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Einkammerdruckluftbremse mit Bremsbeschleuniger.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einkammerdruckluftbremse mit nur einem, von der annähernd gleichbleibenden Kraft einer Feder, dem Bremszylinderdruck und dem Druck in der Hauptleitung bzw. dem Hilfsbehälterdruck einerseits und dem gleichbleibenden Druck einer Steuerkammer anderseits beeinflussten Steuerventil bekannter Bauart und einem dessen Ansprechen auch bei geringen Druckabfällen in der Hauptleitung der Bremse sicherstellenden Bremsbeschleuniger.
Steuerventile der oben genannten Dreidruck- bauart haben bekanntlich gegenüber den nur vom Hauptleitungsdruck einerseits und dem Druck des Hilsbehälters anderseits beeinflussten sogenannten Zweidruckventilen den wichtigen Vorteil,
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von dem Druck in der Hauptleitung gestatten, während die Zweidruckventile ohne besondere, meist sehr verwickelte Nebeneinrichtungen lediglich im Bremsbereich abstufbar sind. Dagegen bieten die Zweidruckventile den Vorteil hoher Empfindlichkeit beim Ansprechen, während die Dreidruckventile zufolge der das vollkommene Lösen der Bremse sichernden Feder (Lösefeder) erst bei einem ganz erheblichen Druckabfall in der Hauptleitung ansprechen, so dass sie für längere Züge nicht ohne weiteres brauchbar sind.
Darüber hinaus haben sowohl das Zweidruck-, bis zu einem gewissen Grade auch das Dreidruckventil die Eigenschaft, beim Ansprechen eine gewisse, dem Hub des unter dem Einfluss des Hauptleitungsdruckes stehenden Steuerkolbens entsprechende Luftmenge in die Hauptleitung zurückzudrängen, was der raschen Fortpflanzung des vom Lokomotivführer zwecks Einleitung einer Bremsung in der Hauptleitung veranlassten Druckabfalles entgegen wirkt.
Man hat daher sogenannte Bremsbeschleuniger konstruiert, die im wesentlichen aus einem unter dem Einfluss des Druckes in der Hauptleitung einerseits und des Druckes in einer steuernden Kammer anderseits stehenden Kolben bestehen, der schon bei geringen Druckabsenkungen in der Hauptleitung anspricht und mit Hilfe eines leicht beweglichen kleinen Schiebers od. dgl. aus der Hauptleitung eine gewisse Luftmenge in eine Übertragungskammer abzapft, die sowohl der von den Steuerkolben der Steuerventile verdrängten Luft entspricht, als auch darüber hinaus eine kräftige zusätzliche Druckabsenkung in der Hauptleitung zwecks rascheren Durchschlages der Bremswirkung verursacht.
Es sind Bremsen bekannt, bei denen solche Bremsbeschleuniger mit Zweidruckventilen kombiniert worden sind, bzw. bei denen der an sich hochempfindliche Steuerkolben des Zweidruckventiles in der ersten Phase seiner Bewegung die Rolle des Bremsbeschleunigers übernimmt. Die erstere Anordnung hat den grossen Nachteil, dass die Wirkung des Beschleunigers nicht unerheblich vom Steuerventil beeinflusst wird, da sie z. B. vom Aufladezustand des Hilfsbehälters abhängig ist und auch während des Lösens der Bremse nach Füllstössen ungewollt in Tätigkeit treten kann.
Im zweiten Falle leidet die Empfindlichkeit des Beschleunigers dadurch, dass der
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stellung gegangen ist, entleert sich die Übertragungskammer bei einer jeden Lösestufe und füllt sich bei einer darauffolgenden Bremsstufe neuerlich, wodurch die Bremsstufe unerwünscht grob ausfällt.
Ein weiterer Nachteil dieser Gruppe von Bremsen besteht darin, dass Überladungen der
Steuerkammer über den Regeldruck nur durch gleichzeitiges und parallel gehendes Entladen des Hilfsbehälters beseitigt werden können.
Schliesslich sind Bremsen mit nur einem Dreidruckventil bekannt geworden, bei denen der unter dem Einfluss des Hauptleitungsdruckes einerseits und des Steuerkammerdruckes anderseits stehende Steuerkolben ähnlich wie beim
Zweidruckventil die Funktionen des Bremsbeschleunigers übernimmt. Dadurch wird aber entweder die Beschleunigungswirkung ganz unzureichend oder die Empfindlichkeit der als Beschleuniger wirkenden Organe kann nur durch besondere zusätzliche Einrichtungen bzw. Vergrösserung des Steuerkolbens gesichert werden, wodurch einerseits die vorbildliche Einfachheit des Dreidruckventiles zum Teil wieder verloren geht, anderseits die beim Ansprechen in die Hauptleitung zurückgedrängte Luftmenge wächst. Überdies muss auch bei diesen Bauarten die
Steuerkammer gemeinsam mit dem Hilfsbehälter entladen werden.
Alle diese Nachteile werden durch die Bremse gemäss der Erfindung in einfacher Weise behoben, bei welcher erfindungsgemäss das rasche Anspringen des an sich unempfindlichen Steuerventiles durch einen an sich bekannten hochempfindlichen Bremsbeschleuniger sichergestellt wird, dem lediglich die Steuerung der Übertragungskammer sowie die Überwachung der Verbindung zwischen der Hauptleitung und der Steuerkammer des Bremssteuerventiles obliegt.
In der Zeichnung ist eine beispielweise Aus- führungsform der Bremse schematisch im gelösten Zustande dargestellt.
Der Steuerkolben 1 des Steuerventiles St steht auf seiner oberen Seite über die Kanäle 2, 3 und 4 unter dem jeweils in der Hauptleitung L herrschenden Druck. Seine untere Seite steht unter der Wirkung des gleichbleibenden Druckes in der Steuerkammer A. Eine Drosseldüse D1 verhindert einen plötzlichen Druckanstieg in der Kammer über dem Kolben 1. Der Kolben 5 steht auf seiner oberen Seite über Kanal 6 mit dem Bremszylinder Z in Verbindung und wird durch die Lösefeder 7 im Sinne des Bremszylinderdruckes belastet. Seine untere Seite steht über die Bohrung o, mit der freien Luft in Verbindung.
Beide Kolben stützen sich vermittels der abgedichteten Stange 8 gegeneinander ab. Der Raum über dem Kolben 5 wird durch ein Doppel-
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abgeschlossen. Der untere Ventilteller 10 vermag bei angehobenem Kolben 5 eine in diesem angebrachte Bohrung 11 zu verschliessen. Die Ent- lüftung des Bremszylinders erfolgt über Kanal 6, Bohrung 11 und Oi. Der Hilfsluftbehälter H wird über den Kanal 2, die Drossel Du, fanal 4, Rückschlagventil 12 und Kanal 13 aus der Hauptleitung L gefüllt.
Die obere und die untere Seite des Steuerkolbens 14 des Bremsbeschleunigers B stehen mit den gleichnamigen Seiten des Kolbens 1 über die Kanäle 15 und 16 in freier Verbindung.
Der Steuerkolben 14 trägt einen hohlen Ansatz 17, der vermittels zweier Anschläge den Schieber 18 umfasst. In der zentralen Bohrung des Ansatzes 17 befindet sich eine mit Vorspannung eingesetzte Feder 19, deren Kraft etwa dem Reibungswiderstand des Schiebers 18 und des Kolbens 14 entspricht.
Der Schieber 18 steuert vermittels der Höhlung 20 den Entlüftungskanal sowie den Füllkanal der Übertragungskammer U. Die Höhlung 20 vermag ferner beim Anheben des Schiebers 18 durch den Kolben 14 den Kanal 3 mit dem Kanal 22 zu verbinden. Eine enge Bohrung 23 im Schieber verbindet in der Lösestellung des Beschleunigers über die Kanäle 24 und 15 die Steuerkammern A mit der Schieberkammer des Beschleunigers und in weiterer Folge über die Kanäle 16, 4,3 und 2 mit der Hauptleitung.
Ein Rückschlagventil 25gestattet ein ungehindertes Rückströmen der Luft aus der Schieberkammer des Beschleunigers über Kanal 2 in die Hauptleitung.
Die Übertragungskammer U ist durch den Kolben 26 abgeschlossen, dessen Unterseite
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somit als Kolben wirkende vom Druck in der Schieberkammer nach oben gedrückte Stange 27 auf die Feder 19 zu wirken vermag. Eine in den Entlüftungskanal 21 der Übertragungskammer U eingesetzte Drosseldüse D2 bewirkt eine verhältnismässig langsame Entleerung derselben. Zwischen der Stange 27 und der Feder 19 besteht bei gelöster Bremse ein Leergang s.
Bei gelöster Bremse sind die Steuerkammern A, die Schieberkammerdes Beschleunigers B, dieKam- mer oberhalb des Kolbens 1 und der Hilfsbehälter H sowie die Kanäle 2, 3, Drossel D1, Kanäle 4, 13, 24 und 15 auf den Regeldruck der Hauptleitung, zumeist 5 atü, gefüllt. Trifft vor dem Steuerventil die Kopfwelle der vom Lokomotivführer zwecks Vornahme einer Bremsung in der Hauptleitung eingeleitete Druckabsenkung ein, so spricht dieses zunächst nicht an. Es bildet sich infolge des Absinkens des Druckes oberhalb der Kolben 1 und 14 bei beiden eine nach aufwärts gerichtete Stellkraft, da sich der Druck in den Steuerkammern A über die enge Bohrung 23 nicht schnell genug mit dem in der Hauptleitung auszugleichen vermag.
Während das unempflndliche Steuerventil St erst bei einem Druckabfall von 0-2 bis 0-3 atü in der Hauptleitung zögernd anspricht, schnellt der Kolben 14 schon bei einem Druckabfall von etwa 0-08 bis 0-1 arm innerhalb des Leerganges s nach oben, wobei der Schieber 18 nacheinander auf einem Weg von nur wenigen Millimetern die Verbindung der Steuerkammern A mit der Schieberkammer unterbricht und die
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Schieberhöhlung 20 die Übertragungskammer U über die Kanäle 3 und 2 ungedrosselt mit der Hauptleitung verbindet. Es liegt auf der Hand, dass der Beschleuniger umso besser wirkt, je kleiner der Durchmesser und Hub des Kolbens 14 und die Abmessungen des Schiebers sind, d. h. je weniger Verbindungen dieser zu steuern hat.
Durch die schlagartige Füllung der Übertragungskammer hat der Kolben 26 die Stange 27 nach abwärts geschoben, so dass die Feder 19 zusammengedrückt wird und sie den Schieber so lange in seine Ausgangsstellung zurückzuschieben trachtet, als die Übertragungskammer gefüllt bleibt.
Die durch die Füllung der Übertragungskammer hervorgerufene plötzliche und starke Druckabsenkung in der Hauptleitung und über das leichte Rückschlagventil 25, Schieberkammer und Kanal 16 auch im Raum oberhalb des Kolbens 1 hat das Steuerventil St sofort zum Ansprechen gebracht und die Bremsung vollzieht sich nun in bekannter Weise je nach Bedarf stufenweise oder auf einmal bis zum Volldruck, desgleichen das Lösen.
Beim Lösen, gleichviel ob in Stufen oder auf einmal, bewirkt die Drosseldüse Di im Verein mit dem Rückschlagventil25, dass sowohl in der Kammer oberhalb des Kolbens 1 als auch in der Schieberkammer niemals höhere Drücke als im Hilfsbehälter H auftreten können, so dass auch vorübergehende beträchtliche Überschreitungen des Regeldruckes in der Hauptleitung den Beschleuniger nicht unbeabsichtigt in seine Anfangslage zurückdrücken können.
Dieser bleibt vielmehr so lange in der bei Beginn der Bremsung eingenommenen Lage, bis der Druck im Hilfsbehälter und damit in der Schieberkammer wieder einen Wert von etwa 4-9 atü erreicht hat, d. h. bis die Bremse vollständig gelöst ist. In diesem Zeitpunkt ist die nach oben gerichtete Stellkraft des Kolbens 14 wieder auf jenen Wert abgesunken, den sie beim Ansprechen des Beschleunigers hatte und den die Feder 19 auf den Kolben 26 ausübt. Die Feder 19 schiebt daher den Kolben 14 samt Schieber 18 wieder in seine Ausgangsstellung zurück, wobei die Stange 27 als Widerlager dient und die Übertragungskammer langsam entleert wird. Die Drosseldüse D2 sorgt dafür, dass der Druck in der Übertragungskammer erst dann auf Null sinkt, bis der Kolben 14 mit Sicherheit seine tiefste Lage wieder erreicht hat.
Dann schiebt. die Stange 27 den Kolben 26 wieder nach aufwärts und stellt den für das rasche Anspringen des Beschleunigers notwendigen Leergang s von neuem wieder her. Die Bremse ist wieder vollkommen dienstbereit.
Soll aus irgendwelchen Gründen der Druck in der Steuerkammer A herabgesetzt werden, wie dies z. B. bei Lokomotivwechsel oftmals vorkommt, so senkt der Lokomotivführer den Hauptleitungsdruck innerhalb der für Steuerventile vorgeschriebenen Unempfindlichkeits- grenze von 0-1 1 atü in 20 Sekunden. Da die Bohrung 23 die Empfindlichkeit des Beschleunigers für einen Druckabfall von 0-1 in 1 Sekunde begrenzt, so entleert sich die Steuerkammer über die Bohrung 23 in die Hauptleitung bis auf den gewünschten Wert, ohne dass der Hilfsbehälter zufolge des Rückschlagventiles 12 entleert zu werden braucht.
Da die für diesen Entladevorgang verfügbare Zeit durch internationale Vorschriften begrenzt ist, bedeutet dies nicht nur eine Luftersparnis, sondern auch einen bedeutenden Zeitgewinn gegenüber andern Bremsen, bei denen auch der Hilfsbehälter mit entladen werden muss.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einkammerdruckluftbremse mit nur einem, einerseits unter dem Druck einer Feder, dem Bremszylinderdruck und dem Hauptleitungsbzw. dem Hilfsbehälterdruck, anderseits unter dem konstanten Druck einer Steuerkammer stehenden Steuerventil, dadurch gekennzeichnet, dass das rasche Anspringen des an sich unempfindlichen Steuerventiles durch einen an sich bekannten hochempfindlichen Bremsbeschleuniger, dem lediglich die Steuerung der Übertragungskammer (U) sowie die Überwachung der Verbindung zwischen der Hauptleitung (L) und den Steuerkammern (A) des Bremssteuerventiles und des Beschleunigers obliegt, sichergestellt wird.