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Einkammerdruckluftbremse.
Gegenstand der Erfindung ist eine Einkammerdruckluftbremse mit vollständiger Abstufbarkeit des Brems-und Losevorgangs bei hoher Empfindlichkeit gegen entsprechende Druck- änderung in der Hauptleitung.
Die Bremse nach der Erfindung ist zu diesem Zweck mit zwei Steuerventilen ausgerüstet, von denen das eine, das wie das bekannte Steuerventil jeder Einkammerdruckluftbremse nur vorübergehenden Druckunterschieden ausgesetzt ist und daher gegen Druckänderungen im hohem Masse empfindlich ist, nur durch den Druck der Hauptleitung und den in einem Regulierbehälter herrschenden Druck beeinflusst ist, während das andere einerseits durch den hohen Druck beherrscht wird, der in dem erwähnten Regulierbehälter wirkt, und beim Bremsen durch den im gleichen Richtungssinn wirkenden Bremszylinderdruck sowie durch den in entgegengesetzter Richtung wirkenden, nahezu unveränderlichen Druck einer Steuerkammer beein- flusst wird.
Das den Änderungen des Hauptleitungsdruckes unmittelbar unterworfene Steuerventil wird daher in folgendem als das primäre, das von ihm über den Regulierbehälter hinweg be- einflusste andere Steuerventil als das sekundäre Steuerventil bezeichnet.
Es sind Einkammerdruckluftbremsen bekannt, bei denen neben dem nur vom Haupt- leitungs-und Hilfsbehälterdruck beeinflussten Steuerventil noch eine zweite steuerventilartige Vorrichtung vorgesehen ist, auf die der Hauptleitungs-oder Hilfsbehälterdruck, der Bremszylinderdruck und der gleichbleibende Druck einer Steuerkammer einwirkt. Bei diesen bekannten Einkammerdruckluftbremsen ist die Mitwirkung der letzterwähnten Vorrichtung auf den Lösevorgang beschränkt, dessen stufenweise Durchführung sie ermöglicht.
Demgegenüber findet bei der Einkammerdruckluftbremse nach der Erfindung die Einwirkung des sekundären Steuerventils auch auf die Füllung des Bremszylinders beim Bremsen statt, wodurch gegenüber den erwähnten Bremsen der Vorteil erreicht wird, dass bei Druckverlusten im Bremszylinder, die etwa durch Undichtigkeiten des Bremskolbens entstehen, ein selbstätiges Nachfüllen des Bremszylinders und damit die selbsttätige Aufrechterhaltung des beabsichtigten Bremszylinderdruckes erfolgt.
Bei denjenigen Steuerventilen, bei denen dem Bremszylinderdruck ein Einfluss auf die Steuerung der Druckverhältnisse im Bremszylinder eingeräumt ist, beispielsweise bei den Einkammerbremsen von Lipkowsky, Bozié und Drolshammer, sind die Steuerorgane beiderseits verschiedenen Drücken ausgesetzt ; sie müssen also gegen eine Druckdifferenz ständig dichthalten. Für diese Zwecke sind die leicht verschiebbaren, mit einem Liderungsring als Dichtungsmittel versehenen bekannten Steuerkolben nicht verwendbar, weil die Dichtungsringe nicht vollständig dicht sind. Man ist daher gezwungen, für Steuerventile der erwähnten Art Biegeplatten oder, wenn dies wegen verhältnismässig grosser Steuerungswege nicht möglich ist, mit Ledermanschetten od. dgl. gedichtete Kolben anzuwenden.
Dass derartige Kolben gegen geringe Druckdifferenzen ziemlich unempfindlich sind, ist bekannt. Ebenso ist es bekannt, dass solche Kolben im Winter bei strenger Kälte wegen Erstarrung des Schmiermittels besonders schwer gehen und unter Umständen an der Zylinderwandung anfrieren. Es ist einleuchtend, dass durch derartige Umstände die Durchschlagsgeschwindigkeit der Bremswirkung im langen Zuge im hohen Masse beeinträchtigt wird.
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Die nur vorübergehenden Druckdifferenzen ausgesetzten Steuerkolben können, indem man die Undichtigkeit der Liderungsringe bei der Kürze der Zeit, während welcher die Kolben unter einer Druckdifferenz stehen, in Kauf nimmt, mit solchen Dichtungsringen ausgerüstet werden und bieten den Vorteil hoher Empfindlichkeit gegen noch geringe Druckdifferenzen.
Die Bremse nach der Erfindung macht sich die guten Eigenschaften der beiden erwähnten Arten von Steuerventilen zunutze. indem sie, wie erläutert, zwei Steuerventile besitzt, von denen das nur vom Leitungs-und Regulierbehälterdruck gesteuerte primäre Steuerventil als gegen vorübergehende Druckdifferenzen hoch empfindlich einen mit einem Liderungsring versehenen Steuerkolben besitzt, während das die Regelung der Druckverhältnisse im Bremszylinder veranlassende sekundäre Steuerventil dem Umstand angepasst ist, dass das eine der in ihm bebefindlichen Steuerorgane einerseits unter dem mit der Änderung des Hauptleitungsdruckes sich ändernden Druck des Regulierbehälters und anderseits dem nahezu ständig gleichbleibenden, in entgegengesetzter Richtung wirkenden Druck einer Steuerkammer ausgesetzt ist, wobei ein zweites,
mit dem ersteren auf ein und denselben Steuerschieber wirkendes Steuerorgan durch den im Bremszylinder sich entwickelnden Druck in demselben Richtungssinn beeinflusst wird, in dem der Regulierbehälter auf das ersterwähnte Steuerorgan des sekundären Steuerventils einwirkt. Der nahezu gleichbleibende Steuerkammerdruck, der dem Regulierbehälter-und Bremszylinderdruck entgegenwirkt, kann gegebenenfalls durch eine Feder ersetzt werden.
Es sind Einkammerbremsen bekannt, bei denen zwei Steuervorrichtungen zur Anwendung gelangen, von denen die eine nur unter Leitungs-und Behälterdruck steht, während auf die andere der Druck eines Behälters und der Bremszylinderdruek einwirken ; bei diesen bekannten Bremsen findet aber eine unmittelbare Beeinflussung der zweiten Steuervorrichtung durch den Hauptleitungsdruck statt. Die beiden Steuervorrichtungen wirken daher nicht in dem Sinne, in dem die Worte primär"und sekundär"in der Erfindung gebraucht sind, aufeinander ein.
Es sind Einkammerbremsen bekannt, bei denen zwei Steuervorrichtungen vorhanden sind, deren eine die Tätigkeit der anderen veranlasst, die also im Sinne der Steuerventile nach der Erfindung als primäres und sekundäres Steuerventil wirken. Diese weisen gegenüber der Bremse nach der Erfindung den Unterschied auf, dass das primäre Steuerventil eine Verbindung zwischen der Hauptluftleitung und dem sekundären Steuerventil beherscht, wohingegen beim Erfindungsgegenstand die unmittelbare Einwirkung des Hauptluftleitungsdruckes auf das primäre Steuerventil beschränkt ist.
Ein weiterer wesentlicher Unterschied des Erfindungsgegenstandes gegenüber der letzterwähnten Einkammerbremse liegt auch darin, dass bei ersterem die Steuerräume des sekundären Steuerventils mit Ausnahme desjenigen, der beim Bremsen mit Bremszylinderdruck beaufschlagt wird, ständig mit Druckluft gefüllt sind, wohingegen diese Räume bei der bekannten Einrichtung bei gelöster Bremse druckfrei sind, so dass die Erschütterungen der Fahrt ihren Einfluss in ungünstigem Sinne auszuüben vermögen.
Schliesslich sind Einkammerdruckluftbremsen bekannt, bei denen Hilfsvorrichtungen in Übereinstimmung mit dem Erfindungsgegenstand den Ausgleich von Druckverlusten im Bremszylinder gestatten ; jedoch fehlt diesen Bremsen die Möglichkeit feinster Abstufbarkeit des Lösevorganges.
Das Schema einer derartigen Bremse ist auf der Zeichnung in verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist das gegen Druckdifferenzen in hohem Masse empfindliche Steuerventil Si1 an die Hauptleitung L angeschlossen. Der Regulierschalter Est, mit dem es in unmittelbarer Verbindung steht, ist durch den Kolben K in zwei Kammern A und B geteilt. Durch die Anordnung des bekannten kleinen Gegenstandes Ic ist dafür Sorge getragen, dass der Druck in dem Raum A im Verhältnis der belasteten Kolbenflächen grösser ist als im Raum B, wenn nicht bei voll aufgeladener Bremse Druckgleichheit herrscht. Beim Auffüllen und völligen Lösen der Bremse findet das Überströmen der Druckluft von dem von der Leitung L über das Steuerventil unmittelbar gespeisten Raum B nach A um die Manschette des Kolbens K herum statt.
Die Anordnung des Differentialkolbens In-li im Regulierbehälter Hst dient dazu, beim stufenweisen Lösen der Bremse in bekannter Weise den Steuerkolben des Steuerventils Sti in die Abschlussstellung zurückzudrücken, wenn der Ablass von Leitungsluft mittels des Führerbremsventils auf der Lokomotive unterbrochen wird. Es ist auf diese Weise die volle Abstufbarkeit des Druckes im Raum B in steigendem, wie im fallendem Sinne gesichert.
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Steuerventils Site in Verbindung, dessen Steuerschieber durch einen Differentialkolben K1-lct gesteuert wird.
Die unterhalb des grossen Kolbens K1 befindliche Steuerkammer Al steht über ein nach ihr hin sich öffnendes Rückschlagventil B2 unter dem Druck des Hilfsluftbehälters H, der über ein gleichfalls nach ihm hin sich öffnendes Rückschlagventil. B1 an die Hauptleitung L angeschlossen ist. Der Raum B1 über dem Steuerkolben K1 steht unter dem jeweils im Raum B
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des Regulierbehälters Hst herrschenden Druck.
Im Raum oberhalb des kleinen Kolbens k1 befindet sich eine leichte Feder, die bei gelöster Bremse im Zusammenwirken mit dem auf der Oberseite des Kolbens K1 lastenden Druck den Schieber des Steuerventils in der Lage hält, in der der Bremszylinder C mit der Freiluftöffnung 0 verbunden ist. Der Raum unter dem kleinen Kolben kl ist entlüftet. Der Raum oberhalb des kleinen Kolbens le, steht mit dem Kanal c und durch diesen mit dem Bremszylinder C in Verbindung ; er ist bei gelöster Bremse ruckfrei. Beim Bremsen füllt er sich mit demselben Druck, der im Bremszylinder C auftritt.
Jede Verminderung des Hauptleitungsdruckes veranlasst bei der Empfindlichkeit des Steuerkolbens im Steuerventil 8t1, dessen Verschiebung in Richtung auf den Hauptleitungsanschluss. Dadurch wird der Raum B des Regulierbehälters Hs ; über 0 mit der freien Luft verbunden. Im gleichen Masse, wie der Druck im Raum B sinkt, sinkt der Druck im Raum B1 des sekundären Steuerventils St2. Diese Druckabnahme in Bi veranlasst eine Dehnung des Druckes im Raum A des Regulierbehälters.
Wird der Leitungsdruck nur um einen geringen Betrag ermässigt und der Leitungsauslass durch Verlegen des Führerbremsventils in die Ab- schlussstellung geschlossen, so wird der Druck im Raum A wegen des Gegenkolbens k bald geringer als in der Leitung L, und der Leitungsdruck verschiebt den Steuerschieber des Steuerventils 8ft in die Abschlussstellung, bei der die Frenuftöffnung 0 geschlossen wird.
Dadurch, dass der Druck in Bund B1 gesunken ist, erfolgt eine Verschiebung der Differential- kolben kaki im Steuerventil St2 unter dem Einfluss des in der Steuerkammer Ai eingeschlossenen, sich bei genügendem Fassungsvermögen dieser Kammer nur wenig dehnenden Druckes derart, dass der Schieber die ins Freie führende Öffnung 0 sperrt und d und c und damit den Hilfsluftbehälter H mit dem Bremszylinder C verbindet. Der im letzteren sich entwickelnde, ansteigende Druck wirkt auf den kleinen Kolben k1 und veranlasst dessen Verschiebung im Sinne des Schliessens der Leitung d, ohne dass es infolge der dabei auftretenden Verdichtung des Inhaltes der Steuerkammer Al zur Verbindung von c und 0, also zur Bremszylinderentlüftung, kommt.
Stufenweises weiteres Vermindern des Hauptleitungsdruckes ruft stufenweise Verstärkung der Bremswirkung, stufenweises Erhöhen des Leitungsdruckes stufenweises Vermindern desselben und schliesslich völliges Lösen der Bremse hervor.
Das in Fig. 2 veranschaulichte Ausführungsbeispiel der Bremse nach der Erfindung ist gegenüber der Ausführung nach Fig. 1 insofern vereinfacht, als der Regulierbehälter Hgt ungeteilt
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Bremszylinder ist bei dieser Ausführungsform dem sekundären und dem primären Steuerventil zugewiesen. Für die Füllung des Steuerbehälters Hst ist bei dieser Ausführungsform die bekannte Füllnut n vorgesehen. Wird durch Verminderung des Hauptleitungsdruckes eine Bremsung eingeleitet, so wird die Verbindung f--O durch den Steuerschieber des primären Steuerventils 8t1 unterbrochen und die Verbindung zwischen dem Regulierbehälter Hst und der Leitung e hergestellt. Dem Bremszylinder C fliesst also zunächst die Druckluft von Hst über das Rückschlagventil-Rg zu.
Durch das Sinken des Druckes im Steuerbehälter Hst sinkt der Druck im Raum Bi des sekundären Steuerventils 8 ; der in der Steuerkammer Al herrschende Druck verschiebt den Steuerkolbensatz K1-k1 und stellt die Verbindung zwischen d und c, also zwischen dem Hilfsluftbehälter H und dem Bremszylinder C her. Sinkt der Druck in B1 unter den Druck der Hauptleitung L, so geht das primäre Steuerventil in die Abschlussstellung. Die Wirkung des Bremszylinderdruckes auf den kleinen Kolben k1 und damit auf das sekundäre Steuerventil ist die gleiche, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1.
Ein Lösen der Bremse kann nicht eintreten, wenn das sekundäre Steuerventil in die Lösestellung geht, bevor das primäre Steuerventil dadurch, dass es selbst die Lösestellung einnimmt, den Kanal f mit 0 verbindet. Eine weitere Vereinfachung einer derartigen Bremse zeigt die Fig. 3. Bei dieser Anordnung ist nur ein einziger Behälter B vorhanden, der sowohl als Regulierbehälter für das sekundäre Steuerventil dient, als auch gegenüber dem primären Steuerventil und dem Bremszylinder als Hilfsluftbehälter wirkt.
Bei dieser vereinfachten Ausführung ist die Steuerkammer Ai des sekundären Steuerventils mit dem Hilfsluftbehälter B verbunden, und diese Verbindung wird überwacht einerseits durch den Steuerschieber des sekundären Steuerventils < % und anderseits durch ein nach der Steuerkammer Ai hin sich öffnendes Ventil v mit einer Empfindlichkeitsbohrung m. Der Differentialkolben k2-k3, der die Bewegung des Steuerschiebers im sekundären Steuerventil überwacht, ist bei dieser Ausführungsform der Bremse geteilt, derart, dass der kleinere, beim Bremsen unter den Druck des Bremszylinders gelangende Kolben k3 in der Normalstellung nicht auf den Steuerschieber einwirkt.
Die beiden Steuerventile sind so angeordnet, dass jedes von ihnen beim Bremsen die Druckluft des Hilfsbehälters einer zum Bremszylinder führenden Leitung b zuführt, in die eine den Anstieg des Bremszylinderdruckes bestimmende Düse D eingebaut ist. Das Ventil v hat die
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Aufgabe, den Druck in der Steuerkammer Al möglichst auf gleicher Höhe zu halten. Bei Druckgleichheit in den Räumen Al und B, also bei gelöster Bremse, wird es durch eine leichte, gerade sein Gewicht tragende Feder in einer Lage gehalten, in der die kleine, in dem zylindrischen Ansatz des Ventilkörpers befindliche Bohrung m die Verbindung zwischen A, und B vermittelt. Ein Kanal a verbindet den Bremszylinder 0 mit dem Raum des sekundären Steuerventils St2, in dem sich der mit einer Rückdruckfeder belastete Kolben ks befindet.
Beim Füllen der Räume Al und B (also gegebenenfalls beim Lösen der Bremse) nehmen die Teile die in Fig. 3 dargestellte Lage ein. Die Füllung des Behälters B vollzieht sich über das Rückschlagventil R und die bekannte Füllnut n. Diese Füllnut legt gleichzeitig die mit Rücksicht auf Leitungsundichtigkeiten u. dgl. erforderliche Unempfindlichkeit des Steuerventils fest.
Verschiebt sich beim Bremsen infolge des Sinkens des Hauptleitungsdruckes der Steuerkolben i nach rechts, so wird die ins Freie führende Öffnung 0 verschlossen und gleichzeitig die Mündung des zum Bremszylinder 0 führenden Kanals b freigelegt, so dass die Hilfsbehälterluft aus B über b in dem Bremszylinder 0 abfliesst. Dadurch tritt ein Sinken des Druckes im Behälter B ein ; der in der Kammer. AI befindliche Druck vermag sich durch die enge Bohrung nt des Ventils v nicht rasch mit dem Druck in B auszugleichen und schliesst das Ventil v.
Der Steuerkolben k2 verschiebt sich nach links und stösst dabei nach Zurücklegen des dem Spielraum zwischen der Stange des Kolbens & g und dem Steuerschieber S2 entsprechenden Weges den Kolben & g zurück ; er verschliesst dabei den Kanal g und öffnet den Kanal b, so dass auch von dieser Seite her Druckluft zum Bremszylinder C fliesst. Ist der Abfluss von Hauptleitungsluft durch Verlegen des Führerbremsventils in die Abschlussstellung unterbrochen worden, so veranlasst der durch die Expansion nach C unter dem Leitungsdruck fallende Druck des Behälters B, dass das primäre Steuerventil Sti in die Abschlussstellung geht, bei der der Kanal b gesperrt wird.
Der auf den Kolben k3 wirkende Bremszylinderdruck drückt im Verein mit der Belastungsfeder den Kolben ks soweit zurück, dass der Kanal b auch auf dieser Seite gesperrt wird, wobei der um einen geringen Betrag expandierte Druck in A, wieder erhöht wird.
Soll die Bremswirkung um einen bestimmten Betrag verringert werden, so wird durch Erhöhung des Hauptleitungsdruckes der Schieber < S'j des primären Steuerventils in die Lösestellung gedrückt. Infolgedessen erfolgt eine Erhöhung des Druckes im Behälter B. Die Druckdifferenz beiderseits des Kolbens le, wird geringer und die Belastungsfeder des Kolbens ka schiebt das Kolbensystem nach rechts. Der Schieber S2 verbindet b mit d, d ist bereits mit 0 verbunden, infolgedessen entweicht die Bremszylinderluft ins Freie.
Dabei sinkt der auf die linke Seite des Kolbens kas wirkende Druck ; der im Steuerbeh lter Aj herrschende Druck schiebt, da der im Behälter B vorhandene Druck nicht auf das dem völligen Lösen der Bremse entsprechende Mass erhöht wurde, den Kolben k2 etwas nach links, so dass der Kanal b gesperrt wird.
Beim völligen Lösen der Bremse wird der Druck im Raum B auf den vollen Höchstbetrag von 5 Atm. erhöht, wodurch der Kanal g freigelegt und die Kammer Al gleichfalls auf die volle Druckhöhe aufgefüllt wird, falls in ihr ein Druckverlust eingetreten sein sollte.
Die vorbeschriebenen Ausführungsformen zeigen Steuerventile, die von der für normale Einkammerbremsen bekannten Bauart (Knorr, Westinghouse) grundsätzlich abweichen, indem sie weder die Füllnut, noch den Abstufungsschieber bzw. das Abstufungsventil aufweisen.
Es wäre demnach nicht möglich, eine gewöhnliche Einkammerbremse bekannter Bauart in eine solche nach der Erfindung umzuwandeln, ohne das normale Steuerventil zu entfernen und zwei andere Steuerventile anzubringen,
Ein solcher Umbau wäre kostspielig und unwirtschaftlich.
In Fig. 4 ist nun gezeigt, wie eine normale Einkammerbremse in eine solche nach der Erfindung unter Beibehaltung des normalen Steuerventils mit Grund-und Abstufungsschieber und Füllnut als primäres Steuerventil umgewandelt werden kann. Die Abbildung zeigt-wenn die durch den Umbau hinzukommenden Teile zunächst unberücksichtigt bleiben-die als Symbol für eine Einkammerbremse allgemein bekannte Anordnung, bei der der Bremszylinder 0 an der einen Seite des als Hufs-und Regulierbehälter wirkenden Behälters B angeordnet ist, an dessen anderer Stirnseite das normale Steuerventil Sit mit dem Grundschieber < S'i und dem Abstufungsschieber Sa und der Füllnut n als primäres Steuerventil angeordnet ist. Diese Teile werden also unverändert beibehalten.
Hinzuzufügen sind für den Umbau lediglich das sekundäre Steuerventil St2, ein zwischen primärem Steuerventil Sit und Behälter B einzufügendes Zwischenstück Z und die an die Ausströmöffnung 01 sich anschliessende Rohrleitung d, die zum Schieberrost des sekundären Steuerventils St2 führt und in der Lösestellung durch den Steuerschieber S2 mit der Freiluftöffnung O2 verbunden wird.
Im Zwischenstück Z ist ein Umschaltehahn U angeordnet, der mehrere Durchtritts- öffnungen von verschiedenem Durchmesser aufweist, um die Bremse sowohl in Güter-wie in Personenzügen benutzen zu können.
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Damit sich beim Lösen die Entleerung des Bremszylinders unabhängig von der den Bremsdruckanstieg bestimmenden, jeweils eingeschalteten Bohrung im Hahn U vollziehen kann, ist der vom Rückschlagventil Rl beherrschte Kanal vorgesehen.
In der Zeichnung ist die Verbindung zwischen dem Bremszylinder C und dem Raum c des sekundären Steuerventils jSg als ein vom Bremszylinder ausgehendes Rohr dargestellt, ebenso ist die Verbindung zwischen dem Behälter B und dem Raum b des sekundären Steuerventils an den ersteren unmittelbar angeschlossen. Diese Darstellung ist lediglich gewählt, um die Übersichtlichkeit der Verhältnisse zu wahren. Man wird-um beim Umbau der normalen Einkammerbremse an deren Teilen möglichst wenig Änderungen vornehmen zu müssen-den mit Bremszylinderdruck zu füllenden Raum c möglichst an dem zum Rohr t'führenden Kanal des Zwischenstücks Z anschliessen und die Verbindung zwischen b und B ebenfalls an die entsprechende Öffnung im Zwischenstück J ? heranführen.
Vorrichtungen, die die schnelle Fortpflanzung des Druckabfalls in der Leitung bei der Entlüftung derselben durch das Führerbremsventil zwecks Anlegens der Bremse veranlassen und solche, die nach dem Anlegen der Bremsklötze an die Räder den weiteren Zustrom von Druckluft zum Bremszylinder drosseln, werden zweckmässig so angeordnet, dass sie durch das primäre Steuerventil beherrscht werden.
Ein gegebenenfalls erforderliches Mindestdruckventil wird in bekannter Art am Zwischen- stück Zangebracht.
Die Wirkungsweise einer derart umgebauten Einkammerbremse entspricht derjenigen der in den Fig. 1-3 dargestellten.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einkammerdruckluftbremse mit einem durch den Druck eines Regulierbehälters und den Druck des Bremszylinders einerseits und den Druck einer Steuerkammer anderseits beeinflussten, die Regelung des Druckes im Bremszylinder während des Brems-und Lösevorganges bewirkenden (sekundären) Steuerventil, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderung des Druckes im Regulierbehälter durch ein gegen Druckänderungen (im hohen Masse) empfindliches, von den Druckänderungen in der Hauptleitung (Z) unmittelbar beeinflusstes (primäres) Steuerventil hervorgerufen wird.