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Luftbremseinrichtung für Eisenbahnen Bei vakuumgebremsten Zügen sind
Einrichtungen bekannt, mit denen in bekannter Weise durch Aufheben oder Wiederherstellen
des Vakuums in der durch den Zug hindurchgehenden Hauptleitung das Anlegen und Lösen
der Zugbremsen erfolgt, wobei das Triebfahrzeug -vorwiegend mittels Druckluft direkt
gebremst wird und die beiden Bremssysteme durch ein durch das Vakuum der Bremseinrichtung
steuerbares, die Druckluftbremse regelndes Ventil pneumatisch gekuppelt sind.
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Als Steuerorgane zur Beeinflussung der Höhe des Vakuums in der durchgehenden
Zugleitung gibt es Drehschieber-Führerbremsventile, mit denen die relativ großen
Querschnitte zwischen Vakuumzugleitung und Vakuumpumpe bzw. Atmosphäre direkt geschaltet
werden, wodurch aber eine schwierige und umständliche Montage der Rohrleitungen
und relativ große Abmessungen des Führerbremsventils erforderlich sind. Es ist auch
eine Einrichtung bekannt, bei der die Höhe des Vakuums mit einem druckluftbeaufschlagten
Drehschieber-Führerbremsventil in Verbindung mit einem Relaisventil eingestellt
wird, welches erlaubt, Druckluftleitungen mit kleinen Querschnitten zum Führerstand
zu verlegen, wodurch obige Nachteile entfallen.
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Bei beiden Anordnungen wird jedoch die Regelung des Vakuums in Abhängigkeit
von der Betätigungsdauer des Führerbremsventilhebels vorgenommen. Außerdem werden
nach dem Einsteuern eines bestimmten Druckes in die Vakuumzugleitung beim Teilbremsen
oder Teillosen Druckerhöhungen, die durch Undichtigkeiten der Vakuumzugleitung entstehen,
nicht automatisch von der Vakuumpumpe abgesaugt, wodurch eine genaue Regelung der
Vakuumbremse sehr schwierig ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bremseinrichtung zu
schaffen, bei der diese Nachteile vermieden werden. Die Höhe des Vakuums soll in
an sich bekannter Weise selbstregelnd wegabhängig gesteuert werden, so daß in allen
Stellungen des Führerbremsventilhandgriffes das Vakuum bei Undichtigkeiten automatisch
konstant gehalten und eine einfache Bedienung und gute Regelbarkeit gewährleistet
ist.
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Die Erfindung geht von einer Luftbremseinrichtung aus, bei der die
Wagen des Zuges mittels Saugluft gebremst werden, während das Triebfahrzeug durch
Druckluft direkt gebremst wird und die beiden Bremssysteme - durch ein- durch das
Vakuum der Bremseinrichtung steuerbares, die Druckluftbremse regelndes Ventil pneumatisch
gekuppelt sind, wobei das Führerbremsventil ein Steuerorgan für die Beeinflussung
der Druckluftbremse des Triebfahrzeugs und ein davon unabhängig zu betätigendes
Steuerorgan zur Beeinflussung der automatischen Vakuumbremse aufweist. Die Erfindung
besteht darin, daß das Steuerorgan für die Vakuumbremse ein selbstregelndes Vorsteuerventil
ist, welches wegabhängig den Druck in der Vakuumzugleitung mit Hilfe eines vom Vorsteuerventil
beaufschlagten druckluftgesteuerten Relaisventils regelt.
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Eine Ausführungsform der Erfindung besteht darin,. daß das Vorsteuerventil
einen in einer durch den Führerbremshebel verschiebbaren Steuerhülse angeordneten
federbelasteten. Ventilkörper enthält, der, mit einem Doppelsitzventil versehen,
sowohl die Verbindüng einer Kammer hohen Luftdrucks mit einer danebenliegenden Druckwechselkammer
überwacht als auch mit dem freien Ende eines Steuerrohres zusammenwirkt, das die
Verbindung zu einer weiteren Kammer herstellt und auf einem in dieser Kammer verschiebbaren
Kolben-sitzt, der auf der Steuerrohrseite vom- Atmosphärendruck oder einem konstanten
Vakuum und auf der anderen Seite vom Druck in der Vakuumzugleitung in Verbindung
mit einer einstellbaren Feder beaufschlagt ist.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist es, daß das den Druck in der.
Vakuumzugleitung überwachende Relaisventil eine auf sein Ventilsystem einwirkende
Druckwechselkammer aufweist, deren Beaufschlagung über eine Leitung von der- Druckwechselkammer
des Vorsteuerventils aus-- nach Maßgabe der Selbstregeleinrichtung des Vorsteuerventils
oder der Verschiebung der Steuerhülse durch den Führerbremshebel erfolgt. -Eine
andere Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß das Relaisventil zwei miteinander
verbundene Kolben enthält, von denen der eine von dem vom Vorsteuerventil über seine
Druckwechselkammer eingesteuerten Druck und der andere von der Druckdifferenz zwischen
Atmosphäre oder dem konstanten Druck der Vakuumbehälterleitung und dem in
der
Vakuumzugleitung bestehenden Druck beaufschlagt ist, wobei bei sich änderndem Druck
in der Druckwechselkammer des Relaisventils die Kolben die Vakuumzugleitung über
Ventile entweder mit der Vakuumbehälterleitung oder mit der Atmosphäre verbinden.
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Weitere Merkmale der Erfindung sind, daß das Vorsteuerventil ein Anstellventil
aufweist, über welches ein als Ventilkörper dienender Kolben mit Druckluft beaufschlagt
wird, der die Verbindung zwischen Vakuumpumpe und der Kammer des Relaisventils herstellt,
über die die Entlüftung der Vakuumzugleitung erfolgt. Ferner weist das Vorsteuerventil
ein weiteres Anstellventil auf, welches in der Notbremsstellung des Führerbremsventils
die Druckwechselkammer des Relaisventils über einen großen Querschnitt entlüftet.
Außerdem ist der in der Vakuumzugleitung vorhandene Regeldruck durch die Änderung
der Vorspannung einer Feder am Vorsteuerventil einstellbar.
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Sogenannte selbstregelnde Bremsventile mit nachgeschalteten Relaisventilen
sind bei reinen Druckluft-Bremsanlagen bereits bekannt.
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In der Zeichung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer
Ansicht dargestellt.
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Die Anordnung besteht aus dem Führerbremsventil für die Zugbremse,
zu welchem ein Vorsteuerventil 1 und ein Relaisventil 2 gehören, und aus einem vakuumgesteuerten
Druckluftventil 3 (VD-Ventil). Das Vorsteuerventil steht über eine Leitung 4 mit
dem Druckluftbehälter 5 in Verbindung. Ebenso besteht Leitungsverbindung vom Vorsteuerventil
1 zu einem an sich bekannten Führerbremsventil 6 für die direkte Druckluftbremse
des Triebfahrzeuges.
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Das. Vorsteuerventil 1 enthält drei Kammern. Die ringförmige Kammer
7 ist an den Vorratsbehälter 5
angeschlossen und steht unter Behälterdruck.
Die Kammer 8, von der eine Leitung 10 mit Behälter 10a zum Relaisventil 2 führt,
weist einen wechselnden Steuerdruck auf. Diese Druckwechselkammer 8 kann über eine
Bohrung 11 beim Öffnen des- federbelasteten Notbremsventils 12 durch Betätigen eines
Stößels 13 über einen großen Querschnitt mit der Atmosphäre verbunden werden, während
in der dritten unteren Kammer 9, die im unteren Kolbenraum mit der Vakuumzugleitung
über eine Leitung 14 und das Relaisventil 2. Verbindung hat, ein mit einem Steuerrohr
15 versehener, durch eine Feder 16 abgestützter Kolben 17 angeordnet ist. Der Raum
oberhalb des Kolbens 17 ist mit der Atmosphäre verbunden. Ebenso weist das mit dem
Kolben 17 verbundene Steuerrohr eine Entlüftungsbohrung 18 auf.
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In einer Öffnung 19 der. zwischen den Kammern 7 und 8 angeordneten
Trennwand wird eine Steuerhülse 20 geführt, die über eine Spindel oder einen
Nocken in vertikaler Richtung bewegt werden kann. Der untere Rand der Steuerhülse
20 dient als Ventilsitz 21 für einen federbelasteten Ventilkörper 22, welcher
auch das Steuerrohr 15 des Kolbens 17 abschließen kann. Im Inneren der Steuerhülse
20 herrscht über eine Bohrung 23 Behälterdruck.
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Das Relaisventil 2 enthält zwei durch eine gemeinsame Kolbenstange
24 verbundene Kolben 25 und 26.
Der Kolben 25 wird einerseits
in einer Druckwechselkammer 25 a mit dem Steuerdruck über die Leitung
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und andererseits mit Atmosphärendruck beaufschlagt, während der Kolben
26 unter der Einwirkung des Druckes- in der Vakuumzugleitung 27 und auf der anderen
Seite unter Atmosphärendruck sowie Spannung der Feder 28 steht. Die Kolbenstange
24 hat ferner die Aufgaben, über einen Ansatz 24 a ein federbelastetes Ventil 29
zu steuern, das die Verbindung zwischen Vakuumzugleitung 27 und der Vakuumbehälterleitung
30 überwacht, und außerdem über einen Stößel 24b ein federbelastetes Ventil 31 zu
öffnen, mittels dessen zum Zwecke der Druckerhöhung zur Herbeiführung einer Bremsung
die Vakuumzugleitung 27 an die Atmosphäre angeschlossen werden kann.
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Der Druck in der Vakuumzugleitung 27 wirkt über Bohrung 32 und 33
unterhalb des Kolbens 26.
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Der federbelastete Ventilkolben 34 steuert den Überströmquerschnitt
zwischen der Kammer 35 und der an der Vakuumpumpe 36 angeschlossenen Vakuumbehälterleitung
30. Die Kammer oberhalb des Ventilkolbens 34 kann über Leitung 37 je nach Stellung
des Stößels 38 am Vorsteuerventil 1 über eine Entlüftungsbohrung 38a im Stößel 38
mit der Atmosphäre oder bei geöffnetem Ventil 39 mit der den Hauptbehälterdruck
enthaltenden Kammer 7 verbunden werden.
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Das Vakuum-Druckluft-Ventil 3 enthält zwei durch einen Stößel 44 kraftschlüssig
miteinander verbundene Steuerkolben 45 und 46 unterschiedlichen Durchmessers, wobei
die Kammer unterhalb des Kolbens 46
mit der Vakuumzugleitung 27, die Kammer
Oberhalb mit der - Vakuumbehälterleitung und über ein Rückschlagventil 47 mit der
Vakuumzugleitung verbunden ist, während auf den kleinen Kolben 45 einmal über die
Leitung 48 der vom Führerbremsventil 6 der direkten Bremse eingesteuerte Druck,
zum andern über Kammer 49 und Leitung 50 der Druck des Bremszylinders 51 wirkt.
Kammer 49 kann über das Doppelsitzventil 52 entweder mit der Atmosphäre oder über
Kammer 53 und Leitung 54 mit dem Hauptbehälter 5 verbunden werden.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Ein richtung ist folgende:
Das Anlegen und Lösen der Zugbremsen wird in au sich bekannter Weise durch Aufheben
und Wiederherstellen des Vakuums in der durchgehenden Vakuumzugleitung 27 bewirkt,
wobei das VD-Ventil 3 in an sich ebenfalls bekannter Weise proportional dazu die
Druckluftbremsen des Triebfahrzeuges steuert.
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In der gezeichneten Fahrtstellung wird in der Vakuumzugleitung 27
Regelvakuum aufrechterhalten. Die Bremsen des Zuges und des Triebfahrzeuges sind
gelöst. Der durch Undichtigkeiten der Vakuumzugleitung steigende Druck wirkt über
die Düsen 32 und 33 und die Leitung 14 im Raum 9 unter dem Kolben 17, so daß sich
dieser nach oben bewegt und durch das Heben --des Ventilkörpers 22 den Raum 25a
am Relaisventil 2 über die Leitung 10 und die Kammer 8 mit der unter Hauptbehälterdruck
stehenden Kammer 7 verbindet. Hierdurch bewegt -sich. das Kolbensystem 25, 26 nach
-oben. Das Ventil 29 -wird durch den Ansatz 24a geöffnet und die Vakuumzugleitung
27 über die Bohrung 34a so lange mit der Vakuumpumpe verbunden, bis das Regelvakuum
wiederhergestellt ist und der Kolben 17 des Vorsteuerventils 1 den- Ventilkörper
22 wieder in Abschlußstellung bringt.
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In der Fahrtstellung kann die Vakuumpumpe nur über Bohrung 34a absaugen"da
der große Querschnitt des Ventils 34 durch die Füllung des Raumes über dem Ventilkolben
34 mit - Druckluft abgesperrt ist. Dieses. Füllen erfolgt durch Niederdrücken, des
Stößels 38 am Vorsteuerventil 1 in nicht dargestellter Weise, z: B. über -einen
Nocken, in, Fahrtstellung sowie im gesamten. Bremsbereich: Hierdurch ist gewährleistet,
daß bei einem Abreißen des Zuges oder bei Notbremsungen- vom Zuge aus ein Anlegen
der Bremsen nicht
durch zu schnelles Wiederherstellen des Vakuums
über einen übermäßig weiten Querschnitt verhindert oder verzögert wird.
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Unabhängig von der Zugbremsung mit Hilfe des Vorsteuerventils 1 können
in bekannter Weise die Bremsen des Triebfahrzeuges mit dem Führerbremsventil 6 der
direkten Bremse durch Verändern des Steuerdruckes der Leitung 48 angelegt und gelöst
werden. Hierbei wird beim Bremsen die Kammer unter dem Kolben 45 belüftet; der Kolben
bewegt sich nach oben, öffnet das Ventil 52, worauf Druckluft von der Leitung 54
über die Kammer 49 zu dem Bremszylinder 51 strömt, bis der über dem Kolben 45 wirkende
Bremszylinderdruck gleich dem Steuerdruck der Leitung 48 ist und der dann wieder
nach unten gehende Kolben 45 die Zuluft absperrt.
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Beim Bewegen des Führerbremsventilhandgriffes am Vorsteuerventil 1
der Zugbremse aus der Fahrtstellung in irgendeine Stellung des Betriebsbremsbereichs
wird über einen nicht dargestellten Mechanismus die Steuerhülse 20 um einen durch
die Handgriffstellung vorgegebenen Betrag nach oben bewegt. Der Ventilkörper 22
hebt sich vom Sitz des Steuerrohres 15 ab, und der Druckwechselraum 25 a des Relaisventils
wird über die Leitung 10, die den Behälter 10a aufweist, die Kammer 8 und die Düse
18 des Steuerrohres 15 mit der Atmosphäre verbunden. Durch das Sinken des Druckes
am Kolben 25 bewegt der auf den Kolben 26 wirkende Differenzdruck zwischen Atmosphäre
und Vakuumzugleitung das Kolbensystem nach unten, und der Stößel 24b verbindet über
das geöffnete Ventil 31 die Vakuumzugleitung 27 mit der Atmosphäre, wodurch in an
sich bekannter Weise die Bremsung eingeleitet wird. Diese erfolgt so lange, bis
der erhöhte Druck über die Düsen 32 und 33 und die Leitung 14 im Raum 9 unter dem
Kolben 17 das Steuerror nach oben in die neue, durch die Stellung der Steuerhülse
20 vorgegebene Abschlußstellung bringt. Hierdurch wird die weitere Entlüftung der
Kammer 25a unterbunden. Das Kolbensystem 25, 26 geht nach oben und schließt das
Ventil 31. Durch den Behälter 10a in Verbindung mit der Entlüftungsdüse 18 am Steuerrohr
15 ist die Schnelligkeit der Zerstörung des Vakuums in der Vakuumzugleitung über
das Relaisventil 2 bei einer Betriebsbremsung bestimmt.
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Entsprechend der Drucksenkung in der Vakuumzugleitung 27 werden gleichzeitig
die Bremszylinder 51 des Triebfahrzeuges über das VD-Ventil 3 mit Druckluft beaufschlagt.
Beim Ansteigen des Druckes in der Kammer unter dem Kolben 46 bleibt durch die Wirkung
des Rückschlagventils 47 das ursprüngliche Regelvakuum oberhalb des Kolbens 46 im
wesentlichen erhalten. Die Druckdifferenz bewegt den Kolben 46 nach oben. Das dadurch
geöffnete Ventil 52 verbindet den Bremszylinder 51 so lange mit der Hauptbehälter
d'ruck führenden Leitung 54, bis durch den auf die Oberseite des Kolbens 45 wirkenden
Bremszylinderdruck der Kolben 45 nach unten bewegt und das Doppelsitzventil 52 wieder
in Abschluß gebracht wird.
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Undichtigkeiten der Vakuumzugleitung 27 werden auch in jeder Betriebsbremsstellung
- wie bei der Fahrtstellung bereits beschrieben - nachgespeist, wobei die Höhe des
Vakuums durch die Stellung der Hülse 20 vorgegeben ist.
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Bei einer Notbremsung wird wie bei der Betriebsbremsung ebenfalls
die Hülse 20 nach oben bewegt. Jedoch wird außerdem durch einen nicht dargestellten
Mechanismus am Führerbremsventilhandgriff der Ventilstößel 13 nach unten bewegt
und das Ventil 12 aufgestoßen. Hierdurch wird die Kammer 25a am Relaisventil 2 über
die Leitung 10, die Kammer 8, die Bohrung 11 und das Ventil 12 im Gegensatz zur
Betriebsbremsung schlagartig über einen großen Querschnitt entlüftet. Der auf Kolben
26 herrschende Differenzdruck zwischen Atmosphäre und Vakuumzugleitung 27 sowie
die Feder 28 bewegen das Kolbensystem nach unten und verbinden über das geöffnete
Ventil 31 die Vakuumzugleitung ständig über einen großen Querschnitt mit der Atmosphäre.
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Zum vollständigen oder teilweisen Wiederherstellen des Vakuums beim
Lösen der Bremse wird die Steuerhülse 20 nach unten bewegt. Der Sitz 21 hebt sich
vom Ventilkörper 22 ab, so daß der Raum 25a des Relaisventils belüftet wird. Der
Kolben 25 öffnet bei seiner Aufwärtsbewegung über den Ansatz 24a das Ventil 29,
wodurch die Vakuumzugleitung so lange mit der Vakuumpumpe 36 verbunden wird, bis
der auf den Kolben 17 wirkende zunehmende Differenzdruck zwischen der Atmosphäre
und dem eingesteuerten Vakuum den Kolben gegen die Kraft der Feder 16 nach unten
bewegt und beide Ventilsitze am Ventilkörper 22 in Abschlußstellung kommen, wodurch
im Relaisventil 2 das Ventil 31 wieder schließt.
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Um die Bremsen beschleunigt zu lösen, ist die Vakuumzugleitung 2.7
ohne Drosselung evakuierbar, und zwar durch Entlüften der Kammer oberhalb des Ventilkolbens
34 über die Entlüftungsbohrung des nach oben bewegten Stößels 38, wodurch die Feder
den Ventilkolben 34 nach oben bewegt.
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Die Kammer 9 oberhalb des Kolbens 17 kann anstatt vom Atmosphärendruck
durch ein konstantes Vakuum, z. B. durch das Vakuum im Hauptbehälter, beaufschlagt
sein.