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Die Erfindung bezieht sich auf ein Schienenfahrzeug mit auf seinem Dach angeordnetem Gehäuse für wenigstens einen Bremswiderstand, wobei das Gehäuse ein Ausblasgitter zur Abführung der zur Kühlung des Bremswiderstands angesaugten Kühlluft aufweist.
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Ein solches Schienenfahrzeug ist beispielsweise von den Fahrzeugen der RENFE-Baureihe 103 bekannt, bei denen es sich um Hochgeschwindigkeitsfahrzeuge handelt. Die dort eingesetzten Ausblasgitter an Bremswiderständen sind aus aerodynamischen Gründen unter ca. 45° geneigt im Gehäuse des Bremswiderstands platziert. Dies hat zur Folge, dass insbesondere bei Einsatz von zwei Bremswiderständen mit zugehörigen Gehäusen im „Dachgarten“ des Fahrzeugs ein V-förmiges Loch entsteht. Dies bringt nicht nur Nachteile im Hinblick auf den ästhetischen Gesamteindruck des Schienenfahrzeugs mit sich, sondern auch aerodynamische Nachteile aufgrund höherer Druckverluste infolge nicht stetiger Luftumlenkung.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Schienenfahrzeug der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Auslegung des Bremswiderstandsgehäuses aerodynamisch optimiert wird und höheren ästhetischen Ansprüchen genügt.
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Diese Aufgabe wird bei dem Schienenfahrzeug dadurch gelöst, dass innerhalb des Gehäuses ein Umlenkelement für die angesaugte Kühlluft vorgesehen ist, das im Bereich des Bremswiderstands parallel zum Dach des Schienenfahrzeugs geförderte Luft nach oben in Richtung des Ausblasgitters ablenkt, und das Ausblasgitter horizontal angeordnet ist.
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Durch die horizontale Anordnung des Ausblasgitters ergibt sich insgesamt eine Gehäusekonfiguration mit im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordneten Seitenflächen, und zwar einschließlich des vorgesehenen Ausblasgitters.
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Eine grundsätzlich günstige aerodynamische Situation ergibt sich bereits allein dadurch, dass das Ausblasgitter horizontal angeordnet ist. Eine weitere Verbesserung kann sich dadurch ergeben, dass das Ausblasgitter bündig mit dem Dach und/oder einem Bremswiderstandsgehäusedach abschließt. In diesem Fall wird das Dach als Hochdach ausgebildet sein, wobei das Bremswiderstandsgehäuse in das Hochdach bündig eingesetzt ist.
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Bevorzugt ist das Umlenkelement von einem gekrümmten Leitblech gebildet, so dass in aerodynamisch günstigerer Weise eine Umlenkung der im Bereich des Bremswiderstands parallel zum Dach des Schienenfahrzeugs geförderte Luft nach oben umgelenkt wird. Insbesondere ist ein solches gekrümmtes Leitblech einer Prallplatte vorzuziehen, die jedoch auch die erforderliche Umlenkung bewerkstelligen würde. Eine Führung der geförderten Luft wird weiter verbessert durch zusätzliche gekrümmte Leitbleche, die im Luftstrom angeordnet sein können, und zwar im Wesentlichen oberhalb des Umlenkelements, welches den Luftstrom nach unten begrenzt. Das gekrümmte Leitblech kann einen Umlenkwinkel aufweisen, der ≤ 45° ist, so dass eine günstige Strömungsführung in Richtung auf das Ausblasgitter herbeigeführt wird.
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Das Ausblasgitter kann wenigstens überwiegend in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs verlaufende Gitterstäbe aufweisen. Dies hat den Vorteil, dass auch bei sich ergebenden Winkeln zwischen der von dem Ausblasgitter aufgespannten Ebene und der Hauptströmungsrichtung im Bereich des Ausblasgitters ein hoher Durchtritt von Kühlluft durch das Ausblasgitter gewährleistet werden kann. Gerade durch die horizontale Wahl der Anordnung des Ausblasgitters lässt sich typischer Weise ein solcher Winkel nicht vermeiden. Die sich daraus ergebenden negativen Auswirkungen werden durch die genannte Anordnung der Gitterstäbe aufgehoben.
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Wenn die Gitter- bzw. Gehäusesteifigkeit es zulässt, kann das o.g. Ausblasgitter idealerweise ausschließlich aus horizontalen Gitterstäben in Fahrzeuglängsrichtung bestehen.
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Eine günstige Montage des Umlenkelementes ergibt sich, wenn es über Haltebleche an dem Ausblasgitter befestigt ist.
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Zudem kann das Umlenkelement auslassseitig in einem Abstand zum dem Ausblasgitter enden. Die hat zur Folge, dass ausgeblasene Kühlluft teilweise durch das Ausblasgitter und teilweise durch einen Zwischenraum zwischen dem Ausblasgitter und dem auslassseitigen Rand des Umlenkelementes abgeführt wird. Ein weiterer Vorteil dieser Ausführung ist darin zu sehen, dass bei gegenläufiger Platzierung zweier Bremswiderstände – also Gitter an Gitter mit entsprechend entgegengesetzter Ansaugung – die ausgeblasene Luft von beiden Bremswiderständen in diesem Bereich aufeinandertrifft und je nach Fahrtrichtung nach vorne oder hinten ausweichen kann, was vorteilhafte Druckverhältnisse an den Ausblasöffnungen der Bremswiderstände bewirkt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Seitenansicht einer Gehäuseanordnung für wenigstens einen Bremswiderstand in einer ersten Betriebssituation,
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2 eine schematische Seitenansicht der Gehäuseanordnung von 1 in einer zweiten Betriebssituation,
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3 eine schematische Seitenansicht der Gehäuseanordnung von 1 in einer dritten Betriebssituation und
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4 eine perspektivische Ansicht eines Auslassbereichs eines Gehäuses für einen Bremswiderstand.
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Das in 1 dargestellte Bremswiderstandsgehäuse 1 zeigt ein horizontal angeordnetes Ausblasgitter 2. Pfeil A bezeichnet die Fahrtrichtung eines Schienenfahrzeugs, auf dessen Dach das Gehäuse 1 für den Bremswiderstand (nicht dargestellt) montiert ist. Das Dach des Schienenfahrzeugs liegt hier als Hochdach vor und ein Dach des Gehäuses 1 für den Bremswiderstand ist bündig zu dem angrenzenden Hochdach angeordnet. Das Ausblasgitter 2 schließt sich zudem bündig sowohl an den angrenzenden Hochdachbereich als auch das Dach des Bremswiderstandsgehäuses 1 an, so dass günstige aerodynamische Verhältnisse geschaffen werden.
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Der Bremswiderstand wäre in einem Innenraum 3 des Gehäuses 1 anzuordnen, und an ihm wird angesaugte Kühlluft vorbeigeführt. Im Innenraum 3 bewegt sich die Kühlluft parallel zum horizontal angeordneten Dach des Schienenfahrzeugs. In einem Auslassbereich 4 ist ein Umlenkelement 5 auf der der Gehäuseoberseite abgewandten Seite des Kühlluftstroms angeordnet und liegt als gekrümmtes Leitblech vor. Dessen Aufgabe ist es, dem Kühlluftstrom in Richtung auf die Oberseite des Gehäuses und damit des Ausblasgitters 2 umzulenken. Wie in den 1 bis 3 ersichtlich ist, wird das unterseitige Umlenkelement 5 zur Umlenkung des Kühlluftstroms unterstützt durch innenliegende, ebenfalls gekrümmte weitere Leitbleche 8, 9. In der Ebene des Ausblasgitters 2 gibt ein Pfeil B die Hauptströmungsrichtung des Kühlluftstroms wieder, während ein Pfeil C lotrecht zum Ausblasgitter 2 angeordnet ist. Im Hinblick auf maximalen Durchtritt von Kühlluft durch das Ausblasgitter 2 wäre die Strömungsrichtung entsprechend Pfeil C optimal. Tatsächlich ergibt sich jedoch zwischen der Ebene des Ausblasgitters 2 und der Hauptströmungsrichtung B im Bereich des Ausblasgitters 2 ein spitzer Winkel. Dabei beträgt der Umlenkwinkel des Umlenkelements 5 bis zu 45°.
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Zur Unterstützung eines Luftaustritts durch das Ausblasgitter 2 zeigt das Gehäuse 1 auf seiner Oberseite einen Spoiler 6, der im Betrieb des Schienenfahrzeugs in dessen Fahrtrichtung vor dem Ausblasgitter 2 liegt.
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In 1 ist zudem ein zweites Gehäuse 7 für einen zweiten Bremswiderstand (nicht dargestellt) angedeutet, dessen Ausbildung derjenigen des Bremswiderstandsgehäuses 1 entspricht, so dass die beiden Gehäuse 1, 7 spiegelsymmetrisch bezüglich einer Vertikalebene zwischen den Gehäusen 1, 7 ausgeführt sind. Eine Förderung von Kühlluft für den zweiten Bremswiderstand würde in Fahrtrichtung des Schienenfahrzeugs erfolgen. Die dargestellte Strömungsverteilung von 1 beruht auf dem Anwendungsfall, dass beide Bremswiderstände in Betrieb sind.
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Die 2 und 3 zeigen weitere Betriebsfälle für die Bremswiderstandsgehäuse 1, 7. In 2 ist der Standfall für das Schienenfahrzeug dargestellt, und zwar bei Einschaltung beider Bremswiderstände. 3 zeigt ebenfalls den Standfall, allerdings ist dort der zweite Bremswiderstand ausgeschaltet, während der erste Bremswiderstand, untergebracht im Gehäuse 1, eingeschaltet ist. Ein Vergleich der Darstellungen nach den 2 und 3 veranschaulicht den Einfluss eines zusätzlich eingeschalteten zweiten Bremswiderstandes.
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Wie bereits oben erläutert, ergeben sich durch das Auseinanderfallen des optimalen Strömungsvektors gemäß Pfeil C und des tatsächlichen Strömungsvektors gemäß Pfeil B für die Hauptströmungsrichtung grundsätzlich Nachteile für den Durchtritt des Kühlungsstroms durch das Auslassgitter 2.
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Zur Minimierung dieser Nachteile ist das Auslassgitter 2, wie in 4 veranschaulicht, derart ausgebildet, dass seine Gitterstäbe überwiegend in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs verlaufen. Im Ausführungsbeispiel der 4 finden sich insgesamt vier in Längsrichtung verlaufende Gitterstäbe 10, wobei auf in Querrichtung des Schienenfahrzeugs verlaufende Gitterstäbe verzichtet wird. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist in 4 nur einer der in Längsrichtung des Schienenfahrzeugs verlaufenden Gitterstäbe mit einem Bezugszeichen versehen, wobei auf eine Darstellung des Umlenkelements 5 verzichtet wurde. Die einzelnen Gitterstäbe 10 sind jeweils endseitig mit Doppelmuttern an Halteblechen 11 angebracht. Die Haltebleche 11 wiederum sind an über seitliche Verbindungsbleche 12 miteinander verbunden, die parallel zu den Gitterstäben 10 verlaufen. Die Haltebleche 11 sind über geeignete Schraubverbindungen 13 gegenüber dem Bremswiderstandsgehäuse 1 fixierbar. Die gewählte Ausführung des Ausblasgitters 2 gewährleistet einen hohen Durchtritt für angesaugte Kühlluft, die das Gehäuse 1 über das Ausblasgitter 2 verlässt.
