Wellenförmige Unterlegscheiben, Spiraldruckfedern, Tellerfedern... Die Liste erprobter Federn, die für eine Vielzahl von Anwendungen in Frage kommen, ist...
Inhaltsverzeichnis
1. Das Verdichtungsverfahren
2. Ölfreie Technologie
3. Zukünftige Herausforderungen
Seit etwa 150 Jahren werden viele Systeme in der Eisenbahntechnik mit Druckluft betrieben. Die Technologien in diesem Bereich wurden kontinuierlich weiterentwickelt, allerdings sind die Grundprinzipien gleich geblieben. Die Hauptanwendung für Druckluft in Schienenfahrzeugen ist die Steuerung der Druckluft- und Federspeicherbremse. Der Druckluftbedarf variiert abhängig vom Fahrzeugtyp von 400 l/min bei manchen Straßenbahnen bis zu 5000 l/min bei langen Güterzügen (hauptsächlich in den USA und in GUS-Staaten). Die pneumatische Bremse wird in 95% der Schienenfahrzeuge wegen ihrer höheren Sicherheit und Kraft bevorzugt eingesetzt. Die hydraulische Bremse wird bei 5% der Schienenfahrzeuge verwendet, hauptsächlich bei Straßenbahnen. In diesem Fall werden für die restlichen pneumatischen Anwendungen wie beispielsweise Besandung, Spurkranzschmierung, Türsteuerung (auch elektrisch) kleinere Druckluftquellen sogenannte Hilfsluftkompressoren eingesetzt.
Eine letzte wichtige pneumatische Anwendung ist das Anheben des Stromabnehmers (Pantograf). Die meisten elektrisch betriebenen Schienenfahrzeuge ziehen den Strom aus der Oberleitung. Früher geschah dies manuell, heute werden Gleichspannungskompressoren mit einer im Zug installierten Batterie (24, 72 oder 110 V) betrieben, um Druckluft zu erzeugen und den Stromabnehmer anzuheben.
Das Verdichtungsverfahren
Abhängig von der Anwendung benötigen die pneumatischen Verbraucher einen Druck von 1 bar (Niederdruckanwendung) bis zu 10 bar. Für die Verdichtung der Druckluft werden verschiedene Technologien in der Bahntechnik verwendet. Die meist verbreitete und bewährte Technologie ist die Kolbenverdichtung (95 %). Die Technologie erinnert an die Verbrennungsmotoren. Die Drehbewegung einer Welle eines Dreh- oder Gleichstrommotors wird mithilfe eines Pleuels in eine Linearbewegung umgesetzt. Der Pleuel ermöglicht, dass der Kolben sich im Zylinder auf und ab bewegt. Der Kolben verfügt über Führungs- und Dichtelemente. Durch die geringen Toleranzen zwischen Kolben und Zylinder wird ein hoher Wirkungsgrad erreicht.
Der Zylinder ist vom Zylinderkopf durch eine Ventilplatte getrennt. Sie beinhaltet die Luftein- und die Luftauslassbohrung sowie die Ventile. Durch diese Ventile wird eine möglichst verlustfreie Trennung der Luftzu- und der -abfuhr erreicht. Diese Teile sind hochbelastet: Sie haben eine Laufzeit von etwa 1 Mrd. Öffnungshüben und sind hohen Temperaturdifferenzen ausgesetzt.
Ölfreie Technologie
Mit der Einführung der ölfreien Verdichter ist den Herstellern von Kompressoren eine technologische und ökologische Wende gelungen. In der Motorentechnik und generell wird ein Schmiermittel (Öl) zwischen Kolben und Zylinder eingesetzt, um den Verschleiß und die Laufgeräusche zu reduzieren und die Standzeiten zu erhöhen. Zusätzlich zum erheblich höheren Wartungsaufwand, kondensiert mit der Zeit das Öl aus den Öldämpfen ölgeschmierter Kompressoren in den nachgeschalteten Leitungen und Ventilen. Um dies zu vermeiden, mussten Kühlelemente und Kohlefilter eingesetzt werden, was wiederum ein erheblicher Aufwand ist. Die Alternative hierzu sind ölfreie Kompressoren. Die weltweit ersten ölfreien Kompressoren in der Bahntechnik wurden von Dürr Technik hergestellt. Basierend auf seiner Erfahrung in der Medizintechnik, hat der Hersteller hochentwickelte Konstruktionen und Materialien entwickelt um lange Standzeiten zu erreichen.
Durch den Einsatz einer ölfreien Technologie im Schienenverkehr reduzieren die Betreiber die Wartungskosten erheblich u. a. durch Vermeidung der Ölniveau-Kontrolle, des Ölnachfüllens und der Entsorgung von Altöl. In der Regel ermöglicht der Einsatz ölfreier Kompressoren eine Reduzierung der Lebenszykluskosten von 50 bis 85 %. Die Fahrzeughersteller senken damit ebenfalls die Beschaffungskosten der Fahrzeuge durch Minimierung der Teile (kein Filter, kein Kondensatabscheider …). Durch die ölfreie Technologie wird zudem ein Start bei niedrigen Temperaturen ermöglicht. Der wichtigste Vorteil in der heutigen Zeit ist die saubere und umweltfreundliche Druckluftlösung. Mittlerweile hat sich die ölfreie Technologie für neue Schienenfahrzeuge in Europa durchgesetzt.
Zukünftige Herausforderungen
Für die Komponentenhersteller gilt es, Gewicht, Lärm und Kosten weiter zu senken:
- Gewicht: Schienenfahrzeuge werden immer leichter, was eine Reduzierung der Schienenverschleißkosten impliziert. In diesem Zusammenhang müssen die Komponentenhersteller kreativ sein und das Gewicht ihrer Produkte reduzieren ohne die Qualität und Robustheit zu beeinträchtigen. Dürr Technik bietet den wohl leichtesten ölfreien Kompressor für Pantografen auf dem Markt (D-061, 7 kg) an.
- Lärm: Eine Lärmreduzierung wird auch in der Bahntechnik angestrebt. Dürr Technik hat mit der kürzlich erschienenen MC-Baureihe den Kompressor systematisch in einem Schallkasten integriert, ohne das Volumen zu beeinträchtigen.
- Kosten: Bahntechnik soll günstiger werden. Dürr Technik nutzt hier Synergieeffekte und seine unterschiedlichen Absatzmärkte, um die Stückzahlen vieler Komponenten zu erhöhen und damit Kosten zu reduzieren. Die (Betriebs)Kosten können ebenfalls reduziert werden durch die Erhöhung der Lebensdauer der Komponenten. Die Kostenthematik spielt eine wichtigere Rolle bei der Überholung alter Fahrzeuge: Aufgrund der Nichtverfügbarkeit und der niedrigen Stückzahlen sind alte Ersatzteile schwer und kostenintensiv beschaffbar. Dürr Technik bietet ihren Kunden modulare Lösungen um den Retrofitumfang und somit -kosten zu limitieren. Dafür werden die MC- und RC-Hauptluftkompressorenbaureihen auch für Riemen- und Direktantrieb an alten Motoren konzipiert. bec
Detaillierte Informationen zu den ölfreien Kompressoren für Schienenverkehrsfahrzeuge:
hier.pro/3o6uc
Innotrans 2018: Halle 1.2, Stand 214
