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Vakuumbreinseinrichtung, insbesondere für Schienenfahrzeuge Die Erfindung
bezieht sich auf Vakuumbremseinrichtungen, insbesondere für Schienenfahrzeuge mit
einer Zugleitung und einer Saugleitung sowie mindestens einem Bremszylinder, dessen
Oberkammer mit der Saugleitung und dessen Unterkammer mit der Zugleitung in Verbindung
steht.
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Bei Vakuumbremseinrichtungen der genannten Art ist es bekannt, in
der Saugleitung ein Vakuumregelventil mit einem Trennventil vorzusehen, das sich
selbsttätig schließt, wenn das Vakuum in der Zugleitung unter einen vorbestimmten
Wert fällt, damit für ein kräftiges Bremsenanlegen das Regelventil abgesperrt werden
kann. Auf diese Weise kann in der Saugleitung ein erhöhtes Vakuum geschaffen werden,
dessen Druck Regeldruckhöhe überschreitet, so daß in der Oberkammer des Bremszylinders
gegenüber dem Druck in der Unterkammer zum Bremsenanlegen erhöhter Unterdruck herrscht.
Für leichte BremsanIegevorgänge wird das Regelventil nicht abgetrennt und daher
das Vakuum in der Oberkammer nicht erhöht.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Vakuumbremseinrichtung
zu schaffen, in der dieser Nachteil vermieden wird und eine Druckregelung in der
Saugleitung auch bei niedrigen Bremsstufen möglich ist.
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Als Lösuna dieser Aufgabe ist gemäß der Erfindung bei Vakuumbremseinrichtungen
der genannten Art eine in Abhängigkeit von der Verminderung des Vakuums in der Zugleitung
die Höhe des Vakuums in der Saugleitung stufenlos einstellende Regelventilvorrichtung
vorgesehen.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsforin gemäß der Erfindung stellt
die Regelventilvorrichtung mit Hilfe von in Abhängigkeit sowohl vom Druck in der
Saugleitung als auch vom Druck in der Zugleitung gesteuerten Elementen bei gelösten
Bremsen das Vakuum in der Saugleitung sowie in der Zugleitung auf eine vorbestimmte
Höhe ein und erhöht bei Verminderung des Vakuums in der Zugleitung das Vakuum in
der Saugleitung zum Verstärken der Bremswirkung.
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Nach einer weiteren Ausführungsform gemäß der Erfindung kann die Regelventilvorrichtung
aus zwei, mittels eines Steuergliedes gekuppelten und eine mit der Saugleitung verbundene
Kammer einschließenden druckempfindlichen Membranelementen bestehen, wobei zum Steuern
eines die Saugleitung mit der Atmosphäre verbindenden federbelasteten Regelventils
durch das Steuerglied das erste Element entgegen der Kraft einer an dem Steuerglied
angreifenden Feder vom Atmosphärendruck und das zweite vom Druck in der Zugleitung
in Richtung der Kraft der genannten Feder beaufschlagt wird.
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Nach weiteren Ausführungsformen gemäß der Erfindung ist in an sich
bekannter Weise zwischen der Saugleitung und der Oberkammer des Brernszylinders
ein in Richtung auf den Brernszylinder schließendes federbelastetes Rückschlagventil
vorgesehen und das Volumen der Oberkammer des Bremszylinders wird, wie bekannt,
durch einen Vakuumbehälter vergrößert, der an die Saugleitung über ein Rückschlagventil
angeschlossen ist, das, wie ebenfalls bekannt, eine Drosselöffnung aufweist.
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Die Erfindung ist an Hand eines besonderen Ausführungsbeispiels in
Verbindung mit einer Vakuumbremseinrichtung an einer elektrischen oder einer Diesel-Lokomotive
für Eisenbahnfahrzeuge näher erläutert. Die wichtigen Teile dieser Einrichtung sind
in den Zeichnungen dargestellt, wobei Fig. 1 den Zustand der Vakuumbrernseinrichtung
bei gelösten Bremsen und Fig. 2 den Zustand bei angelegten Bremsen wiedergibt.
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Die Vakuumbremseinrichtung enthält eine Saugleitung 11, eine
Zugleitung 12 und ein Führungsbrernsventil 13, welches Stellungen aufweist,
in denen die Zugleitung mit der Saugleitung oder mit der Atmosphäre verbunden wird,
und eine Abschlußstellung
zum Absperren der Zugleitung gegenüber
der Sangleitung und der Atmosphäre. Die Bremseinrichtung enthält ferner einen Bremszylinder
14 mit einem Kolben 15, der eine Oberkammer 16 von einer Unterkammer
17 (Fig. 2) trennt, und einen Vakuumbehälter 18, der mit der Oberkaminer
in Verbindung steht, um deren Volumen zu vergrößern. Wie üblich, ist die Unterkammer
17 (Fig. 2) mit der Zugleitung 12 ständig verbunden. Die Oberkammer
16 steht jedoch mit der Saugleitung 11 durch eine Regelventilvorrichtuno,
19 gemäß der Erfindung in Verbindung, In der Regelventilvorrichtung sind
zwei Ventilglieder 20 und 21 vorgesehen, wobei das Regelventilglied 20 durch eine
Druckfeder leicht auf einen kreisförmigen Sitz gedrückt wird, der eine in direkter
Verbindung mit der Oberkammer des Bremszylinders stehende Kammer 22 von einer
Kammer 23 trennt, die durch ein Filter 24 zur Atmosphäre hin offen ist.
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Das Ventflglied 21 ist als Rückschlagventil ausgebildet und wird durch
sein Gewicht auf einen kreisförmigen Ventilsitz gedrückt, wodurch die Kammer 22
von einer Kammer 25 getrennt wird, die in unmittelbarer Verbindung mit der
Saugleitung steht. Das Rückschlagventilglied 21 öffnet in Richtung zur Saugleitung,
und die auf das Ventilghed einwirkende Belastung ist derart, daß zwischen dem Druck
in der Saugleitung und dem in der Oberkammer des Bremszylinders eine Druckdifferenz
von beispielsweise 25,4 mm Hg herrscht, wobei der Druck in der Saugleitung den in
der Oberkammer herrschenden in seiner absoluten Höhe unterschreitet.
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Mit dem Ventilglied 20 wirkt ein Ventilsteuerglied 20a zusammen, das
in die Kammer 22 durch eine Dichtung 26 in einer Gehäusetrennwandung hineinragt,
so daß es mit dem Ventilglied 20 in Eingriff treten kann. Mit dem Ventilsteuerglied
20 a sind zwei bewegliche druckempfindliche Elemente in Form von gleichachsig zueinander
angeordneten Membranen 27
und 28 gekuppelt. Der Raum zwischen diesen
Meinbranen steht über eine Leitung 29 mit der Saugleitung in Verbindung,
und der Raum oberhalb der oberen Membran 27 steht über eine Leitung
30 mit der Zugleitung in Verbindung. Unterhalb der unteren Meinbran
28 befindet sich eine auf Atmosphärendruck stehende Kammer mit einer Druckfeder
31. Diese Druckfeder wirkt auf das Ventilsteuerglied über einen von einer
Verlängerung getragenen Federsitz 32 in Löserichtung des Ventilsteuergliedes
20a vom Ventilglied 20. Die Lage des Federsitzes 32 auf der Verlängerung
ist mittels Muttern 33 einstellbar.
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Wenn sich das Führerbremsventil 13 in der »Löse«-Stellung befindet
(Fig. 1), dann sind die Saugleitung 11 und die Zugleitung 12 über
das Bremsventil miteinander verbunden, so daß in diesen beiden Leitungen die gleiche
Druckhöhe herrscht. In diesem Falle herrscht an der Membran 27 der Regelventilvorrichtung
keine Druckdifferenz, so daß das Regelventilglied 20 nur durch die Differenz zwischen
dem Vakuum in der Saugleitung und dem Atmosphärendruck von seinem Sitz abgehoben
werden kann; diese Druckdifferenz ist an der Membran 28 entgegen der Kraft
der Feder 31 wirksam. Wenn das Vakuum in der Saugleitung in dem Raum oberhalb
der Membran 28 die Regeldruckhöhe des Vakuums der Zugleitung, beispielsweise
533,4 mm Hg, überschreitet, dann wird das Ventilglied 20 von seinem Sitz zum Druckausgleich
abgehoben. Bei gelösten Bremsen wird daher bei entsprechender Einstellung der Regelventilvorrichtung
die eingestellte Regeldruckhöhe des Vakuums in der Zugleitung erhalten, wobei infolge
des belasteten Rückschlagventflgliedes 21 eine etwas kleinere Vakuumhöhe in der
Oberkammer 16 des Bremszylinders 14 und in dem Vakuumbehälter 18 erreicht
wird.
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Die Membran 28 hat im Verhältnis zum Ventilglied 20 eine große
Oberfläche, damit die Regelventilvorrichtung auf kleine Änderungen des Vakuums der
Saugleitung anspricht. Weiterhin mündet die Leitung 29 in die Saugleitung
an einer Stelle, die von der Lufteintrittsstelle an dem Ventilglied eine bestimmte
Entfernung aufweist, damit die Membran 28 nicht den Druckschwankungenunterworfen
wird, die am Ventilglied 20 auftreten; infolgedessen wird ein vorzeitiges Schließen
dieses Ventilgliedes und eine unzweckmäßige Erhöhung des Vakuums in der Einrichtung
vermieden.
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Wenn gemäß Fig. 2 das Führerbremsventil 13 auf eine Stellung
eingestellt ist, in welcher zum Bremsenanlegen Atmosphärenluft in die Zugleitung
12 eingelassen wird, verursacht die sich daraus ergebende Verminderung des Vakuums
in der Zugleitung eine Belastung der Membran 27 im Sinne einer Unterstützung
der Feder 31 in der Regelventilvorrichtung 19. Diese Belastung, welche
sich beim Erhöhen der Bremskraft fortschreitend und ebenfalls stufenlos erhöht,
erfordert zum Aufrechterhalten des Kräftegleichg gewichts ein höheres Vakuum in
der Saugleitung und damit an der Membran 28, um das Ventilglied 20 in der
geöffneten Stellung zu halten, bzw. das Ventilglied kann erst nach dem Erhöhen des
Vakuums in der Sangleitung geöffnet werden. Das Vakuum in der Oberkammer
16 des Bremszylinders wird entsprechend erhöht, wobei jedoch stets die Druckdifferenz
auf Grund des Rückschlagventilgliedes 21 zu berücksichtigen ist. Diese Erhöhung
wird dadurch beschleunigt, daß in die Leitung zum Vakuumbehälter 18 ein in
Richtung zum Behälter öffnendes Rückschlagventil 34 eingeschaltet ist, das eine
zwischen zwei Stellungen frei bewegbare Kugel 35 aufweist. In der Abschlußstellung
besteht noch ein begrenzter Durchflußquerschnitt auf Grund einer ringförmigen öffnung
um die Kugel, während in der anderen Stellung, in der die Kugel durch den in den
Behälter eintretenden Strom von ihrem Sitz abgehoben wird, der volle Durchflußquerschnit-t
freigegeben ist. Bei aus dem Behälter austretender, durch das Rückschlagventil verminderter
Strömung ist die Beschickungsgeschwindigkeit des Behälters herabgesetzt. Das Vakuum
in der Oberkammer des Bremszylinders wird daher schneller gegenüber dem Vakuum in
dem Behälter erhöht. Die Bremskraft kann dadurch schon beim Beginn des Bremsanlegevorganges
verstärkt werden.
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Die Höhe des Vakuums in der Oberkammer des Bremszylinders ist von
dem Flächenverhältnis der Flächen der Membran 27 und der Membran
28 in der Regelventilvorrichtung zueinander abhängig. Dieses Verhältnis kann
so gewählt werden, daß die Höhe des Vakuums in der Saugleitung nach oben begrenzt
ist.