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Die
Erfindung betrifft eine Lokomotive mit einer Druckluftbeschaffungsanlage,
die insbesondere eine druckluftbetriebene Bremsanlage speist, wobei die
Druckluftbeschaffungsanlage einen Kompressor zur Erzeugung der Druckluft
und eine Lufttrocknungsanlage zur Trocknung der Druckluft aufweist.
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Unter
einer Lokomotive wird auch ein Triebkopf für einen Schienenfahrzeug-Zugverband
verstanden. „Lokomotive" im Sinne der hier vorliegenden
Anmeldung ist jedoch auf ein Triebfahrzeug oder einen Triebkopf
für schwere Schienenfahrzeuge und Zugverbände
beschränkt, insbesondere auf Fern- und Regionalzüge,
und schließt daher leichte Schienenfahrzeuge wie Straßenbahnen
und Untergrundbahnen des Nahverkehrs aus. Die Anforderungen an solche
leichten Schienenfahrzeuge sind von den Anforderungen an Lokomotiven
verschieden und führen zu anderen Anordnungen der Antriebsaggregate
und Hilfsbetriebe, zu denen die Druckluftbeschaffungsanlage gehört.
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Ein
Merkmal einer Lokomotive ist ein Maschinenraum, in dem das oder
die Antriebsaggregate und Hilfsbetriebe angeordnet sind. Da somit
der Innenraum der Lokomotive für technische Einrichtungen
benötigt wird, steht kein Platz für Fahrgäste
oder Transportgut zur Verfügung. Unter einer Lokomotive wird
daher insbesondere ein derartiges Schienen-Triebfahrzeug verstanden,
wobei die Lokomotive an Waggons und/oder andere Lokomotiven angekoppelt
werden kann.
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In
Lokomotiven wird Druckluft zur Versorgung verschiedener Systeme
verwendet, insbesondere für das Bremssystem des gesamten
von der Lokomotive angetriebenen Zugverbandes. Die Druckluftbeschaffungsanlage
ist daher in der Regel (direkt oder z. B. indirekt über
einen Druckluftbehälter) über Steuerelemente an
die Hauptluftleitung der Bremsanlage sowie an weitere Systeme angeschlossen,
z. B. an die Sandstreuanlage, die Spurkranzschmieranlage, die Drucklufthörner
oder die Stromabnehmerhubeinrichtung.
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lokomotive mit
einer Druckluftbeschaffungsanlage anzugeben, wobei der zur Verfügung stehende
Bauraum möglichst gut genutzt werden soll.
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Es
wird vorgeschlagen, den Kompressor und die Lufttrocknungsanlage
unterflur anzuordnen. Vorzugsweise sind weitere Komponenten der
Druckluftbeschaffungsanlage (z. B. ein separater Kondensatabscheider),
auf die noch näher eingegangen wird, ebenfalls unterflur
angeordnet.
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Während
bei leichten Schienenfahrzeugen eine Anordnung von Komponenten der
Druckluftbeschaffungsanlage unterflur teilweise sogar zwingend ist
(z. B. bei Niederflurfahrzeugen), wurde die Druckluftbeschaffungsanlage
bei Lokomotiven im Maschinenraum angeordnet, da unterflur zu wenig
Bauraum zur Verfügung steht und der Maschinenraum Platz bietet.
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Der
Erfindung liegt jedoch die Erkenntnis zugrunde, dass auch bei größeren
Abmessungen der einzelnen Komponenten (insbesondere Kompressor und
Lufttrocknungsanlage) der Druckluftbeschaffungsanlage, als sie bei
leichten Schienenfahrzeugen vorkommen, eine Anordnung der Druckluftbeschaffungsanlage
unterflur möglich ist. Die Abmessungen der einzelnen Komponenten
sind bei Lokomotiven größer, da eine höhere
Luft-Förderleistung erreicht werden muss, die beispielsweise
in der Größenordnung von 2.500 Liter (unkomprimierte
Luft) pro Minute liegt.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein
Kondensatabscheider (z. B. Typ KAB 23-25 der Knorr-Bremse
AG, Moosacher Str. 80, D-80809 München, Deutschland)
als separates Bauteil in geringem Abstand (und in Luftströmungsrichtung)
vor der Lufttrocknungsanlage (z. B. Typ LTZ015.2-H der Knorr-Bremse
AG) vorgesehen. Insbesondere ist der Kondensatabscheider über
eine Verschraubung kompakt (d. h. zu einer gemeinsamen bautechnischen
Einheit) mit der Lufttrocknungsanlage verbunden. Der Kondensatabscheider
hat dabei die Aufgabe, den rein flüssigen Wasseranteil
der komprimierten und abgekühlten Luft zu separieren und
aus dem Druckluftsystem zu bringen, während die (in Strömungsrichtung)
nachgeschaltete Lufttrocknungsanlage dazu dient, der Druckluft den gasförmigen
Wasseranteil zu entziehen und auszuscheiden.
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Vorzugsweise
werden der Kompressor, die Lufttrocknungsanlage und der optional
separat von der Lufttrocknungsanlage angeordnete Kondensatabscheider
oder in die Lufttrocknungsanlage integrierte Kondensatabscheider
als bautechnische Einheit vormontiert, sodass die vormontierte Einheit
in einem Montageschritt unterflur endmontiert werden kann. Insbesondere
werden die Komponenten dieser Einheit über einen gemeinsamen
Tragrahmen mechanisch zusammengehalten. Der Tragrahmen wird vorzugsweise
an einem Längsträger (optional oder zusätzlich
an einem Querträger) des Lokomotivenkastens befestigt.
Der Längsträger definiert dabei den Boden der
Lokomotive. Daher ist die Anordnung unterflur.
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Der
Erfindung liegt ferner die Erkenntnis zugrunde, dass eine Anordnung
der Druckluftbeschaffungsanlage unterflur sogar Vorteile gegenüber
einer Anordnung im Maschinenraum hat: Wenn die Anordnung unterflur
gelingt, können Leitungslängen der Druckluftleitung
verkürzt werden. Dies gilt insbesondere dann, wenn (wie
bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung) die Hauptluftbehälter
der Bremsanlage zumindest teilweise unterflur angeordnet sind. Außerdem
kann Bauraum innerhalb des Maschinenraums gespart werden. Dies ermöglicht es,
die Lokomotive kürzer zu bauen. Außerdem ist die
Endmontage der Druckluftbeschaffungsanlage erleichtert, da sie von
außen montiert werden kann und der für die Montage
vorgesehene Ort daher leichter zugänglich ist.
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Ein
weiterer Vorteil betrifft ein Merkmal einer weiteren bevorzugten
Ausführungsform der Erfindung, nämlich die Verwendung
eines schmiermittelfreien (d. h. die Bewegung der beweglichen Teile
wird nicht mit Schmiermittel geschmiert) Kompressors (insbesondere ölfreien
Kompressors, Typ VV270-T der Knorr-Bremse AG). In diesem Fall kann
das bei der Lufttrocknung erzeugte Kondensat (das im Wesentlichen
aus Wasser besteht) ohne Schädigung der Umwelt ins Gleisbett
abgelassen werden, da es keine Schmiermittel enthält. Eine
Anordnung unterflur führt zu kürzeren Leitungswegen
für die Ableitung des Kondensats. Insbesondere kann das
Kondensat auch ohne jegliche Ablassleitung unmittelbar aus dem Kondensatabscheider
und/oder der Lufttrocknungsanlage abgelassen werden.
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Noch
ein weiterer Vorteil der Anordnung unterflur besteht darin, dass
der Kompressor während der Fahrt der Lokomotive aufgrund
der Kühlung durch Fahrtwind besser und/oder mit geringerem Aufwand
gekühlt werden kann als im Maschinenraum. Dies ist gegenüber
dem leichten Schienenverkehr ein zusätzlicher Vorteil,
da bei dem schweren Schienenverkehr höhere Geschwindigkeiten
erreicht werden, wodurch sich die benötigte Bremsleistung (die
Bremsanlage wird ja durch Druckluft gespeist, daher bedeutet dies
auch zusätzliche Anforderungen an die Druckluftbeschaffung)
einerseits aber auch die Kühlleistung durch Fahrtwind andererseits
erhöht.
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Auch
ist die Kühlungslast im Maschinenraum niedriger, da sich
der Kompressor außerhalb des Maschinenraums befindet. Die
Maschinenraumkühlung kann daher für geringere
Leistungen ausgelegt werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist quer zur
Fahrtrichtung der Lokomotive außenseitig des Kompressors
eine Schallschutzvorrichtung angeordnet, insbesondere eine Schallschutzschürze.
Eine solche Schürze weist insbesondere ein Blech auf, dessen
Oberflächennormale auf den Kompressor ausgerichtet ist.
Das Blech kann an einem oder mehreren Rändern abgewinkelt
sein oder einen abgewinkelt verlaufenden Fortsatz aufweisen, so
dass eine konkave, den Kompressor in Abstand einseitig umgebende
Schallschutz-Abschirmung gebildet ist. Vorzugsweise ist an der Schallschutzschürze
(z. B. auf der Innenseite, d. h. auf der Seite des Kompressors)
eine Schall-Dammmatte angeordnet, insbesondere auf das Blech aufgeklebt.
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Vorzugsweise
ist die Druckluftbeschaffungsanlage unabhängig davon, ob
es sich bei der Lokomotive um eine dieselelektrisch angetriebene
(DE-) oder um eine rein elektrisch angetriebene (E-)Lokomotive handelt,
in derselben Weise ausgeführt und an der derselben Stelle
unterflur angeordnet. Insbesondere kann die oben beschriebene bautechnische Einheit
vormontiert werden und wahlweise an einer DE-Lokomotive oder einer
E-Lokomotive angeordnet werden.
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Bei
einem konkreten Konzept zur Serienfertigung von DE-Lokomotiven und
E-Lokomotiven ist an derselben Stelle im Unterflur-Bereich der Lokomotive im
Fall einer DE-Lokomotive ein Kraftstofftank angeordnet und im Fall
einer E-Lokomotive ein Transformator zum elektrischen Anschluss
an ein elektrisches Energieversorgungsnetz angeordnet. Dabei verbleibt
unterflur jeweils an derselben Stelle ein Freiraum vor und/oder
hinter dem Kraftstofftank bzw. Transformator, in dem die Druckluftbeschaffungsanlage
angeordnet wird.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist unterflur
somit jeweils ein Freiraum (in Längsrichtung, d. h. in
Fahrtrichtung) vor und hinter dem Kraftstofftank bzw. Transformator
vorhanden. Jedem dieser Freiräume sind Befestigungsmittel
an der tragenden Konstruktion des Lokomotivenkastens zugeordnet,
sodass in jedem der beiden Freiräume zwei verschiedene
Einrichtungen unterflur angeordnet und an der tragenden Konstruktion
befestigt werden können. Bei der im Folgenden beschriebenen konkreten
Ausführungsform ist in einem der beiden Freiräume
die Druckluftbeschaffungsanlage (als eine Einrichtung) angeordnet
und daneben ist (als zweite Einrichtung) in demselben Freiraum ein
Druckluftbehälter angeordnet, der aus der Druckluftbeschaffungsanlage
gespeist wird.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme
auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Die einzelnen
Figuren der Zeichnung zeigen:
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1 schematisch
eine dreidimensionale Ansicht auf einen Unterflur-Bereich einer
Lokomotive,
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2 eine
schematische Ansicht von unten auf die in 1 dargestellte
Anordnung.
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Unter
"unterflur" wird in dieser Beschreibung verstanden, dass die jeweiligen
Bauteile unterhalb eines Bodens der Lokomotive angeordnet sind und
insbesondere von unterhalb der Lokomotive zugänglich sind,
wobei jedoch Abdeckungen und andere Bauteile den Zugang erschweren
können.
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1 zeigt
schematisch einen Teil des Unterflurbereichs einer Lokomotive. Die
Ansicht zeigt einzelne Baugruppen und Komponenten der Lokomotive,
die unterflur angeordnet sind, von schräg unten. Die Darstellung
ist nicht maßstabsgerecht zu verstehen, und es sind weitere
Komponenten (z. B. die Druckluftverrohrung) und Teile (z. B. der
Tragrahmen der Druckluftbeschaffungsanlage) aus Gründen der Übersichtlichkeit
weggelassen.
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Im
Vordergrund, oben im Bild, ist ein Längsträger 5 erkennbar.
Links im Bild sind ein Rad 7 und ein Teil des Drehgestells 9 dargestellt.
Im Hintergrund sieht man die Unterkante eines weiteren Längsträgers 3.
Betrachtet quer zur Fahrtrichtung begrenzen die Längsträger 3, 5 den
Unterflurbereich der Lokomotive, in dem Raum für die Anordnung
von Teilen, Komponenten und Baugruppen ist, die z. B. am Unterboden,
an einem oder beiden der Längsträger 3, 5 oder
an weiteren Befestigungsmitteln im Unterflurbereich befestigt sein
können. In anderer Ausgestaltung können die beiden
Längsträger jedoch auch näher beieinander
angeordnet sein, sodass auch seitlich (quer zur Fahrtrichtung) über
die Längsträger hinaus Gegenstände unterflur
angeordnet sein können.
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Rechts
in der 1 ist ein Kraftstofftank 11 einer dieselelektrisch
angetriebenen Lokomotive erkennbar. Alternativ kann an dieser Stelle
ein Transformator angeordnet sein, wenn es sich bei der Lokomotive
um eine rein elektrisch angetriebene Lokomotive handelt. Zwischen
dem Kraftstofftank 11 und dem Drehgestell 9 befindet
sich Platz für die Anordnung der Druckluftbeschaffungsanlage,
wobei dort auch andere Einrichtungen und Gegenstände angeordnet
sein können, beispielsweise ein Sandkasten, ein Batteriekasten
oder ein Druckluftbehälter. In der Darstellung von 2 erkennt
man auch den Druckluftbehälter, der dort mit dem Bezugszeichen 19 bezeichnet
ist.
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Die
Druckluftbeschaffungsanlage besteht aus den funktionalen Komponenten
Kompressor 13, Lufttrocknungsanlage 15 und separater
Kondensatabscheider 17. "Funktional" bezieht sich auf die
Erzeugung und Konditionierung der Druckluft. Darüber hinaus
sind noch weitere Komponenten der Druckluftbeschaffungsanlage vorhanden,
nämlich insbesondere Rohre und Anschlüsse für
den Luftstrom sowie der Tragrahmen, der die funktionalen Komponenten
trägt und an der tragenden Konstruktion der Lokomotive
befestigt ist. Diese nicht funktionalen Komponenten sind aus Gründen
der Übersichtlichkeit in 1 nicht dargestellt.
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In 2 ist
ein Teil der Leitungsverbindungen dargestellt, nämlich
eine Leitungsverbindung zwischen dem Kompressor 13 und
dem separaten Kondensatabscheider 17 und eine Leitungsverbindung
zwischen dem separaten Kondensatabscheider 17 und der Lufttrocknungsanlage 15.
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Im
oberen Teil der 2 ist außerdem eine Schallschutzschürze 21 erkennbar,
die an dem Längsträger 5 befestigt sein
kann und sich von dem Längsträger 5 nach
unten (aus der Bildebene heraus) erstreckt. An ihrem unteren Ende
kann die Schallschutzschürze 21 abgewinkelt sein
und sich in Richtung des gegenüberliegenden Längsträgers 3 erstrecken.
Die Abwinklung ist aus 2 nicht erkennbar.
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Die
von der Lufttrocknungsanlage 15 ausgehende Leitung wird
in dem konkreten Ausführungsbeispiel von 2 an
einem T-Stück in zwei Zweige aufgeteilt und führt
zum einen in den benachbarten Druckluftbehälter 19 (z.
B. 400 l-Hauptluftbehälter der Bremsanlage) und zum anderen
(wie durch einen Pfeil angedeutet) durch ein Bodenblech nach oben
in das im Maschinenraum der Lokomotive angeordnete, Druckluftgerüst
(zum Betrieb weiterer Einrichtungen der Druckluft- und Bremsanlage).
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- - Typ KAB 23-25
der Knorr-Bremse AG, Moosacher Str. 80, D-80809 München,
Deutschland [0009]