DE1605221C - Bremssystem, insbesondere fur Schienenfahrzeuge im untertagigen Grubenbetrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem, insbesondere für Schienenfahrzeuge im untertägigen Grubenbetrieb, z.B. Schmalspur- oder Einschienenbahnen, mit mindestens einer durch Druckmittel in Offenstellung haltbaren Bremsbacke, die durch Rückstellelemente im Bremssinne belastet ist.

Zur Überwachung von Bremssystemen sind Ventile bekannt, deren Absperrkörper beim Überschreiten eines vorbestimmten Druckmitteldruckes innerhalb des Systems vom Ventilsitz abheben und das unter Überdruck stehende Druckmittel so lange abströmen lassen, bis der am Ventil jeweils eingestellte maximal zulässige Druck wieder erreicht ist. Danach werden die Absperrkörper durch geeignete Federelemente wieder auf den Ventilsitz zurückgedrückt und schließen den Raum bzw. das System druckmitteldicht ab.

ίο Derartige Ventile lassen sich nur dann verwenden, wenn es darauf ankommt, das Druckmittelsystem gegen Überdruck zu schützen. Sie sind jedoch in den Fällen nicht geeignet, in denen das Unterschreiten eines vorbestimmten Druckmitteldruckes kontrolliert oder bei Unterschreiten dieses Druckes gegebenenfalls Schalt- und/oder Regelfunktionen des Bremssystems ausgelöst werden sollen.

Ein derartiges Überwachen des Mindestdruckes ist beispielsweise bei Bremssystemen der eingangs genannten Art erforderlich, wenn vermieden werden soll, daß die Bremsen sich infolge allmählichen Absinkens des Druckmitteldruckes — etwa bei kleinen Leckverlusten — langsam auf die Räder oder Schienen absenken und hierdurch in unkontrollierter Weise schleifen und sich abnutzen.

Es ist deshalb der Erfindung die Aufgabe zugrunde gelegt, das Bremssystem der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß der im Bremssystem zum Offenhalten der Bremsen erforderliehe Mindestdruck überwacht wird und bei Unterschreiten dieses Mindestdruckes Schalt- und/oder Regelfunktionen ausgelöst werden.

Diese Aufgabe ist ausgehend von einem Bremssystem der eingangs genannten Art dadurch gelöst worden, daß ein bei Unterschreiten eines vorbestimmten Druckmitteldruckes innerhalb des Bremssystems öffnendes Ventil vorgesehen ist, das von einem Differentialkolben gesteuert ist, dessen größere Kolbenfläche durch den Druckmitteldruck im Schließsinne entgegen der Kraft mindestens einer Feder belastet ist, während zumindest ein Teil der der größeren Kolbenfläche im Abstand gegenüberliegenden erheblich kleineren Kolbenfläche durch den Druckmitteldruck im Öffnungssinne des Ventils beaufschlagbar ist, wobei die den Kolbenflächen zugeordneten Räume über einen Abströmkanal kleinen Querschnittes druckmittelleitend miteinander verbunden sind. Die den Differentialkolben belastende Feder isi vorzugsweise stark bemessen.

Dadurch, daß der Differentialkolben des Ventils an seiner größeren Kolbenfläche durch den Druckmitteldruck im Schließsinne beaufschlagt ist, während im Öffnungssinne die Kraft der vorzugsweise stark ausgebildeten Feder sowie der die erheblich kleinere Kolbenfläche beaufschlagende Druckmitteldruck wirken, wird der Differentialkolben bis zum Erreichen eines gegebenenfalls einstellbaren Druckmitteldruckes mit verhältnismäßig großer Kraft gegen den Ventilsitz angepreßt, während bereits ein geringfügiges Unterschreiten des jeweils eingestellten Druckmitteldruckes bewirkt, daß der Differentialkolben schlagartig in die Öffnungsstellung bewegt wird, so daß das Druckmittel durch das Ventil abströmt und der Druck des Bremssystems gänzlich zusammenbricht. Hierdurch wird das Fahrzeug stillgesetzt und das Bedienungspersonal auf den Schaden des Bremssystems aufmerksam gemacht. Ein ungewolltes Abschleifen der Bremsbeläge bzw. ein unmerkliches

sowie unkontrollierbares Absinken des Druckmitteldruckes innerhalb des Systems ist somit nicht mehr möglich, da bei Erreichen des jeweils eingestellten minimal zulässigen Druckmitteldruckes¹ das Fahrzeug bewegungsunfähig wird.

Gemäß einem weiteren Merkmal nach der Erfindung ist vorgesehen, daß der Abströmkanal als Drosselkanal ausgebildet ist, wobei das Flächenverhältnis von großer Kolbenfläche zur Querschnittsfläche des Abströmkanals etwa 160 — 120 : 1 beträgt. Durch dieses verhältnismäßig große Flächenverhältnis wird erreicht, daß der Differentialkolben trotz Abfließens des Druckmittels durch den Abströmkanal wieder in seine Schließstellung, d. h. gegen den Ventilsitz, bewegt werden kann, wenn der Druckmitteldruck innerhalb des Bremssystems nach Ansprechen des Ventils wieder aufgebaut werden soll. Dies kann dadurch bewirkt werden, daß nach Ansprechen des Ventils zusätzliche Schalt- und/oder Steuer- bzw. Regelfunktionen, beispielsweise zum Betätigen eines hydraulischen Pumpaggregates zum Auffüllen des Bremssystems, ausgelöst werden, um den Druckmitteldruck wieder aufzubauen. Sobald der Druckmitteldruck den jeweils eingestellten minimal zulässigen Wert überschritten hat, schließt das Ventil wieder. Zweckmäßig ist die Querschnittsfläche des Abströmkanals einstellbar ausgebildet.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung ist das Ventil innerhalb eines etwa zylinderförmig ausgebildeten Gehäuses angeordnet und bildet eine einbaufähige Einheit. Ein solchermaßen ausgebildetes Ventil weist den Vorteil auf, daß sich bei Reparaturen das gesamte Ventil durch Ausbauen des zylinderförmigen Gehäuses innerhalb kürzester Zeit auswechseln läßt. Dies ist insbesondere in den Fällen wichtig, in denen längere Betriebsunterbrechungen durch Stillsetzen von Fahrzeugen erhebliche Kosten verursachen würden. Das jeweils ausgebaute zylinderförmige Gehäuse kann dann in Ruhe zu einer meist übertägigen Spezialwerkstatt gebracht und dort repariert werden, während der Betrieb des Schienenfahrzeuges unter Tage längst wieder aufgenommen worden ist. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß auch ungelernte Kräfte den Ausbau des Ventils und damit die Reparatur des Bremssystems vornehmen können, da keinerlei komplizierte Einzelteile od. dgl. freigelegt bzw. eingebaut zu werden brauchen. Außerdem sind die verhältnismäßig hochwertig bearbeiteten Ventilteile innerhalb des zylinderförmigen Gehäuses gegen Verschmutzungen und mechanische Beschädigungen sowie aggressive Wasser geschützt angeordnet.

Ein weiteres Merkmal nach der Erfindung besteht darin, daß die Federvorspannung der den Ventilkörper im Öffnungssinne belastenden Feder einstellbar ist. Das Ventil kann hierdurch auf unterschiedliche Minimaldrücke eingestellt werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des Gegenstandes nach der Erfindung ist der Ventilkörper mit einem stangenförmigen Fortsatz versehen, der zur Lagerung der Feder sowie zur Führung des Absperrkörpers dient.

Ferner hat es sich als zweckmäßig erwiesen, wenn der Abströmkanal über den die Feder enthaltenden Raum an eine Abströmleitung anschließbar ist.

Die Erfindung ist an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch eine Einschienenbahn im untertägigen Grubenbetrieb,

F i g. 2 den Schnitt nach der Linie H-II der F i g. I ,■'; Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein Ventil nach der Erfindung,

Fig.4 die Anordnung von Bremsbacken an Hand eines waagerechten Schnitts durch den Steg einer Laufschiene in schematischer Darstellung und

Fig. 5 ein Schaltschema für das Bremssystem

ίο nach Fig. 4.

Im Rahmen eines Fahrzeuges 1 sind Achsen 2 für Laufräder 3 gelagert. Die Laufräder 3 sind auf den Oberflanschen 4 α bzw. 4 b von U-Eisen verfahrbar, die mit ihren Flanschen zueinander angeordnet und fest miteinander verbunden sind und in ihrer Gesamtheit die Schiene bilden, auf der das Fahrzeug 1 in Richtung X bzw. Y verfahrbar ist.

Innerhalb des durch die U-förmigen Schienen gebildeten Hohlraumes befinden sich Führungsrollen oder Führungsräder 5, die mit den Stegen der U-Profile zusammenwirken.

Am Rahmen des Fahrzeuges 1 bzw. in dessen Aufbau sind drei Bremszylinder 6,7 und 8 angeordnet (Fig. 1), die Bremsbacken9 bzw. 10 aufweisen, welche gegen die Flansche der U-Profile der Schiene anpreßbar sind. Hierzu wird den Bremszylindern 6,7 und 8 über eine Anschlußleitung 11 ein Druckmittel, beispielsweise eine hydraulische Flüssigkeit, zugeführt, welches die Zylinder im Öffnungssinne der Bremsbacken 9 bzw. 10 gegen die Rückstellkraft von Federn 12 beaufschlagt. Zum Bremsen werden die Zylinder 6,7 und 8 druckmittelentlastet, so daß die Federn 12 die Bremsbacken 9 und 10 zangenförmig gegen die Flansche 4 α bzw. 4 b anpressen.

Innerhalb des in der Zeichnung im einzelnen nicht dargestellten hydraulischen Bremssystems ist ein Ventil angeordnet, dessen patronenförmiges Gehäuse 13 praktisch sämtliche Einzelteile des Ventils enthält und somit eine einbaufähige kompakte Einheit bildet. Das patronenförmige Gehäuse 13 besteht aus den beiden Gehäuseabschnitten 13 a bzw. 13 b, die bei der aus der Zeichnung ersichtlichen Ausführungsform mittels Gewinde 14 druckmitteldicht miteinander verbunden sind.

An den Gehäuseabschnitt 13 0 ist das Bremssystem über eine Bohrung 15 angeschlossen. Durch diese Bohrung 15 pflanzt sich der Druckmitteldruck, der innerhalb des Bremssystems bzw. innerhalb der Bremszylinder 6,7 und 8 herrscht, bis in einen Zylinderraum 16 des Gehäuseabschnittes 13 b fort, in welchem ein als Differentialkolben 17 ausgebildeter Absperrkörper längsverschieblich geführt ist. Der Absperrkörper 17 weist eine große Kolbenfläche 17 a auf, die durch den Druckmitteldruck im Bremssystem beaufschlagt ist.

An den Zylinderraum 16 ist ein Abströmkanal 18 druckmittelleitend angeschlossen (F i g. 3), der mit einem Raum 19 in Verbindung steht, so daß sich der Druckmitteldruck über den Abströmkanal 18 bis in den Raum 19 fortpflanzen und auf die erheblich kleinere Kolbenfläche 20 auswirken kann. Auf diese Kolbenfläche 20 wirkt somit der Druckmitteldruck in Richtung Y. Ein Ventilsitz 21 wirkt mit dem Absperrkörper 17 dichtend zusammen.

Der Absperrkörper 17 weist einen stangenförmigen oder stößelartigen Fortsatz 17 c auf, auf dem eine beim dargestellten Ausführungsbeispiel als Tellerfeder ausgebildete Feder 22 angeordnet ist, die

den Absperrkörper 17 ebenfalls im Öffnungssinne, d. h. in Richtung Y, belastet. Mit dem stangenförmigen Fortsatz 17 c ist ein Widerlager 23 für die Feder 22 fest verbunden, während ein als Schraubstopfen ausgebildetes Widerlager 24 in Richtung X bzw. Y verstellbar ist. Mit diesem ist die Vorspannung der Feder 22 und damit der Öffnungsdruck des Absperrkörpers 17 bzw. des Ventils veränderbar.

Das schraubstopfenförmige Widerlager 24 weist eine zylinderförmige Aussparung 25 auf, in welcher der stangenförmige Fortsatz 17 c des Absperrkörpers 17 geführt ist. An einen Zylinderraum 26 großen Durchmessers ist eine Abströmleitung 27 druckmittelleitend angeschlossen.

Die Wirkungsweise des Bremssystems ist wie folgt: Der innerhalb des Bremssystems herrschende Druckmitteldruck pflanzt sich durch die Bohrung 15 und den Zylinderraum 16 sowie die Abströmleitung 18 fort und beaufschlagt einerseits die große Kolbenfläche 17 a in Richtung X und andererseits die erheblich kleinere Kolbenfläche 20 in Richtung Y. Hierdurch wird der Absperrkörper 17 in Richtung X mit einer verhältnismäßig großen Differenzkraft gegen den Ventilsitz 21 angepreßt.

Gleichzeitig wirkt auf den Absperrkörper 17 die Öffnungskraft der Feder 22 in Richtung Y, die auf den jeweils zulässigen Minimaldruck innerhalb des Bremssystems eingestellt ist. Sinkt der Druckmitteldruck innerhalb des Bremssysterns, beispielsweise innerhalb der Bremszylinder 6,7 und 8 unterhalb eines Minimaldruckes ab, so hat dies infolge des erheblichen Unterschiedes zwischen den Kolbenflächen 17 a bzw. 20 zur Folge, daß der Absperrkörper 17 durch die Feder 22 kurzseitig in Richtung Y, d. h. in die Öffnungsstellung bewegt wird, so daß das Druckmittel über den Abströmkanal 18, den Raum 26 und die Abströmleitung 27 ausströmen kann. Baut sich der Druckmitteldruck innerhalb des zu überwachenden Bremssystems od. dgl. wieder über den minimal zulässigen Druckmitteldruck auf, so wird der Absperrkörper in Richtung X bewegt und gegen den Ventilsitz 21 gepreßt. Das Schließen des Absperrkörpers 17 nach Überschreiten eines Minimaldruckes trotz des gleichzeitigen Abfließens des Druckmittels wird dadurch ermöglicht, daß das Flächenverhältnis zwischen Absperrkörper 17 und Abströmkanal 18 beim in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel etwa 134 : 1 beträgt.

In den F i g. 4 und 5 ist ein Bremssystem für Einschienen-Hängebahnen, wie sie insbesondere in untertägigen Grubenbetrieben Verwendung finden, dargestellt. Beiderseits des Steges 29 einer I-förmigen Laufschiene 28 sind Bremsbacken 30 bzw. 31 koaxial zueinander angeordnet, so daß sie mit ihren Bremsflächen 32 bzw. 33 mit den Stegseitenwänden in Berührung gebracht werden können. Die Bremsflächen 32 und 33 können aus einem Werkstoff bestehen, der bei gleitender Reibung mit dem Schienenprofil das Entstehen von Funken verhindert.

Die Bremsbacken 30 bzw. 31 sind senkrecht zum Steg 29 verschiebbar. Sie sind über Kolbenstangen 34 bzw. 35 mit Kolben 36 bzw. 37 verbunden, die in Zylindern 38 bzw. 39 beweglich sind und werden durch die Wirkung von Federn 40 bzw. 41 in ihrer Arbeitsstellung gegen den Steg 29 der Laufschiene 28 gepreßt. Zum Lösen der Bremsen wird ein Druckmittel, beispielsweise hydraulische Druckflüssigkeit, in den den Federn 40 bzw. 41 gegenüberliegenden Raum 42 bzw. 43 eingeleitet, so daß der Kolben 36 bzw. 37 sich gegen die Wirkung der Feder 40 bzw. 41 verschiebt und die Bremsbacke 32 bzw. 33 vom Steg 29 der Laufschiene 28 abhebt.
Die Bremszylinder 38 bzw. 39 bzw. deren Zylinderräume 42 und 43 sind durch eine Sammelleitung 44 druckmittelleitend bzw. druckflüssigkeitsleitend miteinander verbunden (F i g. 5). Mit der Sammelleitung 44 ist eine Druckmittelpumpe 45, die als Handpumpe ausgebildet sein kann, verbunden. Aus einem gemeinsamen Sammelbehälter 46, der das Druckmittel, z.B. Öl, enthält, saugt die Pumpe 45 Druckmittel an.

Mit der Sammelleitung 44 ist ebenfalls das Ventil 13 verbunden, das bei Unterschreiten eines vorgegebenen Druckmitteldruckes in der Sammelleitung 44 das Druckmittel über die Leitung 13 a in den Sammelbehälter 46 abströmen läßt.

Eine von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges betätigte Sicherheitsvorrichtung 47, welche aus einem nach Art eines Fliehkraftreglers arbeitenden Vorrichtungsteil bestehen kann, öffnet bei Überschreiten einer vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit ein Ventil in den Behälter und macht die Sammelleitung 44 drucklos, so daß die Bremsbacken 30 und 31 zur Wirkung gelangen und das Fahrzeug zum Stillstand bringen. Mit der Vorrichtung 47 kann über ein Zugmittel (Seil oder Kette) ein Handhebel gekuppelt sein, durch den die Vorrichtung 47 auch unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit von Hand betätigt werden kann und das Fahrzeug abgebremst wird.

Ein unmerkliches Nachlassen des Druckmitteldruckes in der Sammelleitung 44 bzw. in den Zylinderräumen 42 und 43 hat bei Einschienen-Hängebahnen die unangenehme Folge, daß die Bremsbeläge bereits nach verhältnismäßig kurzem Verschiebeweg an dem Steg der Laufschiene schleifen und sich unmerklich abnutzen. Dieses unmerkliche und ungewollte Abschleifen wird noch dadurch vergrößert, daß infolge der Schienenstöße sowie gegebenenfalls im Steg der Laufschiene vorhandene Verwerfungen oder Wellungen die Bremsbeläge während der Bewegung des Fahrzeuges unbemerkt gegen diese Hindernisse anstoßen.

Dieses unbemerkte und ungewollte Abschleifen der Bremsbeläge führt nicht nur zu erhöhten Kosten, da die Bremsbeläge entsprechend häufig ausgewechselt werden müssen, sondern birgt auch die Gefahr in sich, daß bei gewolltem Bremsen, beispielsweise bei einer Notbremsung, die Bremsbacken nicht mehr in der erforderlichen Weise greifen, was insbesondere bei Personentransport zu folgenschweren Unfällen führen kann. Auch beim Materialtransport kann dieses unmerkliche Abschleifen der Bremsbeläge dazu führen, daß die Bremsen ein solchermaßen beladenes Fahrzeug nicht mehr an der vorgesehenen Stelle abzubremsen vermögen, so daß das Fahrzeug unter Umständen gegen Hindernisse fahren kann, was gleichfalls zu Unfällen bzw. Verletzungen der in der Strecke beschäftigten Personen führen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Bremssystem, insbesondere für Schienenfahrzeuge im untertägigen Grubenbetrieb, z. B. Schmalspur- oder Einschienenbahnen, mit mindestens einer durch Druckmittel in Offenstellung haltbaren Bremsbacke, die durch Rückstellelemente im Bremssinne belastet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein bei Unterschreiten eines vorbestimmten Druckmitteldruckes innerhalb des Bremssystems (6,7,8 bzw. 11) öffnendes Ventil vorgesehen ist, das von einem Differentialkolben (17) gesteuert ist, dessen größere Kolbenfläche (17 α) durch den Druckmitteldruck im Schließsinne (X) entgegen der Kraft mindestens einer Feder (22) belastet ist, während zumindest ein Teil der der größeren Kolbenfläche (17 a) im Abstand gegenüberliegenden erheblich kleineren Kolbenfläche (20) durch den Druckmitteldruck im Öffnungssinne (Y) des Ventils beaufschlagbar ist, wobei die den Kolbenflächen (17 a und 20) zugeordneten Räume über einen Abströmkanal kleinen Querschnittes (18) druckmittelleitend miteinander verbunden sind.

2. Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abströmkanal (18) als Drosselkanal ausgebildet ist.

3. Bremssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenverhältnis von großer Kolbenfläche (17 a) zur Querschnittsfläche des Abströmkanals (18) etwa 160 — 120 : 1 beträgt.

4. Bremssystem nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Abströmkanals (18) einstellbar ist.

5. Bremssystem nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil innerhalb eines etwa zylinderförmig ausgebildeten Gehäuses (13) angeordnet ist.

6. Bremssystem nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die Federvorspannung der den Ventilkörper (17) im Öffnungssinne (Y) belastenden Feder (22) einstellbar ist.

7. Bremssystem nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (17) mit einem stangenförmigen Fortsatz (17 c) versehen ist, der zur Lagerung der Feder (22) sowie zur Führung des Ventilkörpers (17) dient.

8. Bremssystem nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Abströmkanal (18) über den die Feder (22) enthaltenden Raum (26) an eine Abströmleitung (27) anschließbar ist.