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Zweileitungs-Druckluftbremse für Schienenfahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine Zweileitungs-Druckluftbremse mit einem Dreidrucksteuerventil für Schienenfahrzeuge, mit einer mittels ihres Druckverhaltens die Bremse indirekt steuernden Steuerleitung und einer sie mit Druckluft versorgenden Fülleitung.
Es ist bereits bei einlösigen, indirekt wirkenden Einleitungs-Druckluftbremsen bekannt, Ventileinrichtungen vorzusehen, die während des Lösens der Bremse zwecks Löseerleichterung zusätzlich, d. h. über die Beaufschlagung durch das Führerbremsventil hinausgehend Druckluft in die Hauptluftleitung einsteuern.
Auch die Füllstosseinrichtungen bekannter Führerbremsventile sind Ventileinrichtungen, die während des Lösens der Bremse zwecks Löseerleichterung Druckluft in die Hauptluftleitung einsteuern.
BeiZweileitungsbremsen mitDreidrucksteuerventilen bestand bisher der Nachteil, dass zum Beschleunigen eines Lösevorganges abgegebene Füllstösse, die aus beim Lösen der Bremse über das Führerbremsventil in die Steuerleitung eingeführten, über dem höchsten Regeldruck liegenden Hochdruckimpulsen bestehen, ausserordentlich leicht zu Überladungen der Steuerkammern der Dreidrucksteuerventile führten, weil die grossen Volumina der Vorratsluftbehälter aus der besonderen Fülleitung aufgeladen werden und somit als die Hochdruckwelle dämpfende und überschüssige Druckluft aufnehmende Kapazitäten an der Steuerleitung fehlen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zweileitungs-Druckluftbremse der eingangs angegebenen Art zu schaffen, welche auch bei langen Zügen unter Verzicht auf solche vom Führerbremsventil ausgehende Füllstösse und somit ohne die Gefahr einer Überladung ein leichtes und rasches Lösen der Bremse ermöglicht.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass zwischen die Fülleitung und die Steuerleitung in Abhängigkeit von den Bremsvorgängen gesteuerte Überwachungsorgane eingeschaltet sind, welche während des Bremsenlösens in die Steuerleitung in an sich bekannter Weise zusätzlich einzuspeisende Druckluft aus der Fülleitung entnehmen und die Einspeisung mittels eines Messvolumens volumenmässig bzw. mittels eines druckabhängigen Zeitgliedes in Abhängigkeit von der Druckanstiegsgeschwindigkeit in der Steuerleitung begrenzen. Es ergibt sich also während des Bremsenlösens an jedem mit der erfindungsgemässen Druckluftbremse ausgerüsteten Wagen ein den Lösevorgang beschleunigendes und erleichterndes Einspeisen von aus der Fülleitung entnommener, durch eine besondere Vorrichtung bemessener Druckluft in die Steuerleitung.
Insbesondere bei Zweileitungsdruckluftbremsen mit einer Druckluft von einer Druckhöhe, die oberhalb der Regeldruckhöhe in der Steuerleitung liegt, führenden Fülleitung ist es nach einem weiteren Merkmal der Erfindung zur sicheren Vermeidung von Überladungen vorteilhaft, wenn die Höhe des Einspeisedrucks der in die Steuerleitung überzuführenden Druckluft durch einen auf eine die normale Druckhöhe in der Fülleitung unterschreitende Druckhöhe, vorzugsweise auf die Regeldruckhöhe in der Steuerleitung eingestellten Druckbegrenzer begrenzt ist. Eine günstige Ausgestaltung ergibt sich hiebei, wenn der Druckbegrenzer vom Druck in der Kammer konstanten Druckes des Dreidrucksteuerventils gesteuert ist.
Die Druckbegrenzer sämtlicher zu einem Zug gekuppelter, mit der erfindungsgemässen Druckluftbremse versehener Wagen stellen sich dann nämlich automatisch genau auf die in der Steuerleitung des
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betreffenden Zuges herrschende Regeldruckhöhe ein.
Um die gute Regelbarkeit der Zweileitungs-Druckluftbremse bei Teilbremsungen zu erhalten, ist es gemäss der Erfindung weiterhin vorteilhaft, wenn die zwischen die Fülleitung und die Steuerleitung einge- schalteten Überwachungsorgane Überwachungseinrichtungen beinhalten, die ein Einspeisen von Druckluft in die Steuerleitung nur während des Lösens aus einer einen festlegbaren Bremszylinderdruck zumindest erreichenden Bremsung ermöglichen.
Eine verhältnismässig einfache Ausgestaltung einer derartigen Zweileitungs-Druckluftbremse ergibt sich dadurch, dass die Überwachungseinrichtungen zwei von einem einerseits von einer Feder belasteten, anderseits vom Bremszylinderdruck bzw. einem diesem proportionalen Druck beaufschlagten.
Kolben ent- gegengesetzt gesteuerte Ventile aufweisen, deren eines, von einem Rückschlagventil überbrücktes Ventil sich bei überwiegendem Bremszylinderdruck öffnet und in eine Belüftungsleitung von einer Druckluftquelle zu zwei über ein Rückschlagventil miteinander verbundenen Zylinderräumen und deren anderes Ventil in eine über eine Düse führende Entlüftung eines der Zylinderräume eingeschaltet ist, und dass die Drücken den vorgenannten Zylinderräumen einen Kolben eines Löseventils beaufschlagen, der ein Doppelventil steuert, welches nur bei einer überwiegenden Druckbeaufschlagung des Kolbens durch den Druck des ausschliesslich über die Düse entlüftbaren Zylinderraumes einen das Messvolumen darstellenden Luftbehälter von der Fülleitung abtrennt und mit der Steuerleitung verbindet.
Wenn die Löseerleichterung nur bei bestimmten, rasch einsetzenden Lösevorgängen eintreten soll, so ergibt sich eine einfache Ausgestaltung der Zweileitungs-Druckluftbremse dadurch, dass die zwischen die Fülleitung und die Steuerleitung eingeschalteten Überwachungsorgane eine während des Lösens eine der Grösse der eingesteuerten Lösestufe zumindest annähernd verhältnisgleiche Druckluftmenge in die Steuerleitung einspeisende, das druckabhängige Zeitglied darstellende Überwachungseinrichtung beinhalten, welche einen einerseits unmittelbar vom Druck in der Steuerleitung und anderseits vom Druck in einem über eine Düse mit der Steuerleitung und über eine weitere Düse mit einem durch ein Rückschlagventil gegen die Steuerleitung abgesicherten Raum verbundenen Zylinderraum beaufschlagten Kolben aufweist, wobei der Kolben ein Doppelventil steuert,
welches bei überwiegender Druckbeaufschlagung des Kolbens durch den Druck im Zylinderraum den Raum mit der Atmosphäre, bei überwiegender, entgegengesetzter Druckbeaufschlagung dagegen mit der Fülleitung verbindet.
In den Zeichnungen sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt, u. zw. zeigt Fig. 1 eine Einrichtung, welche nur während des Lösens aus einer einen festlegbaren Bremszylinderdruck zumindest erreichenden Bremsung und Fig. 2 eine Einrichtung, welche während des Lösens proportional zur eingesteuerten Lösestufe wirksam wird ; Fig. 3 gibt eine weitere Ausbildungsmöglichkeit der Erfindung an.
Einander entsprechende Teile sind in sämtlichen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Gemäss Fig. 1 führt an jedem Wagen eines Zuges von einer durchgehenden Steuerleitung 1 eine Zweigleitung 3 zu einem Bremssteuerventil 5, das über Rohrleitungen 7 und 9 mit einem Bremsluftbehälter 11 und über ein Relaisventil 13 mit einem Bremszylinder 15 verbunden ist. Der Druck in der Steuerleitung 1 ist vermittels einer nicht dargestellten Führerbremseinrichtung einstellbar. Eine Leitung 16 verbindet das Relaisventil 13 mit dem Bremsluftbehälter 11. Von einer durchgehenden, ständig mit Druckluft aufgeladenen Fülleitung 17 führt eine Zweigleitung 19 über ein Rückschlagventil 21 zum Bremsluftbehälter 11. Von der Rohrleitung 9 führt eine Leitung 23 in einen Zylinderraum 25 einer Überwachungseinrichtung 27, der von einem anderseits von einer Feder 29 belasteten Kolben 31 begrenzt ist.
Zu beiden Seiten trägt der Kolben 31 je eine Dichtplatte 33 bzw. 35, denen am Gehäuse befestigte Ventilsitze 37 bzw. 39 zugeordnet sind. Das von einem Rückschlagventil 41 überbrückte Ventil 35, 39 weist einen grossen Durchmesser auf und überwacht den Luftdurchtritt aus dem Zylinderraum 25 in eine Leitung 43, die in einen Zylinderraum 45 sowie über ein Rückschlagventil 47 in den Zylinderraum 49 eines Löseventils 51 führt. Die beiden Zylinderräume 45 und 49 sind vermittels eines von einer Feder 52 belasteten Kolbens 53 voneinander getrennt, Vom in seinem Volumen vermittels eines Luftbehälters 55 vergrösserten Zylinderraum 49 führt eine Leitung 57 zum Ventil 33, 37, das eine Verbindung zum die Feder 29 enthaltenden Raum59derÜberwachungseinrichtung 27 überwacht.
Der Raum 59 steht über eine Entlüftungsdüse 61 ständig mit der Atmosphäre in Verbindung. Vom Kolben-53 führt eine Kolbenstange 63 abgedichtet durch einen Raum 65 und endigt in einem Raum 67 mit einem eine Axialbohrung 69 umgebenden Ventilsitz 71. Die Axialbohrung 69 steht über Querbohrungen ständig mit dem über ein Rückschlagventil 73 aus der Fülleitung aufgeladenen Raum 65 in Verbindung. Dem Ventilsitz 71 ist eine Doppeldichtplatte 75 zugeordnet, die zusammen mit einem am Gehäuse befestigten Ventilsitz 77 ein den Luftdurchtritt aus dem in seinem Volumen durch einen Behälter 79 vergrösserten Raum 67 in einen über ein Rückschlagventil 81 mit der Steuerleitung 1 verbundenen Raum 83 überwachendes Ventil 75,77 bildet.
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Bei betriebsbereiter, gelöster Bremse herrscht in der Steuerleitung 1 Regeldruckhöhe. Die Fülleitung 17 lädt über die Zweigleitung 19 und die Rückschlagventile 21 und 73 den Bremsluftbehälter 11 und den Raum 65 auf. Das Bremssteuerventil 5 steht in Lösestellung und entlüftet die Leitung 9 und vermittels des Relaisventils 13 den Bremszylinder 15. Der Kolben 31 befindet sich unter der Kraft der Feder 29 in seiner dargestellten Endlage, in welcher das Ventil 35, 39 geschlossen und das Ventil 33, 37 geöffnet ist. Die Zylinderräume 45 und 49 sind drucklos ; unter der Kraft der Feder 52 ist das Ventil 71, 75 geöffnet und das Ventil 75, 77 geschlossen. Der Luftbehälter 79 ist aus der Fülleitung mit Druckluft aufgela- den.
Während Betriebsbremsungen wird der Druck in der Steuerleitung entsprechend der gewünschten Bremsstufe erniedrigt und das Bremssteuerventil 5 steuert in die Leitung 9 und über das Relaisventil 13 in den Bremszylinder 15 aus dem Bremsluftbehälter 11 eine entsprechende Druckhöhe ein. Der bei übli- chen Betriebsbremsungen in die Leitung 23 eingesteuerte Druck reicht nicht aus, den Kolben 31 der Überwachungseinrichtung 27 entgegen der Kraft der Feder 29 aus der gezeigten Lage zu bewegen.
Während des an Betriebsbremsungen anschliessenden Lösens steigt der Druck in der Steuerleitung l wieder auf Regeldruckhöhe und das Bremssteuerventil 5 entlüftet die Leitung 9 sowie die mit dieser verbundenen bzw. von ihr gesteuerten Räume.
Während einer Vollbremsung spielen sich anfangs einer Betriebsbremsung entsprechende Vorgänge ab.
Sobald jedoch der Druck in der Leitung 9 einen festlegbaren, über dem bei Betriebsbremsungen erreichbaren Druck liegenden Grenzwert übersteigt, überwiegt die Beaufschlagung des Kolbens 31 der Überwachungseinrichtung 27 über den Zylinderraum 25 gegen die Federbelastung 29, so dass das Ventil 35, 39 ge- öffnet wird. Nunmehr strömt Druckluft unter die Dichtplatte 35 und drückt den Kolben 31 in seine andere Endlage, in welcher das Ventil 33, 37 geschlossen ist. Die Zylinderräume 45 und 49 des Löseventils füllen sich jetzt in gleicher Weise mit Druckluft ; der Kolben 53 behält dabei seine gezeigte Lage bei.
Beim anschliessenden Lösen senkt das Bremssteuerventil 5 den Druck in der Leitung 9 ab. Damit tritt über das Ventil 35, 39 bzw. das Rückschlagventil 41 auch im Zylinderraum 45 eine Druckminderung ein.
Der Druck im Zylinderraum 49 bleibt jedoch erhalten. Der Kolben 53 bewegt sich daher gegen den Zylinderraum 45, das Ventil 71, 75 schliesst und das Ventil 75 und 77 öffnet sich. Der Luftbehälter 79 wird also von der Fülleitung abgetrennt und über dasRückschlagventil sl mit der Steuerleitung 1 verbunden, so dass die in ihm gespeicherte Druckluft in die Steuerleitung einfliesst und ein rasches Lösen der Bremse bewirkt.
Der Luftbehälter 79 wird vorzugsweise derart bemessen, dass die in ihm gespeicherte Druckluft ausreicht, den Druck in der Steuerleitung bis nahezu auf Regeldruckhöhe zu erhöhen. Die Bremse wird damit beim Lösen aus einer Vollbremsung einlösig. Sobald der Druck im Zylinderraum 25 entsprechend abgesenkt ist, kehrt der Kolben 31 in seine Ausgangslage zurück. Die weitere Entlüftung des Zylinderraumes 45 erfolgt über das Rückschlagventil 41 und der Zylinderraum 49 wird über das geöffnete Ventil 33, 37 und die Düse 61 entleert. Nach entsprechendem Druckabbau im Zylinderraum 4\ hebt sich der Kolben ba unter der Kraft der Feder 52 in seine Ausgangslage, wobei sich das Ventil 75, 77 schliesst und das Ventil 71, 75 öffnet.
Der Luftbehälter 79 wird daher aus der Fülleitung wieder mit Druckluft aufgeladen und die Bremse kehrt in ihren Ausgangszustand zurück.
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ventil 90 zu einem Luftbehälter 92 und dem Raum 94 eines Löseventils 96. Das Loseventil 96 beinhaltet einen von einer Düse 98 durchsetzten Steuerkolben 100, der zwei Zylinderräume 102 und 104 voneinander abtrennt. Im von der Steuerleitung 1 beaufschlagten Zylinderraum 102 befindet sich eine Feder 106, die den Kolben 100 gegen den in seinem Volumen durch einenluftbehälter 108 vergrösserten Zylinderraum 104 drückt.
Der Zylinderraum 104 ist vermittels einer Düse 110 mit einem Raum 112 verbunden, in welchem vor einer Doppeldichtplatte 114 ein mit dem Kolben 100 verbundenes, in den Trennwänden der Räume abgedichtet geführtes und in seiner Längsbohrung 116 ständig mit Aussenluft beaufschlagtes Ventilrohr 118 endigt. Ein aus der Doppeldichtplatte 114 und einem am Gehäuse befestigten Sitz 120 bestehendes Ventil überwacht eine Verbindung der Räume 94 und 112. Vom Raum 112 führt eine Rohrleitung 122 über eine veränderliche Düse 124 und das Rückschlagventil 81 zur Steuerleitung 1. Die veränderliche Düse 124 ist in ihremDurchströmungsquerschnitt von einer Düsennadel 126 überwacht, die von einem vermittels einer Feder 128 belasteten Kolben 130 gesteuert ist.
Sobald in einem der Düse nachgeschalteten Raum 132 ein entsprechender Druck herrscht, wird der volle Durchströmungsquerschnitt der Düse freigegeben.
Bei betriebsbereiter, gelöster Bremse nehmen die Einzelteile der Bremse die gezeigten Lagen ein. Das Bremssteuerventil arbeitet wie bereits beschrieben. In der Steuerleitung 1 sowie den Räumen 102, 104 und
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112 herrscht Regeldruckhöhe und die Fülleitung 17 lädt neben dem Bremsluftbehälter 11 über das Rückschlagventil 90 denLuftbehälter 92 auf. Sofern die Normaldruckhöhe in der Fülleitung 17 die Regeldruckhöhe in der Steuerleitung 1 übersteigt, ist es vorteilhaft, dem Luftbehälter 92 ein nicht dargestelltes, auf Regeldruckhöhe eingestelltes Druckminderventil vorzuschalten. Die Ventile 118,114, 120 sind geschlossen.
Beim Bremsen steuert das Bremssteuerventil 5 Druckluft aus dem Bremsluftbehälter 11 in den Bremszylinder 15 ein. Die Druckabsenkung in der Steuerleitung 1 bewirkt eine rasche Druckminderung im Zylinderraum 102. Die Düse 98 ist derart, dass die Druckluft aus dem Zylinderraum 104 nur langsam in den Zylinderraum 102 überwechseln kann ; der Kolben 100 senkt sich daher und öffnet das Ventil 114,118. Aus. dem Zylinderraum 104 entweicht nunmehr Druckluft über die Düse 110, den Raum 112 und das Ventilrohr 118 in die Atmosphäre, bis zu beiden Seiten des Kolbens 100 gleicher Druck herrscht und das Ven-
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Feder 128 die Nadel 126 in die Düsenbohrung der veränderlichen Düse 124.
DieDruckerhöhung in der Steuerleitung l während des nachfolgenden Lösens bewirkt ein Anheben des Kolbens 100 und damit Öffnen des Ventils 114, 120. Aus dem Luftbehälter 92 strömt Druckluft über die Räume 94 und 112 sowie die Leitung 122 und die in ihrem Querschnitt verengte Düse 124 in die Steuerleitung 1 sowie aus dem Raum 112 über die Düse 110 in den Zylinderraum 104 ein. Wird die Druckluftzufuhr in die Steuerleitung vom Führerbremsventilher unterbrochen, so erfolgt der weitere Druckanstieg in ihr durch die Drosselwirkung der Düse 124 derart verzögert. dass der Druck im Zylinderraum 104 über die Düsen 110 und 98 rascher ansteigt als im. Zylinderraum 102, der Kolben 100 sich also alsbald senkt und das Ventil 114,120 schliesst.
Das Bremssteuerventil 5 hat zugleich den Bremszylinder 15 entsprechend entlüftet. Damit ist eine Lösestufe abgeschlossen.
Falls die Druckluftzufuhr in die Steuerleitung über das Führerbremsventil nicht unterbrochen wird, steigt der Druck in ersterer zumindest ebenso rasch an wie in dem Zylinderraum 104. Das Ventil 114, 120 bleibt daher geöffnet. Sobald im Raum 132 und damit der Steuerleitung eine gewisse Druckgrenze überschritten ist, zieht der Kolben 130 den Stift 126 aus der Düsenöffnung der Düse 124, so dass trotz Verminderung des Druckgefälles weiterhin ein rascher Druckaufbau in der Steuerleitung erfolgt. Mit Erreichen von Regeldruckhöhe in der Steuerleitung endigt die Druckluftzufuhr in die letztere. Nachdem sich über die Düse 98 und 110 auch im Zylinderraum 104Regeldruckhöhe aufgebaut hat, schliesst sich das Ventil 114, 120 wieder. Das Bremssteuerventil 5 hat währenddessen den Bremszylinder 15 entlüftet.
Zur Begrenzung des in die Steuerleitung 1 einsteuerbaren Druckes kann bei Bremsen, die eine in ih- remNormaldruck die Regeldruckhöhe übersteigende Fülleitung 17 sowie ein zu einem Dreidrucksieuerventil ausgebildetes Bremssteuerventil 150 aufweisen, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt, auch der Druck in der Kammer konstantenDruckes desDreidrucksteuerventils 150 herangezogen werden. Das mit einer Über wachungseinrichtung kombinierteLöseventil 152 steht dabei über Rohrleitungen 154 und 156 in Verbindung mit der Steuerleitung 1 und der Fülleitung 17.
Je nach der Art des Löseventils kann dieses über eine Leitung 158 vom Bremszylinderdruck oder, entsprechend der Anlage gemäss Fig. 2, in hier nicht dargestellter Weise vom Steuerleitungsdruck gesteuert sein. Eine Rohrleitung 160 führt von der Kammer konstanten Druckes des Dreidrucksteuerventils 150 zu einem im Löseventil 152 enthaltenen Druckbegrenzer, der ein Einspeisen von Druckluft aus der Fülleitung 17 in die Steuerleitung während des Lösens nur bis zum Errei-
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