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Die Erfindung betrifft eine Streumittelvorrichtung, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, zum Bereitstellen eines Streumittels in einem Rad-Schiene-Spalt, aufweisend mindestens eine Streumittelleitung zum Transportieren des Streumittels von einem Streumittelbehälter zu einem Streumittelauslauf sowie ein Schienenfahrzeug.
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Angetriebene Schienenfahrzeuge, wie beispielsweise Lokomotiven, Triebköpfe oder Triebfahrzeuge, haben üblicherweise vier Streumittelanlagen. Hierdurch können höchstens zwei Antriebsräder pro Fahrtrichtung mit einem Streumittel für eine Traktionsverbesserung versorgt werden. Als eine sogenannte Maximalkonfiguration sind acht Streumittelanlagen bekannt, wodurch vier Antriebsräder von Schienenfahrzeugen pro Fahrtrichtung mit dem Streumittel in ihrer Traktion unterstützt werden können.
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Eine komplette Streumittelanlage besteht üblicherweise aus einem Streumittelbehälter, einer Förderanlage, einer Streumittelleitung und einem Streumittelauslauf. Für jedes Antriebsrad, welches mit einem Streumittel versorgt werden soll, ist pro Fahrtrichtung eine derartige Streumittelanlage notwendig. Mit einer zunehmenden Anzahl derartiger Streumittelanlagen werden der Bauraumbedarf im Schienenfahrzeug und die Masse des Schienenfahrzeugs erhöht.
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Des Weiteren sind Nachrüstlösungen im Bereich der Streumittelanlagen für fertiggestellte Schienenfahrzeuge in der Regel nicht möglich oder mit einem hohen Aufwand verbunden, da einerseits der Einbauraum begrenzt ist und die pneumatischen und elektrischen Schnittstellen fehlen können.
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Die Streumittelanlage muss bei vielen heutigen Lösungen stets in der Nähe und oberhalb der vorauslaufenden Antriebsräder verbaut sein. Die Streumittelleitung sollte hierbei kontinuierlich von oben nach unten fallend verlaufen, sodass das Streumittel durch Schwerkraft angetrieben zur Erhöhung der Traktionsleistung eingesetzt werden kann. Hierdurch werden die Einbaumöglichkeiten von Streumittelanlagen eingeschränkt.
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Aufgabe der Erfindung ist es eine Streumittelvorrichtung mit einem reduzierten Bauraumbedarf und einer beliebigen Einbauposition vorzuschlagen. Des Weiteren ist Aufgabe der Erfindung ein Schienenfahrzeug mit einer derartigen Streumittelvorrichtung vorzuschlagen.
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Gelöst wird die Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche 1 und 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von jeweils abhängigen Unteransprüchen.
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Nach einem Aspekt der Erfindung wird eine Streumittelvorrichtung, insbesondere für ein Schienenfahrzeug, zum Bereitstellen eines Streumittels in einem Rad-Schiene-Spalt bereitgestellt. Die Streumittelvorrichtung weist mindestens eine Streumittelleitung zum Transportieren des Streumittels von einem Streumittelbehälter zu einem Streumittelauslauf auf. Erfindungsgemäß weist die Streumittelvorrichtung ein Verteilerelement zum Teilen einer ersten Streumittelleitung in mindestens zwei zweite Streumittelleitungen auf, wobei eine Öffnung des Verteilerelements zum Aufnehmen der ersten Streumittelleitung direkt oder indirekt mit dem Streumittelbehälter verbunden ist.
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Durch das einseitig mit dem Streumittelbehälter verbundene Verteilerelement kann eine Streumittelleitung in mindestens zwei zweite Streumittelleitungen aufgeteilt werden. Nach dieser Gabelung können beispielsweise zwei getrennte Streumittelschläuche bzw. Streumittelleitungen auf zwei Räder oder zum Unterstützen beider Fahrtrichtungen eines Antriebsrads angeordnet werden.
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Durch das Verteilerelement der Streumittelvorrichtung können Komponenten einer regulären Streumittelvorrichtung zumindest teilweise eingespart oder mit einer gleichbleibender Anzahl an Komponenten mehr Antriebsräder mit dem Streumittel unterstützt werden. Hierdurch können die Kosten für eine Montage und Wartung der Streumittelvorrichtung gesenkt und ein mit der Streumittelvorrichtung ausgestattetes Schienenfahrzeug eine geringere Masse aufweisen.
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Das Streumittel kann beispielsweise durch Druckluft oder durch Schwerkraft aus dem Streumittelbehälter entnehmbar sein.
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Nach einer Ausführungsform der Streumittelvorrichtung ist mindestens ein Streumittelbeschleuniger in dem Verteilerelement oder an dem Verteilerelement angeordnet. Hierdurch kann ein Treibmittelbetriebener Streumittelbeschleuniger in das Verteilerelement integriert oder benachbart zum Verteilerelement an einer der Streumittelleitungen angeordnet werden. Insbesondere kann der Streumittelbeschleuniger seriell mit dem Verteilerelement verbaut sein. Das Treibmittel kann beispielsweise Druckluft, ein Gas, Wasserdampf und dergleichen sein. Insbesondere kann der Streumittelbeschleuniger in Form einer in das Verteilerelement mündenden Treibmittelleitung ausgestaltet sein, welche das Streumittel innerhalb des Verteilerelements zusätzlich oder initial beschleunigen kann.
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Durch den Einsatz mindestens eines Streumittelbeschleunigers können die Streumittelleitungen länger ausgestaltet sein. Des Weiteren ist ein definiertes Gefälle der Streumittelleitung nicht mehr notwendig, da das Streumittel durch das Treibmittel durch die Streumittelleitung steigungsunabhängig gespült bzw. beschleunigt werden kann. Beispielsweise kann das Streumittel mithilfe des Streumittelbeschleunigers über eine Länge der Streumittelleitung von mehreren Metern transportiert werden. Der Streumitteltransport kann auch bei horizontal verlegten Streumittelleitungen gewährleistet werden.
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Dadurch, dass es möglich ist, die Streumittelleitungen horizontal und nicht in einem Gefälle zu verlegen, kann die Streumittelvorrichtung über einer Schienenoberkante näher am Gleis im Schienenfahrzeug angeordnet werden. Hierdurch kann zusätzlicher und bisher nicht genutzter Bauraum verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich können die Streumittelbehälter höher ausgeformt und mit einem größeren Streumittelvolumen ausgestattet sein.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Streumittelvorrichtung bringen die mindestens zwei zweiten Streumittelleitungen über zwei Streumittelausläufe Streumittel vor und hinter einem Rad auf einen Schienenkörper auf. Hierdurch kann ein Antriebsrad durch eine Streumittelvorrichtung gleichzeitig oder wahlweise in beiden Fahrtrichtungen mit Streumittel versorgt werden.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Streumittelvorrichtung leiten die mindestens zwei zweiten Streumittelleitungen ein Streumittel über zwei Streumittelausläufe zu zwei verschiedenen Rädern. Alternativ oder zusätzlich können die aufgeteilten zweiten Streumittelleitungen derart verlegt werden, dass zwei unterschiedliche Antriebsräder einseitig durch das Streumittel in ihrer Traktion unterstütz werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Streumittelvorrichtung ist der mindestens eine Streumittelbeschleuniger in der ersten Streumittelleitung und/oder in der mindestens einen zweiten Streumittelleitung angeordnet. Hierdurch kann der mindestens eine Streumittelbeschleuniger alternativ oder zusätzlich zu einer Anordnung im oder am Verteilerelement an jeder beliebigen Position der Streumittelleitungen montiert sein. Die Einbauposition des Streumittelbeschleunigers kann vorzugsweise abhängig von einem Streumitteldruck im Streumittelleitungssystem gewählt sein.
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Der Streumittelbeschleuniger kann hierbei neben der Funktion als Luftbeschleuniger zum Beschleunigen des Luft-Streumittel-Gemischs zusätzlich zum Nachblasen oder Freiblasen der Streumittelschläuche eingesetzt werden. Dies kann automatisiert oder manuell erfolgen. Hierdurch können Verstopfungen in den Streumittelleitungen vermieden werden.
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Die zusätzliche nachträgliche Beaufschlagung der Streumittelleitungen mit Druckluft durch den anschließbaren Treibmittelanschluss kann bei Bedarfsfall oder nach einem bestimmten Zeitintervall aktiviert werden, um die Schläuche von Schmutz und Nässe zu befreien bzw. zu schützen, um somit eine einwandfreie Funktionalität der Streumittelvorrichtung gewährleisten zu können.
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Um einen optimalen Streumittelmengenanteil pro Antriebsrad zu erreichen, kann eine ursprüngliche Düsengröße der Streumittelausläufe angepasst werden, um beispielsweise ein höheres Volumen an Streumittel in einem definierten Zeitintervall zu fördern.
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Des Weiteren kann der Streumittelbeschleuniger dazu eingesetzt werden Auswirkungen von unterschiedlichen langen Streumittelleitungen auf die Fördermenge des Streumittels zu kompensieren bzw. eine gleiche Streumittelmenge bei unterschiedlichen Antriebsrädern zu gewährleisten.
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Insbesondere können durch das Verteilerelement und den integrierten oder seriell angeordneten Streumittelbeschleuniger verschiedene Streumittelsorten in der Streumittelvorrichtung eingesetzt werden. Insbesondere können Streumittel mit unterschiedlichen Körnungen, wie beispielsweise alternative Korunde, als Streumittel verwendet werden.
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Streumittelvorrichtungen, die nur für ein definiertes Streumittel bestimmt sind, können mit dem Streumittelbeschleuniger auch alternative Streumittel befördern. Durch das Einbringen des Streumittelbeschleunigers können darüber hinaus vorhandene mechanische, pneumatische und elektrische Schnittstellen des Schienenfahrzeugs genutzt werden.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Streumittelvorrichtung ist mindestens eine Treibmittelleitung und/oder das Verteilerelement in den Streumittelbehälter integrierbar. Hierdurch kann ein Druckluftantrieb für das Streumittel in den Streumittelbehälter integriert werden. Dies kann auch nachträglich in Form einer Nachrüstlösung ausgeführt werden.
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Insbesondere kann die Treibmittelleitung in einer Ventilschaltung des Streumittelbehälters münden bzw. in diese integriert oder als Aufsatz an jede beliebige Streumittelanlage adaptierbar sein.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Streumittelvorrichtung ist das Verteilerelement in einer Y-Form ausgestaltet. Hierdurch kann das Verteilerelement technisch besonders einfach ausgestaltet sein.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Streumittelvorrichtung ist das Verteilerelement ein 3D-Druckteil, ein Gussbauteil, ein Bauteil aus verbundenen Rohren oder ein gebohrter Verteilerblock. Das Verteilerelement kann somit durch eine Vielzahl an unterschiedlichen Verfahren gebaut werden. Insbesondere kann eine anwendungsspezifische Form und Größe des Verteilerelements realisiert werden.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Streumittelvorrichtung ist der mindestens eine Streumittelbeschleuniger mit der Treibmittelleitung verbunden ist und über das Treibmittel betreibbar. In einer einfachen Ausführungsform kann der Streumittelbeschleuniger als eine in Beschleunigungsrichtung des Streumittels gewinkelte Mündung der Treibmittelleitung ausgeformt sein. Hierdurch kann durch das Treibmittel dem Streumittel Bewegungsenergie zugeführt werden. Aufgrund des einseitigen Überdrucks bzw. der erhöhten Strömungsgeschwindigkeit kann ein Unterdruck in der Streumittelleitung vor der Mündung erzeugt und zusätzliches Streumittel angesaugt werden.
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Nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Streumittelvorrichtung ist die Treibmittelzufuhr des Streumittelbeschleunigers regulierbar. Bevorzugterweise kann über den regulierbaren Druck des Streumittelbeschleunigers die transportierbare Streumittelmenge eingestellt werden. Dies kann über die Regulierung des Drucks an der Mündung der Treibmittelzufuhr im Streumittelbeschleuniger erfolgen. In einer Ausführungsform kann der Streumittelbeschleuniger auch ohne ein Verteilerelement in der Streumittelvorrichtung einsetzbar sein.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Streumittelvorrichtung ist über die Regulierung des Treibmittels eine Mengenzufuhr des Streumittels auf den Schienenköper regulierbar. Durch eine Druckeinstellung an dem mindestens einen Streumittelbeschleuniger kann jedes einzelne Streumittelauslaufrohr abhängig von seiner Länge und Führung, von der Streumittelsorte und den dort herrschenden Druckverhältnissen präzise eingestellt werden. Alternativ oder zusätzlich können eine oder mehrere Drosselvorrichtungen zum Einstellen des Streumittelstroms am Ende des Y-Verteilers bzw. Verteilerelementes angeordnet sein.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Schienenfahrzeug mit mindestens einer erfindungsgemäßen Streumittelvorrichtung bereitgestellt.
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Durch die erfindungsgemäße Streumittelvorrichtung mit dem Verteilerelement kann das Schienenfahrzeug eine Streumittelversorgung an einer höheren Anzahl an Antriebsrädern bereitstellen ohne einen höheren Bauraumbedarf für die Streumittelvorrichtungen aufzuweisen.
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Der Y-Verteiler bzw. das Verteilerelement, der integrierte oder separate Streumittelbeschleuniger und/oder das Verteilerelement mit dem integrierten Streumittelbeschleuniger können an jedem neugebauten Schienenfahrzeug, Lokomotive, Nahverkehrszug, Hochgeschwindigkeitszug, Straßenbahn und dergleichen montiert oder bauraumspezifisch als eine separate Nachrüstlösung ergänzt werden. Das Verteilerelement und/oder der Streumittelbeschleuniger können bevorzugterweise in beliebige Streumittelanlagen auch nachträglich integrierbar sein.
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Mit dem Verteilerelement, dem Streumittelbeschleuniger und/oder dem kombinierten Verteilerelement mit einem Streumittelbeschleuniger kann bei gleicher Anzahl der vorhandenen Streumittelvorrichtungen im Schienenfahrzeug die Streumenge auch an nachlaufenden Antriebsachsen verteilt werden, da mit einer Streumittelvorrichtung entweder ein Rad beidseitig je Fahrtrichtung oder zwei Räder in gleicher Fahrtrichtung gleichzeitig bestreut werden.
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Durch die Möglichkeit, das über Streumittelleitungen von mehreren Metern Länge gestreut werden kann, muss der benötigte Streumittelvorratsbehälter nicht in der Nähe des Rades befestigt sein, sondern kann als zentraler Streumittelbehälter an einem beliebigen Ort im Schienenfahrzeug verbaut sein. Dadurch ist es möglich zentrale Streumittelbehälter zu schaffen und die benötigte Auffüllzeit zu minimieren. Des Weiteren kann die Anzahl der benötigten Bauteile gesenkt werden und somit Gewicht, Kosten und Platz eingespart werden.
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Des Weiteren kann der Wartungsaufwand durch die verringerte Anzahl an Streumittelanlagen beim Einsatz des Verteilerelementes reduziert werden. Hierdurch können auch Ausfallzeiten des Schienenfahrzeugs verringert werden.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich durch die Erläuterung der folgenden stark vereinfachten schematischen Darstellungen bevorzugter Ausführungsbeispiele. Hierbei zeigen
- 1 schematische Darstellungen von erfindungsgemäßen Streumittelvorrichtungen,
- 2 eine schematische Darstellung eines Streumittelbeschleunigers gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,
- 3 schematische Darstellungen von erfindungsgemäßen Verteilerelementen,
- 4 eine schematische Darstellung eines Verteilerelements gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einem montierten Zustand,
- 5 einen schematischen Schnitt B-B aus 4
- 6 eine schematische Darstellung eines Verteilerelements gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und
- 7 eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeugs gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
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In den Figuren weisen dieselben konstruktiven Elemente jeweils dieselben Bezugsziffern auf.
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Die 1 zeigt schematische Darstellungen von erfindungsgemäßen Streumittelvorrichtungen 1. Es sind hier vereinfachte Streumittelvorrichtungen 1 mit jeweils einem im Bereich der Antriebsräder 2 angeordneten Streumittelbehälter 4 dargestellt. Eine initiale bzw. eine erste Streumittelleitung 6 ist direkt oder indirekt mit dem Verteilerelement 8 gekoppelt und wird durch das als ein Y-Verteiler 8 ausgeformte Verteilerelement 8 in zwei zweite Streumittelleitungen 10 aufgeteilt. Die zweiten Streumittelleitungen 10 münden jeweils in einem Streumittelauslauf 12. Jeder Streumittelauslauf 12 stellt Streumittel für jeweils ein Antriebsrad 2 bereit.
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In der 1A weist die Streumittelvorrichtung 1 ein direkt mit der ersten Streumittelleitung 6 gekoppeltes Verteilerelement 8 auf, welches den Streumittelstrom in zwei unterschiedliche zweite Streumittelleitungen 10 teilt.
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Die 1B veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Streumittelvorrichtung 1, bei der dem Verteilerelement 8 jeweils zwei nachgeschaltete Streumittelbeschleuniger 14 in die zweiten Streumittelleitungen 10 integriert sind und somit einen Streumittelfluss optimieren.
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In der 1C ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Streumittelvorrichtung 1 mit einem in die erste Streumittelleitung 6 integrierten Streumittelbeschleuniger 14 gezeigt.
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Die 1D veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Streumittelvorrichtung 1 mit einem in ein Steuerventil 16 des Streumittelbehälters 4 integrierten Verteilerelement 8. Hierbei ist das Steuerventil 16 bzw. die nicht bezifferte Öffnung des Streumittelbehälters 4 als erste Streumittelleitung 6 ausgestaltet.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Streumittelvorrichtung 1 ist in 1E dargestellt. Im Unterschied zu den bereits gezeigten Ausführungsformen, weist das Verteilerelement 8 einen integrierten Streumittelbeschleuniger 14 auf.
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In 2 ist eine schematische Darstellung eines Streumittelbeschleunigers 14 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Der Streumittelbeschleuniger 14 weist einen Grundkörper 18 auf, welcher rohrförmig ausgeformt ist. An jeder Seite des Grundkörpers 18 kann jeweils eine Streumittelleitung 6, 10 angeschlossen werden. In den Grundkörper 18 mündet eine Treibmittelleitung 20. Das Treibmittel kann vorzugsweise Druckluft eingesetzt werden. Die Pfeile veranschaulichen die Strömungsrichtungen der Druckluft und des Streumittels.
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Die 3 zeigt schematische Darstellungen von erfindungsgemäßen Verteilerelementen 8. In der 3A ist eine technisch einfache Ausführungsform des Verteilerelements 8 dargestellt. Dabei verdeutlichen die Pfeile die Strömungsrichtung des Streumittels.
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Im Unterschied zum in der 3A gezeigten Ausführungsbeispiel, weist das Verteilerelement 8 in 3B einen integrierten Streumittelbeschleuniger 14 in Form einer Mündung einer Treibmittelleitung 20 auf. Des Weiteren sind die Anschlussmöglichkeiten für die erste Streumittelleitung 6 und die zwei zweiten Streumittelleitungen 10 gezeigt.
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Das in der 3C gezeigte Ausführungsbeispiel des Verteilerelementes 8 weist im Anschlussbereich der zwei zweiten Streumittelleitungen 10 jeweils eine Drosselvorrichtung 22 zum Einstellen des Streumittelstroms am Ende des Y-Verteilers 8 auf.
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In der 4 ist eine schematische Darstellung eines Verteilerelements 8 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in einem montierten Zustand gezeigt. Das Verteilerelement 8 ist einseitig am Auslass bzw. an einem Ventil 16 des Streumittelbehälters 4 mechanisch befestigt und verläuft bogenförmig von dem Streumittelbehälter weg. Ein integrierter Streumittelbeschleuniger 14 in Form einer mündenden Treibmittelleitung 20 dient zur Beschleunigung des Streumittels. Die Treibmittelleitung 20 mündet hierbei unter einem Winkel in dem Y-Verteiler 8, welcher parallel zu einer Austrittsrichtung des Streumittels aus dem Verteilerelement 8 verläuft.
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Die 5 zeigt einen schematischer Schnitt B-B der Anordnung aus 4. Hierbei wird insbesondere die Position der Mündung der Treibmittelleitung 20 veranschaulicht. Die Treibmittelleitung 20 mündet im Mittelpunkt des Verteilerelementes 8, an welchem alle drei Zuleitungen 6 bzw. Ableitungen 10 sich treffen. Aufgrund der zentrierten Ausrichtung kann die eingebrachte Druckluft sich gleichmäßig auf die beiden zweiten Streumittelleitungen 10 verteilen.
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In der 6 ist eine schematische Darstellung eines Verteilerelements 8 gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Hierbei weist der integrierte Streumittelbeschleuniger 14, 20 einen geänderten Verlauf der Treibmittelleitung gegenüber dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel auf. Des Weiteren sind die Anschlussbereiche für die zwei zweiten Streumittelleitungen 10 hierbei nicht symmetrisch geformt.
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In der 7 ist eine schematische Darstellung eines Schienenfahrzeugs 24 gemäß einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel gezeigt. Das Schienenfahrzeug 24 ist als ein Triebwagen ausgestaltet und weist vier antreibbare Radpaare 2 auf. Es sind zwei erfindungsgemäße Streumittelvorrichtungen 1 in dem Schienenfahrzeug 24 verbaut. Die Streumittelvorrichtungen 1 weisen an jedem Antriebsrad 2 jeweils zwei Streumittelausläufe 12 auf, welche alle Räder 2 in beide Fahrtrichtungen mit dem Streumittel versorgen können.
