Entwässerungsvorrichtung für einen Fahrzeug-Wagenkasten, Fahrzeug-Wagenkasten-Unterbau mit Entwässerungsvorrichtung und entsprechender Fahrzeug-Wagenkasten

Die Erfindung betrifft eine Entwässerungsvorrichtung zum Entwässern eines Innenraums eines Fahrzeug-Wagenkastens, wobei die Entwässerungsvorrichtung in ein Untergestell des Fahr- zeug-Wagenkastens integrierbar ist und

an ihrem zur Bildung eines Bodenbereichs des Innenraums vorgesehenen ersten Ende einen Einlassbereich für das Wasser bildet,

an ihrem zur Bildung eines Bereichs der Unterseite des Fahrzeug-Wagenkastens vorgesehenen gegenüberliegenden zweiten Ende einen Auslassbereich für das Wasser bildet, und

einen den Einlassbereich mit dem Auslassbereich strömungstechnisch verbindenden Fluidpfad aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Untergestell und einen entsprechenden Fahrzeug-Wagenkasten.

Ein Fahrzeug-Wagenkasten mit einer derartigen Entwässerungsvorrichtung ist beispielsweise als Wagenkasten eines Schie ^¬ nenfahrzeugs bekannt. Dabei ist diese Entwässerungsvorrich- tung in das Untergestell dieses Wagenkastens integriert. Die ^¬ se Entwässerungsvorrichtung ist als eine simple Bohrung zum Entwässern eines Innenraums des Fahrzeug-Wagenkastens ausge ^¬ bildet. Diese Bohrung bildet den im Bodenbereich des Innenraums angeordneten Einlassbereich, den unterhalb des Einlas- ses angeordneten und unter dem Wagenkasten mündenden Auslassbereich sowie den Fluidpfad aus. Die Entwässerung erfolgt über diese Bohrung und ein entsprechendes Verschlusselement, das die Bohrung im Regelfall verschließt und nur im Bedarfs ^¬ fall manuell geöffnet wird.

Insbesondere bei druckgeschützten Schienenfahrzeugen ist sicherzustellen, dass der Außendruck (bis zu ca. 3 kPa bei Zugbegegnungen) nicht ins Fahrzeuginnere eindringt. Daher sind alle Öffnungen Druckdicht auszuführen. Über eine einfache Entwässerungsbohrung ohne Verschlussmechanismus würde der Au ^¬ ßendruck (bei Zugbegegnungen im Tunnel im Unterbodenbereich immerhin noch 1 kPa) den Innenraum des Fahrzeugs eindringen. Daher sind solche einfachen Entwässerungsbohrungen für diese Anwendungen ungeeignet.

Das bereits erwähnte Verschlusselement der Entwässerungsvor ^¬ richtung ermöglicht die Verwendung der Entwässerungsvorrichtung mit einfacher Bohrung auch für einen Fahrzeug- Wagenkasten eines im Betrieb druckdichten Fahrzeugs.

Ein Entwässern erfolgt bei einem Fahrzeug-Wagenkasten mit einer solchen Entwässerungsvorrichtung jedoch zumeist nur in entsprechenden Wartungs-Intervallen und nicht im Bedarfsfall bei laufendem Betrieb.

Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Entwässerungsvorrichtung für einen Fahrzeug-Wagenkasten, ein entsprechendes Untergestell eines Wagenkastens und einen entsprechenden Fahr ^¬ zeug-Wagenkasten anzugeben, die die Möglichkeit einer automatischen Entwässerung des Fahrzeug-Wagenkastens auch unter Einhaltung einer gewünschten Druckdichtigkeit ermöglichen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unab ^¬ hängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei der erfindungsgemäßen Entwässerungsvorrichtung ist vorgesehen, dass diese Entwässerungsvorrichtung folgende weitere Komponenten aufweist: (i) ein Ventil mit mindestens einem Verschlusskörper zum gasdichten Verschließen des Fluidpfades in Abhängigkeit eines Druckunterschieds zwischen dem Druck am ersten Ende pi und dem Druck am zweiten Ende Pu der Entwässerungsvorrichtung, (ii) ein den Einlassbereich bildendes Sammelbecken zum Sammeln von Wasser aus dem Innenraum unter Ausbildung einer Wassersäule, sowie (iii) eine Betätigungsein- richtung zum Öffnen des Ventils in Abhängigkeit von der Höhe der Wassersäule des im Sammelbecken angesammelten Wassers.

Das Ventil ist derart eingerichtet, dass es bei einem (wie auch immer gearteten) Druckunterschied (pi + pu) zwischen dem ersten und dem zweiten Ende der Entwässerungsvorrichtung gasdicht schließt, es sei denn, es wird mittels der Betäti ^¬ gungseinrichtung geöffnet. Eine solche Entwässerungsvorrichtung ist daher insbesondere für die Verwendung in einem

Druckdichten Wagenkasten geeignet.

Die Entwässerungsvorrichtung ist dabei beispielsweise so aus ^¬ gelegt, dass ein Druckstoß am zweiten Ende das Ventil inner ^¬ halb von deutlich weniger als einer Sekunde verschließt.

Das Ventil ist ein eigenmediumbetätigtes Ventil, das vom Me ^¬ dium „Luft" direkt betätigt wird und vom Medium „Wasser" in ^¬ direkt über ihre auf die Betätigungseinrichtung wirkende Was ^¬ sersäule betätigt wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Ventil eine Verschlusskörperanordnung mit zwei gemeinsam entlang eines Verfahrweges verfahrbar gelagerten Verschluss ^¬ körpern auf, wobei diese Verschlusskörperanordnung derart eingerichtet ist, dass der Fluidpfad durch den ersten dieser Verschlusskörper bei einer ersten Endposition des Verfahrwegs einlassseitig verschließbar ist und der Fluidpfad durch den zweiten dieser Verschlusskörper an einer zweiten Endposition des Verfahrwegs ausgangsseitig verschließbar ist und wobei die Verschlussanordnung von der Betätigungseinrichtung in Zwischenpositionen zwischen diesen beiden Endpositionen verbringbar ist, in denen der Fluidpfad unverschlossen -also geöffnet- ist. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass bei einem Druckunterschied zugunsten eines höheren Druckes am ersten Ende pi > pu der erste Verschlusskörper den Fluidpfad verschließt und dass bei einem Druckunterschied zugunsten eines höheren Druckes am zweiten Ende pi < pu der zweite Verschlusskörper den Fluid- pfad verschließt. Dazu wirkt der Druck pi am ersten Ende be ^¬ vorzugt direkt auf den ersten Verschlusskörper und der Druck pu am zweiten Ende bevorzugt direkt auf den zweiten Ver- schlusskörper.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Betätigungseinrichtung zum Öffnen des Ventils in Abhängigkeit von der Höhe der Wassersäule ein im Wasserbecken angeordnetes Schwimmerelement aufweist.

Die Höhe der Wassersäule bestimmt die Position des Schwimmer ^¬ elements im Wasserbecken. Das Schwimmerelement ist seiner ^¬ seits an die Verschlusskörperanordnung gekoppelt oder sogar Bestandteil der Verschlusskörperanordnung. Durch die Kopplung kann das Schwimmerelement die Verschlusskörperanordnung in eine der Zwischenpositionen verlagern.

Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass der erste Verschluss ^¬ körper gleichzeitig das Schwimmerelement bildet. Bei dieser Ausführungsform ist das Schwimmerelement dann Teil der Ver ^¬ schlusskörperanordnung .

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Entwässerungsvorrichtung derart eingerichtet, dass das Ventil ein in einer Buchse linear beweglich gelagertes Tragelement aufweist, an dem der mindestens eine Ver ^¬ schlusskörper befestigt ist.

Das Tragelement ist insbesondere Teil der Verschlusskörperan- Ordnung mit den zwei Verschlusskörpern und trägt diese beiden Verschlusskörper. Dabei ist bevorzugt je einer dieser beiden Verschlusskörper an je einem der beiden Enden des Tragelements befestigt. Die Buchse bildet ein den Durchflusspfad begrenzendes Element der Entwässerungsvorrichtung. Das Fluid Wasser bzw. Luft fließt also durch die Buchse. Weiterhin ist mit Vorteil vorgesehen, dass der Verschlusskörper oder bei mehreren Verschlusskörpern zumindest einer dieser Verschlusskörper als ein tellerförmiger Verschlusskörper, also ein Ventilteller, ausgebildet ist. Eine solche Ausfüh- rungsform des Verschlusskörpers wird vorteilhafterweise mit einem als Ventilschaft ausgestalteten Tragelement kombiniert.

Bei dem erfindungsgemäßen Untergestell für einen Fahrzeug- Wagenkasten ist vorgesehen, dass die Entwässerungsvorrichtung oder bei mehreren Entwässerungsvorrichtungen zumindest eine dieser Entwässerungsvorrichtungen als vorstehend genannte Entwässerungsvorrichtung ausgebildet ist. Die mindestens eine Entwässerungsvorrichtung des im Fahrzeug-Wagenkasten verbauten Untergestells ist nun derart ausgeführt, dass Wasser aus dem Innenraum des Wagenkastens zwar nach außen abgeführt wird, wenn das im Sammelbecken gesammelte Wasser eine hinrei ^¬ chend hohe Wassersäule aufbaut, Druckstöße aus der Umgebung des Wagenkastens von außen jedoch nicht oder nur in sehr kleinen Mengen in das Innere des Wagenkastens eindringen kön- nen, da das Ventil entsprechend schnell schließt.

Die Erfindung betrifft schließlich noch einen Fahrzeug- Wagenkasten eines Fahrzeuges, wobei dieser Fahrzeug- Wagenkasten mindestens ein Untergestell aufweist. Es ist vor- gesehen, dass das Untergestell als vorstehend genanntes Un ^¬ tergestell ausgebildet ist.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die

Figur einen Teil eines Untergestells für einen Fahrzeug-

Wagenkasten, mit einer Entwässerungsvorrichtung zum Entwässern eines Innenraums des Fahrzeug- Wagenkastens .

Die Fig. zeigt einen Teil eines Untergestells 10 eines Fahr ^¬ zeug-Wagenkastens. Dieser Fahrzeug-Wagenkasten ist der Wagenkasten eines einen einzelnen oder mehrere Wagen umfassenden Schienenfahrzeugs. Die Oberseite des Untergestells 10 grenzt an den Bodenbereich 12 eines Innenraums 14 des Fahrzeug- Wagenkastens . Das Untergestell 10 weist eine Entwässerungsvorrichtung 16 zum Entwässern des Innenraums 14 integral auf. Diese Entwäs ^¬ serungsvorrichtung 16 umfasst dazu einen auf der Oberseite des Untergestells 10 ausgebildeten Einlassbereich 18, einen unterhalb des Einlassbereichs 18 auf der gegenüberliegenden Seite des Untergestells 10 angeordneten und in die Umgebung 20 des Wagenkastens mündenden Auslassbereich 22, einen den Einlassbereich 18 mit dem Auslassbereich 22 strömungstechnisch verbindenden Fluidpfad 24 sowie ein Ventil 26. Der Einlassbereich 18 wird von einem Sammelbecken 28 zum Sammeln von Wasser aus dem Innenraum 14 unter Ausbildung einer (nicht gezeigten) Wassersäule oberhalb des Ventils 26 gebildet.

Das Ventil 26 weist eine Verschlusskörperanordnung mit zwei gemeinsam entlang eines Verfahrweges (Doppelpfeil s)

verfahrbar gelagerten Verschlusskörpern 30, 32 auf. Die beiden Verschlusskörper 30, 32 sind an je einem Ende eines stab- förmigen Tragelements 34 der Verschlusskörperanordnung befestigt, das vom einen Ende zum anderen Ende der Entwässerungs ^¬ vorrichtung 16 reicht. Der erste der Verschlusskörper 30 ist im Sammelbecken 28 angeordnet und der zweite der Verschluss ^¬ körper 32 ist an der Unterseite des Fahrzeug-Wagenkastens 10 angeordnet .

Das Tragelement 34 ist seinerseits in einer den Fluidpfad 24 begrenzenden Buchse 36 mittels einer Lagereinrichtung 37 verfahrbar bzw. verschieblich gelagert. Der Fluidpfad 24 ist durch den ersten der beiden Verschlusskörper 30 bei einer ersten Endposition des Verfahrwegs einlassseitig verschließ ^¬ bar. Dazu drückt der Innendruck pi den ersten Verschlusskör- per auf das entsprechende Ende der Buchse 36. Diese Situation ist in der Fig. gezeigt. An einer gegenüberliegenden zweiten Endposition des

Verfahrwegs ist der Fluidpfad 24 durch den zweiten der beiden Verschlusskörper 32 ausgangsseitig verschließbar. Bei dieser Situation drückt der Umgebungsdruck p _u den zweiten Ver- schlusskörper 32 mit seinem Dichtelement 38 auf das entspre ^¬ chende andere Ende der Buchse 36.

Das Ventil 26 ist somit ein Ventil zum gasdichten Verschlie ^¬ ßen des Fluidpfades 24 in Abhängigkeit eines Druckunter- schieds zwischen dem Druck pi am ersten Ende der Entwässerungsvorrichtung 16 bzw. im Innenraum 14 des Wagenkastens und dem Druck p _u am zweiten Ende der Entwässerungsvorrichtung 16 bzw. der Umgebung 20 des Wagenkastens. Dieses Ventil 26 ver ^¬ schließt den Fluidpfad 24 immer dann, wenn einer der beiden Drücke pi, p _u hinreichend größer ist als der jeweils andere (Pi < p _u oder p _± > p _u ) .

In jeder der Zwischenpositionen zwischen diesen beiden Endpositionen des Verfahrwegs ist der Fluidpfad 24 mehr oder weni- ger weit geöffnet.

Der erste Verschlusskörper 30 bildet nun gleichzeitig ein Schwimmerelement 40 einer Betätigungseinrichtung 42 zum Öffnen des Ventils 26 in Abhängigkeit von der Höhe der (nicht dargestellten) Wassersäule des angesammelten Wassers in dem Sammelbecken 28.

Es ergibt sich folgende Funktion: In der Regel herrscht im Innenraum 14 des Wagenkastens eines druckdichten Fahrzeugs ein höherer Druck pi als in der Umgebung 20 des Wagenkastens bzw. des Fahrzeugs (pi > p _u ) . Das Ventil 26 der Entwässerungsvorrichtung schließt - wie in der Fig. gezeigt- in der ersten Endposition des Verfahrwegs mit- tels des ersten Verschlusskörpers 30.

Kommt es zu einem Druckstoß des Umgebungsdrucks p _u , sodass temporär p _u >> pi gilt, so hebt der Druck p _u die Verschluss- körperanordnung bis zur zweiten Endposition des Verfahrwegs, sodass das Ventil 26 innerhalb von deutlich weniger als einer Sekunde den Fluidpfad 24 mittels des zweiten Verschlusskör ^¬ pers 32 verschließt.

Beide Verschlusskörper 30, 32 sind tellerförmig ausgebildet, sodass die jeweiligen Flächen auf die der Druck pi im Innenraum 14 und der Druck p _u in der Umgebung 20 wirken können, einfach an die weiteren Parameter des Ventils 26 (Gewicht der Verschlusskörperanordnung 30, 32, 34, 38, Reibwerte der Lagereinrichtung 37, etc.) angepasst werden können.

Im Innenraum 14 auftretendes Wasser gelangt in den Bodenbe ^¬ reich 12 des Wagenkastens und sammelt sich dort unter Ausbil- dung einer anwachsenden Wassersäule im Sammelbecken 28. Der im Sammelbecken 28 angeordnete erste Verschlusskörper 30 bildet gleichzeitig das Schwimmerelement 40 der Betätigungsein ^¬ richtung 42 zum Öffnen des Ventils 26 in Abhängigkeit von der Höhe der Wassersäule. Durch den Auftrieb des Schwimmerele- ments 40 im Wasser wird die gesamte Verschlusskörperanordnung bei hinreichend hoher Wassersäule aus der ersten Endposition des Verfahrwegs in eine Zwischenposition zwischen den beiden Endpositionen des Verfahrwegs verlagert (angehoben) , sodass der Fluidpfad 24 für das im Sammelbecken 28 angesammelte Was- ser freigegeben wird. Zumindest ein Teil des Wassers kann an ^¬ schließend durch den Fluidpfad 24 und den Auslassbereich 22 aus dem Sammelbecken 28 in die Umgebung 20 unterhalb des Wa ^¬ genkastens abgeführt werden. Mit sich verringernder Höhe der Wassersäule verlagert sich die Verschlusskörperanordnung wie- der in Richtung der ersten Endposition des Verfahrwegs und der erste Verschlusskörper 30 verschließt den Fluidpfad 24 wieder .

Abweichend von dem hier gezeigten Beispiel muss das Schwim- merelement 40 nicht notwendigerweise von einem der Ver ^¬ schlusskörper 30 gebildet werden. Das Schwimmerelement 40 kann selbstverständlich auch ein separates Element sein, das an den Verschlusskörper 30 oder die Verschlusskörperanordnung angekoppelt ist.

Der Fahrzeug-Wagenkasten kann selbstverständlich auch ein Wa- genkasten eines Fahrzeugs sein, das nicht schienengebunden ist. Beispiele für solche Fahrzeuge sind Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder Omnibus.