DE102013109475A1 - Verfahren und Einrichtung zur Hilfsluftversorgung eines Schienenfahrzeugs - Google Patents

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Abstract

Druckluftversorgungseinrichtung eines Schienenfahrzeuges mit einem Hauptkompressor (1) zur Erzeugung von Druckluft für ein pneumatisches Bremssystem sowie mit einer Fahrzeugbatterie (6) zur elektrischen Energieversorgung, wobei Drucklufterzeugungsmittel zur zusätzlichen Hilfsluftversorgung für den Betrieb mindestens eines pneumatischen Aktuators (4) im Rahmen eines Stellantriebs für einen Pantographen (5) vorgesehen sind, wobei die Drucklufterzeugungsmittel zur Hilfsluftversorgung einen elektrischen Frequenzumrichter (7) zum Betreiben des elektromotorisch angetriebenen Hauptkompressors (1) des Schienenfahrzeuges mit niedriger Drehzahl aus von der Fahrzeugbatterie (6) bereitgestellter elektrischer Antriebsenergie umfassen, wobei eine Nebenleitung (9) an der mit dem Hauptkompressor (1) verbundenen Druckluftleitung (8) angeschlossen ist, um hiervon die Hilfsluft für die Hilfsluftversorgung des Aktuators (4) abzuzweigen.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Druckluftversorgungseinrichtung eines Schienenfahrzeuges mit einem Hauptkompressor zur Erzeugung von Druckluft für ein pneumatisches Bremssystem sowie mit einer Fahrzeugbatterie zur elektrischen Energieversorgung, wobei Drucklufterzeugungsmittel zur zusätzlichen Hilfsluftversorgung für den Betrieb mindestens eines pneumatischen Aktuators im Rahmen eines Stellantriebs für einen Pantographen vorgesehen sind. Die Erfindung betrifft daneben auch ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Druckluftversorgungseinrichtung sowie ein Schienenfahrzeug, das mit dieser Druckluftversorgungseinrichtung ausgestattet ist.
  • Das Einsatzgebiet der Erfindung erstreckt sich auf den Schienenfahrzeugbau. Schienenfahrzeuge, welche mit Pantographen zur Stromabnahme ausgerüstet sind, benötigen Hilfsenergie, um den Pantographen mit Hilfe eines Stellantriebs zwischen einer eingefahrenen Position und einer ausgefahrenen Position zu bewegen. Als Stellantriebe der hier interessierenden Art kommen pneumatische Aktuatoren, beispielsweise in Form von Druckmittelzylindern zum Einsatz, welche mit Hilfsenergie in Form von Druckluft zu versorgen sind.
  • Gemäß des allgemein bekannten Standes der Technik wird zur Hilfsluftversorgung ein separater Hilfsluftkompressor eingesetzt, welcher im Rahmen einer Hilfsluftversorgungsanlage zur Bereitstellung der pneumatischen Energie für den Stellantrieb eines Pantographen und dergleichen durch die Fahrzeugbatterie des Schienenfahrzeuges mit elektrischer Energie versorgt wird. Die elektrische Energie der Fahrzeugbatterie ist ausreichend, um den relativ klein dimensionierten Hilfsluftkompressor elektromotorisch anzutreiben, so dass genügend Druckluft zur Hilfsluftversorgung erzeugbar ist.
  • Allerdings verursacht eine solche Hilfsluftversorgungsanlage trotzt einer geringen Nutzung im gewöhnlich wöchentlichen Rhythmus einen recht hohen aggregatetechnischen Aufwand sowie Wartungsaufwand.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Druckluftversorgungseinrichtung mit Drucklufterzeugungsmitteln zur zusätzlichen Hilfsluftversorgung zu schaffen, welche sich durch einen einfachen technischen Aufbau sowie einem geringen Wartungsaufwand auszeichnet.
  • Die Aufgabe wird ausgehend von einer Druckluftversorgungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Verfahrenstechnisch wird die Aufgabe durch Anspruch 7 gelöst. Die jeweils rückbezogenen abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
  • Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die Drucklufterzeugungsmittel zur Hilfsluftversorgung einen elektrischen Frequenzumrichter zum Betreiben des elektromotorisch angetriebenen Hauptkompressors des Schienenfahrzeuges mit niedriger Drehzahl aus von der Fahrzeugbatterie bereitgestellter elektrischer Antriebsenergie umfassen, wobei eine Nebenleitung an der mit dem Hauptkompressor verbundenen Druckluftleitung angeschlossen ist, um hiervon die Hilfsluft für die Hilfsluftversorgung eines Aktuators des Hilfsluftkreises abzuzweigen.
  • Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass zusätzliche Komponenten einer Hilfsluftversorgung, wie ein Hilfsluftkompressor und dessen elektrische sowie pneumatische Anbindung entfallen können. Da sich die erfindungsgemäße Lösung durch eine kompakte Bauform auszeichnet, kann darüber hinaus entsprechender Bauraum eingespart werden. Denn für die erfindungsgemäße Lösung ist lediglich ein zusätzlicher elektrischer Frequenzumrichter in die elektrische Ausstattung des Schienenfahrzeuges mit zu integrieren, welcher elektrisch mit dem Antrieb des Hauptkompressors zu verbinden ist. Die von der Druckluftleitung des Kompressors abzweigende Nebenleitung lässt sich ebenfalls mit geringem Montageaufwand zum Steuerventil des als Stellantrieb dienenden pneumatischen Aktuators zur Bewegung des Pantographen verlegen.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dem Hauptkompressor des Schienenfahrzeuges ein Adsorptionslufttrockner oder anderer geeigneter Lufttrockner nachgeschaltet, an dessen ausgangsseitiger Druckluftleitung die Nebenleitung zum Anschluss des Hilfsluftkreises abzweigt. Die Druckluftleitung mündet vorzugsweise in einen nachgeordneten Vorratsdruckbehälter ein. An dieser speziellen Stelle der Druckluftleitung kann eine effiziente Entnahme der Hilfsluft erfolgen.
  • Zusätzlich kann in die Druckluftleitung im Bereich zwischen dem Lufttrockner und dem Vorratsdruckbehälter ein Mindestdruckventil angeordnet sein. Das Mindestdruckventil sollte dann mit zum Lufttrockner hin orientierter Sperrrichtung eingesetzt sein und die Nebenleitung zweigt bei dieser speziellen Ausführungsform im Bereich zwischen dem Adsoprtionslufttrockner und dem Mindestdruckventil von der Druckluftleitung ab. Hierdurch kann die Hilfsluftversorgung sichergestellt werden und eine Befüllung des Vorratsdruckbehälters erfolgt erst ab dem eingestellten Mindestdruck, welcher oberhalb von 4bar, vorzugsweise ab 8bar erfolgt.
  • Weitere die Erfindung verbessernden Maßnahmen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben oder werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung einer in einem Schienenfahrzeug integrierten Druckluftversorgungseinrichtung mit zusätzlichen Hilfsluftversorgungsmitteln,
  • 2 eine schematische Darstellung der Hilfsluftentnahme aus der Druckluftleitung des Hauptkompressors.
  • Gemäß 1 wird zur Erzeugung von Druckluft für ein pneumatisches Bremssystems eines nicht weiter dargestellten Schienenfahrzeuges ein Hauptkompressor 1 eingesetzt. Der Hauptkompressor 1 wird über einen ersten elektrischen Anschluss I mit elektrischer Energie versorgt und elektromotorisch angetrieben. Die vom Hauptkompressor 1 erzeugte Druckluft passiert einen Adsorbitonslufttrockner 2, welchem ein Vorratsdruckbehälter 3 nachgeschaltet ist. Aus dem Vorratsdruckbehälter 3 erfolgt die Versorgung des pneumatischen Bremssystems des Schienenfahrzeuges.
  • Außerdem sind Drucklufterzeugungsmittel zur zusätzlichen Hilfsluftversorgung für den Betrieb eines pneumatischen Aktuators 4 im Rahmen eines Stellantriebs für einen Pantographen 5 vorgesehen. Hierfür wird aus der Fahrzeugbatterie 6 elektrische Energie entnommen, welche über einen elektrischen Frequenzumrichter 7 geführt wird, um den elektromotorisch angetriebenen Hauptkompressor 1 des Schienenfahrzeuges mit niedriger Drehzahl aus von der Fahrzeugbatterie 6 bereitgestellter elektrischer Energie über einen zweiten elektrischen Anschluss II anzutreiben. Hierdurch läuft der Hauptkompressor 1 mit geringerer aber für die Hilfsluftversorgung ausreichender Förderleistung und die geförderte Druckluft wird, nachdem diese den Adsorbtionslufttrockner 2 passiert hat, in die ausgangsseitige Druckluftleitung 8 geleitet. Von hier aus zweigt eine Nebenleitung 9 ab, um die Hilfsluft für die Hilfsluftversorgung des Aktuators 4 weiterzuleiten.
  • Gemäß 2 ist in die Druckluftleitung 8 im Bereich zwischen dem Adsorbtionslufttrockner 2 und dem Vorratsdruckbehälter 3 ein Mindestdruckventil 10 mit zum Adsorbtionslufttrockner 2 hin orientierter Sperrrichtung angeordnet. Die Nebenleitung 9 ist von der Druckluftleitung 8 im Bereich zwischen dem Adsorbtionslufttrockner 2 und dem Mindestdruckventil 10 abgezweigt, um eine Beaufschlagung der Hilfsluftversorgung durch von im Vorratsdruckbehälter 3 befindlicher Druckluft zu vermeiden.
  • Der Adsorbtionslufttrockner 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel nach Art eines Zweikammer-Trockners ausgebildet und umfasst dementsprechend zwei Trocknungsbehälter 11a und 11b, welche wechselseitig in einer Trocknungsphase und Regenerationsphase in allgemein bekannter Weise betreibbar sind. Hierfür erfolgt eine Umschaltung mit Hilfe von Ventilen 12a und 12b.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Hauptkompressor
    2
    Adsorbtionslufttrockner
    3
    Vorratsdruckbehälter
    4
    Aktuator
    5
    Pantograph
    6
    Fahrzeugbatterie
    7
    Frequenzumrichter
    8
    Druckluftleitung
    9
    Nebenleitung
    10
    Mindestdruckventil
    11
    Trocknungsbehälter
    12
    Ventil

Claims (8)

  1. Druckluftversorgungseinrichtung eines Schienenfahrzeuges mit einem Hauptkompressor (1) zur Erzeugung von Druckluft für ein pneumatisches Bremssystem sowie mit einer Fahrzeugbatterie (6) zur elektrischen Energieversorgung, wobei Drucklufterzeugungsmittel zur zusätzlichen Hilfsluftversorgung für den Betrieb mindestens eines pneumatischen Aktuators (4) im Rahmen eines Stellantriebs für einen Pantographen (5) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucklufterzeugungsmittel zur Hilfsluftversorgung einen elektrischen Frequenzumrichter (7) zum Betreiben des elektromotorisch angetriebenen Hauptkompressors (1) des Schienenfahrzeuges mit niedriger Drehzahl aus von der Fahrzeugbatterie (6) bereitgestellter elektrischer Antriebsenergie umfassen, wobei eine Nebenleitung (9) an der mit dem Hauptkompressor (1) verbundenen Druckluftleitung (8) angeschlossen ist, um hiervon die Hilfsluft für die Hilfsluftversorgung des Aktuators (4) abzuzweigen.
  2. Druckluftversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hauptkompressor (1) ein Adsorbtionslufttrockner (2) nachgeschaltet ist, an dessen ausgangsseitiger Druckluftleitung (8) die Nebenleitung (9) zum Anschluss des Hilfsluftkreises abzweigt.
  3. Druckluftversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftleitung (8) in einen Vorratsdruckbehälter (3) einmündet.
  4. Druckluftversorgungseinrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass in die Druckluftleitung (8) im Bereich zwischen Adsorbtionslufttrockner (2) und Vorratsdruckbehälter (3) ein Mindestdruckventil (10) mit zum Adsorbtionslufttrockner (2) hin orientierter Sperrrichtung angeordnet ist, wobei die Nebenleitung (9) von der Druckluftleitung (8) im Bereich zwischen dem Adsorbtionslufttrockner (2) und dem Mindestdruckventil (10) abzweigt.
  5. Druckluftversorgungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Mindestdruckventil (10) oberhalb eines Drucks von 4 bar öffnet, vorzugsweise ab 8 bar.
  6. Druckluftversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Adsorbtionslufttrockner (2) nach Art eines Zweikammer-Trockners ausgebildet ist und zwei Trocknungsbehälter (11a, 11b) umfasst, die wechselseitig in einer Trocknungsphase und einer Regenerationsphase betreibbar sind.
  7. Verfahren zum Betrieb einer Druckluftversorgungseinrichtung, wobei mit einem Hauptkompressor (1) Druckluft für ein pneumatisches Bremssystem erzeugt wird, und mit einer Fahrzeugbatterie (6) elektrische Energie bereitgestellt wird, und zusätzlich mindestens ein pneumatischer Aktuator (4) im Rahmen eines Stellantriebs für einen Pantographen (5) mit Hilfsluft versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zur Hilfsluftversorgung der elektromotorisch angetriebene Hauptkompressor (1) des Schienenfahrzeuges durch einen elektrischen Frequenzumrichter (7) mit niedriger Drehzahl aus von der Fahrzeugbatterie (6) bereitgestellter elektrischer Antriebsenergie betrieben wird, wobei die Hilfsluft über eine Nebenleitung (9) aus einer am Hauptkompressor (1) angeschlossenen Druckluftleitung (8) abgezweigt wird.
  8. Schienenfahrzeug mit mindestens einem Pantographen (5), dessen Stellantrieb in Form mindestens eines pneumatischen Aktuators (4) ausgebildet ist, den eine Druckluftversorgungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche mit Druckluft versorgt.
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