DE2504189C2 - Zwangsentlüfteter Tunnel für spurgeführte, brennkraftgetriebene Fahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen zwangsentlüfteten Tunnel für spurgeführte, brennkraftgetriebene Fahrzeuge nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie er beispielsweise· aus der GB-PS 10 782/1897 als bekannt hervorgeht.

Zwangsentlüftete Tunnel werden für wirtschaftli'-h arbeitende Omnibusverkehrssysteme benötigt, deren Fahrzeuge sowohl spurgebunden am freien Verkehr als auch am spurgebundenen Verkehr unter anderem in Tunneln teilnehmen sollen. Zur wirtschaftlichen Betriebsweise derartiger Omnibusverkehrssysteme wird ein Antrieb der Fahrzeuge durch den billigen und sparsamen Verbrennungsmotor, insbesondere durch einen Dieselmotor verwendet. Tunnelröhren sind nur dann billig herstellbar, wenn sie eng sind. Man kennt vier konventionelle Methoden der Entlüftung von Fahrzeugtunneln, nämlich eine natürliche Entlüftung durch die Kolbenwirkung der den Tunnel passierenden Fahrzeuge, ferner eine zwangsweise arbeitende Längs-. Quer- und Halbquerentlüftung, jeweils mit Gebläse. Die den ganzen Tunnelquerschnitt erfassenden genannten Zwangsentlüftungen arbeiten nur mit unverhältnismäßig hohen Lüfterleistungen und verursachen demgemäß hohe Kosten.

Die OE-PS 6 070 zeigt eine Zwangsentlüftung für Tunnel, bei der der zwangsweise geförderte Luftstrom nur einen durch Leichtbauwände im oberen Bereich des Tunnels abgeteilten Bruchteil des Tunnclqucrschnitts erfaßt und demgemäß nur geringe Gcbläsclcislungcn nötig sind. Dieser Tunnel weist in der Trennwand zwischen Fahrraum und z.wangscntlüftctcni Saugraum einen beweglichen Längsschlitz auf, der auf seiner ganzen Länge geschlossen und nur im Bereich des Abgaxschnorchels bzw. des lx>k<imotivschornsieins vorübergehend geöffnet ist. Der Schlitz ist gewissermaßen durch eine Lippendichtung geschlossen, die von dem durchgleitenden Abgasschnorchel an der Durchtritisicl-Ie jeweils gespreizt wird. Diese Lippendichtung verhindert nicht nur ein Zurücktreten der ausgestoßenen Abgase aus dem Saugraum in den Fahrraun=, sondern erlaubt auch relativ kleine Saugräume und dewientspre-

chend kleine Absaugeleistungen. Von daher gesehen ist diese Art der Zwangsentlüftung sehr vorteilhaft Nachteilig daran ist jedoch die gleitende Lippendichtung, die bei den hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten an dem ohnehin heißen Abgasschnorchel eine hohe zusätzliche Erwärmung durch Reibung bewirkt. Dadurch kommt es zm einem hohen Dichtlippenabrieb, was die ganze Konstruktion von der praktischen Seite her in Frage stellt. Die Anwendung eines kleinen Spreizwagens i.iit Spreizrollen im Bereich des oberen Endes des Abgasschnor-

chels scheidet aus ästhetischen Gründen aus, weil ein solcher Spreizwagen aufgrund seiner unvermeidbaren Größe bei Omnibussen unangenehm auffallen würde. Ein Verschluß des Schlitzes mittels einer Vielzahl weniger abriebempfindlicher Platten nach einem weiteren Vorschlag dieser Schrift scheidet wegen zu hoher Geräuschentwicklung bei den hohen auffetenden Fahrgeschwindigkeiten aus. Trotz der funktionellen Vorteile der Zwangsentlüftung nach der genannten Schrifttumstelle haften ihr von der praktischen Seite her Nachteile an, so daß der Fachmann nach Lösungen sucht, auch ohne einen Verschluß des Längsschlitzes auszukommen. Die Tunnelentlüftung nach der eingangs bereits zitierten britischen Patentschrift weist einen solchen auf seiner ganzen Länge offenen Längsschlitz zum Saugraum hin auf, durch den der Abgasschnorchel behinderungsfrei hineinragen kann. Bedauerlicherweise hat sich aber gezeigt — davon ist jedoch in dieser Scnrift in keiner Weise die Rede -. daß die in den Saugraum ausgestoßenen Abgase wiix'.er in „in Haupttunncl /u-

AO rückkehren. Dies könnte nur dadurch vermieden werden, daß unvertretbar hohe Absauglcistungen bei den Kntlüftungsgebläsen installiert werden, wodurch dir an sich angestrebte Spareffekt der Tunnclcntluftung völlig in Frage gestellt wird

Aufgabe der Erfindung ist es, die zugrunde gelegte Tunnelentlüftung nut ständig offenem Schlitz zwischen dem Tahrraum und dem Saugraum dahingehend auszugestalten, daß die Auspuffgase nicht in die das Fahrzeug umgebende Luft, das heißt nicht in den Fahrraum des Tunnels gelangen, sondern da" sie in dem abgeteilten, der Absaugung dienenden Saugraum verbleiben und in diesem mit geringer Lüfterleistung abgesaugt werden können, ohne durch den Sog des Fahrzeuges in den Fahrraum zurückzuschlagen.

Diese Aufgabe wird erfind-jngsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Da das Fahrzeug im Tunnel spurgeführt ist, so daß es von einer bestimmten Spur nur wenige Zentimeter abweichen kann, muß der Schlitz auch nur um wenige Zenti-

bo meter breiter sein als das Auspuffrohr, das am Kraft fahrzeug zu diesem Zweck an seiner Heckwand hochgeführt wird und erst in oder über dem Schlitz endet. Die Abgase gelangen so direkt in den abgetrennten Raum und werden aus diesem durch ein oder mehrere Gebläse

h^r. punktucll, z. B. an den Tunnclcndcn abgesaugt. Durch die z.wisehengcschaltcte Pcrforalionswancl erstreckt sich die Punkluell zugcführlc Saugleistung auf eine große Länge des Tunnels, so daß der Fördcreffekl der

Saugluft auf der ganzen Tunnellänge auch mit relativ geringer Saugleistung gegeben ist.

Die Wirksamkeit dieser erfindungsgemäßen Anordnung mag paradox erscheinen, da durch den Einbau eines Strömungshindernisses eine Reduzierung der erforderlichen Antriebsleistung für die Gebläse bei verbessertem Entlüftungsergebnis erzielt werden soll. Um dies einleuchten zu lassen, sei der gattungsbildende Stand der Technik rückschauend aus der Kenntnis der Erfindung nocii einmal gewürdigt: Bei einem Tunnel mit gattungsmäßiger Tunnelentlüftung, also ohne durch Perforationswand abgeteiltem Stauraum, wird sich die Saugslrömung des Gebläses im Saograum auf eine solche Tunnellänge — von der punktuelien Gebläseanschlußstelle aus gemessen — beschränken, innerhalb der die gesamte offene Schlitzfläche mit der Querschnittsfläche des Saugraumes übereinstimmt Der stets offene Schlitz hat je Längeneinheit eine bestimmte offene Verbindungsfläche zwischen Fahrraum und Saugraum. Je länger ein betrachteter Tunnelabschnitt ist, um so größer ist diese offene, durch den Schlitz geschaffene Verbindungsfiäche. Bei einer bestimmten oben angesprochenen Teillänge des Tunnels ist also oiese offene Verbindungsfläche ebenso groß, wie die Querschnittsfläche des Saugraumes. Auf dieser Tunnellänge kommt es zu eir.em mehr oder weniger direkten Strömungskurzschluß zwischen dem Saugraum und dem Tunnelinnern durch den offenen Schlitz hindurch. Außerdem des erwähnten Bereiches der Tunnellänge herrscht im Saugraum Strömungsstillstand, und es baut sich ciemgemäß auch keinerlei Unterdruck in diesem Bereich des Saugraumes auf, der das ausgestoßene Abgas im Saugraurr festhalten könnte. Vielmehr wird der Sog hinter dem Fah^eug das in den Saugraum ausgestoßene Abgas wieder in das Tunnelinnere zurückreißen. Von dort müßte das Abgas erst langsam im Fahrraum in Längsrichtung in den Bereich der vom Strömungskurzschluß erfaßten Schlitzlänge weiter bewegt werden, beispielsweise durch eine gewisse Kolben wirkung der durchfahrenden Fah^euge. Bei beidseitiger Absaugung an den Tunnelenden kann sich ein solcher Längslüftungseffekt im Tunnelinneren überhaupt nicht einstellen. Durch eine Steigerung der Saugleistung kann der oben erwähnte Kurzschlußeffekt bzw. seine Beschränkung auf einen Teilbereich der Tunnellänge um die Sauganschlußstelle herum nicht beseitigt werden. Erst Sei unvertretbar hoher Saugleistung, die den ganzen Saugraumquerschniu zu sehr hohen Strömungsgeschwindigkeiten veranlaßt, kommt es zu einer mäßigen Ausdehnung der Strömung über die angesprochene Teilmenge mit Strömungskurzschluß. Die erforderliche Saugleistung steigt aber wesentlich siärkcr an, als di° von der Zwangslüftung tatsächlich erfaßte Tunncllänge ausgedehnt wird. Wollte mun die Saugleistung so weil steigern, daß die halbe Tunnellängc von der Absaugung erfaßt wird — entsprechend der Tunnelentlüftung zu den beiden Enden hin —. so ist die dafür erforderliche Saugleistung zweifellos größer als die Saugleistung, die für eine den ganzen Querschnitt des Fahrraumes erfassende Längslüftung notig wäre.

Der e-nergiesparende Effekt der erfindungsgemäßen Tunnelentlüftung hingegen ergibt sich dadurch, daß durch ein sich über die ganze Tunnellange erstreckendes Strömungshindernis ein Druckausgleich in Tunnellängsrichtung, nämlich ein sogenannter Wehr-Effekt herbeigeführt wird. Die Strömung wird gewissermaßen gezwungen, sich auch bei mäßiger und vertretbarer Saugleistung weiter in die Tunncllänge auszubreiten, als der oben angesprochenen Kurzschlußlänge entspricht. Zwar kann das Strömungshindernis nur durch ein gewisses Mehr an Saugleistung kompensiert iverden, aber das dazu erforderliche Leistungsplus ist um ein Vielfaches geringer, als bei der oben aufgezeigten gattungsmäßigen Alternative, bei der Saugleistungen erforderlich werden würden, die mindestens der Saugleistung für eine den gesamten Fahrraum-Querschnitt des Tunnels erfassende Längslüftung entsprechen wurden,
In zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung kann der gesamte Saugraum etwa so groß sein, daß er ein Sechsiel des Tunnelquerschnittes ausfüllt und der Stauraum kann etwa ein Fünfte! der Querschnittsfläche des Saugraums einnehmen. Durch die Abtrennung des Saugraumes von dem Stauraum wird die Berührungszeit von Frischluft und Abgas auf wenige Sekunden verkürzt und dadurch die Vermischung von Abgas und Fahrraumluft weitgehend verhindert. Außerdem kann dadurch die Auslegeleistung der Gebläse um etwa das 3'/2fache "ermindert werden.

Die Breite des Schlitzes kann . va 1,5 bis 3mal so groß sein wie die Breite des zu ihm anrenden Schnorchels. Außerdem kann die Summe aller Lochquerschnitte der Perforation des den Saugraum umgebenden Wandteils zweckmäßig kleiner sein als die restliche Oberf'äche desselben. Der Wandteil kann auch durch ein perforiertes Rohr dargestellt sein, das ebenfalls einen Schlitz aufweist, dessen Breite dem Schlitz in der Trennwand entspricht.

Die Perforation des den Saugruim umgebenden Wandteils kann gleichmäßig oder ungleichmäßig sein. Der Saugraum umgibt den Stauraum vollständig. Das oder die Absauggebläse stehen nur mit dem Saugraum in Verbindung.

Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels in der folgenden Beschreibung näher erläutert, der auch weitere Einzelheilen des Gegenstandes der Erfindung entnommen werden können. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Tunnelröhre mit einem Teil eines darin fahrenden Omnibusses, dessen Schnorchelmundung nach oben gerichtet ist und in einem Stauraum endet, der von einem Saugraum umgeben ist, welcher vom eigentlichen Fahrraum abgetrennt ist,

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 11-11 in F i g. 1.

In einer runden Tunnelröhre 1 ist eine Fahrebene 2 vorgesehen, auf der ein Omnibus 3 fahren kann, der nur in engen Grenzen von seiner Fahrrichtung nach rechts oder links abweichen kann.

Die Abgasleitung 4 für die Abgase der Verbrennungskraftmaschine des Motors wird in einem an der Rückseite des Omnibusses hochgeführten Schnorchel 5 geführt jnd ci.dci vor der Mündung 8 des Schnorchels, in der sich ein Verteilungssieb 7 befindet.

Die Schnorcheimündung 6 des Omnibusjes 3 ragt bei der Fahrt desselben durch die Tunnelröhre 1 in einen Stauraum 8 hinein, der von einem Siebrohr 9 gebildet wird, das auf seiher unteren Seite mit einem Schlitz U versehen ist. Mit diesem Schlitz 11 sitzt das Siebrohr 9 auf einem gleichgroßen Schlitz, der von einer Trennwand 12 gebildet wird. Diese Trennwand 12 Irennt den Fahrraum 13, in dem der Omnibus 3 fährt, von dem Saugraum 14, an dessen Enden in der Zeichnung nicht dargestellte Lüftei angeordnet sind.

Beim Betrieb der Tunnelröhren und bei darin fahrenden Omnibussen werden die Abgase durch die Abgasleitung 4 und durch den Schnorchel 5, der auch Motor-

kühlluft führt, geleitet. Noch in der Schnorchelmündung 6 vermischen sich die Abgase mit der Motorkühlluft und dies Gemisch wird in die obere Hälfte des Stauraums 8 geleitet und drängt die darin befindliche Frischluft nach unten durch den Schlitz 11 in den Fahrraum. Der Querschnitt des Stauraums 8 ist so bemessen, daß nur ein Teil der Frischluft durch das aus der Schnorchelmündung 6 austretende Abgas des vorbeifahrenden Omnibusses verdrängt wird. Der Rest der in dem Stauraum 8 befindlichen Frischluft dient als »Puffer« zwischen Frischluft und Abgas. Dieser Puffer verhindert, daß das Abgas sich sofort nach dem Einströmen in den Stauraum mit der Luft im Fahrraum 13 durch den Schlitz 11 hindurch zu vermischen beginnt.

Die Perforation des Siebrohres 9 ist so bemessen, daß nach einer vorbestimmten Zeitspanne — beispielsweise bis zum Eintreffen des nächsten Fahrzeugs — der gesamte Staurauminhali einschließlich der Puffcrluft cin- rns!'." den Saugraurn abgesaugt wird. Das oder die Gebläse müssen einen Unterdruck liefern, der dieses Gemisch aus Abgas und Frischluft auch gegen einen durch Atmosphärenstörung oder durch nachfolgende Fahrzeuge erzeugten Unterdruck im Tunnel sicher absaugen kann. Die ständige Aufrechterhaltung eines hohen Unterdruckes ist nur durch die vorgeschlagene Trennung des Saugraumes 14 vom Stauraum 8 möglich, weil sonst so große Luftmengen durch den Schlitz mit eingesaugt werden müßten, daß sie in Tunnellängsrichtung nicht mehr abführbar sind. Durch diese Maßnahme läßt sich also die Luft ιτν Gebläsen verhältnismäßig geringer Leistung abführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Zwangsentlüfteter Tunnel für spurgeführte brennkraftgetriebene Fahrzeuge, mit einer oberhalb des für die Fahrzeuge bestimmten Teiles des Tunnelquerschnittes — Fahrraum — angeordneten Trennwand, durch die ein an eine Abluftabsaugung angeschlossener Saugraum vom Tunnelquerschnitt abgetrennt ist und in der ein zur Längsachse des Tunnels parallel verlaufender, auf seiner ganzen Länge offener, das obere Ende des Abgasschnorchels eines durchfahrenden Fahrzeuges aufnehmender Schlitz angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Saugraum (14) über dem Schlitz (11) ein einen Stauraum (8) vom Saugraum abtrennendes perforiertes Wandteil (9) angeordnet ist.

2. Tunnel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stauraum (8) etwa '/5 der Quersclinittsfläche des-üiugraumes (14) einnimmt

3. Tur.ner nach Anspruch ! oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe aller Lochquerschnitte der Perforation des den Stauraum (8) umgebenden Wandteiles (9) kleiner ist als die restliche Oberfläche desselben.

4. Tunnel nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugraum (14) etwa '/_b der Tunnelquerschnitts fläche einnimmt.

5. Tunnel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Schlitzes (11) etwa 1." bis 3 mal so groß ist wie die Breite des in ihm zu führenden Schnorchels (5,6).