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Die Erfindung betrifft ein Gerüst zum Einbau in eine elektrisch angetriebene Lokomotive in einer vorgegebenen Einbaulage, welches zumindest einen Verbrennungsmotor und einen an diesen angeschlossenen Generator umfasst, welche gemeinsam eine Motor-/Generatoreinheit bilden, und welches Gerüst zumindest eine Schnittstelle für eine Kraftstoffzufuhr und zumindest eine Schnittstelle für eine Leistungsabgabe aufweist.
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Solche Gerüste, wie in 1 längsgeschnitten veranschaulicht, sind dem Fachmann bekannt, beispielsweise durch das TRAXX F140 AC mit Last Mile Motor, welches ein Kühlungssystem für eine Motor-/Generatoreinheit 2 umfasst, welches zumindest einen Wärmeübertrager 3 aufweist, welcher in der vorgegebenen Einbaulage des Gerüsts 1 in axialer Richtung der Elektrolokomotive fluchtend zur Motor-/Generatoreinheit 2 angeordnet ist, wodurch das Gerüst 1 sehr viel Bauraum in axialer Richtung der Elektrolokomotive einnimmt, was zusätzlich zu einem hohen Gewicht führt. Ein Kühllufteintritt 6 ist oben im Gerüst 1 angeordnet, während ein Kühlluftaustritt 7 nach unten aus dem Gerüst 1 weist und gleichzeitig auch als Restwasseraustritt dient. Die Kühlluft wird daher längs durch das Gerüst 1 geführt. Darüber hinaus ist das Gerüst für eine vorgegebene Elektrolokomotive konzipiert und scheint nicht geeignet zu sein an unterschiedlichen Stellen oder mehrfach in der Elektrolokomotive eingebaut zu werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Flexibilität zum Einbau eines Gerüsts deutlich zu erhöhen.
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Gelöst wird die Aufgabe durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche wieder.
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Ein erfindungsgemäßes Gerüst zum Einbau in ein elektrisch angetriebenes Schienenfahrzeug, insbesondere in eine Elektrolokomotive, umfasst zumindest einen Verbrennungsmotor, beispielsweise einem Dieselmotor, und zumindest einen an diesen Verbrennungsmotor angeschlossenen Generator zur Stromerzeugung. Gemeinsam bilden sie eine Motor-/Generatoreinheit. Das Gerüst umfasst zusätzlich mehrere Schnittstellen, darunter zumindest eine Schnittstelle für eine Kraftstoffzufuhr und zumindest eine Schnittstelle für eine Leistungsabgabe, beispielsweise eine elektrische Steckverbindung zum Verbinden eines Stromkabels mit dem Generator. Des Weiteren kann mindestens eine Schnittstelle zur Steuerung zumindest der einen Motor-/Generatoreinheit vorgesehen sein, eine sogenannte Steueranbindung.
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Das Gerüst ist nun erfindungsgemäß so aufgebaut, dass die zumindest eine Schnittstelle für die Kraftstoffzufuhr und die zumindest eine Schnittstelle für die Leistungsabgabe in der vorgegebenen Einbaulage des Gerüsts unterhalb der Motor-/Generatoreinheit angeordnet sind, wobei das Gerüst in der vorgegebenen Einbaulage seitlich einen Wartungszugang aufweist, durch welchen zumindest die Motor-/Generatoreinheit frei zugänglich ist. Insbesondere sind auch die Steueranbindung oder weitere Schnittstellen unterhalb des Motors angeordnet. Sind die Schnittstellen auf der Seite und in dem Bereich des Wartungszugangs des Gerüsts angeordnet, so sind auch sie durch den Wartungszugang frei zugänglich.
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Eine erste Weiterbildung der Erfindung ist darin zu sehen, dass die zumindest eine Schnittstelle für die Kraftstoffzufuhr und/oder die zumindest eine Schnittstelle für die Leistungsabgabe in der vorgegebenen Einbaulage des Gerüsts nach unten aus dem Gerüst weisen. Ist eine Schnittstelle beispielsweise als Steckverbindung ausgeführt, so sind Kabel oder Schläuche nach unten aus dem Gerüst herausgeführt. Gemäß einem Ausgestaltungsbeispiel ist genau eine Schnittstelle für die Kraftstoffzufuhr und/oder genau eine Schnittstelle für die Leistungsabgabe vorgesehen. Weitergebildet weisen die Schnittstellen ausschließlich nach unten aus dem Gerüst.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist das Gerüst ein Kühlungssystem für die Motor-/Generatoreinheit aus, welches zumindest einen Wärmeübertrager aufweist, welcher in der vorgegebenen Einbaulage des Gerüsts oberhalb der Motor-/Generatoreinheit angeordnet ist. Die Motor-/Generatoreinheit ist zumindest auf der Seite des Wartungszugangs frei vom Wärmeübertrager. Auch der Wärmeübertrager ist gemäß einer Ausführungsform durch den Wartungszugang frei zugänglich. Durch diese Sandwich-Bauweise baut das Gerüst sehr kurz, wodurch die Baugröße des Gerüsts im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich verringert ist.
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Weitergebildet umfasst das Gerüst zumindest einen Kühllufteintritt und zumindest einen Kühlluftaustritt, welcher zumindest eine Kühllufteintritt und/oder welcher zumindest eine Kühlluftaustritt in der vorgegebenen Einbaulage des Gerüsts nach oben aus dem Gerüst weisen, um Luft von oben in das Gerüst hinein- oder nach oben aus dem Gerüst herauszuführen. Der zumindest eine Kühllufteintritt und/oder welcher zumindest eine Kühlluftaustritt sind entsprechend oberhalb der Motor-/Generatoreinheit im Gerüst vorgesehen. Insbesondere in der Ausgestaltung mit einem oberhalb der Motor-/Generatoreinheit angeordneten Wärmetauscher sind der Kühllufteintritt und/oder der Kühlluftaustritt oberhalb des Wärmetauschers angeordnet.
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Eine alternative Lösung sieht vor, dass Kühlluft auch aus dem Maschinenraum angesaugt wird, beispielsweise seitlich zur Motor-/Generatoreinheit, also durch einen seitlich angeordneten Kühllufteintritt. Die Abluft kann dann ebenfalls nach oben, also durch einen oberhalb der Motor-/Generatoreinheit angeordneten Kühlluftaustritt ausgeblasen werden.
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In weiteren Weiterbildungen ist ein Drainagesystem im Gerüst vorgesehen, welches eine Sammelwanne zum Auffangen von Wasser umfasst, welche Sammelwanne in der vorgegebenen Einbaulage des Gerüsts unterhalb der Motor-/Generatoreinheit angeordnet ist. Die Sammelwanne weist einen Abfluss und ein daran anschließendes Drainagerohr auf, welches nach unten aus dem Gerüst herausgeführt ist. Der Abfluss dient als erster Zugang zum Drainagerohr. Ein weiterer Zugang kann mit einem Überlaufrohr mit einer Überlauföffnung verbunden sein, welche Überlauföffnung in Einbaulage des Gerüsts oberhalb des Abflusses der Sammelwanne angeordnet ist. Der Überlauf dient der Ableitung von gesammeltem Wasser auch bei einem verstopften Abfluss.
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Ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug, im Besonderen eine Elektrolokomotive des Schienenverkehrs umfasst ein erfindungsgemäßes Gerüst, welches so im Schienenfahrzeug angeordnet ist, dass der Wartungszugang des Gerüsts von einem Gang des Schienenfahrzeugs aus zugänglich ist. Der Wartungszugang weist daher zum Gang. In speziellerer Art und Weise ist der Wartungszugang ausschließlich vom Gang aus zugänglich.
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Im Allgemeinen sind sämtliche Wartungskomponenten des Gerüsts durch den zumindest einen Wartungszugang austauschbar. Hier beispielsweise ausschließlich durch zumindest einen, auf einer einzigen Seite des Gerüsts angeordneten Wartungszugang, welcher insbesondere vom Gang aus zugänglich ist.
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Eine Variante der Erfindung sieht einen Wartungszugang vor, der durch von einer Außenseite, insbesondere durch eine Seitenwand des Schienenfahrzeugs von Außen zugänglich ist.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Gerüst ein Kühlsystem mit einem oberhalb der Motor-/Generatoreinheit angeordneten Wärmeübertrager auf. Alternativ kann das Schienenfahrzeug, nachfolgend ist lediglich das Ausführungsbeispiel einer Elektrolokomotive näher erläutert, ein Kühlungssystem für die Motor-/Generatoreinheit umfassen, welches zumindest einen Wärmeübertrager aufweist, welcher auf einem Dach des Schienenfahrzeugs oder Unterflur angeordnet ist. Dies ermöglicht eine noch kompaktere Bauweise des Gerüsts, so dass es in vielen verschieden aufgebauten Lokomotiven einsetzbar ist.
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Die Elektrolokomotive weist eine Aufnahmeeinheit zur Aufnahme jeweils eines Gerüsts auf. Um einen Versatz zwischen Aufnahmeeinheit und Gerüst auszugleichen, ist ein Adapterrahmen vorgesehen. Beispielsweise umfasst die Elektrolokomotive zumindest zwei Lüftungsöffnungen in ihrer Außenhaut, insbesondere im Dach. Der Adapterrahmen ist dann zur Anpassung des Kühllufteintritts und des Kühlluftaustritts des Gerüsts an die Lüftungsöffnungen zwischen dem Gerüst und den Lüftungsöffnungen angeordnet, um Luft zwischen zumindest einer ersten Lüftungsöffnung und dem Kühllufteintritt und zwischen zumindest einer weiteren, zweiten Lüftungsöffnung dem Kühlluftaustritt des Gerüsts zu führen. Der Adapterrahmen umfasst dabei beispielsweise zumindest einen Lüftungskanal zwischen dem zumindest einen Kühllufteintritt und der zumindest einen, ersten Lüftungsöffnung und zumindest einen Lüftungskanal zwischen dem zumindest einen Kühlluftaustritt und der zumindest einen, zweiten Lüftungsöffnung. Die Lüftungsöffnungen sind insbesondere so am Dach angeordnet, dass die Kühlluft seitlich durch eine Dachschräge eintritt und näherungsweise vertikal nach oben aus dem Dach austritt.
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Alternativ umfasst das Schienenfahrzeug, insbesondere die Elektrolokomotive, ein Kühlungssystem für die Motor-/Generatoreinheit, welches zumindest einen Wärmeübertrager aufweist, welcher zwischen einer Seitenwand der Elektrolokomotive und der Motor-/Generatoreinheit angeordnet ist, wobei Luft seitlich angesaugt wird. Die Abluft wird dann ebenfalls seitlich oder über das Dach abgeleitet.
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Neben dem Wärmeübertrager kann das Kühlsystem weiterhin zumindest einen Wasserabscheider zur Trocknung der Kühlluft umfassen, welcher zwischen dem Wärmeübertrager und einer Lüftungsöffnung in der Außenhaut der Elektrolokomotive angeordnet ist, durch welche Kühlluft zum Wärmeübertrager geführt ist. Der Wasserabscheider kann zusätzlich oder alternativ zum Drainagesystem vorgesehen sein. Wird Luft durch den Maschinenraum angesaugt, ist diese meist trocken und daher wird weder ein Wasserabscheider, noch ein Drainagesystem benötigt. Ist der Wärmeübertrager außerhalb des Gerüsts, beispielsweise auf einem Dach des Schienenfahrzeugs oder Unterflur angeordnet, so ist ebenfalls kein Wasserabscheider oder kein Drainagesystem von Nöten.
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Eine weitere Weiterbildung des erfindungsgemäßen Schienenfahrzeugs sieht vor, dass es zumindest zwei zum Gerüst komplementäre Aufnahmeeinheiten zur Aufnahme jeweils eines Gerüsts umfasst, welche jeweils zu den Schnittstellen des Gerüsts komplementäre Schnittstellen aufweisen, welche also jeweils zumindest eine Schnittstelle für eine Kraftstoffzufuhr und zumindest eine Schnittstelle für eine Leistungsabgabe aufweisen. Insbesondere weisen die Aufnahmeeinheiten zusätzlich komplementär ausgebildete Schnittstellen zu den Kühlluftein- und austritten des Gerüsts auf. Durch einheitliche Schnittstellen lässt sich ein Gerüst somit an mehreren Stellen im Schienenfahrzeug positionieren. Dies ermöglicht eine gesteigerte Flexibilität auch bei der Positionierung von anderen Gerüsten in Bezug auf Bauraum und Gewichtsverteilung. Auch sind so zwei erfindungsgemäße Gerüste vorzusehen, um mehr Hilfsaggregateleistung bereitszustellen.
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Gemäß einer weiteren Weiterbildung handelt es sich bei dem Verbrennungsmotor des Gerüsts um einen sogenannten Rangier- oder Hilfsdieselmotor zum Rangieren oder für Kurzstreckenfahrten mit einer maximalen Gesamtdieselleistung der Lokomotive kleiner 500 kW. Die elektrische Leistung ist dadurch nicht betroffen. Insbesondere ist die Leistung des Verbrennungsmotors je Gerüst beschränkt auf 400 kW.
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Eine weitere Lösung der Aufgabe ist im Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 16 zu sehen. Eine Elektrolokomotive umfasst ein Gerüst als montagefähige Einheit zum Einbau in ein elektrisch angetriebenes Schienenfahrzeug, insbesondere in eine Elektrolokomotive, welches zumindest zwei, insbesondere jedoch genau zwei Verbrennungsmotoren, beispielsweise Dieselmotoren, und zumindest zwei, insbesondere jedoch genau zwei an die Verbrennungsmotoren angeschlossenen Generatoren zur Stromerzeugung umfasst, wobei jeweils genau ein Generator von genau einem Verbrennungsmotor angetrieben wird, welche somit zumindest zwei, insbesondere jedoch genau zwei voneinander unabhängige Motor-/Generatoreinheiten bilden.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Sie wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert, in denen jeweils ein Ausgestaltungsbeispiel dargestellt ist. Gleiche Elemente in den Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt schematisch ein Gerüst des Stands der Technik,
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2 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Gerüst von einer Seite eines Wartungszugangs,
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3 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Gerüst von oben,
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4 zeigt schematisch das Gerüst aus 3 von vorne,
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5 zeigt schematisch ein Drainagesystem des Gerüsts.
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In 2 ist ein erfindungsgemäßes Gerüst 1 schematisch dargestellt. Es weist einen Wartungszugang auf, durch welchen die Komponenten des Gerüsts 1 zugänglich sind. Die Komponenten sind eine Motor-/Generatoreinheit 2, ein Wärmeübertrager 3 eines Kühlsystems und Schnittstellen 5 für die Kraftstoffzufuhr des Motors und für die Leistungsabgabe des Generators. Zusätzlich kann eine Steuerungsanbindung in gleicher Lage vorgesehen sein. Das hier skizzierte Gerüst ist in Schichten aufgebaut, oben der Wärmeübertrager 3, in der Mitte die Motor-/Generatoreinheit 2 und unten die Schnittstellen 5 und ein Drainagerohr 8 eines Drainagesystems. Gemäß der hier gezeigten Ausgestaltung ist der Wärmeübertrager 3 ausschließlich oberhalb der Motor-/Generatoreinheit 2 angeordnet und die Schnittstellen 5 sind ausschließlich unterhalb der Motor-/Generatoreinheit 2 angeordnet. Darüber hinaus sind ein Kühllufteintritt 6 und ein Kühlluftaustritt 7 im oberen Bereich des Gerüsts 1 oberhalb des Wärmeübertragers 3 vorgesehen. Kühlluft wird von oben in das Gerüst 1 eingesaugt und die Abluft wird nach oben aus dem Gerüst 1 ausgestoßen, beispielsweise zur Dachebene eines Schienenfahrzeugs, in welchem des Gerüst 1 eingebaut ist, ausgeblasen. Die Schnittstellen 5 sind auf der Seite des Wartungszugangs am unteren Rand des Gerüsts angeordnet, insbesondere nach unten aus dem Gerüst abgehend. Zusätzlich weist das Gerüst ein Drainagesystem mit einem Drainagerohr 8 auf, welches ebenfalls nach unten aus dem Gerüst herausführt. Somit sind sämtliche Komponenten durch den Wartungszugang zugänglich und insbesondere sämtliche Wartungskomponenten durch diesen Wartungszugang austauschbar.
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3 offenbart ein, in einer Elektrolokomotive montiertes Gerüst 1 in einer Draufsicht von oben. Die Elektrolokomotive weist einen Gang 11 auf, an welchen das Gerüst 1 mit seinem Wartungszugang 4 angrenzt. Des Weiteren grenzt das Gerüst seitlich an eine Lokkastenwand 10, eine seitliche Außenwandung der Elektrolokomotive. Zwei Nachbargerüste 19 umrahmen schließlich das Gerüst. Die Komponenten 2 und 5 des Gerüsts 1 sind hier durch den Wartungszugang 4 frei zugänglich, insbesondere da die Schnittstellen 5 auf der Seite des Wartungszugangs 4 am unteren Rand des Gerüsts 1 angeordnet sind. Alternativ können sie auf der gegenüberliegenden Seite des Gangs 11 angeordnet sein, so dass sämtliche Wartungskomponenten durch die Lokkastenwand 10 von Außen zugänglich und gegebenenfalls austauschbar sind.
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In 4 ist das Gerüst aus 3 im Querschnitt durch die Elektrolokomotive dargestellt. Die Elektrolokomotive weist eine einen Lokkasten mit einer Seitenwand 10, einem Dach 20 und einem Boden auf, auf welchem das Gerüst 1 in vorgegebener Einbaulage angeordnet ist. Der Wärmeübertrager 3 ist oberhalb der Motor-/Generatoreinheit 2 im Gerüst 1 angeordnet, die Schnittstellen 5 unterhalb und auf der Seite des Wartungszugangs 4, welcher seinerseits an den Gang 11 der Elektrolokomotive grenzt. Das Gerüst 1 ist hier etwas niedriger als eine in der Elektrolokomotive vorgesehene Aufnahmeeinheit zur Aufnahme des Gerüsts. Daher ist ein Adapterrahmen 18 zwischen Gerüst 1 und Elektrolokomotive vorgesehen. Dieser verbindet hier den Kühllufteintritt 6 und den Kühlluftaustritt 7 im oberen Bereich des Gerüsts 1 mit Lüftungsöffnungen 16, 17 in der Außenhaut der Elektrolokomotive, hier im Dach 20 der Elektrolokomotive. Eine Lüftungsöffnung 16 ist in einer Dachschräge angeordnet und dient der Kühlluftzufuhr, die andere Lüftungsöffnung 17 dient der Abluftabfuhr und ist in einem horizontal verlaufenden Abschnitt des Dachs 20 vorgesehen. Zusätzlich führt wieder ein Drainagerohr 8 Wasser nach unten aus dem Gerüst 1 und aus dem Lokkasten.
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Das Drainagesystem ist in 5 detailliert. Es umfasst eine Sammelwanne 12 zum Auffangen von Wasser, ein Drainagerohr 8, welches einen ersten Zugang aufweist, welcher als Abfluss 13 der Sammelwanne 12 dient, und es umfasst ein Überlaufrohr 15 mit einer Überlauföffnung 9. Die Sammelwanne 12 ist in der vorgegebenen Einbaulage des Gerüsts 1 unterhalb der Motor-/Generatoreinheit angeordnet. Das Überlaufrohr 15 ist über einen weiteren, zweiten Zugang 14 mit dem Drainagerohr 8 verbunden. Die Überlauföffnung 9 ist in der vorgegebenen Einbaulage des Gerüsts 1 oberhalb des Abflusses 13 der Sammelwanne 12 angeordnet. Auch das Drainagesystem kann vom Wartungszugang aus gewartet werden, indem beispielsweise das Drainagerohr 8 und/oder das Überlaufrohr 15 auf der Seite des Wartungszugangs im Gerüst angeordnet sind. Ein Drainagesystem ist insbesondere dann vorgesehen, wenn durch die Kühlluftführung von Außen in das Gerüst es nicht vermieden werden kann, Feuchtigkeit, beispielsweise durch Regen oder Schnee, in das Gerüst einzutragen. Zusätzlich oder Alternativ sind ein oder mehrere Wasserabscheider zwischen den Lüftungsöffnungen und dem Wärmetauscher anzuordnen.
