DE1903283A1 - Schienenfahrzeug mit Gasturbinenantrieb - Google Patents

Description

Köln, den 14. Januar 1969 TP Sche/Fe - D 69/1

Schienenfahrzeug mit Gasturbinenantrieb

Die Erfindung bezieht sich auf ein Schienenfahrzeug mit oberhalb des nutzbaren Raumes in der Dachpartie angeordneter Gasturbine als Antriebsmaschine.

Es ist bekannt, Gasturbinen als Hauptantriebsmaschine in lokomotiven oder Triebwagen zu verwenden. Ferner ist es bekannt, mit einem Dieselmotor angetriebene Lokomotiven zusätzlich mit einer Gasturbine auszurüsten. In beiden Fällen wurden die Gasturbinen im Innern des Fahrzeuges untergebracht, wodurch wertvoller Raum belegt wurde, der zur Beförderung von Passagieren oder Fracht geeignet wäre.

Es ist ferner bekannt, daß ein Strahltriebwerk versuchsweise auf dem Dach eines Triebwagens aufgebaut wurde. Dieser Versuch verlief aber nicht erfolgreich, da die Ausnutzung des Schubes bei den Geschwindigkeiten eines Sch iemanfahr zeuge s mit sehr schlechtem Wirkungsgrad erfolgt und die Geräuschentwicklung unzumutbar hoch ist und nicht ausreichend gedämpft

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werden kann. Im Bereich der Geschwindigkeiten eines Schienenfahrzeuges ist eine günstige Umsetzung der Gasturbinenleistung in Vortriebskraft nur möglich, wenn sie Yfellenleistung an die Antriebsräder abgeben kann.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Eintauverhältnisse zu schaffen, welche es gestatten, die speziellen Eigenschaften von Gasturbinen für eine vorteilhafte Anwendung in Schienenfahrzeugen auszunutzen. Gelöst wird diese Aufgabe durch Anordnung des gesamten aggregates mit Lufteintritts- und Abgasaustrittsleitungen, Schalldämpfern usw. in der Dachpartie des Schienenfahrzeuges.

Ein Gasturbinenaggregat ist gekennzeichnet durch kleine abmessungen und sehr niedriges Gewicht, aber einen hohen luit- bzw. Abgasdurchsatz. Zuleitungen, Filter und Schalldämpfer für die Ansaugluft sowie Heißgasleitung und Schalldämpfer für das Abgas sind sehr großvolumig. Die leistungsübertragung kann erfindungsgemä3 über elektrische oder hydraulische Leitungen oder eine hochtourige Fernwelle erfolgen, wobei die Leitungen oder '«/eilen beliebig lang sein können und wenig Raum beanspruchen. Das niedrige Gewicht und die kleinen

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Abmessungen der Gasturbine gestatten deshalb ihre Anordnung in der Dachpartie und ermöglichen damit die kürzeste Ausbildung für lufteintritt und Abgasaustritt. Die Anordnung in der Dachpartie ergibt noch einen weiteren Vorteil, nämlich die einfache Möglichkeit der Ausnutzung des Staus. Da solche Gasturbinenaggregate in erster Linie für Triebwagen höchster Geschwindigkeiten in Frage kommen, bei welchen die Ausnutzung des Staus beim Verdichtereinlauf für die Gasturbine schon eine gewisse Rolle spielt, wird deshalb vorgeschlagen, den Dacheinbau no zu wählen·, daß Lüfteinlässe mit Ausnutzung des Staus vorgesehen werden. Γ>ΐβκ kann entweder so geschehen, daß ein Luftansaugraum angeordnet wird, der mit Staueinlässen nach beiden Seiten ausgestattet ist und bei welchem der in die Fahrtrichtung gerichtete [jeweils geöffnet und der gegen die Fahrtrichtung weisende verschlossen wird, oder es v/ird das gesamte Triebwerk mit seiner Verkleidung dreh¹..ar angeordnet und vor F-üirtantritt in die erforderliche hichtung gedreht. Im ersten ..-'· 11 müßte der Al:r-.3^riuetritt nach der Seite gerichtet werden, ir: zweiten Fall v/ird er -nit de;:· Triebwerk immer in die erforderliche Lage -_edreh+, :r.i' Abgnsaustritt in Fahrtrichtung.

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Die erfindungsgemäße Anordnung gestattet, das gesamte Gasturbinenaggregat oberhalb der Fahrkabine des Passagier- oder Gepäckraums anzuordnen, und es ergeben sich dabei Einbauverhältnisse, bei welchen für das Antriebsaggregat praktisch kein Raum verlorengeht, der anderweitig nutzbar gemacht werden könnte. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Leistungsgröße der Turbine so zu wählen, daß die erforderliche Vollast von mehreren Aggregaten pro Zugeinheit aufgebracht wird, die einzeln zu- und abschaltbar sind.

Eine besondere Eigenschaft der Gasturbine ist ihr schneller und sicherer Start, ihre schneit Belastbarkeit sowie eine Verbrauchscharakteristik, die ihre günstigsten Werte bei Vollast hat. Die Zu- und Abschaltung der Aggregate erfolgt deshalb so, daß die für den jeweiligen Fahrzustand notwendige Leistung durch Gasturbinen aufgebracht wird, die mit Vollast laufen, während die übrigen Gasturbinen abgeschaltet sind. Werden Leistungen zwischen den Abstufungen notwendig, so wird nur eine Gasturbine teillastgeregelt. Das Zuschalten der Gasturbine wird zweckmäßig derartig veranlaßt, daß eine gleichmäßige Laufstundenbelnstung aller Triebwerke gewährleistet ist.

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Durch, die erfindungsgemäße Anordnung ergibt sich eine Verbindung lokseitiger und gasturbinenseitiger Vorteile.

Es ist zweckmäßig, zwischen Triebwerk und Passagierraum eine geschlossene Wanne mit nach, außen gerichteten Abflüssen anzuordnen und die Zugänglichkeit für Wartungsarbeiten durch in der Verkleidung der Dachpartie vorgesehene Klappen sicherzustellen.

Die Gasturbine mit dem angeflanschten Hochfrequenz-Generator bzw. der angeflanschten Hydraulikpumpe oder dem Untersetzungsgetriebe kann als austauschfähiges ".ggregat ausgebildet sein, das von seiner Aufhängung und den erforderlichen Anschlüssen leicht lösbar ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführun^sbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Abb. 1 - 3 in. der Stirn- und Seitenansicht und Draufsicht eil Schienenfahrzeug mit auf dem Dach angeordneter mit einem Hochfrequenz-Generator gekuppelter Gasturbine;

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Abb. 4 - 6 ein Schienenfahrzeug mit auf dem Dach angeordneter mit einer Hydraulikpumpe gekuppelter Gasturbine;

Abb. 7-9 ein Schienenfahrzeug mit auf dem Dach angeordneter mit einem Getriebe gekuppelter Gasturbine und zwischen dem Getriebe und den Treibachsen angeordneter Fernwelle.

Mit 1 ist die !fahrerkabine und mit 2 der Fahrgastraum des Schienenfahrzeuges bezeichnet. Oberhalb der Decke 3 ist die Gasturbine 4 angeordnet. Oberhalb des nutzbaren Raumes befinden sich in der Dachpartie die lufteintritte 6 und 7. Kabine 1 und fahrgastraum 2 sind durch Dämmittel gegenüber dem Gasturbinentriebwerk schallisoliert. Mit der Gasturbine 4 ist nach Abb. 1 - 3 ein Hochfreq.uenz-'Generator 5 direkt gekuppelt, dessen Leistung an die Fahrmotoren abgegeben wird. Der Hochfrequenz-Generator 5 wird nit Turbinendrehzahl angetrieben. Die durch Lufteintritte 6 oder 7 in den Luftsammeiraum 8 gelangende Luft wird durch ein Filter 9 dem Sammelraum 10 zugeleitet, der den Hochfrequenz-Generator 5 und den Verdichtereintritt 11 umgibt, Aus dem gleichen Raum saugt auch der Generator 5 seine Kühlluft an der Stirnseite ab und drückt die erwärmte Luft durch den

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Kanal 12 in den Raum 13, der die heißen Teile und den Abgasschalldämpfer 14 in der Gasturbine 4 umgibt. Die Abgase der Gasturbine 4 treten nach Durchströmen des Abgasschalldämpfers 14 seitlich am Wagendach ins Freie. Die in Abb. 2 sichtbare langgezogene Austrittsöffnung kann bei Stillstand der Gasturbine durch eine Klappe verschlossen werden.

Mit der Gasturbine 4 ist gemäß Abb. 4-6 eine Hydraulikpumpe 17 gekuppelt. Die Hydraulikpumpe 17 wird mit Arbeitsturbinendrehzahl oder unter Zwischenschaltung eines Untersetzungsgetriebes angetrieben. Gasturbine 4 und Hydraulikpumpe 17 sowie Abgasschalldämpfer 18 sind au einem verkleideten Aggregat zusammengefaßt, das um einen in der Dachpartie befindlichen Drehpunkt 19 um 180 in horizontaler Ebene drehbar ist und in beiden Stellungen seiner Achsrichtung jeweils in Fahrtrichtung arretiert wird. Durch den Drehpunkt 19 sind die Verbindungsleitungen für die Steuerung, KraftstoffVersorgung und Lei: tungsübertragung geführt.

Die Leitun.; der Hydraul ikpuripe wird iürer Druckölleitungen zu hydraulischen Fahrmotoren geleitet, die sich unmittelbar an der. P.-idsätren befinden. Die LuTt tritt men der in den Abb.

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4-6 dargestellten Anordnung durch die Stauhutze 20 ein, durchströmt den Filter 21 und gelangt in den Verdientereinlauf 22. Der Abgasaustritt ist entgegen der Fahrtrichtung schräg nach oben gerichtet, damit ein weiteres etwa in der Mitte des Triebwagens oder an dessen anderem Ende befindliches Aggregat keine heißen Abgase ansaugt.

In der Abb. 7-9 ist die Anordnung eines aus einer Gasturbine 4 und einem Untersetzungsgetriebe 24 bestehenden Aggregates dargestellt. Die Gasturbinenleistung wird über einen am Abtrieb des Getriebes 24 befindlichen Kegeltrieb auf eine senkrechte hochtourige Fernwelle 25 auf das Triebdrehgestell übertragen unter Zwischenschaltung einer vorzugsweise im Triebdrehgestell angeordneten hydraulischen Kupplung 26 und eines Untersetzungs- und Wendegetriebes 27. Das Gasturbinen-Getriebe-Aggregat k°nn um die durch das Dach des Schienenfahrzeuges reichende Führung der Fernwelle 25 in horizontaler Ebene drehbar angeordnet sein, um einen Fahrbetrieb in beiden Fahrtrichtungen zu ermöglichen.

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Claims (9)

klöckner-humboldt-deutzAQ-Köln Köln, den 14. Januar 1969 TP Sehe/Ie - D 69/1 CJ Patentansprüche

1. Schienenfahrzeug mit oberhalb des nutzbaren Raumes in der Dachpartie angeordneter Gasturbine als Antriebsmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die leistung der Gasturbine über eine Fernverbindung auf die Treibachsen übertragbar ist.

2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Gasturbine (4) ein Hochfrequenz-Generator (5) gekuppelt ist, dessen Leistung an die Fahrmotoren der Treibachsen abgegeben wird.

3. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Gasturbine (4) eine Hydraulikpumpe (17) zum Antrieb eines hydraulischen Achsantriebmotors gekuppelt ist.

4. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasturbine (4) ein Getriebe (24) nachgeschaltet ist und die leistung der Gasturbine mittels einer hochtourigen Fernwelle (25) auf das Getriebe der Treibachsen übertragbar ist.

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5. Schienenfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Triebachsen und der Gasturbine eine hydraulische Kupplung (26) angeordnet ist.

6. Schienenfahrzeug nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekenn zeichnet, daß G-asturbinenaggregate auf mehreren zu einer Zugeinheit zusammengefaßten Schienenfahrzeugen angeordnet werden und einzeln nach Bedarf zu- und abschaltbar sind.

7. Schienenfahrzeug nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekenn zeichnet, daß das Gasturbinenaggregat in horizontaler um einen Drehpunkt (19) um 180° drehbar ist.

8. Schienenfahrzeug nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekenn zeichnet, daß für das Gasturbinenaggregat in beiden Fahrtrichtungen Staueinlässe vorhanden sind, von denen der in die Fahrtrichtung weisende jeweils geöffnet und der gegen die Fahrtrichtung v/eisende verschlossen wird.

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9. Schienenfahrzeug nach den .Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasturbinenaggregat als austauschfähiges Aggregat ausgebildet ist.

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