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Vorrichtung zur Erzeugung periodisch wiederholter
Drucksteigerungsimpulse in der Bremsluftleitung einer Druckluftbremsanlage, insbesondere für Schienenfahrzeuge
Es ist von wesentlicher Bedeutung für die Betriebssicherheit von Eisenbahnzügen, dass der Lockomotivführer jedes Zuges stets eine Kontrolle darüber hat, dass das Bremssystem seines Zuges funktionsfähig ist.
Gewöhnlich wird das Bremssystem eines Zuges am Ausgangsbahnhof dadurch geprüft, dass eine Bremsprobe ausgeführt wird. Dabei setzt der Lokomotivführer mittels des Bremsventils den Druck der Bremslei- tung herab, worauf der Bremsprüfer kontrolliert, dass die Bremsbacken sämtlicher druckluftgebremster Waggons des Zuges gegen die Räder angezogen sind. Der Führer erhöht darauf den Druck der Bremsleitung, wonach der Bremsprüfer überwacht, dass die Bremssohlen sich von den Rädern entfernt haben. Es ist besonders wichtig, dass der letzte, mit Bremsen versehene Waggon des Zuges in dieser Weise geprüft wird, denn nur dadurch wird Gewissheit darüber geschaffen, dass die Bremsleitung nirgendwo im Zuge von diesem Waggon abgesperrt ist.
Nur wenn die Bremsprobe mit befriedigendem Erfolg ausgeführt worden ist, darf das Stationspersonal dem Zuge freie Fahrt geben und der Lokomotivführer den Zug in Gang setzen.
Es kann nun aber auch vorkommen, dass das Bremssystem während der Fahrt des Zuges ausser Funktion gesetzt wird, ohne dass der Führer dies sofort bemerkt. Es kann z. B. vorkommen, dass Ladegut von einem Waggon abgleitet und im Fallen auf einen Absperrhahn der Bremsleitung des Zuges trifft, so dass-dieser Hahn geschlossen wird. Wenn der so geschlossene Hahn an der hinteren Stirnwand eines Waggons sitzt, wird der hinter dieser Wand befindliche Teil des Zuges gebremst, denn jeder Absperrhahn ist so eingerichtet, dass er beim Schliessen die Bremsleitung an der vom Wagen abgewandten Seite des Hahns ihrer Luft entleert und gleichzeitig den zu dem Wagen gehörenden Teil der Bremsleitung an dem mit dem Hahn versehenen Wagenende abschliesst.
Vorfälle dieser Art können eintreten, ohne vom Lokomotivführer bemerkt zu werden. Gegebenenfalls kann der so gebremste Teil des Zuges von dem übrigen Zug weggerissen werden, was auch nicht unbedingt vom Lokomotivführer bemerkt werden muss. Es setzt dann der Lokomotivführer mit dem ungebremsten Teil des Zuges die Fahrt fort, wobei der losgerissene Teil des Zuges die Strecke sperrt und dadurch die Betriebssicherheit herabsetzt.
Wenn statt dessen ein Hahn an der vorderen Stirnwand eines Waggons geschlossen wird, wird der vorangehende Teil des Zuges gebremst. Der Lokomotivführer muss dies bemerken und kann daher seine Lage durch Notsignale bekanntmachen.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass der Zug in wenigstens vier gefahrbringende Lagen geraten kann, falls die Bremsleitung unterbrochen oder abgesperrt wird, ohne dass dies unter der Kontrolle des Lokomotivführers erfolgt : a) Die Lokomotive allein oder mit Waggons wird an andere zusammengekuppelte Waggons angehängt, deren Bremsleitung entweder nicht unter Druck steht oder von früher her unter Druck steht, ohne dass die Bremsleitungshähne zwischen den beiden Teilen des Zuges geöffnet werden. Der Zug erhält in diesem Fall eine mehr oder weniger herabgesetzte Bremsfähigkeit. b) Ein Hahn in der Bremsleitung an der hinteren Stirnwand eines Waggons des Zuges wird unbeabsichtigt während der Fahrt abgesperrt, so dass der dahinter liegende Teil des Zuges gebremst wird, ohne dass der Lokomotivführer dies bemerkt.
Dadurch ist zu befürchten,
1) dass günstigstenfalls die Radreifen zuerstört werden, weil Flachstellen an den gebremsten Rädern im hinteren Teil des Zuges entstehen,
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2) dass schlimmstenfalls der gebremste Teil des Zuges vom übrigen Zug abgerissen wird und auf der Strecke bleibt, ohne dass dies vom Lokomotivführer und vom Personal des nächsten Bahnhofes in Fahrtrich- tung des Zuges bemerkt wird.
c) Ein Hahn der Bremsleitung an der vorderen Stirnwand eines Waggons des Zuges wird unbeabsichtigt während der Fahrt abgesperrt, so dass der davor liegende Teil des Zuges bsbiemsi wird. Dies muss unmittelbar vom Lokomotivführer bemerkt werden, welcher, wenn er merkt, dass er den Zug nicht von selbst auf einer genügend kurzen Strecke anhalten kann, durch Notsignale seine Lage bekanntmachen kann.
Wenn entweder der Fall b 1) oder b 2) eintritt, ist es von grosser Bedeutung, dass der Lokomotivführer unmittelbar darüber informiert wird, was geschehen ist. Sind anderseits Voraussetzungen dafür vorhanden, dass der Fall a) eintritt, so ist es auch dann wichtig, dass der Lokomotivführer davon Kenntnis erhält, damit er seinen Zug nicht in Betrieb setzt. Es ist also eine für den Lokomotivführer leicht wahrnehmbare, unmittelbare Anzeige erforderlich, die angibt, dass entweder der Fall a) im J1 Begriffe ist einzutreten, oder dass einer der übrigen Fälle eingetreten ist.
Zusammenfassend handelt es sich darum, dass der Lokomotivführer, so lange er sich auf dem Steuer-
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formation darüber erhalten soll, ob die Bremsleitung des Zuges völlig offen ist, und ob auch das letzte Fahrzeug des Zuges mit dem Zuge noch mitläuft.
Durch die deutsche Patentschrift Nr. 135150 ist eine Einrichtung bekanntgeworden, die im Zug angeordnet wird und dem Lokomotivführer die obengenannten Informationen geben soll. Diese Vorrichtung
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leitung geben die Druckabfälle Anlass zu sogenannten Expansionswellen, die sich zum ersten Fahrzeug des Zuges. gewöhnlich der Lokomotive, fortpflanzen und dort an einem Manometer angezeigt werden. Dieses Manometer muss vom Lokomotivführer laufend beobachtet werden. Hört diese Anzeige auf, so ist entweder die Bremsleitung irgendwo im Zuge geschlossen worden, oder wenigstens der letzte Wagen mit der
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muss der Lokomotivführer die durch die Betriebssicherheitsanforderungen bedingten Massnahmen treffen.
Diese bekannte Einrichtung ist in kurzen Zügen, d. h. in Zügen mit verhältnismässig kurzer Gesamtlär. ge der Bremsleitung anwendbar, in langen Zügen dagegen nicht, was auf zwei miteinander zusammenwirkende Umstände zurückzuführen ist.
Zunächst müssen die Druckabfälle um so grösser gemacht werden, je länger die Bremsleitung ist, damit messbare Druckschwankungen an der Lokomotive angezeigt werden können. In einem sehr langen Zug würden daher die Druckabfälle so gross werden, dass das Bremssystem des Zuges in Funktion tritt, selbstverständlich nicht zugelassen werden kann. Andernfalls wäre keine Anzeige erhältlich. Dadurch wird die Anwendbarl it der Vorrichtung so beschränkt, dass sie bei der Eisenbahn nicht generell brauchbar ist.
Ferner wird die Steilheit der Wellenfront einer Expansionswelle um so mehr vermindert, je länger die Welle durch eine Rohrleitung wandern muss. In einem langen Zuge wird die Wellenfront daher sehr stark verflacht und ist dadurch im kurzen Teil der Gesamtlänge der Bremsleitung, die zur Lokomotive zu rech-
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her-steigerungen verursachen Kompressionswellen, deren Steilheit der Wellenfront in vorteilhafter Weise um so grösser wird, je länger die Welle in einer Rohrleitung läuft. Im Gegensatz zu Druckabfälle können Drucksteigerungen im Prinzip beliebig grossgemacht werden, ohne dass die Bremsen des Zuges ausser Funktion bzw. ungewollt in Funktion gesetzt werden, was offensichtlich einen Vorteil bedeutet, wenn die Anordnung in langen Zügen verwendet werden soll.
Weiters ist von Vorteil, dass Kompressionswellen zu steilen Druckänderungen in der Bremsluftleitung der Lokomotive führen, insbesondere dann, wenn der Zug lang ist, aber auch bei kurzen Zügen, wenn die Druckerhöhungen schnell erfolgen. Im Zusammenhang damit ist es von Vorteil, dass es einfacher ist, eine kleine und schnelle Druckänderung zu messen und anzuzeigen als eine kleine und langsame. Es ist daher die Vorrichtung nach der Erfindung im Gegensatz zu der oben beschriebenen bekannten Vorrichtung im Eisenbahnbetrieb allgemein verwendbar.
Die erfindungsgemässevorrichtung zur Erzeugung periodisch wiederholter Drucksteigerungsimpulse in der Bremsluftleitung einer Druckluftbremsanlage, insbesondere für Schienenfahrzeuge, geht aus von einer Konstruktion mit einer durch einen Zylinder und einen darin zwischen zwei Endlagen beweglichen Kolben
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gebildeten Druckkammer veränderlichen Volumens, die vom Bremsluftleitungsdruckbeaufschlagt ist, wobei der Kolben von einer dem Bremsluftleitungsdruck entgegenwirkenden Feder belastet ist.
Hievon ausgehend besteht die Erfindung darin, dass eine zweite Druckkammer vorgesehen ist, die von einem zweiten Zylinder und einem darin beweglichen Kolben gebildet und unter Zwischenschaltung eines Reduzierventils ebenfalls an die Bremsluftleitung angeschlossen ist, dass ferner die beiden Kolben im Sinne der gleichzeitigen Vergrösserung und Verkleinerung beider Druckkammern mechanisch gekoppelt sind und dass die zweite Druckkammer über eine mit einem Ventil versehene Leitung mit der Aussenluft verbindbar ist, wobei das Ventil durch die bei Beaufschlagung der Bremsluftleitung mit Bremsdruck selbsttätig einsetzende Kolbenbewegung zwangsläufig gesteuert wird, derart, dass bei der Bewegung der Kolben im Sinne der Vergrösserung der Druckkammern die Verbindung der zweiten Druckkammer mit der Aussenluft geschlossen,
bei der umgekehrten Bewegung hingegen geöffnet ist, wobei die Umschaltbewegung des Ventils im Bereich der Kolbenendlagen, beispielsweise durch Anschläge, erfolgt. Auf diese Weise lassen sich die Drucksteigerungsimpulse auf einfache und sichere Weise herstellen.
Diese Vorrichtung wird im letzten Waggon des Zuges an die Bremsluftleitung angeschlossen, wobei ein Manometer im Führerstand der Lokomotive, welches an deren Bremsluftleitung angeschlossen ist, zur Anzeige dienen kann.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt einen Eisenbahnzug in stark vereinfachter Darstellung, während Fig. 2 einen Schnitt durch die erfindungsgemässe Vorrichtung zur Erzeugung der Drucksteigerungsimpulse darstellt. Fig. 3 ist ein Schnitt durch eine Enrichtung, mit welcher die Drucksteigerungsimpulse abgefühlt werden können.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Eisenbahnzug mit einem ersten, die Kabine des Zugführers enthaltenden-Waggon 1, einem letzten Waggon 2 und einer Anzahl zwischen dem ersten und letzten Waggondes Zuges eingereihten Waggons 3. Jeder der genannten Waggons hat wie gewöhnlich eine Bremsluftleitung 4, wobei die Bremsluftleitungen sämtlicher Waggons aneinander angeschlossen sind, so dass sie eine sich durch den Zug erstreckende Leitung bilden. Über eine übliche Kupplung für das Zusammenkuppeln der Bremsleitungen aufeinanderfolgender Waggons eines Zuges ist ein Gerät 5 zur Erzeugung von Drucksteigerungsimpulsen an die Bremsluftleitung des letzten Waggons 2 angeschlossen, welches in Fig. 2 gezeigt ist.
Der erste Waggon 1 des Zuges, der die Kabine des Zugführers enthält, ist mit einem Gerät 6 zum Abfühlen von Drucksteigerungswellen in der Bremsluftleitung versehen, welches Gerät 6 an die Bremsluftleitung 4 des Waggons angeschlossen ist und mit einer Vorrichtung zur Anzeige des Vorhandenseins von Druckwellen in der Bremsluftleitung versehen ist. Eine Ausführung eines Gerätes zum Abfühlen dieser Druckwellen ist in Fig. 3 näher beschrieben.
Das in Fig. 2 gezeigte Gerät zur Erzeugung der Drucksteigerungsimpulse ist wie folgt ausgeführt :
In einem Zylinder 11 mit zwei Bohrungen 11a, 11b verschiedener Durchmesser ist ein beweglicher Doppelkolben 13 vorhanden, dessen zwei Teile 13a, 13b in je eine der Zylinderbohrungen 11a bzw. 11b passen. Die Bohrungen 11a und der Kolbenteil 13a schliessen eine Druckkammer A ein, die an eine an die Bremsluftleitung 4 des letzten Waggons 2 anzukupplende Rohrverbindung 12 angeschlossen ist. Der Zylinderkörper 11 ist mit einem Deckel 14 versehen, der als Widerlager für eine den Kolben 13 nach links drückende Schraubenfeder 15 dient, die bei der Bewegung des Kolbens 13 nach rechts. zusammengedrückt wird.
Eine Rohrleitung 16, die ein Reduzierventil 17 enthält, verbindet die Rohrverbindung 12 mit einer Druckkammer B, die durch die Zylinderbohrung llb und den Kolben 13 gebildet wird.
Der Kolbenteil 13b mit dem grösseren Durchmesser ist mit einem Ventil versehen, das Öffnungen 19, 20 einen Ventilkörper 21 und eine Schraubenfeder 22 aufweist, wobei die Öffnungen 19,20 den Kolbenteil 13b durchsetzen und die Druckkammer B mit dem Raum C, der mit der umgebenden Luft durch eine im Deckel 14 vorhandene Öffnung 18 in Verbindung steht, verbinden. Die Druckfeder 22 strebt das Ventil offen zu halten. In der einen Endlage des Kolbens 13 wird der Ventilkörper 21 von einem Anschlag 23 in eine Lage gebracht, in der das Ventil geschlossen ist. In der andern Endlage des Kolbens 13 wird der Ventilkörper 21 von einer Stellschraube 24 in eine Lage gebracht, in der das Ventil offen ist.
Das Gerät funktioniert wie folgt :
Wenn der Kolben 13 durch die Feder 15 in seine linke Endstellung gebracht worden ist, ist das Ventil 21 vom Anschlag 23 geschlossen worden. Das Ventil 21 wird hiebei von dem in die Druckkammer B durch die von der Druckkammer A durch das Rohr 16 und das Reduzierventil 17 einströmende Luft entstehenden Luftdruck geschlossen gehalten. Der in der Druckkammer B ansteigende Luftdruck presst den Kolben 13 nach rechts, wobei die Feder 15 gespannt wird. Wenn der Kolben so weit nach rechts gebracht worden ist, dass der Ventilkörper 21 mit der Stellschraube 24 in Berührung kommt, öffnet der Ventilkörper 21, wo-
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durch der in der Druckkammer B vorhandene Luftüberschuss durch das Ventil 19-22 in die Kammer C und durch die Öffnung 18 ins Freie abströmen kann.
Der Kolben 13 wird somit von dem in der Druckkammer B vorhandenen Luftdruck entlastet, so dass er sich unter Einfluss der zusammengedrückten Feder 15, den in der Druckkammer A vorhandenen Druck überwindend, plötzlich nach links bewegt. Während dieser Bewegung wird der Ventilkörper 21 von der Schraubenfeder 22 offen gehalten. Der Kolben kehrt somit schnell in seine linke Endlage zurück, wo der Anschlag 23 durch Betätigung des Ventilkörpers 21 das Ventil wieder schliesst, wonach der Vorgang wiederholt wird.
Die Geschwindigkeit, mit der der Kolben 13 unter Zusammenpressung der Feder 15 bewegt wird, kann mittels des Reduzierventils 17 geregelt werden. Diese Geschwindigkeit ist zweckmässig verhältnismässig klein, so dass bei der Bewegung des Kolbens 13 keine nennenswerte Druckänderung in der Bremsluftleitung entsteht. Die Bewegung des Kolbens 13 in der entgegengesetzten Richtung soll dagegen mit grosser Geschwindigkeit geschehen, so dass eine schnelle Drucksteigerung in der Druckkammer A entsteht.
Folglich sind die Öffnungen 19,20 so zu bemessen, dass sie eine schnelle Bewegung des Kolbens 13 unter der Einwirkung der Feder 15 gestatten.
Mittels der Stellschraube 24 kann die Hublänge des Kolbens 13 und dadurch die Druckerhöhung in der Druckkammer A auf einen gewünschten Wert eingestellt werden.
Das Gerät zum Abfühlen der durch das Gerät 5 erzeugten Drucksteigerungsimpulse besteht aus einer aus zwei Hälften 31a und 31b gebildeten Büchse 31, in der eine Membran 32 den Innenraum der Büchse 31 in zwei Kammern D, E aufteilt. Die Kammern D, E sind über zwei Rohrkrümmer 33 bzw. 34 an die Bremsluftleitung 4 eines Waggons, in dem eine Anzeige der in der Bremsluftleitung vom Gerät 5 erzeugten Druckwellen erfolgen soll, angeschlossen.
Die Membran 32 beeinflusst, wenn sie unter der Einwir- kung eines Unterschiedes der Luftdrücke in den Kammern D, E bewegt wird, eine aus Kontaktorganen 35,36 bestehende Kontaktvorrichtung, die in einen elektrischen Anzeigekreis eingeschaltet ist, der aus einer mit der Kontaktvorrichtung 35,36 und einer Stromquelle 38 in Reihe geschalteten Anzeigelampe 37 besteht.
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verlaufen diese Impulse als Druckwellen mit einer grossen Steilheit der Wellenfront, d. h. mit einer steilen vorderen Flanke inder Bremsluftleitung, wobei die Steilheit der Wellenfront trotz der abnehmenden Amplitu- de immer grösserwird, und gehen in derLeitung4 (Fig. 3) von links nachrechts an denAnschlüssen der beiden Rohrkrümmer 33,34 mit einem gewissen Zéitunterschied vorbei.
In der Kammer D wird deshalb bei der Fortpflanzung der Druckwelle plötzlich ein höherer Druck als in der Kammer E auftreten, wobei der Druckunterschied den Kontakt 35 der Membran während kurzer Zeit mit dem Federkontakt 36 in Berührung bringt. Die Lampe 37 wird daher im Takt der am letzten Waggon erzeugten Druckerhöhungsimpulse aufleuchten. Dieses Aufleuchten hört auf, sobald ein Hahn in der Bremsluftleitung des Zuges geschlossen wird oder wenn ein Teil des Zuges aus irgendeiner Ursache von dem übrigen Zuge abgetrennt wird. Der Zugführer erhält somit eine stetige Anzeige über den diesbezüglichen Zustand des Zuges.
Der einfache elektrische Kreis der Fig. 3 kann durch eine Schaltung ersetzt werden, die eine stetige Anzeige liefert und so bemessene Zeitkreise enthält, dass die Anzeige bei Ausbleiben der Drucksteigerungsimpulse nach einer Zeit, die mit Hinsicht auf den zeitlichen Impulsabstand des Gerätes 5 zum Erzeugen der Drucksteigerungsimpulse gewählt ist, aufhört. Kreise dieser Art sind an sich bekannt.