Streumittelanlage für ein Schienenfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Streumittelanlage für ein Schienenfahrzeug .
Schienenfahrzeuge leiden im Allgemeinen bei nassen bzw. bei laubbedeckten Schienen darunter, dass sie ihre volle Antriebs- bzw. Traktionsleistung nur schwer auf die Schiene bringen bzw. umsetzen können.
Um diesem Problem zu begegnen sind Streumittelanlagen bekannt, die ein Streumittel (beispielswiese Quarzsand mit einer vorgegebenen Körnung) beinhalten und dieses so homogen und sparsam als möglich bei Bedarf in einen Rad-Schiene-Spalt einbringen, um die Traktionsleistung auf der Schiene zu erhöhen .
Aus der Druckschrift DE 4429370 Al ist eine Vorrichtung zur Ausbringung von Streugut für ein Kraftfahrzeug bekannt. Diese besteht aus einem Sprühaufsatz, der vom Inneren des Fahrzeugs aus betrieben wird und bei Bedarf Sand auf Fahrzeug-Reifen aufbringt. Der Sand wird einem Behälter in vertikaler Richtung unter Nutzung der Schwerkraft entnommen und unter Verwendung von Luftdruck zur Verbesserung der Reifenhaftung ausgebracht. Diese kombinierte Art der Sand-Ausbringung ist ungenau und resultiert entweder in einem erhöhten Sandverbrauch oder in einer ungenügenden Reifenhaftung.
Aus der Druckschrift DE 3926546 Al ist eine an einem Kraftfahrzeug angebrachte Streuvorrichtung bekannt, mit der ein Streugut (Splitt, Sand, Salz) vor angetriebene Räder des Kraftfahrzeugs gestreut wird. Das Streugut wird aus einem Behälter vertikal entnommen und einer Dosiervorrichtung, die als Förderschnecke ausgebildet ist, zugeführt. Über diese ge-
langt das Streugut zu einem Mischrohr, das mit Druckluft beaufschlagbar ist. Nachfolgend gelangt das Streugut unter Verwendung der Druckluft an die Räder des Fahrzeugs, um deren Haftung zu verbessern. Diese kombinierte Art der Dosierung und der Druckluft-unter stützten Sand-Ausbringung wird durch entstehende Druckunterschiede im Fördersystem zusätzlich beeinflusst, so dass die Streugut-Ausbringung nur ungenau steuerbar bzw. einstellbar ist. Diese Beeinflussung resultiert entweder in einem erhöhten Sandverbrauch oder in einer ungenügenden Räderhaftung.
Aus der Druckschrift DE 102012214643 Al ist eine weitere Streugutaustraganlage bekannt, bei der Streugut unter Verwendung einer Förderschnecke und unter Verwendung von Druckluft dosiert gefördert und ausgebracht wird. Diese kombinierte Art der Dosierung und der Druckluf t-unterstützten Sand- Ausbringung wird durch entstehende Druckunterschiede im Fördersystem zusätzlich beeinflusst, so dass die Streugut- Ausbringung nur ungenau steuerbar bzw. einstellbar ist. Diese Beeinflussung resultiert entweder in einem erhöhten Sandverbrauch oder in einer ungenügenden Räderhaftung.
Gleiches gilt für die in der Druckschrift WO 2022/128294 Al beschriebenen Streumittelanlage, bei dem eine angetriebene, um eine Längsachse rotierende Förderschnecke verwendet wird, um Streumittel aus einem Streumittelbehälter aufzunehmen bzw. zu fördern und das Streumittel über eine Zuführeinrichtung definiert in den Rad-Schien-Spalt einzubringen.
Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Schienenfahrzeug-Streumittelanlage, die auf einer kombinierten Verwendung von Förderschnecke und Druckluft basiert, dahingehend zu verbessern, dass das Streumittel definiert und im Verbrauch optimiert ausbringbar ist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst .
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben .
Die Erfindung betrifft eine Streumittelanlage für ein S chienenfahrzeug mit einem Streumittelbehälter , mit einer Dosier- bzw . Fördereinrichtung und mit einer Förderkammer .
Der Streumittelbehälter beinhaltet ein Streumittel und ist über die Fördereinrichtung mit der Förderkammer derart verbunden , das s das Streumittel vom Streumittelbehälter über die Fördereinrichtung in die Förderkammer gelangt .
In die Förderkammer ist derart Druckluft einleitbar , da s s da s Streumittel aus der Förderkammer zu einem Rad-Bereich und/oder zu einem Schienen-Bereich des Schienenfahrzeugs gelangt .
Bevorzugt ist die Förderkammer ausgangs seitig mit einer Zuführeinrichtung verbunden . Diese ist derart ausgestaltet , das s durch die Zuführeinrichtung das Streumittel ge zielt in den Rad-Bereich und/oder in den Schienen-Bereich de s Schienenfahrzeugs gelangt .
Die Fördereinrichtung weist eine angetriebene , um eine Längs achse rotierende Förderschnecke auf , mit der das Streumittel vom Streumittelbehälter zur Förderkammer transportiert wird .
Die Fördereinrichtung weist eine längliche Schneckenkammer auf , in der die Förders chnecke angeordnet ist .
Erfindungsgemäß ist in einem Teilbereich der Fördereinrichtung ein elastisch ausgestalteter, verengter Abstand zwischen der Förderschnecke und der Schneckenkammer angeordnet bzw. realisiert. Der Abstand ist in diesem Teilbereich derart gewählt, dass im dortigen Zusammenwirken der Schneckenkammer mit der Förderschnecke ein zumindest teilweiser Verschluss der Fördereinrichtung gebildet ist, durch den bei einer Druckluftbeaufschlagung der Förderkammer der Streumittelbehälter und zumindest ein Teil der Fördereinrichtung von der Förderkammer entkoppelt ist.
Bevorzugt ist der Teilbereich bzw. der verengte Abstand in einem Anschlussbereich der Fördereinrichtung angeordnet, wobei der Anschlussbereich zur Verbindung der Fördereinrichtung mit dem Streumittelbehälter ausgestaltet ist.
Bevorzugt verbindet der Anschlussbereich die Fördereinrichtung mit dem Streumittelbehälter in vertikaler Richtung miteinander .
Bevorzugt bildet im Anschlussbereich bzw. im zugehörigen Teilbereich eine halbe Wendel bzw. ein halber Schneckengang der Förderschnecke im Zusammenwirken mit einer Innenseite der Schneckenkammer einen teilweise umlaufenden Verschluss.
In einer alternativen, bevorzugten Ausgestaltung dazu ist mit Blick auf eine Streumittelförderrichtung der Teilbereich bzw. der verengte Abstand nach dem Anschlussbereich der Fördereinrichtung angeordnet.
Der Teilbereich umfasst dann eine Anzahl aufeinanderfolgender Schneckengänge bzw. Wendeln der Förderschnecke. Diese bilden im Zusammenwirken mit der Innenseite der Schneckenkammer einen vollständig umlaufenden Verschluss.
Durch den Verschluss wird der Streumittelbehälter und zumindest ein Teil der Fördereinrichtung von der Förderkammer ent-
koppelt, so dass eine Druckluft-Beaufschlagung der Förderkammer keine Auswirkungen auf das Streumittel in der Fördereinrichtung bzw. im Streumittelbehälter hat.
Damit sind Komponenten der Streumittelförderung (Streumittelbehälter, Streumittelförderung) von den nachfolgenden Komponenten der Streumittel-Ausbringung (Förderkammer, Zuführeinrichtung) entkoppelt.
In einer bevorzugten ersten Weiterbildung ist im betrachteten Teilbereich die Förderschnecke elastisch ausgebildet, während die Schneckenkammer starr ausgebildet ist, um den geforderten verengten, elastischen Abstand zu realisieren.
In einer bevorzugten zweiten, dazu alternativen Weiterbildung ist im betrachteten Teilbereich die Förderschnecke starr ausgebildet, während die Schneckenkammer elastisch ausgebildet ist, um den geforderten verengten, elastischen Abstand zu realisieren .
In einer bevorzugten dritten, dazu alternativen Weiterbildung sind im betrachteten Teilbereich sowohl die Förderschnecke als auch die Schneckenkammer elastisch ausgebildet, um den geforderten verengten, elastischen Abstand zu realisieren.
Bei den genannten Weiterbildungen ist der Abstand in Form einer elastischen Verjüngung der Fördereinrichtung und derart ausgestaltet, dass bei der Streumittelförderung durch die Elastizität ein Abrieb der Förderschnecke bzw. der Förderkammer reduziert oder verhindert wird.
Durch die elastische Nachgiebigkeit der Verjüngung wird Verschleiß verhindert bzw. verringert und Wartungsaufwand der betroffenen Komponenten reduziert.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Verjüngung in Form einer austauschbaren Komponente realisiert, die einen integrierten Teil der Schneckenkammer bildet und deren Abmessungen auf eine Korngröße des Streumittels abgestimmt ist.
Damit wird ermöglicht, eine optimierte Verjüngung auf ein vorgegebenes Streumittel zu realisieren bzw. einzustellen.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Komponente aus einem elastisch nachgiebigen Material, beispielsweise aus Kunststoff, gefertigt, wobei die Komponente als Teil der Schneckenkammer die Förderschnecke bzw. deren Schneckengänge im Teilbereich entsprechend umfasst.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist der durch den verengten Abstand bzw. durch die Verjüngung gebildete Verschluss druckdicht ausgebildet.
Die Schneckenkammer und/oder die Förderschnecke ist bevorzugt horizontal oder aus der horizontalen Ebene nach oben oder nach unten geneigt ausgerichtet, um das Streumittel innerhalb der Fördereinrichtung optimiert zu transportieren.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Förderschnecke mit einem Elektromotor verbunden, der die Förderschnecke dreht bzw. in Rotation versetzt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Elektromotor zur Steuerung der Rotationsgeschwindigkeit stufenlos ansteuerbar, wobei dies bevorzugt über die Variation der Betriebsspannung bzw. des Betriebsstroms des Elektromotors erfolgt.
Alternativ dazu erfolgt die Ansteuerung des Elektromotors über ein PWM-Signal (Pulsweitenmoduliertes Signal, PWM-
Signal) , wobei durch eine Variation des PWM-Signals unterschiedliche Mengen an Streumittel gefördert bzw. ausgetragen werden .
Dadurch ist eine Fördermenge des Streumittels bei einer vorgegebenen Korngröße des Streumittels durch Änderung der Rota- tionsgeschwindigkeit einstellbar.
In einer bevorzugten Weiterbildung ist der Streumittelbehälter oberhalb der Fördereinrichtung derart angeordnet und mit dieser verbunden, dass das Streumittel vertikal in die Fördereinrichtung einfällt.
In einer bevorzugten Weiterbildung wird bei der der Förderkammer die Druckluft in einem tiefsten Punkt der Förderkammer eingebracht, so dass die auf das dortige Streumittel wirkende Druckluft dieses in die Zuführeinrichtung transportiert.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Förderkammer in einem seitlichen Bereich mit einer Druckluftdüse verbunden, um die Druckluft einzubringen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Druckluft derart gesteuert ,
— dass die Druckluft bei einer aktiven Fördereinrichtung das in die Förderkammer einfallende Streumittel erfasst und in die Zuführeinrichtung transportiert, und
— dass die Druckluft bei einer inaktiven Fördereinrichtung über die Förderkammer in die Zuführeinrichtung eingebracht wird, um diese zu reinigen bzw. um diese zu trocknen. In diesem Fall wird über den Verschluss der Fördereinrichtung verhindert, dass beim Reinigungsprozess Streumittel unbeabsichtigt aus dem Streumittelbehälter bzw. aus der För-
dereinrichtung gefördert wird und in den Rad-/Schien-
Bereich abgegeben wird.
Über den Verschluss wird die Fördereinrichtung bei der Reinigung bzw. Trocknung des Systems nach oben hin mechanisch abgeschlossen .
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Entkopplung zwischen einer schneckenbetriebenen Streumittel-Dosierung und einem pneumatisch unterstützten Streumittel-Austrag erreicht.
Diese Entkopplung ist einfach und zuverlässig über eine Verengung im Bereich der schneckenbetriebenen Streumittel- Dosierung realisierbar, die eine Verschluss-Funktionalität realisiert .
Diese Verschluss-Funktionalität ermöglicht eine definierte, Druckluf t-basierte Reinigung der Komponenten, die der Förderschnecke nachgeordnet sind und zur Streumittelausbringung verwendet werden.
Die Reinigung bewirkt in diesen nachgeordneten Komponenten Druckunterschiede. Durch den Verschluss wird verhindert, dass bei der erfolgenden Reinigung Streumittel aus dem Streumittelbehälter bzw. aus dem Förderschneckenbereich gesaugt und unbeabsichtigt Teil des Reinigungsprozesses werden. Durch den Verschluss wird somit Streumittel eingespart bzw. dessen Verbrauch reduziert.
Durch die vorliegende Erfindung wird erreicht, dass einerseits eine auf die Schiene übertragene Traktionsleistung optimiert wird und dass andererseits ein im Schienenfahrzeug nur begrenzt zur Verfügung stehender Vorrat an Streumittel und an Druckluft zeit- und mengenoptimiert eingesetzt wird.
Durch die vorliegende Erfindung wird im Vergleich zum vorbekannten Stand der Technik eine exaktere Streumittel-Dosierung erreicht .
Die vorliegende Erfindung ist auch bei tiefen Außentemperaturen einsetzbar, ohne aufwendige Heizkomponenten, etc. , zu benötigen .
Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine Reduzierung von Geräuschen beim Betrieb der Streumittelanlage.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung beispielhaft anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
FIG 1 die erfindungsgemäße Anordnung in einer Übersicht,
FIG 2 mit Bezug auf FIG 1 Details zur Fördereinrichtung, FIG 3 mit Bezug auf FIG 2 Details zur Verjüngung bzw. zum verringerten Abstand.
FIG 1 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung in einer Übersicht .
Die erfindungsgemäße Streumittelanlage für ein Schienenfahrzeug weist einen Streumittelbehälter SMB, eine Fördereinrichtung FE und eine Zuführeinrichtung ZFE auf.
Zwischen der Fördereinrichtung FE und der Zuführeinrichtung ZFE ist eine mit Druckluft beaufschlagbare Förderkammer FK vorgesehen .
Für weiter Details zur Förderkammer FK wird beispielhaft Bezug genommen auf die in der Druckschrift WO 2022/128294 Al beschriebenen Streumittelanlage.
Der Streumittelbehälter SMB beinhaltet ein Streumittel SM und ist mit der Fördereinrichtung FE in vertikaler Richtung verbunden, so dass das Streumittel SM vom Streumittelbehälter SMB in die Fördereinrichtung FE fällt bzw. gelangt.
Die Verbindung vom Streumittelbehälter SMB zur Fördereinrichtung FE ist am tiefsten Punkt des Streumittelbehälters SMB vorgesehen, so dass das Streumittel SM vom Streumittelbehälter SMB in die Fördereinrichtung FE fällt bzw. gelangt.
Die Fördereinrichtung FE ist mit der Zuführeinrichtung ZFE verbunden, so dass das Streumittel SM von der Fördereinrichtung FE über die Förderkammer FK in die Zuführeinrichtung ZFE gelangt. Dabei wird das Streumittel SM, wie nachfolgend beschrieben, unter Verwendung von Druckluft, die in die Förderkammer FK eingeleitet wird, an die Zuführeinrichtung ZFE übergeben .
Die in die Förderkammer FK eingebrachte Druckluft dient außerdem dazu, bei einer inaktiven Fördereinrichtung FE die Zuführeinrichtung ZFE bei Bedarf zu reinigen.
Die Zuführeinrichtung ZFE ist derart ausgebildet, dass das Streumittel SM in einen Bereich des Rads R und/oder in einen Bereich der Schiene SCH bzw. in einen Rad-Schiene-Spalt RSCHS des Schienenfahrzeugs gezielt eingebracht wird.
FIG 2 zeigt mit Bezug auf FIG 1 Details zur Fördereinrichtung FE.
Die Fördereinrichtung FE weist eine angetriebene, um eine Längsachse rotierende Förderschnecke FS auf, die zum Transport des Streumittels SM vom Streumittelbehälter SMB zur Förderkammer FK ausgebildet ist. Die Fördereinrichtung FE weist
eine längliche Schneckenkammer SK auf, in der die Förderschnecke FS angeordnet ist.
Erfindungsgemäß ist in einem Teilbereich TB der Fördereinrichtung FE ein elastisch ausgestalteter, verengter Abstand bzw. eine Verjüngung zwischen der Förderschnecke FS und der Schneckenkammer SK angeordnet bzw. realisiert.
Der Abstand ist in diesem Teilbereich TB derart gewählt, dass im dortigen Zusammenwirken der Schneckenkammer SK mit der Förderschnecke FS ein zumindest teilweiser Verschluss der Fördereinrichtung FE gebildet ist, durch den bei einer Druck- luf tbeauf schlagung der Förderkammer FK der Streumittelbehälter SMB und zumindest ein Teil der Fördereinrichtung FE von der Förderkammer FK entkoppelt ist.
Hier ist beispielhaft der Teilbereich TB bzw. der verengte Abstand in einem Anschlussbereich der Fördereinrichtung FE angeordnet, wobei der Anschlussbereich zur vertikalen Verbindung der Fördereinrichtung FE mit dem Streumittelbehälter SMB ausgestaltet ist.
Im Anschlussbereich bzw. um zugehörigen Teilbereich TB bildet eine halbe Wendel bzw. ein halber Schneckengang der Förderschnecke FS im Zusammenwirken mit einer Innenseite der Schneckenkammer SK einen teilweise umlaufenden Verschluss VER der Fördereinrichtung FE.
Durch den Verschluss VER wird bei einer Druckluftbeaufschlagung der Förderkammer FK der Streumittelbehälter SMB und zumindest ein Teil der Fördereinrichtung FE von der Förderkammer FK mechanisch entkoppelt.
Im Teilbereich TB ist der dortige verengte Abstand derart gewählt, dass im Zusammenwirken der Schneckenkammer SK mit den
Schneckengängen der Verschluss VER der Fördereinrichtung FE gebildet ist.
Im hier gezeigten Beispiel ist im betrachteten Teilbereich TB die Förderschnecke FS starr ausgebildet, während die Schneckenkammer SK unter Verwendung einer im Teilbereich TB angeordneten und nachfolgend beschriebenen Komponente KOMP dort elastisch ausgebildet ist.
Der geforderte Abstand ist in Form einer Verjüngung in der Fördereinrichtung FE derart ausgestaltet, dass bei der Streumittelförderung im Teilbereich TB ein Abrieb der Förderschnecke FS und/oder der Schneckenkammer SK zumindest reduziert wird.
Die als Verschluss dienende Verjüngung ist in Form einer austauschbaren Komponente KOMP realisiert, die einen integrierten Teil der Schneckenkammer SK bildet und deren Abmessungen auf eine Korngröße des Streumittels SM abgestimmt ist.
Die Komponente KOMP ist hier aus einem elastisch nachgiebigen Material, beispielswiese aus Kunststoff, gefertigt und dient zur Entkopplung, um entstehende Druckunterschiede im Bereich der Förderkammer FK und der nachfolgenden Zuführeinrichtung ZFE im Rahmen der gewünschten Entkopplung zu kompensieren.
Die Schneckenkammer SK und die Förderschnecke FS sind hier horizontal bzw. aus der horizontalen Ebene nach oben oder nach unten geneigt ausgerichtet, um das Streumittel SM innerhalb der Fördereinrichtung FE optimiert zu transportieren.
Die Förderschnecke FS ist mit einem Elektromotor MOT verbunden, der die Förderschnecke FS dreht bzw. in Rotation versetzt. Dabei ist der Elektromotor MOT zur Steuerung der Rota-
tionsgeschwindigkeit stufenlos ansteuerbar. Dies erfolgt beispielsweise über die Variation der Betriebsspannung bzw. des Betriebsstroms des Elektromotors MOT.
Dadurch ist eine Fördermenge des Streumittels SM bei einer vorgegebenen Korngröße des Streumittels SM durch Änderung der Rotationsgeschwindigkeit einstellbar.
Bei der Förderkammer FK wird die Druckluft DL in einem tiefsten Punkt der Förderkammer FK eingebracht, so dass die auf das dortige Streumittel SM wirkende Druckluft DL dieses in die Zuführeinrichtung ZFE transportiert.
Die Förderkammer FK ist hier in einem seitlichen Bereich mit einer Druckluftdüse DLD verbunden, um die Druckluft DL einzubringen .
Dabei ist die Druckluft DL derart gesteuert,
— dass die Druckluft DL bei einer aktiven Fördereinrichtung FE das in die Förderkammer FK einfallende Streumittel SM erfasst und in die Zuführeinrichtung ZFE transportiert, und
— dass die Druckluft DL bei einer inaktiven Fördereinrichtung FE über die Förderkammer FK in die Zuführeinrichtung ZFE eingebracht wird, um diese zu reinigen bzw. um diese zu trocknen. In diesem Fall wird über den Verschluss VER der Fördereinrichtung FE verhindert, dass beim Reinigungsprozess Streumittel SM unbeabsichtigt aus dem Streumittelbehälter SMB bzw. aus der Fördereinrichtung FE gefördert wird und in den Rad-/Schienen-Bereich abgegeben wird.
Über den Verschluss VER wird die Fördereinrichtung FE bei der Reinigung bzw. Trocknung des Systems nach oben hin mechanisch abgeschlossen .
FIG 3 zeigt mit Bezug auf FIG 2 Details zur Verjüngung bzw. zum verringerten Abstand, die durch die Komponente KOMP realisiert wird.
Außerhalb des Teilbereichs TB ist ein Abstand A zwischen dem äußeren Rand der Schneckengänge der Förderschnecke FS und dem inneren Rand der Schneckenkammer SK größer gewählt als ein Abstand B.
Der Abstand B beschriebt dabei innerhalb des Teilbereichs TB einen Abstand zwischen dem äußeren Rand der Schneckengänge der Förderschnecke FS und einem inneren Rand einer Verengung, die durch die Komponente gebildet wird.
Über die Wahl der beiden Abstände A und B wird die geforderte Verschluss-Funktionalität in Abhängigkeit des Streumittels SM gebildet bzw. eingestellt.