DE10220214A1 - Verfahren und Anlage zur Einspeisung von einem Druckmittel in einen Arbeitsdruckbehälter - Google Patents
Verfahren und Anlage zur Einspeisung von einem Druckmittel in einen ArbeitsdruckbehälterInfo
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einspeisung von einem Druckmittel in einen Arbeitsdruckbehälter mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Merkmalen sowie die dazugehörige Vorrichtung mit den im Oberbegriff des Anspruches 7 genannten Merkmalen.
- Es ist bekannt, dass an schienengebundenen Fahrzeugen, insbesondere an Güterfahrzeugen, Zusatzeinrichtungen, beispielsweise zur Betätigung von Kippeinrichtungen zur Entladung der Fahrzeuge, angeordnet sind. Solche Zusatzeinrichtungen können auch Türöffner an Eisenbahnfahrzeugen für den Personenverkehr, an Straßenbahnwagen oder dergleichen schienengebundener Fahrzeuge sein. Diese Zusatzeinrichtungen werden in der Regel pneumatisch durch Druckluft betrieben. Der entsprechend benötigte Arbeitsdruck und die Luftmenge zur Betätigung der Zusatzeinrichtungen werden von am Fahrzeug angeordneten Arbeitsluftbehältern den Zusatzeinrichtungen über Druckluftleitungen zugeführt. Zur Einspeisung der Druckluft in die Arbeitsluftbehälter sind die Fahrzeuge neben der Hauptluftleitung zur Betätigung der Druckluftbremse mit einer zusätzlichen Hauptbehälterluftleitung ausgerüstet. Über eine Druckluftleitung und entsprechende pneumatische Bauteile erfolgt eine Einspeisung der Druckluft aus der Hauptluftbehälterleitung in einen oder in mehrere Arbeitsluftbehälter der einzelnen Fahrzeuge. Die Einspeisung der Druckluft in die Hauptluftbehälterleitung erfolgt dabei mittels eines Kompressors vom Triebfahrzeug aus. Die zusätzliche Hauptluftbehälterleitung ist bei einem Einsatz von pneumatischen Zusatzeinrichtungen unbedingt notwendig, da eine Einspeisung von Druckluft aus der Hauptluftleitung des Bremssystems nicht möglich ist. Eine Einspeisung von Druckluft aus der Hauptluftleitung in die Arbeitsluftbehälter hätte bei einer Druckreduzierung durch entsprechend große Luftentnahme ein Anlegen der Druckluftbremse zur Folge. Bei einer Entnahme von Druckluft aus der Hauptluftleitung des Bremssystems zur Zuführung in die Arbeitsluftbehälter ist eine Beeinträchtigung der Druckluftbremse in ihrer Funktion nicht zu vermeiden.
- Die zusätzliche Hauptluftbehälterleitung zur Versorgung der Arbeitsluftbehälter für die pneumatischen Zusatzeinrichtungen bedingt, dass alle im Zug befindlichen Fahrzeuge mit einer entsprechenden Hauptluftbehälterleitung ausgerüstet und miteinander verbunden beziehungsweise gekuppelt sein müssen. Außerdem ist der Einsatz von Triebfahrzeugen notwendig, die über einen entsprechenden Hauptluftbehälterleitungsanschluss verfügen. Das hat zur Folge, dass ein zusätzlicher hoher Aufwand bei der Disposition der Fahrzeuge erforderlich ist und der Einsatz der Fahrzeuge erheblich eingeschränkt wird.
- Eine Entnahme von Druckluft aus der Hauptluftleitung des Bremssystems zur Zuführung in die Arbeitsluftbehälter ohne Beeinträchtigung der Druckluftbremse in ihrer Funktion ist nur zu vermeiden, wenn die entnommene Luftmenge pro Zeiteinheit so gering ist, dass die Steuerorgane der Bremssteuerung auf Grund ihrer Unempfindlichkeit auf die durch die Druckluftentnahme verursachten geringen Druckschwankungen in der Hauptluftleitung nicht reagieren. Deshalb darf die entnommene Luftmenge pro Zeiteinheit einen bestimmten Wert nicht überschreiten.
- Wird aus der Hauptluftleitung mittels einer Drosseldüse Druckluft entnommen, ist die entnommene Luftmenge pro Zeiteinheit maßgeblich vom Querschnitt der Drosseldüse und der Druckdifferenz zwischen der Hauptluftleitung und dem Arbeitsdruckbehälter abhängig.
- Das heißt, dass bei Verwendung nur einer Drosseldüse mit konstantem Querschnitt zu Beginn eines Füllvorganges und drucklosem Arbeitsdruckbehälter die entnommene Luftmenge pro Zeiteinheit ihren Maximalwert besitzt, während sie bei steigendem Gegendruck im Arbeitsdruckbehälter immer geringer wird, was ein verzögertes Auffüllen der/des Arbeitsdruckbehälter/s zur Folge hätte, da die mögliche Luftmenge nicht mehr aus der Hauptdruckleitung entnommen werden könnte. Dadurch wird die Zeit bis zum vollständigen Auffüllen der Arbeitsdruckbehälter unnötig verlängert.
- Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und die dazugehörige Anlage zur Einspeisung eines Druckmittels in einen Arbeitsdruckbehälter eines schienengebundenen Fahrzeuges zu entwickeln, dass unabhängig vom Vorhandensein einer Hauptdruckbehälterleitung betrieben wird und es ermöglicht, die Druckmittelentnahme aus der Hauptluftleitung in Abhängigkeit vom Druck im Arbeitsdruckbehälter zu steuern ohne die Funktion des Bremssystems zu beeinflussen.
- Die Verkürzung der Füllzeit wird durch dadurch erreicht, dass bei zunehmendem Druck im Arbeitsdruckbehälter und dadurch abnehmender Luftströmung die Druckmittelentnahme aus der Hauptluftleitung über eine zweite Drosseldüse mit größerem Querschnitt durchgeführt und das entnommene Druckmittel gesteuert dem Arbeitsdruckbehälter zugeführt wird. Dadurch wird die Zeit bis zum vollständigen Auffüllen der/des Arbeitsdruckbehälter/s wesentlich verkürzt.
- Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Einspeisung von einem Druckmittel in einen Arbeitsdruckbehälter mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen sowie durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 7 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass dem Arbeitsdruckbehälter des Fahrzeuges bei gelösten Druckbremsen ein Druckmittel aus einer vom Triebfahrzeug mit allen Fahrzeugen verbundenen Hauptdruckleitung des Bremssystems zugeführt wird, beziehungsweise dass eine alle Fahrzeuge verbindende Hauptdruckleitung der Bremsanlage über eine Druckleitung, zwei Drosseldüsen, zwei Steuerventile und ein Rückschlagventil mit dem Arbeitsdruckbehälter des jeweiligen Fahrzeuges verbunden sind, wird erreicht, dass die Einspeisung eines Druckmittels in den Arbeitsdruckbehälter eines mit Zusatzeinrichtungen versehenen schienengebundenen Fahrzeuges ohne Vorhandensein einer zusätzlichen Hauptdruckbehälterleitung erfolgt. Das Druckmittel wird aus der Hauptdruckleitung des Bremssystems nur bei gelöster Druckbremse entnommen.
- Die Druckmittelentnahme aus der Hauptdruckleitung erfolgt zu Beginn des Füllvorganges, also bei drucklosem Arbeitsdruckbehälter, über eine Drosseldüse mit einem Querschnitt, der auf die maximale Druckdifferenz zwischen der Hauptdruckleitung und dem/den Arbeitsdruckbehälter/n abgestimmt ist. Sinkt die Luftströmung während des Füllvorganges aufgrund des steigenden Gegendruckes unter einen einstellbaren Wert, wird der weitere Füllvorgang über eine zweite Drosseldüse mit größerem Querschnitt bis zum vollständigen Auffüllen der/des Arbeitsdruckbehälter/s weitergeführt.
- Dadurch wird trotz beschleunigter Füllzeit die mögliche Luftmenge pro Zeiteinheit nicht überschritten, so dass eine Beeinträchtigung der Druckbremse des schienengebundenen Fahrzeuges in ihrer Funktion ausgeschlossen wird. Bei der Zusammenstellung der Züge ist es nicht mehr erforderlich, dass jedes einzelne Fahrzeug mit einer Hauptdruckbehälterleitung ausgerüstet ist. Dadurch werden die Kosten bei der Disposition der Fahrzeuge reduziert und der Aufwand verringert. Durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Lösung können bei der Zusammenstellung eines Zuges alle vorhandenen Fahrzeuge eingesetzt werden. Die Funktionsweise der pneumatischen Zusatzeinrichtungen an den Fahrzeugen ist gewährleistet und eine Beeinträchtigung der Wirkungsweise der Druckbremsen wird ausgeschlossen.
- In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das dem Arbeitsdruckbehälter zugeführte Druckmittelvolumen durch Anordnung zweier Drosseldüsen in der zu dem Arbeitsdruckbehälter führenden Druckleitung einstell- und regelbar. Damit wird erreicht, dass beim Auffüllen der drucklosen Arbeitsdruckbehälter als auch beim Nachspeisen von verbrauchten Druckmitteln nur eine geringe Menge an Druckmitteln aus der Hauptdruckleitung entnommen wird. Die Druckentnahme ist so gering, dass der eingestellte Wert, bei dem eine Zuführung des Druckmittels zu dem Arbeitsdruckbehälter erfolgt, nicht überschritten wird. Durch die geringe Druckentnahme wird die Funktion der Druckbremse der Fahrzeuge beim Bremsen und Lösen nicht beeinträchtigt.
- Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.
- Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnung, die eine schematische Darstellung einer Anlage zur Einspeisung von einem Druckmittel in einen Arbeitsdruckbehälter zeigt, näher erläutert.
- Die Erfindung wird am Beispiel eines Güterfahrzeuges erläutert, das mit einer pneumatischen Zusatzeinrichtung zum Öffnen und Schließen der Seitenwände zur Entleerung des Fahrzeuges versehen ist. Die erfindungsgemäße Lösung beschränkt sich nicht nur auf das angegebene Ausführungsbeispiel. Sie ist für alle schienengebundenen Fahrzeuge einsetzbar, die mit druckbetätigten Zusatzeinrichtungen, wie Türöffner, Kippvorrichtungen oder dergleichen, versehen sind.
- Die im Ausführungsbeispiel verwendeten Begriffe beziehen sich auf den Einsatz des verwendeten Druckmittels, in diesem Fall auf Luft, so dass beispielsweise für den in den Ansprüchen verwendeten Begriff der Hauptdruckleitung 10 der Begriff Hauptluftleitung 10 verwendet wird. Der Einsatz der erfindungsgemäßen Lösung ist nicht nur auf Luft als Druckmittel beschränkt. Es können auch andere pneumatische Druckmittel zum Einsatz gelangen.
- An dem Güterfahrzeug ist eine Hauptluftleitung 10 für das Bremssystem des Güterfahrzeuges angeordnet. Die Hauptluftleitung 10 stellt die Verbindung von allen Fahrzeugen mit dem Triebfahrzeug her und dient zur Übertragung des Arbeits- und Signalübertragungsmediums zur jeweiligen Druckluftbremse der einzelnen Fahrzeuge. Zur Versorgung der an dem Güterfahrzeug angeordneten pneumatischen Zusatzeinrichtungen mit der entsprechenden Druckluft dienen vorrangig ein oder mehrere am Güterfahrzeug angeordnete Arbeitsluftbehälter 16. Eine Versorgung der Zusatzeinrichtung mit der entsprechend benötigten Druckluft kann auch, wie weiter unten beschrieben, über eine Luftleitung 12 erfolgen, die mit einer zur Steuerplatte der Zusatzeinrichtung führenden Luftleitung 14 verbunden ist. Die Betätigung der Klappenzylinder der Zusatzeinrichtung erfolgt über eine am Güterfahrzeug angeordnete Steuerplatte, die über die Luftleitung 14 sowie einem Filter 26 mit dem Arbeitsluftbehälter 16 sowie mit der Luftleitung 12 verbunden ist. Die Druckluft dient dabei als Arbeitsübertragungsmedium zur Betätigung der Klappenzylinder und als Signalübertragungsmittel für die Steuerplatte.
- Die Versorgung des Arbeitsluftbehälters 16 mit der benötigten Druckluft erfolgt über die Hauptluftleitung 10 des Bremssystems bei gelöster Druckluftbremse. Dabei ist die Hauptluftleitung 10 des Bremssystems über eine Luftleitung 12 und entsprechende pneumatische Betätigungsmittel mit dem Arbeitsluftbehälter 16 verbunden. In der Luftleitung 12 ist in Strömungsrichtung der Luft ein Filter 18, zwei Drosseldüsen 28 und 29, zwei Steuerventile 20 und 21 und ein Rückschlagventil 22 angeordnet.
- Das über den Druck im Arbeitsdruckbehälter 16 verstellbare Steuerventil 21 wird bei Erreichen eines entsprechend eingestellten Druckes im Arbeitsdruckbehälter 16 umgeschaltet. Die Druckmittelentnahme aus der Hauptluftleitung 10 erfolgt in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerventils 21 wahlweise über die Drosseldüse 28 oder über die Drosseldüse 29. In der in der Figur dargestellte Grundstellung des Steuerventils 21 ist die Düse 28 mit kleinerem Durchmesser von ca. 0,6 mm wirksam, wenn der Druck im Arbeitsdruckbehälter 16 ca. p < 3,5 bar beträgt. Der Düsenquerschnitt der Drosseldüse 28 wird so gewählt, das in diesem Abschnitt des Füllvorganges die durch die Unempfindlichkeit der Bremseinrichtung bestimmte zulässige Druckmittelentnahme aus der Hauptdruckleitung ausgenutzt wird. Der Druckanstieg im Arbeitsdruckbehälter erfolgt je nach Wahl des Düsenquerschnittes und der Leitungsquerschnitte im Druckbereich von 0 bar und ca. 3,5 bar nahezu linear. Bei steigendem Druck im Arbeitsdruckbehälter und gleichbleibendem Düsenquerschnitt verringert sich die Luftströmung aufgrund der geringer werdenden Druckdifferenz zwischen dem Druck in der Hauptdruckleitung und dem Druck im Arbeitsdruckbehälter, was zu einer starken Verlangsamung der weiteren Füllvorganges führen würde. (Fig. 2 und 3)
- Das Steuerventil 21, das als ein druckverstellbares 3/2 Wegeventil ausgebildet ist, schaltet bei Erreichen des am Steuerventils 21 eingestellten Wertes von beispielsweise p ≥ 3,5 bar um. Das bedeutet, dass bei einem Druck im Arbeitsdruckbehälter 16 von p ≥ 3,5 bar das Steuerventil 21 aus seiner in der Figur dargestellten Grundstellung umgeschaltet wird. Steigt also der Druck im Arbeitsdruckbehälter 16 auf einen Wert, ab dem die Luftentnahme aus der Hauptluftleitung unter den zulässigen Wert absinkt, wird das Steuerventil 21 in Abhängigkeit vom Druck im Arbeitsdruckbehälter 16 umgeschaltet, wodurch die Drosseldüse 28 ab- und die Düse 29 mit größerem Querschnitt zugeschaltet wird, was zu einer Vergrößerung des wirksamen Querschnitts und somit wieder zu einer Anhebung der Luftströmung bis auf den maximal zulässigen Wert führt. Dabei wird durch die Drosseldüsen 28 und 29 eine jeweils einstellbare Luftmenge aus der Hauptluftleitung 10 entnommen. Die Verstellung des Steuerventils 21 erfolgt, wie beschrieben, bei Erreichen eines am Steuerventil 21 eingestellten Druckes im Arbeitsdruckbehälter 16. Dazu ist das Steuerventil 21 mit einer Luftleitung 15 zur Zuführung des Druckes aus dem Arbeitsdruckbehälter 16 zum Steuerventil 21 verbunden.
- Durch die Anordnung der Drosseldüsen 28 und 29 in der Luftleitung 12 wird erreicht, dass bei Bedarf nur eine bestimmte Luftmenge aus der Hauptluftleitung 10 entnommen und dem Arbeitsluftbehälter 16 und über die Luftleitung 14 der Steuerplatte zugeführt wird. Über die Drosseldüsen 28 und 29 ist die zu entnehmende Luftmenge einstellbar. Dabei wird der Wert so eingestellt, dass bei einer Luftentnahme aus der Hauptluftleitung 10 nur so viel Luft entnommen wird, dass die Funktion der Druckluftbremsen im Zug beim Bremsvorgang und beim Lösen nicht beeinflusst wird.
- Über das Steuerventil 20 erfolgt eine über den Luftdruck in der Hauptluftleitung 10 geregelte Entnahme der Druckluft. Nur bei Vorliegen eines bestimmten Druckes in der Hauptluftleitung 10 erfolgt eine Entnahme von Luft aus der Hauptluftleitung 10 und Zuführung zu dem Arbeitsluftbehälter 16. Dabei ist der entsprechende Entnahmedruck an dem Steuerventil 20 einstell- und regelbar. Da in der Regel die Hauptluftleitung 10 zur Betätigung des Bremssystems von Eisenbahnfahrzeugen mit 5 bar betrieben wird, wird der Entnahmedruck an dem als 3/2 oder 5/2 Wegeventil ausgebildeten Steuerventil 20 auf p ≥ 4,6 bar eingestellt. Das bedeutet, dass bei einem Druck von p ≥ 4,6 bar in der Hauptluftleitung 10 das über den Druck in der Hauptluftleitung 10 verstellbare Steuerventil 20 aus seiner in der Figur dargestellten Grundstellung umgeschaltet wird. Dazu ist das Steuerventil 20 mit einer Luftleitung 13 zur Zuführung des Druckes aus der Hauptluftleitung 10 zum Steuerventil 20 verbunden. Eine Luftentnahme aus der Hauptluftleitung 10 erfolgt somit über die Luftleitung 12, über das Filter 18, über die Drosseldüsen 28 oder 29 und über das Rückschlagventil 22 zu dem Arbeitsluftbehälter 16, der entsprechend mit Druckluft bis zur Erreichung des Drucks in der Hauptluftleitung 10 gefüllt wird. Das Rückschlagventil 22 ist dabei so angeordnet, dass bei einer Reduzierung des Druckes in der Hauptluftleitung 10 keine Luft aus dem Arbeitsluftbehälter 16 zurückströmen kann. Außerdem ist nach dem Rückschlagventil 22 die Luftleitung 12 mit der zur Steuerplatte führenden Luftleitung 14 verbunden.
- Mit der erfindungsgemäßen Lösung konnte eine Zuführung von Druckluft aus der Hauptluftleitung 10 des Bremssystems zu den Arbeitsluftbehältern 16 mit verkürzten Füllzeiten realisiert werden, ohne dass dabei eine Beeinträchtigung der Funktion der Druckluftbremse erfolgt. Dabei findet die Entnahme der Druckluft nicht permanent statt, sondern nur bei gelöster Druckluftbremse. Eine zusätzliche Hauptluftbehälterleitung zur Versorgung der Arbeitsluftbehälter 16 mit Druckluft ist nicht mehr erforderlich.
- Die Erfindung hat folgende Vorteile:
- - Die Zeit zum Auffüllen des entleerten Arbeitsluftbehälters kann je nach Wahl der Düsenquerschnitte verkürzt werden.
- - Beim Ergänzen der beim Betätigen der Zusatzeinrichtung verbrauchten Luftmenge wird eine wesentliche Verkürzung der Auffüllzeit erreicht, wenn die Einstellung der Steuerung derart erfolgt, dass der Schaltpunkt des Steuerventils 21 während der Druckluftentnahme aus dem Arbeitsluftbehälter nicht unterschritten wird und dadurch die Düse 29 wirksam bleibt.
- - Der Querschnitt der Düse 28 kann derartig verkleinert werden, dass im Störungsfall bei maximaler Undichtheit des Systems nur eine sehr geringe Luftmenge aus der Hauptluftleitung entweichen kann.
- - Für die Herstellung der Abfahrbereitschaft eines Zuges ist die Durchführung einer Bremsprobe zwingend erforderlich. Mit der Bremsprobe darf erst begonnen werden, wenn die Dichtheit der Hauptluftleitung nachgewiesen ist. Deshalb muss die Auffüllung der aus der Hauptluftleitung gespeisten Arbeitsdruckbehälter spätestens zu Beginn der Bremsprobe abgeschlossen sein. Durch das beschleunigte Auffüllen der Arbeitsdruckbehälter werden Verzögerungen bei der Herstellung der Abfahrbereitschaft des betreffenden Zuges vermieden.
11 Druckleitung
12 Druckleitung
13 Druckleitung
14 Druckleitung
15 Druckleitung
16 Arbeitsdruckbehälter
18 Filter
20 Steuerventil
21 Steuerventil
22 Rückschlagventil
26 Filter
28 Drosseldüse
29 Drosseldüse
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