DE102022113561A1

DE102022113561A1 - Bremssystem eines Schienenfahrzeuges

Info

Publication number: DE102022113561A1
Application number: DE102022113561.6A
Authority: DE
Inventors: Martin Gohlke
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 2022-05-30
Filing date: 2022-05-30
Publication date: 2023-11-30
Also published as: WO2023232324A1

Abstract

Ein Bremssystem für ein Schienenfahrzeug, aufweisend mindestens einen einem Rad oder einer am Rad drehfest angeordneten Bremsscheibe (2) zugeordneten, einen Reibbelag (32) aufweisenden Bremsbelag (3), wenigstens eine Zuspanneinrichtung (4) und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Zuspanneinrichtung (4), wobei die Steuereinrichtung ein mit einer Hauptluftleitung (7) und einem Druckluftbehälter (6) gekoppeltes Steuerventil (5) aufweist, und dem mindestens einen Bremsbelag (3) wenigstens ein Auffangbehälter (8) zum Auffangen von bei einem Bremsvorgang entstehendem Bremsstaub zugeordnet ist, wobei mit dem Auffangbehälter (8) ein Unterdruckerzeuger (9) zur Erzeugung eines Unterdrucks in dem Auffangbehälter (8) luftoffen gekoppelt ist, ist so ausgebildet, dass dem Unterdruckerzeuger (9) funktional ein Venturi-Wäscher (12) zugeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein Schienenfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Bremssysteme sind hinlänglich bekannt und beispielsweise in der DE 10 2011 113 073 B4 beschrieben.
Bei einer Bremsung des Schienenfahrzeuges, bei der ein Bremsbelag gegen eine Bremsscheibe oder ein Rad gepresst wird, entsteht durch die Reibung Abrieb in Form von Bremsstaub.
Um zu verhindern, dass dieser Bremsstaub in die Umwelt gelangt und diese belastet, ist es bekannt, den Bremsstaub abzusaugen und in einem Sammelbehälter zu deponieren.
In der DE 20 2007 000 244 U1 ist ein Bremssystem offenbart, bei dem der entstehende Bremsstaub mittels eines die Bremsscheibe und die Bremsbeläge überstreichenden Luftstroms durch ein Filterelement geführt wird, wobei der Luftstrom durch ein Venturi-Rohr erzeugt wird, das auf einer Reinraumseite des Filters angeordnet ist.
In der DE 11 2013 005 330 T5 ist ein Partikelfänger mit einem Impeller thematisiert, bei dem der Impeller über eine an der Bremsscheibe oder am Fahrzeugrad angedrückte Rolle angetrieben und ein Unterdruck zum Absaugen des Bremsstaubes über ein am Reibkontakt angeordnetes Saugrohr erzeugt wird.
Nachteilig bei dem vorgenannten Stand der Technik ist u.a. der dauerhafte Betrieb der Absaugung, was zu einem erhöhten Energieverlust sowie einer Standzeitreduzierung des Bremssystems insgesamt führt.
Um hier Abhilfe zu schaffen, ist in der DE 10 2020 100 328 A1 ein Bremssystem vorgeschlagen, bei dem die Absaugung des Bremsstaubs nur während eines Bremsvorgangs erfolgt. Prinzipiell hat sich die darin definierte Konstruktion bewährt.
Alle bekannten Bremssysteme sind jedoch so konzipiert, dass der Bremsstaub in einem Sammelbehälter gesammelt wird, der nach Befüllen aufwändig, zeit- und kostenintensiv geleert oder gewechselt werden muss.
Unabhängig davon benötigt ein solcher Sammelbehälter, auch für die erforderliche Installation, einen entsprechenden Raum, was der ständigen Forderung nach einer kompakten Bauweise entgegensteht.
Da die Menge des aufgefangenen Bremsstaubs nur schwer abgeschätzt werden kann, wird der Füllstand mit entsprechenden Funktionsteilen überwacht, was naturgemäß gleichfalls mit relativ hohen Kosten sowohl in der Beschaffung wie auch im Betrieb verbunden ist.
Staubfilter, die in den bekannten Bremssystemen vorgesehen sind, verbrauchen überdies einen Teil der eigentlich für die Absaugung erforderlichen Strömungsenergie, so dass auch daraus in Addition mit den vorgenannten Nachteilen die bekannten Bremssysteme nicht den gestellten Anforderungen gerecht werdend.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bremssystem der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass die Funktionsfähigkeit verbessert wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Bremssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Durch den erfindungsgemäßen Einsatz eines Venturi-Wäschers erfolgt eine Umwandlung der äußerst kleinen Partikel des Bremsstaubes in größere Partikel, die als Wassertropfen vorliegen mit eingebettetem Bremsstaubpartikeln, was eine Abgabe direkt in die Umwelt ermöglicht, ohne Einsammeln des Bremsstaubes, wie beim Stand der Technik erforderlich.
Da die geringe Partikelgröße des durch Abrieb entstehenden Bremsstaubs bei unmittelbarer Entsorgung, wie beim Stand der Technik, eine Umweltgefährdung mit sich bringt, besteht diese Gefahr bei einem Bremssystem nach der Erfindung nicht mehr.
Ein bisher erforderliches aufwändiges Reinigen der Abluft sowie das Sammeln und regelmäßige Entsorgen des Bremsstaubs entfällt nun, was naturgemäß auch zu einer Kostenminimierung beiträgt.
Darüber hinaus lässt sich die Erfindung mit geringem konstruktivem und fertigungstechnischem Aufwand realisieren, da, wie erwähnt, zum einen auf einen Sammelbehälter für den Bremsstaub verzichtet werden kann und zum anderen ein Venturi-Wäscher als an sich bekanntes Bauteil eingesetzt werden kann.
Zur Funktionsfähigkeit des Venturi-Wäschers ist lediglich ein Behälter für eine geringe Menge einer geeigneten Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, erforderlich, das in den Venturi-Wäscher eingesprüht wird und das den feinen Abrieb bindet, so dass dieser nicht in die Umgebung entweichen kann.
Zwar ist ein Wasserbehälter erforderlich, jedoch ist dieser hinsichtlich seiner Abmaße wesentlich kleiner als der bisher zum Einsatz kommende Sammelbehälter, so dass der erforderliche Bauraum zur Unterbringung des Bremssystems entsprechend kleiner vorgehalten werden kann.
Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung kann der Unterdruckerzeuger mit einer Steuereinrichtung gekoppelt sein, mit der die Zuspanneinrichtung der Bremse steuerbar ist, wie dies aus der DE 10 2020 100 328 A1 bekannt ist. D.h., die Absaugung erfolgt nur dann, wenn eine Bremsung erfolgt mit entsprechendem Abrieb des Reibmaterials.
Der Unterdruckerzeuger kann in Strömungsrichtung des Bremsstaubs dem Venturi-Wäscher nachgeordnet sein, wobei der Flüssigkeitsbehälter dem Eintrittsbereich für den Bremsstaub zugeordnet ist. Prinzipiell denkbar ist allerdings auch, den Unterdruckerzeuger in Strömungsrichtung des Bremsstaubs vor dem Venturi-Wäscher anzuordnen.
Im Übrigen können auch bestehende Bremssysteme, insbesondere das aus der De 10 2020 100 328 A1 bekannte, entsprechend der Erfindung konfiguriert werden, da lediglich der Sammelbehälter zu entfernen und der Venturi-Wäscher montiert werden muss.
Die Steuereinrichtung, die neben einem Bremsbelag, der an eine Bremsscheibe oder ein Rad im Fall einer Bremsung pressbar ist, weist das Bremssystem einen Druckluftbehälter auf, der mit einem Steuerventil gekoppelt ist, das an eine Hauptluftleitung angeschlossen ist.
Der Unterdruckerzeuger ist mit dem Auffangbehälter verbunden, in den der Bremsstaub unmittelbar gelangt, wobei die Absaugung mittels Druckluft erfolgt, die zur Funktion der Bremse bereits zur Verfügung steht.
Dabei kann der Unterdruckerzeuger als Injektor ausgebildet sein, der kostengünstig herstellbar ist und in jeder Einsatzbedingung eingesetzt werden kann.
Um einen in der Hauptluftleitung bzw. dem Druckluftbehälter vorhandenen Überdruck zu reduzieren, ist zwischen dem Unterdruckerzeuger und dem Steuerventil ein Drosselventil angeordnet, wie nach einem weiteren Gedanken der Erfindung vorgesehen.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Bremssystems.
Die Figur zeigt schematisch ein vorzugsweise elektropneumatisches Bremssystem für ein Schienenfahrzeug, wobei ein solches Schienenfahrzeug üblicherweise mehrere Wagen mit Drehgestellen mit Radachsen aufweist.
Jeder Radachse sind elektropneumatisch betätigte Bremssysteme zugeordnet mit jeweils einem Bremsbelag 3, der an eine am Rad drehfest angeordnete Bremsscheibe 2 oder dem Rad selbst bei einer Bremsung angepresst wird, wobei durch Abrieb an der Reibpaarung Bremsstaub freigesetzt wird.
Weiter ist eine Zuspanneinrichtung 4 vorgesehen, mit der der Bremsbelag 3 gegen die Bremsscheibe 2 oder das Rad mittels Druckluft gepresst wird.
Zur Steuerung der Zuspanneinrichtung 4 ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die ein mit einer Hauptluftleitung 7 und einem Druckluftbehälter 6 gekoppeltes Steuerventil 5 aufweist.
Dabei besteht die Zuspanneinrichtung 4 im Wesentlichen aus einem pneumatischen Bremszylinder, mit dem der Bremsdruck auf den Bremsbelag 3 aufgebracht wird. Dabei kann das Steuerventil 5 pneumatisch und/oder elektronisch ansteuerbar sein, um den gewünschten Bremsdruck bereitzustellen.
Dem Bremsbelag 3 zugeordnet ist im Beispiel ein Auffangbehälter 8 zum Auffangen des bei einer Bremsung entstehendem Bremsstaubes, wobei der Auffangbehälter 8 mit einem Unterdruckerzeuger 9 zur Erzeugung eines Unterdrucks in dem Auffangbehälter 8 gekoppelt ist. Dadurch wird der bei einem Bremsvorgang entstehende Bremsstaub vom Bremsbelag 3 in den Auffangbehälter 8 gesaugt.
Im Übrigen weist der Bremsbelag 3 einen Belaghalter 31 und einen damit verbundenen, die Bremsscheibe 2 im Fall einer Bremsung kontaktierenden Reibbelag 32 auf.
Um zu gewährleisten, dass der Unterdruckerzeuger 9 nur dann in Funktion ist, wenn die Zuspanneinrichtung 4 zur Bremsung aktiviert ist, ist der Unterdruckerzeuger 9 über die Steuereinrichtung ansteuerbar, bevorzugt über das Steuerventil 5.
Für eine Voreinstellung des durch den Unterdruckerzeuger 9 zu erzeugenden Unterdruck ist zwischen dem Unterdruckerzeuger 9 und dem Steuerventil 5 in einer Druckleitung 10 ein Drosselventil 11 angeordnet.
Zur Erzeugung eines Sogs im Innenraum des Auffangbehälters 8 ist an dem Auffangbehälter 8 ein Rohr angeschlossen, das in eine seitliche Öffnung des Unterdruckerzeugers 9 mündet.
Erfindungsgemäß ist an den Unterdruckerzeuger 9, in die mit einem Pfeil gekennzeichnete Strömungsrichtung des Bremsstaubes gesehen, ein Venturi-Wäscher 12 angeschlossen, der zur Umgebung hin offen ist, wobei der Ausstoß von mit Flüssigkeitstropfen ummantelten Staubkörnern des Abriebs durch ein Strahlenbündel verdeutlicht ist.
Anstelle der nach dem in Strömungsrichtung des Bremsstaubs dem Unterdruckerzeuger 9 nachgeordneten Anordnung des Venturi-Wäschers 12 besteht auch die Möglichkeit, diesen vor dem Unterdruckerzeuger 9 zu positionieren.
BEZUGSZEICHENLISTE

2: Bremsscheibe
3: Bremsbelag
4: Zuspanneinrichtung
5: Steuerventil
6: Druckluftbehälter
7: Hauptluftleitung
8: Auffangbehälter
9: Unterdruckerzeuger
10: Druckleitung
11: Drosselventil
12: Venturi-Wäscher
31: Belaghalter
32: Reibbelag

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102011113073 B4 [0002]
DE 202007000244 U1 [0005]
DE 112013005330 T5 [0006]
DE 102020100328 A1 [0008, 0021]

Claims

Bremssystem für ein Schienenfahrzeug, aufweisend mindestens einen einem Rad oder einer am Rad drehfest angeordneten Bremsscheibe (2) zugeordneten, einen Reibbelag (32) aufweisenden Bremsbelag (3), wenigstens eine Zuspanneinrichtung (4) und eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Zuspanneinrichtung (4), wobei die Steuereinrichtung ein mit einer Hauptluftleitung (7) und einem Druckluftbehälter (6) gekoppeltes Steuerventil (5) aufweist, und dem mindestens einen Bremsbelag (3) wenigstens ein Auffangbehälter (8) zum Auffangen von bei einem Bremsvorgang entstehendem Bremsstaub zugeordnet ist, wobei mit dem Auffangbehälter (8) ein Unterdruckerzeuger (9) zur Erzeugung eines Unterdrucks in dem Auffangbehälter (8) luftoffen gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Unterdruckerzeuger (9) funktional ein Venturi-Wäscher (12) zugeordnet ist.
Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Venturi-Wäscher (12) in Strömungsrichtung des Bremsstaubs vor dem Unterdruckerzeuger (9) angeordnet ist.
Bremssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Venturi-Wäscher (12) in Strömungsrichtung des Bremsstaubs nach dem Unterdruckerzeuger (9) positioniert ist.
Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruckerzeuger (9) gemeinsam mit der Steuereinrichtung über die Steuereinrichtung zur Steuerung der Zuspanneinrichtung (4) ansteuerbar ist.
Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Unterdruckerzeuger (9) als Injektor ausgebildet ist.
Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Unterdruckerzeuger (9) und dem Steuerventil (5) ein Drosselventil (11) angeordnet ist.
Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Venturi-Wäscher (12) am Eingang des Bremsstaubs einen Flüssigkeitsbehälter zum Einsprühen von Flüssigkeit in den Innenraum des Venturi-Wäschers (12) aufweist.
Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des Venturi-Wäschers (12) zur Umgebung hin offen ist.