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Vorrichtung zur Erhöhung der Durchschlagsgeschwindigkeit von Druckänderungsimpulsen
in Druckmittelleitungen, insbesondere in Luftbremsleitungen In dem Hauptpatent ist
die Vorrichtung, die erfindungsgemäß dazu dient, die Energie eines in der Bremsleitung
eines Zuges eingeleiteten Druckänderungsimpulses (Druckverminderung beim Bremsen,
gegebenenfalls Druckerhöhung beim Lösen) an einer oder mehreren Stellen der Leitung
mit einer die Schallgeschwindigkeit erheblich übertreffenden Geschwindigkeit von
Leitungsabschnitt zu Leitungsabschnitt derart zu übertragen, daß abschnittsweise
neue Impulse verursacht «erden, die dem ursprünglichen vorauseilen, nur andeutungsweise
wiedergegeben, indem dargelegt ist, daß in der Nähe der Enden der am Fahrzeug verlegten
Bremsleitung Organe angeordnet sind, die durch eine Stange in Verbindung stehen
und beim Bremseis Leitungsluft abzapfen.
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Die auf der schematischen Zeichnung des Hauptpatentes angegebenen
primitiven Mittel können naturgemäß Anspruch auf praktische Brauchbarkeit bei der
Durchführung der der Vorrichtung zufallenden Aufgabe nicht erlieben. Die Erfindung
bezieht sich nun auf die Durchbildung praktisch brauchbarer Vorrichtungen für die
im Hauptpatent angegebene Aufgabe.
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Bei der praktischen Ausführung der Vorrichtung muß darauf Rücksicht
genommen werden, daß für die Vorrichtung meist v erh.iltnismäßig wenig Raum zur
Verfügung steht, daß also die Hubbewegungen für die den Leitungsauslaß öffnenden
Organe möglichst gering ausfallen müssen, ferner daß der Bewegung der wirksamen
Teile möglichst wenig Widerstand geboten wird. Diese Bedingung weist von vornherein
auf eine praktische Durchbildung der Vorrichtung hin, bei der hebelartige Zwischenglieder
zwischen den steuernden Kolben und der die beiden Vorrichtungen an einem Fahrzeug
verbindenden Stange oder des Zugdrahtes vermieden sind, die Kolben vielmehr möglichst
unmittelbar und axial an der Zugstange angreifen, des weiteren, daß der Kolbenhub
dem hinreichenden Öffnungshub der den Leitungsauslaß bewirkenden Überwachungsorgane
entspricht,
so daß mit geringen Kolbenbewegungen hinreichend bemessene
Auslaßöffnungen freigegeben werden, ohne daß verhältnismäßig großen Kraftbedarf
erfordernde Übersetzungen zwischengeschaltet werden. Es muß auch Vorsorge getroffen
sein, daß möglichst nicht mehr Leitungsluft abgezapft wird, als zur Erreichung der
beabsichtigten Wirkung erforderlich ist. Zu diesem Zweck ist an dem Gehäuse der
Ventilvorrichtung eine Kammer vorgesehen, die die abgezapfte Leitungsluft aufnimmt
und deren Fassungsvermögen hinreicht, die angestrebte Wirkung sicherzustellen, durch
die jedoch die Leitung vor völliger Entleerung bewahrt wird.
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Um ein möglichst rasches Ansprechen der Vorrichtung herbeizuführen,
sind große Ausströmquerschnitte erforderlich, die ihrerseits große Steuerkolben
für das Öffnen der Auslaßorgane bedingen. Das bedeutet, daß, wenn nicht durch andere
Hilfsmittel Abhilfe geschaffen wird, ein beträchtlicher Teil des Leitungsdruckabfalles
verbraucht wird, das Auslaßorgan zu öffnen.-Dieser nicht erwünschten Trägheit der
Vorrichtung wird gemäß der Erfindung dadurch entgegengetreten, daß ein verhältnismäßig
kleines, nur einen geringen Bewegungswiderstand bietendes Ventil mit geringem Öffnungshub
durch die Impulsänderung geöffnet wird, das der Leitungsluft einen Weg :zu dem Steuerkolben
des hinreichend bemessenen eigentlichen Leitungsauslaßventils öffnet, so daß eine
geringe Druckminderung in der Leitung genügt, die Vorrichtung zum Ansprechen zu
bringen.
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In dem in der Zeichnung des Hauptpatentes dargestellten Schema müssen
beim Eintreffen des Druckänderungsimpulses bei der ersten Vorrichtung sämtliche
beweglichen Teile beider Vorrichtungen in Bewegung gesetzt werden, und zwar müssen
Schieber bewegt werden, die erfahrungsgemäß durch Reibung einen größeren Widerstand
bieten, damit bei der zweiten Vorrichtung ein neuer Impuls' eingeleitet wird, der
ja dem die erste Vorrichtung treffenden vorauseilen muß.
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Diese Art der Beeinflussung ist praktisch kaum brauchbar, weil bei
ihr zu erhebliche Bewegungswiderstände zu überwinden sind.
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Erfindungsgemäß wird auch hiergegen Abhilfe geschaffen, indem bei
gewissen Ausführungsformen der Vorrichtung der Steuerkolben der vom Druckänderungsimpuls
zuerst getroffenen Vorrichtung nur auf das Leitungsauslaßorgan der zweiten Vorrichtung
einwirkt, deren Steuerkolben in Ruhe verbleibt. Dieser wird ja nur dann wirksam,
wenn der Druckänderungsimpuls von der anderen Seite des Fahrzeugs kommt, wenn also
die Lokomotive sich am anderen Zugende befindet (entgegengesetzte Fahrtrichtung).
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Für die Durchführung dieser Wirkungsweise sind erfindungsgemäß zwei
verschiedene Mittel vorgesehen. -Bei der einen Bauart der Vorrichtung ist der Steuerkolben
jeder der beiden an einem Fahrzeug angeordneten Vorrichtungen mit dem mit ihm: in
einem Gehäuse untergebrachten Leitungsauslaßorgan derart mit Spiel verbunden, daß
seine Bewegung dieses Auslaßventil überhaupt nicht beeinflußt. Diese Anordnung bietet
den Vorteil, daß nur ein Verbindungsdraht zwischen beiden Vorrichtungen angeordnet
zu werden braucht, hat jedoch den Nachteil, daß ein Teil des Kolbenhubes sich als
Leergang vollzieht, was sich aus der hierunter näher beschriebenen entsprechenden
Bauart ergibt.
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Bei einer zweiten Ausführungsform ist jeder Steuerkolben mit dem Auslaßorgan
der am anderen Fahrzeugende befindlichen Vorrichtung durch je einen besonderen Zugdraht
fest verbunden. Bei dieser Anordnung tritt kein Kolbenleergang auf, jedoch sind
zwei Zugdrähte zwischen den beiden Vorrichtungen erforderlich.
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Eine Ausführungsform der Vorrichtung, bei der durch den zuerst von
der Druckänderung in der Leitung betroffenen Steuerkolben Auslaßorgane in den beiden
an den Fahrzeugenden befindlichen Vorrichtungen in Tätigkeit gesetzt werden, ist
gegenüber der im Hauptpatent dargestellten Vorrichtung dadurch im Vorteil, daß die
Auslaßorgane wenig Bewegungswiderstand bietende Ventile bilden.
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Auf der Zeichnung sind vier verschiedene Ausführungsformen der Vorrichtung
nach der Erfindung schematisch veranschaulicht.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. i ist an die Bremsleitung i an jedem
Ende des Fahrzeugs ein kleiner Zylinder a angeschlossen, in dein sich der in it
einer kleinen Füll-und Ausgleichsbohrung 3 versehene Kolben .1. befindet. Die eine
Seite des Kolbens .I steht unmittelbar unter dem in der Hauptleitung herrschenden
Druck, die andere Seite unter dem jeweils in der Steuerkammer 5 herrschenden Druck.
Der Kolben .I ist auf dem die beiden an einem Fahrzeug angeordneten Vorrichtungen
verbindenden Zugdraht 6 verschiebbar. Der Zugdraht 6 hat in der unmittelbar mit
der Bremsleitung in Verbindung stehenden Kammer des Zylinders a einen Bund; und
ist mittels eines Kupplungsgliedes 8 mit einem Ventil 9 lose verbunden. Zwischen
dem Kolben 4. und dem Bund 7 sowie zwischen dem Kupplungsglied 8 und dem Ventil
9 ist ein Spielraum vorgesehen, der dem Öffnungshub des Ventils 9 entspricht.
Das
Ventil <9 beherrscht die Überströmö flfnunf; zu einer Aufnahmekannner i i, die
iiber eine Drosselbohrung 12 mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Ein im Zylinder
2 angebrachter Anschlag 13 legt die Normalstellung des Kolbens -. fest. die er einnimmt,
wenn in der Bremsleitung i der Lösedruck (5 Atin.) herrscht.
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Die Wirkungsweise dieser Vorrichtung ist unter der Annahme, daß die
Druckminderutigswelle, mit der die Bremsung herbeigeführt wird, con links kommt,
die folgende. Sobald der Druck auf der linken Seite des Kolbens d. in der linksseitigen
Vorrichtung sinkt, drückt der auf der rechten Kolbenseite wirksame Überdruck der
Kammer 5 den Kolben nach links (die Öffnung 3 ist zu eng, urn einen raschen Druckausgleich
zuzulassen). Sobald der Kolben am Bund 7 anliegt, öffnet er mittels des Zugdrahtes
6 das Ventil 9 in der rechtsseitigen Vorrichtung. Die Rückstc:llfeder 14 des rechtsseitigen
Ventils wird dabei leicht gespannt. Die Kammer i i der rechtsseitigen Vorrichtung
füllt sich mit Druckluft aus der Leitung. Dieses Abzapfen von Leitungsluft bewirkt,
daß der Kolben .4 in der am rechten Fahrzeugende befindlichen Vorrichtung anspricht;
da der Bund ; des Zugdrahtes 6 durch die Tätigkeit des Kolbens 4. in der am linken
Fahrzeugende befindlichen Vorrichtung an dem Kolben .4 zur Anlage gebracht war,
veranlaßt die Bewegung des Kolbens 4 am rechten Fahrzeugende da.: Schließen des
Ventils 9 an diesem Ende und die i)ftnung des Ventils 9 am linken Hncle, (la die
Drücke beiderseits des Kolbens am linken Ende sich inzwischen ausgeglichen haben.
Es treten also nacheinander beide Kammern i i der Bremsleitung i gegenüber in Wirksamkeit,
dadurch verteilt sich die der Bremsleitung abzuzapfende Luft auf die beiden Kaininern
i i, und es ist mit Kammern von verhältnismäßig geringem Fassungsvermögen (1,5 1)
bei einer etwa 2o m langen Bremsleitung auszukommen. Sobald sich der Druck beiderseits
der Kolben -. ausgeglichen hat, schließt die Feder 14 das nunmehr offen stehende
Ventil c) am linken Fahrzeugende, und der Inhalt der Kammer i i strömt durch die
Öffnung 12 ins Freie, nachdem derselbe Vorgang sich bereits am rechten Fahrzeugende
abgespielt hat. Beim Füllen der Leitung zwecks Lösens der Bremse werden die Kolben
wieder in ihre durch den Anschlag 13 fe.tgelegte Normalstellung bewegt, soweit dies
nicht bereits geschehen ist, und die Steuerkammern 5 füllen sich durch die Bohruilgen
3, bis beiderseits der Kolben Druckgleichheit herrscht (5 Atm.).
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Die- Ausführungsform der Vorrichtung nach Abb. 2 unterscheidet sich
von der vorbe;zchriebenen dadurch, daß der Kolben 4. der einen Vorrichtung mit dem
Zugdraht 6, derjenige der anderen Vorrichtung finit dem Zugdraht 6a fest verbunden
ist. Das Ventil ist mit dein Zugdraht 6 bzw. 6a fest verbunden. Eine im Ventil 9
befestigte Stange 15 ist durch einen Rückstellkolben 16 hindurchgeführt. Der am
Ende der Stange 15 befindliche Bund 17 ist um die Hubhöhe des Ventils c) vom Boden
des Rückstellkolbens 16 entfernt. Die Feder 18 dient zur Rückführung des Kolbens
17. Dieser beherrscht eine Ausströ möffnung.
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Bei dieser Vorrichtung überträgt sich die Bewegung des Kolbens d.
wegen dessen fester Verbindung mit dem Drahtzug 6 (bzw. 6a) sogleich auf das Ventil
9 der Vorrichtung am anderen Fahrzeugende. Es findet sogleich ein Überströmen von
Leitungsluft in die Kammer i i statt. Aus der gefüllten Kammer i i gelangt Druckluft
auf den Kolben 16 und verschiebt ihn gegen die Wirkung der Feder i8; sobald er am
Bund 17 anliegt, schließt er bei einer Weiterbewegung das Ventil 9 und legt die
Entlüftungsbohrung 2.4 frei. Durch diese entweicht die Luft aus der Kammer i i,
und der Kolben 16 kehrt unter dem Druck der Feder 18 in seine Normallage zurück.
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Bei der in -AM. 3 dargestellten Ausführungsforrn der Vorrichtung
bewirkt der von den Leitungsdruckänderungen beeinflußte Kolben .1 nicht ein unmittelbares
Öffnen eines Leitungsauslaßventils, sondern diese Ausführungsform arbeitet mit einem
Relaisventil. Es ist übrigens zu beachten, daß die dargestellten Teile doppelt vorhanden
sein müssen, indem den Teilen 2, 3, 4, 5 an einem Fahrzeugende und den Teilen 9,
11, 19, 21, 22, -23 gleiche Teile an den gegenüberliegenden Fahrzeugenden entsprechen.
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Wenn bei dieser Einrichtung die wiederum beispielsweise von der linken
Seite ankommende Druckminderungswelle in der Bremsleitung den-Kolben 4 erreicht,
so öffnet dieser das Hilfsventil 2o. Dabei verbleibt der kleine Rückstellkolben
21 in seiner gezeichneten Normalstellung. Die Leitungsluft strömt durch das geöffnete
Hilfsventil 2o in den unter dem Kolben i9 befindlichen Raum, hebt den Kolben i9
an und öffnet dadurch das Ventil o, das eine "v-eite Durchströinö ffnung für die
nunmehr von der Bremsleitung zur Kamrner i i strömende Druckluft freilegt. Gleichzeitig
gelangt Jetzt Leitungsluft in den Raum links vom Rückstellkolben 21 und verschiebt
diesen nach rechts. Diese Verschiebung bewirkt das Schließen des Ventils 2o. Außerdem
wird die Freiluftöffnung 22 überschliffen und dadurch die Kammer i i entlüftet,
nachdem bereits vorher mit dem Eintritt von Druckgleichheit beiderseits des Kolbens
i9
die Feder 23 Glas Ventil 9 geschlossen hatte. Wenn die Druckluft
aus der Kammer ii und den mit ihr verbundenen Räumen entwichen ist, schiebt die
Belastungsfeder des kleinen Rückstellkolbens -21 diesen wieder zurück, so daß die
Öffnung 2a wieder von der Kammer i i getrennt ist.
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Die in Abb. 4. dargestellte Vorrichtung bietet gegenüber den vorgeschriebenen
Vorrichtungen den Vorteil, daß bei der Bewegung eines Kolbens je ein Ventil der
an den Fahrzeugenden befindlichen beiden Vorrichtungen geöffnet wird. Bewegt sich
beispielsweise der Kolben q. der am linken Fahrzeugende befindlichen Vorrichtung
nach links, so öffnen sich die Ventile io in beiden Vorrichtungen, während die Ventile
ioa geschlossen bleiben; bewegt sich der Kolben d. der am rechten- Fahrzeugende
befindlichen Vorrichtung nach rechts, so öffnen sich an beiden Vorrichtungen die
Ventile ioa.
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Bei sämtlichen beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen der
Vorrichtung nach der Erfindung dient die Bohrung 3 im Kolben 4 nicht allein der
Füllung der Kaminer 5, sondern sie ermöglicht bei 'Betriebsbremsungen auch den Druckausgleich
zwischen der Kammer 5 und der Bremsleitung i, ohne daß die Vorrichtungen ansprechen;
man kann mittels der Bohrung 3 deren Wirkung auf Schnellbremsungen beschränken.