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Einlösige Druckluftbremse für Schienenfahrzeuge mit einem Zweidrucksteuerventil
Die Erfindung betrifft eine einlösige, mit einem Zweidrucksteuerventil ausgerüstete
Druck-Luftbremse für Schienenfahrzeuge. Der Betätigungskolben im Steuerventil ist
dabei auf seiner einen Seite vom Druck in der Hauptluftleitung und auf seiner anderen
Seite vom Druck in einem Vorratsluftbehälter beaufschlagt, welcher außerdem die
Druckluft für den Bremszylinder liefert. Darüber hinaus ist ein weiterer Vorratsbehälter
vorgesehen, welcher nur bei Schnellbremsungen zugeschaltet wird, um unter Druckausgleich
zwischen den beiden Behältern einen gegenüber einer normalen Voll-Bremsung höheren
Druck im Bremszylinder zu erzielen. Dieser Vorteil eines erhöhten Bremszylinderdruckes
im Falle einer Schnellbremsung muß allerdings mit dem Nachteil erkauft werden, daß
beim Lösen der Bremse der.Kolben im Steuerventil mittels des ansteigenden Druckes
in der Hauptleitung gegen den erhöhten Ausgleichsdruck in die Volllösestellung gebracht
werden muß, was bei sehr langen Zügen zu Schwierigkeiten in .der Luftbeschaffung
führt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, diesen Nachteil zu beseitigen und die
Voraussetzung zu schaffen, um auch im Falle langer Züge das Lösen der Bremse gegen
einen überhöhten Druck im Vorratsbehälter innerhalb der vorgeschriebenen Zeit zu
gewährleisten.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch besondere Überwachungsmittel
gelöst, welche beim Lösevorgang der Bremse nach einer Schnellbremsung mit Erreichen
eines bestimmten Druckes in der Hauptluftleitung eine Verbindung zwischen dieser
und den mit dem Kolbenraum des Steuerventils
verbundenen, gegenüber
dem Hauptleitungsdruck höheren Druck aufweisenden Vorratsluftbehälter herstellen.
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Im Rahmen der Erfindung ist es dabei vorteilhaft, zur Überwachung
dieser Verbindung zwischen Hauptluftleitung und Vorratsluftbehälter ein Ventil vorzusehen,
dessen einer Betätigungskolben gegen Federwirkung durch den Druck in der Hauptluftleitung
im Schließsinn beaufschlagt wird, wobei der den Hauptleitungsdruck aufweisende Kolbenraum
seinerseits eine Überwachung durch ein weiteres Ventil erfährt, welches bei Drücken
in der Hauptluftleitung unterhalb eines Grenzdruckes eine Verbindung von besagtem
Raum zur Hauptluftleitung sperrt, oberhalb dieses Grenzdruckes jedoch diese Verbindung
schafft.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
ei.nlösigen Bremse unter Weglassung der für .die Erfindung unwesentlichen Teile
in schematischer Weise dargestellt.
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Diese einlösige Bremseinrichtung besitzt ein Steuerventil i, dessen
Kolben. 3 die beiden Räume 5 und 7 voneinander nennt. Der Raum 5 ist dabei an die
Hauptluftleitung 9 angeschlossen, während der Raum 7 mit einem Vorratsluftbehälter
i i in Verbindung steht. Der Kolben 3 bewegt über mechanische Verbindungsteile 13,
15 ein hülsenförmiges, beidseitiges offenes Glied 17, das unter dem Einfluß einer
Druckfeder 19 steht. Das obere offene Ende 21 der Hülse 17 dient als. Auslaßsitz
für ein Ventil 23, dessen Einlaßsitz 25 Teil einer Zwischenwand 27 im Ventilgehäuse
i bildet. Das in der Zeichnung untere, ebenfalls offene Ende der Hülse 17 mündet
in einen Raum 29, welcher über eine Drosselöffnung 31 entlüftet ist. Das, Venti,123
ist in einer weiteren eine Durchbrechung aufweisenden Gehäusewand 33 verschiebbar
gelagert und beeinfluß t mit seinem Stößel 35 ein zweites, durch eine Feder belastetes
Einlaßventil 37, das einen Raum 39 von dem die durchbrochene Zwischenwand 33 enthaltenden
Raum 41 trennt. In das Betätigungsgestänge 13, 15 zwischen dem Kalben 3 und der
Hülse 17 ist ein Teller 43 eingegliedert, welcher als Ventilteller auf einer Hülse
45 zur Auflage kommt und die letztere gegen die Kraft einer Feder 47 in ihrem Lager
49 in der Zeichnung nach unten bewegt. Bei dieser Bewegung kommt es zu einem Abheben
des ebenfalls als Ventil gestalteten Endes 51 der Hülse ¢5 vom Auslaßsitz 53. Letzterer
Sitz befindet sich in einer Zwischenwand 55, die den mit der Außenluft verbundenen
Raum 57 von einem Raum 59 trennt. Letzterer Raum ist über eine Leitung 61 und eine
Düse 63 mit einer Abzapfkammer 65 verbunden. Am Raum 67 des Zweidrucksteuerventils
i mündet eine Leitung 69, die zum Bremszylinder 71 führt. Des weiteren sind gedrosselte
Leitungen 73 und 75 vorhanden, deren eine, 73, eine Verbindung zwischen dem Vorratsluftbehälter
i i und dem Gehäuseraum 41 und deren andere, 75, eine Verbindung zwischen einem
zweiten Vorratsluftbehälter 77 und dem Gehäuseraum 39 schafft. Die Leitung 75 wird
durch ein Ventil 79 überwacht, dessen Betätigungskolben 81 im Öffnungssinn des Ventils
durch eine Feder 83 und im Schließsinn durch den Druck im Bremszylinder 71 beaufschlagt
ist, welcher Druck ihm durch eine an die Leitung 69 angeschlossene Zweigleitung
85 vermittelt wird. Der eine Vorratsluftbehälter 77 wird über eine Leitung
87, ein Rückschlagventil 89 und eine Drosseldüse 9i aus der Hauptluftleitung 9 gefüllt.
Der andere Vorratsluftbehälter i i ist mittels einer von der Leitung 73 abzweigenden
Leitung 93 mit dem Raum 95 einer Ventileinrichtung 97 verbunden. In diesem Raum
befindet sich ein Ventilteller 99, welcher mit einem Sitz ioi zusammenwirkt. Der
Teller 99 ist von einer im Gehäuse der Ventileinrichtung 97 gelagerten Kolbenstange
io2 getragen, an welcher außerdem Kolben io3 und 105 befestigt sind. Beide Kolben
sind durch eine Druckfeder 107 beeinflußt, gegen welche der Kolben
.103 mit dem Druck im Bremszylinder 71 und der Kolben io5 mit dem Druck in
der Hauptluftleitung 9 im Sinne des Abschlusses des Ventils 99 beaufschlagt wird.
Dem Kolben 103
wird .der Druck im Bremszylinder über die an die Leitung 69
anges,chlo ssenen Leitungen iog und i i i vermittelt. Der Kolben io5 erhält seinen
Druck aus der Leitung i 13, welche mittels der ein Rückschlagventil 115 aufweisenden
Leitung 117 mit der Hauptluftleitung 9 verbunden ist. Schließlich ist im Gehäuse
der Ventileinrichtung 97 noch ein dritter Kolben i i9 gelagert, der mit der Kolbenstange
io2 in Kraftschluß kommen kann und dessen eine Seite vom Druck im Bremszylinder
und dessen andere Seite vom Druck der in die Kammer 65 abgezapften Luft der Hauptluftleitung
beaufschlagbar ist. Die Druckluft: aus letzterer Leitung gelangt über die Leitungen
61 und 121 zum Kolben ii9, wobei die Leitung 121 in der aus der Zeichnung ersichtlichen
Weise vor der Drosseldüse 63 an die Leitung 61 angeschlossen ist. Die Leitung 113
führt zu einem Schaltventil 123 und wird von demselben mittels eines federbelasteten
Ventiltellers 125 und eines Sitzes 126 gegenüber ihrer Fortsetzung 127 überwacht.
Der Ventilteller 125 wirkt wechselweise mit einem weiteren Sitz 128 zusammen, welcher
zu einem Raum 130 führt, der über eine Düse 132 ins Freie entlüftet ist. Diese Leitungsfortsetzung
127 mündet über ein Rückschlagventil 129 in die Verbindungsleitung 117 und damit
weiter in die Hauptluftleitung 9. Der Betätigungskolben 131 für den Ventilteller
125 ist einerseits vom Druck im Bremszylinder beaufschlagt, welcher ihm durch die
Leitung i i i vermittelt wird, und andererseits steht er unter dem Einfluß des Druckes
in der Hauptluftleitung 9, der ihm über die Leitung 117 und einen Leitungsast 133
zugeführt wird.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Bremseinrichtung ist folgende:
Wird eine Vollbremsung ohne Schnellbremswirkung durchgeführt, so senkt der Lokomotivführer
vermittels des nicht gezeigten Führerbremsventils den Druck in der Hauptluftleitung
9 auf 3,5 atü ab. Infolge dieser Druckabsenkung entsteht auf den Kolben 3 im Steuerventil
i eine einseitige Wirkung des im Vorratsluftbehälter i i und damit auch im Raum
7 verbliebenen Höchstdruckes von 5 atü, und er wird dadurch in der
Zeichnung
nach oben bewegt. Dies hat zunächst den Abschluß des Entlüftungsventils 51 der durch
die Feder 47 mitbewegten Hülse 45 und hierauf ein Abheben des Tellers 43 von der
zurückbleibenden Hülse zur Folge. Mit dem Abheben des Tellers 43 kann Druckluft
aus dem Raum 5 bzw. aus der Hauptluftleitung 9 über die Leitung 61 und die Düse
63 gedrosselt zur Kammer 65 sowie über die Leitung i21 ungedrosselt zum Kolben i19
der Ventileinrichtung 97 gelangen. Diese Beaufschlagung des Kolbens i i9 hat zur
Folge, daß er zusammen mit dem vom absinkenden Druck in der Hauptluftleitung beaufschlagten
Kolben 105 die Feder 107
überwindet und das Ventil 99 schließt. Damit
ist die Verbindung vom Vorratsluftbehälter i i zur Hauptluftleitung 9 unterbrochen,
ehe sich dieser Behälter in praktisch bemerkbarem Maß in die Hauptluftleitung entladen
kann. Durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens 3 im Steuerventil i wird weiter der
Auslaß 21 für den Bremszylinder 71 geschlossen und schließlich das Ventil
23 angehoben, womit Druckluft aus dem Vorratsbehälter ii über die gedrosselte
Leitung 73 zur Leitung 69 und damit zum Bremszylinder 71 so lange strömt, bis Druckausgleich
zwischen Behälter und Zylinder eintritt, womit die Vollbremskraft erreicht ist.
Bei dieser Vollbremsung mit Absenkung des Druckes in der Hauptluftleitung 9 auf
3,5 atü bleibt das bewegliche System des Steuerventils, i auf einen Hub beschränkt,
bei welchem zwar das eine Eindaßventil 23 geöffnet, das zweite Einlaßventil 37 aber
durch den Stößel 35 noch nicht beeinflußt wird. Es kommt also bei einer solchen
Bremsung der zweite Vorratsbehälter 77 nicht zur Wirkung, und er behält seinen Höchstdruck
von 5 atü. Der Druck in der Abzapfkammer 65 fällt infolge des abgehobenen Tellers
43 in gleichem Maße wie der Druck in der Hauptluftleitung 9, womit sich auch die
Beaufschlagung des Kolbens i i9 durch ersteren Druck verringert. Dafür aber wird
der Kolben 103 in zunehmendem Maße vom Druck im Bremszylinder 71 beaufschlagt, so
daß das Ventil 99 durch diesen Kolben sowie auch durch den vom jeweiligen Druck
in der Hauptluftleitung beeinflußten Kolben 105 weiterhin gegen die Feder 107 geschlossen
gehalten wird. Bei einer Absenkung des Hauptleitungsdruckes auf 3,5 atü kann der
Bremszylinderdruck den Umschaltkolben 131 gegen ersteren Druck sowie die Kraft der
den Ventilteller 125 beeinflussenden Feder nicht bewegen, so daß unter Absperrung
des Raumes 130
die Verbindung von der Ventileinrichtung 97 (Raum unter dem
Kolben io5) über die Leitungen 113, 127 und das Rückschlagventil 129 sowie die Leitung
117 zur Hauptluftleitung 9 erhalten bleibt.
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Wird die Bremse wieder gelöst, so kommt es mit der Erhöhung dies Druckes
in der Hauptluftleitung 9 und einer entsprechenden Beaufschlagung des Kolbens 3
im Steuerventil i zu einer in. der Zeichnung nach abwärts gerichteten Bewegung dieses
Kolbens gegen den im Raum 7 herrschenden Ausgleichsdruck des Vorratsbehälters i
i, wobei einerseits unter Abschluß des Einlaßventils 23 der Bremszylinder 71 über
die Düse 31 und andererseits unter Abschluß des Ventils 43 und Öffnen des Ventils
51 die Abzapfkammer 65 ins Freie entlüftet werden. Mit dem Öffnen des Ventils 51
fällt auch die Beaufschlagung des Kolbens i 19 mit dem Druck der Abzapfkammer 65
weg, und das Ventil 99 wird nun in Abhängigkeit vom Anstieg des auf den Kolben
Ios wirkenden Druckes in der Hauptluftleitung (zugeführt über das Rückschlagventil
i 15) und voll der Absenkung des auf den Kolben 103 wirkenden Druckes im Bremszylinder
71 in der Weise gegen die Kraft der Feder 107 betätigt, daß eine Füllung des Vorratsluftbehälters
i i aus der Hauptluftleitung über die Leitungen 117, 113, 93 und 73 in umgekehrter
Proportionalität zur Absenkung des Druckes im Bremszylinder 71 die Folge ist. Der
Kolben iig nimmt mit dem Wegfall des Druckes in der Abzapfkammer 65 unter der nunmehr
verbleibenden einseitigen Beaufschlagung durch den absinkenden Bremszylinderdruck
bei gelöstem Kraftschluß seine untere Endlage ein. Mit dem Verschwinden des Bremszylinderdruckes
hat durch die beschriebene Tätigkeit der Ventileinrichtung 97 der Druck im Vorratsluftbehälter
i i wieder seinen höchsten Wert von 5 atü erreicht, wenn auch die Hauptluftleitung
9 wieder auf diesen Druck aufgefüllt ist. Damit herrscht Druckgleichheit zu beiden
Seiten des Steuerventilkolbens 3, und der letztere wird mit den anderen beweglichen
Teilen im Steuerventil durch die Feder ig in seiner erreichten Endstellung gehalten.
Die Feder io7 der Ventileinrichtung 97 hält das Ventil 99 gegen die verbliebene
Beaufschlagung des Kolbens 5 mit dem Druck der Hauptluftleitung geöffnet, so daß
Hauptluftleitung 9 und Behälter i i in Verbindung stehen. Auch der weitere Vorratsbehälter
77 ist über das Rückschlagventi189 mit dem höchsten Regeldruck der Hauptluftleitung
gefüllt.
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Zur Durchführung einer Schnellbremsung, bei welcher der Höchstdruck
im Bremszylinder in einer vorgeschriebenen kurzen Zeit erreicht sein muß, wird der
Druck in der Hauptluftleitung nicht nur wie im vorhergehenden Falle von 5 auf 3,5
atü, sondern auf o abgesenkt. Bei dieser Druckabsenkung bewegt der Kolben 3 des
Steuerventils i das Einlaßventil 23 so weit nach oben, daß dessen Stößel 35 nun
auch das zweite Einlaßventil 37 öffnet, womit es zu einem Druckausgleich zwischen
den beiden Behältern i i und 77 kommt mit der Folge eines gegenüber dem vorherigen
Bremsfall höheren Druckes im Behälter i i und damit auch eines erhöhten Druckes
im Bremszylinder von z. B. 4,2 atü. Bei dem Ansprung des Steuerventils i wurde wiederum
Luft aus der Hauptluftleitung 9 in die Kammer 65 unter bevorzugter Beaufschlagung
des Kolbens iig der Ventileinrichtung g7 abgezapft, was den plötzlichen Abschluß
des Ventils 99 verursachte. Der Überdruck in der Abzapfkammer 65 und damit auch
unter dem Kolben ig sinkt hierauf mit Rücksicht auf die völlige Entleerung der Hauptluftleitung
9 wieder auf dien Wert o, jedoch sorgt der inzwischen angestiegene Bremszylinderrdruck
zusammen mit dem den Kolben io5 beaufschlagenden Überdruck dafür, daß das Ventil
99 gegen die
Kraft der Feder 107 während des Bremsvorganges
geschlossen bleibt. Ein Absinken des letzteren Überdruckes unter einen. Grenzwert
über das Rückschlagventil 12g wird dadurch verhindert, daß während der Absenkung
des Hauptleitungsdruckes von 5 auf o atü bereits mit Erreichen eines Druckes von
z. B. 3,2 atü der vom ansteigenden Bremszylinderdruck beaufschlagte Schaltkolben
131 das Ventil 125 gegen ersteren Druck und gegen Federwirkung auf den Sitz 126
drückt und geschlossen hält. Es bleibt somit die Beaufschlagung des Kolbens 1o5
mit diesem Druck von 3,2 atü trotz der Entleerung der Hauptluftleitung erhalten.
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Beim Lösen der Bremse nach einer Schnellbremsung müßte nun der Kolben
3 des Steuerventils gegen den erhöhten Ausgleichsdruck dies Raumes 7 in die Lösestellung
gezwungen werden, was mit Rücksicht auf den insbesondere in den hinteren Wagen sehr
langer Züge nur langsam ansteigenden Druck der Hauptluftleitung eine nachteilige
Verlängerung der Lösezeit bedeuten würde. Um diesen Nachteil zu vermeiden und auch
nach Schnellbremsungen günstige Lösebeding@ingen zu schaffen, kommt es während des
Lösevorganges bereits mit Wiedererreichen des Druckes von 3,2 atü in der Hauptluftleitung
zum Umschalten des Kolbens 131 unter Abheben des Ventils 125 vom Sitz 126 beim Beginn
des Umschaltvorganges. Damit kann die Druckluft aus dem Raum unterhalb des Kolbens
105 über den. ebenfalls noch offenen Ventilsitz 128 in den Raum
130 strömen, welcher sich über die Drossel 132 ins Freie entleert. Infolge
des dadurch bedingten Druckabfalls unter dem Kolben 105 kann die Feder 107 das Ventil
9g gegen den auf den Kolben 103 wirkenden Bremszylinderd-ruck öffnen, und es kommt
nun zu einem Druckausgleich zwischen den Räumen 7 und i i einerseits und der Hauptluftleitung
g andererseits, indem die Luft aus ersteren Räumen über die Leitung 73, das offene
Ventil 9g, die Leitung 113, das offene Ventil 125, das Rückschlagventil 12g und
die Leitung 117 zur Hauptluftleitung strömt. Nach dem Einschuß der Luft in den Raum
13o hat sich das Ventil 125 mit Beendigung seiner Bewegung auf den Sitz 128 aufgesetzt,
so daß nun der Einlaß zum Raum 130 gesperrt ist und die Ausgleichsströmung
nur über den beschriebenen Weg zur Hauptluftleitung g erfolgt. Mit der Absenkung
des Druckes in den Räumen 7, i i auf den Druck der Hauptluftleitung g bewegt sich
der Kolben 3 des Steuerventils i unter dem Einfluß der Feder ig rasch in seine Endlage,
und die Entlüftung -des Bremszylinders vollzieht sich über die Düse 31 ungehindert
bis zur Vollösung, wobei die beiden vom ansteigenden Hauptleitungsdruck bzw. absinkenden
Bremszylinderdruck beaufschlagten Kolben 105 bzw. 103 der Ventileinrichtung
97 zusammen mit der Feder 107 für eine solche Steuerung des Ventiltellers
9g sorgen, daß die umgekehrte Proportionalität derEntleerung des Bremszylinders
und der Füllung des Behälters i i gewahrt bleibt, so daß mit völliger Bremszylinderentlüftung
der Behälter den höchsten Regeldruck der Hauptluftleitung von 5 atü wieder erreicht.
Der weitere Behälter 77 wurde inzwischen über das Rückschlagventil 89 und
die Drossel gi ebenfalls auf diesen Höchstdruck gefüllt.
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Sollte der Behälter 77 infolge von Füllstößen in der Leitung g mit
einem höheren Druck als 5 atü überladen sein, so kommt beim Zuschalten dieses Behälters
im Falle einer Schnellbremsung das Höchstdruckbegrenzungsventil 79 zur Wirkung,
indem es mit Erreichen des vorgeschriebenen Bremszylinderdruckes durch den Kolben
81 gegen die Wirkung der Feder 83 geschlossen wird und damit den Behälter 77 trotz
der Öffnung des Einlaßventils 37 im Steuerventil i absperrt, so. daß eine weitere
Steigerung der Drücke in den Räumen 7, 11 sowie im Bremszylinder nicht mehr eintreten
kann.