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Brems- und Hilfsantriebsvorrichtung zur Verwertung der Bremsenergie
Es ist schon mehrfach vorgeschlagen worden, bei Fahrzeugen und anderen Antrieben
die für das Bremsen aufgewendete Energie durch Aufspeichern verdichteter Luft oder
Gase in ein Druckmittel umzuwandeln, das dann zum Anfahren oder Inbetriebsetzen
wieder nutzbar gemacht wird. Da ein auf der Arbeitswelle bzw. Fahrzeugachse angebrachtes
Kurbelgetriebe sich nicht auskuppeln läßt, sind die hierfür vorgeschlagenen Einrichtungen
umständlich und daher kostspielig. Auch mußte außer den die Luft verdichtenden Kompressoren
noch eine besondere Maschine vorgesehen sein, in der die aufgespeicherte Druckluft
wieder in Arbeit umgesetzt wird.
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Die Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gesetzt, eine Vereinfachung
der Antriebs- und Bremseinrichtung herbeizuführen, bei der nur eine Maschine zur
Anwendung kommt, die sowohl als Kompressor als auch als Antriebsmotor arbeitet.
Der Antrieb für die Arbeitszylinder dieser Maschine erfolgt von einer Kurbelwelle
aus, die durch ein längs verschiebbares Zahnrad mit einem auf der Arbeitswelle,
Fahrzeugachse o.dgl., befestigten Zahnrad gekuppelt werden kann. Die Betätigung
der Kupplung erfolgt dabei vorteilhaft mittels Druckluft, die in einem Zylinder
einen Kolben verschiebt, der mit dem Zahnrad verbunden ist. Der Kolben steht unter
dem Einfluß einer Druckfeder, die den Kolben nach Aufhebung des Luftdrucks wieder
in die entkuppelte Lage zurückführt.
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Der in üblicher Weise arbeitende Kompressorzylinder mit einem im Kolbenboden
vorgesehenen Ansaugventil und an der Austrittsstelle der verdichteten Luft vorgesehenen
Rückschlagventil ist zusätzlich mit einer Einlaßöffnung für die verdichtete Luft
zwecks Antriebs des Kolbens für die Inbetriebsetzung bzw. Anfahren
des
Fahrzeugs versehen die von einem Rückschlagventil abgeschlossen ist. Ein von der
Kurbelwelle durch einen Steuernocken betätigtes Steuerventil regelt den Antrieb
des nunmehr als Druckluftmotor arbeitenden Kompressmylinders. Das Steuerventil kann
von dem es betätigenden Steuernocken abgeschaltet werden, wenn der Motor wieder
als Kompressor benutzt wird. Vorteilhaft erfolgt das Abschalten und Einschalten
der Ventilsteuerung in Abhängigkeit von dem Betätigen des Absperrventils in der
Zuleitung der Druckluft.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Es zeigt Fig. i eine Gesamtanlage der Vorrichtung in Verbindung mit
einem Schienenfahrzeug in schematischer Darstellung, Fig. 2 Amen wahlweise als Kompressor
oder Luftdruckmotor arbeitenden Teil der Vorrichtung mit zugehöriger Ventilsteuerung.
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Es bezeichnet i die Wagenachse eines Schienenfahrzeugs, auf der ein
Zahnrad 2 befestigt ist. Auf einer Kurbelwelle 3, die in Lagern 4 des Wagengestells
ruht, ist ein Ritzel5 längs verschiebbar gelagert, so daß es mit dem Zahnrad 2 mittels
einer noch näher zu erläuternden Kupplungsvorrichtung in Eingriff gebracht werden
kann und die Kurbelwelle 3 beim Rollen des Fahrzeugs in Umdrehung versetzt. Die
Kurbelwelle 3 steht mit mehreren Kompressorzylindern 6 in Verbindung, in denen mittels
Kolben 7 Luft durch die in den Kolbenboden angeordneten Ventile f angesaugt und
verdichtet wird. Die Druckluft wird über Leitungsrohre 8 nach Durchtritt durch ein
Rückschlagventil 8' in einen Hochdruckkessel 9 gepumpt. Mit dem Hochdruckkessel
9 steht ein zweiter Kessel io in Verbindung, in den ein in der Verbindungsleitung
eingesetztes Reduzierventil ii nur so viel Luft übertreten läßt, daß ein bestimmter
Druck konstant in dem Kessel io gehalten wird.
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Durch eine Rohrleitung 12 kann nach Öffnen eines Ventils 13 die Druckluft
aus dem Kessel io durch ein Rückschlagventil 12' in die Zylinder 6 eintreten, so
daß diese als Druckluftmotor zum Antrieb der Kurbelwelle 3 benutzt werden können.
Die hierfür erforderliche Steuerung ist aus Fig. 2 ersichtlich. Von einem auf der
Kurbelwelle 3 befestigten Nocken 14 wird ein Kolbenschieber 15 gesteuert, der einerseits
die Einlaßöffnung 16 und andererseits die Auspufföffnung 17 abwechselnd öffnet und
schließt. Der Schieber 15 steht unter dem Einfiuß einer Feder 18, die dem Druck
des Nockens 14 entgegenwirkt und in. der Ruhelage die Auspufföffnung 17 geschlossen
häl: Die Steuerstange ig kann aus dem Wirkungsbereich des Nockens 14 abgeschaltet
werden, wenn die Zylinder als Kompressor arbeiten sollen. Bei dem gezeichneten Beispiel
nach Fig. 2 erfolgt dies dadurch, daß die Steuerstange ig von einem Gelenk 20 unterbrochen
ist und das dem Nocken 14 zugewendete Ende 1g' der Stange seitlich ausschwenkbar
ist. Vorzugsweise erfolgt das Ab- und Einschalten der Steuerstange in Abhängigkeit
von dem Ventil 13. Zu diesem Zweck ist das Ventil 13 durch eine Stange 21 mit einem
am Maschinengestell oder Zylinder bei 23 drehbar gelagerten Winkelhebel 22 verbunden,
der die Steuerstange 1g' mit einer bei 25 gelenkig am Winkelhebel befestigten Hülse
24 lose umfaßt. Von dem Kessel ro führt eine zweite Rohrleitung 26 über ein Ventil
27 zu einem Zylinder 28, in dem ein Kolben 29 mit dem auf der Kurbelwelle 3 gelagerten
Ritzel5 verbunden ist. Mittels der eingelassenen Druckluft kann das Ritzel 5 mit
dem Zahnrad 2 gekuppelt werden. Eine im Zylinder vorgesehene Druckfeder 3o bewirkt
beim Aufheben des Luftdruckes ein Entkuppeln.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist fblgende: Wenn
das Fahrzeug in Bewegung ist, ist 'das als Dreiwegehahn ausgebildete Ventil 27 geschlossen
und die zu dem Kupplungszylinder 28 führende Rohrleitung 26' steht über das Ventil
27 mit der Außenluft in Verbindung, so daß die Feder 30 ..den Kolben 29 in
der Lage hält, bei der das Ritzel 5 außer Eingriff mit dem Zahnrad 2 steht. Zum
Bremsen des Fahrzeugs wird das Ventil 27 geöffnet, so daß durch die in dem Kessel
io gespeicherte Luft das Ritzel 5 mit dem Zahnrad 2 gekuppelt und die Kurbelwelle
3 angetrieben wird. In den Zylindern 6 wird die durch die in dem Kolben vorgesehenen
Ventile 7' angesaugte Luft verdichtet und über die Rückschlagventile 8' durch die
Rohrleitung 8 in den Hochdruckkessel 9 gedrückt.Von dem Kessel 9 wird an den zweiten
Kessel io über das Reduzierventil ii so viel Luft abgegeben, daß in dem Kessel io
ein bestimmter Druck konstant aufrecht gehalten wird. Der Hochdruckkessel ist mit
den üblichen Armaturen wie Sicherheits- (Überdruck-) Ventil und Manometer versehen.
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Beim Wiederingangsetzen des Fahrzeugs wird von dem Führer des Fahrzeugs
das Ventil 13 geöffnet, so daß nunmehr aus dem Kessel io über die Rohrleitung 12
Druckluft in die Zylinder 6 eintreten kann. Gleichzeitig mit dem Öffnen des Ventils
ist auch durch die Verbindungsstange 21 das Ende icj der Steuerstange ig in den
Bereich des Nockens 14 geschwenkt worden, so daß der Steuerschieber 15 das wechselseitige
Schließen und Öffnen der Einlaßöffnung 16 und Auspufföffnung 17 bewirkt. Die in
den Zylinder 6 eintretende Druckluft hält dabei das im Kolben 7 vorgesehene Ventil
7' dauernd geschlossen. Das Rückschlagventil8' bleibt dabei ebenfalls geschlossen,
da in der mit dem Hochdruckkessel 9 in Verbindung stehenden Rohrleitung 8 sich ein
Überdruck befindet. Der anfänglich beim Bremsen als Kompressor arbeitende Zylinder
ist zum Druckluftmotor geworden und gibt zusätzlich zum Fahrzeugantrieb beim Anfahren
seine Energie ab. Durch Schließen des Ventils 27 wird durch die Feder 3o der Kolben
29 zurückgedrückt und die Verbindung zwischen Kurbelwelle 3 und Fahrzeugachse i
wieder aufgehoben. Bei dem Schließen des Ventils 13 nimmt auch das Steuerstangenende
i9' wieder die in Fig. 2 gestrichelt gezeichnete Lage ein.
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Die Einrichtung ist nicht nur auf die Verwendung bei Fahrzeugen beschränkt,
sie kann auch in sinnvoller Weise beispielsweise bei Aufzügen und Fördervorrichtungen
im Bergbau benutzt werden.