-
-
Eisenbahn-Kesselwagen für den Transport von Flüssigkeiten
-
Die Erfindung bezieht sich auf einen Eisenbahn-Kesselwagen für den
Transport von Flüssigkeiten, insbesondere Chemikalien und verflüssigten Gasen, z.B.
von tiefkaltem, flüssigem Erdgas, Methan u.dgl., wobei der Tank mit einer Isolierung
versehen und liegend auf dem Untergestell des Kesselwagens angeordnet ist.
-
Die Behälter für Flüssiggas als Kesselwagen für den Schienenbetrieb
haben für das tiefkalte Fördergut Doppelmantelausführungen, wobei der Zwischenraum
isoliert ist. Die Isolierung kann hierbei aus aufgeschäumtem Kunststoff, z.B.
-
Polyurethan, bestehen oder eine Vakuumisolierung sein. Bei der letzteren
Isolierung treten geringere Verdampfungsverluste auf, wobei jedoch höhere Kosten
für die Isolierung anfallen. Die Beförderung von Flüssiggas auf der Schiene
mittels
Kesselwagen unterliegt, bedingt durch den Schienenbetrieb, bestimmten Vorschriften
und Begrenzungen, z.B.
-
in den Außenabmessungen und Gewichten (Achsbelastungen).
-
Es muß das Bahnprofil eingehalten werden, wobei die zugelassene Breite
des Kesselwagens mit Rücksicht auf das Durchfahren von Kurven mit zunehmender Längesdes
Wagens abnimmt. Außerdem muß eine maximale Achsbelastung von zur Zeit 20 t eingehalten
werden. So ergibt sich, daß von der Querschnittsfläche des zugelassenen Bahnprofils
nur eine Teilfläche genutzt werden kann, wobei die vorstehend genannten Bedingungen
einzuhalten sind. Ferner wird eine Mindestbodenfreiheit für die Wagen verlangt,
um die Befahrbarkeit von Rampen, Ablaufbergen etc. zu gewährleisten. Die Rentabilität
des Betriebes eines Eisenbahn-Kesselwagens hängt somit, abgesehen von einer möglichst
geringen Investition für den Wagen, von dem Ausnutzungsgrad des Wagenaufbaues, d.h.
von dem geometrischen Kesselvolumen, innerhalb des Bahnprofils unter Berücksichtigung
der verschiedenen Bedingungen ab.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Eisenbahn-Kesselwagen, z.B. für
tiefkaltes Flüssiggas, zu schaffen, bei dem unter Einhaltung der durch das Bahnprofil
und den Bahnbetrieb gegebenen Bedingungen eine größere Transportkapazität erreicht
wird. Die Erfindung zeichnet sich bei einem Eisenbahn-Kesselwagen der anfangs genannten
Art dadurch aus, daß der liegende, isolierte Tank mindestens zwischen seinen Endteilen
einen unrunden Querschnitt stehender Art aufweist.
-
Durch eine solche Ausbildung des Eisenbahn-Kesselwagens, z.B. für
Flüssiggas, läßt sich ein erheblicher Gewinn an Transportkapazität gegenüber den
Kesselwagen mit rein zylindrischem Tank erreichen. Die Tankform läßt sich dem vor-
gegebenen
Eisenbahnprofil beim Betrieb optimal anpassen, wobei der Ausnutzungsgrad so weit
über demjenigen der üblichen Kesselwagen liegt, daß die Betriebskosten, bezogen
auf die Gestaltung des Kesselwagens, beachtlich unter denjenigen eines Kesselwagens
mit zylindrischem Tank zu liegen kommen.
-
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung ist vorgesehen, daß der
Tank im Bereich der Drehgestelle des Untergestells zylindrischen Querschnitt hat
und in der Mitte seiner Länge im Querschnitt aus zwei zueinandergekehrten Teilkreisen
gebildet ist. Die Teilkreise des Tanks sind also über die Stelle des größten Durchmessers
ein vorbestimmtes Stück weiter geführt. Dabei kann die Isolierung seitlich abgeflacht
ausgebildet sein. Zwischen den zylindrischen Tankenden und dem mit stehendem Querschnitt
ausgebildeten Mittelstück des Tanks sind zweckmäßig Übergangsstücke vorgesehen,
durch die der kreisrunde Querschnitt auf den unrunden stehenden Querschnitt übergeleitet
wird.
-
Da das Bahnprofil eine Begrenzung in der Höhe aufweist, sind die Tankenden,
Ubergangsstücke und das Mittelstück mit ihrer Oberkante vorteilhaft in gleicher
Höhe vorzusehen. Das tragende Untergestell erhält zweckmäßig eine Tieflader-Konstruktion,
wobei der Raum unterhalb der Höhe der seitlichen Holme des Untergestells für den
Tank benutzt ist. Bei längeren Kesselwagen hat die Breitenbegrenzung, bedingt durch
das Fahren in Kurven, ihren größten Wert auf halber Länge zwischen den Drehachsen.
-
Entsprechend kann die Breite des Tanks von den zylindrischen Enden
zum Mittelstück allmählich abnehmen.
-
Dabei kann die Außenisolierung den im Querschnitt gebogen verlaufenden
Seitenflächen des Tanks folgen oder im wesentlichen folgen. Man kann auch eine entsprechende
Abflachung vorsehen. Es ist ferner möglich, den hochkant stehenden Querschnitt des
Tank-Mittelstückes aus drei Kreissegmentteilen zusammenzusetzen. Dabei können auch
mehr als drei Kreissegmentteile Verwendung finden.
-
Bei kürzeren Wagen, z.B. solchen mit zwei Achsen, kann gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung der liegende Tank im unteren Bereich des Querschnittes
an den Seiten Teilkreis-Erweiterungen in Zipfelform innerhalb des Bereiches des
Durchmessers des Tanks erhalten. Auch hierbei wird das gegebene Bahnprofil optimal
genutzt. Hierbei kann man die Anordnung so treffen, daß die Teilkreis-Zipfelerweiterungen
in der Mittenlängsebene des Tanks unmittelbar aneinandergrenzen. Man kann die Teilkreis-Zipfelerweiterungen
- im Querschnitt gesehen - auch durch ein Zwischenstück mit einem dem Tankdurchmesser
angepaßten Teilkreis miteinander verbinden.
-
Der Eisenbahn-Kesselwagen gemäß der Erfindung kann für den Transport
von tiefkalten verflüssigten Gasen mit einer Vakuumisolierung oder mit einer mehr
konventionellen, z.B.
-
aus Polyurethan, Isolierung ausgerüstet werden. Bei Verwendung einer
konventionellen Außenisolierung verringert sich das Gesamtgewicht durch Fortfall
eines gegen Vakuum stabilien Außenmantels. Der Nachteil einer konventionellen Außenisolierung
ist eine höhere Verdampfungsrate, d.h.
-
innerhalb eines bestimmten Zeitraums (Laufzeit der Wagen) steigt der
Tankinnendruck schneller an. Infolge des
höheren Betriebs druckes
kann der Tank nicht die gleiche Gewichtsmenge an Flüssiggas aufnehmen wie bei einer
Vakuumisolierung.
-
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
nachstehend erläutert.
-
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform eines vierachsigen Kesselwagens
für tiefkaltes Flüssiggas in Ansicht und im Schema.
-
Fig. 2 ist eine Draufsicht von Fig. 1.
-
Fig. 3 und 4 stellen Querschnitte nach den Linien III-III und IV-IV
der Fig. 1 dar.
-
Fig. 5 bis 10 veranschaulichen eine weitere Ausführungsform eines
sechsachsigen Kesselwagens gemäß der Erfindung, wobei Fig. 5 eine Seitenansicht
im Schema darstellt.
-
Fig. 6 ist eine Draufsicht auf den Kesselwagen der Fig. 5, schematisch.
-
Fig. 7 bis 10 zeigen Querschnitte nach den Linien VII-VII, VIII-VEII,
IX-IX und X-X der Fig. 5, im größeren Maßstab, schematisch.
-
Fig. 11 bis 14 stellen einen zweiachsigen Kesselwagen gemäß der Erfindung
dar, wobei Fig. 11 eine Seitenansicht ist.
-
Fig. 12 zeigt eine Draufsicht des Kesselwagens der Fig.
-
11.
-
Fig. 13 und 14 sind Ouerschnitte nach den Linien XIII-XIII und XIV-XIV
der Fig. 11.
-
Der Kesselwagen 1 zum Transport von tiefkaltem Flüssiggas nach den
Fig. 1 bis 4 ist ein Vierachswagen mit den auf der Schiene 4 laufenden zweiachsigen
Drehgestellen 2 und 3. Der Tank weist einen Innenmantel 5 und einen Außenmantel
6, jeweils aus geeigneten Werkstoffen, auf, wobei der Raum zwischen Innenmantel
und Außenmantel mit einer Isolierung 7 ausgefüllt ist, gegebenenfalls einer Vakuumpulverisolierung.
Der Innenmantel 5 des Tanks 8 weist an den Tankenden 9, d.h. im Bereich der Auflagerung,
oberhalb der Drehgestelle 2 und 3 zylindrischen Querschnitt auf, wie dieser in der
Fig. 3 gezeichnet ist. In der Mitte seiner Länge ist der Tank 8 mit einem Mittelstück
10 versehen, dessen Querschnitt aus zwei zueinandergekehrten Teilkreisen gemäß der
Querschnittsgestaltung der Fig. 4 gebildet ist. Hierbei kann der Außenmantel 6 an
den Seiten mit einer Abflachung 11 ausgestattet sein.
-
Zwischen den zylindrischen Tankenden 9 und dem Mittelstück 10 sind
Übergangsstücke 12 vorgesehen, durch die die zylindrische Querschnittsform der Endstücke
9 in die hochkant stehende Querschnittsform des Mittelstücks 10 in entsprechender
Weise übergeleitet wird.
-
Tankenden 9, Übergangsstücke 12 und Mittelstück 10 verlaufen mit ihrer
Oberkante in gleicher Höhe. Zum Unterbringen der größeren Höhe bei dem Mittelstück
10 ist das tragende Untergestell 13 in Form einer Tiefladerkonstruktion vorgesehen,
wobei der durch die hochkant stehende
Querschnittsform gemäß der
Fig. 4 zusätzlich erhaltene Laderaum unterhalb der Höhe der seitlichen Holme 14
genutzt wird. Der Außenmantel 6 ist an den zylindrischen Tankenden 9 mittels der
seitlichen Abstützungen 15 mit dem Traguntergestell 13 fest verbunden. Der hochkant
stehende Querschnitt der Stahlmäntel 5 und 6 nach Fig. 4 kann nach unten zwischen
den Holmen 14 so weit geführt werden, wie dies die Mindestbodenfreiheit erfordert.
-
Fig. 5 bis 10 veranschaulichen einen Kesselwagen 17, dessen Tank 18
mittels der seitlichen Abstützungen 15 auf einem Trägeruntergestell 13 ruht, das
auf dreiachsigen Drehgestellen 19 aufliegt. Die Tankenden 20 weisen einen zylindrischen
Querschnitt (Fig. 7) auf, während das Mittelteil 21 bis zur Quermittenebene des
Tanks 18 sich allmählich verjüngt. Die Querschnitte der Fig. 8, 9 und 10 setzen
sich ebenfalls aus je zwei zueinandergekehrten Teilkreisen zusammen, wobei die Breiten
der Querschnitte der Fig. 8 bis 10 sich allmählich verjüngen. Zwischen dem Mittelstück
22 und den übergangsstücken 21 können mehrere Abschnitte zwischengefügt sein. Bei
dem dargestellten Beispiel sind es die Abschnitte 23 und 24, mittels deren die Breite
des Tanks 18 allmählich geringer wird, um das Fahren des Kesselwagens innerhalb
des Bahnprofils bei Durchfahren von Kurven zu ermöglichen. Der Außenmantel 6 folgt
dem Konturenverlatf des Innenmantels 5 im Querschnitt, so daß sich an den Seitenflächen
ebenfalls eine Einschnürung (Wespentaille) ergibt. Durch die längere Bauart der
Drehgestelle beim Sechsachser-Kesselwagen wird der Bereich zwischen den Drehgestellen
verkürzt, was die Mindestbodenfreiheit begünstigt. Außerdem ergeben sich längere
zylindrische Endabschnitte 20 des Tanks 18, wodurch die Länge der Tank-
ausbildung
mit hochkant stehendem Querschnitt verringert wird. Bei einem Kesselwagen mit zwei
Drehgestellen von je drei Achsen kann die Länge zwischen den Drehachsenbeispielsweise
25 m betragen. Die Breite des Mittelstückes des Kesselwagens verringert sich hierbei
auf etwa 80% der Breite der zylindrischen Endteile, während die Höhe des Mittelstückes
zu den zylindrischen Endteilen um etwa das 1,3-fache größer werden kann. Dadurch
ergibt sich eine günstige Raumausnutzung des Bahnprofils im Ruhezustand und während
des Fahrbetriebes. Der Innenmantel des Mittelstükkes des Tanks kann im Querschnitt
auch aus drei Kreissegmenten bzw. mehr als drei Kreissegmenten zusammengesetzt werden.
-
Bei dem Kesselwagen 26 der Ausführungsform der Fig. 11 bis 14 handelt
es sich um einen zweiachsigen Kesselwagen mit den beiden Achsen 29. Bei einem solchen
Kesselwagen 26 kann mindestens der Mittelteil desselben im unteren Bereich des Querschnittes
an den Seiten Teilkreis-Erweiterungen 30 in Zipfelform erhalten, die innerhalb des
Breitenbereiches des Tankdurchmessers verlaufen sollen.
-
Dabei können die Teilkreis-Zipfelerweiterungen in der Längsmittenebene
des Kesselwagens unmittelbar aneinandergrenzen. Zweckmäßig sind die Teilkreis-Zipfelerweiterungen
30 - im Querschnitt gesehen - durch ein Zwischenteil 31 mit einem dem Tankdurchmesser
angepaßten Teilkreis miteinander verbunden, wie dies aus der Fig. 14 zu erkennen
ist. Ein solches Querschnittsprofil nach Fig. 14 kann an dem Tank 27 sich mindestens
zwischen den seitlichen Abstützungen 15 erstrecken. Wenn es sich ermöglichen läßt,
kann die Querschnittsform der Fig. 14 auch etwa durchgehend über die Länge des Tanks
vorgesehen sein.
-
Die Vergrößerung des Tankprofilquerschnittes durch seit-
liche
Wangen 30 erbringt beim Kesselwagen mit zwei Achsen eine Vergrößerung der Transportkapazität
von etwa 9,6% gegenüber einem zylindrischen Tankquerschnitt bei gleicher Tanklänge.
Bei einem Kesselwagen mit vier Achsen liegt der Gewinn an Transportkapazität bei
etwa 9% nach der Art der Fig. 11 bis 14. Bei Anwendung einer hochkant stehenden
Querschnittsform zwischen den Drehgestellen kann man eine Vergrößerung der Transportkapazität
um 20 - 30% erreichen, beispielsweise durch Herstellung des Tanks aus Leichtmetall.
Die Vergleiche gelten gegenüber einem Kesselwagen mit nur einem rein zylindrischen
Tank.
-
Leerseite