EP4433345A1 - Anordnung zum antrieb eines mit einem anhänger gekoppelten fahrzeugs - Google Patents

Anordnung zum antrieb eines mit einem anhänger gekoppelten fahrzeugs

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EP4433345A1
EP4433345A1 EP22823485.2A EP22823485A EP4433345A1 EP 4433345 A1 EP4433345 A1 EP 4433345A1 EP 22823485 A EP22823485 A EP 22823485A EP 4433345 A1 EP4433345 A1 EP 4433345A1
Authority
EP
European Patent Office
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vehicle
transmission line
trailer
arrangement according
gas
Prior art date
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Application number
EP22823485.2A
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English (en)
French (fr)
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EP4433345B1 (de
Inventor
Stefan Hintermeir
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Siemens Mobility GmbH
Original Assignee
Siemens Mobility GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Mobility GmbH filed Critical Siemens Mobility GmbH
Publication of EP4433345A1 publication Critical patent/EP4433345A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP4433345B1 publication Critical patent/EP4433345B1/de
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Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D1/00—Carriages for ordinary railway passenger traffic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61G—COUPLINGS; DRAUGHT AND BUFFING APPLIANCES
    • B61G5/00—Couplings for special purposes not otherwise provided for
    • B61G5/06—Couplings for special purposes not otherwise provided for for, or combined with, couplings or connectors for fluid conduits or electric cables
    • B61G5/08—Couplings for special purposes not otherwise provided for for, or combined with, couplings or connectors for fluid conduits or electric cables for fluid conduits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C17/00—Arrangement or disposition of parts; Details or accessories not otherwise provided for; Use of control gear and control systems
    • B61C17/06—Power storing devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C3/00—Electric locomotives or railcars
    • B61C3/02—Electric locomotives or railcars with electric accumulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61C—LOCOMOTIVES; MOTOR RAILCARS
    • B61C9/00—Locomotives or motor railcars characterised by the type of transmission system used; Transmission systems specially adapted for locomotives or motor railcars
    • B61C9/38—Transmission systems in or for locomotives or motor railcars with electric motor propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61K—AUXILIARY EQUIPMENT SPECIALLY ADAPTED FOR RAILWAYS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B61K9/00—Railway vehicle profile gauges; Detecting or indicating overheating of components; Apparatus on locomotives or cars to indicate bad track sections; General design of track recording vehicles

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for driving a vehicle coupled to a trailer, in particular a rail vehicle coupled to a tender.
  • Alternative drive concepts are given increasing priority due to political considerations regarding the energy transition. These alternative drive concepts also include drive concepts that use gas-based energy carriers, for example hydrogen in conjunction with fuel cells.
  • test and series vehicles for example shunting locomotives, commuter vehicles, city buses, etc., have been equipped and operated with this technology.
  • gas-based energy carriers When using gas-based energy carriers in a vehicle, the problem arises that the energy density of gas-based energy carriers (e.g. hydrogen) is significantly lower compared to liquid fossil energy carriers (e.g. diesel, petrol). Accordingly, a much larger volume for storing the gas-based energy carrier must be provided in the vehicle in comparison.
  • gas-based energy carriers e.g. hydrogen
  • liquid fossil energy carriers e.g. diesel, petrol
  • the electrical energy is wired from the tender to the rail vehicle and reaches the electric traction motors arranged there in order to drive the rail vehicle together with the tender.
  • the arrangement according to the invention has a vehicle which is connected to a trailer.
  • the vehicle has a traction motor that is designed to drive the vehicle.
  • the trailer has a tank in which a gas-based energy source is stored.
  • the vehicle has a galvanic cell as an energy generation unit, with which drive energy is formed by a chemical reaction of the gaseous energy source continuously supplied to it with an oxidizing agent, and this energy is fed to the traction motor for driving purposes.
  • the vehicle and the trailer are connected to one another via a transmission line, so that the gas-based energy source can reach or be transmitted from the trailer to the vehicle.
  • the transmission line has a protective device or is coupled to a protective device in such a way that the protective device prevents damage to the transmission line during operation of the vehicle connected to the trailer.
  • the transmission line is surrounded by a protective sheath, at least in the area between the vehicle and the trailer, which therefore forms a protective device for the transmission line.
  • the protective jacket is designed in such a way that it protects the transmission line from environmental influences (flying gravel or loose chippings, hanging overhead lines, lightning, icing, etc.).
  • the protective casing is preferably a flexible bellows that can be displaced within itself and is preferably grounded.
  • the protective jacket is designed as a flexible metal fabric or as an electrically conductive hollow body, with the hollow body consisting of a flexible, mechanically resilient material - e.g. a rubber or plastic hose that has electrically conductive structures for grounding.
  • the protective casing is preferably attached to the vehicle and/or to the trailer via a cardanic suspension.
  • the configurations of the protective casing mentioned ensure that lateral offsets of the vehicle relative to the trailer in all spatial coordinates and (partial) rotational movements in all spatial axes are compensated for or evened out by the protective casing.
  • the configurations of the protective casing mentioned ensure that different deflections or spring deflections on the part of the vehicle and/or trailer are compensated for or evened out.
  • the transmission line itself is connected to the vehicle and/or to the trailer via a resilient unit, which forms a further protective device for the transmission line.
  • the resilient unit is designed on the one hand to resiliently hold and fasten the transmission line and on the other hand to tighten the transmission line to a predetermined mechanical tensile stress.
  • the resilient unit preferably has the following components, for example:
  • tensioning spring bearing on the tensioning plate.
  • the tightening spring is clamped between the vehicle and the tightening plate and is subjected to pressure. The result of this is that the tensioning spring tensions the transmission line so that its downward deflection is reduced.
  • a routing unit through which the transmission line is routed from the vehicle area or from the trailer area to an area between the vehicle and the trailer.
  • the guide unit consists of two horizontal and two vertical guide rollers, which run smoothly and are arranged around the transmission line (e.g. above, below, left and right). With the guide unit, relative movements occurring during operation between the transmission line and the vehicle or the trailer are compensated for or friction effects which lead to wear of the transmission line are avoided.
  • cables and springs can be used with which the transmission line can be suspended with the same objective.
  • These components of the resilient unit compensate for relative movements between the vehicle and the trailer with a view to their effect on the transmission line:
  • the distance between the associated vehicle ends is increased.
  • the transmission line is pulled through the guide unit against the spring force of the tightening unit.
  • the spring force of the compressed tightening spring is designed in such a way that all relative movements of the vehicle and the trailer can be carried out without overloading the transmission line.
  • the resilient unit described is dimensioned in such a way that a predetermined minimum bending radius of the transmission line is maintained.
  • the resilient unit described is dimensioned in such a way that the connecting line is prevented from touching the surrounding protective sheath when the vehicle and the trailer are in operation.
  • the resilient unit described is dimensioned in such a way that a course of the transmission line within the vehicle or trailer after the tightening clip allows any movement of the transmission line to occur (e.g. laying an S-bend, laying a bend, bracing with ropes, springs, etc.).
  • the above configurations of the hose line and the associated resilient unit ensure that lateral offsets of the vehicle to the trailer in all spatial ordinates as well as (partial) rotational movements in all spatial axes can be compensated for.
  • hose line or the associated resilient unit ensure that different deflections or spring deflections on the part of the vehicle and/or trailer are compensated for or compensated for.
  • hose line or the associated resilient unit ensure that the hose line is tightened or only minimally “sags” when the vehicle and trailer combination is in operation.
  • the transmission line has a two-part coupling in the area between the vehicle and the trailer, which is pressure-tight to the environment or to the outside when the vehicle and the trailer are in operation and is gas-permeable when viewed from the trailer to the vehicle.
  • This coupling is designed as an additional protective device for the transmission line during operation and prevents uncontrolled tearing of the transmission line in the event of non-operational disconnection.
  • the two-part coupling is designed in such a way that in the event of a non-operational separation, the two parts of the coupling assume the functionality of a "predetermined breaking point": the two-part coupling opens, with one coupling part each remaining at an assigned end of the transmission line and seals this end of the transmission line in a pressure-tight manner.
  • a first coupling part is preferably connected to the vehicle via a cable and a second coupling part is preferably connected to the trailer via a cable.
  • the coupling components described avoid the dangers of an external separation, namely: TM an uncontrolled escape of large quantities of the combustible gas-bound energy carrier into the environment,
  • the transmission line is coupled to a signal line that is pneumatically or electrically embodied. This forms an additional protective device for the transmission line and monitors its separation.
  • the signal line is connected to both the vehicle and the trailer with fasteners. It is laid and dimensioned in such a way that it follows operational movements of the vehicle - trailer combination without damage.
  • the transmission line is stretched and a specified tensile stress value is exceeded, while at this moment the signal line is already being damaged by its routing and dimensioning, and thus the imminent separation is indicated early on.
  • Damage to the signal line generates a signal (drop in pressure, idling) that closes the switchable shut-off valves provided in the vehicle and trailer as part of a delivery line for the gas-based energy carrier according to the well-known fail-safe principles.
  • the traction motor of the vehicle is an electric traction motor.
  • the vehicle is a rail vehicle or a locomotive that is coupled to a tender as a trailer.
  • the gas-bound energy carrier is hydrogen or natural gas.
  • the galvanic cell is a fuel cell with which electrical drive energy is formed by a chemical reaction of the gas-bonded hydrogen that is continuously supplied to it with an oxidizing agent, and this energy is supplied to the electric traction motor for driving purposes.
  • the present invention enables a hitherto unforeseen safe and cost-effective transmission of a gas-bound energy carrier from a trailer to a vehicle or rail vehicle.
  • the present invention provides a new basis for a new type of vehicle or train concept: Vehicles with gaseous energy carriers (e.g. hydrogen in combination with fuel cells) are among the pillars of the new and environmentally friendly drive technology, which is now also used on rail vehicles their limited volume or space is used.
  • gaseous energy carriers e.g. hydrogen in combination with fuel cells
  • the present invention makes it possible in rail transport to use a large number of trailers with tanks, so that a representative (gas) tank is distributed over an entire train. As a result, enormous ranges could be achieved in rail transport.
  • the present invention makes it possible in rail transport to increase a vehicle-side drive power because all of the available space in the rail vehicle is available for energy conversion and for controlling the rail vehicle.
  • the present invention makes it possible in rail transport to increase the energy content of the train with the length of the train.
  • the energy that can be stored on the train would thus increase with the increased energy requirement due to the higher train weight.
  • the invention is explained in more detail below by way of example using a drawing. It shows:
  • FIG. 2 with reference to FIG. 1 shows a vertical section in the longitudinal direction of the vehicle of the arrangement according to the invention
  • FIG. 3 shows a top view or a horizontal section of the arrangement according to the invention with reference to FIG. 1 and FIG. 2,
  • FIG. 4 shows a detailed view of the clutch with reference to FIG. 1 to FIG. 3, and
  • FIG. 5 with reference to FIG. 1 to FIG. 4 shows an additional configuration of the arrangement according to the invention.
  • FIG. 1 shows an overview of the arrangement according to the invention with a rail vehicle 10 as the vehicle that is connected to a trailer 10A.
  • the vehicle 10 has an electric traction motor FM, which is designed to drive the vehicle 10, while the trailer 10A has a tank TK, in which hydrogen is stored as a gas-bound energy carrier ET.
  • the vehicle 10 has a fuel cell as an energy generation unit EEE, with which drive energy is formed by a chemical reaction of the gaseous energy source ET continuously supplied to it with oxygen, which is fed to the traction motor FM for the drive.
  • EEE energy generation unit
  • the vehicle 10 and the trailer 10A are connected to one another via a transmission line 20 in the form of a hose line, so that the gas-bound energy carrier reaches or is transmitted from the trailer 10A to the vehicle 10 .
  • the transmission line 20 interacts with protective devices described below or is coupled to them in such a way that the protective devices prevent damage to the transmission line during operation of the vehicle 10 connected to the trailer 10A.
  • the transmission line 20 is surrounded by a protective jacket 30 which thus forms a protective device for the transmission line 20 .
  • the protective casing 30 is designed as a flexible bellows that can be displaced in itself and is grounded.
  • the protective shell 30 is attached to the vehicle and/or trailer 10A via gimbals.
  • the hose line or transmission line 20 is under high pressure, typically p>350 bar, and can be coupled between the vehicle 10 and the trailer 10A. Details on this are explained further in the following figures.
  • FIG. 2 shows, with reference to FIG. 1, a vertical section in the longitudinal direction of the vehicle of the arrangement according to the invention.
  • the transmission line 20 is connected to the vehicle 10 and to the trailer 10A via a respective resilient unit 40 which constitutes a further protective device for the transmission line 20.
  • the transmission line 20 has a two-piece coupling 21 in the area between the vehicle 10 and the trailer 10A.
  • the resilient unit 40 on the part of the vehicle 10 is described below by way of example.
  • the resilient unit 40 has two functionalities: a suspension function and a tightening function.
  • the resilient unit 40 has the following components:
  • a tightening clamp 41 which is clamped onto the transmission line 20 in a non-slip manner. With this, forces for setting a tensile stress are transmitted from the tightening clamp 41 to the transmission line 20 .
  • a tightening plate 42 which connects to the tightening clamp 41. This compressive forces acting in the direction of the tightening clamp 41 are transmitted.
  • a tightening spring 43 which is supported on the tightening plate 42.
  • the tightening spring is clamped between the vehicle 10 and the tightening plate 42 and is subjected to pressure.
  • the tensioning spring 43 tensions the transmission line 20 so that its downward deflection is reduced.
  • a routing unit 44 through which the transmission line 20 is routed from the vehicle area and the trailer area, respectively, to an area between the vehicle 10 and the trailer 10A.
  • the guide unit 44 consists of two horizontal and two vertical guide rollers 45, which are arranged smoothly and circumferentially to the transmission line 20 (e.g. above, below, left and right).
  • the resilient unit 40 described is dimensioned in such a way that a predetermined minimum bending radius of the transmission line 20 is maintained.
  • the resilient unit 40 is dimensioned in such a way that the connecting line 20 is prevented from touching the surrounding protective jacket 30 when the vehicle 10 and the trailer 10A are in operation.
  • the two-part coupling 21 arranged in the area between the vehicle 10 and the trailer 10A is pressure-tight to the environment or to the outside during normal operation of the vehicle 10 and the trailer 10A and gas-permeable when viewed from the trailer 10A to the vehicle 10 .
  • the two-part coupling 21 forms a further protective device for the transmission line 20, with which an uncontrolled tearing of the transmission line 20 is avoided in the event of a non-operational disconnection.
  • FIG. 3 shows a plan view or a horizontal section of the arrangement according to the invention with reference to FIG. 1 and FIG.
  • the two-part clutch 21 is designed in such a way that the two parts of the clutch take over the functionality of a “predetermined breaking point”: the two-part coupling 21 opens, with one coupling part remaining at an associated end of the transmission line 20 and this end of the transmission line 20 closing pressure-tight.
  • a first coupling part is preferably connected to the vehicle 10 via a cable 52 and a cable attachment 53 .
  • the second coupling part which is connected to the trailer 10A via a cable and a cable attachment.
  • Two opening cables 52 are firmly connected and symmetrically arranged on the opening clamp 51. By pulling the two opening cables 52 symmetrically, the clutch opener 22 is actuated and the clutch 21 is uncoupled.
  • the length of the opening cables 52 is dimensioned such that operational relative movements of the vehicle 10 and the trailer 10A do not strain the opening cables 52 . Only when the train is separated outside of operation is there such a large distance between the vehicle 10 and the trailer 10A that the opening cables 52 move the clutch release 22 and uncouple the clutch 21 . At the same time, this shuts off the flow for the gaseous energy carrier.
  • the lengths of the opening cables 52 are dimensioned such that the opening cables 52 always come into engagement first in the event of a non-operational train separation.
  • the rest of the tubing system is designed in such a way that no other component is overloaded until the clutch 21 is disengaged by the opening cables 52 .
  • the opening cables 52 are fastened on the vehicle side to a cable attachment 53 designed as an opening rocker.
  • a non-operational train separation in a switch or in a curve results in the coupling 21 being offset laterally with respect to the vehicle 10 . If the opening cables 52 were firmly connected to the vehicle 10, there would be an asymmetric introduction of force through only one opening cable 52 and the clutch release 22 could tilt in extreme cases.
  • the connection of the opening cables 52 via the opening rocker 53 prevents asymmetrical introductions of force into the clutch release 22 in that the opening rocker 53 compensates for the asymmetry until both opening cables 52 are tensioned and forces are transmitted to disengage the clutch 21 . This ensures symmetrical actuation of the clutch opener 22 in all sections of the route.
  • FIG. 4 shows, with reference to FIG. 1 to FIG. 3, a detailed view of the clutch 21 with a clutch opener 22 and a clutch seat 23, in which a shut-off mechanism and a coupling mechanism are integrated (not shown in detail).
  • the clutch opener 22 disengages the clutch 21 when the clutch opener 22 is axially displaced in the direction of the arrow. In this case, the clutch 21 shuts off the flow of the gaseous energy carrier at the same time.
  • FIG. 5 shows, with reference to FIGS. 1 to FIG. 4, an additional embodiment of the arrangement according to the invention a signal line 60 which is pneumatically or electrically constructed and coupled to the transmission line 20 .
  • the signal line 60 forms a further protective device for the transmission line 20 and monitors it for an extra-operational disconnection.
  • the signal line is connected to fasteners 62 on both the vehicle 10 and the trailer 10A. It is laid and dimensioned in such a way that it follows operational movements of the vehicle 10-trailer 10A combination without damage.
  • the transmission line 60 When separation of the combination 10-10A is imminent, the transmission line 60 is stretched and a predetermined tensile stress value is exceeded, while at this moment the signal line 60 is already being damaged by its laying and dimensioning and thus indicates the impending separation at an early stage.
  • the damage to the signal line 60 generates a signal (drop in pressure, idling) that the switchable shut-off valves 61, which are provided in the vehicle 10 and in the trailer 10A as part of a delivery line or as part of the transmission line 20 for the gas-based energy carrier, after according to the well-known fail-safe principles.
  • the transmission line 20 is then also separated as described above in the event of a non-operational train separation.
  • the opening cables 52 described above are also used in the configuration described here.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Antrieb eines mit einem Anhänger gekoppelten Fahrzeugs, mit einem Fahrzeug (10), das einen Fahrmotor (FM) zum Antrieb des Fahrzeugs (10) aufweist, und mit einem Anhänger (10A), der mit dem Fahrzeug (10) verbunden ist und der einen Tank (TK) aufweist, in dem ein gasgebundener Energieträger (ET) gespeichert ist. Das Fahrzeug (10) weist eine galvanische Zelle als Energieerzeugungseinheit (EEE) auf, mit der durch eine chemische Reaktion des ihr kontinuierlich zugeführten gasgebundenen Energieträgers mit einem Oxidationsmittel Antriebsenergie gebildet und dem Fahrmotor zum Antrieb zugeführt wird. Das Fahrzeug (10) und der Anhänger (10A) sind über eine Übertragungsleitung (20) miteinander verbunden, so dass der gasgebundene Energieträger (ET) vom Tank (TK) des Anhängers (10A) zur Energieerzeugungseinheit (EEE) des Fahrzeugs (10) gelangt. Die Übertragungsleitung (20) ist mit einer Schutzeinrichtung (30, 40, 21, 60) derart gekoppelt, dass im Betrieb des mit dem Anhänger (10A) verbundenen Fahrzeugs (10) durch die Schutzeinrichtung (30, 40, 21, 60) eine Beschädigung der Übertragungsleitung (20) verhindert wird.

Description

Beschreibung
Anordnung zum Antrieb eines mit einem Anhänger gekoppelten Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Antrieb eines mit einem Anhänger gekoppelten Fahrzeugs, insbesondere eines mit einem Tender gekoppelten Schienenfahrzeugs.
Alternative Antriebskonzepte werden aufgrund politischer Überlegungen zur Energiewende immer höhere Prioritäten einge- räumt. Zu diesen alternativen Antriebskonzepten gehören unter anderem auch Antriebskonzepte, die gasgebundene Energieträger verwenden, beispielsweise Wasserstoff in Verbindung mit Brennstoffzellen .
Sowohl im Straßenverkehr als auch im Schienenverkehr wurden Versuchs- und Serienfahrzeuge, beispielsweise Rangier- Lokomotiven, Commuter-Fahrzeuge, Stadtbusse, etc., mit dieser Technologie ausgestattet und betrieben.
Bei der Verwendung von gasgebundenen Energieträgern in einem Fahrzeug ergibt sich als Problem, dass die Energiedichte der gasgebundenen Energieträger (z.B. Wasserstoff) im Vergleich zu flüssigen fossilen Energieträgern (z.B. Diesel, Benzin) deutlich geringer ist. Entsprechend muss im Fahrzeug ein im Vergleich dazu wesentlich größeres Volumen zur Speicherung des gasgebundenen Energieträgers vorgesehen werden.
Bekannte Stadtbusse verwenden Erdgas zum Betrieb, wobei das dazu benötigte große Speichervolumen in Form eines Dach- übergreifenden Tanks bereitgestellt wird. Der Tank ist dabei als integrierter Bestandteil des Stadtbusses ausgebildet. Eine derartige auf Integration beruhende Lösung ist für den Schienenverkehr nur schwer umsetzbar: Schienenfahrzeuge, ins- besondere Lokomotiven in einem Zugverband, benötigen für ei- nen adäquaten Einsatz sehr große Mengen eines gasgebundenen Energieträgers, wobei der dazu benötigte Tank im Schienen- fahrzeug selbst jedoch nicht zur Verfügung steht.
Zur Lösung dieses Problems ist bekannt, ein Schienenfahrzeug mit einem Tender bzw. Anhänger zu koppeln, wobei der Tender den gasgebundenen Energieträger (z.B. Wasserstoff) und eine zugehörige Energieerzeugungseinheit (z.B. Brennstoffzelle) befördert. Entsprechend wird Tender-seitig aus dem gasgebun- denen Energieträger elektrische Energie erzeugt.
Die elektrische Energie wird leitungsgebunden vom Tender zum Schienenfahrzeug übertragen und gelangt an dort angeordnete elektrische Fahrmotoren, um das Schienenfahrzeug samt Tender anzutreiben .
Alternativ dazu ist es bekannt, die Tender-seitig aus dem gasgebundenen Energieträger erzeugte elektrische Energie an elektrische Fahrmotoren des Tenders zu übertragen, um den An- trieb des Schienenfahrzeugs samt Tender durchzuführen oder im Bedarfsfall zumindest zu unterstützen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine alterna- tive Anordnung zum Antrieb eines mit einem Anhänger gekoppel- ten Fahrzeugs, insbesondere eines mit einem Tender gekoppel- ten Schienenfahrzeugs, anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Pa- tentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Ge- genstand der abhängigen Ansprüche. Die erfindungsgemäße Anordnung weist ein Fahrzeug auf, das mit einem Anhänger verbunden ist. Das Fahrzeug weist einen Fahrmotor auf, der zum Antrieb des Fahrzeugs ausgebildet ist. Der Anhänger weist einen Tank auf, in dem ein gasgebundener Energieträger gespeichert ist.
Das Fahrzeug weist eine galvanische Zelle als Energieerzeu- gungseinheit auf, mit der durch eine chemische Reaktion des ihr kontinuierlich zugeführten gasgebundenen Energieträgers mit einem Oxidationsmittel Antriebsenergie gebildet wird, die dem Fahrmotor zum Antrieb zugeführt wird.
Das Fahrzeug und der Anhänger sind über eine Übertragungslei- tung miteinander verbunden, so dass der gasgebundene Energie- träger vom Anhänger zum Fahrzeug gelangt bzw. übertragen wird.
Die Übertragungsleitung verfügt über eine Schutzeinrichtung bzw. ist mit einer Schutzeinrichtung derart gekoppelt, dass im Betrieb des mit dem Anhänger verbundenen Fahrzeugs durch die Schutzeinrichtung eine Beschädigung der Übertragungslei- tung verhindert wird.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Übertragungslei- tung zumindest im Bereich zwischen dem Fahrzeug und dem Anhä- nger von einem Schutzmantel umgeben, der damit eine Schutz- einrichtung für die Übertragungsleitung bildet.
Der Schutzmantel ist derart ausgebildet, dass er die Übertra- gungsleitung vor Umwelteinflüssen (Flug von Schotter oder Rollsplit, herabhängende Oberleitungen, Blitzschlag, Verei- sung, etc.) schützt. Bevorzugt ist der Schutzmantel ein flexibler, in sich ver- schiebbarer Faltenbalg, der bevorzugt geerdet ist.
In einer dazu alternativen, bevorzugten Ausgestaltung ist der Schutzmantel als flexibles Metallgewebe oder als elektrisch leitender Hohlkörper ausgebildet, wobei der Hohlkörper aus einem flexiblen, mechanisch belastbaren Material besteht - z.B. aus einem Gummi- oder Kunststoffschlauch, der zur Erdung elektrisch leitende Strukturen aufweist.
Bevorzugt ist der Schutzmantel am Fahrzeug und/oder am Anhä- nger über eine kardanische Aufhängung befestigt.
Durch die genannten Ausgestaltungen des Schutzmantels wird sichergestellt, dass durch den Schutzmantel laterale Versätze des Fahrzeugs zum Anhänger in allen Raumkoordinaten sowie (Teil-) Rotationsbewegungen in allen Raumachsen kompensiert bzw. ausgeglichen werden.
Durch die genannten Ausgestaltungen des Schutzmantels wird ein Scheuern zwischen der Übertragungsleitung einerseits und dem Schutzmantel andererseits in ihrer Wirkung reduziert bzw. gänzlich vermieden.
Durch die genannten Ausgestaltungen des Schutzmantels wird sichergestellt, dass unterschiedliche Einfederungen bzw. Fe- derwege seitens des Fahrzeugs und/oder Anhängers kompensiert bzw. ausgeglichen werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Übertragungslei- tung selbst mit dem Fahrzeug und/oder mit dem Anhänger über eine federnde Einheit verbunden, die eine weitere Schutzein- richtung für die Übertragungsleitung bildet. Die federnde Einheit ist einerseits zur federnden Halterung und Befestigung der Übertragungsleitung ausgebildet und an- derseits zur Straffung der Übertragungsleitung auf eine vor- gegebene, mechanische Zugspannung ausgebildet.
Die federnde Einheit weist bevorzugt und beispielhaft folgen- de Komponenten auf:
- eine Straffungsschelle, die rutschfest auf die Übertra- gungsleitung geklemmt ist. Mit dieser werden (Zug-) Kräfte zur Einstellung der Zugspannung von der Straffungsschelle auf die Übertragungsleitung übertragen.
- Eine Straffungsplatte, die sich an die Straffungsschelle anschließt. Mit dieser werden Druckkräfte, die in Richtung Straffungsschelle wirken, übertragen.
- Eine Straffungsfeder, die sich auf die Straffungsplatte abstützt. Die Straffungsfeder ist zwischen Fahrzeug und Straffungsplatte eingespannt und auf Druck belastet. Dadurch wird erreicht, dass die Straffungsfeder die Über- tragungsleitung strafft, so dass deren Durchbiegung nach unten reduziert wird.
- Eine Führungseinheit, durch die die Übertragungsleitung vom Fahrzeugbereich bzw. vom Anhängerbereich in einen Be- reich zwischen Fahrzeug und Anhänger geführt ist. Die Füh- rungseinheit besteht aus zwei horizontal und zwei vertikal verlaufenden Führungsrollen, die leichtgängige sind und umlaufend zur Übertragungsleitung angeordnet sind (z.B. oberhalb, unterhalb, links und rechts). Mit der Führungs- einheit werden im Betrieb auftretende Relativbewegungen zwischen Übertragungsleitung und dem Fahrzeug bzw. dem An- hänger kompensiert bzw. zur Abnutzung der Übertragungslei- tung führende Reibeffekte vermieden.
- Alternativ oder ergänzend zur Führungseinheit sind Seile und Federn einsetzbar, mit denen die Übertragungsleitung mit der gleichen Zielsetzung abgehängt wird. Durch diese Komponenten der federnden Einheit werden Relativ- bewegungen zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger mit Blick auf deren Auswirkung auf die Übertragungsleitung kompensiert:
Kommt es beispielsweise bei einem Schienenfahrzeug in einer Weichenstraße zu einem seitlichen Versatz des Fahrzeugs zum Anhänger, wird der Abstand von zugehörigen Fahrzeugenden zu- einander vergrößert. In diesem Fall wird die Übertragungslei- tung durch die Führungseinheit gegen die Federkraft der Straffungseinheit gezogen. Die Federkraft der gestauchten Straffungsfeder ist so ausgelegt, dass alle Relativbewegungen des Fahrzeugs und des Anhängers ohne Überlastungen in der Übertragungsleitung ausgeführt werden können.
Die beschriebene federnde Einheit ist so dimensioniert, dass ein vorgegebener Mindestbiegeradius der Übertragungsleitung eingehalten wird.
Die beschriebene federnde Einheit ist so dimensioniert, dass im Betrieb des Fahrzeugs und des Anhängers eine Berührung der Verbindungsleitung mit dem umgebenden Schutzmantel verhindert wird.
Die beschriebene federnde Einheit ist so dimensioniert, dass ein Verlauf der Übertragungsleitung innerhalb des Fahrzeugs bzw. Anhängers nach der Straffungsschelle eine auftretende Bewegung der Übertragungsleitung ermöglicht (z.B. eine S- Bogenverlegung, Bogenverlegung, Abspannung mit Seilen, Fe- dern, etc.).
Durch die genannten Ausgestaltungen der Schlauchleitung bzw. der zugehörigen federnden Einheit wird sichergestellt, dass laterale Versätze des Fahrzeugs zum Anhänger in allen Raumko- ordinaten sowie (Teil-) Rotationsbewegungen in allen Raumach- sen kompensiert bzw. ausgeglichen werden.
Durch die genannten Ausgestaltungen der Schlauchleitung bzw. der zugehörigen federnden Einheit wird sichergestellt, dass ein Scheuern zwischen der Übertragungsleitung einerseits und dem Schutzmantel andererseits vermieden wird.
Durch die genannten Ausgestaltungen der Schlauchleitung bzw. der zugehörigen federnden Einheit wird sichergestellt, dass unterschiedliche Einfederungen bzw. Federwege seitens des Fahrzeugs und/oder Anhängers kompensiert bzw. ausgeglichen werden.
Durch die genannten Ausgestaltungen der Schlauchleitung bzw. der zugehörigen federnden Einheit wird sichergestellt, dass die Schlauchleitung im Betrieb des Gespanns Fahrzeug und An- hänger gestrafft ist bzw. nur minimal „durchhängt".
Durch die genannten Ausgestaltungen der Schlauchleitung bzw. der zugehörigen federnden Einheit wird sichergestellt, dass der Schutzmantel im benötigten Volumen bzw. in seinen Ausmes- sungen reduziert ausgeführt wird.
In einer bevorzugten Weiterbildung weist die Übertragungslei- tung im Bereich zwischen dem Fahrzeug und dem Anhänger eine zweiteilige Kupplung auf, die im Betrieb des Fahrzeugs und des Anhängers zur Umwelt bzw. nach außen hin druckdicht und vom Anhänger zum Fahrzeug hin betrachtet gasdurchlässig ist.
Diese Kupplung ist als weitere Schutzeinrichtung für die Übertragungsleitung im Betrieb ausgebildet und vermeidet bei einer außerbetrieblichen Trennung ein unkontrolliertes Abrei- ßen der Übertragungsleitung. Die zweiteilige Kupplung ist derart ausgeführt, dass bei ei- ner außerbetrieblichen Trennung die beiden Teile der Kupplung die Funktionalität einer „Sollbruchstelle" übernehmen: die zweiteilige Kupplung öffnet sich, wobei jeweils ein Kupp- lungsteil an jeweils einem zugeordneten Ende der Übertra- gungsleitung verbleibt und dieses Ende der Übertragungslei- tung druckdicht verschließt.
Um die Funktionalität der „Sollbruchstelle" sicherzustellen ist ein erster Kupplungsteil bevorzugt über ein Seil mit dem Fahrzeug und ein zweiter Kupplungsteil bevorzugt über ein Seil mit dem Anhänger verbunden.
Durch die beschrieben Kupplungskomponenten werden Gefahren einer außerbetrieblichen Trennung vermieden, nämlich: ™ ein unkontrolliertes Ausströmen von großen Mengen des brennbaren gasgebundenen Energieträgers in die Umgebung,
- deren Brand bzw. Explosion durch Wärme- oder Funkenquel- len,
- ein schlagartig erfolgendes Entladen des gespeicherten gasgebundenen Energieträgers
Durch die Kupplung wird zu jeder Zeit eine erforderliche Be- triebssicherheit des gesamten Gespanns Fahrzeug - Anhänger sichergestellt .
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Übertragungslei- tung mit einer Signalleitung, die pneumatisch oder elektrisch ausgebildet ist, gekoppelt. Diese bildet eine weitere Schutz- einrichtung für die Übertragungsleitung und überwacht deren Trennung. Die Signalleitung ist mit Befestigungen sowohl mit dem Fahr- zeug als auch mit dem Anhänger verbunden. Sie ist derart ver- legt und dimensioniert, dass sie betrieblichen Bewegungen des Gespanns Fahrzeug - Anhänger schadenfrei nachfolgt.
Bei einer sich anbahnenden Trennung des Gespanns wird die Übertragungsleitung gespannt und ein vorgegebener Zugspan- nungswert wird überschritten, während in diesem Moment die Signalleitung durch ihre Verlegung und Dimensionierung be- reits beschädigt wird und damit die drohende Trennung früh- zeitig anzeigt.
Durch die Beschädigung der Signalleitung wird ein Signal (Druckabfall, Leerlauf) erzeugt, das schaltbare Absperrventi- le, die im Fahrzeug und im Anhänger als Teil einer Förderlei- tung für den gasgebundenen Energieträger vorgesehen sind, nach dem bekannten Fail-Safe-Prinzipien verschließt.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist der Fahrmotor des Fahrzeugs ein elektrischer Fahrmotor.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist das Fahrzeug ein Schienenfahrzeug bzw. eine Lokomotive, die mit einem Tender als Anhänger gekoppelt ist.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist der gasgebundene Ener- gieträger Wasserstoff oder Erdgas.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die galvanische Zelle eine Brennstoffzelle, mit der durch eine chemische Reaktion des ihr kontinuierlich zugeführten gasgebundenen Wasserstoffs mit einem Oxidationsmittel elektrische Antriebsenergie gebil- det wird, die dem elektrischen Fahrmotor zum Antrieb zuge- führt wird. Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine bislang nicht vor- gesehene sichere und kostengünstige Übertragung eines gasge- bundenen Energieträgers von einem Anhänger zu einem Fahrzeug bzw. Schienenfahrzeug.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine neue Basis für ein neuartiges Fahrzeug- bzw. Zugkonzept: Fahrzeuge mit gasförmi- gen Energieträgern (z.B. Wasserstoff in Kombination mit Brennstoffzellen) zählen zu den Stützen der neuen und umwelt- freundlichen Antriebstechnologie, die nun auch auf Schienen- fahrzeugen mit ihrem begrenztem Volumen- bzw. Raumangebot An- wendung findet.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es im Schienenverkehr, eine Vielzahl an Anhängern mit Tanks einzusetzen, so dass ein repräsentierender (Gas-) Tank auf einen ganzen Zug verteilt wird. Dadurch könnten im Schienenverkehr enorme Reichweiten erreicht werden.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es im Schienenverkehr, eine fahrzeugseitige Antriebsleistung zu erhöhen, weil ein gesamter zur Verfügung stehender Platz im Schienenfahrzeug für die Energiewandlung und für die Steuerung des Schienen- fahrzeugs zur Verfügung steht.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es im Schienenverkehr, einen mitgeführte Energieinhalt des Zuges mit der Zuglänge zu steigern. Je mehr Anhänger bzw. Wägen der Zug hat, desto mehr Gewicht besitzt der Zug, desto mehr Energie wird für den Be- trieb benötigt und desto mehr Gastanks hat der Zug dabei. Die speicherbare Energie auf dem Zug würde somit mit dem erhöhten Energiebedarf aufgrund des höheren Zuggewichts quasi mitwach- sen. Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Zeichnung bei- spielhaft näher erläutert. Dabei zeigt:
FIG 1 eine Übersicht der erfindungsgemäßen Anordnung,
FIG 2 mit Bezug auf FIG 1 einen vertikalen Schnitt in Fahr- zeug Längsrichtung der erfindungsgemäßen Anordnung,
FIG 3 mit Bezug auf FIG 1 und FIG 2 eine Draufsicht bzw. ei- nen horizontalen Schnitt der erfindungsgemäßen Anord- nung,
FIG 4 mit Bezug auf die FIG 1 bis FIG 3 eine Detailansicht zur Kupplung, und
FIG 5 mit Bezug auf FIG 1 bis FIG 4 eine zusätzliche Ausge- staltung der erfindungsgemäßen Anordnung.
FIG 1 zeigt eine Übersicht der erfindungsgemäßen Anordnung mit einem Schienenfahrzeug 10 als Fahrzeug, das mit einem An- hänger 10A verbunden ist.
Das Fahrzeug 10 weist einen elektrischen Fahrmotor FM auf, der zum Antrieb des Fahrzeugs 10 ausgebildet ist, während der Anhänger 10A einen Tank TK aufweist, in dem Wasserstoff als gasgebundener Energieträger ET gespeichert ist.
Das Fahrzeug 10 weist eine Brennstoffzelle als Energieerzeu- gungseinheit EEE auf, mit der durch eine chemische Reaktion des ihr kontinuierlich zugeführten gasgebundenen Energieträ- gers ET mit Sauerstoff Antriebsenergie gebildet wird, die dem Fahrmotor FM zum Antrieb zugeführt wird.
Das Fahrzeug 10 und der Anhänger 10A sind über eine als Schlauchleitung ausgebildete Übertragungsleitung 20 miteinan- der verbunden, so dass der gasgebundene Energieträger vom An- hänger 10A zum Fahrzeug 10 gelangt bzw. übertragen wird. Die Übertragungsleitung 20 wirkt mit nachfolgend beschriebe- nen Schutzeinrichtungen zusammen bzw. ist mit diesen derart gekoppelt, dass im Betrieb des mit dem Anhänger 10A verbunde- nen Fahrzeugs 10 die Schutzeinrichtungen eine Beschädigung der Übertragungsleitung verhindern.
Die Übertragungsleitung 20 ist zumindest im Bereich zwischen dem Fahrzeug 10 und dem Anhänger 10A von einem Schutzmantel 30 umgeben, der damit eine Schutzeinrichtung für die Übertra- gungsleitung 20 bildet.
Der Schutzmantel 30 ist als flexibler, in sich verschiebbarer Faltenbalg ausgebildet, der geerdet ist.
Der Schutzmantel 30 ist am Fahrzeug und/oder am Anhänger 10A über eine kardanische Aufhängung befestigt.
Die Schlauchleitung bzw. Übertragungsleitung 20 steht unter hohem Druck, typischerweise p > 350 bar, und ist zwischen dem Fahrzeug 10 und dem Anhänger 10A kuppelbar. Details dazu wer- den in den nachfolgenden Figuren weiter ausgeführt.
FIG 2 zeigt mit Bezug auf FIG 1 einen vertikalen Schnitt in Fahrzeug Längsrichtung der erfindungsgemäßen Anordnung.
Die Übertragungsleitung 20 ist mit dem Fahrzeug 10 und mit dem Anhänger 10A über eine jeweilige federnde Einheit 40 ver- bunden, die eine weitere Schutzeinrichtung für die Übertra- gungsleitung 20 bildet.
Die Übertragungsleitung 20 weist im Bereich zwischen dem Fahrzeug 10 und dem Anhänger 10A eine zweiteilige Kupplung 21 auf. Nachfolgend wird stellvertretend die federnde Einheit 40 sei- tens des Fahrzeugs 10 beschrieben. Die federnde Einheit 40 hat dabei zwei Funktionalitäten: eine Federungsfunktion und eine Straffungsfunktion.
Die federnde Einheit 40 weist folgende Komponenten auf:
Eine Straffungsschelle 41, die rutschfest auf die Übertra- gungsleitung 20 geklemmt ist. Mit dieser werden Kräfte zur Einstellung einer Zugspannung von der Straffungsschelle 41 auf die Übertragungsleitung 20 übertragen.
Eine Straffungsplatte 42, die sich an die Straffungsschelle 41 anschließt. Mit dieser werden Druckkräfte, die in Richtung Straffungsschelle 41 wirken, übertragen.
Eine Straffungsfeder 43, die sich auf die Straffungsplatte 42 abstützt. Die Straffungsfeder ist zwischen dem Fahrzeug 10 und der Straffungsplatte 42 eingespannt und auf Druck belas- tet. Dadurch wird erreicht, dass die Straffungsfeder 43 die Übertragungsleitung 20 strafft, so dass deren Durchbiegung nach unten reduziert wird.
Eine Führungseinheit 44, durch die die Übertragungsleitung 20 vom Fahrzeugbereich bzw. vom Anhängerbereich in einen Bereich zwischen Fahrzeug 10 und Anhänger 10A geführt ist. Die Füh- rungseinheit 44 besteht aus zwei horizontal und zwei vertikal verlaufenden Führungsrollen 45, die leichtgängig und umlau- fend zur Übertragungsleitung 20 angeordnet sind (z.B. ober- halb, unterhalb, links und rechts).
Mit der Führungseinheit 44 werden im Betrieb auftretende Re- lativbewegungen zwischen Übertragungsleitung 20 und dem Fahr- zeug 10 bzw. dem Anhänger 10A kompensiert bzw. zur Abnutzung der Übertragungsleitung 20 führende Reibeffekte vermieden.
Durch diese Komponenten der federnden Einheit 40 werden Rela- tivbewegungen zwischen dem Fahrzeug 10 und dem Anhänger 10A mit Blick auf deren Auswirkung auf die Übertragungsleitung kompensiert .
Die beschriebene federnde Einheit 40 ist so dimensioniert, dass ein vorgegebener Mindestbiegeradius der Übertragungslei- tung 20 eingehalten wird.
Zusätzlich ist die federnde Einheit 40 so dimensioniert, dass im Betrieb des Fahrzeugs 10 und des Anhängers 10A eine Berüh- rung der Verbindungsleitung 20 mit dem umgebenden Schutzman- tel 30 verhindert wird.
Die im Bereich zwischen dem Fahrzeug 10 und dem Anhänger 10A angeordnete zweiteilige Kupplung 21 ist im Normalbetrieb des Fahrzeugs 10 und des Anhängers 10A zur Umwelt bzw. nach außen hin druckdicht und vom Anhänger 10A zum Fahrzeug 10 hin be- trachtet gasdurchlässig.
Die zweiteilige Kupplung 21 bildet eine als weitere Schutz- einrichtung für die Übertragungsleitung 20, mit bei einer au- ßerbetrieblichen Trennung ein unkontrolliertes Abreißen der Übertragungsleitung 20 vermieden wird.
Details dazu werden in FIG 3 beschrieben, die mit Bezug auf FIG 1 und FIG 2 eine Draufsicht bzw. einen horizontalen Schnitt der erfindungsgemäßen Anordnung zeigt.
Die zweiteilige Kupplung 21 ist derart ausgeführt, dass bei einer außerbetrieblichen Trennung die beiden Teile der Kupp- lung die Funktionalität einer „Sollbruchstelle" übernehmen: die zweiteilige Kupplung 21 öffnet sich, wobei jeweils ein Kupplungsteil an jeweils einem zugeordneten Ende der Übertra- gungsleitung 20 verbleibt und dieses Ende der Übertragungs- leitung 20 druckdicht verschließt.
Um die Funktionalität der „Sollbruchstelle" sicherzustellen ist ein erster Kupplungsteil bevorzugt über ein Seil 52 und eine Seilbefestigung 53 mit dem Fahrzeug 10 verbunden.
Entsprechendes gilt für den zweiten Kupplungsteil, der über ein Seil und eine Seilbefestigung mit dem Anhänger 10A ver- bunden ist.
An der Kupplung 21 befindet sich dazu eine Öffnungsschelle 51, die fest mit einem Kupplungsöffner 22 verbunden ist.
An der Öffnungsschelle 51 befinden sich fest verbunden und symmetrisch angeordnet zwei Öffnungsseile 52. Durch einen symmetrischen Zug der beiden Öffnungsseile 52 wird der Kupp- lungsöffner 22 betätigt und die Kupplung 21 entkuppelt.
Die Länge der Öffnungsseile 52 ist erfindungsgemäß so bemes- sen, dass betriebliche Relativbewegungen des Fahrzeugs 10 und des Anhängers 10A die Öffnungsseile 52 nicht anspannen. Erst bei einer außerbetrieblichen Zugtrennung entsteht ein so gro- ßer Abstand zwischen dem Fahrzeug 10 und dem Anhänger 10A, dass die Öffnungsseile 52 den Kupplungsöffner 22 verschieben und die Kupplung 21 entkuppeln. Zeitgleich wird dadurch der Durchfluss für den gasförmigen Energieträger abgesperrt.
Die Längen der Öffnungsseile 52 sind so bemessen, dass die Öffnungsseile 52 bei einer außerbetrieblichen Zugtrennung im- mer zuerst in Eingriff kommen. Das restliche Schlauchsystem ist so ausgelegt, dass bis zum Entkuppeln der Kupplung 21 durch die Öffnungsseile 52 keine andere Komponente überlastet wird.
Die Öffnungsseile 52 sind fahrzeugseitig an einer als Öff- nungswippe ausgestalteten Seilbefestigung 53 befestigt. Eine außerbetriebliche Zugtrennung in einer Weiche oder in einem Bogen hat zur Folge, dass die Kupplung 21 in einem seitlichen Versatz gegenüber dem Fahrzeug 10 steht. Wären die Öffnungs- seile 52 fest fixiert mit dem Fahrzeug 10 verbunden, käme es zu einer asymmetrischen Krafteinleitung durch nur ein Öff- nungsseil 52 und der Kupplungsöffner 22 könnte sich im Ext- remfall verkanten. Durch die Anbindung der Öffnungsseile 52 über die Öffnungswippe 53 werden asymmetrische Krafteinlei- tungen in den Kupplungsöffner 22 verhindert, indem die Öff- nungswippe 53 die Asymmetrie so lange ausgleicht, bis beide Öffnungsseile 52 gespannt sind und Kräfte zum Entkuppeln der Kupplung 21 übertragen. Somit ist in allen Streckenabschnit- ten eine symmetrische Betätigung des Kupplungsöffners 22 ge- währleistet .
FIG 4 zeigt mit Bezug auf die FIG 1 bis FIG 3 eine Detailan- sicht zur Kupplung 21 mit Kupplungsöffner 22 und einem Kupp- lungssitz 23, in dem ein Absperrmechanismus und ein Kuppelme- chanismus intergiert sind (nicht detailliert dargestellt).
Der Kupplungsöffner 22 entkuppelt die Kupplung 21, wenn der Kupplungsöffner 22 in Pfeilrichtung axial verschoben wird. In diesem Fall sperrt die Kupplung 21 zeitgleich den Durchfluss des gasförmigen Energieträgers ab.
FIG 5 zeigt mit Bezug auf die Figuren FIG 1 bis FIG 4 eine zusätzliche Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung mit einer Signalleitung 60, die pneumatisch oder elektrisch aus- gebildet und mit der Übertragungsleitung 20 gekoppelt ist.
Die Signalleitung 60 bildet eine weitere Schutzeinrichtung für die Übertragungsleitung 20 und überwacht diese auf eine außerbetriebliche Trennung.
Die Signalleitung ist mit Befestigungen 62 sowohl mit dem Fahrzeug 10 als auch mit dem Anhänger 10A verbunden. Sie ist derart verlegt und dimensioniert, dass sie betrieblichen Be- wegungen des Gespanns Fahrzeug 10 - Anhänger 10A schadenfrei nachfolgt.
Bei einer sich anbahnenden Trennung des Gespanns 10 - 10A wird die Übertragungsleitung 60 gespannt und ein vorgegebener Zugspannungswert wird überschritten, während in diesem Moment die Signalleitung 60 durch ihre Verlegung und Dimensionierung bereits beschädigt wird und damit die drohende Trennung früh- zeitig anzeigt.
Durch die Beschädigung der Signalleitung 60 wird ein Signal (Druckabfall, Leerlauf) erzeugt, das schaltbare Absperrventi- le 61, die im Fahrzeug 10 und im Anhänger 10A als Teil einer Förderleitung bzw. als Teil der Übertragungsleitung 20 für den gasgebundenen Energieträger vorgesehen sind, nach dem be- kannten Fail-Safe-Prinzipien verschließt.
Bei verschlossenen schaltbaren Absperrventilen 61 wird im An- schluss bei einer außerbetrieblichen Zugtrennung auch die Übertragungsleitung 20 wie oben beschrieben getrennt. Auch bei der hier beschriebenen Konfiguration kommen die vorste- hend beschriebenen Öffnungsseile 52 zum Einsatz.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung zum Antrieb eines mit einem Anhänger gekoppelten Fahrzeugs,
- mit einem Fahrzeug (10), das einen Fahrmotor (FM) zum Antrieb des Fahrzeugs (10) aufweist,
- mit einem Anhänger (10A), der mit dem Fahrzeug (10) ver- bunden ist und einen Tank (TK) aufweist, in dem ein gas- gebundener Energieträger (ET) gespeichert ist,
- bei dem das Fahrzeug (10) eine galvanische Zelle als Energieerzeugungseinheit (EEE) aufweist, mit der durch eine chemische Reaktion des ihr kontinuierlich zugeführ- ten gasgebundenen Energieträgers mit einem Oxidations- mittel Antriebsenergie gebildet und dem Fahrmotor zum Antrieb zugeführt wird,
- bei dem das Fahrzeug (10) und der Anhänger (10A) über eine Übertragungsleitung (20) miteinander verbunden sind, so dass der gasgebundene Energieträger (ET) vom Tank (TK) des Anhängers (10A) zur Energieerzeugungsein- heit (EEE) des Fahrzeugs (10) gelangt,
- bei dem die Übertragungsleitung (20) mit einer Schutz- einrichtung (30, 40, 21, 60) derart gekoppelt ist, dass im Betrieb des mit dem Anhänger (10A) verbundenen Fahr- zeugs (10) durch die Schutzeinrichtung (30, 40, 21, 60) eine Beschädigung der Übertragungsleitung (20) verhin- dert wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Übertragungsleitung zumindest im Bereich zwischen dem Fahrzeug (10) und dem Anhänger (10A) von einem Schutzmantel (30) als Schutzein- richtung umgeben ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2,
- bei der der Schutzmantel als flexibler und in sich ver- schiebbarer Faltenbalg ausgebildet ist, und/oder
- bei der der Faltenbalg geerdet ist.
4. Anordnung nach Anspruch 2,
- bei der der Schutzmantel als flexibles Metallgewebe oder als flexibler, mechanisch belastbarer Hohlkörper ausge- bildet ist, und/oder
- bei der der Schutzmantel elektrisch leitende Strukturen für eine Erdung aufweist.
5 .Anordnung nach Anspruch 2, bei der der Schutzmantel am Fahrzeug (10) und/oder am Anhänger (10A) über eine karda- nische Aufhängung befestigt ist.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Übertragungsleitung (20) mit dem Fahrzeug (10) und/oder mit dem Anhänger (10A) über eine federnde Einheit (40) verbunden ist, die eine Schutzeinrichtung für die Übertragungsleitung (20) bildet.
7. Anordnung nach Anspruch 6, bei der die federnde Einheit (40) einerseits zur federnden Halterung und Befestigung der Übertragungsleitung (20) ausgebildet und anderseits zur Straffung der Übertragungsleitung (20) auf eine vorge- gebene, mechanische Zugspannung ausgebildet ist.
8 . Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Übertragungsleitung (20) im Bereich zwischen dem Fahr- zeug (10) und dem Anhänger (10A) eine zweiteilige Kupplung (21) aufweist, die als Schutzeinrichtung für die Übertra- gungsleitung (20) ausgebildet ist, um bei einer außerbe- trieblichen Trennung des Gespanns Fahrzeug (10) und Anhä- nger (10A) ein unkontrolliertes Abreißen der Übertragungs- leitung (20) zu vermeiden.
9. Anordnung nach Anspruch 8, bei der die zweiteilige Kupp- lung derart ausgeführt ist, dass bei einer außerbetriebli- chen Trennung die zweiteilige Kupplung geöffnet wird, je- weils ein Kupplungsteil an jeweils einem zugeordneten Ende der Übertragungsleitung verbleibt und dieses Ende der Übertragungsleitung druckdicht verschließt.
10. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Übertragungsleitung (20) mit einer Signalleitung (60) gekoppelt ist, die als Schutzeinrichtung für die Übertragungsleitung ausgebildet ist und deren Trennung überwacht.
11. Anordnung nach Anspruch 10, bei der die Signalleitung (60) derart mit dem Fahrzeug (10) und mit dem Anhänger (10A) verbunden ist, dass sie bei einer drohenden Tren- nung des Gespanns die Signalleitung (60) durch eine me- chanische Anspannung beschädigt wird und damit die dro- hende Trennung frühzeitig anzeigt.
12. Anordnung nach Anspruch 11, bei der im Fahrzeug (10) und/oder im Anhänger (10A) und/oder im Bereich dazwischen schaltbare Absperrventile als Teil der Übertragungslei- tung (20) vorgesehen sind, die als Folge der beschädigten Signalleitung (60) verschlossen werden.
13. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, − bei der der Fahrmotor (FM) des Fahrzeugs (10) ein elektrischer Fahrmotor ist, und/oder - bei der das Fahrzeug (10) ein Schienenfahrzeug ist, und/oder
- bei der der gasgebundene Energieträger (ET) Wasserstoff oder Erdgas ist, und/oder - bei der die galvanische Zelle eine Brennstoffzelle ist, mit der durch eine chemische Reaktion des ihr kontinu- ierlich zugeführten gasgebundenen Wasserstoffs mit einem Oxidationsmittel elektrische Antriebsenergie gebildet wird, die dem elektrischen Fahrmotor (FM) zum Antrieb zugeführt wird.
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