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Druckluftbremseinrichtung für Eisenbahnen Die Erfindung bezieht sich
auf Druckluftbremseinrichtungen, insbesondere auf zur Verwendung für europäische
Eisenbahnzüge geeignete abstufbare Bremseinrichtungen, bei denen die Bremskraft
durch entsprechendes Senken des Luftdruckes in einer Hauptleitung gegenüber dem
Luftdruck in einem Steuerbehälter geregelt wird.
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Es ist eine Druckluftbremseinrichtung für Eisenbahnen bekannt, die
beim Bremsen und beim Lösen abstufbar ist und bei der ein gegenüber dem Hauptleitungsdruck
erhöhter Druck im Hilfsluftbehälter über ein Rückschlagventil abgeleitet wird. Nach
der Erfindung wird bei Druckluftbremseinrichtungen dieser Gattung der höhere Druck
im Hilfsluftbehälter oder im Steuerbehälter in der Füllstellung eines Füllventilgliedes
über Rückschlagventilglieder in die Hauptleitung abgeleitet mit Geschwindigkeiten,
die den Volumina der Behälter entsprechen und die größer sind als die Geschwindigkeit
der Strömung durch Drosselglieder, über welche ein Auffüllen der Behälter stattfindet.
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In der Zeichnung ist der das Erfindungsmerkmal enthaltende Teil der
Bremseinrichtung schematisch dargestellt.
Die Bremseinrichtung enthält
die durch den ganzen Zug geführte übliche Hauptleitung i, die in an sich bekannter
Weise über das nicht gezeichnete, von Hand betätigte übliche Führerbremsventil auf
der Lokomotive zum Anziehen und Lösen der Bremsen der angehängten Wagen mit wechselndem
Druck beaufschlagt wird.
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Alle bremsbaren Wagen des Zuges enthalten ein Bremssteuerventil 2,
das nach einer Minderung des Druckes in der Hauptleitung i Druckluft aus dem üblichen
Hilfsbehälter 3 in den Bremszylinder 4 überströmen und dadurch die Bremsen entsprechend
anlegen läßt und das nach einer Steigerung des Druckes in der Hauptleitung sowohl
Druckluft im entsprechenden Maße aus dem Bremszylinder ins Freie abströmen läßt
als auch noch verschiedene andere Wirkungen hervorruft, von denen nur einige unmittelbar
mit der Erfindung zusammenhängen und im folgenden beschrieben werden: Das Bremssteuerventil
2 ist in einem Gehäuse 5 untergebracht, an das die Hauptleitung i, der Hilfsbehälter
3, der Bremszylinder 4 und der übliche Steuerbehälter 6 angeschlossen sind, ferner
enthält es den Abstufungsteil oder das Betriebsventil 7 und das Füllrückschlagventil
B.
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Erfindungsgemäß enthält das Bremssteuerventil 2 ein Füllventil 9,
ein Steuerbehälterüberladungsrückschlagventil Io und ein Hilfsbehälterüberladungsrückschlagventil
i i ; diese Ventile sind innerhalb der verschiedenen Teile des Gehäuses 5 angeordnet
und werden zum Teil auch von dem Gehäuse gebildet.
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Das Füllventil 9 besteht aus einer an ihrem Umfang in dem Gehäuse
eingespannten biegsamen Membran I2, die mit einer Membranscheibe I5 verbunden ist
und eine Druckkammer I3 von einer ständig mit der Atmosphäre verbundenen druckfreien
Kammer I4 abtrennt. Die Membranscheibe I5 ist aus einem Stück mit einem durch die
Kammer I4 und dichtend in einer koaxial ausgerichteten Bohrung I7 in dem Gehäuse
5 geführten Kolbenschieber I6 gefertigt. Die Kammer I3 kann in an sich bekannter
Weise über eine Gehäusebohrung I8 mit Druckluft beaufschlagt oder nach der Atmosphäre
entlüftet werden. Bei entlüfteter Kammer I3 wird die Membran I2 mit dem Schieber
I6 durch eine auf die Membranscheibe I5 in der Kammer I4 wirkende Feder I9 in eine
im folgenden als Füllstellung des Füllventils 9 bezeichnete Stellung bewegt, während
bei Einströmen von Druckluft in die Kammer I3 die Membran I2 gegen die Spannung
der Feder I9 ausweicht und den Schieber I5 in eine andere, im folgenden als Abschlußstellung
des Füllventils 9 bezeichnete Stellung umsteuert.
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Nach einem Merkmal der Erfindung stellt eine in den Umfang des Kolbenschiebers
I6 eingearbeitete längere Ringnut 20 in der gezeichneten Füllstellung des Füllventils
9 eine Druckluftverbindung zwischen zwei Bohrungen 2I und 22 her, während die Stirnkante
des Schiebers I6 gleichzeitig eine in eine zwischen der Schieberkante und den Wandungen
der Bohrung I7 gebildete Kammer 24 mündende Bohrung 25 freigibt.
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Die Bohrung 2I steht über eine Drossel 25, eine Kammer 26, eine Drossel
27 und eine Bohrung 28 ständig mit der Hauptleitung i in Verbindung. Die Bohrung
22 ist ständig an den Steuerbehälter 6 und über eine Zweigleitung an die übliche
Steuerkammer 29 des Betriebsventils 7 angeschlossen, so daß die Drücke in der Hauptleitung
i und in der Steuerkammer 29 und im Steuerbehälter 6 sich in der Füllstellung des
Füllventils 9 ausgleichen. Die Bohrung 23 ist über eine Drossel 3o, die Kammer 26,
die Drossel 27 und Bohrung 28 ständig mit der Hauptleitung i verbunden. Die Kammer
24 steht über eine Bohrung 3I, eine das Betriebsventil 7 umgebende Ringkammer 32,
die Bohrung 33, die Drossel 34, die Bohrung 35, das nicht gezeichnete Bremszylinder-Mindestdruckventil
und dieBohrung 36 mit dem Hilfsbehälter 3 in Verbindung.
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Die Drossel 27 ist in Reihe zu den ihrerseits parallel geschalteten
Drosseln 25, 3o angeordnet. Die Drossel 25 ist derart bemessen, daß sie in Verbindung
mit der Drossel 27 beim erstmaligen Auffüllen der Bremseinrichtung den Steuerbehälter
6 über die Bohrung 28 innerhalb einer bestimmten Zeit aufzufüllen ermöglicht; und
entsprechend ist die Drossel 3o derart bemessen, daß sie in Verbindung mit der Drossel
27 beim erstmaligen Auffüllen der Bremseinrichtung den Hilfsbehälter 3 über die
Bohrung 28 innerhalb der gleichen Zeit aufzufüllen ermöglicht, da der Steuerbehälter
6 ein bedeutend kleineres Volumen als der Hilfsbehälter 3 aufweist. Daraus ergibt
sich, daß die Steuerbehälterdrosseln 27, 25 zusammen eine stärkere Drosselwirkung
ausüben als die Hilfsbehälterdrosseln 27, 30 und die Drossel 25 daher einen kleineren
Durchströmquerschnitt hat als die Drossel 3o. Aufgabe der Drossel 27 ist, die Drosseln
25, 3o als Vorsichtsmaßnahme gegen Verstopfen mit größeren Querschnitten ausführen
zu können, als es andernfalls bei bestimmten Durchflußleistungen mit den Drosseln
25 und 3o allein möglich sein würde. Die Drossel 34 hat im Vergleich zu den hintereinanderliegenden
Drosseln 27, 30 einen größeren Durchflußquerschnitt und übt daher keine weitere
Drosselwirkung auf die in den Hilfsbehälter 3 einströmende Druckluft aus. Sie dient
zum Steuern des Druckluftstromes vorn Hilfsbehälter 3 zum Bremszylinder 4.
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In der Abschlußstellung des Füllventils 9 unterbricht der Kolbenschieber
16 die Verbindung zwischen den Bohrungen 21, 22 über die Ringnut 2o, so daß die
Druckluft in der Bohrung 22, im Steuerbehälter 6 und in der Steuerkammer 29 des
Betriebsventils zu dem weiter unten beschriebenen Zweck abgesperrt wird. Außerdem
überschleift der Schieber 16 in dieser Stellung die Mündung der Bohrung 23 und unterbricht
dadurch zu dem ebenfalls weiter unten beschriebenen Zweck die Verbindung zwischen
der Hauptleitung i und dem Hilfsbehälter 3.
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Das Steuerbehälterüberladungsrückschlagventil io enthält ein beispielsweise
tellerförmiges, auf
einem rippenartig in dem Gehäuse 5 angeordneten
Ventilsitzglied 38 aufsitzendes Ventil 37, das auf der einen Seite von dem Druck
in einer ständig mit der Bohrung 2I verbundenen Kammer 39 innerhalb des Gliedes
38 und auf der andren Seite von. dem Druck in einer über eine Drossel 42 und eine
Bohrung 41 ständig mit der Hauptleitungsbohrung 28 verbundenen Kammer 4o beaufschlagt
ist.
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Beim Ausgleichen von Überdruck im Steuerbehälter wird die Durchflußleistung
der vereinigten Drosseln 25, 27 um die der Drossel 42 vermehrt, so daß der Ausgleieh
schneller als beim erstmaligen Auffüllen über die Drosseln 27, 25 allein erfolgt,
jedoch nicht so schnell, daß dadurch eine Bremsung oder das Ansprechen der Bremseinrichtung
in der weiter unten beschriebenen Weise verhindert werden könnte.
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Das Hilfsbehälterüberladungsrückschlagventil II enthält ein beispielsweise
tellerförmiges, auf einem rippenartig in dem Gehäuse .5 angeordneten Ventilsitzglied
44 aufsitzendes Ventil 43, das auf der einen Seite von dem Druck in einer ständig
mit der Bohrung 23 verbundenen Kammer 45 innerhalb des Gliedes 44 und auf der anderen
Seite von. dem Druck in einer über eine Bohrung 47 und eine Drossel 48 ständig mit
der Hauptleitungsbohrung 28 verbundenen Kammer 46 beaufschlagt wird.
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Beim Ausgleichen von Überdruck im Hilfsbehälter wird die Durchflußleistung
der hintereinanderliegenden Drosseln 30, 27 um die der Drossel 48 vermehrt, so.
daß der Ausgleich schneller als beim erstmaligen Auffüllen über die Drosseln 27,
30 allein erfolgt, jedoch nicht so schnell, daß dadurch eine Bremsung oder das Ansprechen
der Bremseinrichtung in der weiter unten. beschriebenen Weise verhindert werden
könnte.
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Der Durchflußquerschnitt der Drossel 48 ist kleiner als der der Drossel
42. Wirkungsweise Ist keine Druckluft in der Bremseinrichtung vorhanden, so nehmen
die einzelnen Teile die gezeichneten Stellungen ein, mit Ausnahme des nicht zum
Gegenstand der Erfindung gehörenden üblichen handbetätigten Umstellventils 49, das
als in Güterzugstellung befindlich angenommen wird. Erstmaliges Auffüllen der Bremseinrichtung
Zum erstmaligen Auffüllen der Bremseinrichtung eines Zuges oder auch zum Wiederauffüllen
und Lösen der Bremsen nach einer voraufgegangenen Bremsung wird der Handhebel des
nicht gezeichneten Führerbremsventils üblicherweise zunächst in eine Lösestellung,
in welcher Druckluft unter vergleichsweise hohem Druck aus dem üblichen. Hauptbehälter
auf der Lokomotive unmittelbar in die Hauptleitung I an der Lokomotive überströmt,
und anschließend nach einer durch den Gegenstand der Erfindung nicht berührende
Faktoren bestimmten Zeitdauer in eine Fahrtstellung gelegt, in. der der Druck der
in die Hauptleitung einströmenden Druckluft auf einen anzustrebenden Normalwert
verringert wird.
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An jedem einzelnen mit einer Bremseinrichtung versehenen Wagen strömt
Druckluft in an sich bekannter Weise aus der Hauptleitung I durch die Bohrung 28
zu dem üblichen. Beschleunigungsventil So und zu dem Betriebsventil 7.
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Gleichzeitig strömt Druckluft aus, der Bohrung 28 nach Maßgabe der
beiden Drosseln 27, 25 in. die Bohrung 2I "und weiter über die Ringnut 2o im Kolbenschieber
16 des Füllventils 9 und die Bohrung 22 in den Steuerbehälter 6 und die Steuerkammer
29 im Betriebsventil 7. Weiterhin strömt Druckluft aus der Bohrung 28 nach Maßgabe
der beiden Drosseln. 27, 30 in die Bohrung 23 und weiter über Bohrung 3I, Kammer
32, Bohrung 33, Drossel 34, Bohrung 35, das obengenannte Bremszylinder-Mindestdruckventil
und Bohrung 36 in den Hilfsbehälter 3 und außerdeun aus der Bohrung 35 in an sich
bekannter Weise zu dem Beschleunigungsventil So.
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Gleichzeitig strömt Druckluft aus der Bohrung 28 durch die Drossel
42 und die Bohrung 41 in die Kammer 40 des Steuerbehälterüberladungsrückschlagventils
I0, so daß der Druck in dieser Kammer schnell auf den in der Hauptleitung herrschenden
Druck ansteigt, während sich der Druck in der Bohrung 21 und damit in der Kammer
39 auf der anderen Seite des Ventils infolge des vergleichsweise größeren Volumens
des Steuerbehälters 6 und der Steuerkammer 29 im Betriebsventil 7 langsamer aufbaut.
Infolge des überwiegenden Druckes in der Kammer 4o bleibt das Rückschlagventil 37
daher während. des erstmaligen Auffüllens der Bremseinrichtung geschlossen, und
auch nach Beendigung des Füllvorganges und nach Ausgleich des. Druckes in der Kammer
39 mit dem Hauptleitungsdruck entsteht kein im Öffnungssinne wirkender Druckunterschied.
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Druckluft mit Hauptleitungsdruck fließt gleichzeitig aus der Bohrung
28 durch die Drossel 48 und die Bohrung 47 in die Kammer 46 des Hilfsbehälterüberladungsrückschlagventils
i i, so daß der Druck in dieser Kammer schnell ansteigt, während sich der Druck
in der Bohrung 23 und damit in der Kammer 45 infolge des größeren Volumens des Hilfsbehälters
3 langsamer aufbaut. Daher bleibt das Rückschlagventi143 während des erstmaligen
Auffüllens der Bremseinrichtung und auch späterhin so lange geschlossen., wie der
Druck in der Kammer 45 .nicht über den Druck in der Kammer 46 steigt.
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Die Kammer 13 des Füllventils 9 bleibt während der ganzen Dauer des
erstmaligen Auffüllens der Bremseinrichtung drucklos, da sich das Betriebsventil
7 dann in der Lösestellung befindet, in der der Bremszylinder 4 und die Bohrung
18 zur Atmosphäre entlüftet sind. Anlegen der Bremsen Wird nach Auffüllen der Hauptleitung
r, des Hilfsbehälters 3 und des Steuerbehälters b auf den normalen Betriebsdruck
eine der beabsichtigten
Stärke der Bremsung entsprechende Minderung
des Hauptleitungsdruckes durch Betätigen des Führerbremsventils in an sich bekannter
Weise bewirkt, so läßt das Beschleunigungsventil 5o in Verbindung mit dem üblichen
Mindestdruckventil 51 in an sich bekannter Weise Druckluft in die Bohrung I8 und
von dort in die Kammer I3 des Füllventils 9 einströmen, so daß das Füllventil in
die Abschlußstellung umsteuert.
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In der Abschlußstellung des Füllventils 9 ist die Bohrung 2I von der
Bohrung 22 abgesperrt und damit die Druckluftverbindung zwischen der Hauptleitung
I und dem Steuerbehälter 6 unterbrochen und Druckmittel unter einem bestimmten Druck
im Steuerbehälter und in der Steuerkammer 29 des Betriebsventils 7 abgeschlossen.
Die Höhe der Drucksenkung in der Hauptleitung gegenüber dem Steuerbehälterdruck
ist dabei in an sich bekannter Weise ausschlaggebend für die erreichte Bremskraft.
Weiterhin ist in der Abschlußstellung des Füllventils 9 die Bohrung 23 von der Kammer
24 abgesperrt und damit die Druckluftverbindung zwischen der Hauptleitung I und
dem Hilfsbehälter 3 unterbrochen, wodurch ein unbeabsichtigter Druckabfall im Hilfsbehälter
zur Hauptleitung hin verhindert wird und Druckluft aus dem Hilfsbehälter in den
Bremszylinder 4 überströmen kann, so daß die Bremsen in an sich bekannter Weise
angelegt werden. Lösen der Bremsen Zum Lösen der Bremsen wird der Handhebel des
Führerbremsventils zunächst in die Lösestellung und anschließend nach einer durch
nicht mit der Erfindung zusammenhängende Faktorenbestimmten. Zeitspanne in die Fahrtstellung
gelegt, wodurch die Hauptleitung I in an sich bekannter Weise mit Druckluft von
zunächst vergleichsweise .hohem Druck und allschließend von dem normalen Betriebsdruck
beaufschlagt wird.
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Aus der Hauptleitung I strömt Druckluft durch die Bohrung 28 zu dem
Beschleunigungsventil 5o und in die übliche Kammer 52 im Betriebsventil 7 und von
dort in an sich bekannter Weise über eine Bohrung 53, das Füllrückschlagventil 8
und eine Bohrung 54 in den Hilfsbehälter 3. Nach Ansteikg/cm² gen des Hilfsbehälterdruckes
auf etwa 0,12 unter den in der Kammer 52 herrschenden Druck schließt das Rückschlagventi1
56 unter der Wirkung einer Feder 55 im Verein mit dem Druck in der Bohrung 54 gegen
den Druck in der Bohrung 53 und unterbricht weiteres Einströmen von Druckluft in
den Hilfsbehälter über diese Verbindung. Nach Ansteigen des Druckes in der Kammer
52 des Betriebsventils 7, beispielsweise auf 0,2I kg/cm² unter den Druck in der
Steuerkammer 29, ist der Bremszylinder 4 entlüftet, und die Bremsen. sind vollständig
gelöst. Anschließend bewirkte leichte Steigerungen des Druckes in der Kammer 52
lassen das Betriebsventil 7 in an sich bekannter Weise die Druckluftverbindung zwischen
der Kammer 52 und der Hauptleitungsbohrung 28 unterbrechen. Nach dem vollständigen
Lösen der Bremsen erfolgt das übliche, nur kurze Zeit in Anspruch nehmende gedrosselte
Ablassen von Druckluft aus der Kammer I3 des Füllventils 9 über die Bohrung I8,
die übliche Drossel und das Betriebsventil 7 zur Atmosphäre, während gleichzeitig
der Druck in der Hauptleitung und damit in den Bohrungen 28, 2I und 23 auf den normalen
Betriebsdruck ansteigt. Wenn das Füllventil 9 nach Ablauf dieser Zeitspanne unter
derWirkung der Feder I9 in dieFüllstellung umsteuert, ist der Hauptleitungsdruck
in der Bohrung 2i daher stets nur wenige zehntel kg/cm² unter oder auch gleich dem
Steuerbehälterdruck, der Hilfsbehälterdruck dagegen etwa 0,I2 kg/cm² unter dem Druck
der in der Kammer 52 im Betriebsventil 7 abgeschlossenen Druckluft oder mit anderen
-Worten bis zu etwa 0,33 kg/cm² unter dem normalen Hauptleitungsdruck in der Bohrung
28.
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Bei der Bremseinrichtung nach der Erfindung strömt nach dem Umsteuern
des Füllventils 9 in die Füllstellung Druckluft aus der Bohrung 28 über die Bohrung
23 und die Kammer 24 in den Hilfsbehälter 3. Ist der Druck in der Bohrung 28 und
damit in der Bohrung 2I zu diesem Zeitpunkt niedriger als im Steuerbehälter 6, so
gleicht sich der Steuerbehälterdruck nach Maßgabe der vereinigten hintereinandergescbalteten
Drosseln 25, 27 und der Drossel 42 nach der Hauptleitung I aus. Infolge des Druckes
in der Hauptleitung I und damit in der Kammer 26 und der Abtrennung des Steuerbehälters
6 von dem Hilfsbehälter 3 durch die Drosseln 25, 30 findet jedoch kein. Überströmen
von Druckluft aus dem Steuerbehälter in. den. Hilfsbehälter statt. Vor Abströmen
einer wesentlichen Druckluftmenge aus dem Steuerbehälter in die Hauptleitung hat
sich jedoch der normale Betriebsdruck schon sowohl in der Hauptleitung als. auch
in der Bohrung 28 aufgebaut, wodurch weiteres Abströmen von. Druckluft unterbrochen
und anschließend bei geschlossenem Rückschlagventil 37 der Steuerbehälterdruck über
die Drosseln 27, 25 und die Bohrung 2I wiederhergestellt wird. Der Hilfsbehälter
wird dagegen zu diesem Zeitpunkt wegen seines vergleich weise großen Volumens und
des anfänglich größeren Druckgefälles zur Hauptleitung noch nicht wieder vollständig
aufgefüllt.
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Wenn der Steuerbehälterdruck überhaupt vermindert war, wird er bei
der erfindungsgemäßen Einrichtung als Folgeerscheinung des Lösens der Bremsen nicht
wesentlich absinken, und selbst bei häufig wiederholtem Anlegen der Bremsen beim
Befahren längerer Gefällestrecken kommt es niemals zu starken Erschöpfungen des
Steuerbehälters. Ableiten von Überdruck Überwiegt der Druck im Steuer- und im Hilfsbehälter
den Druck in der Hauptleitung, beispielsweise nach einem Lokwechsel, wobei der Leitungsdruckregler
der abgelösten Lokomotive auf einen etwas höheren Druck als der Leitungsdruckregler
der ablösenden eingestellt war, wodurch nach dem
Ankuppeln der ablösenden
Lokomotive bei in Fahrtstellung liegendem Handhebel des Führerbremsventils der Hauptleitungsdruck
um mehrere zehntel kg/cm² herabgesetzt wird, so befindet sich das Füllventil 9 bei
gelösten Bremsen in der Füllstellung. Da der Hauptleitungsdruck gegenüber dem vorigen
Zustand vermindert ist, fließt Druckluft aus dem überladenen Steuerbehälter 6 und
der Steuerkammer 29 im Betriebsventil 7 über die Bohrungen 22, 21 und die Drosseln
25, 27 und gleichzeitig über die Kammer 39, das geöffnete Rückschlagventil 37, Kammer
40, Bohrung 41 und Drossel 42 in die Bohrung 28, die den höheren Druck in die Hauptleitung
I abführt. Der Druck in der Hauptleitung wird daraufhin durch das Führerbremsventil
in an sich bekannter Weise auf der gewählten Höhe gehalten.
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Entsprechend fließt Druckluft aus dem überladenen Hilfsbehälter 3
über Kammer 24, Bohrung 23, Drosseln 30, 27 und gleichzeitig über Kammer 45, das
geöffnete Ventil 43 im überladungsrückschlagventil II, Kammer 46, Bohrung 47 und
Drossel 48 in die Bohrung 28, die den höheren Druck in die Hauptleitung I abführt.