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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung ist auf dem Gebiet der Prüftechnik. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Prüfvorrichtung für eine Prüfung von Bremselementen eines Schienenfahrzeugs.
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HINTERGRUND
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Schienenfahrzeuge nutzen den niedrigen Rollwiderstand zwischen einer Schiene und dem Fahrzeug, um Güter- und Personenverkehr resourceneffizient ermöglichen zu können. Das Rad-Schiene-System umfasst dabei üblicherweise stählerne Schienen, welche mit Stahlrädern des Schienenfahrzeugs eingreifen, um das Schienenfahrzeug auf einer vorgegebenen Bahnstrecke zu führen. Beispiele für Schienenfahrzeuge sind Straßen- und U-Bahnen, sowie Personen- und Güterzüge.
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Die niedrige Reibung des Rad-Schiene-Systems kann jedoch bei Notbremsungen oder bei schwierigen Witterungsbedingungen, wie Nässe, Schnee oder Frost, ein Anhalten des Schienenfahrzeugs erschweren. Um in entsprechenden Situationen weiterhin eine ausreichende Bremswirkung sicherzustellen, können Schienenfahrzeuge mit Bremssandanlagen ausgestattet werden. Die Bremssandanlagen werden bei Gefahrenbremsungen automatisch aktiviert oder je nach Situation manuell betätigt. Die Bremssandanlage kann dosiert Quarzsand vor die Radreifen des Schienenfahrzeugs auf die Schiene streuen, sodass ein Reibungswert in dem Rad-Schiene-System bei Bedarf kurzfristig erhöht werden kann und damit eine höhere Bremsverzögerung erreicht wird.
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Üblicherweise wird der Quarzsand mithilfe eines zentralen Druckluftsystems des Schienenfahrzeugs, mit einem üblichen Druck von ca. 1 bar bis ca. 5 bar (je nach Fahrzeugtyp) in der Nähe der Radreifen aus einem Austrittsrohr ausgestoßen, um den Quarzsand vor die Radreifen des Schienenfahrzeugs auf die Schiene zu streuen. Die Bremssandanlage stellt einen sicherheitsrelevanten Teil des Schienenfahrzeugs dar, der aufgrund der seltenen Betätigung regelmäßig geprüft werden sollte.
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Insbesondere sollte die Menge des abgegebenen Quarzsandes und gegebenenfalls auch dessen Eigenschaften, wie Feuchtigkeit, Verschmutzungsgrad oder Körnung überprüft werden. Zu diesem Zweck aktiviert herkömmlicherweise eine Fachkraft in einer Werkstatthalle die Bremssandanlage, um dadurch Sand abzulassen, der in einem Leinensack aufgefangen wird. Durch die Luftdurchlässigkeit des Sackes wird das Messergebnis üblicherweise nicht verfälscht. Die Fachkraft kann sich gegen austretenden Quarzstaub mit herkömmlichen Mitteln, wie einer FFP3 Feinstaubmaske, schützen.
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CN 2 11 784 312 U offenbart einen Messbehälter für Lokomotiven mit Staubfilterung, wobei eine Sandsammelkammer und eine Staubfilterkammer in einem Behälter angeordnet und voneinander isoliert sind, Staubfilterflüssigkeit in der Staubfilterkammer angeordnet ist, und die Sandsammelkammer mit einem Staubfilterrohr in Verbindung steht, das sich in die Staubfilterflüssigkeit erstreckt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Das herkömmliche Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass grundsätzlich zwei Personen notwendig sind, um die Bremssandanlage zu prüfen, da eine Fachkraft den Leinensack halten muss, während eine weitere Fachkraft die Anlage aktivieren muss. Ferner kann das Prüfverfahren weitere Wartungsarbeiten behindern, da in der Nähe der Anlage anwesende Fachkräfte ebenfalls dem Quarzstaub ausgesetzt werden können und daher ebenfalls entsprechende Schutzmasken tragen oder die Prüfung abwarten müssten. Durch den geringen körperlichen Abstand in Armlänge zur Prüfstelle besteht bei nicht korrekt angelegter Maske im Übrigen die Gefahr des Einatmens von Feinstaub. Dadurch kann es zu einer Silikose oder Staublunge kommen.
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Vor diesem Hintergrund wäre es daher vorteilhaft, die Prüfung der Bremsanlage sicherer und einfacher zu machen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Prüfvorrichtung und ein Prüfverfahren nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen.
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Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Prüfvorrichtung für eine Sandauslasseinrichtung eines Schienenfahrzeugs. Die Prüfvorrichtung umfasst einen ersten Behälter und einen zweiten Behälter zur Aufnahme eines flüssigen Filtermediums. Der erste Behälter umfasst eine Aufnahmeöffnung zum Aufnehmen von mit Druckluft aus der Sandauslasseinrichtung abgegebenem Bremssand und eine Auslassöffnung zum Ablassen der Druckluft aus dem ersten Behälter. Der zweite Behälter umfasst eine Aufnahmeöffnung und mindestens eine Auslassöffnung, wobei die Aufnahmeöffnung und die mindestens eine Auslassöffnung oberhalb eines vorgesehenen Flüssigkeitsspiegels für das flüssige Filtermedium angeordnet sind. Die Prüfvorrichtung umfasst ferner ein Tauchrohr, welches eingerichtet ist, von der Aufnahmeöffnung des zweiten Behälters in das flüssige Filtermedium einzutauchen, um einströmende Luft in das flüssige Filtermedium zu leiten, und eine Verbindungsleitung, welche die Auslassöffnung des ersten Behälters mit der Aufnahmeöffnung des zweiten Behälters koppelt, sodass die von der Sandauslasseinrichtung abgegebene Druckluft aus dem ersten Behälter durch die Verbindungsleitung in das Tauchrohr geführt wird.
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Die Prüfvorrichtung kann direkt mit einer Sanddüse des Schienenfahrzeugs, beispielsweise einer Sandtröte gekoppelt werden, wobei ein Aufnahmerohr eine im wesentlichen luftdichte Verbindung zu dem ersten Behälter herstellen kann. Unter im wesentlichen luftdicht sollte in diesem Zusammenhangverstanden werden, dass bei Betrieb der Sandauslasseinrichtung der Großteil der Luft von der Sandauslasseinrichtung durch das Aufnahmerohr in den ersten Behälter geführt wird, bspw. mehr als 90%, insbesondere mehr als 95 % und vorzugsweise mehr als 99% der Quarzstaub führenden Luft.
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In bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Prüfvorrichtung ferner ein Aufnahmerohr, welches eingerichtet ist, an die Sandauslasseinrichtung des Schienenfahrzeugs gekoppelt zu werden.
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Zum Beispiel kann eine Schlauchleitung an die Sandauslasseinrichtung des Schienenfahrzeugs angeschlossen werden, die in den ersten Behälter führt. Die Schlauchleitung kann kraft- und/oder formschlüssig mit der Sandauslasseinrichtung gekoppelt werden. Beispielsweise kann ein Ende der Schlauchleitung in eine Austrittsöffnung der Bremssandanlage eingeführt werden oder über die Austrittsöffnung geschoben werden, um die Austrittsöffnung und die Schlauchleitung kraftschlüssig zu koppeln. Ein gegenüberliegendes Ende der Schlauchleitung kann mit der Aufnahmeöffnung des ersten Behälters gekoppelt werden, sodass mit Druckluft aus der Sandauslasseinrichtung abgegebener Bremssand in dem ersten Behälter aufgefangen werden kann.
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In bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Aufnahmerohr einen flexiblen Aufnahmeschlauch, dessen Durchmesser an einen Rohrdurchmesser der Sandauslasseinrichtung angepasst ist, um Bremssand aus der Sandauslasseinrichtung in den ersten Behälter zu führen.
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Die Schlauchleitung kann einen Innendurchmesser von ungefähr 25 mm haben und einen Außendurchmesser von ungefähr 30 mm haben, um auf entsprechende Sandtröten von Schienenwerkzeugen abgestimmt zu sein. Üblicherweise sollte der Innendurchmesser der Schlauchleitung zwischen ungefähr 20 mm und ungefähr 40 mm liegen, sodass eine einfache Verbindung mit üblichen Sandauslasseinrichtungen erlaubt werden kann und ein geringer Luftwiderstand durch die Schlauchleitung eingeführt werden kann.
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Wenn die Sandauslasseinrichtung betätigt wird, wird der Bremssand, üblicherweise Quarzsand, wie gemäß DB-Norm BN 918 224, mit Druckluft des Schienenfahrzeugs durch das Aufnahmerohr in den ersten Behälter geleitet und setzt sich in dem ersten Behälter ab. Die (Druck-)Luft wird über ein Rohr in den zweiten Behälter abgeströmt, der mit dem flüssigen Filtermedium, beispielsweise Wasser, gefüllt ist.
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In bevorzugten Ausführungsformen sind die Aufnahmeöffnung und die Auslassöffnung des ersten Behälters benachbart zueinander angeordnet, und weisen insbesondere dieselbe Ausrichtung auf.
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Entsprechend kann einströmender Bremssand von der Auslassöffnung weggeführt werden, sodass ein ungewollter Verlust von Bremssand durch die Auslassöffnung des ersten Behälters vermieden werden kann.
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In bevorzugten Ausführungsformen ist die Aufnahmeöffnung des ersten Behälters in einer Oberseite des ersten Behälters angeordnet und ist auf die Unterseite des ersten Behälters ausgerichtet.
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Der Bremssand kann entsprechend auf der Unterseite des ersten Behälters aufgefangen werden und ein Einströmen des Bremssands kann durch die Schwerkraft unterstützt werden, sodass ein Gegendruck in dem ersten Behälter und eine damit verbundene mögliche Verfälschung der Messung vermieden werden kann.
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In bevorzugten Ausführungsformen umfasst der erste Behälter einen zylinderförmigen Körper, welcher an eine Unterseite und eine Oberseite des ersten Behälters angrenzt, wobei die Unterseite zum Auffangen des Bremssands ausgestaltet ist und wobei an der Oberseite die Aufnahmeöffnung und die Auslassöffnung angeordnet sind.
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Der zylinderförmige Körper kann ein Volumen von ca. 0,5 l bis ca. 10 l aufweisen, bspw. ca. 1 l und kann zum Auffangen von zwischen 100g und 500 g Bremssand pro Messung ausgelegt sein. Beispielsweise kann der erste Behälter zum Auffangen von ca. 500 g bis ca. 2 kg Quarzsand ausgelegt sein. Nach dem Austreten der Druckluft aus der Auslassöffnung des ersten Behälters wird die Druckluft in den zweiten Behälter geleitet, in welchem die Druckluft über das Tauchrohr in das flüssige Filtermedium geleitet wird.
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In bevorzugten Ausführungsformen umfasst das flüssige Filtermedium Wasser. Wasser ist kostengünstig und kann leicht ausgetauscht werden, jedoch sind grundsätzlich andere flüssige Filtermedien vorstellbar, wie bspw. Öl-basierte Filtermedien.
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Das flüssige Filtermedium kann von der Druckluft mitgeführten Quarzstaub zumindest teilweise binden, sodass eine Belastung der Arbeits- und Prüfumgebung durch austretenden Quarzstaub verringert werden kann.
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Die Druckluft kann das flüssige Filtermedium in dem zweiten Behälter verdrängen, bevor die überschüssige Luft aus dem zweiten Behälter durch die mindestens eine Auslassöffnung entweichen kann. Über die Eindringtiefe des Tauchrohrs in das flüssige Filtermedium kann ein vorteilhafter Kompromiss zwischen Filterwirkung und Gegendruck durch die zu verdrängende Wassersäule eingestellt werden, welche auch durch die Füllhöhe des flüssigen Filtermediums in dem zweiten Behälter beeinflusst werden kann. Beispielsweise kann die Prüfvorrichtung durch Anpassen des Flüssigkeitsspiegels an unterschiedliche Schienenfahrzeuge mit verschiedenen Austrittsdrücken angepasst werden. Der vorgegebene Flüssigkeitsspiegels kann somit in Bezug auf das Schienenfahrzeug und/oder die Bremsanlage verstanden werden und kann in der Prüfvorrichtung anpassbar sein, bspw. durch Einfüllen oder Ablassen von Teilen des flüssigen Filtermediums.
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Vorzugsweise sind Austrittsöffnungen des Tauchrohrs derart angeordnet, dass sie im Betrieb der Prüfvorrichtung mindestens 10 mm, vorzugsweise mindestens 20 mm von dem vorgesehenen Flüssigkeitsspiegel vertikal beabstandet sind.
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Beispielsweise kann eine Schlauchleitung, welche gleichzeitig als Verbindungsleitung und Tauchrohr genutzt wird, über eine vorgegebene Entfernung in den zweiten Behälter hineinragen, sodass ein Ende der Schlauchleitung unterhalb des vorgesehenen Flüssigkeitsspiegels liegt.
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In bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Tauchrohr eine Mehrzahl von seitlichen Öffnungen, wobei die Mehrzahl von seitlichen Öffnungen unterhalb des vorgesehenen Flüssigkeitsspiegels für das flüssige Filtermedium angeordnet sind, wobei ein Abstand zwischen der Mehrzahl von seitlichen Öffnungen insbesondere mindestens 10 mm und vorzugsweise mindestens 20 mm beträgt.
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Die Mehrzahl von seitlichen Öffnungen können Bohrungen sein, wie Bohrungen in der zuvor genannten Schlauchleitung, welche in vertikaler Richtung näher an dem vorgesehenen Flüssigkeitsspiegel des flüssigen Filtermediums angeordnet sein können als ein in dem flüssigen Filtermedium angeordnetes Ende des Tauchrohrs. Die Öffnungen können ein seitliches Austreten der Druckluft erlauben, wobei ein Durchmesser der entsprechenden Luftblasen über den Öffnungsdurchmesser gesteuert werden kann. Das Austreten über die Mehrzahl von seitlichen Öffnungen kann eine Filterwirkung des flüssigen Filtermediums für Quarzstaub bei gleichzeitig vergleichsweise niedrigem Gegendruck erhöhen.
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Alternativ oder zusätzlich kann das Tauchrohr an seinem unteren Ende eine Mehrzahl von Schlitzen umfassen, welche vollständig unterhalb des vorgesehenen Flüssigkeitsspiegels für das flüssige Filtermedium angeordnet sind. Die Schlitze können, wie die seitlichen Öffnungen, ein Filtern der Druckluft verbessern und/oder einen Gegendruck der Prüfvorrichtung verringern.
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Der vorgesehene Flüssigkeitsspiegel kann sich entsprechend auch durch die vertikale Position der Austrittsöffnung(en) des Tauchrohrs definieren.
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Grundsätzlich sollte oberhalb des Flüssigkeitsspiegels ein ausreichender Freiraum verbleiben, um bei Beaufschlagung des Tauchrohrs mit Druckluft ein direktes Austreten von Flüssigkeit aus dem zweiten Behälter durch Blasenbildung in dem flüssigen Filtermedium zu verhindern. Beispielsweise kann eine verbleibende Höhe oberhalb des vorgesehenen Flüssigkeitsspiegels zwischen ungefähr 50 mm und ungefähr 300 mm sein, wie zwischen 100 mm und 200 mm.
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Die in dem flüssigen Filtermedium gefilterte Druckluft kann anschließend über die mindestens eine Auslassöffnung des zweiten Behälters entweichen, wobei eine Belastung durch Quarzstaub gegenüber herkömmlichen Verfahren verringert werden kann. Vorzugsweise entspricht die Auslassfläche der mindestens einen Auslassöffnung des zweiten Behälters mindestens dem Innendurchmesser der Verbindungsleitung und/oder der Aufnahmeöffnung des ersten Behälters, um einen Widerstand der Prüfvorrichtung gegenüber einströmender Druckluft der Bremssandanlage zu verringern.
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In bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Prüfvorrichtung ferner einen der mindestens einen Auslassöffnung zugeordneten Austrittsfilter, welcher ein Austreten des flüssigen Filtermediums aus dem zweiten Behälter verhindert.
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Beispielsweise kann in einer Oberseite des zweiten Behälters ein mäandernder Pfad ausgebildet sein, um (quarzsandhaltige) Wassertropfen abzulenken, und/oder die Oberseite des zweiten Behälters kann ein poröses Medium umfassen, welches ein Austreten von Quarzstaub und/oder des flüssigen Filtermediums aus dem zweiten Behälter verhindert. Von dem Austrittsfilter aufgefangenes flüssiges Filtermedium kann zurück in den zweiten Behälter fließen, sodass ein zur Verfügung stehendes Volumen des flüssigen Filtermediums im Betrieb im wesentlichen konstant bleiben kann. Ferner kann bei Bedarf in der Oberseite des zweiten Behälters ein zusätzlicher Feinstaubfilter eingesetzt werden.
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In bevorzugten Ausführungsformen umfassen der erste Behälter und/oder der zweite Behälter eine transparente Seitenwand.
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Eine transparente Seitenwand kann es erlauben, den Bremssand optisch zu inspizieren, um die Menge des Bremssandes abzuschätzen sowie um Verschmutzungen zu erkennen. Ferner kann der Füllstand des flüssigen Filtermediums kontrolliert werden und die Filterwirkung überwacht werden.
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In bevorzugten Ausführungsformen umfasst der erste Behälter ferner eine Füllstandanzeige.
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Die Füllstandanzeige kann ein direktes Ablesen des abgegebenen Bremssandvolumens erlauben, welches gegebenenfalls anhand einer bekannten Dichte des Sandes mit einer abgegebenen Bremssandmasse in Verbindung gebracht werden kann. Ferner kann auch an dem zweiten Behälter eine Füllstandanzeige angebracht sein, um den Füllstand des flüssigen Filtermediums überwachen zu können.
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Die Prüfvorrichtung umfasst ferner eine Schienenaufhängung, wobei die Schienenaufhängung eingerichtet ist, an einer Schiene für das Schienenfahrzeug befestigt zu werden, um die Prüfvorrichtung an der Schiene zu halten.
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Die Schienenaufhängung kann einen Haken umfassen, welcher eine Auflagefläche definiert, die einem Schienenprofil, wie einer Schienenbreite, entsprechen kann. Die Prüfvorrichtung kann daher in direkter Nähe zu der Sandauslassöffnung an der Schiene aufgehängt werden, sodass kurze Rohrleitungswege hin zu dem ersten Behälter erforderlich sein können. Eine Fachkraft kann nach dem Koppeln der Prüfvorrichtung mit der Sandauslasseinrichtung die Prüfvorrichtung verlassen und die Bremssandanlage betätigen, während die Prüfvorrichtung durch die Schienenaufhängung gehalten wird. Die Schienenaufhängung kann als Blechwinkel implementiert werden, welcher eine Haltefläche für den ersten und den zweiten Behälter definiert.
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In bevorzugten Ausführungsformen umfasst die Prüfvorrichtung ferner eine Waage zum Messen einer Sandmasse in dem ersten Behälter.
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Beispielsweise kann die Waage in dem ersten Behälter oder kann unter dem ersten Behälter angeordnet sein, um ein Gewicht der abgegebenen Sandmenge in dem ersten Behälter zu messen. Die Waage kann auch beide Behälter tragen, beispielsweise wenn beide Behälter in einem gemeinsamen Gehäuse gehalten werden. Vorzugsweise wird die Waage auf einer Schienenaufhängung angeordnet und trägt den ersten Behälter während eines Prüfvorgangs, um nach dem Betätigen der Bremssandanlage das Gewicht der abgegebenen Sandmenge direkt ablesen zu können.
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Grundsätzlich sollte die Bremssandanlage ein abgegebenes Mindestvolumen von Bremssand (Quarzsand) garantieren. Somit kann eine Verfälschung des Messergebnisses durch den zusätzlichen Widerstand der Prüfvorrichtung zumindest dahingehend hingenommen werden, dass ein effektiver Gegendruck aufgrund eines Luftwiderstands durch das Aufnahmerohr, die Verbindungsleitung, das flüssige Filtermedium und die Mehrzahl an Auslassöffnung in dem zweiten Behälter lediglich dazu führt, dass die im Normalfall abgegebene Bremssandmenge unterschätzt wird. Für ein bekanntes Schienenfahrzeug kann zudem die abgegebene Bremssandmenge anhand von Vergleichsmessungen mit einem Leinensack kalibriert werden.
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Gleichwohl sollte ein systematischer Fehler der Messung der abgegebenen Bremssandmenge durch die Verwendung der Prüfvorrichtung im Idealfall minimal sein, sodass die Messung im wesentlichen unabhängig von den Parametern der betreffenden Bremssandanlage, wie dem effektiven Druck, sein kann. Zu diesem Zweck können die Rohrdurchmesser des Aufnahmerohrs und der Verbindungsleitung an einen Durchmesser der Austrittsöffnung der Bremssandanlage angepasst werden.
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In bevorzugten Ausführungsformen entspricht ein Innenrohrdurchmesser der Verbindungsleitung und des Tauchrohrs im Wesentlichen einem Austrittsrohrdurchmesser der Sandauslasseinrichtung und/oder der Innenrohrdurchmesser der Verbindungsleitung und/oder des Tauchrohrs ist größer als 20 mm.
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Beispielsweise entsprechen die Innendurchmesser des Aufnahmerohrs, der Verbindungsleitung und des Tauchrohrs im wesentlichen dem Durchmesser der Austrittsöffnung üblicher Bremssandanlagen von Schienenfahrzeugen, welche zwischen 20 und 40 mm, wie ungefähr 25 mm oder ungefähr 30 mm, betragen können.
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Bei einer Bremssandanlage werden in einem Prüfzeitraum von ca. 10 Sekunden oder ca. 30 Sekunden üblicherweise zwischen 100 g und 500 g Bremssand abgegeben. Durch Verwendung entsprechender Rohrdurchmesser, wobei eine Verringerung des Rohrdurchmessers in der Vorrichtung im wesentlichen vermieden wird, kann ein systematischer Fehler durch die Verwendung der Prüfvorrichtung kleiner als 20% sein. Durch entsprechende Ausgestaltung des Tauchrohrs, bspw. die Verwendung einer Mehrzahl seitlicher Öffnungen kann dieser systematische Fehler weiter, bspw. auf unter 10%, verringert werden.
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Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Prüfverfahren für eine Sandauslasseinrichtung eines Schienenfahrzeugs, insbesondere mit einer Prüfvorrichtung nach dem ersten Aspekt. Das Verfahren umfasst das Koppeln der Sandauslasseinrichtung mit einem ersten Behälter, sodass mit Druckluft aus der Sandauslasseinrichtung ausgestoßener Bremssand in den ersten Behälter geleitet wird und das Bereitstellen eines zweiten Behälters, welcher über eine Verbindungsleitung mit dem ersten Behälter gekoppelt ist und welcher ein flüssiges Filtermedium umfasst, wobei ein Tauchrohr die Verbindungsleitung mit dem flüssigen Filtermedium koppelt, sodass Druckluft aus dem ersten Behälter über die Verbindungsleitung in das flüssige Filtermedium geleitet wird. Das Verfahren umfasst ferner das Betätigen der Sandauslasseinrichtung für eine vorgegebene Zeitdauer, sodass Bremssand in den ersten Behälter strömt und von diesem aufgefangen wird; und das Messen der Sandmenge in dem ersten Behälter.
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In bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Messen der abgegebenen Sandmasse in dem ersten Behälter nach der vorgegebenen Zeitdauer.
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Das Verfahren umfasst ferner ein Aufhängen des ersten Behälters und des zweiten Behälters an einer Schiene unterhalb des Schienenfahrzeugs.
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In bevorzugten Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner ein Koppeln der Sandauslasseinrichtung mit dem ersten Behälter über ein flexibles Führungsrohr, insbesondere über einen flexiblen Aufnahmeschlauch, wobei das flexible Führungsrohr den ersten Behälter vorzugsweise im wesentlichen luftdicht mit der Sandauslasseinrichtung koppelt.
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In bevorzugten Ausführungsformen liegt die vorgegebene Zeitdauer zwischen 10 Sekunden und 60 Sekunden, insbesondere zwischen 20 Sekunden und 40 Sekunden oder 30 Sekunden.
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DETAILIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Prüfverfahrens ergeben sich am einfachsten aus der Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen bereitgestellt wird, wobei:
- 1 ein Beispiel einer Prüfvorrichtung zeigt;
- 2 ein beispielhaftes Prüfungsverfahren veranschaulicht;
- 3a, 3B ein weiteres Beispiel einer Prüfvorrichtung zeigt; und
- 4 ein weiteres Beispiel einer Prüfvorrichtung mit einer Schienenaufhängung veranschaulicht.
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1 zeigt ein schematisches Beispiel einer Prüfvorrichtung 10, welche die Merkmale mehrerer vorteilhafter Ausführungsformen kombiniert. Die Prüfvorrichtung 10 umfasst einen ersten Behälter 12 und einen zweiten Behälter 14, welche über eine Verbindungsleitung 16 miteinander gekoppelt sind.
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Die Verbindungsleitung 16 ist an einer Auslassöffnung 18 des ersten Behälters 12 angeschlossen und geht an einer Aufnahmeöffnung 20 des zweiten Behälters 14 in ein Tauchrohr 22 über, welches unter einen vorgesehenen Flüssigkeitsspiegel 24 in dem zweiten Behälter 14 führt. Die Verbindungsleitung 16 kann ein flexibler Schlauch sein, welcher in den zweiten Behälter 14 eingeführt wird und das Tauchrohr 22 ausbildet. Der zweite Behälter 14 sollte vor einem Prüfungsvorgang vorzugsweise bis zu dem vorgesehenen Flüssigkeitsspiegel 24 mit einem flüssigen Filtermedium (nicht gezeigt) gefüllt werden, wobei als flüssiges Filtermedium Wasser zum Einsatz kommen kann.
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Der erste Behälter 12 umfasst eine Aufnahmeöffnung 26 in einer Oberseite des ersten Behälters 12, welche benachbart zu der Auslassöffnung 18 des ersten Behälters 12 angeordnet ist. Die Aufnahmeöffnung 26 ist über ein Aufnahmerohr 28 mit einer Sandtröte 30 einer Bremssandanlage eines Schienenfahrzeugs gekoppelt (nicht gezeigt). Das Aufnahmerohrs 28 kann eine flexible Schlauchleitung sein, welche in die Sandtröte 30 der Bremsanlage eingeführt wird, um eine kraftschlüssige und im wesentlichen luftdichte Verbindung zwischen der Sandtröte 30 und dem ersten Behälter 12 herzustellen.
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In den Versuchen der Erfinder an Straßenbahnen konnten zufriedenstellende Ergebnisse mit einem PVC-Schlauch mit einem Außendurchmesser von 31 mm und einem Innendurchmesser von ca. 25 mm erzielt werden. Der PVC-Schlauch konnte als Aufnahmerohr 28 kraftschlüssig in eine Sandtröte 30 eines R-Wagens eingeführt werden und schloss im wesentlichen bündig mit den Sandauslaufschläuchen von S- (Vario) und T-Wägen („Avenio“) ab. Der Fachmann versteht jedoch, dass das Aufnahmerohr 28 grundsätzlich beliebig an eine entsprechende Sandauslasseinrichtung des Schienenfahrzeugs gekoppelt oder angepasst werden kann. bspw. durch geeignete Rohrleitungsadapter oder unterschiedliche Schläuche und/oder Rohrverbinder. Zum Beispiel kann das Aufnahmerohr 28 über ein Austrittsrohr einer Sandauslasseinrichtung geschoben werden, und kann dort, gegebenenfalls mithilfe eines Klemmelements (nicht gezeigt), kraftschlüssig an der Sandauslasseinrichtung gehalten werden.
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Wird die Bremsanlage des Schienenfahrzeugs betätigt, kann Bremssand mithilfe einer internen Druckquelle des Schienenfahrzeugs aus der Sandtröte 30 ausgestoßen werden und über das Aufnahmerohr 28 in den ersten Behälter 12 geführt werden, in welchem der Bremssand auf der Unterseite des ersten Behälters 12 aufgefangen wird. Der erste Behälter 12 kann eine Füllstandanzeige 32 umfassen, an welcher kann ein abgegebenes Bremssandvolumen direkt abgelesen werden kann.
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Ein von der Druckluftquelle des Schienenfahrzeugs in dem ersten Behälter 12 erzeugte Überdruck kann über die Verbindungsleitung 16 entweichen und über das Tauchrohr 22 in das flüssige Filtermedium in dem zweiten Behälter 14 geleitet werden. Seitliche Öffnungen 34 in dem Tauchrohr 22 können ein seitliches Entweichen von Luftblasen aus dem Tauchrohr 22 ermöglichen, um eine Wasserverdrängung zu unterstützen und einen effektiven Gegendruck durch die Prüfvorrichtung 10 gering zu halten. Die seitlichen Öffnungen 34 sollten einen vertikalen Mindestabstand H zu dem vorgesehenen Flüssigkeitsspiegel 24 aufweisen, sodass eine Filterwirkung durch das flüssige Filtermedium sichergestellt werden kann.
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In den Versuchen der Erfinder konnten zufriedenstellende Ergebnisse mit Bohrungen von ca. 3 mm bis ca. 5 mm als seitliche Öffnungen 34 erzielt werden, welche einen Abstand von mindestens ca. 20 mm zu dem vorgesehenen Flüssigkeitsspiegel 24 aufweisen. Der Fachmann versteht jedoch, dass auch kleinere oder größere seitliche Öffnungen 34 verwendet werden können, wie beispielsweise mit Durchmessern zwischen ca. 1 mm und ca. 10 mm, wobei seitliche Öffnungen 34 mit unterschiedlichen Durchmessern unterschiedliche Abstände zu dem vorgesehenen Flüssigkeitsspiegel 24 aufweisen können.
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An der Oberseite des zweiten Behälters 14 sind eine Mehrzahl von Auslassöffnungen 36 angeordnet, durch welche die Druckluft aus der Prüfvorrichtung 10 entweichen kann. Der effektive Innenrohrdurchmesser der Mehrzahl von Auslassöffnungen 36 sollte mindestens dem Innenrohrdurchmesser des Aufnahmerohrs 28, der Verbindungsleitung 16 und des Tauchrohrs 22 entsprechen, sodass ein Widerstand gegenüber der Druckluft geringgehalten werden kann. Beispielsweise kann ein Deckel des zweiten Behälters eine Mehrzahl von Bohrungen mit Durchmessern zwischen 3 mm und 10 mm aufweisen, wie bspw. 5 mm, deren summierter Durchmesser einen Innenrohrdurchmesser der Verbindungsleitung 16 und/oder des Aufnahmerohrs 28 übersteigen. Ferner sollte ein Innenrohrdurchmesser des Aufnahmerohrs 28, der Verbindungsleitung 16 und des Tauchrohrs 22 im Wesentlichen einem Innenrohrdurchmesser der Sandtröte 30 entsprechen oder diesen übersteigen, um eine Verfälschung einer Messung der abgegebenen Bremssandmenge gering zu halten.
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An der Oberseite des zweiten Behälters 14 kann eine Filtermatte angebracht werden, welche die durch die Mehrzahl von Auslassöffnungen 36 ausströmende Luft zusätzlich filtert, um ein Austreten von flüssigem Filtermedium oder von Feinstaub aus der Prüfvorrichtung 10 weiter zu reduzieren.
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Die Prüfvorrichtung 10 ist in dem gezeigten Beispiel über eine Schienenaufhängung 38 an einer Schiene 40 aufgehängt, welche die Radreifen 42 des Schienenfahrzeugs (nicht gezeigt) trägt. Auf der Schiene aufhängen 38 ist eine Waage 43 angeordnet, welche den ersten Behälter 12 trägt, um ein Gewicht des abgegebenen Bremssands in dem ersten Behälter 12 zu messen. Die Prüfvorrichtung 10 kann dazu verwendet werden, die Funktionstüchtigkeit einer Bremssandanlage eines Schienenfahrzeugs zu messen, wobei das flüssige Filtermedium im Betrieb der Bremsanlage entstehenden Quarzstaub zumindest teilweise binden kann, sodass die Prüfung der Bremsanlage sicherer und leichter durchgeführt werden kann. Der erste Behälter 12 und der zweite Behälter 14 können zumindest teilweise transparent sein, um die Abgabe des Bremssandes zu überwachen und/oder um den Bremssand optisch inspizieren zu können.
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2 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines Prüfverfahrens für eine Bremssandanlage. Das Verfahren umfasst das Koppeln der Sandauslasseinrichtung mit einem ersten Behälter 12, sodass mit Druckluft aus der Sandauslasseinrichtung ausgestoßener Bremssand in den ersten Behälter 12 geleitet wird (S10) und das Bereitstellen eines zweiten Behälters 14, welcher über eine Verbindungsleitung 16 mit dem ersten Behälter 12 gekoppelt ist und welcher ein flüssiges Filtermedium umfasst, wobei ein Tauchrohr 22 die Verbindungsleitung 16 mit dem flüssigen Filtermedium koppelt, sodass Druckluft aus dem ersten Behälter 12 über die Verbindungsleitung 16 in das flüssige Filtermedium geleitet wird (S12). Das Verfahren umfasst ferner das Betätigen der Sandauslasseinrichtung für eine vorgegebene Zeitdauer, sodass Bremssand in den ersten Behälter 12 strömt und von diesem aufgefangen wird (S14); und das Messen der Sandmenge in dem ersten Behälter 12 (S16).
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Eine Fachkraft kann beispielsweise die in 1 gezeigte Prüfvorrichtung 10 an einer Schiene 40 in der Nähe der Sandtröte 30 anbringen und den ersten Behälter 12 über das Aufnahmerohr 28 mit der Sandtröte 30 koppeln. Anschließend kann sich die Fachkraft von der Prüfvorrichtung 10 entfernen und die Bremssandanlage für die vorgegebene Zeitdauer, wie bspw. 10 oder 20 Sekunden betätigen. Die Fachkraft kann die abgegebene Bremssandmenge anhand der Füllstandanzeige 32 oder der Anzeige der Waage 43 prüfen. Während der Betätigung entstehender Quarzstaub kann zumindest zum Teil in dem flüssigen Filtermedium in dem zweiten Behälter 14 aufgefangen werden, sodass ein Gesundheitsrisiko für anwesendes Personal während der Prüfung reduziert werden kann.
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3A, 3B zeigen ein weiteres Beispiel einer Prüfvorrichtung 10, wobei der erste Behälter 12 und der zweite Behälter 14 in einem gemeinsamen Gehäuse 44 angeordnet sind. Das Gehäuse 44 umfasst eine Oberseite 46 und eine Unterseite 48, welche über Verbindungsstreben 50 verbunden sind. Zwischen der Oberseite 46 und der Unterseite 48 sind transparente zylindrische Körper 52, 54 angeordnet, welche mit der Unterseite 48 und der Oberseite 46 den ersten Behälter 12 und den zweiten Behälter 14 bilden. Eine Aufnahmeöffnung 26 des ersten Behälters 12 wird durch einen in die Oberseite 46 eingeschraubten Schlauchanschluss gebildet, an welchen eine flexible Schlauchleitung (nicht gezeigt) als Aufnahmerohr 28 angeschlossen werden kann.
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In der Oberseite 46 des Gehäuses 44 sind Schraubwindungen zum Aufnehmen des Schlauchanschlusses und eine Verbindungsleitung 16 ausgebildet, welche den ersten Behälter 12 und den zweiten Behälter 14 miteinander verbinden. An die Verbindungsleitung 16 ist ein Tauchrohr 22 angeschlossen, welches von der Oberseite 46 in ein flüssiges Filtermedium 56 in dem zweiten Behälter 14 ragt. Das Tauchrohr 22 umfasst an seinem unteren Ende Schlitze 58, welche im wesentlichen vertikal durch die Seitenwand des Tauchrohrs 22 verlaufen. Oberhalb der Schlitze 58 kann eine Mehrzahl von seitlichen Öffnungen 34 (nicht in 3A, 3B gezeigt) angeordnet werden, welche durch Bohrungen durch die Seitenwand des Tauchrohrs 22 ausgebildet werden können. Die Mehrzahl von seitlichen Öffnungen 34 sollte in einem Bereich des Tauchrohrs 22 angeordnet werden, welcher unterhalb eines vorgesehenen Flüssigkeitsspiegels 24 liegt und von dem vorgesehenen Flüssigkeitsspiegel 24 durch eine Mindesthöhe H von mindestens 10 mm, vorzugsweise mindestens 20 mm, getrennt ist. Oberhalb des vorgesehenen Flüssigkeitsspiegels 24 verbleibt ein Freiraum von ca. 100 mm bis zu der Oberseite 46, sodass ausgestoßene Tropfen des flüssigen Filtermediums 56 weitgehend in dem zweiten Behälter 14 aufgefangen werden können.
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Auslassleitungen 60 in der Oberseite 46 es Gehäuses 44 koppeln den zylindrischen Körper 54 des zweiten Behälters 14 mit einer Mehrzahl von Auslassöffnungen 36, durch welche Luft aus dem zweiten Behälter 14 entweichen kann.
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Zwischen den Auslassleitungen 60 und der Mehrzahl an Auslassöffnungen 36 ist ein Feinstaubfilter 62 angeordnet, welcher eine zusätzliche Filterwirkung zum Filtern von Feinstaub (bspw. Quarzstaub) bereitstellen kann.
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In der Unterseite 48 des Gehäuses 44 ist im Bereich des ersten Behälters 12 eine Sandauslassklappe 66 angeordnet, welche mit einem Hebel 68 gekoppelt ist und durch Betätigen des Hebels 68 betätigt werden kann, um aufgefangenen Bremssand aus der Prüfvorrichtung 10 abzulassen.
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In der Oberseite 46 des Gehäuses 44 ist im Bereich des zweiten Behälters 14 ferner eine Einfüllöffnung 70 vorgesehen, welche im Betrieb der Prüfvorrichtung 10 mit einer Wassereinfüllschraube verschlossen werden kann. Die Einfüllöffnung 70 führt in die Verbindungsleitung 16, sodass in die Einfüllöffnung 70 eingefülltes flüssiges Filtermedium 56 über Teile der Verbindungsleitung 16 in den zweiten Behälter 14 fließt. Das flüssige Filtermedium 56 kann über einen Auslassstutzen 72, welcher ein manuell betätigtes Ventil 74 umfasst, bei Bedarf abgelassen werden.
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Die gesamte Prüfvorrichtung 10 kann im Betrieb auf eine Waage 43 gestellt werden, welche wie in dem Beispiel aus 1 auf einer Schienenaufhängung 38 gelagert werden kann.
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4 zeigt ein Beispiel einer Prüfvorrichtung 10, wobei der erste Behälter 12 und der zweite Behälter 14 in einem gemeinsamen Gehäuse 44 ausgebildet sind. Die Prüfvorrichtung 10 ist auf einer Schienenaufhängung 38 angeordnet, welche als Blechwinkel ausgebildet ist. Die Schienenaufhängung 38 definiert einen Hakenabschnitt 76, welcher zum Eingreifen mit einer Schiene 40 für ein Schienenfahrzeug ausgebildet ist, um die Schienenaufhängung 38 an der Schiene 40, bspw. in einer Wartungsgrube, einzuhaken bzw. aufzuhängen.
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Die Schienenaufhängung 38 umfasst ferner einen Stützabschnitt 78, welcher ausgebildet ist, um die Prüfvorrichtung 10 zu tragen. Der Stützabschnitt 78 definiert vorzugsweise eine zumindest teilweise formschlüssige Halterung für die Prüfvorrichtung 10, wie durch die dargestellte U-förmige Form des Stützabschnitts 78, um unbeabsichtigte Verschiebungen der Prüfvorrichtung 10 während des Betriebs des Bremssandanlange zu verhindern. Die Form des Stützabschnitts 78 ist jedoch nicht auf die U-förmige Form eingeschränkt, sondern kann auch alternative Gestaltungen aufweisen, wie eine Blechhalterung mit einem Ausschnitt, welcher den ersten Behälter 12 und/oder den zweiten Behälter 14 (bspw. aus dem Beispiel in 1) formschlüssig gegen laterale Verschiebungen sichert.
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Wie in 4 gezeigt, kann die Schienenaufhängung 38 eine (Digital-)Waage 43 tragen, welche zwischen dem Gehäuse 44 und einer Stützfläche des Stützabschnitts 78 der Schienenaufhängung 38 angeordnet werden kann. Vor der Betätigung der Bremssandanlage kann der Zählerstand der Waage 43 notiert werden oder in eine Nullstellung gebracht werden, um das Gewicht des abgegebenen Bremssands bestimmen zu können.
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Die Prüfvorrichtung 10 kann sich zur quantitativen Messung der dosiert abgegebenen Bremssandmenge eignen, wobei eine Quarzstaubbelastung der Prüfumgebung durch das flüssige Filtermedium 56 reduziert werden kann und ein systematischer Messfehler in den Versuchen der Erfinder kontrollierbar war und durch längere Messdauer verringert werden konnte. Der systematische Messfehler kann, wie vorstehend beschrieben, durch eine geeignete Gestaltung des Tauchrohrs 22 und/oder eine Verwendung von an die Schlauauslasseinrichtung angepasste Innenrohrdurchmessern des Aufnahmerohrs 28, der Verbindungsleitung 16 und/oder der Mehrzahl an Auslassöffnungen 36 weiter reduziert werden.
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Die vorstehende Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen und der Zeichnungen dient lediglich der Veranschaulichung der Erfindung und ihrer vorteilhaften Effekte und sollte daher nicht einschränkend verstanden werden. Der Schutzbereich bestimmt sich stattdessen gemäß den anliegenden Ansprüchen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Prüfvorrichtung
- 12
- erster Behälter
- 14
- zweiter Behälter
- 16
- Verbindungsleitung
- 18
- Auslassöffnung des ersten Behälters
- 20
- Einlassöffnung des zweiten Behälters
- 22
- Tauchrohr
- 24
- Flüssigkeitsspiegel
- 26
- Einlassöffnung des ersten Behälters
- 28
- Aufnahmerohr
- 30
- Sandtröte
- 32
- Füllstandanzeige
- 34
- Mehrzahl an seitlichen Öffnungen
- 36
- Mehrzahl an Auslassöffnungen des zweiten Behälters
- 38
- Schienenaufhängung
- 40
- Schiene
- 42
- Radreifen des Schienenfahrzeugs
- 43
- Waage
- 44
- Gehäuse
- 46
- Oberseite
- 48
- Unterseite
- 50
- Verbindungsstreben
- 52
- zylindrischer Körper des ersten Behälters
- 54
- zylindrischer Körper des zweiten Behälters
- 56
- flüssiges Filtermedium
- 58
- Schlitze
- 60
- Auslassleitung des zweiten Behälters
- 62
- Feinstaubfilter
- 66
- Sandauslassklappe
- 68
- Hebel
- 70
- Einfüllöffnung des zweiten Behälters
- 72
- Auslassstutzen
- 74
- Ventil
- 76
- Hakenabschnitt
- 78
- Stützabschnitt