EP3350053B1 - Flüssigkeitsspeichereinrichtung sowie fahrzeug mit flüssigkeitsspeichereinrichtung - Google Patents

Flüssigkeitsspeichereinrichtung sowie fahrzeug mit flüssigkeitsspeichereinrichtung Download PDF

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EP3350053B1
EP3350053B1 EP16812918.7A EP16812918A EP3350053B1 EP 3350053 B1 EP3350053 B1 EP 3350053B1 EP 16812918 A EP16812918 A EP 16812918A EP 3350053 B1 EP3350053 B1 EP 3350053B1
Authority
EP
European Patent Office
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liquid
line
overflow
liquid container
storage device
Prior art date
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Active
Application number
EP16812918.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP3350053A1 (de
Inventor
Abdessamad AIT-JEDDI
Michael Braun
Walter Lindermuth
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
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Publication date
Application filed by Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
Publication of EP3350053A1 publication Critical patent/EP3350053A1/de
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Publication of EP3350053B1 publication Critical patent/EP3350053B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D35/00—Sanitation
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03B—INSTALLATIONS OR METHODS FOR OBTAINING, COLLECTING, OR DISTRIBUTING WATER
    • E03B11/00—Arrangements or adaptations of tanks for water supply

Definitions

  • the invention relates to liquid storage devices with a liquid container, in particular for use in vehicles, such as. B. rail vehicles.
  • the FR-A-829 103 shows a liquid storage device in a rail vehicle, with a liquid container, to which an overflow line and an emptying line are connected.
  • the invention is based on the object of specifying a liquid storage device which, particularly in the case of vehicles such as rail vehicles, can be implemented in a space-saving and cost-effective manner and enables safe operation and emptying with little effort.
  • the liquid storage device has a common line which is connected at an interface with an overflow line connected to the liquid container and an emptying line connected to the liquid container, and the common line in the case of one Liquid level that reaches or exceeds a specified maximum liquid level in the liquid container, forwards liquid from the overflow line to a line end of the common line remote from the interface and, in the event of the liquid container being emptied, forwards liquid from the emptying line to the line end of the common line remote from the interface.
  • An essential advantage of the liquid storage device according to the invention is that the common line provided according to the invention enables both the forwarding of liquid when the liquid level is too high and the forwarding of liquid in the event of an intentional emptying of the liquid container and thus both the function of the emptying line in sections as well as the function of the overflow line.
  • the overflow line and the drainage line itself can thus be made relatively short, so that a double or parallel laying of lines can be avoided and line length can be saved compared to an embodiment with a separate overflow line and separate drainage line.
  • the liquid storage device according to the invention can be implemented while saving lines or line length and thus with minimal costs, minimal installation effort and minimal space requirement.
  • the emptying line has a suction opening arranged in the bottom area of the liquid container and the overflow line has an overflow opening arranged in the liquid container above the suction opening and defining a maximum fill level.
  • the emptying line has a suction section which extends upwards from the suction opening to a height level that is higher than the overflow opening and from there down to a height level below the liquid container, and the container is emptied automatically solely by gravity of the liquid occurs when the suction section is filled with liquid.
  • the so-called siphon effect of liquids is used: as soon as the suction section is filled with liquid, the liquid container can be automatically emptied solely by gravity or by the pressure conditions within the line.
  • the interface is preferably below the height level of the overflow opening of the overflow line, particularly preferably below the height level of the suction opening of the drainage line.
  • the overflow line between the Interface and the overflow opening has a shut-off device, in particular a valve, which in the open state allows a fluid flow in the direction of the interface and, for example, allows liquid to run off when the fill level is too high and, in the closed state, prevents a fluid flow and thereby supports or, for example, a suction of liquid into the suction section enables.
  • a shut-off device in particular a valve, which in the open state allows a fluid flow in the direction of the interface and, for example, allows liquid to run off when the fill level is too high and, in the closed state, prevents a fluid flow and thereby supports or, for example, a suction of liquid into the suction section enables.
  • further emptying can be interrupted by opening the valve and establishing an air connection between the suction opening and the overflow opening.
  • the valve can be, for example, a pinch valve or a solenoid valve.
  • the interface is formed by a directional valve, in particular a 3/2-way valve (valve with three connections and two positions), which has a first connection to the common line, with a second connection is connected to the drainage line and with a third connection to the overflow line and connects the first, second and third connection in a first position and connects the first and second connection in a second position and closes the third connection.
  • the directional control valve forms the interface for connecting the overflow line, drainage line and common line as well as a component that can interrupt a previously started drainage process.
  • the shut-off element or the directional valve is preferably remotely controllable, in particular pneumatically or electrically switchable. Such a configuration makes it possible in an advantageous manner to switch over the shut-off element or the directional valve by remote control when suction of liquid from the liquid container is started and further liquid is to be sucked into the suction section.
  • a suction device is arranged in the common line - downstream of the interface - which can suck the liquid into the suction section of the emptying line and fill it, whereby the subsequent automatic emptying of the container is carried out solely by the Gravity of the liquid is triggered.
  • the emptying process can advantageously be interrupted by connecting the overflow line to the emptying line and allowing an air flow from the overflow line into the emptying line.
  • the suction device can be arranged in the emptying line - that is, upstream of the interface.
  • the suction device is preferably formed by an ejector or a pump.
  • the invention also relates to a vehicle, in particular a rail vehicle, which is equipped with a liquid storage device, as has been explained above.
  • a vehicle in particular a rail vehicle, which is equipped with a liquid storage device, as has been explained above.
  • the invention also relates to a method for operating a liquid storage device which has a liquid container.
  • the Figure 1 shows a rail vehicle 10 which is equipped with a liquid storage device.
  • the liquid storage device comprises a liquid container 20, which is preferably arranged in the roof area 11 of the rail vehicle 10.
  • the liquid container 20 is preferably used to store water, in particular fresh water, which is supplied via one or more connecting lines 21 to in the Figure 1 Consumption devices not shown, such as toilets, sinks, dishwashers, etc. can drain.
  • two filling lines 30 and 31 are used, which are led into the liquid container 20 and a filling of liquid along the direction of arrow P1 in FIG Figure 1 enable.
  • the rail vehicle 10 is equipped with an overflow line 40, the overflow opening 41 of which is arranged in the area of the liquid container 20 and defines a maximum fill level. If the liquid level in the liquid container 20 reaches the level of the overflow opening 41, for example in the event of overfilling or spilling over when braking or accelerating the rail vehicle 10, the liquid will flow out of the rail vehicle 10 through the overflow opening 41 and the overflow line 40.
  • the overflow opening 41 is connected at an interface 50 to a common line 60 which forwards the liquid discharged from the liquid container 20 by the overflow line 40 to a drain opening 62; the drain opening 62 is arranged at a line end 61 of the common line 60 remote from the interface 50.
  • the drain opening 62 is preferably located in the area of the vehicle floor 12 of the rail vehicle 10.
  • an emptying line 70 is connected to the interface 50, which has a suction opening 71 and can also be referred to as a suction line.
  • the suction opening 71 is arranged in the area of the bottom area of the liquid container 20 and enables liquid to be sucked out of the liquid container 20. For example, suction can be desired when the rail vehicle 10 is switched off in winter and there is a risk of frost or the fluid should be replaced.
  • the suction opening 71 is followed by a suction section 72 of the emptying line 70, which extends upwards from the suction opening 71 to a level that is higher than the overflow opening 41 of the overflow line 40, and from there down to a level below the liquid container 20 extends.
  • the design of the suction section 72 enables automatic emptying of the liquid container 20 solely by the force of gravity of the liquid or by the so-called siphon effect of the liquid when or as soon as the suction section 72 is filled with liquid.
  • the overflow line 40 in the area between the interface 50 and the overflow opening 41 is provided with a valve 42 which, when open, allows a flow of liquid in the direction of the interface 50 and separates the overflow opening 41 from the interface 50 in the closed state.
  • the rail vehicle 10 according to FIG Figure 1 a suction device 80, which is arranged in the area between the interface 50 and the drain opening 62 of the common line 60 - that is, downstream of the interface 50. The function of the valve 42 and the suction device 80 will be explained in more detail below.
  • the liquid storage device of the rail vehicle 10 is preferably operated as follows: If the liquid container 20 is to be filled, then liquid, for example water, is fed into the liquid container 20 through the filling lines 30 and 31 in the direction of arrow P1.
  • the suction device 80 is deactivated and the emptying line 70 and the suction section 72 are without function because the suction section 72 is free of liquid and therefore no automatic emptying via the emptying line 70 can take place solely due to gravity or solely due to the siphon effect of the liquid.
  • An automatic filling of the suction section 72 - for example, by sloshing of the liquid while driving - is prevented by the overflow opening 41 located deeper.
  • the suction device 80 is activated briefly so that liquid is sucked into the suction section 72 at the suction opening 71 and the latter is completely filled with liquid.
  • the suction section 72 is filled, the liquid container 20 is emptied solely by the force of gravity of the liquid or solely by the siphon effect of the liquid, because the liquid flowing out in the direction of the drain opening 62 generates negative pressure and sucks in further liquid at the suction opening 71.
  • the suction section 72 is completely filled with liquid, the liquid is automatically drained, even if the suction device 80 is subsequently deactivated; Continuous operation of the suction device 80 is therefore not necessary.
  • the valve 42 in the overflow line 40 closed during the activation of the suction device 80 and during the subsequent automatic emptying of the liquid container 20. This prevents air from being conducted via the overflow line 41 into the emptying line 70 and the suction section 72 and venting the suction section 72 can lead to an undesired abortion of the emptying process.
  • the emptying process is to be terminated in a targeted manner after the automatic emptying of the liquid container 20 has started, this can be achieved without further ado by opening the valve 42 and air being passed through the overflow line 40 into the emptying line 70, so that the suction section 72 is filled with air filled and the suction of the suction portion 72 is interrupted.
  • the valve 42 has in the embodiment according to Figure 1 thus a dual function: in the closed state, the valve 42 enables the suction device 80 to suck in liquid at the suction opening 71 and fill the suction section 72 with liquid so that the liquid container 20 can subsequently be automatically emptied by gravity alone; the emptying of the liquid container 20 will - regardless of whether the suction device 80 is still in operation and continues to suck in liquid - continue automatically as soon as the suction section 72 is filled and the siphon effect of the liquid enables automatic emptying. If the suction of the liquid into the suction section 72 and the resulting automatic emptying are to be interrupted, the valve 42 can be opened, whereby air enters the suction section 72.
  • the interface 50 is preferably arranged below the level of the suction opening 71 of the emptying line 70.
  • the Figure 2 shows a further exemplary embodiment for a rail vehicle 10 which is equipped with a liquid storage device.
  • the liquid storage device comprises a liquid container 20 to which one or more connecting lines 21, an overflow line 40 and an emptying line 70 are connected.
  • the interface 50 which connects the drain line 70 and the overflow line 40 to the common line 60, is formed by a directional control valve 100.
  • the directional control valve 100 preferably has a first connection 101 for connection to the common line 60, a second connection 102 for connection to the drainage line 70 and a third connection 103 for connection to the overflow line 40.
  • the directional control valve 100 preferably enables at least the following two switching positions: In a first switching position, which can also be called the overflow position and which is set during normal operation of the rail vehicle 10, the directional control valve 100 connects the first connection 101 and the third connection 103 and thus the common line 60 with the overflow line 40, so that the overflow function of the Overflow line 40 is guaranteed. In the overflow position of the directional control valve 100, the second connection 102 or the drain line 70 can be separated from the common line 60; However, it is advantageous if the first, second and third connections are connected in order to ensure ventilation of the suction section 72 (see below).
  • the directional control valve 100 connects the first connection 101 and the second connection 102 and thus the common line 60 with the emptying line 70, so that - after activation of the suction device 80 - Liquid out the liquid container 20 can be sucked into the suction opening 71 and thus into the suction section 72.
  • the directional control valve 100 interrupts the connection between the first connection 101 and the third connection 103 in the emptying position, so that the overflow opening 41 is separated from the suction opening 71 of the emptying line 70 is separated.
  • the directional control valve 100 is switched from the emptying position to the overflow position, whereby further drainage of liquid from the liquid container 20 through the suction section 72 through in the direction of the drain opening 62 is prevented.
  • the suction section 72 is preferably connected to the overflow opening 41 at the same time in order to cause the suction section 72 to ventilate and the suction effect to be interrupted.
  • the Figure 3 shows an embodiment for a rail vehicle 10 in which the arrangement of the suction device 80 is selected differently. So in the Figure 3 recognize that the suction device 80 is arranged in the area of the emptying line 70 and thus lies between the suction opening 71 and the interface 50.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf Flüssigkeitsspeichereinrichtungen mit einem Flüssigkeitsbehälter, insbesondere zum Einsatz bei Fahrzeugen, wie z. B. Schienenfahrzeugen.
  • In Schienenfahrzeugen sind z. B. für sanitäre Einrichtungen oder für die Bordküche Frischwasseranlagen mit Frischwasserbehältern vorhanden. Die Frischwasseranlagen befinden sich je nach Fahrzeugausstattung in einem, mehreren oder jedem Wagen eines Zugverbands. Je nach Bauweise befinden sich die Flüssigkeitsbehälter z. B. im Dachbereich, im Fahrzeuginnenraum oder im Unterflurbereich. In bestimmten Situationen, z. B. bei Frostgefahr, müssen die Frischwasserbehälter vollständig entleert werden können. Es sind also Maßnahmen zu treffen, die ein solches Entleeren einfach ermöglichen. Die FR-A-829 103 zeigt eine Flüssigkeitsspeichereinrichtung in einem Schienenfahrzeug, mit einem Flüssigkeitsbehälter, an welchen eine Überlaufleitung sowie ein Entleerungsleitung angeschlossen sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkeitsspeichereinrichtung anzugeben, die sich, insbesondere bei Fahrzeugen wie Schienenfahrzeugen, platzsparend und kostengünstig realisieren lässt und einen sicheren Betrieb sowie ein Entleeren mit geringem Aufwand ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Flüssigkeitsspeichereinrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsspeichereinrichtung sind in Unteransprüchen angegeben.
  • Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Flüssigkeitsspeichereinrichtung eine Gemeinschaftsleitung aufweist, die an einer Schnittstelle mit einer an den Flüssigkeitsbehälter angeschlossenen Überlaufleitung und einer an den Flüssigkeitsbehälter angeschlossenen Entleerungsleitung in Verbindung steht, und die Gemeinschaftsleitung im Falle eines Flüssigkeitsstandes, der einen vorgegebenen maximalen Flüssigkeitsstand im Flüssigkeitsbehälter erreicht oder überschreitet, Flüssigkeit von der Überlaufleitung an ein von der Schnittstelle entferntes Leitungsende der Gemeinschaftsleitung weiterleitet und im Falle eines Entleerens des Flüssigkeitsbehälters Flüssigkeit von der Entleerungsleitung an das von der Schnittstelle entfernte Leitungsende der Gemeinschaftsleitung weiterleitet.
  • Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsspeichereinrichtung ist darin zu sehen, dass bei dieser die erfindungsgemäß vorgesehene Gemeinschaftsleitung sowohl das Weiterleiten von Flüssigkeit bei einem zu hohen Flüssigkeitsstand als auch das Weiterleiten von Flüssigkeit im Falle eines gewollten Entleerens des Flüssigkeitsbehälters ermöglicht und somit abschnittsweise sowohl die Funktion der Entleerungsleitung als auch die Funktion der Überlaufleitung wahrnimmt. Die Überlaufleitung und die Entleerungsleitung selbst können somit relativ kurz ausgeführt werden, so dass eine doppelte bzw. parallele Verlegung von Leitungen vermieden und Leitungslänge - im Vergleich zu einer Ausgestaltung mit separater Überlaufleitung und separater Entleerungsleitung - eingespart werden kann. Mit anderen Worten lässt sich die erfindungsgemäße Flüssigkeitsspeichereinrichtung unter Einsparung von Leitungen bzw. Leitungslänge und damit mit minimalen Kosten, minimalem Installationsaufwand und minimalem Platzbedarf realisieren.
  • Bezüglich der Anordnung von Ansaugöffnung und Überlauföffnung wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Entleerungsleitung eine im Bodenbereich des Flüssigkeitsbehälters angeordnete Ansaugöffnung aufweist und die Überlaufleitung eine im Flüssigkeitsbehälter oberhalb der Ansaugöffnung angeordnete und einen maximalen Füllstand festlegende Überlauföffnung aufweist.
  • Um ein Entleeren des Flüssigkeitsbehälters mit minimalem Aufwand zu ermöglichen, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Entleerungsleitung einen Saugabschnitt aufweist, der sich von der Ansaugöffnung aus nach oben auf ein Höhenniveau, das höher als die Überlauföffnung liegt, und von dort nach unten auf ein Höhenniveau unterhalb des Flüssigkeitsbehälters erstreckt, und ein Entleeren des Behälters selbsttätig allein durch die Schwerkraft der Flüssigkeit erfolgt, wenn der Saugabschnitt mit Flüssigkeit gefüllt ist. Bei dieser Ausgestaltung wird die sogenannte Heberwirkung von Flüssigkeiten ausgenutzt: Sobald der Saugabschnitt mit Flüssigkeit gefüllt ist, kann ein automatisches selbsttätiges Entleeren des Flüssigkeitsbehälters allein durch die Schwerkraft bzw. durch die Druckverhältnisse innerhalb der Leitung erfolgen.
  • Die Schnittstelle liegt vorzugsweise unterhalb des Höhenniveaus der Überlauföffnung der Überlaufleitung, besonders bevorzugt unterhalb des Höhenniveaus der Ansaugöffnung der Entleerungsleitung.
  • Um zu ermöglichen, dass für ein Entleeren Flüssigkeit in den Saugabschnitt angesaugt werden kann und - falls nötig - ein über die Hebewirkung der Flüssigkeit initiierter Absaugvorgang zu einem späteren Zeitpunkt unterbrochen bzw. abgebrochen werden kann, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Überlaufleitung zwischen der Schnittstelle und der Überlauföffnung ein Absperrorgan, insbesondere Ventil, aufweist, das im geöffneten Zustand einen Fluidstrom in Richtung Schnittstelle erlaubt und beispielsweise Flüssigkeit bei zu hohem Füllstand ablaufen lässt und im geschlossenen Zustand einen Fluidstrom unterbindet und dadurch beispielsweise ein Ansaugen von Flüssigkeit in den Saugabschnitt unterstützt oder ermöglicht. Bei dieser Ausgestaltung lässt sich nach einem zuvor initiierten Absaugvorgang das weitere Entleeren unterbrechen, indem das Ventil geöffnet und eine Luftverbindung zwischen der Ansaugöffnung und der Überlauföffnung hergestellt wird.
  • Bei dem Ventil kann es sich beispielsweise um ein Quetschventil oder ein Magnetventil handeln.
  • Mit Blick auf eine minimale Komponentenzahl wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Schnittstelle durch ein Wegeventil, insbesondere ein 3/2-Wegeventil (Ventil mit drei Anschlüssen und zwei Stellungen), gebildet wird, das mit einem ersten Anschluss an die Gemeinschaftsleitung, mit einem zweiten Anschluss an die Entleerungsleitung und mit einem dritten Anschluss an die Überlaufleitung angeschlossen ist und in einer ersten Stellung den ersten, zweiten und dritten Anschluss verbindet und in einer zweiten Stellung den ersten und den zweiten Anschluss verbindet und den dritten Anschluss verschließt. Bei dieser Ausgestaltung bildet das Wegeventil sowohl die Schnittstelle zum Verbinden von Überlaufleitung, Entleerungsleitung und Gemeinschaftsleitung als auch eine Komponente, die einen zuvor gestarteten Entleerungsvorgang unterbrechen kann.
  • Das Absperrorgan bzw. das Wegeventil ist vorzugsweise fernsteuerbar, insbesondere pneumatisch oder elektrisch umschaltbar. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht es in vorteilhafter Weise, das Absperrorgan bzw. das Wegeventil ferngesteuert umzustellen, wenn ein Absaugen von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter gestartet und weitere Flüssigkeit in den Saugabschnitt gesaugt werden soll.
  • Mit Blick auf das Ansaugen von Flüssigkeit wird es als vorteilhaft angesehen, wenn in der Gemeinschaftsleitung - stromabwärts der Schnittstelle - eine Ansaugeinrichtung angeordnet ist, die Flüssigkeit in den Saugabschnitt der Entleerungsleitung saugen und diesen füllen kann, wodurch das nachfolgende selbsttätige Entleeren des Behälters allein durch die Schwerkraft der Flüssigkeit ausgelöst wird. Bei der letztgenannten Ausgestaltung kann in vorteilhafter Weise der Entleerungsvorgang unterbrochen werden, indem die Überlaufleitung mit der Entleerungsleitung verbunden und ein Luftstrom von der Überlaufleitung in die Entleerungsleitung ermöglicht wird. Alternativ kann die Ansaugeinrichtung in der Entleerungsleitung - also stromaufwärts der Schnittstelle - angeordnet sein.
  • Die Ansaugeinrichtung wird vorzugsweise durch einen Ejektor oder eine Pumpe gebildet.
  • Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug, das mit einer Flüssigkeitsspeichereinrichtung, wie sie oben erläutert worden ist, ausgestattet ist. Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Fahrzeugs sei auf die obigen Ausführungen verwiesen.
  • Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zum Betreiben einer Flüssigkeitsspeichereinrichtung, die einen Flüssigkeitsbehälter aufweist.
  • Bezüglich eines solchen Verfahrens ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass
    • in einem Normalbetriebsmodus eine Gemeinschaftsleitung, die an einer Schnittstelle mit einer an den Flüssigkeitsbehälter angeschlossenen Überlaufleitung und mit einer an den Flüssigkeitsbehälter angeschlossenen Entleerungsleitung in Verbindung steht, mit der Überlaufleitung verbunden und ein Ablaufen von Flüssigkeit über die Überlaufleitung ermöglicht wird, und
    • in einem Entleerungsbetriebsmodus Flüssigkeit an einer im Bodenbereich des Flüssigkeitsbehälters angeordneten Ansaugöffnung der Entleerungsleitung angesaugt und in einen Saugabschnitt gesaugt wird, der sich von der Ansaugöffnung aus nach oben auf ein Höhenniveau, das höher als eine Überlauföffnung der Überlaufleitung liegt, und von dort nach unten auf ein Höhenniveau unterhalb des Flüssigkeitsbehälters erstreckt, und ein Entleeren des Behälters selbsttätig durch die Schwerkraft der Flüssigkeit durch die Entleerungsleitung und die Gemeinschaftsleitung hindurch erfolgt, sobald durch das Ansaugen der Saugabschnitt mit Flüssigkeit gefüllt ist.
  • Bezüglich der Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsspeichereinrichtung verwiesen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
    • Figur 1
    ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug, das mit einem Ausführungsbeispiel für eine Flüssigkeitsspeichereinrichtung ausgestattet ist, bei der in einer Überlaufleitung ein Ventil angeordnet ist,
    Figur 2
    ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug, das mit einem Ausführungsbeispiel für eine Flüssigkeitsspeichereinrichtung ausgestattet ist, bei der eine Überlaufleitung, eine Entleerungsleitung und eine Gemeinschaftsleitung mittels eines Wegeventils verbunden sind, und
    Figur 3
    ein Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug, das mit einem Ausführungsbeispiel für eine Flüssigkeitsspeichereinrichtung ausgestattet ist, bei der eine Überlaufleitung stromabwärts einer Ansaugeinrichtung angeordnet ist.
  • In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet.
  • Die Figur 1 zeigt ein Schienenfahrzeug 10, das mit einer Flüssigkeitsspeichereinrichtung ausgestattet ist. Die Flüssigkeitsspeichereinrichtung umfasst einen Flüssigkeitsbehälter 20, der vorzugsweise im Dachbereich 11 des Schienenfahrzeugs 10 angeordnet ist. Der Flüssigkeitsbehälter 20 dient vorzugsweise zum Speichern von Wasser, insbesondere Frischwasser, das über eine oder mehrerer Anschlussleitungen 21 zu in der Figur 1 nicht gezeigten Verbrauchseinrichtungen wie Toiletten, Waschbecken, Spülmaschinen usw. abfließen kann.
  • Zum Befüllen des Flüssigkeitsbehälters 20 mit einer Flüssigkeit dienen zwei Befüllleitungen 30 und 31, die in den Flüssigkeitsbehälter 20 hineingeführt sind und ein Einfüllen von Flüssigkeit entlang der Pfeilrichtung P1 in Figur 1 ermöglichen.
  • Um ein Überlaufen des Flüssigkeitsbehälters 20 zu verhindern, ist das Schienenfahrzeug 10 mit einer Überlaufleitung 40 ausgestattet, deren Überlauföffnung 41 im Bereich des Flüssigkeitsbehälters 20 angeordnet ist und einen maximalen Füllstand festlegt. Falls der Flüssigkeitsstand im Flüssigkeitsbehälter 20 das Niveau der Überlauföffnung 41 erreicht, beispielsweise im Falle einer Überfüllens oder eines Überschwappens beim Bremsen oder Beschleunigen des Schienenfahrzeugs 10, wird die Flüssigkeit durch die Überlauföffnung 41 und die Überlaufleitung 40 hindurch aus dem Schienenfahrzeug 10 abfließen.
  • Die Überlauföffnung 41 ist an einer Schnittstelle 50 an eine Gemeinschaftsleitung 60 angeschlossen, die aus dem Flüssigkeitsbehälter 20 von der Überlaufleitung 40 abgeführte Flüssigkeit zu einer Ablauföffnung 62 weiterleitet; die Ablauföffnung 62 ist an einem von der Schnittstelle 50 entfernten Leitungsende 61 der Gemeinschaftsleitung 60 angeordnet. Die Ablauföffnung 62 befindet sich vorzugsweise im Bereich des Fahrzeugbodens 12 des Schienenfahrzeugs 10.
  • An die Schnittstelle 50 ist darüber hinaus eine Entleerungsleitung 70 angeschlossen, die eine Ansaugöffnung 71 aufweist und auch als Absaugleitung bezeichnet werden kann. Die Ansaugöffnung 71 ist im Bereich des Bodenbereichs des Flüssigkeitsbehälters 20 angeordnet und ermöglicht ein Absaugen von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter 20. Ein Absaugen kann beispielsweise gewünscht sein, wenn das Schienenfahrzeug 10 im Winter abgestellt wird und Frostgefahr besteht oder aber die Flüssigkeit ausgetauscht werden soll.
  • An die Ansaugöffnung 71 schließt sich ein Saugabschnitt 72 der Entleerungsleitung 70 an, der sich von der Ansaugöffnung 71 aus nach oben auf ein Höhenniveau, das höher als die Überlauföffnung 41 der Überlaufleitung 40 liegt, und von dort nach unten auf ein Höhenniveau unterhalb des Flüssigkeitsbehälters 20 erstreckt. Die Ausgestaltung des Saugabschnitts 72 ermöglicht ein selbsttätiges Entleeren des Flüssigkeitsbehälters 20 allein durch die Schwerkraft der Flüssigkeit bzw. durch die sogenannte Heberwirkung der Flüssigkeit, wenn bzw. sobald der Saugabschnitt 72 mit Flüssigkeit gefüllt ist.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 ist die Überlaufleitung 40 im Bereich zwischen der Schnittstelle 50 und der Überlauföffnung 41 mit einem Ventil 42 versehen, das in einem geöffneten Zustand einen Flüssigkeitsfluss in Richtung der Schnittstelle 50 erlaubt und im geschlossenen Zustand die Überlauföffnung 41 von der Schnittstelle 50 trennt. Darüber hinaus weist das Schienenfahrzeug 10 gemäß Figur 1 eine Ansaugeinrichtung 80 auf, die im Bereich zwischen der Schnittstelle 50 und der Ablauföffnung 62 der Gemeinschaftsleitung 60 - also stromabwärts der Schnittstelle 50 - angeordnet ist. Die Funktion des Ventils 42 und der Ansaugeinrichtung 80 wird weiter unten näher erläutert.
  • Die Flüssigkeitsspeichereinrichtung des Schienenfahrzeugs 10 wird vorzugsweise wie folgt betrieben:
    Soll der Flüssigkeitsbehälter 20 gefüllt werden, so wird Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, durch die Befüllleitungen 30 und 31 entlang der Pfeilrichtung P1 in den Flüssigkeitsbehälter 20 eingespeist.
  • Während des normalen Speicherbetriebs, zum Beispiel während der Fahrt des Schienenfahrzeugs 10, kann über die Anschlussleitungen 21 Flüssigkeit entnommen werden. Das Ventil 42 in der Überlaufleitung 40 ist während des normalen Speicherbetriebs geöffnet, so dass im Falle eines zu hohen Flüssigkeitsstandes oder eines Überschwappens Flüssigkeit durch die Überlauföffnung 41 hindurch und durch das Ventil 42 hindurch zur Schnittstelle 50 fließen und von dort über die Ablauföffnung 62 aus dem Schienenfahrzeug 10 ablaufen kann. Ein ungewolltes Fluten des Dachbereichs 11 wird durch die Überlauföffnung 41 also vermieden.
  • Im Normalbetrieb ist die Ansaugeinrichtung 80 deaktiviert und die Entleerungsleitung 70 und der Saugabschnitt 72 sind ohne Funktion, weil der Saugabschnitt 72 flüssigkeitsfrei ist und somit kein selbsttätiges Entleeren über die Entleerungsleitung 70 allein schwerkraftbedingt bzw. allein durch die Heberwirkung der Flüssigkeit bedingt erfolgen kann. Ein selbsttätiges Füllen des Saugabschnitts 72 - beispielsweise durch ein Schwappen der Flüssigkeit während der Fahrt - wird durch die tiefer liegende Überlauföffnung 41 verhindert.
  • Soll der Flüssigkeitsbehälter 20 entleert werden, beispielsweise um ein Gefrieren der Flüssigkeit im Flüssigkeitsbehälter 20 bei niedrigen Temperaturen zu vermeiden, so wird die Ansaugeinrichtung 80 kurzzeitig aktiviert, so dass Flüssigkeit an der Ansaugöffnung 71 in den Saugabschnitt 72 gesaugt und dieser vollständig mit Flüssigkeit gefüllt wird. Sobald der Saugabschnitt 72 gefüllt ist, wird sich der Flüssigkeitsbehälter 20 allein durch die Schwerkraft der Flüssigkeit bzw. allein durch die Heberwirkung der Flüssigkeit entleeren, weil die in Richtung Ablauföffnung 62 abfließende Flüssigkeit Unterdruck erzeugt und weitere Flüssigkeit an der Ansaugöffnung 71 ansaugt. Sobald der Saugabschnitt 72 vollständig mit Flüssigkeit gefüllt ist, wird ein selbsttätiges Ablaufen der Flüssigkeit ausgelöst, auch wenn die Ansaugeinrichtung 80 nachfolgend deaktiviert wird; es ist also kein Dauerbetrieb der Ansaugeinrichtung 80 nötig.
  • Um das Ansaugen der Flüssigkeit an der Ansaugöffnung 71 zu gewährleisten, wird das Ventil 42 in der Überlaufleitung 40 während der Aktivierung der Ansaugeinrichtung 80 sowie während des nachfolgenden selbsttätigen Entleerens des Flüssigkeitsbehälters 20 geschlossen. Dadurch wird verhindert, dass Luft über die Überlaufleitung 41 in die Entleerungsleitung 70 und den Saugabschnitt 72 geleitet werden kann und es durch ein Belüften des Saugabschnitts 72 zu einem ungewollten Abbrechen des Entleerungsvorgangs kommen kann.
  • Soll hingegen nach Beginn des selbsttätigen Entleerens des Flüssigkeitsbehälters 20 der Entleerungsvorgang gezielt abgebrochen werden, so kann dies ohne Weiteres erreicht werden, indem das Ventil 42 geöffnet wird und Luft über die Überlaufleitung 40 in die Entleerungsleitung 70 geleitet wird, so dass der Saugabschnitt 72 mit Luft gefüllt und die Saugwirkung des Saugabschnitts 72 unterbrochen wird.
  • Das Ventil 42 hat bei der Ausgestaltung gemäß Figur 1 also eine Doppelfunktion: Im geschlossenen Zustand ermöglicht das Ventil 42, dass die Ansaugeinrichtung 80 Flüssigkeit an der Ansaugöffnung 71 ansaugen und den Saugabschnitt 72 mit Flüssigkeit füllen kann, so dass nachfolgend ein selbsttätiges Entleeren des Flüssigkeitsbehälters 20 allein durch die Schwerkraft erfolgen kann; das Entleeren des Flüssigkeitsbehälters 20 wird sich - unabhängig davon, ob die Ansaugeinrichtung 80 weiter in Betrieb ist und weiter Flüssigkeit ansaugt - selbsttätig fortsetzen, sobald der Saugabschnitt 72 gefüllt ist und die Heberwirkung der Flüssigkeit das selbsttätige Entleeren ermöglicht. Soll das Ansaugen der Flüssigkeit in den Saugabschnitt 72 und das dadurch hervorgerufene selbsttätige Entleeren unterbrochen werden, so lässt sich das Ventil 42 öffnen, wodurch Luft in den Saugabschnitt 72 gelangt.
  • Die Schnittstelle 50 ist vorzugsweise unterhalb des Höhenniveaus der Ansaugöffnung 71 der Entleerungsleitung 70 angeordnet.
  • Die Figur 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Schienenfahrzeug 10, das mit einer Flüssigkeitsspeichereinrichtung ausgestattet ist. Die Flüssigkeitsspeichereinrichtung umfasst einen Flüssigkeitsbehälter 20, an den eine oder mehrerer Anschlussleitungen 21, eine Überlaufleitung 40 und eine Entleerungsleitung 70 angeschlossen sind.
  • Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 wird die Schnittstelle 50, die die Entleerungsleitung 70 und die Überlaufleitung 40 mit der Gemeinschaftsleitung 60 verbindet, durch ein Wegeventil 100 gebildet. Das Wegeventil 100 weist vorzugsweise einen ersten Anschluss 101 zum Anschluss an die Gemeinschaftsleitung 60, einen zweiten Anschluss 102 zum Anschluss an die Entleerungsleitung 70 sowie einen dritten Anschluss 103 zum Anschluss an die Überlaufleitung 40 auf.
  • Das Wegeventil 100 ermöglicht vorzugsweise zumindest folgende zwei Schaltstellungen:
    In einer ersten Schaltstellung, die auch Überlaufstellung genannt werden kann und die während des Normalbetriebs des Schienenfahrzeugs 10 eingestellt wird, verbindet das Wegeventil 100 den ersten Anschluss 101 und den dritten Anschluss 103 und damit die Gemeinschaftsleitung 60 mit der Überlaufleitung 40, so dass die Überlauffunktion der Überlaufleitung 40 gewährleistet ist. In der Überlaufstellung des Wegeventils 100 kann der zweite Anschluss 102 bzw. die Entleerungsleitung 70 von der Gemeinschaftsleitung 60 getrennt sein; vorteilhaft ist es jedoch, wenn der erste, zweite und dritte Anschluss verbunden sind, um eine Belüftung des Saugabschnitts 72 zu gewährleisten (siehe unten).
  • In einer zweiten Schaltstellung, die auch Entleerungsstellung genannt und zum Entleeren des Flüssigkeitsbehälters 20 eingestellt wird, verbindet das Wegeventil 100 den ersten Anschluss 101 und den zweiten Anschluss 102 und damit die Gemeinschaftsleitung 60 mit der Entleerungsleitung 70, so dass - nach Aktivierung der Ansaugeinrichtung 80 - Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter 20 in die Ansaugöffnung 71 hinein und damit in den Saugabschnitt 72 gesaugt werden kann. Um ein gleichzeitiges Ansaugen von Luft über die Überlauföffnung 41 bzw. die Überlaufleitung 40 zu verhindern, unterbricht das Wegeventil 100 in der Entleerungsstellung die Verbindung zwischen dem ersten Anschluss 101 und dem dritten Anschluss 103, so dass die Überlauföffnung 41 von der Ansaugöffnung 71 der Entleerungsleitung 70 getrennt ist.
  • Soll ein zuvor gestarteter Entleerungsvorgang, bei dem Flüssigkeit über die Heberwirkung der Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter 20 abgesaugt wird, unterbrochen werden, so wird das Wegeventil 100 von der Entleerungsstellung in die Überlaufstellung geschaltet, wodurch ein weiteres Ablaufen von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter 20 durch den Saugabschnitt 72 hindurch in Richtung Ablauföffnung 62 verhindert wird. Vorzugsweise wird in der Überlaufstellung gleichzeitig der Saugabschnitt 72 mit der Überlauföffnung 41 verbunden, um ein Belüften des Saugabschnitts 72 und ein Unterbrechen der Saugwirkung hervorzurufen.
  • Die Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Schienenfahrzeug 10, bei dem die Anordnung der Ansaugeinrichtung 80 anders gewählt ist. So lässt sich in der Figur 3 erkennen, dass die Ansaugeinrichtung 80 im Bereich der Entleerungsleitung 70 angeordnet ist und somit zwischen der Ansaugöffnung 71 und der Schnittstelle 50 liegt.
  • Aufgrund der Anordnung der Ansaugeinrichtung 80 im Bereich der Entleerungsleitung 70 kann auf ein zusätzliches Ventil, wie beispielsweise das Ventil 42 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1, verzichtet werden. Nachteilig ist bei der Ausgestaltung gemäß Figur 3 lediglich, dass ein schwerkraftbedingtes Entleeren über die Entleerungsleitung 70 nicht mehr gestoppt werden kann, nachdem dieses durch die Ansaugeinrichtung 80 initiiert worden ist.
  • Im Übrigen gelten die obigen Erläuterungen im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 3 entsprechend.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, solange sie unter dem Schutzumfang der Ansprüche fallen.

Claims (12)

  1. Flüssigkeitsspeichereinrichtung mit einem Flüssigkeitsbehälter (20), einer an den Flüssigkeitsbehälter angeschlossenen Überlaufleitung und einer an den Flüssigkeitsbehälter angeschlossenen Entleerungsleitung, dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Flüssigkeitsspeichereinrichtung eine Gemeinschaftsleitung (60) aufweist, die an einer Schnittstelle (50) mit der Überlaufleitung (40) und der Entleerungsleitung (70) in Verbindung steht, und
    - die Gemeinschaftsleitung (60) im Falle eines Flüssigkeitsstandes, der einen vorgegebenen maximalen Flüssigkeitsstand im Flüssigkeitsbehälter (20) erreicht oder überschreitet, Flüssigkeit von der Überlaufleitung (40) an ein von der Schnittstelle (50) entferntes Leitungsende (61) der Gemeinschaftsleitung (60) weiterleitet und im Falle eines Entleerens des Flüssigkeitsbehälters (20) Flüssigkeit von der Entleerungsleitung (70) an das von der Schnittstelle (50) entfernte Leitungsende (61) der Gemeinschaftsleitung (60) weiterleitet.
  2. Flüssigkeitsspeichereinrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Entleerungsleitung (70) eine im Bodenbereich des Flüssigkeitsbehälters (20) angeordnete Ansaugöffnung (71) aufweist und
    - die Überlaufleitung (40) eine im Flüssigkeitsbehälter (20) oberhalb der Ansaugöffnung (71) angeordnete und einen maximalen Füllstand festlegende Überlauföffnung (41) aufweist.
  3. Flüssigkeitsspeichereinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die Entleerungsleitung (70) einen Saugabschnitt (72) aufweist, der sich von der Ansaugöffnung (71) aus nach oben auf ein Höhenniveau, das höher als die Überlauföffnung (41) liegt, und von dort nach unten auf ein Höhenniveau unterhalb des Flüssigkeitsbehälters (20) erstreckt, und
    - ein Entleeren des Flüssigkeitsbehälters (20) selbsttätig allein durch die Schwerkraft der Flüssigkeit erfolgt, wenn der Saugabschnitt (72) mit Flüssigkeit gefüllt ist.
  4. Flüssigkeitsspeichereinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Schnittstelle (50) unterhalb des Höhenniveaus der Überlauföffnung (41) der Überlaufleitung (40) liegt.
  5. Flüssigkeitsspeichereinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Schnittstelle (50) unterhalb des Höhenniveaus der Ansaugöffnung (71) der Entleerungsleitung (70) liegt.
  6. Flüssigkeitsspeichereinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Überlaufleitung (40) zwischen der Schnittstelle (50) und der Überlauföffnung (41) ein Absperrorgan, insbesondere Ventil (42), aufweist, das im geöffneten Zustand einen Fluidstrom in Richtung Schnittstelle (50) erlaubt und im geschlossenen Zustand unterbindet.
  7. Flüssigkeitsspeichereinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Schnittstelle (50) durch ein Wegeventil (100), insbesondere 3/2-Wegeventil (100), gebildet ist, das mit einem ersten Anschluss (101) an die Gemeinschaftsleitung (60), mit einem zweiten Anschluss (102) an die Entleerungsleitung (70) und mit einem dritten Anschluss (103) an die Überlaufleitung (40) angeschlossen ist und in einer ersten Stellung den ersten, zweiten und dritten Anschluss verbindet und in einer zweiten Stellung den ersten und den zweiten Anschluss verbindet und den dritten Anschluss verschließt.
  8. Flüssigkeitsspeichereinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Absperrorgan fernsteuerbar, insbesondere pneumatisch oder elektrisch umschaltbar, ist.
  9. Flüssigkeitsspeichereinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in der Gemeinschaftsleitung (60) - stromabwärts der Schnittstelle (50) - eine Ansaugeinrichtung (80) angeordnet ist, die Flüssigkeit in den Saugabschnitt (72) der Entleerungsleitung (70) saugen und diesen füllen kann, wodurch das nachfolgende selbsttätige Entleeren des Flüssigkeitsbehälters (20) allein durch die Schwerkraft der Flüssigkeit ausgelöst wird.
  10. Flüssigkeitsspeichereinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    in der Entleerungsleitung (70) - stromaufwärts der Schnittstelle (50) - eine Ansaugeinrichtung (80) angeordnet ist, die Flüssigkeit in den Saugabschnitt (72) der Entleerungsleitung (70) saugen und diesen füllen kann, wodurch das nachfolgende selbsttätige Entleeren des Flüssigkeitsbehälters (20) allein durch die Schwerkraft der Flüssigkeit ausgelöst wird.
  11. Fahrzeug, insbesondere Schienenfahrzeug,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Fahrzeug mit einer Flüssigkeitsspeichereinrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche ausgestattet ist.
  12. Verfahren zum Betreiben einer Flüssigkeitsspeichereinrichtung mit einem Flüssigkeitsbehälter (20),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - in einem Normalbetriebsmodus eine Gemeinschaftsleitung (60), die an einer Schnittstelle (50) mit einer an den Flüssigkeitsbehälter (20) angeschlossenen Überlaufleitung (40) und mit einer an den Flüssigkeitsbehälter (20) angeschlossenen Entleerungsleitung (70) in Verbindung steht, mit der Überlaufleitung (40) verbunden und ein Ablaufen von Flüssigkeit über die Überlaufleitung (40) ermöglicht wird, und
    - in einem Entleerungsbetriebsmodus Flüssigkeit an einer im Bodenbereich des Flüssigkeitsbehälters (20) angeordneten Ansaugöffnung (71) der Entleerungsleitung (70) angesaugt und in einen Saugabschnitt (72) gesaugt wird, der sich von der Ansaugöffnung (71) aus nach oben auf ein Höhenniveau, das höher als eine Überlauföffnung (41) der Überlaufleitung (40) liegt, und von dort nach unten auf ein Höhenniveau unterhalb des Flüssigkeitsbehälters (20) erstreckt, und ein Entleeren des Flüssigkeitsbehälters (20) selbsttätig durch die Schwerkraft der Flüssigkeit durch die Entleerungsleitung (70) und die Gemeinschaftsleitung (60) hindurch erfolgt, sobald durch das Ansaugen der Saugabschnitt (72) mit Flüssigkeit gefüllt ist.
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