DE2544362C3 - Vorrichtung zum Schutz von Weichen gegen Schneeablagerungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Schutz von Weichen gegen Schneeablagerungen der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.

In Ländern mit starkem Schneefall treten oft Störungen des Bahnbetriebes durch Schneeablagerungen auf Weichen auf. Deshalb sind verschiedene Verfahren entwickelt worden, Weichen gegen solche Schneeablagerungen zu schützen. Als Beispiele sollen die manuelle Reinigung, die Erzeugung von Wärme zum Aufschmelzen des Schnees, beispielsweise durch elektrische Heizungen, Verbrennungsheizungen, Strahlungsheizungen, Konvektionsheizungen und Wärmeleitverfahren, die Einkapselung bestimmter Teile der Weiche und schließlich pneumatische Verfahren genannt werden, bei denen beispielsweise unter hohem Druck stehende Luft in bestimmten Abständen auf die Weiche gerichtet wird, um den Schnee von bestimmten, besonders empfindlichen Stellen wegzublasen.

Die manuelle Reinigung von Weichen ist jedoch mit sehr hohem Personalaufwand verbunden, so daß die dabei entstehenden Kosten selbst für den Schutz von Weichen im Bahnhofsbereich nicht tragbar sind. Bei einem weit ausgedehnten Schienennetz, wie es beispielsweise in den USA oder Kanada vorhanden ist, läßt sich darüber hinaus dieses Verfahren in der Praxis nicht durchführen. «1

Auf der Erzeugung von Wärme zum Aufschmelzen des Schnees beruhende Verfahren erfordern hohe Installations- und Betriebskosten und arbeiten im allgemeinen auch nicht zuverlässig, so daß es trotzdem oft zu Störungen an den damit beheizten Weichen ■ ■ kommt. Ein weiteres Problem bei diesen Verfahren ist, daß die Erwärmung auf genau kontrollierte Weise durchgeführt werden muß, damit es nicht zu einem Durchbrennen der Weiche und zum Aufschmelzen funktionswichtiger Teile der Weiche kommt Schließlich können bei zu raschem Aufschmelzen der Schneeablagerungen Abwasserprobleme entstehen.

Auch die Umhüllung der besonders empfindlichen Teile einer Weiche mit einem entsprechenden Gehäuse ist äußerst aufwendig, so daß auch dieses Verfahren sich in der Praxis nicht durchsetzen konnte.

Schließlich ist aus der US-PS 28 98 062 eine Vorrichtung zum Schutz von Weichen gegen Schneeablagerungen der angegebenen Gattung bekannt, bei der zeitlich gesteuerte Druckluftimpulse aus einer Düse austreten, um die Schneeablagerungen zu entfernen, die sich an bestimmten Stellen der Weiche angesammelt haben. Dieses intermittierend erfolgende Anblasen von kritischen Stellen einer Weiche mit Druckluft arbeitet jedoch sehr unzuverlässig, da nasser Schnee oder Schnee, der zwischen den beweglichen und den unbeweglichen Schienen zusammengeballt wird, aufgrund des üblichen Betriebs einer solchen Weiche durch diese »Luftstöße« nicht entfernt werden kann, so daß die Weiche trotzdem durch den Aufbau dieser zusammengeballten, eisartigen Schneemassen schließlich funktionsunfähig wird. Diese Luftstöße erfüllen also ihre Funktion allenfalls bei trockenem, nicht haftendem Schnee, bieten jedoch keinen Schutz einer Weiche, die sich auf einer Temperatur von weniger als 0⁰C befindet, gegen nassen, darauf fallenden und daran haftenden Schnee.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Schutz von Weichen gegen Schneeablagerungen der angegebenen Gattung zu schaffen, die bei allen auftretenden Schneearten einen sicheren und zuverlässigen Schutz bietet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung ist im Unteranspruch dargestellt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß nicht die kritischen Stellen einer Weiche durch intermittierende Luftstöße angeblasen werden, um den bereits gefallenen Schnee von diesen Stellen zu entfernen, sondern daß über den zu schützenden Schienen einer Weiche ein kontinuierlicher Luftvorhang ausgebildet wird, so daß der Schnee die Weiche gar nicht erreichen kann, also das obenerwähnte Zusammenballen des nassen Schnees zwischen der beweglichen und der stationären Schiene sicher verhindert wird. Dabei müssen die folgenden Bedingungen erfüllt werden:

1. Der Luftvorhang muß aus den Mündungen der Luftleitung mit einer Geschwindigkeit von wenigstens 30 m/sec austreten, da hierdurch eine sekundäre Luftströmung sowohl unter als auch über dem eigentlich erzeugten Luftvorhang ausgebildet wird. Die untere, sekundäre Luftströmung trifft auf dem Schienenkopf auf, so daß sich ein Wirbelstrommuster in diesem Bereich ergibt, der durch die Leitzunge der Weiche und die Leitung begrenzt wird. Bei Versuchen hat sich herausgestellt, daß dieses sekundäre Wirbelströmungsmuster die Ablagerung des unter dem Hauptvorhang einfallenden Schnees in longitudinal Richtung der Schienen verhindern.

2. Durch die Neigung der Mündungen nach oben ergibt sich eine vertikale Vektorkomponente, so

daß bei der angegebenen Geschwindigkeit von wenigstens 30 m/sec der fallende Schnee aufgefangen und wenigstens so weit mitgenommen werden kann, daß er erst außerhalb des zu schützenden Bereichs den Boden berührt

3. Und schließlich verläuft bei dem angegebenen, niedrigen Neigungswinkel, der im Bereich von 4 bis 6° liegt, der Luftvorhang relativ nahe über dem Boden, so daß sich der bekannte !Coanda-Effekt ergibt Dadurch kann der Luftvorhang die Fläche außerhaib der Schienen über eine relativ große Strecke praktisch frei von Schnee halten. Dies wäre nicht möglich, wenn der Winkel größer als 6° wäre, während bei einem kleineren Neigungswinkel die obenerwähnte, sekundäre Luftströmung nicht erzeugt würde.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 einen Grundriß einer Weiche für ein Schienensystem mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Luftvorhangs nach der vorliegenden Erfindung zum Schutz der Weiche gegen Schneeablagerungen,

Fig.2 einen Schnitt längs der Linie H-II von Fig. 1 und

Fig.3 im vergrößerten Maßstab einen Schnitt längs Linie III-III von Fig.2 eines Teils einer Führung mit Umlenkschaufeln.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine Weiche 1, zum Teil im Detail, mit einer Vorrichtung zur Erzeugung von Luftvorhängen dargestellt, mit denen die Weiche gegen Schneeablagerungen geschützt werden soll. Diese Vorrichtung besteht im wesentlichen aus folgenden Teilen: einer langgestreckten Luftführung 3 mit zwei Luftleitungen 2, 4, die nebeneinander längs des Mittelbereiches der Weiche 1 verlaufen; jede Luftleitung 2,4 enthält einen Lufteinlaß 6,8. Außerdem weisen die Luftleitungen 2, 4 Luftführungen in Form von Durchgängen 10, 12 auf, die sich in Längsrichtung der Luftleitungen 2, 4 erstrecken. Die Querschnittsflächen der Luftdurchgänge 10,12 nehmen in Längsrichtung der Luftleitungen 2, 4, von den Lufteinlässen 6, 8 aus gesehen, kontinuierlich ab.

Ein erster, langgestreckter, düsenförmiger Luftauslaß

14 mit einer langgestreckten, düsenförmigen Mündung

15 verläuft längs einer ersten Seite der Luftführung 3, und zwar längs der Außenseite 16 der Luftleitung 2, um in der Nähe der Seite 16 einen ersten Luftvorhang zur Ablenkung des fallenden Schnees quer über die erste, bewegbare Schiene 18 und weiter quer über einen Teil einer ersten, stationären Schiene 20 in der Nähe der ersten beweglichen Schiene 18 der Weiche 1 zu richten.

Ein zweiter, düsenförmiger Luftauslaß 22 mit einer langgestreckten, düsenförmigen Mündung 23 \ erläuft längs einer zweiten Seite der Luftführung 3, nämlich längs der Außenseite 24 der Luftleitung 4, um einen zweiten Luftvorhang zur Ablenkung des fallenden Schnees quer über eine zweite, bewegliche Schiene 26 in der Nähe der Seite 24 sowie weiter quer über einen Teil einer zweiten, stationären Schiene 28 in der Nähe der zweiten, beweglichen Schiene 26 der Weiche 1 zu richten.

Schließlich ist noch eine Luftquelle 30 in Form eines Zentrifugallüfters 38 mit Hilfe von Kreuzleitungen 32 und 34 an die Lufteinlässe 6 und 8 angeschlossen, um den düsenförmigen Luftauslässen 14 und 22 über die Luftleitungen 2 und 4 Druckluft in der Weise zuzuführen, daß die beiden Luftvorhängc aus den langgestreckten, düsenförmigen Mündungen 15 bzw. 23 mit einer Geschwindigkeit von mindestens etwa 30 m/sec austreten.

Die Weiche 1 hat die übliche Länge von 730 m, wobei nicht unbedingt die gesamte Länge der Weiche gegen den fallenden Schnee oder gegen Treibschnee geschützt werden muß. Wie man F i g. 1 entnehmen kann, verlaufen deshalb die Luftleitungen 2, 4 nicht über die

ίο gesamte Länge der Weiche 1, sondern stehen über die ersten und zweite bewegliche Schiene 18 bzw. 20 nicht mehr als etwa um die zulässigen 5 cm zwischen den Schienen über. Dabei sind die einzelnen Teile so angeordnet daß die Luftleitungen 2, 4 die Flanschab-Standstoleranzen nicht beeinträchtigen.

Die Querschnittsflächen der Luftdurchgänge 10 und 12 nehmen in Längsrichtung von den Lufteinlässen 6 bzw. 8 aus in der Weise ab, daß längs der beiden Luftleitungen 2 und 4 die Luft aus den langgestreckten, düsenförmigen Mündungen 15 und 23 im wesentlichen mit konstanter Geschwindigkeit austritt. Die düsenförmigen Luftauslässe 14 und 22 sind in einem geeigneten Abstand oberhalb der ersten und zweiten beweglichen Schiene 18 bzw. 26 angeordnet. Wegen der obenerwähnten Höhenbegrenzungen für die Luftleitungen 2 und 4 ist die Höhe der düsenförmigen Auslässe 14 und 22 jedoch im wesentlichen auf die Höhe der ersten und zweiten beweglichen Schiene 18 bzw. 26 begrenzt. Um der Höhenbegrenzung Rechnung zu tragen, sind die Luftleitungen 2 und 4 und damit auch die Auslässe 14 und 22 in einem Winkel im Bereich von 4 bis 6°, insbesondere von 5° zur Horizontalen in einer solchen Richtung zu der ersten und zweiten beweglichen Schiene 18 bzw. 26 nach oben geneigt, daß der erste und

3") zweite Luftvorhang aus der langgestreckten, düsenförmigen Mündung 15 bzw. 23 in einer Richtung austritt, die in bezug auf die Horizontale in einem Winkel im Bereich von 4 bis 6°, insbesondere von 5°, geneigt ist, und zwar sowohl zu der ersten als auch zu der zweiten beweglichen Schiene 18 bzw. 26 hin. Damit treten aus der ersten und zweiten langgestreckten, düsenförmigen Mündung 15 bzw. 23 die Luftvorhänge jeweils in einer Richtung aus, die gegenüber der Horizontalen in einem Winkel von 4 bis 6° nach oben geneigt ist und strömen

■t ) dann zu der ersten und zweiten beweglichen Schiene hin und jeweils über diese Schienen hinweg.

Die Geschwindigkeit, mit der sich jeder zur Ablenkung des Schnees dienende Luftvorhang auflöst, ist eine Funktion des Abstandes von der düsenförmigen

j(i Mündung 15 oder 23, aus welcher der Luftvorhang austritt, sowie eine Funktion der Abmessungen der düsenförmigen Mündungen 15 oder 23. Je dicker der Luftvorhang ist, der aus den düsenförmigen Mündungen 15 und 23 austritt, um so geringer ist die Auflösung des

■>) Luftvorhanges in einem bestimmten, vorgegebenen Abstand von der düsenförmigen Mündung 15 oder 23. Andererseits ist dann jedoch eine höhere Energie zur Erzeugung des Luftvorharsgs erforderlich. Aus diesen Gründen sollte ein Optimum zwischen dem für die

' Erzeugung des jeweiligen Vorhanges benötigten Energiebedarfs und der Breite de' düsenförmigen Mündungen 15 und 23 angestrebt werden. Bei der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform wurde dieses Optimum durch Verwendung von düsenförmigen Mündungen 15 und 23 mit einer Breite von etwa 2,5 mm erreicht.

Die Luftquelle 30 enthält einen Zentrifugallüfter 38 sowie einen Elektromotor 40 für den Antrieb des

Zentrifugallüfters. Der Zentrifugallüfter hat einen Einlaß 39 für Luft mit geringer Geschwindigkeit, der so hoch angeordnet ist, daß er in einem ausreichenden Abstand über der zu erwartenden Höhe des gefallenen Schnees oder des Treibschnees liegt. Der Einlaß 39 weist eine Leitung 44 auf, die sich von dem Zentrifugallüfter 38 nach oben erstreckt und einen Deckel 46 mit Übermaß enthält, der über einem oberen Einlaß der Leitung 44 und im Abstand hierzu angeordnet sind, um einen Wiedereintrittsweg für die Luft zu schaffen und die Ablagerung von Schnee in der Leitung 44 möglichst zu verhindern oder zumindest zu verzögern. Der Querschnitt der Kreuzleitung 34 nimmt im wesentlichen auf die Hälfte des ursprünglichen Innenqucrschnitts ab, und zwar an der Steile, wo die Luft in die Luftleitung 2 eintritt, so daß die Druckluft von dem Zentrifugallüfter 38 den Luftleitungen 2 und 4 im wesentlichen mit derselben Geschwindigkeit zugeführt wird.

Fig.3 zeigt einen Teil der Luftleitung 2 und des düsenförmigen Auslasses 14 im Querschnitt, wobei Umlenkschaufeln 42 zu erkennen sind, die sich in dem düsenförmigen Auslaß 14 befinden und nach oben über die langgestreckte, düsenförmige Mündung 15 erstrekken. Die Umlenkschaufeln 42 sind über die gesamte Längsausdehnung der langgestreckten, düsenförmigen Mündung 15 mit gleichen Abständen zueinander angeordnet. Ähnliche Umlenkschaufeln sind mit gleichen Abständen zueinander längs der longitudinalen Ausdehnung der langgestreckten, düsenförmigen Mündung 23 (siehe F i g. 2) angebracht. Die Ablenk- oder Umlenkschaufeln 42 sind aerodynamisch in bezug auf die Richtung X geformt, in der Luft längs des Durchgangs 10 der Luftleitung 2 strömt, so daß der zur Ablenkung des Schnees dienende Luftvorhang im wesentlichen in einem rechten Winkel zu der Achse Y-Y austritt

Im folgenden soll die Funktionsweise dieser Ausführungsform der Vorrichtung zum Schutz von Weichen gegen Schneeablagerungen erläutert werden. Dem Elektromotor 40 wird Energie, also Strom, zugeführt, um den Zentrifugallüfter 38 anzutreiben, so daß die Luftdurchgänge 10 und 12 Druckluft empfangen, die durch die Luftleitungen 2 und 4 strömt. Die durch die Luftleitungen 2 und 4 strömende Druckluft wird durch die Umlenkschaufeln 42 in der Weise abgelenkt, daß sie aus den langgestreckten, düsenförmigen Mündungen 15 und 20 austritt, wie es oben beschrieben wurde, nämlich im wesentlichen im rechten Winkel zu der Längsachse der langgestreckten Durchgänge 15 und 23. Dadurch entstehen Vorhänge zur Ablenkung des Schnees, die über die erste und zweite bewegliche Schiene 18 bzw. 26 sowie über die stationäre Schiene 20,28 verlaufen.

Durch die aus den langgestreckten, düsenförmigen Mündungen 15 und 23 in einem Winkel, der in einem Bereich von 4 bis 6, insbesondere 5°, zur Vertikalen nach oben geneigt ist, austretende Luft werden die durch die Luftvorhänge mitgerissenen Schneeteilchen auf einer Bahn geführt, bei der diese Schneeteilchen außerhalb des zu schützenden Bereiches der Weiche auf den Boden fallen und dort abgelagert werden.

Bei verschiedenen Ausführungsformen dieser Vorrichtung wird eine einzige Luftführung mit einer einzigen, kanalartigen Luftleitung verwendet, auf deren gegenüberliegenden Seiten die düsenförmigen Auslässe 14 und 24 angeordnet sind. Diese beiden Luftauslässe empfangen Druckluft aus einem gemeinsamen, längs der einzigen Luftleitung verlaufenden Durchgang.

Bei einer anderen Ausführungsform befindet sich der Lufteinlaß zu einer Luftleitung in einer mittleren Lage längs der Luftleitung, wobei sich der Innenquerschnitt der Luftleitung in beiden Richtungen von dem Lufteinlaß aus verjüngt.

Bei einer anderen Ausführungsform nimmt die Größe der Abstände zwischen den Ablenkschaufeln 42 auf der Strecke von dem Lufteinlaß zu der Luftleitung hin ab, um sicher zu stellen, daß die Geschwindigkeit der Luft des Luftvorhangs über die gesamte Länge der Luftleitung im wesentlichen gleich ist.

Für einige Anwendungsfälle kann es zweckmäßig sein, die beiden Luftleitungen mit ihrer zugehörigen, beweglichen Schiene verschiebbar anzuordnen, so daß die düsenförmigen Auslässe nicht im Abstand der Bewegung der beweglichen Schienen von diesen angebracht werden müssen.

Schließlich können bei einer anderen Ausführungs-

■10 form dieser Vorrichtung die Gesamtquerschnittsabmessungen einer Luftleitung über die Längsausdehnung der Luftleitung konstant sein, während sich der Querschnitt des Innenraums der Luftleitung beispielsweise mittels einer Trennwand längs des Innenraums der Luftleitung 5 verringert, um auf diese Weise den Querschnitt der Luftleitung, in Längsrichtung von dem Lufteinlaß aus gesehen, zu erhöhen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Schutz von Weichen gegen Schneeablagerungen mit wenigstens einer zwischen den Schienen angeordneten, in Schienenlängsrichtung verlaufenden, an eine Luftquelle angeschlossene Leitung mit Austrittsöffnungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Luftdurchgänge (10; 12) der längs der zu schützenden Schienen (18, 20; 26, 28) angeordneten, langgestreckten Luftleitung (2; 4) in Strömungsrichtung der Luft abnimmt, daß die Austrittsöffnungen als langgestreckte Luftauslässe (14; 22) mit langgestreckten Mündungen (15; 23) längs der den zu schützenden Schienen zugekehrten Seiten der Luftleitung (2, 4) ausgebildet sind, und daß die Luftauslässe (14; 22) oberhalb der Schienen (18, 20; 26,28) angeordnet und in einem Winkel von 4 bis 6° zur Horizontalen nach oben geneigt sind und die Luftqueile (30) derart ausgebildet ist, daß aus den Mündungen (15; 23) die Luft mit einer Geschwindigkeit von mindestens 30 m/sec austritt

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in den langgestreckten Luftauslässen (14; 22) Ablenkschaufeln (42) angeordnet sind, weiche die durch die Luftdurchgänge (10; 12) strömende Luft im rechten Winkel durch die Mündungen (15; 23) der Luftauslässe (14; 22) ablenken.