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Auslösevorrichtung für Druckluftbremsanlagen von Schienenfahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Auslösevorrichtung für Druckluftbremsanlagen von Schienenfahrzeugen mit einem Zwei-und/oder einem Dreidrucksteuerventil, mit mindestens zwei mit vertikaler Achsrichtung nebeneinander angeordneten Entlüftungsventilen, von denen je eines der Kammer konstanten Druckes und dem Hilfsluftbehälter zugeordnet ist, und die mittels des Auslösehebels über eine Druckstange entgegen ihrer Federbelastung mechanisch betätigbar sind, und mit einem im Sinne des Offenhaltens der Entlüftungsventile von einer Feder und vom Druck der aus der Kammer konstanten Druckes ausströmenden Druckluft entgegen dem Hauptleitungsdruck beaufschlagten, bezüglich der ihn durchsetzenden Druckstange verschiebbaren Hubkolben.
Bei einer bekannten Auslösevorrichtung dieser Art ist der Hubkolben mit seiner Kolbenstange, die das Entlüftungsventil betätigt, fest verbunden. Da bei der Betätigung zwecks Entfernung einer Überladung der auf der Oberseite des Hubkolbens lastende Hauptleitungsdruck der Betätigung entgegenwirkt, sind in diesem Falle grosse Betätigungskräfte aufzubringen.
Bei einer weiteren bekannten Auslösevorrichtung sind die beiden Entlüftungsventile übereinander angeordnet und die Konstruktion ist so ausgebildet, dass der von Hand aus betätigte Stössel beide Ent- lüftungsventile, der Hubkolben aber über seine hülsenförmige hohle Kolbenstange nur das Entlüftungsventil für die Kammer konstanten Druckes anheben kann. Bei der üblichen kurzen Betätigung des Stö- ssels werden beide Entlüftungsventile nur kurze Zeit offengehalten, so dass zwar die Kammer unter dem Hubkolben mit dem vollen Druck der Kammer konstanten Druckes beaufschlagt, der Druck im Hilfsluftbehälter aber nur wenig gesenkt wird. Der Hubkolben hält über seine hülsenförmige hohle Kolbenstange das Entlüftungsventil für die Kammer konstanten Druckes so lange geöffnet, bis der Druck in dieser Kammer dem der Hauptleitung angeglichen ist.
Nach Beendigung des Auslösevorganges ist also im Hilfsluftbehälter praktisch der volle Druck erhalten geblieben.
Diese energiesparende Massnahme erwies sich aber im praktischen Betrieb als nachteilig, da sich bei den im Steuerventil immer vorhandenen kleinen Undichtheiten die Hauptleitung und die Kammer konstanten Druckes dann aus dem Hilfsluftbehälter wieder teilweise aufladen, so dass die Bremsanlage im Gegensatz zu dem gewollten Effekt wieder bremsbereit ist.
Ausserdem bedingt aber die Anwendung einer Auslösevorrichtung mit übereinander angeordneten Entlüftungsventilen an einer andern weitverbreiteten Steuerventilkonstruktion wegen ihrer grossen Bauhöhe auch den Austausch der dort bei dem bisherigen Auslöseventil zu dessen Befestigung verwendeten Stiftschrauben gegen solche grösserer Länge. Ein derartiger Tausch bringt aber bei Steuerventilen, die viele Jahre in Betrieb gestanden sind, ausserordentliche Schwierigkeiten mit sich.
Auch bei diesem Steuerventil besteht bei Aufrechterhaltung des Druckes im Hilfsluftbehälter nach dem Auslösen die Gefahr des Selbstaufladens der Kammer konstanten Druckes wie oben beschrieben.
Bei einer neueren für das vorerwähnte Steuerventil entwickelten Auslösevorrichtung wird bei der Betätigung eine Druckstange und durch eine auf dieser befestigte Platte eine Gruppe von vier Auslöseventilen angehoben. Oberhalb der Platte trägt die Druckstange eine Eindrehung, die mit der Kolbenstange eines Schaltkolbens nach Art eines Klinkengesperres zusammenarbeitet. Der Schaltkolben ist im
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Sinne der Freigabe vom Drucke der Hauptleitung beaufschlagt und kann auf seiner Gegenseite mit dem Drucke der Kammer konstanten Druckes beaufschlagt werden.
Diese Einrichtung vermeidet zwar die Nachteile der vorher erwähnten Bauarten, kann aber der neuerdings erhobenen Forderung nach selbsttätigem Auslösen eines Zuges von der Lokomotive aus durch Einstellung eines Unterdruckes in der Hauptleitung nicht entsprechen, da der Schaltkolben die Auslöseventile nicht anheben kann.
Eine weitere Bauform einer Auslösevorrichtung ist in der Verbindungsrohrleitung zwischen dem Hilfsluftbehälter und dem Steuerventil angeordnet und besitzt ebenfalls eine Druckstange und einen auf dieser verschiebbar geführten Hubkolben. Mit dieser Einrichtung kann bei Betätigung bei aufgeladene Hauptleitung der Hilfsluftbehälter und allenfalls eine Kammer konstanten Druckes entladen und bei kurzer Betätigung bei leerer Hauptleitung der Bremszylinder vollständig entleert werden. Die Kammer konstanten Druckes besitzt keinen steuernden Einfluss auf die Auslösevorrichtung.
Diese Bauart entspricht daher nicht der neuerdings geforderten Wirkungsweise, wonach die Betätigung nur in Form eines kurzen Impulses erfolgen soll und die Auslösevorgänge dann selbsttätig und im richtigen Ausmasse ablaufen sollen.
Die Auslösevorrichtung nach der Erfindung vermeidet nun unter gleichzeitiger Erfüllung der oberwähnten Grundforderung alle Nachteile der oben beschriebenen Konstruktion dadurch, dass der Hubkolben mit der Druckstange nach Art einer im Sinne des Öffnens der Entlüftungsventile wirksamen Schleppkupplung verbunden ist und die Übertragung der mechanischen Auslösekraft bzw. der in gleicher Richtung wirkenden pneumatischen Stellkraft des Hubkolbens auf die Schaftenden der Entlüftungsventile über die Druckstange und eine an ihrem oberen Ende fest oder beweglich angeordnete Druckplatte od. dgl. erfolgt.
Zweckmässig werden die Entlüftungsventile gegenüber der Druckstange so angeordnet, dass der Angriffspunkt der letzteren an der Unterseite der Druckplatte innerhalb der durch die Angriffspunkte der Schaftenden der Ventile an der Oberseite der Druckplatte bestimmten Linie oder Fläche liegt. Auf diese Weise wird, besonders bei beweglicher Ausführung der Druckplatte, erreicht, dass sich bei nichtbetätigter Auslösevorrichtung die an der Unterseite des Hubkolbens angebrachte Feder immer auf mindestens zwei Auslöseventile abstützt.
Diese Anordnung gestattet eine derartige Auslegung der Federkräfte, dass einerseits bei einer Schnellbremsung kein selbsttätiges Auslösen erfolgt und anderseits durch Einstellung eines bestimmten Unterdruckes in der Hauptleitungskammer des Hubkolbens das Auslösen eintritt.
Die bewegliche Druckplatte kann bei gegebenenfalls ungleicher Länge der Schaftenden auch Schräglagen einnehmen, so dass eines der Entlüftungsventile beim Auslösen nicht voll eröffnet wird. Es wurde daher als obere Hubbegrenzung für den Weg der Druckstange im Gehäuse der Auslösevorrichtung eine ebene zu den Ventilachsen senkrechte Anschlagfläche vorgesehen, die bei vollem Hub der Druckstange Schräglagen der Druckplatte beseitigt und damit die volle Eröffnung aller Entlüftungsventile sicherstellt.
Eine zwischen den beiden Gehäuseteilen angeordnete Zwischenplatte ermöglicht den Einbau der Druckplatte und des Hubkolbens und dient gleichzeitig der gegenseitigen Zentrierung der beiden Ge- häuseteile.
Die Fig. 1-3 zeigen drei verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes, wobei gemäss Fig. 1 die Druckplatte fest mit der Druckstange verbunden ist und gemäss Fig. 2 die Druckplatte lose beweglich auf dem oberen Ende der Druckstange aufliegt. In Fig. 3 ist schliesslich eine Ausführungsform dargestellt, bei der die Ausstromung der Druckluft beim Auslösen über Bohrungen in der Druckstange erfolgt.
An Hand der Fig. 1 sei ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes beschrieben.
Im Gehäuseoberteil 1 der Auslösevorrichtung sind nebeneinander die beiden Entlüftungsventi- le 2 und 3 samt den zugehörigen Ventilsitzen 4 und 5 und den Ventilfedern 6 angeordnet. Vom
Anschluss 7 führt eine Rohrleitung zur Kammer konstanten Druckes, der Steuerkammer A ; der Hiltsluftbehälter B ist uber eine Rohrleitung und die Bohrung 8 mit dem Entlüftungsventil 3 ver- bunden.
Die in den Gehäuseoberteil l eingesetzte Zwischenplatte 9 sichert auch die richtige Lage des
Gehäuseunterteiles 10 und besitzt eine zentrale Bohrung 11, in der die Druckstange 12 dicht geführt ist. Diese ist in der Bohrung 13 des Gehäuseunterteiles 10 nochmals dicht geführt und trägt an ihrem oberen Ende die Druckplatte 14, die in der gezeichneten Tieflage den Schaftenden 15 und
16 der Ventile 2 und 3 mit geringem Spiel gegenübersteht. In der Bohrung 17 des Gehäuseunter- teiles 10 ist der Hubkolben 18 dicht geführt. Seine zentrale Bohrung 19 trennt die beiden
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Kolbenkammern 20 und 21 luftdicht voneinander. Die Druckstange 12 stützt sich in der dargestellten Lage über den Bund 22 auf dem Hubkolben ab. Der Hub des Kolbens und der Druckstange wird durch die Anschläge 23 und 24 begrenzt.
Der Raum 25 ist durch die Bohrung 26 mit der Aussenluft verbunden.
Die Kolbenkammer 20 steht über den Anschlag 27 mit der Hauptleitung L, die Kolbenkammer 21 über den Kanal 28 mit der Kammer 29 unter dem Entlüftungsventil 2 in Verbindung. Zwischen der Kammer 29 und dem Raum 25 liegt die Ringdrossel 30. In der Kolbenkammer 21 ist zwischen dem Gehäuseunterteil 10 und dem Hubkolben 16 die Druckfeder 31 angeordnet.
Der Betätigungshebel 32 wird durch die Feder 33 auf seinen ringförmigen Anschlag 34 im Gehäuseunterteil 10 gedrückt. An seinen beiden Bohrungen 35 und 36 sind die Zugstangen 37 und 38 angelenkt.
Die Wirkungsweise sei in folgenden Hauptfunktionen beschrieben :
1. Entleerung der Bremsräume nach Entleerung der Hauptluftleitung L, 2. Entfernung einer Überladung aus der Steuerkammer A.
Fall 1 : Vor der Betätigung herrscht in den Kolbenkammern 20 und 21 der Druck der Aussenluft, so dass die Druckplatte 14 unter der über 18, 22 und 12 übertragenen Wirkung der Druckfeder 31 an den Schaftenden 15 und 16 anliegt.
Wird der Betätigungshebel 32 durch die Zugstange 37 nach links gezogen, so kippt sein oberer Flansch um den rechten Teil des Anschlages 34 nach oben, wobei die Druckstange 12 bis zum Anliegen der Druckplatte 14 am Anschlag 23 nach oben geschoben wird. Unter der Wirkung der Druckfeder 31 folgt der Hubkolben 18 dieser Bewegung.
Beim Aufwärtsgang werden auch die beiden Entlüftungsventile 2 und 3 von ihren Sitzen 4 und 5 abgehoben, so dass sich der Druck der Steuerkammer A über 29 und 28 auch in der Kolbenkammer 21 einstellt. Die nach oben gerichtete Stellkraft des Hubkolbens 18 wird dadurch vergrössert. Im Raume 25 bildet sich jetzt ein Zwischendruck, der durch die Zuströmung über die beiden Bohrungen 8 und 30 und durch die Abströmung über die Bohrung 26 bestimmt ist. Die Behälter A und B entleeren sich also durch die Bohrung 26 in die Aussenluft, der Bremszylinder wird durch das Dreidrucksteuerventil entlüftet.
Auch nach völliger Entleerung aller Räume verharren alle Teile in dieser Lage, da die Spannung der Druckfeder 31 grösser ist als die Summe der Kräfte der beiden Ventilfedern 6. Beim Wiederaufladen der Bremsanlage wird der Hubkolben 18 schon bei einem sehr geringen Druck in der Hauptluftleitung L nach unten geschoben, so dass die Entlüftungsventile 2 und 3 dieser Bewegung folgen und die Ventilsitze 4 und 5 dicht abschliessen.
Fall 2 : Vor der Betätigung herrscht in der Kolbenkammer 20 der Druck der Hauptluftleitung L, die Kolbenkammer 21 ist über 28, 29, 30, 25 und 26 entlüftet. Der Hubkolben 18 liegt am Anschlag 24 auf und alle Teile stehen in der gezeichneten Lage.
Bei der Betätigung wird die Druckstange 12 allein nach oben geschoben und die Druckplatte 14 hebt beide Entlüftungsventile an. Der überhöhte Druck der Steuerkammer A baut sich auch in der Kolbenkammer 21 auf und verschiebt den Hubkolben 18 bis zum Anschlag am Bund 22 der Kolbenstange. Im Raume 25 entsteht, wie oben beschrieben, der Zwischendruck. Der Überdruck aus der Steuerkammer A und der Kolbenkammer 21 strömt über die Ringdrossel 30 so lange in den Raum 25 ab, bis in der Kammer 21 ein geringfügig niedrigerer Druck als in der Kammer 20, in der der Druck der Hauptluftleitung L herrscht, erreicht ist. Dann wird der Hubkolben 18 nach unten geschoben, die beiden Ventile 2 und 3 schliessen sich, die Überladung ist entfernt.
Wie unter Punkt 1 der Wirkungsweise beschrieben, werden nach Entleerung aller Räume die Entlüftungsventile offengehalten. Daraus ergibt sich, dass die Spannung der Feder 31 grösser sein muss als die Summe der Spannungen der beiden Ventilfedern 6. Deren Spannung muss aber beim Beginn des Aufladens der Behälter einen ausreichenden Dichtdruck zwischen 2 und 4 bzw. 3 und 5 sicherstellen, kann also nicht beliebig klein gewählt werden. Anderseits ist auch die Grösse der Ventilsitze 4 und 5 beschränkt, wenn der Hubkolben 18 nicht zu gross werden soll.
Aus diesen Zusammenhängen ergibt sich aber bei der festen Verbindung der Druckstange 12 mit der Druckplatte 14 eine betriebliche Schwierigkeit. Bei gelöster Bremse wird der Hubkolben 18 durch den in der Kammer 20 herrschenden Hauptleitungsdruck in der Tieflage festgehalten. Wird nun eine Schnellbremsung ausgeführt, so verschwindet der Hauptleitungsdruck plötzlich und die Feder 31 schiebt den Hubkolben 18 rasch nach oben bis zum Anschlag an den Schaftenden 15 und 16 der
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Entlüftungsventile 2 und 3. Erfolgt dieser Anschlag gleichzeitig, so wird die Wirkung der Schnellbremsung nicht gestört. Diese Gleichzeitigkeit kann aber im praktischen Betriebe kaum gegeben sein, da sie eine völlig gleiche Grösse aller Längenmasse an den Ventilen voraussetzt.
Auch dann noch wird aber schon nach kurzer Betriebszeit das Schaftende 15 tiefer stehen, da die Dichtung am Ventil 2 wegen des konstanten und bei den Bremsungen auch höheren Druckes gegenüber dem Drucke auf dem Ventil 3 eine stärkere Eindrückung erfährt.
Wird aber bei dem vorerwähnten Hochgehen des Hubkolbens 18 bei einer Schnellbremsung zuerst das Schaftende 15 getroffen, so tritt Vollauslösung ein und die Bremsräume werden entlüftet.
In Fig. 2 wird daher eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes gezeigt, bei der das obere Ende der Druckstange 12 mit einer Bombierung 39 versehen ist, auf der die Druckplatte 40 frei schwenkbar aufliegt. Die Wand 41 der Zwischenplatte 9 führt die Druckplatte in seitlicher Richtung. Die Funktion dieser Bauform gleicht in den Fällen 1 und 2 völlig der der Vorrichtung nach Fig. 1.
Bei Ausführung einer Schnellbremsung verschieben sich alle Teile zunächst in die am Beginn des Falles 1 beschriebene Lage. Ist nun eines der beiden Schaftenden 15 oder 16 länger als das andere, so stellt sich in diesem Falle nur die Druckplatte 40 so weit schief ein, bis sie auf beiden Schaftenden aufliegt. Es wird keines der Ventile abgehoben.
Die breite Ausführung des Anschlages 23 beseitigt in der Hochlage der Druckplatte 40 deren eventuelle Schiefstellung und sichert so das Öffnen aller Ventile.
Die Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, bei der für die Entlüftung des Raumes 25 beim Auslösen eine zentrale Bohrung in der Druckstange vorgesehen ist. Die Ausströmung der Luft aus dem Raum 25 erfolgt dann über die beiden Bohrungen 42, die zentrale Bohrung 43 der Druckstange 12 und weiter über die Querbohrung 44 und die Öffnung 45 im Gehäuseunterteil 10. Die Bohrung 46 sichert dabei die Druckgleichheit zu beiden Seiten der Druckplatte 40.
Die Wirkungsweise der Ausführungsform nach Fig. 3 gleicht völlig der der Bauformen nach den Fig. l und 2.
Alle Ausführungsbeispiele beziehen sich auf die Anordnung mit zwei Entlüftungsventilen, wobei die Achse der Druckstange etwa in der Mitte des Abstandes der Ventilachsen liegt. Es ist ohne Schwierigkeit möglich, den Erfindungsgegenstand bei drei oder vier Entlüftungsventilen anzuwenden, wenn die Druckstangenachse so gelegt wird, dass sie sich innerhalb des durch die Ventilachsen gebildeten Prismas befindet. Zweckmässig wird bei unregelmässiger Anordnung der Ventile die Achse der Druckstange in die Richtung der Resultierenden der Ventilstellkräfte gelegt.
Die Bauform des Erfindungsgegenstandes gestattet auch die Funktion des Vollauslösens aller Bremsräume, wenn, wie in letzter Zeit von einigen Bahnverwaltungen angeregt, zu diesem Zwecke die Hauptleitung nach Durchführung einer Schnellbremsung mit Unterdruck beaufschlagt wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Auslösevorrichtung für Druckluftbremsanlagen von Schienenfahrzeugen mit einem Zwei-und/oder einem Dreidrucksteuerventil, mit mindestens zwei mit vertikaler Achsrichtung nebeneinander angeordneten Entlüftungsventilen, von denen je eines der Kammer konstanten Druckes und dem Hilfsluftbehälter zugeordnet ist, und die mittels des Auslösehebels über eine Druckstange entgegen ihrer Federbelastung mechanisch betätigbar sind, und mit einem im Sinne des Offenhaltens der Entlüftungsventile von einer Feder und vom Druck der aus der Kammer konstanten Druckes ausströmenden Druckluft entgegen dem Hauptleitungsdruck beaufschlagten, bezüglich der ihn durchsetzenden Druckstange verschiebbaren Hubkolben, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubkolben (18) mit der Druckstange (12)
nach Art einer im Sinne des öffnens der Entlüftungsventile (2, 4, 3, 5) wirksamen Schleppkupplung verbunden ist und die Übertragung der mechanischen Auslösekraft bzw. der in gleicher Richtung wirkenden pneumatischen Stellkraft des Hubkolbens auf die Schaftenden (15, 16) der Entlüftungsventile (2, 3) über die Druckstange (12) und eine an ihrem oberen Ende fest oder beweglich angeordnete Druckplatte (14,40) od. dgl. erfolgt.