leistung ist die bereitgestellte Antriebsleistung.
Sie kann nun in gleicher Weise wie bei elektrischen Lokomotiven
den Antriebsmotoren der Lokomotive zugeführt werden. Hierzu wird zumindest
ein Stromrichter eingesetzt, der die an dem Generator anliegende
Wechselspannung zunächst
gleichrichtet und dann wieder in Wechselspannung umwandelt. Weitere übliche Bestandteile
des Stromrichters sind z.B. ein Gleichspannungs-Zwischenkreis, der
den Gleichrichter und den oder die Wechselrichter verbindet, Glättungskondensatoren
zur Glättung
der Gleichspannung und elektrische Schutzeinrichtungen. In dem Wechselrichter
wird aus der Gleichspannung in der Regel eine Dreiphasen-Wechselspannung
erzeugt, mit der wiederum ein oder mehrere Antriebsmotoren der Lokomotive
betrieben werden können.
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Es
ist heutzutage üblich,
als Brennkraftmaschine einen Dieselmotor einzusetzen. Die Erfindung ist
jedoch nicht auf einen Dieselmotor beschränkt. Denkbar ist alternativ
der Einsatz eines Benzinmotors oder einer anderen Brennkraftmaschine.
Auch können
Brennstoffzellen zusätzlich
vorgesehen sein.
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Bei
ausschließlich
elektrisch angetriebenen Lokomotiven (im Folgenden kurz elektrische
Lokomotiven) wird Energie, die für
die Antriebsmotoren (Fahrmotoren) benötigt wird, aus einem Stromversorgungsnetz
bezogen. Das Antriebsaggregat besteht im Wesentlichen aus einem
oder mehreren Stromrichtern und Hochspannungsteilen zum Anschluss
an das Stromversorgungsnetz. Das Aggregat wird üblicherweise über mehrere
Blöcke
bzw. Schaltschränke im
Maschinenraum verteilt, die durch einen Mittelgang voneinander getrennt
sein können.
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Es
haben in den letzten Jahren zahlreiche Entwicklungen stattgefunden,
die der Senkung von Herstellungskosten von Lokomotiven dienten.
Wie auch aus anderen technischen Gebieten bekannt ist, nimmt das
Einsparpotenzial mit fortschreitender Dauer der Entwicklungen stetig
ab. Die weitere Entwicklung stößt insbesondere
deshalb an Grenzen, da die hergestellten Stückzahlen von Lokomotiven im
Vergleich zu anderen Märkten
gering sind und da außerdem
eine Vielzahl von unterschiedlichen Typen von Lokomotiven benötigt wird.
Es existieren, wie bereits erwähnt,
unterschiedliche Arten von Stromversorgungsnetzen. Außerdem gibt
es nicht elektrifizierte Schienenwege, so dass auch dieselelektrische
Maschinen oder andere Maschinen benötigt werden, die ohne Stromversorgungsnetz
auskommen.
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Eine
weitere Problematik bei der Konstruktion und Herstellung von Lokomotiven
stellt die möglichst
Platz sparende Anordnung aller Einrichtungen in dem Maschinenraum
dar, wobei der wartungsfreundliche Zugang zu sämtlichen Einrichtungen gewährleistet
sein muss. Neben dem Antriebsaggregat werden insbesondere folgende
Einrichtungen im Maschinenraum verbaut: Hilfsbetriebe, die nicht
unmittelbar für
den Antrieb der Lokomotive erforderlich sind, ein Niederspannungsgerüst zur elektrischen Versorgung
der Hilfsbetriebe, Bremswiderstände
zur Dissipation von elektrischer Energie in Wärme, Feuerlöscheinrichtungen, Elektronik
mit elektronischen und/oder mikroelektronischen Vorrichtungen zur Steuerung
des Betriebs der Lokomotive, Antriebsmotor-Kühleinrichtungen,
eine Kühleinrichtung
zur Kühlung
des Antriebsaggregats (Brennkraftmaschine), eine Kühleinrichtung
zur Kühlung
des Stromrichters, ein Luftgerüst
zur Erzeugung und Speicherung von Druckluft für eine Bremsanlage und für andere
Einrichtungen und Zugsicherungseinrichtungen zur Gewährleistung
eines sicheren Fahrbetriebes.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Herstellungskosten
für Lokomotiven
weiter zu senken, wobei jedoch sämtliche
Einrichtungen in dem Maschinenraum gut zugänglich sein sollen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Idee zu Grunde, Lokomotiven mit
unterschiedlichen Antriebsaggregaten einheitlich, d.h. in möglichst übereinstimmender
Weise herzustellen. Insbesondere soll die tragende Fahrzeugkonstruktion,
mit der das Aggregat und die zusätzlichen
Einrichtungen verbunden werden, für verschiedene Antriebsaggregat-Typen identisch
gestaltet sein.
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Umgesetzt
wird diese Idee dadurch, dass das Antriebsaggregat, betrachtet in
einer Richtung quer zur Fahrtrichtung der Lokomotive (Querrichtung),
in einem mittleren Bereich des Maschinenraums angeordnet ist. Diese
zentrale Anordnung des Antriebsaggregats auch bei elektrischen Lokomotiven,
ermöglicht
es, dieselelektrische Lokomotiven und elektrische Lokomotiven weitgehend
gleich zu gestalten und herzustellen.
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Wenn
in dieser Beschreibung von dieselelektrischen Lokomotiven die Rede
ist, werden darunter auch Lokomotiven mit andersartiger Brennkraftmaschine
verstanden.
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Um
die gute Zugänglichkeit
zu dem Antriebsaggregat zu gewährleisten,
wird das Antriebsaggregat vorzugsweise so angeordnet, dass in der
Querrichtung auf gegenüberliegenden
Seiten des Antriebsaggregats ein Zugang zu dem Antriebsaggregat
frei bleibt. Anders ausgedrückt
befinden sich die Zugänge
zu dem Antriebsaggregat in Fahrtrichtung rechts und links des Antriebsaggregats.
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Dieselelektrische
Aggregate werden bereits bei existierenden Lokomotiven etwa in der
Mitte der Lokomotive, sowohl betrachtet in Längsrichtung (Fahrtrichtung)
als auch betrachtet quer zu Längsrichtung,
angeordnet.
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Einrichtungen,
die im Maschinenraum einen hohen Raumbedarf haben, sind die bereits
genannten Kühleinrichtungen
für die
Antriebsmotoren, das Antriebsaggregat und im Fall der Dieselelektrischen Lokomotive
für den
Stromrichter. Speziell bei Lokomotiven mit Brennkraftmaschinen wird
also besonders viel Raum für
Kühleinrichtungen
benötigt,
da die Brennkraftmaschine und der Stromrichter gekühlt werden
müssen.
Dies steht jedoch dem Konzept entgegen, die Einrichtungen im Maschinenraum
von elektrischen Lokomotiven und dieselelektrischen Lokomotiven
an den gleichen Orten anzuordnen, um so die tragende Fahrzeugkonstruktion
zu vereinheitlichen und auch die Endmontage in möglichst gleicher Weise durchführen zu
können.
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Es
wird vorgeschlagen, zumindest ein Kühlerelement zur Kühlung der
Brennkraftmaschine und zumindest ein Kühlerelement zur Kühlung eines Stromrichters,
der zumindest einen Antriebsmotor der Lokomotive speist, in einem
gemeinsamen Kühler
anzuordnen, der insbesondere als Kühlerblock ausgestaltet sein
kann. Dabei wird bevorzugt, dass der Kühler bzw. Kühlerblock und die Brennkraftmaschine
Teil eines gemeinsamen Aggregatsblocks sind, der bevorzugtermaßen wie
bereits erwähnt
(in Querrichtung) in der Mitte des Maschinenraums der Lokomotive
angeordnet ist.
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Unter
einem Kühlerelement
wird jegliche Einrichtung verstanden, mit der Wärme von einem primären Kühlmedium
auf ein sekundäres
Kühlmedium übertragen
werden kann. Ein Kühlerelement kann
daher auch als Wärmetauscher
bzw. Wärmeübertrager
bezeichnet werden. Bei dem primären Kühlelement
und bei dem sekundären
Kühlelement kann
es sich jeweils um ein gasförmiges
und/oder flüssiges
Kühlmedium
handeln. Bevorzugt wird jedoch, dass die beiden primären Kühlmedien
(das erste und das zweite Kühlmedium)
flüssige
Kühlmedien sind
und dass das sekundäre
Kühlmedium
ein gasförmiges
Kühlmedium
ist, beispielsweise Kühlluft,
die von außerhalb
der Lokomotive angesaugt und nach ihrer Erwärmung wieder nach außen abgeblasen wird.
Dabei kann dieselbe Luftstrom-Erzeugungseinrichtung (Lüfter) sowohl
die Kühlluft
von außen
ansaugen als auch wieder nach außen abtransportieren.
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Vorzugsweise
ist noch zumindest ein weiteres Kühlerelement zur Kühlung eines
dritten Kühlmediums
in den gemeinsamen Kühler
integriert. Das dritte Kühlmedium
dient in diesem Fall ebenfalls der Kühlung der Brennkraftmaschine.
Auf diese Weise kann wie üblich
ein Niedertemperaturkühlkreislauf und
ein Hochtemperaturkühlkreislauf
für die
Brennkraftmaschine realisiert werden und können beide Kühlkreisläufe ihre
Wärme über den
gemeinsamen Kühler
abführen.
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Insbesondere
können
das erste Kühlerelement
und das zweite Kühlerelement
derart in dem gemeinsamen Kühler
angeordnet sein, dass sie beim Fahrbetrieb durch einen Luftstrom
gekühlt
werden, der für
beide Kühlerelemente
zumindest abschnittsweise denselben Strömungsweg aufweist. Der gemeinsame
Strömungsabschnitt
kann insbesondere der Strömungsweg
für das
Ansaugen von Kühlluft von
außerhalb
der Lokomotive zu dem Kühler
sein und/oder der Strömungsweg
für die
erwärmte
Kühlluft
nach außerhalb
der Lokomotive sein. Insbesondere ist es möglich, dass die Kühlerelemente
entlang dem Strömungsweg
der Kühlluft
hintereinander angeordnet sind. Dies schließt nicht aus (wie noch anhand
der beigefügten
Figuren erläutert
wird), dass zur Kühlung
der Brennkraftmaschine zumindest ein weiteres Kühlerelement vorgesehen ist,
welches in einem anderen Pfad des Strömungsweges der Kühlluft angeordnet
ist.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
sind das erste Kühlerelement
und das zweite Kühlerelement
durch zumindest ein Kühlerbauteil
miteinander verbunden, wobei beim Fahrbetrieb Wärme von dem ersten Kühlmedium
und von dem zweiten Kühlmedium über das
zumindest eine Kühlerbauteil
auf ein sekundäres
Kühlmedium übertragen
wird, welches die Wärme
abtransportiert. Bei dem gemeinsamen Kühlerbauteil kann es sich z.B. um
eine Lamelle (z.B. lamellenförmiges
Blech) handeln, die eine Rohrleitung für das erste Kühlmedium und
eine Rohrleitung für
das zweite Kühlmedium (und
optional auch eine Rohrleitung für
das dritte Kühlmedium) miteinander
verbindet. Bevorzugtermaßen
ist eine Vielzahl solcher gemeinsamer Kühlerbauteile vorgesehen.
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Durch
einen derartigen Kühler
kann die Wärme
von den verschiedenen Kühlmedien
besonders effektiv auf das sekundäre Kühlmedium übertragen werden. Außerdem ist
das Volumen, welches von den Kühlerelementen
benötigt
wird, besonders klein. Es wurde bereits erwähnt, dass der Kühler und
die Brennkraftmaschine vorzugsweise in einen gemeinsamen Aggregatsblock
integriert sind. Ein solcher Aggregatsblock wird vorzugsweise an
derselben Stelle des Wagenkastens der Lokomotive angeordnet, an
dem bei einer elektrischen Lokomotive ein elektrisches Antriebsaggregat
angeordnet ist. Bei der elektrischen Lokomotive enthält das elektrische
Antriebsaggregat zumindest einen Stromrichter und vorzugsweise alle
Stromrichter, die zum Speisen der Antriebsmotoren mit elektrischem
Strom benötigt werden.
Bei der dieselelektrischen Lokomotive kann der Stromrichter (oder
die Stromrichter) an einem Ort im Maschinenraum angeordnet werden,
der bei elektrischen Lokomotiven für andere Einrichtungen benötigt wird.
Für die
Kühlung
dieses Stromrichters oder dieser Stromrichter, die in einem Abstand
zu dem Aggregatsblock angeordnet sind, wird jedoch erfindungsgemäß derselbe
Kühler
genutzt, der auch der Kühlung
der Brennkraftmaschine dient. Es sind daher Leitungen vorgesehen,
die den Aggregatsblock einerseits und den oder die Stromrichter
andererseits miteinander verbinden und durch die beim Fahrbetrieb
der Lokomotive das zweite Kühlmedium
zirkuliert. Eine elektrische Pumpe, die die Zirkulation bewirkt,
ist vorzugsweise in der Nähe
des Stromrichters angeordnet.
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Vorzugsweise
werden die Leitungen in einem Hohlraum am Boden des Maschinenraums
verlegt.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen einer Lokomotive,
wobei ein erstes Kühlerelement
zur Kühlung
eines ersten Kühlmediums, mit
dem beim Fahrbetrieb der Lokomotive die Brennkraftmaschine gekühlt wird,
und ein zweites Kühlerelement
zur Kühlung
eines zweiten Kühlmediums,
mit dem beim Fahrbetrieb der Lokomotive der Stromrichter gekühlt wird,
in einem gemeinsamen Kühler
integriert werden. Weitere Verfahrensschritte zur Herstellung der
Lokomotive ergeben sich aus den in dieser Beschreibung beschriebenen
Ausführungsformen der
Lokomotive.
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Ferner
gehört
zum Umfang der Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Lokomotive
mit einer Brennkraftmaschine, einem elektrischen Generator, einem
Stromrichter und zumindest einem Antriebsmotor, wobei in einem Fahrbetrieb
der Lokomotive die Brennkraftmaschine den Generator antreibt, der Generator
Strom für
den Stromrichter erzeugt, der Stromrichter den Strom wandelt und
den zumindest einen Antriebsmotor speist, wobei ein erstes Kühlmedium
zu einem ersten Kühlerelement
transportiert wird, wobei mit dem ersten Kühlmedium beim Fahrbetrieb der
Lokomotive die Brennkraftmaschine gekühlt wird, und ein zweites Kühlmedium
zu einem zweiten Kühlerelement
transportiert wird, wobei mit dem zweiten Kühlmedium beim Fahrbetrieb der
Lokomotive der Stromrichter gekühlt
wird, und wobei in einem gemeinsamen Kühler des ersten Kühlerelements
und des zweiten Kühlerelements
Wärme von dem
ersten Kühlmedium
und dem zweiten Kühlmedium
auf ein sekundäres
Kühlmedium übertragen
wird.
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Weitere
Verfahrensschritte und Verfahrensweisen ergeben sich aus der Beschreibung
von Ausführungsformen
der Lokomotive. Insbesondere kann die Wärme von dem ersten Kühlmedium
und dem zweiten Kühlmedium
auf einen Luftstrom als sekundäres
Kühlmedium übertragen
werden, der für
beide Kühlerelemente
zumindest abschnittsweise denselben Strömungsweg aufweist.
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Durch
die Integration der Kühlerelemente
für die
Brennkraftmaschine und den Stromrichter wird geringerer Bauraum
im Maschinenraum beansprucht. Außerdem kann Gewicht eingespart
werden. Außerdem
ist es möglich,
den Kühler
vor der Endmontage in der Lokomotive fertigzustellen und zu testen.
Die Endmontage kann daher verkürzt
werden und/oder mit geringerem Personaleinsatz betrieben werden.
Insbesondere ist es möglich,
den Kühler
vor der Endmontage, d.h. vor dem Einbau in den Maschinenraum, mit
der Brennkraftmaschine zu verbinden und das gesamte Antriebsaggregat
mit samt dem Kühler
bei der Endmontage in den Maschinenraum einzubringen. Ein weiterer
Vorteil eines einzigen Kühlers
für Brennkraftmaschine
und Stromrichter besteht darin, dass die Wartung verkürzt wird.
Bei der Wartung ist es lediglich erforderlich, das Reinigungsgerät an den
Ort eines Kühlers
zu bringen und es dort zu betreiben.
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Bei
der besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Antriebsaggregat
samt Kühler
als eine zusammengehörige
(d.h. an einem einzigen Ort angeordnete) Einheit ausgestaltet, die an
derselben Stelle wie bei elektrischen Lokomotiven die Stromrichter
und Hochspannungsgerüste
(ebenfalls inklusive Kühler)
angeordnet werden kann. Unter einer zusammengehörigen Einheit wird eine Anordnung
verstanden, die aus verschiedenen Einzelteilen und Einrichtungen
zusammengesetzt werden kann, wobei im fertig gestellten, montierten
Zustand jedoch im Wesentlichen keine Abstände innerhalb der Einheit verbleiben,
die Teilbereiche der Einheit voneinander trennen. Insbesondere ist
kein Gang zwischen Teilen der Einheit vorhanden. Wesentliche Abstände sind
Abstände
oder Lücken,
die für
die Raumausnutzung innerhalb der Lokomotive wesentlich sind und
insbesondere Raum für
den Zugang von Personen bieten.
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Die
zusammengehörige
Einheit kann auch in dem Sinne als ungeteilter Block bezeichnet
werden, dass keine wesentliche räumliche
Teilung bzw. Trennung vorhanden ist und die Einheit im montierten
Zustand daher einen durchgehenden Block bildet. Anders ausgedrückt sind
alle Teile der Einheit unmittelbar (nicht lediglich über die
tragende Fahrzeugkonstruktion) mit anderen Teilen der Einheit verbunden. Dies
schließt
nicht aus, dass (wie bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Herstellungsverfahrens)
Teile der Einheit als separate Blöcke vorgefertigt werden und
erst z.B. unmittelbar vor der Endmontage miteinander verbunden werden.
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Dies
schließt
auch nicht aus, dass (wie zum Beispiel bei einer besonders bevorzugten
Ausführungsform)
der Kraftstofftank des Dieselmotors unterflur angeordnet ist bzw.
wird und der übrige
Teil des Antriebsaggregats im Maschinenraum angeordnet ist bzw.
wird.
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Einer
der beiden Zugänge
seitlich des Antriebsaggregats kann ein Durchgang sein, der von
in Fahrtrichtung gegenüberliegenden
Enden des Zugangs betreten werden kann. Ferner kann der andere Gang
seitlich des Antriebsaggregats ein Gang sein, der ausschließlich an
einem Ende betreten werden kann. Dadurch ist bei gleichzeitig optimaler
Raumausnutzung eine sehr gute Zugänglichkeit zu allen Einrichtungen
in dem Maschinenraum gewährleistet.
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Ein
besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung
beschrieben. Die einzelnen Figuren der Zeichnung zeigen schematisch:
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1 eine
schematische Ansicht von oben auf den Innenraum einer dieselelektrischen
Lokomotive,
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2 einen
Querschnitt in einer Ebene senkrecht zur Fahrtrichtung der Lokomotive
durch einen Kühler,
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3 einen
weiteren schematischen Querschnitt in der Ebene senkrecht zur Fahrtrichtung,
die den Aufbau von Kühlerelementen
darstellt,
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4 eine
dreidimensionale Explosionsdarstellung der Lokomotive, wobei von
den Einrichtungen für
den Maschinenraum lediglich das Antriebsaggregat mit samt dem Kühler dargestellt
ist, und
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5 eine
dreidimensionale Darstellung des Kühlers gemäß 1 bis 4.
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Die
in 1 dargestellte Lokomotive weist ein Antriebsaggregat
DE auf, das aus Dieselkraftstoff elektrische Energie erzeugt. Hierzu
weist das Aggregat DE einen Motor MOT und einen von dem Motor MOT
angetriebenen Generator GEN auf. Es können an sich bekannte Aggregat-Typen
verwendet werden. Der Motor MOT ist in einem separaten Abteil der Lokomotive
angeordnet. Der Zugang zu dem Abteil wird über Türen ermöglicht.
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Außerdem sind
in dem Maschinenraum unter anderem folgende zusätzliche Einrichtungen vorgesehen:
- – ein
Hilfsbetriebsgerüst
AUX mit Hilfsvorrichtungen, die dem Betrieb von Einrichtungen dienen, welche
nicht unmittelbar für
den Antrieb der Lokomotive erforderlich sind,
- – der
Stromrichter SR zur Speisung der Antriebsmotoren,
- – ein
Niederspannungsgerüst
NSG zur elektrischen Versorgung von Hilfsvorrichtungen, die dem
Betrieb von Einrichtungen dienen, welche nicht unmittelbar für den Antrieb
der Lokomotive erforderlich sind, und/oder von anderen Vorrichtungen,
- – eine
Feuerlöscheinrichtung
FLE,
- – ein
Bremswiderstand BW in dem Bremsenergie der Lokomotive dissipiert
werden kann,
- – ein
Elektronikblock ES mit elektronischen und/oder mikroelektronischen
Vorrichtungen zur Steuerung des Betriebs der Lokomotive,
- – zumindest
eine Antriebsmotor-Kühleinrichtung MIT,
- – ein
oder mehrere Hilfsbetriebeumrichter mit einem Umrichter zur elektrischen
Versorgung von Hilfsvorrichtungen, die dem Betrieb von Einrichtungen
dienen, welche nicht unmittelbar für den Antrieb der Lokomotive
erforderlich sind, und/oder von anderen Vorrichtungen,
- – ein
Aggregat-Kühler 15 zur
Kühlung
des Motors MOT,
- – ein
Luftgerüst
LG mit Einrichtungen, die der Erzeugung und Speicherung von Druckluft
für eine Bremsanlage
dienen, und
- – eine
oder mehrere Zugsicherungseinrichtungen ZSS zur Gewährleistung
eines sicheren Fahrbetriebes.
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Die
Lokomotive weist jeweils in Fahrtrichtung vorne und in Fahrtrichtung
hinten einen Führerraum mit
einem Führertisch
FT1 bzw. FT2 auf. Der Führerraum
wird durch eine Rückwand
mit Führerraumrückwandschränken FRS1,
FRS2 bzw. FRS3, FRS4 gegen den Mittelteil (den Maschinenraum) der
Lokomotive abgetrennt. Dem Führerraum
unmittelbar benachbart erkennt man Fahrmotorlüftertürme MLT1 bzw. MLT4. In Fahrtrichtung
neben diesen Lüftertürmen, jedoch
durch einen Mittelgang getrennt, befindet sich am einen Führerraum
ein Elektronikschrank ES zur Aufnahme diverser elektronischer und
mikroelektronischer Einrichtungen, die für den Betrieb der Lokomotive
eingesetzt werden, und am anderen Führerraum ein Niederspannungsgerüst NSG,
das insbesondere der Verteilung von elektrischen Strömen im Niederspannungsbereich
für die
in der Lokomotive angeordneten Hilfsvorrichtungen dient.
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Den
Einrichtungen ES und NSG unmittelbar benachbart ist ein weiterer
Fahrmotorlüfterturm
MLT2 bzw. MLT3 am einen und anderen Ende des Lokomotiven-Mittelteils.
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In
Fahrtrichtung vor dem Lüfterturm
MLT4 (ohne Beschränkung
der Allgemeinheit wird der Führertisch
FT1 als in Fahrtrichtung vorne liegend definiert) ist ein Block
AUX mit Hilfsvorrichtungen durch einen Mittelgang von dem Lüfterturm
MLT3 getrennt. Gegenüber
vorbekannten Lösungen
wurden in diesem Block AUX ein Hilfsbetriebegerüst zum Betreiben verschiedener
Hilfsvorrichtungen, die dem Betrieb des jeweiligen Aggregats der
Lokomotive dienen, sowie entsprechende Hilfsbetriebeumrichter und
ebenfalls für
die Hilfsbetriebe benötigte
Transformatoren zusammengefasst.
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Auf
derselben Seite des Mittelgangs neben dem Block AUX befindet sich
der Stromrichter SR, wobei sich bei dem Stromrichter SR auch um
eine Kombination mit mehreren Gleichrichtern und/oder mehreren Wechselrichter
zur Speisung verschiedener Antriebsmotoren handeln kann.
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Von
dem Block AUX aus gesehen auf der gegenüberliegenden Seite des bereits
genannten Mittelganges sind in Fahrtrichtung von hinten nach vorne
zunächst
die Feuerlöscheinheit
FLE und der Bremswiderstand BW angeordnet.
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Im
weiteren Verlauf in Fahrtrichtung nach vorne gabelt sich der Mittelgang
auf in zwei außen liegende
seitliche Gänge,
die an dem Antriebsaggregat DE entlang führen.
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In
Fahrtrichtung vor dem Antriebsaggregat DE grenzt an dieses der Aggregat-Kühler 15 an,
der der Kühlung
des Antriebsaggregats und des Stromrichters SR dient. Leitungen
eines Flüssigkeits-Kühlkreislaufs
zur Kühlung
des Stromrichters SR, über die
der Kühler 15 mit
dem Stromrichter SR verbunden ist, sind durch einen Strich mit dem
Bezugszeichen 14 symbolisiert.
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In
Fahrtrichtung vor dem Kühler 15 geht
der in Fahrtrichtung links liegende seitliche Gang wieder in einen
(zweiten) Mittelgang über.
Auf der in Fahrtrichtung (nach vorne) gesehen linken Seite des zweiten
Mittelganges befindet sich zunächst
eine Zugsicherungseinheit ZSS mit Zugsicherungseinrichtungen, die
den sicheren, unfallfreien Betrieb der Lokomotive auf Schienenwegen
sichern. Unmittelbar an die Zugsicherungseinrichtung ZSS angrenzend
in Fahrtrichtung nach vorne befindet sich der bereits erwähnte Motorlüfterturm
MLT2. Auf der gegenüberliegenden
Seite des zweiten Mittelganges befindet sich an den Kühler 15 angrenzend
ein Luftgerüst
LG (mit einem Luftgerüstelektronikschrank
LGES), das der Erzeugung und Speicherung der Druckluft für die Bremsanlage
dient. Alternativ kann das Luftgerüst ganz oder teilweise unterflur
(d.h. im Boden und/oder unterhalb des Bodens des Maschinenraums)
angeordnet sein. In Fahrtrichtung nach vorne grenzt an das Luftgerüst LG der
bereits erwähnte
Fahrmotorlüfterturm
MLT1 an.
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Der
durch das Antriebsaggregat DE und den Kühler 15 gebildete
Aggregatsblock ist sowohl in Längsrichtung
als auch horizontal quer zur Längsrichtung
in der Mitte des Maschinenraums angeordnet ist. Unter "Mitte" wird nicht verstanden,
dass das Antriebsaggregat exakt zentriert ist. Es wird vielmehr darunter
verstanden, dass das Antriebsaggregat in einem mittleren Bereich
des Maschinenraums angeordnet ist.
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In 4 ist
der Wagenkasten 2 der dieselelektrisch angetriebenen Lokomotive
dargestellt. Man erkennt im Bodenbereich des Wagenkastens 2 einen Längsträger 3 mit
zwei in Längsrichtung
verlaufenden Trägerelementen 4.
Bei der Endmontage der Lokomotive wird der Kraftstofftank 19 unterflur
an dem Längsträger 3 befestigt,
wird eine Umweltwanne 18 zwischen den Trägerelementen 4 angeordnet
und an dem Längsträger 3 befestigt,
wird das Antriebsaggregat mit dem Dieselmotor 16 und dem
daran angeflanschten Generator 17 samt angrenzendem Kühlturm 15 auf
den Längsträger 3 aufgesetzt
und wird abschließend,
nach dem Einbringen aller Großteile
in den Maschinenraum, das Dach 1 aufgesetzt.
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5 zeigt
den Kühler 15 aus 1 und 2.
Der Blick des Betrachters ist dabei im linken Figurenteil auf die
in Fahrtrichtung hinten liegende Seite des Kühlers gerichtet, an der sich
Anschlüsse 21, 22 befinden,
an die Kühlkreisläufe für Kühlmedien eines
Hochtemperaturkreislaufs und eines Niedertemperaturkreislaufs zum
Kühlen
der Brennkraftmaschine angeschlossen werden können. Die Figur zeigt Schläuche 23a bis 23d an
den Anschlüssen 21, 22, über die
das jeweilige Kühlmedium
in den Kühlkreisläufen zu
und von der Brennkraftmaschine geführt werden.
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Im
rechten Figurenteil ist einer der beiden Wärmetauscher 24, 25 erkennbar,
die seitlich, quer zur Fahrtrichtung der Lokomotive zu den Seitenwänden ausgerichtet
sind, um von dort zuströmende
Luft zu empfangen. Der andere Wärmetauscher 25 ist teilweise
ganz links in der Figur erkennbar. Aus der schematischen Darstellung
von 2 ist die Anordnung und Funktion der Wärmetauscher 24, 25 noch besser
erkennbar. Hierauf wird noch näher
eingegangen. An den vertikalen Stirnflächen des Wärmetauschers 24 (in
Fahrtrichtung nach hinten) befinden sich außerdem Anschlüsse 27 zum
Anschließen
eines Kühlerelements
des Wärmetauschers 24 an
den Kühlmittelkreislauf
zum Kühlen
des Stromrichters.
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Aus 5 ist
ebenfalls der oben an dem Kühler 15 angeordnete
Lüfter 26 erkennbar.
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Der
Lüfter 15 ist
auf den Längsträger 3 aufgesetzt,
der in 4 dargestellt ist.
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2 zeigt,
dass der Kühler 15 einen
Innenraum 29 mit etwa im Querschnitt V-förmigen
Randflächen 30a, 30b aufweist,
wobei jedoch die Spitze des V unten horizontal abgeschnitten ist.
An den Randflächen 30a, 30b grenzen
die Wärmetauscher 25, 24 an,
so dass sich auch diese von oben nach unten leicht aus der Vertikalen
heraus geneigt erstrecken.
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Am
oberen Ende des Innenraums 29 befindet sich der Lüfter 26.
Wie durch Pfeile in 2 angedeutet ist, entsteht bei
einem Betrieb des Kühlers 15 eine
Luftströmung
von beiden einander gegenüberliegenden
Seiten der Lokomotive (durch Durchtrittsöffnungen 31a, 31b in
den Seitenwänden 32a, 32b hindurch),
die zunächst
den Wärmetauscher 25 bzw. 24 erreicht,
etwa in horizontaler Richtung durch den Wärmetauscher 25, 24 hindurchtritt,
den Innenraum 29 erreicht und durch den Lüfter 26 nach
oben aus dem Innenraum 29 und somit auch aus dem Maschinenraum
durch eine Durchtrittsöffnung 34 im Dach 1 der
Lokomotive hindurch ins Freie abgezogen wird.
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Im
Innenraum 29 des Lüfters 15 befindet
sich außerdem
noch der Antrieb des Lüfters 35,
der in 2 schematisch dargestellt ist. Bei der bevorzugten
Ausführungsform
erfolgt der Antrieb mittels einer Flüssigkeit, die in einem Antriebskreislauf
zirkuliert, wobei die Fließbewegung
der Flüssigkeit
die Rotationsbewegung des Lüfters
bewirkt. Die Antriebsflüssigkeit
wird von der Brennkraftmaschine angetrieben, d.h. in Bewegung versetzt
und in Bewegung gehalten.
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Unten
rechts in 2 erkennt man eine schematische
Darstellung der Leitung 14, in der das Kühlmedium
zum Kühlen
des Stromrichters zirkuliert. Dabei symbolisiert die Leitung 14 sowohl
den Vorlauf als auch den Rücklauf
des Kühlkreislaufes.
Die Leitung 14 ist in einem Hohlraum 13 am Boden
der Lokomotive verlegt.
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Wie
durch von oben nach unten verlaufende Striche angedeutet ist, die
durch den Wärmetauscher 24 (zwei
Striche) bzw. 25 (ein Strich) verlaufen, weisen die Wärmetauscher 24, 25 eine
Mehrzahl von Kühlerelementen 37a, 37b, 37c bzw. 38a, 38b auf. Dabei
sind die Kühlerelemente 37, 38 des
jeweiligen Wärmetauschers 24, 25 in
Luftströmungsrichtung von
seitlich außen
nach seitlich innen hintereinander angeordnet. Die Luft durch den
Wärmetauscher 24 durchströmt zunächst das
Kühlerelement 37a,
in dem das Kühlmedium
zum Kühlen
des Stromrichters gekühlt
wird, dann das Kühlerelement 37b,
in dem das Kühlmedium
für den
Niedertemperaturkreislauf zum Kühlen
der Brennkraftmaschine gekühlt
wird, und dann das Kühlerelement 37c,
in dem das Kühlmedium
für den
Hochtemperaturkreislauf zum Kühlen
der Brennkraftmaschine gekühlt
wird. In dem Wärmetauscher 35 sind
ein zweites Kühlerelement 38a zum
Kühlen
des Kühlelements
für den
Niedertemperaturkreislauf und ein zweites Kühlerelement 38b zum
Kühlen
des Kühlmediums
für den
Hochtemperaturkreislauf von seitlich außen nach seitlich innen hintereinander
angeordnet.
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Die
Kühlerelemente 37b, 38a für den Niedertemperaturkreislauf
sind, wie aus 3 erkennbar ist, parallel zueinander
geschaltet. Das Kühlmedium des
Rücklaufs 40 des
Niedertemperaturkreislaufs strömt
in den Kühler 15,
teilt sich an einem ersten T-Stück 41a in
zwei verschiedene Strömungswege zu
den Kühlerelementen 37b, 38a auf
und erreicht dort jeweils einen Eintrittsbehälter 42a, 42b.
Von diesem aus strömt das
Kühlmedium
durch eine Vielzahl von Kühlerrohren 43a bis 43f,
wird dort luftgekühlt und
gelangt in einen Austrittsbehälter 44a, 44b des Kühlerelements 38a, 37b.
Von dort gelangt das gekühlte
Kühlmedium
wieder über
zwei verschiedene Strömungswege
zu einem zweiten T-Stück 41b,
welches in den Vorlauf 48 des Niedertemperaturkreislaufs
mündet.
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Die
Kühlerelemente 37c, 38b des
Hochtemperaturkreislaufs sind in gleicher Weise miteinander sowie
mit Vorlauf und Rücklauf
verbunden.
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Für den Kühlkreislauf
des Stromrichters existiert lediglich ein Kühlerelement, nämlich das
Kühlerelement 37a.
Die Kühlerelemente 37a, 37c und 38b sind
grundsätzlich
in dem Ausführungsbeispiel
genauso wie die beschriebenen Kühlerelemente 38a, 37b des
Niedertemperaturkreislaufs konstruiert.
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Eine
Besonderheit der Wärmetauscher 24, 25 besteht
darin, dass die Kühlerrohre 43 sämtlicher Kühlerelemente über Lamellen
mit Kühlerrohren 43 der
anderen Kühlerelemente
desselben Wärmetauschers 24, 25 verbunden
sind. Dabei verlaufen die Lamellen, von denen drei in 3 mit
den Bezugszeichen 50a, 50b, 50c bezeichnet
sind, etwa in Strömungsrichtung
der Luft, die durch den Wärmetauscher 24, 25 hindurchtritt.
Durch die Lamellen findet ein zusätzlicher Abtransport von Wärme von
den Kühlerrohren 43 statt
und ist die für
den Wärmeübertrag
auf die vorbeiströmende
Kühlluft
wirksame Fläche
vergrößert.
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Zusammenfassung
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Die
Erfindung betrifft eine Lokomotive mit einer Brennkraftmaschine
(MOT), einem elektrischen Generator (GEN), einem Stromrichter (SR)
und zumindest einem Antriebsmotor, wobei in einem Fahrbetrieb der
Lokomotive die Brennkraftmaschine (MOT) den Generator (GEN) antreibt,
der Generator (GEN) Strom für
den Stromrichter (SR) erzeugt, der Stromrichter (SR) den Strom wandelt
und den zumindest einen Antriebsmotor speist. Ein erstes Kühlerelement
zur Kühlung
eines ersten Kühlmediums,
mit dem beim Fahrbetrieb der Lokomotive die Brennkraftmaschine (MOT)
gekühlt
wird, und ein zweites Kühlerelement
zur Kühlung
eines zweiten Kühlmediums,
mit dem beim Fahrbetrieb der Lokomotive der Stromrichter gekühlt wird,
sind Teil eines gemeinsamen Kühlers
(15). Leitung (14) eines Kühlmittelkreislaufs verbindet
den Kühler
(15) mit dem Stromrichter (SR).