DE102015205825B4

DE102015205825B4 - Verfahren zur Frostentleerung eines Frischwasserbehälters für ein Schienenfahrzeug des Personenverkehrs und Schienenfahrzeug des Personenverkehrs mit einer Frostentleerungseinrichtung

Info

Publication number: DE102015205825B4
Application number: DE102015205825.5A
Authority: DE
Inventors: Torge Kamphausen
Original assignee: Siemens Mobility GmbH
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2015-03-31
Filing date: 2015-03-31
Publication date: 2021-09-23
Anticipated expiration: 2035-04-01
Also published as: DE102015205825A1

Abstract

Verfahren zur Frostentleerung eines Frischwasserbehälters eines Schienenfahrzeugs des Personenverkehrs , wobei der Frischwasserbehälter (1) eine Entleerungseinrichtung aufweist, welche eine Flüssigkeitsleitung (2) zur Abgabe von Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter (1) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsleitung (2) nach dem Heberprinzip so angeordnet ist, dass sie in einer vorgegebener Ruhelage des Frischwasserbehälters (1) mit einem ersten Ende (4) im Frischwasserbehälter (1) unterhalb eines vorgegebenen Flüssigkeitsspiegels endet und, dass sie mit einem zweiten Ende (5) außerhalb des Frischwasserbehälters (1) unterhalb des ersten Endes (4) endet, wobei sie zumindest in einem Scheitelpunkt über den vorgegebenen Flüssigkeitsspiegel und aus dem Flüssigkeitsbehälter (1) über den Rand des Flüssigkeitsbehälters (1) heraus geführt ist, wobei die Entleerungseinrichtung eine Fördereinrichtung (6) zur Förderung von Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter (1) durch die Flüssigkeitsleitung (2) aufweist, wobei die Fördereinrichtung (6) einen Ejektor umfasst, umfassend folgende Verfahrensschritte:a) In Betrieb nehmen der Fördereinrichtung (6) und Fördern der Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter (1) in Richtung des Scheitelpunkts der Flüssigkeitsleitung (2) mittels der Fördereinrichtung (6);b) Überschreiten des Scheitelpunkts der Flüssigkeitsleitung (2) durch die Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter (1);c) Außer Betrieb setzen der Fördereinrichtung (6) und Beendigung der Förderung der Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter (1) in Richtung des Scheitelpunkts der Flüssigkeitsleitung (2) mittels der Fördereinrichtung (6),d) Entleeren des Frischwasserbehälters unter Ausnutzung des hydrostatischen Drucks ohne Förderung der Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter (1) mittels der Fördereinrichtung (6).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Frostentleerung eines Frischwasserbehälters für ein Schienenfahrzeug des Personenverkehrs.
Daneben betrifft die Erfindung ein Schienenfahrzeug des Personenverkehrs mit einer Entleerungseinrichtung umfassend eine Flüssigkeitsleitung zur Abgabe von Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter, welche nach dem Heberprinzip so im Frischwasserbehälter angeordnet ist, dass sie in einer vorgegebener Ruhelage des Frischwasserbehälters mit einem ersten Ende unterhalb eines vorgegebenen Flüssigkeitsspiegels endet und, dass sie mit einem zweiten Ende unterhalb des ersten Endes endet, wobei sie über den vorgegebenen Flüssigkeitsspiegel geführt ist, wobei der Frischwasserbehälter eine Tankbelüftung aufweist und wobei die Entleerungseinrichtung eine Fördereinrichtung zur Förderung von Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter durch die Flüssigkeitsleitung aufweist, welche unterhalb des vorgegebenen Flüssigkeitsspiegels angeordnet und geeignet ausgebildet ist, einen ausreichenden Unterdruck in der Flüssigkeitsleitung zu erzeugen, um die Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter durch die Flüssigkeitsleitung vom ersten Ende bis zur Fördereinrichtung zu fördern.
Bei längerfristigem Abstellen von Schienenfahrzeugen ohne die Nutzung einer Energieversorgung muss bei Außentemperaturen von unter null Grad eine vollständige Entleerung der frostgefährdeten Frisch- und Abwasserbehälter erfolgen.
Gemäß den Anforderungen des Regelwerks der „Union internationale des chemins de fer“ (UIC 563) zur Entleerung von Frischwasserbehältern, welches „Hygiene- und Sauberkeitsanlagen der Reisezugwagen“ betrifft, sollte die Entleerung innerhalb eines Zeitintervalls von 30 Minuten erfolgen. Durch Anforderungen der Europäischen Norm (DIN EN 16362) für „Bahnanwendungen - Versorgungsdienste - Wassernachfülleinrichtungen“, gilt jedoch die Vorgabe von 60 Litern pro Minute, wodurch erhöhte Anforderungen an die Auslegung der Entleerungseinrichtung entstehen.
Bislang findet die Frostentleerung der Frischwasserbehälter in der Regel durch die Schwerkraft statt. Dazu weist der Frischwasserbehälter einen Ablauf an der tiefsten Stelle auf. Eine Frostentleerungsleitung kann an diesen Ablauf angeschlossen sein, um das Frischwasser aus dem Frischwasserbehälter weiter zu führen. Die Frostentleerungsleitung ist damit so am Frischwasserbehälter angeordnet, dass das Frischwasser aus dem Frischwasserbehälter im Ruhezustand des Schienenfahrzeugs schwerkraftbedingt zur Frostentleerungsleitung und bei geöffneter Frostentleerungsleitung durch diese ablaufen und der Frischwasserbehälter somit vollständig leer laufen kann. Zur Vermeidung von ungewollten Entleerungen ist zumindest ein Ventil in der Frostentleerungsleitung oder im Ablauf des Frischwasserbehälters anzuordnen.
Um die neu entstandenen Anforderungen zu erfüllen und um die geforderten Volumenströme umsetzen zu können, könnten die Leitungsquerschnitte vergrößert werden. Durch die notwendige Vergrößerung käme es zwangsläufig zu einer Gewichtserhöhung und es wird mehr Bauraum benötigt.
Der Artikel „Beschleunigte Behälterentleerung durch aktiv wasserfördernde Komponenten" aus dem Prior Art Journal, Nr. 21 aus 2014 auf den Seiten 199 bis 201 (ISBN 978-3-942905-99-2) offenbart einen Flüssigkeitsbehälter mit einer Fördereinrichtung zur Förderung von Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsbehälter zur beschleunigten Entleerung des Flüssigkeitsbehälters. Eine beschleunigte Entleerung unter Beibehaltung des Leitungsquerschnitts erfordert die ständige aktive Förderung der Flüssigkeit. Dafür ist eine signifikante Energiezufuhr zur Fördereinrichtung notwendig.
Die Druckschriften DE 693 05 547 T2 , US 6 374 431 B1 , DE 10 2008 032 651 A1 , DE 20 2011 002 009 U1 und DE 694 16 488 T2 betreffen Flüssigkeitsbehälter, insbesondere Abwassertanks, von Schienenfahrzeugen. Die AT 513 557 A1 lehrt einen gattungsgemäßen Frischwasserbehälter eines Schienenfahrzeugs mit einer Flüssigkeitsentnahmestelle am Behälterboden zu dessen Entleerung.
Die DE 698 02 649 T2 betrifft eine Waschmaschine mit einem Rohrleitungssystem nach dem Heberprinzip. Auch die DE 10 2012 024 761 A1 betrifft eine Waschmaschine mit einem Wasserauslass nach dem Heberprinzip, wobei eine Venturidüse zur Aktivierung der Entleerung im absteigenden, Sekundärschenkel des Saughebers angeordnet ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Behälterentleerung mit hohem Volumenstrom und dennoch geringen Anforderungen an den Bauraum und den Energiebedarf vorzuschlagen.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche 1 und 9. Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Merkmalen der abhängigen Patentansprüche wieder.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Entleerung eines erfindungsgemäßen Frischwasserbehälters für ein Schienenfahrzeug des Personenverkehrs, welcher eine Entleerungseinrichtung aufweist, welche eine Flüssigkeitsleitung zur Abgabe von Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter umfasst, welche nach dem Heberprinzip so angeordnet ist, dass sie in einer vorgegebener Ruhelage des Frischwasserbehälters mit einem ersten Ende im Frischwasserbehälter unterhalb eines vorgegebenen Flüssigkeitsspiegels endet und, dass sie mit einem zweiten Ende außerhalb des Frischwasserbehälters unterhalb des ersten Endes endet, wobei sie zumindest in einem Scheitelpunkt über den vorgegebenen Flüssigkeitsspiegel und aus dem Flüssigkeitsbehälter über den Rand des Flüssigkeitsbehälters heraus geführt ist, wobei die Entleerungseinrichtung eine Fördereinrichtung zur Förderung von Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter durch die Flüssigkeitsleitung aufweist, wobei die Fördereinrichtung einen Ejektor umfasst, umfasst folgende Verfahrensschritte:

a) In Betrieb nehmen der Fördereinrichtung und Fördern der Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter in Richtung des Scheitelpunkts der Flüssigkeitsleitung mittels der Fördereinrichtung;
b) Überschreiten des Scheitelpunkts der Flüssigkeitsleitung durch die Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter;
c) Außer Betrieb setzen der Fördereinrichtung und Beendigung der Förderung der Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter in Richtung des Scheitelpunkts der Flüssigkeitsleitung mittels der Fördereinrichtung,
d) Entleeren des Frischwasserbehälters unter Ausnutzung des hydrostatischen Drucks ohne weitere Förderung der Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter mittels der Fördereinrichtung.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Fördereinrichtung zur Förderung von Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter durch die Flüssigkeitsleitung unterhalb des Scheitelpunkts der Flüssigkeitsleitung angeordnet und geeignet ausgebildet, einen ausreichenden Unterdruck in der Flüssigkeitsleitung zu erzeugen, um die Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter durch die Flüssigkeitsleitung vom ersten Ende bis zur Fördereinrichtung zu fördern, wobei die Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter in Richtung des Scheitelpunkts der Flüssigkeitsleitung gemäß Verfahrensschritt a) gefördert wird, indem die Fördereinrichtung in Betrieb genommen wird und ein Unterdruck zwischen dem ersten Ende der Flüssigkeitsleitung und der Fördereinrichtung mittels der Fördereinrichtung erzeugt wird, so dass die Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter in Richtung der Fördereinrichtung angesaugt wird. Die Förderung der Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter in Richtung des Scheitelpunkts der Flüssigkeitsleitung mittels der Fördereinrichtung wird übereinstimmend beendet wird, indem die Erzeugung des Unterdrucks beendet wird.
Verfahrensschritt a) lautet also wie folgt: In Betrieb nehmen der Fördereinrichtung und Erzeugen eines Unterdrucks zwischen dem ersten Ende der Flüssigkeitsleitung und der Fördereinrichtung mittels der Fördereinrichtung, so dass die Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter in Richtung der Fördereinrichtung, zumindest bis zum Überschreiten des Scheitelpunkts der Flüssigkeitsleitung, gesaugt wird. Verfahrensschritt c) lautet dann analog folgendermaßen: Außer Betrieb setzen der Fördereinrichtung und Beendigung der Erzeugung des Unterdrucks.
Dann ist die Flüssigkeitsleitung zwischen dem ersten Ende der Flüssigkeitsleitung und der Fördereinrichtung frei von einem Unterdruck, da der Betrieb der Fördereinrichtung eingestellt ist. Dennoch wird der Frischwasserbehälter nun selbstständig unter Ausnutzung des hydrostatischen Drucks und ohne weitere Einwirkung von außen entleert, zumindest bis der Flüssigkeitsspiegel das erste Ende der Flüssigkeitsleitung erreicht hat.
Der Ausfluss der Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter, erfolgt nach dem Überschreiten des Scheitelpunkts der Flüssigkeitsleitung durch die Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter ohne weitere Förderung der Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter mittels der Fördereinrichtung alleine aufgrund des hydrostatischen Drucks.
Der Grad der Entleerung des Frischwasserbehälters ist abhängig von der Position des ersten Endes der Flüssigkeitsleitung oberhalb eines Bodens des Frischwasserbehälters. Dieses ist insbesondere so anzuordnen, dass eine weitestgehende Entleerung erfolgt. Der Frischwasserbehälter wird dann nahezu vollständig leerlaufen gelassen.
In einer weiteren Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass nach erfolgter Entleerung, also nach einem der Verfahrensschritte c) oder d), folgt:

e) In Betrieb nehmen des Ejektors der Fördereinrichtung und Ausblasen von Restflüssigkeit.

Nach der abgeschlossenen Entleerung des Frischwasserbehälters kann sich noch ein Rest von Flüssigkeit in der Flüssigkeitsleitung, insbesondere nahe am zweiten Ende der Flüssigkeitsleitung befinden. Um eine Ablagerung von Kalk zu verhindern, wird die Flüssigkeitsleitung mittels des Ejektors getrocknet. Dazu wird die Restflüssigkeit durch das zweite Ende der Flüssigkeitsleitung, aus der Flüssigkeitsleitung geblasen.
Ejektoren sind eine Art der Strahlpumpe und erzeugen einen Unterdruck nach dem Venturi-Prinzip. Dabei wird Druckluft in den Ejektor eingeleitet und durchströmt eine Düse, wodurch Unmittelbar nach der Düse ein Unterdruck entsteht. Der Ejektor ist so mit der Flüssigkeitsleitung verbunden, dass der vom Ejektor erzeugte Unterdruck zwischen dem Ejektor und dem ersten Ende der Flüssigkeitsleitung erzeugt wird und, dass die Druckluft und die so angesaugte Flüssigkeit aus dem zweiten, insbesondere freien Ende der Flüssigkeitsleitung austreten.
Umfasst die Fördereinrichtung einen Ejektor oder handelt es sich bei der Fördereinrichtung um einen Ejektor lautet Verfahrensschritt e) wie folgt: Entleeren des Frischwasserbehälters unter Ausnutzung des hydrostatischen Drucks ohne weiteres Erzeugen des Unterdrucks mittels der Fördereinrichtung.
Die Flüssigkeit wird zunächst aktiv aus dem Frischwasserbehälter in Richtung des zweiten Endes der Flüssigkeitsleitung durch diese gefördert, zumindest bis sie den Scheitelpunkt der Flüssigkeitsleitung überschritten hat. Anschließend wird die aktive Förderung von Flüssigkeit durch die Flüssigkeitsleitung mittels der Fördereinrichtung eingestellt.
Dabei kann die Fördereinrichtung außer Betrieb gesetzt und die Erzeugung des Unterdrucks und damit die aktive Förderung der Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter mittels der Fördereinrichtung gemäß Verfahrensschritt c) beendet werden, noch bevor Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter zum Ejektor gelangt.
Alternativ wird die Fördereinrichtung außer Betrieb gesetzt und die Förderung der Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter mittels der Fördereinrichtung, insbesondere die Erzeugung des Unterdrucks mittels des Ejektors, gemäß Verfahrensschritt c) beendet, noch bevor Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter aus dem zweiten Ende der Flüssigkeitsleitung austritt.
Eine weitere Variante besteht darin, dass höchstens drei Sekunden nach einem ersten Austritt von Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter aus dem zweiten Ende der Flüssigkeitsleitung nach Inbetriebsetzung der Fördereinrichtung die Fördereinrichtung außer Betrieb gesetzt und die Förderung der Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter in Richtung des Scheitelpunkts der Flüssigkeitsleitung mittels der Fördereinrichtung, insbesondere die Erzeugung des Unterdrucks mittels eines Ejektors, gemäß Verfahrensschritt c) beendet wird. Eine aktive Förderung von Flüssigkeit erfolgt somit nur kurzfristig zu Beginn eines Entleerungsvorgangs.
Wie oben erwähnt, wird im Betrieb des Ejektors Druckluft in den Ejektor eingeleitet, welche die Düse durchströmt, wodurch Unmittelbar nach der Düse ein Unterdruck entsteht und die Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter angesaugt wird. Erreicht die Flüssigkeit den Ejektor, würden Luft und Flüssigkeit anfangs gemeinsam aus dem Ejektor und somit auch aus dem zweiten Ende der Flüssigkeitsleitung austreten. Erst nach dem Außerbetriebsetzen des Ejektors würde ausschließlich Flüssigkeit austreten. Das gleichzeitige Durchströmen des Ejektors bzw. der Flüssigkeitsleitung stromabwärts des Ejektors bis zum Austreten von Luft und Flüssigkeit aus dem zweiten Ende der Flüssigkeitsleitung vermindert jedoch den größtmöglichen Durchfluss an Flüssigkeit durch die Flüssigkeitsleitung und führt somit zu einer Erhöhung der Dauer der Entleerung des Frischwasserbehälters. Die vorgenannten Maßnahmen dienen daher einer schnellstmöglichen Entleerung.
Weitergebildet ist die Flüssigkeitsleitung frei von beweglichen Bauteilen, die zumindest teilweise in der Flüssigkeitsleitung angeordnet sind. Insbesondere ist die Flüssigkeitsleitung frei von beweglichen Teilen von Absperrorganen, insbesondere frei von Magnetventilen.
Eine weitere Weiterbildung sieht vor, dass der Frischwasserbehälter eine Tankbelüftung aufweist, durch welche Luft aus der Umgebung und somit von außerhalb des Frischwasserbehälters in das Innere des Frischwasserbehälters gesaugt wird.
Ein erfindungsgemäßer Frischwasserbehälter für ein Schienenfahrzeug des Personenverkehrs umfasst die genannten Merkmale. Gemäß einer bevorzugten Ausführung umfasst er zumindest eine Entleerungseinrichtung, welche ihrerseits wenigstens eine Flüssigkeitsleitung zur Leitung von Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter umfasst. Die Flüssigkeitsleitung ist dabei nach dem Heberprinzip so im und/oder am Frischwasserbehälter angeordnet, dass sie in einer vorgegebener Ruhelage des Frischwasserbehälters mit einem ersten Ende unterhalb eines vorgegebenen Flüssigkeitsspiegels endet und, dass sie mit einem zweiten Ende unterhalb des ersten Endes endet, wobei sie über den vorgegebenen Flüssigkeitsspiegel und aus dem Flüssigkeitsbehälter über den Rand des Flüssigkeitsbehälters heraus geführt ist, wobei der Frischwasserbehälter eine Tankbelüftung aufweist und wobei die Entleerungseinrichtung eine Fördereinrichtung zur Förderung von Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter durch die Flüssigkeitsleitung aufweist, welche unterhalb des vorgegebenen Flüssigkeitsspiegels angeordnet und geeignet ausgebildet ist, einen ausreichenden Unterdruck in der Flüssigkeitsleitung zu erzeugen, um die Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter durch die Flüssigkeitsleitung vom ersten Ende bis zur Fördereinrichtung zu fördern.
Erfindungsgemäß umfasst die Fördereinrichtung einen Ejektor als Fördereinrichtung zur Förderung von Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter durch die Flüssigkeitsleitung. Insbesondere ist die Fördereinrichtung als Ejektor ausgebildet.
Erfindungsgemäß ist die Flüssigkeitsleitung zwischen ihrem ersten und ihrem zweiten Ende frei von beweglichen Bauteilen, die zumindest teilweise in der Flüssigkeitsleitung angeordnet sind. Dazu zählen beispielsweise bewegliche Bauteile von Absperrorganen. Die Flüssigkeitsleitung ist somit insbesondere frei von Bauteilen von Absperrorganen, sowie auch von beweglichen Teilen der Fördereinrichtung, welche in einem ausgeschalteten Zustand der Fördereinrichtung zumindest teilweise in die Flüssigkeitsleitung hineinragen. Somit wird die freie Strömung der Flüssigkeit durch die Leitung nicht beeinflusst, da der Leitungsquerschnitt nicht durch weitere Bauteile verändert wird.
Unter den weiteren, beweglichen Bauteilen sind solche Bauteile zu verstehen, die nicht integraler Bestandteil der Flüssigkeitsleitung sind oder die die Integrität der Flüssigkeitsleitung verletzen. Ragen beispielsweise bewegliche Absperrorgane, wie Ventile, oder bewegliche Komponenten einer Fördereinrichtung in eine Flüssigkeitsleitung hinein, wirken sie auf den freien Querschnitt der Flüssigkeitsleitung ein und verändern diesen, insbesondere querschnittsreduzierend. Dadurch können sie die freie Strömung der Flüssigkeit durch die Flüssigkeitsleitung behindern. Ein Kugelhahn kann hingegen beispielsweise so ausgebildet sein, dass er nicht zu einer Querschnittsreduzierung der Flüssigkeitsleitung beiträgt. Insbesondere ist die Flüssigkeitsleitung frei von Magnetventilen.
Eine Querschnittsveränderung der Flüssigkeitsleitung selbst, beispielsweise im Bereich einer Krümmung ist hingegen integraler Bestandteil der Leitung.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das zweite Ende der Flüssigkeitsleitung ein freies Ende. Am zweiten Ende tritt die Flüssigkeit aus der Leitung aus und wird nicht weiter durch diese geführt. Die Flüssigkeit tritt aus dem zweiten Ende insbesondere frei in die Umgebung aus.
Die Richtung der Wirkung der Schwerkraft steht senkrecht auf der Ebene des Flüssigkeitsspiegels im Frischwasserbehälter. Der Flüssigkeitsspiegel verläuft in der Regel horizontal, die Schwerkraft wirkt in der Regel in vertikaler Richtung. In der vorgegebenen Ruhelage endet das erste Ende der Flüssigkeitsleitung in Wirkungsrichtung der Schwerkraft unterhalb Flüssigkeitsspiegels. Das zweite Ende endet in Wirkungsrichtung der Schwerkraft unterhalb des ersten Endes. Die Flüssigkeitsleitung ist entgegen der Wirkungsrichtung der Schwerkraft über den Flüssigkeitsspiegel geführt. Ein Scheitelpunkt der Flüssigkeitsleitung liegt somit in Ruhelage des Frischwasserbehälters oberhalb des Flüssigkeitsspiegels.
Eine vorgegebene Einbaulage in einem auf einer horizontaler Ebene stehendem Schienenfahrzeug ist der vorgegebenen Ruhelage gleich zu setzen.
Das erste Ende der Flüssigkeitsleitung mündet beispielsweise im Bereich eines Bodens des Frischwasserbehälters, insbesondere kurz oberhalb des Bodens. Die Tankbelüftung ist insbesondere oberhalb des Flüssigkeitsspiegels vorgesehen. Sie dient dem Druckausgleich im Frischwasserbehälter bei der Abgabe von Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter und beim Zulauf von Flüssigkeit in den Frischwasserbehälter.
Pumpen werden üblicherweise mittels elektrischer Energie betrieben, wohingegen ein Ejektor druckluftbetrieben ist. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter auch bei einem Stromausfall mittels des Ejektors angesaugt werden kann, so dass sie anschließend schwerkraftbedingt selbstständig durch die Flüssigkeitsleitung fließen und frei ausströmen kann. Selbst in einem abgerüsteten Zustand des Schienenfahrzeugs könnte der Restluftdruck aus den Luftdrucktanks ausreichen und entsprechend genutzt werden, um die Frostentleerung zu initiieren und den Frischwasserbehälter zu entleeren.
Ein weiterer Vorteil eines Ejektors ist, dass er bauartbedingt keine beweglichen Teile aufweist, die Einfluss auf den freien Querschnitt der Flüssigkeitsleitung haben. Der Ejektor selbst kann eine Venturi-Düse aufweisen und sehr wohl einen Einfluss auf den freien Querschnitt der Flüssigkeitsleitung ausüben. Die Düse des Ejektors und damit der Ejektor selbst können jedoch einen Teil der Flüssigkeitsleitung zwischen ihrem ersten und ihrem zweiten Ende bilden. Diese Querschnittsveränderung ist somit ebenfalls integraler Bestandteil der Leitung. Zudem weist er keine beweglichen Bauteile auf, die in die Flüssigkeitsleitung ragen und ihren Querschnitt beeinflussen. Eine Pumpe, welche in der Flüssigkeitsleitung angeordnet ist, könnte im ausgeschalteten Zustand hingegen die freie Strömung der Flüssigkeit durch die Flüssigkeitsleitung behindern. Herkömmlicherweise wird Flüssigkeit in der Flüssigkeitsleitung durch bewegliche Teile der Pumpe in der Flüssigkeitsleitung gefördert, welche im ausgeschalteten Zustand der Pumpe jedoch bewegungslos in der Flüssigkeitsleitung verharren und somit die Strömung behindern. Auch könnte eine Pumpe in einem Bypass zur Flüssigkeitsleitung angeordnet sein, welcher in Strömungsrichtung der Flüssigkeit durch die Flüssigkeitsleitung beim Entleerungsvorgang des Frischwasserbehälters vor dem zweiten Ende der Flüssigkeitsleitung in die Flüssigkeitsleitung mündet, insbesondere unterhalb des Scheitelpunkts der Flüssigkeitsleitung, insbesondere im Bereich des zweiten Endes. Um jedoch einen Unterdruck in der Flüssigkeitsleitung, wie oben beschrieben, zu erzeugen, müsste das zweite Ende der Flüssigkeitsleitung dann während des Ansaugvorgangs durch die Pumpe verschlossen sein, beispielsweise durch ein Ventil, welches seinerseits wieder zu öffnen ist, um den Ausfluss der Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter zu ermöglichen. Dies könnte dann aber wiederum, selbst im geöffneten Zustand, den weiteren Fluss der Flüssigkeit behindern, indem es zumindest abschnittsweise in die Flüssigkeitsleitung hineinragt.
Frischwasserbehälter
Weitergebildet dient die Entleerungseinrichtung der Frostentleerung. Beispielsweise führt die Flüssigkeitsleitung ins Freie. Somit kann die Flüssigkeitsleitung als Frostentleerungsleitung bezeichnet werden.
Ein erfindungsgemäßes Schienenfahrzeug des Personenverkehrs umfasst wenigstens einen erfindungsgemäßen Frischwasserbehälter mit einer Entleerungseinrichtung umfassend eine Flüssigkeitsleitung zur Abgabe von Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter.
Vorteile der vorschlagsgemäßen Lösung einer Integration einer aktiv flüssigkeitsfördernden und selbstansaugenden Fördereinheit zur Entleerung des Frischwasserbehälters, liegen zunächst in der Gewährleistung der neuen normativen Anforderungen. Darüber hinaus müssen die bisher verwendeten Rohr- und Komponentendurchmesser nicht angepasst werden, wodurch Gewichts-, Kosten- und Bauraumeinsparungen resultieren. Der Einsatz der selbstansaugenden Komponente ruft keine Belastung des Trinkwassers hervor. Außerdem ist eine sehr zuverlässige und fehlersichere Frostentleerung gegeben.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Sie wird anhand der nachfolgenden Figur näher erläutert, in welcher ein Ausgestaltungsbeispiel dargestellt ist.
In 1 ist ein erfindungsgemäßer Frischwasserbehälter 1 für ein Schienenfahrzeug mit einer Entleerungseinrichtung zur Abgabe von Flüssigkeit 3 aus dem Frischwasserbehälter 1 schematisch dargestellt. Die Entleerungseinrichtung umfasst eine Flüssigkeitsleitung 2, welche nach dem Heberprinzip im und/oder am Frischwasserbehälter 1 angeordnet ist. Ein erstes Ende 4 der Flüssigkeitsleitung 2 ist in die Flüssigkeit 3 im Frischwasserbehälter 1 eingetaucht. Insbesondere endet die Flüssigkeitsleitung 2 mit ihrem ersten Ende 4 unterhalb eines vorgegebenen, maximalen Flüssigkeitsspiegels. Hier ist die Flüssigkeitsleitung 2 bis kurz oberhalb des Bodens des Frischwasserbehälters 1 geführt. Die Flüssigkeitsleitung 2 ist dann über den Flüssigkeitsspiegel, insbesondere über den Rand des Frischwasserbehälters 1, aus diesem heraus geführt, und fällt, nach Überschreiten eines Scheitelpunkts, wieder unter den Flüssigkeitsspiegel der Flüssigkeit 3 im Frischwasserbehälters 1 ab, insbesondere endet die Flüssigkeitsleitung 2 mit einem zweiten Ende unterhalb ihres ersten Endes 5. Am zweiten Ende 5 umfasst die Entleerungseinrichtung eine Fördereinrichtung 6 zur Förderung von Flüssigkeit durch die Flüssigkeitsleitung 2. Hier ist ein druckluftbetriebener Ejektor am zweiten Ende 5 der Flüssigkeitsleitung 2 so angeordnet, dass er im Betrieb selbstansaugend ist, d.h. einen ausreichenden Unterdruck in der Flüssigkeitsleitung 2 zwischen dem zweiten Ende 5 und dem Flüssigkeitsspiegel erzeugt, um die Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter 1 durch die Flüssigkeitsleitung 2 vom ersten Ende 4 bis zur Fördereinrichtung 6 zu fördern. Dazu wird die Flüssigkeit 3 zunächst entgegen der Schwerkraft bis zum Scheitelpunkt der Flüssigkeitsleitung 2 angesaugt. Nach Überschreiten des Scheitelpunkts fließt die Flüssigkeit in der Flüssigkeitsleitung 2 unter Einwirkung der Schwerkraft bis zum zweiten Ende 5. Wird der Ejektor so lange betrieben, bis die Flüssigkeit in der Flüssigkeitsleitung 2 zwischen dem Scheitelpunkt und dem zweiten Ende 5 den Flüssigkeitsspiegel im Frischwasserbehälter 1 unterschreitet, so wird die Flüssigkeit 3 aus dem Frischwasserbehälter 1 selbstständig und ohne weitere Erzeugung eines Unterdrucks durch den Ejektor 6 nur unter Einwirkung der Schwerkraft auslaufen, bis der Flüssigkeitsspiegel das erste Ende 4 der Flüssigkeitsleitung 2 erreicht hat, also der Frischwasserbehälter 1 insbesondere nahezu leer gelaufen ist.
Dazu ist die Flüssigkeitsleitung 2 frei von beweglichen Bauteilen, die zumindest teil- oder abschnittsweise in die Flüssigkeitsleitung 2 hineinragen, ihren Querschnitt verändern und/oder die Integrität der Flüssigkeitsleitung verletzen.
Auch der Ejektor beeinflusst die Strömung der Flüssigkeit durch den freien Querschnitt der Flüssigkeitsleitung 2 nicht durch bewegliche Bauteile. Komponenten des Ejektors sind nicht, auch nicht wenigstens teilweise in der Flüssigkeitsleitung 2 angeordnet. Hier umfasst er lediglich eine Drucklufteinspeisung 7 und einen Flüssigkeits- und Luftauslass 8. Der Frischwasserbehälter 1 weist zudem noch eine Tankbelüftung 9 auf.
Zur Frostentleerung wird in einfacher Weise Flüssigkeit 3 mittels der Fördereinrichtung 6 einmal kurz angesaugt, bis sie von selbst läuft und der Behälter anschließend selbstständig leer läuft.

Claims

Verfahren zur Frostentleerung eines Frischwasserbehälters eines Schienenfahrzeugs des Personenverkehrs , wobei der Frischwasserbehälter (1) eine Entleerungseinrichtung aufweist, welche eine Flüssigkeitsleitung (2) zur Abgabe von Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter (1) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsleitung (2) nach dem Heberprinzip so angeordnet ist, dass sie in einer vorgegebener Ruhelage des Frischwasserbehälters (1) mit einem ersten Ende (4) im Frischwasserbehälter (1) unterhalb eines vorgegebenen Flüssigkeitsspiegels endet und, dass sie mit einem zweiten Ende (5) außerhalb des Frischwasserbehälters (1) unterhalb des ersten Endes (4) endet, wobei sie zumindest in einem Scheitelpunkt über den vorgegebenen Flüssigkeitsspiegel und aus dem Flüssigkeitsbehälter (1) über den Rand des Flüssigkeitsbehälters (1) heraus geführt ist, wobei die Entleerungseinrichtung eine Fördereinrichtung (6) zur Förderung von Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter (1) durch die Flüssigkeitsleitung (2) aufweist, wobei die Fördereinrichtung (6) einen Ejektor umfasst, umfassend folgende Verfahrensschritte: a) In Betrieb nehmen der Fördereinrichtung (6) und Fördern der Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter (1) in Richtung des Scheitelpunkts der Flüssigkeitsleitung (2) mittels der Fördereinrichtung (6); b) Überschreiten des Scheitelpunkts der Flüssigkeitsleitung (2) durch die Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter (1); c) Außer Betrieb setzen der Fördereinrichtung (6) und Beendigung der Förderung der Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter (1) in Richtung des Scheitelpunkts der Flüssigkeitsleitung (2) mittels der Fördereinrichtung (6), d) Entleeren des Frischwasserbehälters unter Ausnutzung des hydrostatischen Drucks ohne Förderung der Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter (1) mittels der Fördereinrichtung (6).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (6) zur Förderung von Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter (1) durch die Flüssigkeitsleitung (2) unterhalb des Scheitelpunkts der Flüssigkeitsleitung angeordnet und geeignet ausgebildet ist, einen ausreichenden Unterdruck in der Flüssigkeitsleitung (2) zu erzeugen, um die Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter (1) durch die Flüssigkeitsleitung (2) vom ersten Ende (4) bis zur Fördereinrichtung (6) zu fördern, wobei die Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter (1) in Richtung des Scheitelpunkts der Flüssigkeitsleitung (2) gemäß Verfahrensschritt a) gefördert wird, indem die Fördereinrichtung (6) in Betrieb genommen wird und ein Unterdruck zwischen dem ersten Ende (4) der Flüssigkeitsleitung (2) und der Fördereinrichtung (6) mittels der Fördereinrichtung (6) erzeugt wird, so dass die Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter (1) in Richtung der Fördereinrichtung (6) angesaugt wird.
Verfahren, nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach erfolgter Entleerung folgt: e) In Betrieb nehmen des Ejektors der Fördereinrichtung (6) und Ausblasen von Restflüssigkeit in der Flüssigkeitsleitung (2).
Verfahren, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsleitung (2) frei von beweglichen Bauteilen ist, die zumindest teilweise in der Flüssigkeitsleitung (2) angeordnet sind.
Verfahren, nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Frischwasserbehälter (1) eine Tankbelüftung (9) aufweist, durch welche Luft aus der Umgebung des Frischwasserbehälters (1) angesaugt wird.
Verfahren, nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (6) außer Betrieb gesetzt und die Erzeugung des Unterdrucks beendet wird, bevor Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter (1) in den Ejektor gelangt.
Verfahren, nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (6) außer Betrieb gesetzt und die Förderung der Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter (1) mittels der Fördereinrichtung (6) gemäß Verfahrensschritt c) beendet wird, bevor Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter (1) aus dem zweiten Ende (4) der Flüssigkeitsleitung (6) austritt.
Verfahren, nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass höchstens drei Sekunden nach einem Austritt von Flüssigkeit aus dem zweiten Ende (4) der Flüssigkeitsleitung (6) die Fördereinrichtung (6) außer Betrieb gesetzt und die Förderung der Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter (1) mittels der Fördereinrichtung (6) gemäß Verfahrensschritt c) beendet wird.
Schienenfahrzeug des Personenverkehrs mit einer Entleerungseinrichtung umfassend eine Flüssigkeitsleitung (2) zur Abgabe von Flüssigkeit aus einem Frischwasserbehälter (1), dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsleitung (2) nach dem Heberprinzip so im Frischwasserbehälter (1) angeordnet ist, dass sie in einer vorgegebener Ruhelage des Frischwasserbehälters (1) mit einem ersten Ende (4) unterhalb eines vorgegebenen Flüssigkeitsspiegels endet und, dass sie mit einem zweiten Ende (5) unterhalb des ersten Endes (4) endet, wobei sie zumindest in einem Scheitelpunkt über den vorgegebenen Flüssigkeitsspiegel und aus dem Flüssigkeitsbehälter (1) über den Rand des Flüssigkeitsbehälters (1) heraus geführt ist, wobei der Frischwasserbehälter (1) eine Tankbelüftung (9) aufweist und wobei die Entleerungseinrichtung eine Fördereinrichtung (6) zur Förderung von Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter (1) durch die Flüssigkeitsleitung (2) aufweist, welche unterhalb des Scheitelpunkts der Flüssigkeitsleitung angeordnet und geeignet ausgebildet ist, einen ausreichenden Unterdruck in der Flüssigkeitsleitung (2) zu erzeugen, um die Flüssigkeit aus dem Frischwasserbehälter (1) durch die Flüssigkeitsleitung (2) vom ersten Ende (4) bis zur Fördereinrichtung (6) zu fördern, wobei die Fördereinrichtung (6) einen Ejektor umfasst und wobei die Flüssigkeitsleitung (2) frei von beweglichen Bauteilen ist, die zumindest teilweise in der Flüssigkeitsleitung (2) angeordnet sind.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeitsleitung (2) frei von Absperrorganen ist.
Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende (5) der Flüssigkeitsleitung (2) ein freies Ende ist.