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Bremseinrichtung für Schienenfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich
auf Bremseinrichtungen für Schienenfahrzeuge, bestehend aus einem handbetätigbaren
Druckluftbremsventil zum Beaufschlagen der Hauptluftleitung der indirekt wirkenden
Druckluftbremse und aus einem vom Druck in der Hauptluftleitung beaufschlagbaren
Relaisventil, mit dessen Hilfe die Druckänderungen in der Hauptluftleitung umgekehrt
proportional auf eine Vakuumzugleitung übertragbar sind, sowie aus einem Druckluftbremssteuerventil
zur Steuerung der direkt wirkenden Triebfahrzeugbremse.
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Es ist ferner ein von einem Druckluftführerbremsventil steuerbares
Relaisventil mit einem Bremszylinderein- und -auslaßventil bekannt.
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Diesen bekannten Einrichtungen haftet der Mangel der möglichen Überbremsung
durch Überlagerung der Bremswirkungen' an.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen,
mit welcher eine überbremsung bei gleichzeitiger Betätigung der direkt wirkenden
Druckluftbremse und der Vakuumbremse verhindert wird.
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Als Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß zum
Beaufschlagen des Bremszylinders aus dem Drucklufthauptbehälter ein vom Bremssteuerventil
der direkt wirkenden Bremse und vom Druck in der Vakuumzugleitung steuerbares, ein
Bremszylinderein- und -auslaßventil enthaltendes Relaisventil vorgesehen ist, das
in an sich bekannter Weise auf der dem Bremszylinderein- und -auslaßventil zugewandten
Seite einen vom Druck des Bremssteuerventils entgegen dem Bremszylinderdruck beaufschlagbaren
Kolben und einen mit diesem Kolben kraftschlüssig verbindbaren, koaxial angeordneten
und auf seiner vom Bremszylinderein- und -auslaßventil abgewandten Seite vom Druck
in der Vakuumzugleitung entgegen einem beliebig einstellbaren Vakuum beaufschlagbaren
zweiten Kolben enthält und das zwischen den beiden Kolben einen mit diesen kraftschlüssig
verbindbaren, auf seiner dem Bremszylinderein- und -auslaßventil zugewandten Seite
vom eingesteuerten Druck des Bremssteuerventils für die direkt wirkende Bremse entgegen
Atmosphärendruck beaufschlagbaren dritten Kolben aufweist.
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In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist die über eine
gedrosselte Verbindung mit beliebig einstellbarem Vakuum beaufschlagte Seite des
zweiten Kolbens mit Atmosphärendruck im Sinne einer Verminderung des Bremszylinderdrucks
des Triebfahrzeugs beaufschlagbar.
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Vorteilhaft ist der Durchflußquerschnitt der gedrosselten Verbindung
an seiner engsten Stelle kleiner als der engste Querschnitt in der vom Vakuumhauptbehälter
zum vom Druck in der Hauptluftleitung steuerbaren Relaisventil führenden Leitung.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weisen die vom Bremsventil
der direkt wirkenden Bremse beaufschlagten Kolben im wesentlichen gleich große wirksame
Flächen auf.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Druck- und Vakuumbremseinrichtung in rein schematischer Weise dargestellt.
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Die Bremseinrichtung enthält ein selbstabschließendes Führerbremsventil
1 zum Steuern des Drukkes in einer Steuerleitung, wie z. B. der bekannten Brems-
oder Hauptluftleitung 2 für die indirekt wirkende Bremse in der Lokomotive, ein
Betätigungsventil 3 für die direkt wirkende Bremse, welches durch eine Leitung 4
mit einem Drucklufthauptbehälter 5 verbunden ist und ein nicht gezeichnetes Ventil
enthält, das dazu dient, in -einer Bremsleitung6 für die direkte Bremse einen bestimmten
Druck zu erzeugen, und zwar in direkter Abhängigkeit von der Stellung des Handhebels
7, der aus der Nullage in die Bremsstellung gerückt wird. Mit 8 ist ein direktes
Löseventil bezeichnet, welches eine Löseleitung 9, die zu einem Behälter 10 führt,
absperrt oder diese Leitung 9 über eine Entlüftungsleitung mit der Außenluft verbindet,
was von der Stellung des Handhebels 12 des Ventils 8 abhängt. Die dargestellte Normallage
zeigt das Ventil in der Sperrstellung. Die Bremseinrichtung enthält ferner ein Vakuumsteuerventil
13
zum Steuern des absoluten Druckes in einer Vakuumzugleitung 14 entsprechend
den Druckluftänderungen in der Druckluftbremsleitung und ein Schnellöseventil15
mit großem Öffnungsquerschnitt zum Steuern der Verbindung zwischen einem Vakuumbehälter
16 und einer Leitung 17, die zum Ventil 13 führt, sowie ein Bremssteuerventi118
zum Beaufschlagen eines oder mehrerer Bremszylinder, von denen nur der Bremszylinder
19 dargestellt ist.
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Das Vakuumsteuerventi113 enthält zwei koaxial zueinander angeordnete
Biegehäute (nicht gezeigt) mit verschiedenen wirksamen Flächen, die zu einem Kolbensatz
gehören, der die Arbeitsbewegung von Ventilanordnungen (nicht gezeigt) steuert.
Dieser Kolbensatz wird durch die Druckluft in der Bremsleitung 2 für die indirekt
wirkende Bremse und durch den absoluten Druck in der Vakuumzugleitung 14, der dem
atmosphärischen Luftdruck entgegenwirkt, sowie den Druck in einer Leitung 20, die
ständig durch eine Zweigleitung der Hauptbehälterleitung 4 und ein Druckminderungsventi121.
mit höherem als atmosphärischem Druck aufgefüllt wird, gesteuert. Dieser Kolbensatz
wirkt einerseits derart auf das letztgenannte Ventil, daß dieses auf einen bestimmten
Bremsleitungsdruck anspricht, und zwar in umgekehrt proportionaler Weise, d. h.,
wenn der Hauptluftleitungsdruck unter den normalen Regeldruck absinkt, wird ein
entsprechendes Ansteigen des absoluten Drucks in der Vakuumzugleitung
1.4 bewirkt, während beim Ansteigen des Druckes in der Hauptluftleitung auf
Regeldruckhöhe zum Bremsenlösen der absolute Druck in der Vakuumzugleitung 14 absinkt.
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Das Schnellöseventil 15 enthält ein kolbengesteuertes Ventil (nicht
gezeigt), dessen Steuerung vom Druck in einer mit der Hauptluftleitung oder der
Atmosphäre verbindbaren Leitung 22 abhängig ist. Bei Druckbeaufschlagung aus der
Hauptluftleitung sind der Behälter 16 und das Ventil 13 durch das Ventil
15 über den erwähnten großen Querschnitt miteinander verbunden, während diese
Verbindung bei entlüfteter Leitung 22 unterbrochen ist. Lediglich über eine Drossel
23 a ist eine geringe Luftströmung unter Umgehung des Ventils 15 möglich.
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Der Druck in der Leitung 22 kann auf beliebige Art und Weise gesteuert
werden. Zur Vereinfachung ist ein Schnellösesteuerventil 23 in Form eines Hahnes
dargestellt, welches die Leitung 22 mit einer Entlüftungsleitung 24 oder mit einer
Zweigleitung der Bremsleitung 2 für die indirekt wirkende Bremse verbindet, und
zwar in Abhängigkeit von der Stellung des Handhebels 25.
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Gemäß der Erfindung enthält das Ventil 18 drei koaxial in Abständen
zueinander angeordnete Kolben 26, 27 und 28, die in Form eines Kolbensatzes kraftschlüssig
miteinander in Verbindung stehen. Der zwischen den beiden anderen Kolben 26 und
28 angeordnete Kolben 27 hat die gleiche wirksame Fläche wie der Kolben 28. Beide
sind jedoch vorzugsweise kleiner als die wirksame Fläche des Kolbens 26. Unter dem
Kolben 26 befindet sich eine Kammer 29, die ständig mit einer Zweigleitung der Vakuumzugleitung
14 in Verbindung steht. An der Oberseite des Kolbens 26 befindet sich eine Kammer
30, die ständig mit einer Zweigleitung der Leitung 9 verbunden ist. Der Kolben 26
wirkt durch einen koaxial angeordneten zylindrischen Stößel 31 mit dem Kolben
27 zusammen. Dieser Stößel wird abdichtend und gleitend einer Bohrung geführt, die
in einer Trennwand 32 im Gehäuse vorgesehen ist. Die Trennwand 32 trennt die Kammer
30 von einer mit der Außenluft verbundenen Kammer 33, die sich unter dem Kolben
27 befindet. Zwischen den Kolben 27 und 28 befindet sich eine Kammer 34, die ständig
mit der Leitung 6 vom Bremsventil 3 der direkt wirkenden Bremse in Verbindung steht.
Ober dem Kolben 28 liegt eine Kammer 35, die ständig über eine Drossel 36 und eine
Leitung 37 zu den Lokomotivbremszylindern 19 hin geöffnet ist.
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Koaxial zu dem Kolben 28 ist ein Bremszylinderein- und -auslaßventil
38, 41 vorgesehen, dessen Ventilkörper 38 abdichtend und gleitend an der Wandung
der in derselben Richtung verlaufenden Bohrung 39 im Ventilgehäuse geführt wird.
Diese Bohrung ist an ihrem einen Ende mit der Kammer 35 und an ihrem anderen Ende
mit einer im allgemeinen kreisförmigen Kammer 40 verbunden. Diese Kammer wird teilweise
durch das im Durchmesser geringere obere Ende der als Ventil ausgebildeten Kolbenstange
begrenzt und ist ständig mit der Leitung 37 verbunden. Ferner ist koaxial zu dem
Ventilkörper 38 des Bremszylinderein- und -auslaßventils 38, 41 ein vorzugsweise
tellerförmiges Doppelsitzventi141 angeordnet, das die Leitung 37 von einer Kammer
42 trennt. Diese Kammer ist ständig über eine Zweigleitung mit der Hauptbehälterleitung
4 verbunden. Das Ventil 41 wird durch eine Schraubenfeder 43 in der Kammer 42 auf
einen kreisförmigen Ventilsitz, der sich am oberen Ende der Bohrung 39 befindet,
gedrückt. Zwischen der Kammer 29 unterhalb des Kolbens 26 und einem Durchgang 45
zum Behälter 10 befindet sich in der Nähe der Kammer 29 ein Rückschlagventil44,
das von einer Schraubenfeder 46 auf seinen Sitz gedrückt wird. Dieses Ventil 44
öffnet in Richtung vom Durchgang 45 zur Kammer 29. Eine Strömung vom Ausgleichsbehälter
10 und von der Kammer 30 über eine Drossel 47 und den Durchgang 45 in die Kammer
29 ist möglich.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung ist wie folgt:
Vorausgesetzt wird, daß alle Leitungen, Behälter und Kammern atmosphärischen Luftdruck
enthalten. In diesem Zustand bringt eine Schraubenfeder 48 in der Kammer
35 des Relaisventils 18 die Kolben 28, 27 und 26 zur Anlage aneinander und drückt
den Kolben 26 gegen radial unterbrochene Anschlagrippen 49 in den Boden der Kammer
29. Dadurch befindet sich der Ventilkörper 38 des Bremszylinderein- und -auslaßventils
38, 41 in der dargestellten Bremslösestellung. Der Ventilteller des Doppelsitzventils
liegt auf seinem Sitz auf und hält das Ventil geschlossen. In der Bremslösestellung
des Ventilkörpers 38 ist die Leitung 37 mit einer zentralen Bohrung 50 in dem Ventilkörper
und über eine Ringnut 51 mit einer Bremszylinderentlüftung 52 verbunden. Die Bremszylinderentlüftung
enthält eine Bremszylinderlösedrossel 53. Die Bremszylinder 19 sind also in der
Bremslösestellung des Ventils, wie allgemein bekannt, mit der Außenluft verbunden.
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Bei der Inbetriebnahme der Bremseinrichtung werden der Handhebel 7
des Betätigungsventils 3 und der Löseventilhebel 12 in ihre entsprechende Normalstellung
gebracht. In dieser Hebelstellung ist die Bremsleitung 6 entlüftet und die Löseleitung
9 gegenüber der Atmosphäre abgesperrt. Der Drucklufthauptbehälter5 wird von demnicht
gezeichneten Luftpresser
in der Lokomotive mit Druckluft beaufschlagt,
während der Vakuumhauptbehälter 16 über eine Vakuumleitung 54, die zu den nicht
gezeichneten Vakuumpumpen der Lokomotive führt, entlüftet wird. Das Führerbremsventil
1 wird durch den Handgriff 55 in die Fahrt- oder Lösestellung gerückt, um die Leitung
2 für die indirekt wirkende Bremse mit einem Durchgang 56 im Führerbremsventil zu
verbinden, welcher ständig mit Druckluft von Regeldruckhöhe beaufschlagt ist. Ein
Druckminderventil 57 zwischen Hauptbehälterleitung 4 und dem Durchgang 56 sorgt
für die Einhaltung des Regeldrucks. Der Handhebel 25 des Schnellösesteuerventils
23 wird zweckmäßigerweise in seine Lösestellung bewegt, um die Leitung 22 von der
Bremsleitung 2 aus zu belüften, wodurch zwischen der Leitung 17 und dem Vakuumhauptbehälter
16 in dem Schnellöseventi115 der große Durchströmquerschnitt freigegeben wird.
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Die Druckluft in der Bremsleitung 2 für die indirekt wirkende Bremse
beeinflußt das Vakuumsteuerventil 13, welches die Leitung 17 mit der Vakuumzugleitung
14 verbindet, so daß die letztere durch den obengenannten großen Durchströmquerschnitt
schnell bis auf Regeldruckhöhe entlüftet wird. Sobald der absolute Druck in der
Vakuumzugleitung 14 und in der Kammer 29 des Relaisventils 18 auf Regeldruckhöhe
reduziert worden ist, wird der atmosphärische Druck in der Leitung 9, im Ausgleichsbehälter
10 und in der Kammer 30 über das Rückschlagventil 44 unter Einfluß der Drossel 47
ebenfalls auf den in der Vakuumzugleitung herrschenden Druck herabgesetzt. Bei gleicher
Druckhöhe auf beiden Seiten des Kolbens 26 und bei entlüfteter Kammer 34 hält die
Feder 48 das Bremssteuerventil 38 bei Inbetriebnahme der Einrichtung in der
gezeichneten Lösestellung. Abschließend ist bei Inbetriebnahme der Handgriff 25
des Schnellöseventils 23 in die gezeichnete Normalstellung zurückzuführen, um ein
Entlüften der Leitung 22 und ein Betätigen des Schnelllöseventils 15 zu bewirken.
Dadurch wird der bereits erwähnte große Durchflußquerschnitt zwischen .der Leitung
17 und dem Vakuumhauptbehälter 16 abgesperrt, so daß Druckänderungen in der Vakuumzugleitung
14 infolge von Undichtigkeiten nur noch im Rahmen des durch die Drossel 23 a gegebenen
Höchstwertes behoben werden, weil darüber hinausgehende Änderungen normalerweise
bei der Bremsbetätigung durch das Vakuumsteuerventil 13 geregelt werden.
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Um die Bremsen der Lokomotive und der angehängten Wagen zu betätigen,
muß der Handhebel 55 des Führerbremsventils 1 zur Druckverminderung in der Bremsleitung
in Betriebsstellung bewegt werden. Anschließend ist der Handhebel 55 in die Abschlußstellung
zu bringen, um in bekannter Weise den gewählten verminderten Druck in der Bremsleitung
2 zu halten. Das Vakuumsteuerventil13 reagiert auf diese Druckverminderung in der
Bremsleitung derart, daß in die Vakuumzugleitung 14 ein umgekehrt proportionales
Ansteigen des absoluten Druckes für die Wagenbremsen eingesteuert wird. Dadurch
wird der Kolben 6 infolge der Verminderung des absoluten Druckes in der Vakuumzugleitung
14 und in der Kammer 29 des Relaisventils 18 nach oben bewegt, und zwar gegen den
Widerstand der Feder 48 und im Zusammenhang mit dem durch das Rückschlagventil .44
in der Kammer 30 gehaltenen niedrigen Druck. Das Veptil 38, 41 wird durch die nach
oben gerichtete Bewegung geöffnet, und damit wird der Bremszylinder 19 von der Atmosphäre
abgesperrt und mit der Hauptbehälterleitung 4 verbunden. Beim Füllen des Bremszylinders
strömt gleichzeitig Hauptbehälterluft durch die Leitung 37 und die Drossel 36 in
die Kammer 35, bis der Druck in Kammer 35 derart angestiegen ist, daß der Kolbensatz
26, 27, 28 nach unten bewegt und das Ventil 38 in bekannter Weise in die
Abschlußstellung gebracht wird.
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Der Druck im Bremszylinder 19 ist im wesentlichen proportional dem
Unterschied der Drücke auf beiden Seiten des Kolbens 26.
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Daraus ergibt sich, daß bei dieser verbesserten Einrichtung die bruckluftbremsen
in der Lokomotive nicht direkt gemäß den Änderungen des Bremsleitungsdrucks, wie
vorher beschrieben wurde, gesteuert werden, sondern wie die Vakuumbremsen an den
anhängenden Wagen durch absoluten Druck in der Vakuumzugleitung. Dieser absolute
Druck wird in umgekehrt proportionaler Weise durch das Vakuumsteuerventil13 entsprechend
den Änderungen des Druckes in der Bremsleitung 2 gesteuert. Bei dieser Einrichtung
können die Lokomotivbremsen durch die Übertragung der Bremsdruckänderung auf die
Vakuumzugleitung nicht vor den Wagenbremsen betätigt werden. Andernfalls würde ein
Auflaufen der Wagen erfolgen: Um ein teilweises Lösen der Lokomotivbremsen gemeinsam
mit den Anhängerbremsen zu erzielen, muß der Handhebel 55 erst in die Fahrt- oder
Löse-und dann in die Abschlußstellung bewegt werden; wodurch der Bremsleitungsdruck
entsprechend dem gewünschten Bremslösegrad erhöht wird. Das Vakuumsteuerventil13
steuert um und bewirkt eine dementsprechende Verminderung des absoluten Druckes
in der Vakuumzugleitung 14. Die auch in der Kammer 29 erfolgende Verminderung des
absoluten Druckes wirkt auf den Kolbensatz, wodurch das Bremszylinderein- und -auslaßventi138,
41 in seine Bremslösestellung geht und Druckluft aus den Bremszylindern
19 durch die Leitung 37, die Bohrung 50,
die Ringnut 51 und die Entlüftung
52 in Abhängigkeit von der Bremszylinderdrosse153 so lange ausströmen läßt, bis
der Bremszylinderd'ruck entsprechend dem Druckunterschied am Kolben 26 abgesunken
ist. Das Ventil 38 bewegt sich dann in seine Abschlußstellung und hält die
Luft in den Bremszylindern auf dem vorgesehenen verminderten Druck.
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Zum vollständigen Lösen der Bremsen in der Lokomotive und den anhängenden
Wagen werden der Handhebel 25 des Schnellöseventils 23 in seine Schnellösestellung
und der Bremsventilhebe155 in die Fahrt- oder Lösestellung bewegt, um den Bremsleitungsdruck
auf Regeldruckhöhe zu bringen, wobei der absolute Druck in der Vakuumzugleitung
14 in der bereits beschriebenen Weise schnell auf seine Regeldruckhöhe absinkt.
Dadurch wird das Bremszylinderein- und -auslaßventil38, 41 in die Bremslösestellung
bewegt, um die Bremszylinder 19 vollständig zu entlüften.
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Um ein unabhängiges Lösen der Druckluftbremsen der Lokomotive zu erzielen,
während die Vakuumbremsen der anhängenden Wagen angezogen sind, wird der Handhebel
12 des direkten Löseventils 8 in die Lösestellung bewegt, um die Leitung 9 zu belüften.
Atmosphärische Luft strömt daraufhin ungedrosselt in den Ausgleichsbehälter 10 und
in die
Kammer 30 des Relaisventils 18 ein. Durch den sich daraus
ergebenden Anstieg des Druckes in der Kammer 30 wird der Kolbensatz 26, 27, 28 nach
unten bewegt und nimmt dabei das Ventil 38 zur vollständigen Entlüftung der Bremszylinder
19 mit in die Bremslösestellung. Über die Drossel 47 und das Rückschlagventi144
gelangt atmosphärische Luft in die Vakuumzugleitung 14 und die Kammer 29. Die von
der Drossel 47 zugelassene Luftmenge ist jedoch geringer als die durch die Drossel
23 a strömende Luftmenge, so daß trotz dieses »Luftverlustes« die Vakuumzugleitung
14 entlüftet bleibt, und zwar in derselben Weise, als wenn durch Undichtigkeiten
unbeabsichtigt Luft in die Vakuumleitung gelangt.
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Zum direkten Bremsen der Lokomotivbremsen bei Regeldruck in der Bremsleitung
2 für die indirekt wirkende Bremse und in der Vakuumzugleitung 14
wird der
Handhebel ? des direkten Betätigungsventils 3 aus seiner normalen in die Bremsstellung
bewegt. Die Bremsleitung 6 der direkt wirkenden Bremse und die Kammer 34 des Relaisventils
18 werden dadurch von einem Druck beaufschlagt, der der gewünschten Bremsstufe entspricht.
Der Druck in der Kammer 34, der den Kolben 28 beaufschlagt, bewirkt entgegen der
Kraft der Feder 48 eine Bewegung in Öffnungsrichtung des Bremszylinderein-und
-auslaßventils 38, 41. Die Kolben 27 und 26 verbleiben in der Lösestellung, weil
der in der Kammer 34 auf den Kolben 27 wirkende Druck beide Kolben in der unteren
Lage hält. Auf Grund der auf den Kolben 27 in Richtung zum Kolben 26 beim direkten
Bremsen wirkenden Kraft wird beim gleichzeitigen Bremsen mit Hilfe der Vakuumzugbremse
ein überbremsen der Lokomotivbremse verhindert. Ein Gleiten der Lokomotivräder kann
daher nicht eintreten.
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Wenn ein teilweises Lösen der Lokomotivbremsen erzielt werden soll,
während diese und die Bremsen der anhängenden Wagen betätigt sind, dann ist der
Handgriff 12 des direkten Löseventils 8 in die Lösestellung zu bewegen, wodurch
der Ausgleichsbehälter 10 und die Kammer 30 belüftet werden. Die am Kolben 26 nach
oben wirkende Kraft auf Grund des Druckunterschieds wird dadurch aufgehoben. Anschließend
wird der Handhebel ? des direkten Betätigungsventils 3 geschwenkt, um in die Kammer
34 Druckluft mit einem beliebig hohen Druck entsprechend der gewünschten Bremsstufe
einzusteuern. Die Lokomotivbremsen werden in diesem Falle nur entsprechend der Höhe
des Druckes in der Bremsleitung 6 für die direkt wirkende Bremse und der Kammer
34 betätigt, wie oben bereits für den Fall einer Betätigung der direkt wirkenden
Bremse bei gelösten Vakuumbremsen beschrieben worden ist.