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Sandungsvorrichtung für Schienenfahrzeuge
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Die Erfindung betrifft eine Sandungsvorrichtung für Schienenfahrzeuge,
mit einem Sandbehälter, in welchen zumindest nahe des Sandbehälter-Bodens den Sandinhalt
durchlüfteten Druckluft einleitbar ist, mit einer druckluftbetätigten Austragvorrichtung
zum Austrag dosierter Sandmengen aus dem Sandbehälter in ein Sandungsrohr, und mit
einer zumindest während Sandungsvorgängen Druckluft in das Sandungsrohr einblasenden
Ejektordüse.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sandungsvorrichtung
der genannten Art in einfacher Weise derart auszubilden, daß bei geringem Energieaufwand
eine die Fließfähigkeit des Sandes erhaltende, gegebenenfalls dessen Trocknung bewirkende
Sandaufbereitung erfolgt, daß bestimmte Sandmengen je Zeiteinheit ausgefördert werden,
wobei die Sandmenge weitgehend unabhängig von der Sand-Konsistenz und reproduzierbar
sein soll,und welche zu ihrem Betrieb nur einen niedrigen, pneumatischen Betriebsdruck
bedarf.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Austragvorrichtung
die auszutragenden Sandmengen mechanisch dosiert und daß die Abluft des flruckluftantriebes
der Austragvorrichtung den Sandinhalt durchlüftet.
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Die nach der Erfindung vorteilhafte, weitere Ausgestaltung der Sandungsvorrichtung
kann den Unteransprüchen entnommen werden.
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In der Zeichnung Figur 1 ist ein nach der Erfindung ausgebildetes
Ausführungsbeispiel einer Sandungsvorrichtung schematisch dargestellt, und Figur
2 zeigt ein Diagramm zum Verdeutlichen der Wirkungsweise der Sandungsvorrichtung
nach Fig. 1.
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Die Figur 1 zeigt einen Sandbehälter 1, der oben durch einen undichten
Deckel 2 abgedeckt ist. Der Sandbehälter-Boden 3 ist trichterförmig ausgebildet
und geht an seiner tiefsten Stelle in einen Sandeinlaß 4 einer Dosierpumpe 5 über.
Das Gehäuse 6 der Dosierpumpe ist an den unteren Abschnitt des Sandbehälter-Bodens
3 angesetzt. Eine umlaufende Wandung 7 verbindet das Gehäuse 6 mit dem unteren Abschnitt
des Sandbehälter-Bodens 3 unter Bilden eines Ringraumes 8. Innerhalb des Ringraumes
8 weist der Sandbehälter-Boden 3 als Durchlüftungseinlaß dienende, kleinquerschnittige
Durchbrechungen 9 auf; diese Durchbrechungen können auch in nicht dargestellter
Weise durch einen porösen, in den Sandbehälter-Boden 3 eingesetzten Wandungsabschnitt
aus Sinterwerkstoff gebildet sein.
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Das Gehäuse 6 beinhaltet nahe seines einen Endes einen Beaufschlagungsraum
10, der durch eine Leitung 11 mit Druckluft beaufschlagbar ist. Die Leitung 11 führt
über ein Betätigungsventil 12 zu einer Leitung 13, die an eine nicht dargestellte
Druckluftquelle, beispielsweise den Haupt- oder Hilfsluftbehälter des Schienenfahrzeuges
angeschlossen ist. Der Beaufschlagungsraum 10 ist von einem Kolben 14 begrenzt,
der andererseits von einer in einem Raum 15 befindlichen Feder 16 belastet ist.
Die den Kolben 14 führende Zylinderwandung 17 ist von einer Entlüftungs-
öffnung
18 durchbrochen, welche in den Ringraum 8 führt.
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Die Entlüftungsöffnung 18 ist vom Kolben 14 überschleifbar, sie befindet
sich nahe der gemäß Fig. 1 rechten Hubendlage des Kolbens 14, welche dieser Kolben
14 bei überwiegender Beaufschlagung vom Druck im Beaufschlagungsraum 10 einnimmt;
in dieser Hubendstellung kommuniziert die Entlüftungsöffnung 18 mit dem Beaufschlagungsraum
10, in anderen Hubstellungen des Kolbens 14 nach Uberschleifen durch diesen dagegen
mit dem Raum 15. Der Durchlaßquerschnitt der Entlüftungsöffnung 18 und der Durchbrechungen
9 ist größer als derjenige Durchlaßquerschnitt, durch welchen der Beaufschlagungsraum
10 durch die Leitung 13, das Betätigungsventil 12 und die Leitung 11 mit Druckluft
beaufschlagbar ist. Der Kolben 14 ist mit einem stößelartigen Förderkolben 19 verbunden,
der zylindrische oder prismatische Gestalt aufweisen kann. Der Förderkolben 19 durchragt
den Raum 15, ist in einer Gehäusetrennwand 20 zumindest verschmutzungsdicht verschieblich
geführt und endet in einem Dosierzylinder 21. Der Sandeinlaß 4 mündet nahe des förderkolbenseitigen
Endes von oben her in den Dosierzylinder 21 ein, derart, daß er bei einer Hubbewegung
des Kolbens 14 entgegen der Kraft der Feder 16 vom Förderkolben 19 überschliffen
wird. Am anderseitigen Ende des Dosierzylinders 21 befindet sich eine von der Bodenfläche
22 des Dosierzylinders 21 aufsteigende Querwulst 23, welche in Art einer Sandtreppe
den Dosierzylinder 21 von der Einmündung eines Sandungsrohres 24 abgrenzt. Unter
Berücksichtigung des Fließverhaltens des Sandinhaltes 25 des Sandbehälters 1 kann
es besonders zweckmäßig sein, dem Förderkolben 19 und den Dosierzylinder 21 mit
quadratischem oder rechteckigem Querschnitt auszubilden. Der Kolben 14 und der zu
diesem gleichachsige Förderkolben 19 sind im Gehäuse 6 mit waagrechter Achsrichtung
angeordnet. Das Sandungsrohr 24 führt nach unten aus dem Gehäuse 6 heraus, wobei
nahe seiner Einmündung in den Dosierzylinder 21 in das Sandungsrohr 24 eine Ejektor-
düse
26 einmündet, durch welche in das Sandungsrohr 24 ein die Sandförderung unterstützender
Luftstrom einblasbar ist. Das Sandungsrohr 24 führt vom Gehäuse 6 weg schräg nach
unten, dicht vor eine nicht dargestelite Aufstandstelle eines Rades des Schienenfahrzeuges
auf einer Schiene, derart, daß durch das Sandungsrohr 24 geförderter Sand dicht
vor dieser Aufstandstelle auf die Schiene gelangt. Die Ejektordüse 26 bildet die
Mündung eines Kanales 27, der in nicht dargestellter Weise an die Leitung 11, die
Leitung 13 oder eine sonstige, nicht dargestellte Luftversorgungseinrichtung angeschlossen
sein kann.
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Bei abgeschalteter Sandungsvorrichtung ist das Betätigungsventil 12
geschlossen und die Teile der Sandungsvorrichtung nehmen die aus Fig. 1 ersichtlichen
Lagen ein, wobei sich der Kolben 14 und der mit diesem verbundene Förderkolben 19
in ihren gemäß Fig. 1 linken Endlagen befinden. Die Entlüftungsöffnung 18 mündet
in den Raum 15 ein und der Sandeinlaß 4 steht in freier Verbindung mit dem Dosierzylinder
21, so daß Sand aus dem Sandinhalt 25 des Sandbehälters 21 durch den Sandeinlaß
4 in den Dosierzylinder 21 einfließt und letzteren mit Sand füllt. Die Querwulst
23 verhindert hierbei ein übertreten des Sandes aus dem Dosierzylinder 21 in das
Sandungsrohr 24. Es sei angenommen, daß der Kanal 27 an die Leitung 11 angeschlossen
sei, wie bereits erwähnt wurde.
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Wird das Betätigungsventil 12 geöffnet, so strömt Druckluft aus der
Leitung 13 durch das Betätigungsventil 12 und die Leitung 11 in den Beaufschlagungsraum
10 ein und beaufschlagt den Kolben 14, welcher hierdurch entgegen der Kraft der
Feder 16 gemäß Fig. 1 nach rechts verschoben wird, den Förderkolben 19 mitnimmt
und letzteren in den Dosierzylinder 21 hineindrückt. Durch den Förderkolben 19 wird
dabei Sand aus dem Dosierzylinder 21 verdrängt, dieser Sand
gelangt
über die Querwulst 23 in das Sandungsrohr 24 und wird, unterstützt durch die seit
Öffnen des Betätigungsventils 12 aus der Ejektordüse 26 in das Sandungsrohr 24 eingeblasene
Luft, durch das Sandungsrohr 24 vor die Aufstanzstelle des Fahrzeugrades auf der
Schiene gefördert.
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Während dieser Hubbewegung überschleift der Förderkolben 19 die Einmündung
des Sandeinlaßes 4 in den Dosierzylinder 21, so daß kein Sand aus dem Dosierzylinder
21 in den Sandbehälter 1 zurückgedrückt werden kann. Kurz vor Erreichen seiner rechten
Endstellung überschleift der Kolben 14 die Entlüftungsöffnung 18, so daß diese vom
Raum 15 abgetrennt und mit dem Beaufschlagungsraum 10 verbunden wird Aus dem Beaufschlagungsraum
10 strömt daher die Druckluft durch die Entlüftungsöffnung 18, den Ringraum 8 und
die Durchbrechungen 9 in den Sandbehälter 1 ab, so daß der Druck im Beaufschlagungsraum
10 zusammenbricht und die Feder 16 den Kolben 14 mit dem Förderkolben 19 wieder
in die dargestellte Ausgangslage zurückdrücken kann. Die durch die Durchbrechungen
9 in den Sandbehälter 1 einströmende Luft hebt den Sand von der Wandung ab und durchlüftet
den Sandinhalt 25, so daß die Reibung zwischen den einzelnen Sandkörnern und die
Reibung des Sandes gegenüber der Wandung des Sandbehälters 1 vermindert bzw. aufgehoben
wird und der Sand gut fließfähig wird. Zugleich bewirkt diese durch Entspannen getrocknete
Luft eine Trocknung des Sandinhaltes 25. Am undichten Deckel 2 oder durch eine sonstige,
in Fig. 1 nicht dargestellte Entlüftungseinrichtung strömt die Luft sodann aus dem
Sandbehälter 1 zur Atmosphäre ab.
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Der Kolben 14 überschleift bei seiner Rückbewegung erneut die Entlüftungsöffnung
18, so daß diese wiederum vom Beaufschlagungsraum 10 abgetrennt wird und durch Druckluftnachströmen
durch die Leitung 11 sich im Beaufschlagungsraum 10 erneut ein Druck aufbauen kann.
Zugleich gibt bei der Rückbewegung der Förderkolben 19 wieder die Verbindung vom
Sandeinlaß 4 zum Dosierzylinder 21 frei, so daß der wie vorstehend geschilderte
mittels Durchlüftung fließfähige
Sand in den Dosierzylinder 21
einströmt und diesen füllt.
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Sobald im Beaufschlagungsraum 10 ausreichender Druck aufgebaut ist,
beginnt der Kolben 14 mit dem Förderkolben 19 eine erneute Hubbewegung nach rechts,
die vorstehend geschilderten Vorgänge wiederholen sich also. Es ist somit erkennbar,
daß der Kolben 14 mit dem Förderkolben 19 nach Öffnen des Betätigungsventils 12
zu oszillieren beginnt, wobei jeder nach rechts gerichtete Hub des Förderkolbens
19 eine genau dosierte Sandmenge aus dem Dosierzylinder 21 in das Sandungsrohr 24
und damit vor die Aufstandstelle des Schienenfahrzeugrades auf der Schiene fördert.
Weiterhin ist wesentlich, daß der Sandinhalt 25 des Sandbehälters 1 durch die dem
Ringraum 8 zugeführten Druckluftimpulse pulsierend durchlüftet wird, wodurch sich
die Fließfähigkeit des Sandinhaltes 25 weiter fördernde Vibrationen ergeben. Auch
die vom oszillierenden Kolben 14 und Förderkolben 19 ausgehenden Vibrationen gelangen
zum Sandinhalt 25 und fördern dessen Fließfähigkeit. Die Trocknung, pulsierende
Durchlüftung und Vibrationen des Sandinhaltes 25 schließen ein Anhaften des Sandes,
insbesondere am Sandbehälter-Boden 3 und eine Sandbrückenbildung über dem Sandeinlaß
4 aus, sie stellen vielmehr sicher, daß in der dargestellten, linken Endlage des
Förderkolbens 19 stets rasch Sand in den Dosierzylinder 21 einfließt und diesen
bis zur Querwulst 23 füllt.
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In Fig. 2 sind Druckverläufe p über der Zeit t dargestellt, wobei
die Linie I den konstanten Druck der der Sandungsvorrichtung zuzuführenden Zuluft
etwa am linken Ende der Leitung 11 und die Kurve II den pulsierenden. Druckverlauf
der Abluft etwa im Ringraum 8 zeigen. Der Druckverlauf im Beaufschlagungsraum 10
ähnelt der Kurve 2, verläuft zu dieser jedoch phasenversetzt.
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Es ist noch besonders hervorzuheben, daß bei Überschleifen der Entlüftungsöffnung
18 mit von rechts nach links gerichteter Bewegung des Kolbens 14 die Entlüftungsöffnung
18
wieder in Verbindung zum Raum 15 gelangt, so daß aus dem Ringraum
18 in den Raum 15 ein Staudruckimpuls einströmt, welcher die von der Feder 16 bewirkte,
weitere Bewegung des Kolbens14 nach links unterstützt, so daß der Kolben 14 sicher
in seine linke Endlage gelangt. Bei Erreichen der linken Endlage kann der Kolben
14 mit einem Ansatz 28 am Gehäuse 6 anschlagen, wodurch besonders starke Vibrationen
von Gehäuse 6 und damit auch des Sandbehälters 1 bewirkt werden, welche am Sandbehälter
1 haftenden Sand lösen, Sandbrückenbildungen im Sandinhalt 25 behindern und die
Durchlüftung des Sandinhaltes 25 mittels der durch die Durchbrechungen 9 einströmenden,
pulsierenden Luft fördern.
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Das Betätigungsventil 12 kann derart ausgebildet sein, daß es je nach
Betätigungsgrad die Leitungen 13 und 11 über einen kleineren oder größeren, gegebenenfalls
kontinuierlich veränderlich einstellbaren Verbindungsquerschnitt miteinander verbindet
oder in Art eines Druckreglers in die Leitung 11 eine geringere oder größere Druckhöhe
einspeist: Hierdurch wird erreicht, daß der Kolben 14 und der Förderkolben 19 mit
geringerer oder höherer Frequenz pulsieren und somit eine geringere oder größere
Sandmenge je Zeiteinheit in das Sandungsrohr 24 gefördert wird. Es ist somit die
Sandfördermenge in einfacher Weise einstellbar. Selbstverständlich kann die Oszillationsfrequenz
auch durch festeingestellte Düsen oder Druckregler festgelegt werden.
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Die Sandungsvorrichtung nutzt die ihr zugeführte Zuluft sowohl zum
Antrieb der Dosierpumpe 5 wie auch zum Durchlüften, Trocknen und Fließfähighalten
des Sandinhaltes 25 aus. Pro Oszillationsvorgang fördert die Dosierpumpe 5 eine
bestimmte Sandmenge in das Sandungsrohr 24, wobei diese Sandmenge weitgehend unabhängig
von der Sandart, der Sandkörnung und der Sandkornform ist. Durch diese Eigenschaften
wird ein besonders wirtschaftlicher Betrieb der
in ihrem Aufbau
sehr einfachen Sandungsvorrichtung gewährleistet.
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Falls die Sandungsvorrichtung für extreme Einsatzbedingungen vorgesehen
ist, ist es selbstverständlich möglich, je nach Bedarf in den Ringraum 8 auch bei
unbetätigter Sandungsvorrichtung gegebenenfalls erwärmte Luft einzubringen, welche
durch die Durchbrechungen 9 den Sandinhalt 25 ständig durchlüftet und trocknet und/oder
auch in den Kanal 27 ständig gegebenenfalls erwärmte Luft einzublasen, welche das
Sandungsrohr 24 durchströmt und dessen besonders gefährdet unteres Ende ständig
offen, insbesondere schnee- und eisfrei hält. Hierzu können vom Ringraum 8 und/oder
vom Kanal 27 in Fig. 1 nicht dargestellte Leitungen, gegebenenfalls durch ein Heizelement
und durch ein Schaltventil zur Leitung 13 führen.
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Abweichend zu den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen der
Sandungsvorrichtung ist es selbstverständlich .
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möglich, dem Beaufschlagungsraum 10 ein andersartiges Entlüftungsventil
als die vom Kolben 14 überschleifbare Entlüftungsöffnung 18 zuzuordnen, beispielsweise
kann auch ein gesondertes, in seinem rechten Hubendbereich vom Kolben 14 durch Anschlagen
an einen Stößel zu öffnendes Hubventil vorgesehen sein, welches in eine Verbindung
vom Beaufschlagungsraum 10 zum Ringraum 8 eingeordnet ist.
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Kurzfassung: Die Sandungsvorrichtung für Schienenfahrzeuge weist einen
Sandbehälter 1 auf, an dessen Bodenöffnung sich ein Sandeinlaß 4 einer volumetrischen
Dosierpumpe 5 anschließt. Die Dosierpumpe 5 ist druckluftbetrieben, sie umfaßt einen
druckluftbeaufschlagbaren Kolben 14, der den in einen Dosierzylinder 21 eintauchenden
Förderkolben 19 antreibt.
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Die pulsierende Abluft des Druckluftantriebes wird dem Sandinhalt
25
durch Durchbrechungen 9 im Sandbehälter-Boden 3 zugeführt und zur Durchlüftung und
Trocknung des Sandinhaltes 25 genutzt. Eine der Dosierpumpe 5 nachgeschaltete Ejektordüse
26 bläst zur Weiterförderung des Sandes durch das Sandungsrohr 24 Luft in das Sandungsrohr
24 ein.
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Bezugszeichenliste 1 Sandbehälter 2 Deckel 3 Sandbehälter-Boden 4
Sandeinlaß 5 Dosierpumpe 6 Gehäuse 7 Wandung 8 Ringraum 9 Durchbrechung 10 Beaufschlagungsraum
11 Leitung 12 Betätigungsventil 13 Leitung 14 Kolben 15 Raum 16 Feder 17 Zylinderwandung
18 Entlüftungsöffnung 19 Förderkolben 20 Gehäusetrennwand 21 Dosierzylinder 22 Bodenfläche
23 Querwulst 24 Sandungsrohr 25 Sandinhalt 26 Ejektordüse 27 Kanal 28 Ansatz p Druckverlauf
t Zeit I Linie II Kurve
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