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Fiihrerventil fiur Druelduftbremsen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Führerventil für Druckluftbremsen von Eisenbahnzügen mit einer Füllvorrichtung zum raschen Füllen der Bremsleitung und der an diese angeschlossenen Brems- einrichtungen, die ein Überladen verhindert.
Bisher wurden als Füllvorrichtungen bei den Führerventilen die sogenannten Schnelldruckregler verwendet. Diese Einrichtungen verhindern ein Überladen der Bremsleitung, füllen aber diese nur langsam auf, da sie infolge der Beeinflussung ihrer Steuerorgane durch den im vorderen Teil der Bremsleitung herrschenden Druck nur einen niederen, höchstens den Wert des Regeldruckes (z. B. 5 atü) erreichenden
Fülldruck zulassen.
Für die Erhöhung des Fülldrucks zwecks rascherer Auffüllung der Bremsleitung bei langen Zügen wurde bei den bekannten Führerventilen in der Füllstellung eine unmittelbare Verbindung zwischen Hauptbehälter der Lokomotive und der Bremsleitung unter Verzicht auf einen selbsttätigen Überladesehutz vorgesehen.
Es ist weiter eine Füllvorrichtung bekanntgeworden (D. R. P. Nr. 548140), die zwecks rascher Füllung der Bremsleitung einen höheren Fülldruek zulässt. Das Überladen der Leitung wird hiebei da- durch zu verhindern gesucht, dass der Druck des Hilfsbehälters der Lokomotive zur Beaufschlagung des
Steuerorgans der Füllvorrichtung herangezogen wird. Erreicht der Druck im Hilfsbehälter den Regel- druck, wird die bis dahin eröffnete unmittelbare Verbindung zwischen Hauptbehälter und Bremsleitung unterbrochen. Der in der Leitung herrschende hohe Fülldruck gleicht sich jedoch nachträglich mit dem in den Hilfsbehältern des Zuges herrschenden Regeldruck aus, was eine Überladung zumindest der vorderen Hilfsbehälter zur Folge hat.
Es sind auch Füllvorrichtungen bekanntgeworden, die diesem Übelstande abhelfen, (D. R. P.
Nr. 556079), die jedoch mehr oder minder komplizierte Zusatzeinrichtungen zur Erzielung eines besseren Überladeschutzes erfordern.
Beim Führerventil nach vorliegender Erfindung sind einfache Mittel vorgesehen, die trotz raschester
Auffüllung der Bremsleitung mit hohem Fülldruck eine Überladung ausschliessen. Die vorgesehene
Füllvorrichtung gleicht in ihrem Aufbau den bisher verwendeten Schnelldruckreglern, enthält daher keine neuen, sondern nur erprobte Steuerteile und hält auch den Leitungsdruck während der Fahrt-ent- sprechend der auf das Steuerorgan wirkenden Regelkraft (Stellfeder)-aufrecht, so dass hiefür kein besonderer Leitungsdruckregler notwendig ist.
Zur Steuerung der Füllvorrichtung wirkt auf das Steuerorgan erfindungsgemäss entgegen der
Regelkraft der Druck einer Zwischenkammer, die zwischen Bremsleitung und einem Hilfsbehälter (z. B. jenem des Bremssteuerventils der Lokomotive) eingeschaltet ist. Der Druckanstieg in der Zwischen- kammer ist hiebei durch eine Fülldrosselung zwischen Bremsleitung und Zwischenkammer und einer . zweiten Drosselung zwischen Zwischenkammer und Hilfsbehälter (z.
B. der Fülldrosselung für den Hilfs- behälter im Bremssteuerventil) derart geregelt, dass der Regeldruek schon zu einem Zeitpunkt erreicht wird, bis zu welchem die Hilfsbehälter im vorderen Zugsteil nur auf einen so hohen Druck aufgefüllt wurden, dass sich der nach Abschluss der unmittelbaren Verbindung von Hauptbehälter und Bremsleitung in letzterer herrschende Fülldruck mit dem Druck in den Hilfsbehältern ausgleichen kann, ohne die letzteren zu überladen.
Massgebend für die Wahl der beiden Drosselungen sind die jeweiligen Betriebsverhältnisse, und kann hiebei die Länge der Bremsleitung, die Anzahl der Bremswagen oder das Verhältnis des im normalen
Betriebe vorhandenen grössten Leitungs-und kleinsten Hilfsbehälterinhaltes berücksichtigt werden.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Fig. 1 der Zeichnung schematisch dargestellt.
Der Schieber des Führerventils ist mit F bezeichnet. Die nicht schraffierten Flächen stellen Höhlungen im Schieber dar, welche die notwendigen Verbindungen der zum Führerventil führenden Leitungen herstellen. Die römischen Ziffern IIV deuten vier verschiedene Stellungen des Schiebers an. Es bedeutet 1 die Füllstellung zum raschen Füllen, Il die Fahrtstellung zum langsamen Füllen der Bremsleitung und Aufrechterhaltung des Regeldruckes, III die Abschlussstellung und IV die Bremsstellung.
Die eigentliche Füllvorrichtung ist mit Fv bezeichnet. Sie enthält das Steuerorgan 12, das auf der einen Seite vom Druck in der Zwischenkammer Zk und auf der andern Seite von einer Regelkraft (Stellfeder. 34) beeinflusst wird, ferner ein vom Steuerorgan 12 gesteuertes Regelventil 15, das in geöffnetem Zustand die Luft vom Hauptbehälter zu einem Hilfssteuerkolben 17 strömen lässt, weiter ein Füllventil 21, das die unmittelbare Verbindung zwischen Hauptbehälter und Bremsleitung durch Einwirkung des Hilfssteuerkolbens 17 herstellt.
Die Zwischenkammer Zk ist zwischen Bremsleitung L und dem Hilfsbehälter Hb eines Steuerventils Stv eingeschaltet. Der Druckanstieg in der Kammer Zk wird durch die beiden Drosselungen D und 26 geregelt. Diese Kammer muss nicht als eigener Raum (Behälter) ausgebildet werden, sondern es genügt, z. B. als Zwischenkammer der Verbindungskanal zwischen Fülldrosselung D und dem Steuerventil Stv oder der Kolbenraum des Steuerventils. Bs ist ein Bremszylinder, der über das Steuerventil Stv vom Hilfsbehälter Hb aus beim Bremsen mit Druckluft gespeist wird.
Zwecks Erzielung eines raschen Druckabfalles in der Zwischenkammer und in der Kolbenkammer des Steuerventils beim Bremsen ist ein zur Bremsleitung L hin sich öffnendes Rückschlagventil R1J vorgesehen.
Die Wirkungsweise der Einrichtung nach Fig. 1 ist folgende :
Zur Füllung der Bremsleitung und der an diese angeschlossenen Bremseinrichtungen wird der Handgriff des Führerventils in die Füllstellung 1 verlegt. Aus dem Hauptbehälter der Lokomotive gelangt die Druckluft über die Schieberhöhlung 1 in die Leitung h und einerseits in den Raum 22 und anderseits in den Raum beim Regelventil 15. Die Stellfeder 34 hat den Kolben 12 nach links verschoben, wodurch das Ventil 15 offengehalten wird. Die Druckluft kann daher über das Regelventil15 in den Raum 16 gelangen und schiebt den Hilfssteuerkolben 17 nach links, wodurch das Füllventil 21 geöffnet wird. Die Druckluft strömt nunmehr über das Füllventil 21 in den Raum 20 und von hier über die Leitung I, Schieberhöhlung 2 in die Bremsleitung L des Zuges.
Durch den Überdruck in der Leitung wird das Ventil 24 des Rückschlagventils Rv geschlossen, während Leitungsluft über Leitung rund d, die Drosselbohrung D in die Zwischenkammer Zk gelangt. Der sich in der letzteren langsam bildende Druck verschiebt den Kolben 25 des Steuerventils Stv nach oben, wodurch die Fülldrosselung 26 freigegeben wird und der Schieber 28 in die gezeichnete Lage gelangt. Aus der Zwischenkammer Zk strömt die Luft nunmehr auch über die Drosselung 26 und füllt den Hilfsluftbehälter Hb. Zwischenkammerluft gelangt weiters in den Raum links vom Kolben 12 der Füllvorrichtung Fv.
Ist im Verlauf der Füllung der Druck in der Zwischenkammer Zk so hoch angestiegen, dass die auf den Kolben 12 der Füllvorrichtung Fv ausgeübte Kraft die Kraft der Stellfeder 34 überwiegt, so bewegt sich der Kolben 12 nach rechts und schliesst das Regelventil 15. Die im Raume 16 vorhandene Hauptbehälterluft strömt über die Bohrungen 18 und 19 in den mit der Leitung verbundenen Raum 20 ab.
Es herrscht nunmehr links und rechts vom Hilfssteuerkolben 17 der gleiche Druck, und die Feder 23 drückt das Füllventil 27 auf seinen Sitz und unterbricht dadurch die Verbindung zwischen Hauptbehälter und Leitung L. In diesem Zeitpunkt ist der Druck im vorderen Teil der Leitung L höher als der Druck in der Zwischenkammer Zk, während im Hilfsbehälter Hb durch die Wirkung der Drosselung 26 und in de. l Hilfsbehältern des Zuges durch die Wirkung der Fülldrosselungen dieser Behälter ein niedrigerer Druck herrscht als in der Zwischenkammer Zk. Der Überdruck in der Bremsleitung L gleicht sich nunmehr über Drosselung D, Zwischenkammer Zk, Drosselung 26 mit dem Druck des Hilfsbehälters Hb und über die Fülldrosselungen mit dem Druck in den Hilfsbehältern des Zuges aus.
Wird der Schieber des Führerventiles in die Fahrstellung 11 gebracht, wird die rasche Füllung der Bremsleitung unterbrochen. In dieser Lage des Schiebers geht die Füllung der Leitung L in der- gleichen Weise vor sich wie in der Stellung 1, nur ist zwischen Leitung I und der Leitung L im Schieber keine grosse Verbindung vorhanden, sondern über eine Drosselung zwischen den Schieberhöhlungen 5 und 5'eine enge Verbindung geschaffen, die nur ein langsames Füllen der Leitung ermöglicht.
In der Abschlussstellung 111 ist das Führerventil gänzlich ausgeschaltet, da der Schieber in dieser
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Zur Einleitung einer Bremsung wird der Schieber des Führerventils in die Bremsstellung IV gebracht. In dieser Stellung schafft der Schieber mittels seiner Höhlung 11 eine Verbindung der Bremsleitung mit der freien Luft. Ist der Leitungsdruck durch Abströmen von Luft auf den gewünschten Wert gesunken, wird der Schieber in die Abschlussstellung 111 zurückgeführt. Durch den Druckabfall in der Leitung öffnet sich das Rückschlagventil 24, so dass auch der Druck in der Zwischenkammer Zk mit dem
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Leitungsdruck sinkt.
Der Überdruck im Hilfsbehälter Hb bewegt den Kolben 25 des Steuerventils Stv nach unten. Dadurch wird die Drosselung 26 überschliffen und die Zwischenkammer vom Hilfsbehälter getrennt und gleichzeitig der Hilfsbehälter Hb über Ventil 27, Kanal 35 mit dem Bremszylinder Bz verbunden. Es strömt nun so lange Luft aus dem Hilfsbehälter in den Bremszylinder über, bis der Druck im
Hilfsbehälter etwas unter den Druck in der Leitung L gesunken ist. In diesem Augenblick bewegt sich der Kolben 25 etwas nach oben und schliesst das Ventil 27 ab.
Nach einer Bremsung erfolgt die Wiederauffüllung der Bremsleitung zwecks Lösen der Bremse in der gleichen Weise wie beim ersten Füllen. Da der Druck im Hilfsbehälter Ilb bei der vorhergegangenen
Bremsung auf den Leitungsdruck gesunken ist, erfolgt der Druckanstieg in der Zwischenkammer Zk durch Wirkung der beiden Drosselungen D und 26 derart, dass er niedriger als der Leitungsdruck, aber höher als der Hilfsbehälterdruck ist.
Die beiden Drosselungen D und 26 sind unter Berücksichtigung der Betriebsverhältnisse in ihrer Grösse so gewählt, dass der Druck in der Zwischenkammer Zk bei einer
Füllung nach einer Bremsung so ansteigt, dass er den Betriebs (Regel) druck schon zu einer Zeit erreicht, zu welcher der Druck im Hilfsbehälter Hb noch so niedrig ist, dass der entstehende Ausgleiehsdruck höchstens de 1 Wert des Betriebsdruckes erreicht.
Das Wiederauffüllen der Leitung erfolgt somit in der kürzesten Zeit, weil die unmittelbare Ver- bindung der Leitung mit dem Hauptbehälter bis zum äussersten Zeitpunkt aufrechterhalten wird, soweit dies, ohne die Bremse zu überladen, möglich ist.
Da der Druckanstieg in der Zwischenkammer für die Verhältnisse beim Füllen der Bremsleitung nach einer vorhergegangenen Bremsung abgestimmt ist, wird beim ersten Füllen der Bremse, also wenn in den Hilfsbehältern zu Beginn der Füllung ke-n Druck vorhanden ist, der Fall eintreten, dass der Druck in der Zwisehenkammer Zk den Regeldruck erreicht und die Füllung unterbricht, die Hilfsbehälter aber noch nicht so hohen Druck haben, dass der Ausgleichsdruck von Hilfsbehälter-und Fülldruck den Regel- druck ergeben kann. Der Druck in der Zwischenkammer Zk sinkt durch Abströmen von Luft in den Hilfs- behälter unter den Regeldruck und stört das Gleichgewicht der Kräfte auf dem Kolben 12. Die Stell- feder. 34 öffnet nochmals das Regelventil15, wodurch vermittels des Hilfssteuerkolbens 17 neuerdings das Füllventil 21 geöffnet wird.
Dieser Vorgang wiederholt sich so oft, bis im Hilfsbehälter Hb der Regel- druck erreicht wird.
Wenn sich der Schieber in Fahrtstellung 11 befindet und der Druck in der Leitung und in der
Zwischenkammer durch Undichtheiten sinkt, tritt die Füllvorrichtung ebenfalls auf kurze Zeit in Tätig- keit und ergänzt die Druckverluste.
Erfindungsgemäss kann die Drosselung D vermittels eines Drosselhahnes oder eines Nadelventils vom Führer von Hand aus verändert werden, wodurch der Druckanstieg in der Zwischenkammer Zk auch wechselnden Betriebsverhältnissen jederzeit angepasst werden kann.
Das Führerventil mit der Füllvorrichtung nach Fig. 1 hat jedoch den Nachteil, dass damit beim
Lösen insbesondere von Steuerkammerbremsen von langen Zügen, nicht die kürzeste Lösezeit aller Bremsen des Zuges erreicht wird. Es werden nämlich die Hilfsbehälter der vorderen Wagen durch den hohen Füll- druck sehr rasch aufgefüllt und die Bremsen dieser Wagen rasch gelöst. Da auch der Druck in der
Zwischenkammer Zk rasch den Regeldruck erreicht, wird die Füllung mit hohem Fülldruck sehr bald unter- broche.
Für das Füllen der rückwärtigen Hilfsbehälter lässt die Füllvorrichtung dann jedoch nur mehr einen Fülldruck, gleich hoch wie der Regeldruck, zu, so dass die Lösung der rückwärtigen Bremsen und damit die des ganzen Zuges verzögert wird.
Die Erfahrung lehrt, dass die Lösezeit des ganzen Zuges dann am kürzesten wird, wenn der Füll- druck im vorderen Teil der Leitung zuerst hochgehalten wird, im Verlauf der Füllung aber langsam derart ermässigt wird, dass er zur selben Zeit den Regeldruck erreicht, wenn im vorderen Zugsteil die Hilfs- behälter ebenfalls auf den Regeldruck aufgefüllt sind. Hiebei wird die Füllung der vorderen Hilfsbehälter wohl etwas verzögert, die Füllung der rückwärtigen Hilfsbehälter jedoch beschleunigt und die Lösezeit des ganzen Zuges verkürzt.
Das Regeln des Fülldrucks der angeführten Weise setzt aber eine grosse Aufmerksamkeit und
Geschicklichkeit des Lokomotivführers voraus. Eine derartige, jedoch selbsttätige Regelung des Füll- druckes wird durch eine Weiterbildung des Erfindungsgegenstandes erwirkt. Zu diesem Zwecke ist das
Steuerorgan 12 der Füllvorrichtung Fv als Stufenkolben od. dgl. ausgebildet, wobei der auf diesem lasten- den Regelkraft (Stellfeder 34) ausser dem Druck in der Zwischenkammer auch noch der Fülldruck im vorderen Teil der Leitung entgegen wirkt.
Das wirksame Flächenverhältnis des Stufenkolbens ist hiebei erfindungsgemäss so gewählt, dass es ungefähr dem für eine Überladung günstigsten Verhältnis des Rauminhaltes der Leitung zu jenem
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In der Fig. 2 ist ein Führerventil mit einer Füllvorrichtung schematisch als Ausführungsbeispiel dargestellt, bei welcher das Steuerorgan 12 als Stufenkolben 13, 14 ausgebildet ist. In der Mitte ist der Stufenkolben vom Druck in der Zwischenkammer Zk beeinflusst. Auf dem rechten Kolbenteil lastet wie bei Fig. 1 die Regelkraft (Stellfeder.'34).'Auf den linken Kolbenteil wirkt der Fülldruck in der Brems- leitung L ein. Im übrigen ist die Einrichtung die gleiche wie bei der Fig. 1.
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Die Füllung erfolgt in der gleichen Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Die Stellfeder. verschiebt den Stufenkolben 12 nach links, wodurch das Regelventil15 geöffnet und die Füllung der Leitung L über das Füllventil M ermöglicht wird. Für den Abschluss des Regelventils 15 wirken vermittels des Stufenkolbens 12 zwei Kräfte der Stellfeder entgegen. Im Raume links vom Kolben 14 der über Leitung g mit der Leitung L verbunden ist, herrscht der jeweilige Leitungsdruck (Fülldruck), der durch die unmittelbare Verbindung der Leitung mit dem Hauptbehälter über den Betriebsdruck ansteigt, für sich allein aber den Stufenkolben nicht gegen die Wirkung der Stellfeder 34 verschieben kann.
Zwischen den beiden Kolbenteilen 13 und 14 des Stufenkolbens 12 wirkt der Druck in der Zwischenkammer Zk.
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schied von Leitungs-und Zwisehenkammerdruck auf den Kolbenteil 14 und der Druck in der Zwischenkammer auf den Kolbenteil13 Kräfte ausüben, die den Stufenkolben 12 gegen die Spannung der Feder 34 nach rechts verschieben, wird das Regelventil15 geschlossen und die Füllung unterbrochen. Der in der Leitung L vorhandene hohe Druck vermindert sich jedoch sofort ; da Leitungsluft vom vorderen Teil in den rückwärtigen Teil der Leitung und in die angeschlossenen Hilfsbehälter abströmt, wodurch das Gleichgewicht der Kräfte auf dem Stufen gestört und in der Folge das Regelventil 15 wieder geöffnet wird. Es kann neuerdings Luft aus dem Hauptbehälter in die Bremsleitung einströmen.
Durch Wiederholung dieses Vorganges wird im vorderen Teil der Bremsleitung ein Druck eingeregelt, dessen Höhe vom Auffüllungszustand der Zwischenkammer Zk abhängt, zu Beginn der Füllung hoch ist und bei Erreichung des Betriebsdruckes ebenfalls den Wert des Betriebsdruckes hat. Die Änderung des Fülldruckes erfolgt also gerade so, wie es für die Erzielung einer kurzen Lösezeit des ganzen Zuges erforderlich ist. Eine Überladung der Bremse ist dabei gänzlich ausgeschlossen.
Durch die entsprechende Wahl der Kolbenflächen des Stufenkolbens wurde auf die Betriebsverhältnisse (Verhältnis von Leitungs-und Hilfsbehälterinhalt) bereits Rücksicht genommen. Es kann daher erfindungsgemäss unter Umständen auf die Beeinflussung des Stufenkolbens 12 durch den dem Hilfs- behälterdruck der Lokomotive voreilenden Zwischenkammerdruck verzichtet werden und der Hilfsbehälterdruck selbst zur Steuerung der Füllvorrichtung herangezogen werden, wodurch die Einrichtung noch durch Wegfall des Rückschlagventils Rv, der Fülldrosselung D und der Zwisehenkammer Zk vereinfach wird.
Der Hilfsbehälter Hb steht dann über Leitung e und t mit'dem Raume zwischen den Kolbenteilen 13 und 14 in Verbindung, während das Steuerventil direkt an die Leitung L angeschlossen ist.
Die Füllvorrichtung nach der Erfindung kann auch für andere Apparate als Führerventile, z. B.
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z. B. für Druekluftkipper usw., Verwendung finden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Führerventil mit einer Füllvorriehtung zum raschen Füllen der Bremsleitung und der an diese angeschlossenen Bremsapparaten, welche ein Überladen derselben verhindert, wobei das Steuerorgan (12) der Füllvorrichtung im Sinne der Aufrechterhaltung der raschen Füllung von einer Regelkraft (Stellfeder. ) belastet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerorgan (12) im entgegengesetzten Sinne vom Druck einer Zwischenkammer (Zk) beeinflusst wird, die zwischen der Bremsleitung (L) und den Hilfsbehälter (Hb) eines Steuerventils (Stv), z. B. des Bremssteuerventils der Lokomotive, eingeschaltet ist.