Druckabfall um 20 % senken: ein neues dreistufiges Filtersystem für Hochleistungslokomotiven

Die Herausforderung: Filtration, die in den härtesten Bahnumgebungen überzeugt

Bahn-OEMs, die Hochleistungslokomotiven betreiben, benötigen Filterlösungen, die mehr leisten, als nur die gesetzlichen Anforderungen zu erfüllen. In Umgebungen mit hohem Staubaufkommen, starken Vibrationen und hoher Luftfeuchtigkeit müssen Ansaugsysteme Traktionsmotoren und empfindliche Komponenten vor längerer Einwirkung von Wasser, Staub und Schmutz schützen, dabei über Jahrzehnte hinweg zuverlässig funktionieren und einfach zu warten sein.

Unser Kunde kam mit einem konkreten Auftrag auf uns zu: eine Filterlösung für 12.000-hp-Lokomotiven, die strenge EN-Normen erfüllt, ohne Kompromisse bei der Effizienz einzugehen, und die den Druckabfall über den gesamten Durchflussbereich deutlich reduziert. Mit anderen Worten: sauberere Luft, geringerer Systemwiderstand und eine längere, besser vorhersehbare Lebensdauer.

Ausgangspunkt ist die Anwendung, nicht der Katalog

Anstatt ein bestehendes Produkt anzupassen, gingen wir von der Anwendung aus. Unser Team in Noida arbeitete eng mit dem Kunden zusammen, um die Betriebsumgebung, das Luftstromprofil, die Herausforderungen durch Verunreinigungen und die Wartungsrealitäten im Betrieb von Hochleistungslokomotiven zu verstehen.

Dieser anwendungsorientierte Ansatz ist die Grundlage für die Zusammenarbeit unserer globalen Ingenieurteams mit Schienenfahrzeug-Erstausrüstern. Das Ziel ist niemals einfach nur die Spezifizierung eines Filters, sondern die Entwicklung eines Systems, das kritische Anlagen schützt, den Luftstrom optimiert und über die gesamte Lebensdauer der Lokomotive hinweg niedrigere Gesamtbetriebskosten ermöglicht.

Ein maßgeschneidertes dreistufiges Filtersystem

Auf dieser Grundlage haben wir ein maßgeschneidertes dreistufiges System entworfen und entwickelt, um unter allen Betriebsbedingungen einen optimalen Motorschutz zu gewährleisten. Ein Lamellengitter am Einlass verhindert, dass Wasser und große Partikel in das System gelangen, während unsere firmeneigene Zyklonfiltertechnologie die Zentrifugalkraft nutzt, um Staub zu entfernen, bevor er den Motor erreichen kann. Ein Gewebefilter versorgt das Motorsystem anschließend mit sauberer, trockener Luft und schützt so sowohl vor Verschleiß als auch vor Staubablagerungen oder -ansammlungen.

Zusammen bieten die drei Stufen eine Filtereffizienz von mehr als 92 % in anspruchsvollen Lokomotivenumgebungen, und das bei dem reduzierten Druckabfall, den der Kunde benötigte, um die Motorleistung und den Wirkungsgrad aufrechtzuerhalten.

Entwickelt, getestet und gefertigt unter einem Dach

Unser vertikal integrierter Prozess in Noida ermöglichte uns die vollständige Kontrolle über Konstruktion, Prüfung und Produktion, was einen zügigen Projektablauf ohne Qualitätseinbußen ermöglichte. Wir bauten einen speziell entwickelten Prüfstand, der den tatsächlichen Luftstrom in einer Lokomotive simuliert, sodass wir die Leistung gemäß den Normen ISO 5011 validieren konnten, bevor wir in die Produktion übergingen.

Nach der Konstruktionsoptimierung fertigten wir das Filtersystem in voller Übereinstimmung mit den Normen EN 61373, EN 45545 und EN 15085 – den Kernnormen für Stoß- und Schwingungsfestigkeit, Brandschutz sowie das Schweißen von Schienenfahrzeugen und deren Komponenten. Diese Kombination aus internen Tests und normkonformer Fertigung ermöglichte dem Kunden einen schnelleren Weg zu einem System, auf das er sich im Betrieb verlassen kann.

Geringerer Druckabfall, längere Lebensdauer, niedrigere Lebenszykluskosten

Das Ergebnis ist ein System, das einen um 20 % geringeren Druckabfall als Konkurrenzsysteme aufweist, wodurch der Luftstrom optimiert und der Gesamtwiderstand des Systems verringert wird. Dies führt direkt zu einer verbesserten Energieeffizienz, einer höheren Motorleistung und einem zuverlässigeren Betrieb der gesamten Lokomotivenflotte.

Ebenso entscheidend war die Langlebigkeit. Die Zyklonrohre bestehen aus chemikalien- und hitzebeständigen Materialien mit einer vorgesehenen Lebensdauer von über 30 Jahren, und die Einheit ist für 960 Stunden Salznebelbeständigkeit ausgelegt – wichtig für Strecken an der Küste und in Regionen mit hoher Luftfeuchtigkeit. Um die Lebenszykluskosten niedrig zu halten, haben wir das System auf einem modularen Aufbau basierend entwickelt, der eine schnelle Wartung und einen einfachen Austausch von Teilen ermöglicht. Und da sauberere Ansaugluft eine effizientere Verbrennung ermöglicht, trägt das System zudem zu geringeren Emissionen und mehr Nachhaltigkeit über die gesamte Lebensdauer der Lokomotive bei.

Das große Ganze für Schienenfahrzeug-Erstausrüster

Für Chris Showering, Leiter Produktmanagement und Marketing im Bereich Global Rail bei IMI, spiegelt das Projekt wider, was moderne Kunden aus der Bahnbranche von ihren Engineering-Partnern erwarten. In der heutigen Bahnindustrie sind Leistung, Zuverlässigkeit und Nachhaltigkeit entscheidend“, sagte er. „Dieses Projekt unterstreicht unsere Fähigkeit, durch enge Zusammenarbeit und fortschrittliche Technik komplexe technische Anforderungen in praktische Leistung umzusetzen – und zwar mittels einer umfassenden End-to-End-Lösung, die die Kundenerwartungen nicht nur erfüllt, sondern übertroffen hat.“

Er fügte hinzu: „An unseren weltweiten Produktionsstandorten, darunter Noida, liefern wir Lösungen, die nicht nur den heutigen Herausforderungen gerecht werden, sondern durch gezielte Innovationen auch die Filtrationstechnologie im Schienenverkehr prägen und skalierbare, wiederholbare Lösungen bieten. Da sich die globalen Schienennetze weiter ausbauen und modernisieren, sind wir ideal positioniert, eine führende Rolle zu übernehmen – nicht nur bei der Produktlieferung, sondern auch bei der Gestaltung der Zukunft leistungskritischer Schienensysteme durch umfassende Fahrzeugunterstützung vom Komponentendesign bis zur Integration auf Systemebene.“

Warum dies für die Zukunft der Bahn wichtig ist

Während Schienennetze ausgebaut, elektrifiziert und modernisiert werden, wächst der Druck auf jedes Teilsystem – von der Traktion bis zur Filtration – weiter. Erstausrüster benötigen Partner, die fundiertes technisches Fachwissen mit lokalem Anwendungswissen und globalen Fertigungskapazitäten verbinden und die schnell von der Aufgabenstellung zur validierten, einsatzbereiten Lösung gelangen können.

Dieses Projekt ist ein klares Beispiel für diesen Ansatz: ein kundenspezifisches Briefing, ein anwendungsorientierter Konstruktionsprozess, integrierte Test- und Fertigungsabläufe sowie eine messbare Leistungssteigerung, die einen saubereren, effizienteren und zuverlässigeren Bahnbetrieb unterstützt.

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