DE2951312C2 - Explosionsgeschützte Diesellokomotive - Google Patents

Description

a) die Hilfsvorrichtungen und die Steuereinrichtungen ausschließlich nicht-elektrisch ausgeführt sind,

b) sämtliche Antriebsverbindungen ausschließlich aus mechanischen und hydraulischen Verbindungsgliedern bestehen und

c) sämtliche Steuereinrichtungen pneumatisch arbeiten, >robei zur Drucklufterzeugung ein außerhalb der explosionsgefährlichen Zonen von dem Antriebsmotor (1) einschaltbarer Luftkompressor (4) und zur Druckluftversorgung der Steuereinrichtungen ein Druckluftspeicherbehälter (8) vorgesehen sind.

Die Erfindung betrifft eine explosionsgeschüizte Diesellokomotive gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

In explosionsgefährlichen Umgebungen im Freien, wie beispielsweise bei diversen An ,gen der Öl-, Chemie- oder anderer Verfahrensindustrie sowie bei bestimmten Bezirken dazugehöriger Ladestationen, Frachtbahnhöfen, Lagern und dergleichen, können nur solche Diesellokomotiven betrieben werden, welche die an sie gestellten behördlichen strengen sicherheitstechnischen Vorschriften und Forderungen restlos erfüllen. Brennbare Gase oder brennbare Dämpfe von Flüssigkeiten, zur Oxidation neigende Stäube von Feststoffen sowie ausgesprochene Explosionsmittel führen andernfalls in diesen Gebieten zur Explosion. Mit derartigen Stoffen müssen nämlich unterschiedliche Handhabungen (z. B. Beladung und Entleerung von Kesselwagen) und Bewegungen, wie beim Wagenrangieren mit beladenen Waggons, durchgeführt werden. Die Voraussetzung einer Explosion ist, daß in der Luft eine brennbare bzw. explosionsfähige Mischung, die in ein Gemisch von Staub, Gas oder Dampf, vorhanden ist, deren Zusammensetzung zwischen den unteren und oberen stoffspezifischen Explosionsgrenzen liegt.

In explosionsgefährlichen freien Umgebungen sind daher statt, den üblichen, d. h normalen Ausführungsformen sogenannte explosionsgeschützte Diesellokomotiven erforderlich. Die Explosionsgefahr ist in mehreren Stufen eingeteilt: Die höchste Gefahrenzone ist am Entstehungs- und Emittierungsort von explosionsfähigen Mischungen, und mit zunehmenden Abstand von diesem Ort nimmt die Gefahr ab und ist in einer bestimmten Entfernung und unter bestimmten Bedingungen nicht mehr vorhandeil. Eine für solche Gebiete vergesehene Lokomotive hält sich daher in Explosionsgefahrzonen unterschiedlicher Kategorie sowie zeitweise auch außerhalb von diesen auf.

Da in der Lokomotivenindustrie nur wenige cxplosionsgeschützte Diesellokomotiven und um so mehr herkömmliche Diesellokomotiven hergestellt werden, werden zur Herstellung von explosionsgeschützten Typen meist bereits zur Verfugung stehende normale Maschineneinheiten und Einrichtungen umgebaut. Beim Um- oder Ausbau eines Lokomotiventyps jedoch bedeuten elektrische Vorrichtungen wie Anlassermotoren, Kabel und der zentrale Hauptakkumulator selbst das ernsthafteste Problem. An solchen Stellen, wo t >it Funken und Lichtbogenbildungen zu rechnen ist, werden druckbeständige Verkapselungen ausgebildet, die Kabel werden in Stahlpanzerrohren geführt und die Elektromotoren werden funkensicher eingekapselt. Bei von Verbrennungsmotoren angetriebenen Schienenfahrzeugen wird ein zentraler Hauptakkumulator vom fachmännischen Standpunkt aus als unentbehrlich beurteilt, denn er ist auch zum Abdecken des Energiespitzenbedarfes geeignet und kann das elektrische Positionsanzeige- und Beleuchtungssystem auch bei nicht laufendem Motor in Betrieb halten. Während seiner Aufladung entsteht aber Knallgas und zu dessen Verdünnung und Abführung muß ein regelmäßiger Luftwechsel in dem auf die vorgeschriebenen Drücke ausgelegten und an den Zuluft- und Abluftstellen mit einer Flammensperre versehenen Akkumulatorschrank gewährleistet werden. Diese Maßnahmen haben einen bedeutenden Mehraufwand zur Folge. Die wichtigsten Mängel und Nachteile einer auf diese Weise explosionsgeschützten elektrischen Vorrichtung sind wie folgt:

— die Wirksamkeit des Explosionsschutzes ist nur provisorisch, d. h. unsicher, weil infolge einer Kollosion und sich insbesondere unbemerkt einstellenden Beschädigungen der Schutzeinrichtung die Explosionsgefahr wieder auftritt.

3ä — Gewicht und Aufwand werden in bedeutendem Maße durch nachträgliche explosionsschutztechnische Umgestaltungen erhöht, die Montage und Wartungsarbeiten werden schwieriger und die Abnahmeprüfungen werden noch komplizierter und auch während des Betriebes warden regelmäßige schutztechnische Überprüfungen notwendig.

Da die oben genannten Nachteile bei den Hauptkraftübertragungssystemen und -einrichtungen in gesteigertem Maße auftreten und fast unlösbare Schwierigkeiten verursachen, werden explosionsgeschützte Lokomotiven praktisch ausnahmslos mit hydraulischer Kraftübertragung gebaut (DE-OS 21 40 929).
Wenn es sich um eine neugeplante explosionsgeschützte Diesellokomotive handelt, kann die Auswahl des günstigsten Energieversorgungs- und Verteilungssystem aller Steuerungs- und anderer Systeme von den Konstrukteuren im Prinzip frei erwogen werden.
Auch hierbei kommen nur elektrische, druckpneumatische, hydraulische und mechanische Einrichtungen in Frage. Was ihre Explosionsgefahr anbelangt, sind aufgrund bisheriger Anwendungserfahrungen die folgenden Feststellungen maßgebend:

- elektrisches System: potentiell große Explosionsgefahr, wird jedoch für Steuer- und andere Hilfseinrichtungen verbreitet angewandt;
— Druckluftsystem: wird zur Betätigung von Steuereinrichtungen und anderen Hilfseinrichtungen (z. B.

für Bremsen) oft herangezogen. Bei begrenzter Luftströmungsgeschwindigkeit biecet das Druckluftsystem einen hervorragenden Exp'osionsschmzgrad. Ein besonderes Problem ergibt sich je-

doch bei der Betätigung des Kompressors: eine in normaler äußerer Umgebung gegebenenfalls noch nicht explosionsfähige Mischung erreicht im Kompressor ein höheres Temperatur- oder Druckniveau und kann in explosionsgefährdeter Umgebung sofort explosionsfähig werden;

— Hydrauliksystem: wird gelegentlich für bestimmte Hilfsbetriebsoperationen der Lokomotiven, z. B. für einen hydrostatischen Antrieb und hydraulische Bremsen (DE-OS 21 40 929). angewendet. Sein Explosionsschutzgrad ist gut;

— Mechanisches System: kann zur Antriebsübertragung eines vom Dieselmotor unmittelbar antreibbaren bzw. in deren Nähe liegenden Verbrauchers (z. B. Kompressor) vorzüglich verwendet werden (Kardan- oder Keilriemenantrieb). Es weist einen hoher. Explosionsschutzgrad auf. sofern die verwendeten Elastopolymere aus antistatischen Komponenten zusammengesetzt sind und Reibung oder eine Kollision nicht auftreten können.

Wenn nun die bei den Konstrukteuren zur Verfugung stehenden, den erforderlichen technischen Stand erreichenden und auf dem Markt erhältlichen Einrichtungen und Konstruktionsteile betrachtet werden, stellt sich die Lage ein wenig anders dar als oben gezeichnet. Auch dort wurden früher anspruchslose, pneumatisch betriebene Einrichtungen verbreitet eingesetzt, wo ein automatischer Betrieb, Schutzmaßnahmen- oder automatische Signale nicht erforderlich waren. Inzwischen haben sich die elektrischen Einrichtungen rasch und allgemein entwickelt und die Möglichkeit geschaffen, sie auch bei der Automatisierung von Lokomotiven zu verwenden, so daß die pneumatischen Systeme allmählich abgedrängt wurden. Neuerdings werden elektronische Einrichtungen neuerer Generation (IC-Schaltungen) immer öfter angewandt. Derartige Ausführungsformen sind in einem Beitrag der Ausgabe »Fahrzeuge, landwirtschaftliche Maschinen« von »ASCO« (Jahrgang 24. 1977.. Nummer 8, S. 304-306) beschrieben.

Auf dem Gebiet der Entwicklung von pneumatischen Elementen zeigen sich Errungenschaften: die statische Bauweise (Ventile, Schieber) wurde noch vollkommener und ganz neuartige sog. pneumatische Logikelemente sind erschienen. (Als pneumatische Elemente werden solche mit geringem Leitungsdurchmesser, kleiner Schlitzöffnung, und mit dünnen Luftstrahlen arbeitende Elemente bezeichnet).

In Steuer-, Prüf-, Schu'.'- und Rückmeldeeinrichtungen der gegenwärtigen Schienenfahrzeuge werden technische L ösungen unterschiedlicher Art verwendet:

— Elektrisch-elektronische Systeme für Eingriffe mit größerem Energiebedarf, ergänzt beispielsweise durch pneumatische Servoeinrichtungen (z. B. »ASCO«):

— Elektrisch-pneumatische Kombinationen mit für bestimmte Funktionen vorgesehenen hochentwikkelten. pneumatischen Zielvorrichtungen (z. B. Prüf- und Rückmeldevonichtung der Firma Westinghouse);

— Überwiegend pneumatische Kombinationen mit wie Maschinenelemente zusammenfügbaren pneumatischen Elementen. Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen pneumatischen Steuereinrichtung ist in der DE-OS 15 80 942 beschrieben:

— Überwiegend pMcumonisch-pncumatisehc Kombi nationen mil wk· Maschinenelemente zusanimenfügbaren pneumonischen Elementen. Ein Ausführungsbeispiel einer derartigen pneumonisch-pneumatischen Steuereinrichtung ist in der DE-AS 17 55231 beschrieben.

Diese vier Ausführungsformen weisen die folgenden Nachteile auf:

In allen diesen Systemen sind mehr oder weniger auch elektrische Ausrüstungen, Einrichtungen und Verbindungen vorhanden. Diese können zwar in aufwendiger Weise explosionsgeschützt ausgeführt werden, jedoch ist ihnen nur eine unstabile Sicherheit zuzuschreiben. Wo auch pneumonische Miniaturelemente eingebaut werden, sind diese gegen ein Verstopfen sehr empfindlich und sind die Montage, die Wartung und die Fehlerbegrenzung außerordentlich schwer und nur bei äußerster Sorgfalt durchzuführen, was ohne ein speziell ausgebildetes Fachpersonal nicht gelöst werden kann. Infolge der ivliniaturabmessungen und geringen Kraft-Wirkungen müssen an den Eingr^iiStellen Signal-Druckverstärker mit bedeutendem Übersetzungsverhältnis eingesetzt werden.

Die im Bau von explosionsgeschützten Diesel'okomotiven internationales Ansehen genießende englische Firma H JNSLET (Leeds) hat neulich in der Erdölraffinerie von Bratislava ihre modernsten Lokomotiven in Betrieb genommen. Darüber berichtete die Zeitschrift »Railway Enginieer« (Heft März-April 1977. S. 61). wo mitgeteilt wird, daß diese Firma neuartige Flammensperren und allgemein bekannte sicherheitstechnische Maßnahmen verwendet hat und es ihr gelungen ist, die Anzahl der elektrischen Einrichtungen (die die Forderungen der Norm BS-329 erfüllen) auf ein Mindestmaß zu verringern.

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst bei einer explosionsgeschützten Diesellokomotive der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Art eine vollständige und daher unbedingt zuverlässige Btseitigung der Explosionsgefahr aufgrund der Betriebseinrichtungen der Lokomotive zu ermöglichen und einen elektrischen Hauptakkumulator sowie elektrisch betriebene Vorrichtungen weitestgehend zu vermeiden.

Dies wird gemäß der Erfindung durch die Merkmalskombination aus dem Patentanspruch erreicht.

Bei einer erfindungsgemäßen Diesellokomotive ist ein elektrischer Hauptakkumulator überflüssig. An elektrischen Vorrichtungen sind allenfalls vorgeschriebene Positions- und Anzeigeleuchten vorhanden, die dann jedoch jeweils als für sich explosionsgeschützte

so Leuchteneinheiten mit eigener eingebauter Batterie ausgebildet sind.

Gemäß der Erfindung ist zur Erzielung eines vollko.nmcnon Expiosionsschutzes auch der zur Drucklufterzeugung erforderliche Luftkompressor einbezogen.

ohne ihn selbst mit einem Explosionsschutz auszustatten. Da nämlich der Luftkompressor von dem Antriebsmotor außerhalb der explosionsgefährlichen Zonen einschaltbar ist und zw Druckluftve sorgung der pneumatischen Steuereinrichtungen ein Druckluftspeicherbe-

wi halter mit entsprechenden Abmessungen vorgesehen ist, kann dieser von dem Luftkompressor regelmäßig, jedoch außerhalb der explosionsgefährlichen Zonen wieder aufgeladen werden. Durch die Erfindung ist das F.xplosionsschutznivc.ui von explosionsgeschütztcn

h-. Diesellokomotiven beträchtlich erhöhl und wird zeitlich stabil und zuverlässig. Die Montage-, Warnings- und Reparamrarbeitcn können ohne besondere Schwierigkeiten und in beliebigen Werkstätten durchgeführt wer-

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig.! schematisch die Energieversorgung einer cxplosionsgeschützten Diesellokomotive, die als Beispiel > mit drei Wellen ausgestaltet ist. in einfacher kinematischer Darstellung: hierbei ist die Energieversorgung der Hauptantriebsverbindungen zu den Hilfsvorrichtungen und der Steuer-. Überwachungs-, Schutz- und Rückmel-(Jeeinrichtungen gezeigt.

Γ i g. 2 die explosionsgeschützte Diesellokomotive in Seitenansicht mit ihrer Positionsanzeige- und Beleuchtungsanlage.

F i g. 3 die Draufsicht der Diesellokomotive aus Fig. 2 und υ

Fig. 4 die Einzelheit A aus F i g. 2 in vergrößerter Darstellung.

Die Energieversorgung der in F i g. 1 gezeigten explosionsgeschützten Diesellokomotive ist durch folgende Maßnahmen sichergestellt. Die angetriebenen Radpaare 2 werden von dem als Dieselmotor ausgeführten Antriebsmotor 1 ausschließlich über mechanische und hydraulische Verbindungsglieder angetrieben. Die einzelnen Verbindungsglieder sind: Kardanwellen 5. ein hydraulisches Getriebe 6. weitere Kardanwellen und verschiedene an der Welle der angetriebenen Radpaare 2 montierte Wellengetriebe. Von den Hilfsvorrichtungen sind der Kühlventilator 3 und der Luftkompressor 4 in F i g. 1 gesondert dargestellt. Die Energieversorgung dieser Flilfsvorrichtungen erfolgt von dem Antriebsmotor 1 über mechanische Verbindungsglieder (Kardanwelle 5. Verteilergetriebe 7). Im Führerhaus 16 sind zur Verwirklichung des explosionsgeschützten Betriebes die Steuereinrichtungen aus den Steuereinheiten 9, den Überwachungseinheiten 10 und 11 und den Rückmeldeeinrichtungen 12 untergebracht. Diese Steuereinrichtungen weisen sämtlich ein pneumatisches Energieversorgungssystem auf: die Druckluft wird mit Hilfe eines außerhalb der explosionsgefährlichen Zonen einschaltbaren Luftkompressors 4 erzeugt und über eine (in Fig. 1 gestrichelt gezeichnete) Rohrleitung in den Druckluftspeicherbehälter 8 gefördert. Von hier aus wird die Druckluft — je nach Bedarf — den einzelnen Steuereinrichtungen zugeführt. Das System weist weder eine elektrische Vorrichtung noch einen zentralen Hauptakkumulator auf.

Laut einschlägigen Vorschriften müssen an bestimmten Stellen 13 einer Lokomotive Positionsanzeige- und Leuchteinheiten 14 eingebaut werden.

Wie aus den F i ρ 2 und 3 ersichtlich, ist je eine Positionsleuchteneinheit 14 oberhalb der Puffer der Lokomotive vorgesehen. Da die explosionsgeschützten Diesellokomotiven in solchen Umgebungen arbeiten, in denen eine ausreichende Raumbeleuchtung von vorneherein vorhanden ist, sind eine oder mehrere Leuchteneinheiten 14 zur Innenbeleuchtung oder zur Beleuchtung der Instrumente und unterschiedlichen Vorrichtungen des Führerhauses 16 nicht immer notwendig. Im Bedarfsfall kann aber die Beleuchtungseinrichtung um eine Leuchteneinheit zur Beleuchtung des Führerhauses 16 ähnlich zu den bereits erwähnten Positionsleuchten 14 erweitert werden.

Derartige selbstständige und für sich explosionsgeschützte Positionsanzeige- und Leuchteneinheiten haben den Vorteil, daß zur Beleuchtung kein zentraler elektrischer Hauptakkumulator und keine an diesem angeschlossene Schalter und dergleichen notwendig sind, so daß es nicht zur Entstehung von Funken und Lichtbogen kommen kann.

In F i g. 4 ist schematisch, jedoch übersichtlich gemäß der Einzelheit A in F i g. 2 die Positionsleuchteneinheit 14 in Seitenansicht dargestellt. Der Leuchtenträger !8 ist. wie gezeigt, an der das Fahrgestell 17 der Diesellokomotive unterstützenden Konsole befestigt und in den l.euchtenträger 18 kann die Leuchteneinheit 14 leicht eingeführt und dort befestigt werden. Diese Befestigung läßt sich bei Bedarf leicht lösen. Die Energieversorgung der Leuchteneinheit ist durch auswechselbare oder aufladbare Batterien 15 sichergestellt. Die Batterien 15 bedürfen keiner Belüftung und ihr Explosionsschutzgrad ist tadellos.

Der Explosionsschutz der Diesellokomotive wird daher durch die in der Zeichnung dargestellten Antriebsverbindungen für die Hauptkraftübertragung und die angetriebenen Hilfsvorrichtungen, die Druckluftbetätigung tier Stpiierpinrirhtiingrn 9, 10. 11_; 12 i.jnrj rlir· nhn.p zentralen Hauptakkumulator und elektrische Verbindungen und Ausrüstungen verwirklichten Positionsanzeige- und Beleuchtungseinheiten erreicht. Das ganze Energieversorgungssystem der explosionsgeschützten Diesellokomotive kann ausschließlich mit zuverlässig explosionsgeschützten Elementen — ohne explosionsgefährliche oder instabil geschützte elektrische Bauelemente — einfach und wirtschaftlich dauerhaft und auf einem Ivhen Schutzniveau aufgebaut und in Betrieb gehalten werden.

HierzL". 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Explosionsgeschützte Diesellokomotive mit einem als Dieselmotor ausgeführten Antriebsmotor und von diesem über Antriebsverbindungen antreibbaren Hilfsvorrichtungen und mit zur Steuerung, Überwachung, Rückmeldung und dergleichen der Betriebseinrichtungen der Lokomotive dienenden Steuereinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kombination: