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Ein-oder Mehrkammerdruckluftbremse.
Die Erfindung bezieht sich auf Druckluft-bzw. Druckmittelbremsen für Personen-und Güterzüge usw. Die bekannten Ein-, Zwei-und Dreikammerhrcmsen ergeben keine idealen Brtm,- wirkungen und sind teilweise ausserordentlich kompliziert. Die bekannten EinkammerbrenbCl1 (Westinghouse-und Knorrbremsen) lassen die Einstellung einer beliebigen Bremswirkung überhaupt nicht zu. Die ungenügende Regelbarkeit der Bremswirkung führt zu einer häufigen Wiederholung der Bremsungen und zu einem grösseren Verbrauch an Druckluft, die besonders bei langen Zügen auf steileren Strecken usw. nicht schnell genug ersetzt werden kann.
Der Druck im Hilfsluftbehälter nimmt dabei von einer Bremsung zur anderen immer mehr ab. die Bremskraft erschöpft sich, der Lokomotivführer verliert die Gewalt über den Zug. Man war bei einer solchen Bremse auf steileren Strecken gezwungen, eine zweite direkte Bremsvorrichtung vorzusehen.
Bekannt ist ferner eine Einkammerbremse, die aus folgenden Teilen besteht : i. einem Bremszylinder, 2. einem Schnellbremsventil, dessen Gehäuse mit entsprechenden Steuerkanälen und mit vier miteinander starr verbundenen Steuerkolben versehen sind. 3. einem aus der Hauptzuleitung gespeisten Hilfsluftbehälter mit Rückschlagventil, welcher die Druckluft für den Bremszylinder liefert, 4.
einem gleichfalls aus der Hauptzuleitung gespeisten Hilfsluftbehälter mit Rückschlagventil, der stets unter demselben Druck steht und dazu benutzt wird, die eine Seite des einen Steuerkolbens unter gleichem Druck zu halten, damit, wenn der Druck auf der anderen Seite desselben Steuerkolbens, der mit dem Druck in der Hauptleitung übereinstimmt, durch Öffnen des Führerbremsventils vermindert wird, ein Überdruck entsteht, wodurch die lair Steuerkolben verschoben werden, um den Druck im Bremszylinder entsprechend dem jeweiligen
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Ledermanschetten nicht beseitigt werden, weil die Reibung der Steuerkolben durch die Ledermanschetten derart anwächst, dass die Steuerung unempfindlich wird.
Die geringste Undichtig keit, bzw. das geringste Ecken oder Klemmen des Rückschlagventils dieses Behälters verursacht auch ein Versagen dieser Bremse. weil dann Druckausgleich auf beiden Seiten des erwähnten einen Kolbens entsteht, wodurch die vier Steuerkolben nicht verschoben werden. Ferner ist eine Einkammerbremse bekannt, die aus folgenden Teilen besteht : i. einem Bremszylinder, 2. einem ausserordentlich komplizierten Schnellbremsventil, das aus einer ganzen Reihe von Teilen zusammengesetzt ist, 3. einem Hilfsluftbehälter, der durch einen Kolben mit einer Spannfeder in zwei Kammern geteilt ist, 4. einer Hauptzuleitung.
Diese Einkammerbremse, deren Schnellbremsventil nur durch Leitung-und Behälterdruck beeinflusst wird und bei welcher der Hilfsluftbehälter durch einen Kolben in zwei Teile geteilt ist, von denen der eine in der Bremsstellung des Steuerventils mit dem Bremszylinder verbunden wird, während der andere mit der Steuerschieberkammer des Schnellbremsventils in dauernder Verbindung steht, wobei der Trennungskolben einseitig durch eine Belastungsfeder in der Hilfsluftbehälterkammer belastet ist, zum Zwecke, die Bremse nicht nur stufenweise anziehen, sondern auch stufenweise lösen zu können, ist erschöpfbar, weil der Hilfsluftbehälter nur bei gelöster Bremse nachgefüllt werden kann.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Vereinigung folgender Teile : i. eines Bremszylinders, dessen Kolben in Lösestellung beiderseits durch denselben Luftdruck belastet ist, 2. eines Schnellbremsventils, 3. eines Luftbehälters mit Rückschlagventil, der auch bei
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miteinander verbunden sind, dass eine beliebige Bremswirkung von Null bis Maximum und von Maximum bis Null, d. h., durch die jede gewünschte Bremswirkung eingestellt werden kann.
indem das Schnellbremsventil nur durch den jeweiligen Brems-, Leitung-und Federdruck derart beeinflusst wird, dass die maximale Bremswirkung durch eine geringe Druckverminderung in
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schnelles gleichmässiges Bremsen erzielt und die Bremskraft-niemals erschöpft, weil der Druck in der Hauptzuleitung als Reserve zur Verfügung steht, wenn der Bremskolben, die Kolbenstangenstopfbüchse, das Schnellbremsvencii usw. undicht sein sollten.
Die. Zeichnungen Fig. i und 7 stellen Ausführungsbeispiele der Gesamtanordnung, die
Fig. 2, 3, 4, 5, 6 und 8 Einzelheiten der Bremse dar.
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Anschlaghebel m, Rückschlagventil Vi, Hahn H, für die Notbremse, Absperrhahn H1. Haupt- zuleitung E, Führerventil F an der Lokomotive.
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zeigt das Schnellbremsventil D. Dieses besitzen den entlasteten Steuerkolbenschieber s, welcher mit den Kanälen b und der Aussparung versehen it, den Entlastungskolhen c mit der Stange d, welche mit dem Bunde t versehen ist und die Federn/1 und/1 trägt, und den Steuerkolben K, der direkt durch den Druck in der Hauptzuleitung E belastet ist und durch die Feder/1 im Gleichgewicht gehalten wird.
Das Gehäuse des Schnellbremsventils ist mit Einlassstutzen e, Bremszylinderstutzen g und Auslasskanälen h, i und der Aussparung k versehen. Fig. 4 zeigt eine besondere Ausbildung des Steuerkolbens K, womit ein sehr schnelles, gleichzeitiges Bremsen bei allen Wagen erreicht wird. Der Steuerkolben K ist mit der Aussparung R und das Gehäuse mit dem Einlasskanal o und dem Auslasskanal p versehen. Fig. 5 zeigt eine Abänderung des Steuerkolbenschiebers s des Schnellbremsventil, D Fig. 3. Die Abänderung besteht darin, dass der Steuerschieber s statt als Kolbenschieber als Differentialkolbenschieber ausgebildet ist. Die Wirkungsweise ist sonst dieselbe. Fig. 6 zeigt die Einzelheiten des Rückschlagventils V1, des Abspcrrhahnes H1 und des Hahnes mit Ventil V2.
Der Hahn jHz ist als Dreiweghahn, der Hahn H1 als normaler Hahn ausgebildet. Fig. 7 zeigt die vollständige Anordnung einer Einkammerbremse, die aus folgenden Teilen besteht : Bremszylinder C', Bremskolben P', Feder G', Luftbehälter B', Schnellbremsventil D', Anschlaghebel m', Rückschlagventil V1', Hahn s' für die Notbremse, Absperrhahn N1'. Hauptzuleitung E', Führerventil pr an der Lokomotive.
Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführung des Schnellbremsventils D'. Dies besitzt den entlasteten Steuerkolbenschieber s', welcher mit den Kanälen und der Aussparung 'versehen ist, den Steuerkolben K'mit Stange d', welche mit dem Bunde t'versehen ist und die Federn/\ und/'1 trägt. Der Steuerkolben K'wird direkt durch den Druck in der Hauptzuleitung E'2 belastet
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mit dem Einlassstutzen e', Bremszylinderstutzen g'mit Auslasskanälen h', i'und der Aussparung k' versehen.
In Fig. i ist die Bremse im gelösten Zustand gezeichnet. Die Dienstbereitschaft der Bremse wird dadurch erreicht, dass der Lokomotivführer das Führerbremsventil F allmählich öffnet, wodurch die Druckluft aus dem Hauptluftbehälter der Lokomotive, der durch Luft-
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mählich auffüllt. Hiedurch wird der Steuerkolben K (Fig. 3) in seine rechte Endstellung, die durch den Kolben c begrenzt ist, verschoben und spannt die vorgespannte Feder/1 stärker an. Gleichzeitig wird die Kolbenstange c und durch die entstehende Federspannung der Feder/1 der Steuerschieber s verschoben. Hiedurch werden die Auslasskanäle h geschlossen und der Einlasskanal k geöffnet und die Druckluft kann durch die Aussparung a und die Kanäle (Löcher) b zur linken Seite des Bremszylinders strömen.
Gleichzeitig strömt die Luft durch das Rückschlagventil V1 und die Leitung EI zum Luftbehälter B und zur rechten Seite des Bremszylinders C.
Die im Bremszylinder (links) entstehende Luftspannung schiebt nun den entlasteten Steuerschieber s in seine Abschlussstellung zurück, bis die auf den Steuerschieber durch die Druckluft
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Kolbenstange d übertragen wird, verursacht keine axiale Belastung derselben, weil diese durch die Belastung des Kolbens e durch die Druckluft im Gleichgewicht gehalten wird. Der Bremskolben P wird sich in seine rechte Endstellung einstellen, weil der Kolbendruck auf der linken Seite des Bremskolbens grösser ist als auf der rechten Seite, entsprechend dem Querschnitt der
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Spannung, bzw. die Spannung wie in der Hauptzuleitung E herrscht.
Um die Bremse in Tätigkeit zu setzen und eine beliebige Bremskraft einzustellen, lässt der Lokomotivführer eine geringe Luftmenge aus der Hauptzuleitung E ins Freie abströmen und ermässigt damit den Dluck in derselben, je nach der Grösse der gewünschten Bremswirkung, die ei im Zug einstellen will, z. B. um o'2 Atm. Durch diese geringe Druckverminderung werden der Kolben K und die Stange d (Fig. 3) durch die Spannung der Feder/2 ein Stück nach links bewegt. Der Schieber s folgt dieser Bewegung, weil der Luftdruck den Schieber stets in Gleichgewichtslage hält, und öffnet die Auslasskanäle h, wodurch Luft auf der linken Seite des Bremskolbens teilweise entweichen kann.
Führt der Lokomotivführer das Führerbremsventil in die Abschlussstellung, damit keine Luft mehr aus der Hauptzuleitung E entweichen kann, so bleibt der Steuerkolben K sofort stehen und die Federspannung der Feder/1 drückt dann den Steuerschieber s soweit zurück, bis die Auslasskanäle h geschlossen werden und der verminderte Luftdruck auf den Steuerschieber die jetzige verringerte Federspannung der Feder/1 im Gleichgewicht hält. Lässt der Lokomotivführer erneuert Luft aus der Hauptzuleitung E entweichen, so tritt derselbe Vorgang wieder ein. Der Steuerkolben K bewegt sich weiter nach links, der Steuerschiebers öffnet die Auslasskanäle k und lässt Luft entweichen.
Schliesst der Lokomotivführer das Führer-
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verringerte Federspannung dem weiter verminderten Luftdruck das Gleichgewicht hält, d. h. @ede Lage des Steuerkolbens K ergibt eine ganz bestimmte verminderte Spannung der Druckluft hinter dem Schnellbremsventil und in der linken Seite des Bremszylinders, d. h. eine ganz bestimmte Bremswirkung, die durch den Unterschied der Spannung der Druckluft an den beiden
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zum Bremszylinder strömen. Wird das Führerbremsventil geschlossen, so strömt die Druckluft nur so lange zum Bremszylinder, bis der erhöhte Druck im Bremszylinder den Steuerschieber in seine Abschlussstellung zurückschiebt, damit keine Luft mehr nachströmen kann.
Hiedurch entsteht eine höhere Federspannung, entsprechend dem erhöhten Druck im Bremszylinder, d. h. die verminderte Spannung der Druckluft multipliziert mit der wirksamen Kolbenfläche des Schiebers s ist stets gleich der Federspannung der Feder fl. Die Stange à des Schnellbremsventils ist vollständig entlastet. Die grösste Kraft, die erforderlich ist, um den Steuerschieber s und den Kolben c zu bewegen, entspricht nur der Reibung dieser kleinen Teile und ist ganz klein, da diese entlastet sind. Die Reibung ist nicht grösser, als dass der Steuerschieber s mit Kolben c sich von selbst nach unten bewegt. wenn das Schnellbremsventil sich in senkrechter
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Verschiebung des Steuerkolbens K bewirkt, wie aus Folgendem hervorgeht.
Nimmt man den Durchmesser des Steuerschiebers s mit 45 MW, der gross genug ist für die grössten Bremszylinder,
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5 keg, die zur Verfügung steht, um den kleinen Steuerschieber s und den Entlastungskolben c zu verschieben, die so leicht gehen, dass höchstens i kg Widerstand zu übel winden Lt.
Das Schnellbremsventil selbst gibt auch eine aussergewöhnlich feine Regulierung, weil
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ist es möglich, auch weil die Masse des Schiebers s so klein ist, Druckunterschiede von 0#I Atm. einzustellen. Es kann bei der angegebenen Bremsanordnung jede. Schnellbremsventilkonstruktion benutzt werden, bei welcher das Schnellbremsventil nur durch den jeweiligen Leitung"-, Bremsund Federdruck in der beschriebenen Weise beeinflusst wird,
Bei der angegebenen Anordnung wird die Druckluftmenge, die der Kolben K infolge seiner Verschiebung bei einer Druckverminderung in der Hauptzuleitung E verdrängt, in diese zurückgeschoben, sie arbeitet so dem Druckabfall in der Hauptzuleitung entgegen,
wodurch die Schnelligkeit der Beeinflussung der Bremse der letzten Wagen im Vergleich zu der Bremse der ersten bei sehr langen Zügen beeinträchtigt wird. Dies kann dadurch aufgehoben werden, dass der Steuerkolben K (Fig. 4) so ausgebildet wird, dass bei Verminderung des Druckes in der Hauptzuleitung der Kolben K bei seiner Bewegung nach links den Kanal o freigibt, wodurch der Zusatzraum R eingeschaltet wird, der die von dem Steuerkolben K oder c verdrängte Luftmenge, gegebenenfalls noch eine grössere, aufnimmt. Die Druckverminderung oder Luftwelle wird hiedurch nicht abgeschwächt, sondern eilt vom ersten Steuerkolben K zu dem folgenden Steuerkolben K usw., so dass alle Steuerkolben K in schneller Aufeinanderfolge bis zum letzten Wagen in Bremsstellung bewegt werden.
Eine gewisse Zeit braucht die Luftwelle, um den letzten Wagen zu erreichen, weil bei langer Rohrleitung die Luftreibung an den Rohrwandungen eine
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langen Güterzuges etwas später auftreten als beim ersten. Beim Lösen der Bremse schaltet der Steuerkolben K bei seiner Bewegung nach rechts den Zusatzraum R wieder aus und lässt die Luft in demselben durch das Loch p ins Freie entweichen.
Um die Höhe der jeweiligen grössten Bremswirkung der Bremse für Personen-und Güterzüge usw. festzulegen, damit der Lokomotivführer nicht imstande sei, diese zu erhöhen, wird die Stange d mit einem Bund t versehen, der sich in seiner äussersten, bzw. Rechtsstellung, gegen den jeweilig eingestellten Anschlag des Hebels m legt. Wenn der Lokomotivführer jetzt den Druck in der Hauptzuleitung stark vermindert, kann die Stange d nicht dem Kolben weiter
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hebe ! M Ist als beweglicher Hebel von verschiedener Dicke ausgebildet und kann mittels eines Gestänges von der Aussenseite des Gestelles des Wagens eingestellt werden. Je nach der Dicke des Anschlages, welche als Hubbegrenzung eingestellt wird, ergibt sich die Grösse der jeweilig gewünschten maximalen Bremswirkung. Durch diese Anordnung kann nun z.
B. bei nicht beladenen Wagen die grösste Bremskraft entsprechend ermässigt werden. Hiedurch ist es nur durch das bequeme Einstellen des Anschlaghebels m möglich, die aussergewöhnlich wichtige
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kann. Der Luftbehälter B und das Rückschlagventil V sind vorgesehen, damit die gewünschte
Bremswirkung auch dann eintritt, wenn der Druck in der Hauptzuleitung unnötigerweise erheblich verringert wird oder ganz verschwindet, wie es der Fall ist, wenn der Lokomotivführer die Luft ganz entweichen lässt, oder wenn eine Zugtrennung eintreten sollte.
In diesen Fällen tritt trotzdem sofort die grösste Bremswirkung ein, weil die Luft im Luftbehälter B wegen des Rückschlag- ventils V1 nicht nach der Hauptzuleitung E entweichen kann und das Schnellbremsventil sofort die Luft von der linken Seite des Bremskolbens entweichen lässt, wodurch sofort die grösste Bremswirkung eintritt. Bei Betriebsbremsungen ist zu ersehen, dass sich die Bremswirkung z. B. durch lang anhaltendes Bremsen und kleine Undichtigkeiten des Bremskolbens oder der
Stopfbüchse der Bremskolbenstange usw. bei dieser Bremsanordnung nicht erschöpfen kann, weil der Druck in der Hauptzuleitung E, der stets höher ist als der Druck im Bremszylinder, stets den Luftbehälter auffüllt, wenn in demselben die Spannung unter die der Hauptleitung sinken sollte. Dies ist besonders für Gebirgsbahnen usw. von ausserordentlicher Wichtigkeit.
Auch Undichtigkeiten des Schnellbremsventils selbst werden nicht stören, weil dieses selbst- tätig den eingestellten Druck sofort wieder herstellt, wenn der Druck im Bremszylinder sinken oder sich erhöhen sollte. In der Leitung Es (Fig. i) ist ein Hahn jH angebracht, der vom Wagen aus bedient werden kann. Durch Öffnen des Hahnes Ho dutch Verdrehen desselben um 1800 entweicht die Luft aus der Leitung E, bzw. aus der Hauptzuleitung E, und dies bewirkt eine Schnellbremsung (Notbremsung).
Damit die Bremswirkung auch in diesem Falle sich nicht erschöpfen kann, ist der Hahn mit einem federbelasteten Ventil F (Fig. 6) versehen, wodurch die Druckverminderung in der Hauptzuleitung nicht grösser werden kann, als erforderlich ist, um die grösste Bremswirkung einzustellen. Durch entsprechendes Bedienen des Hahnes kann die Bremse in derselben Weise wie von der Lokomotive aus bedient werden, d. h. es kann jede beliebige Bremswirkung eingestellt werden.
Bemerkenswert ist, dass die Bremswirkung niemals abhängig ist von der Stellung des Bremskolbens oder von dem Spiel zwischen Bremsbacken und Rädern, sondern nur abhängig ist von der Druckverminderung oder-vergrösserung in der Hauptzuleitung E, bzw. Rohrleitung E,. Soll die Bremse bei einem Wagen ausgeschaltet oder dieser als Leitungswagen benutzt werden, so wird der Hahn Hi (Fig. i und 6) um go0 verdreht, wodurch die Luft aus der Rohrleitung E bzw. aus der linken Seite des Bremszylinders durch das Rückschlagventil V1 (Fig. 6) nach Rohrleitung EI und die Luft aus dieser und aus dem Luftbehälter B und der rechten Seite des-Bremszylinders durch den Kanal u und durch die Öffnung w des Absperrhahnes Hl und Kanal y ins Freie entweichen kann.
Der Bremskolben selbst wird durch die Feder G in seine rechte Endlage gebracht, wenn er sich nicht schon in dieser Lage befindet, damit die Bremsbacken nach Entweichen der Luft nicht zum Anliegen kommen.
Satt des einfachen Bremszylinders mit einem Bremskolben kann der erstere verlängert und mit zwei Bremskolben P1 und j ? s versehen werden (Fig. 2), wodurch bei derselben Wirkungsweise die doppelte Bremskraft erzeugt wird, als mit einem Kolben. Bei dieser Bremsanordnung stehen die Aussenseiten der beiden Bremskolben miteinander, bzw. mit dem Druckluftbehälter in Verbindung und der Raum zwischen den beiden Kolben mit dem Schnellbremsventil in Verbindung oder umgekehrt. Die Bremsanordnung kann auch so getroffen werden, dass der oder die Bremskolben in ihre Lösestellungen statt beiderseits unter Druckluft von gleicher Spannung unter Atmosphärendruck (Null) stehen, d. h. beim Bremsen wird Druckluft von beliebiger Spannung in den Bremszylinder einseitig eingelassen (Einkammerbremsen), Fig. 7.
Fig. 8 zeigt das zugehörige Schnellbremsventil D'.
Um die Bremse in Tätigkeit zu setzen, lässt der Lokomotivführer eine geringe Luftmenge aus der Hauptzuleitung E'ins Freie abströmen und ermässigt damit den Druck in derselben j nach der Grösse der gewünschten Bremswirkung, die er im Zug einstellen will. Durch diese geringe Druckverminderung werden der Kolben K'und die Stange d' (Fig. 8) durch die Spannung der Feder/'\ ein Stück nach rechts bewegt, wodurch, wie unter Fig. 3 beschrieben, ein verminderter Luftdruck im Bremszylinder entsprechend der Verschiebung des Kolbens K'eingestellt wird. Das Schnellbremsventil Fig. 8 ist gegenüber dem in Fig. 3 beschriebenen dadurch vereinfacht worden, dass der Entlastungskolben c und der von ihm getrennt angeordnete Steuer kolben K durch den Steuerkolben K'ersetzt worden ist.
Die jeweilige Bremswirkung kann auch dadurch eingestellt werden, dass der Steuerkolben K bzw, K'in der beschriebenen Weise durch eine geeignete elektrische Kraft, z. B. durch
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eine bestimmte Lage des Eisenkernes, bzw. des Steuerkolbens K entspricht, wobei die Bremswirkung gleichzeitig durch Druekluftverminderung in der Hauptzuleitung und durch Elektrizität oder getrennt durch Verminderung des Luftdruckes in der Hauptzuleitung oder durch Elektrizität eingestellt werden kann. Ein Hauptvorteil der beschriebenen Bremsanordnung ist, dass die Herstellungskosten der Bremse im Vergleich zu den besten bekannten Bremsen durch ihre Einfachheit ganz minimal sind.
Ein anderer Vorteil ist auch, dass sämtliche Teile, abgesehen vom Bremszylinder, bei allen Bremsen der verschiedenen Züge ganz gleich ausgeführt werden können, was für den Betrieb und die Herstellung sehr wichtig ist.
PATENT-ANSPRÜCHE : i. Ein-oder Mehrkammerdruckluftbremse, gekennzeichnet durch ein leicht bewegliches Schnellbremsventil, das nur durch Leitungs-, Brems-und Federdruck derart beeinflusst wird, dass jeder Druckänderung in der Hauptzuleitung ein bestimmter Bremsdruck entspricht, wobei die maximale Bremswirkung durch eine geringe Druckänderung in der Hauptzuleitung erzielt wird.