DE2105564C3 - Elektropneumatische Druckluftbremse für Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

genannten Kammer durch den Kolben getrenn- 55 genannten Art aus der britischen Patentschrift

ten, mit der Atmosphäre in Verbindung stehen- 919 345 bekanntgeworden, die den Sicherheitanfor-

den weiteren Kammer (24) endet, in welcher die derungen genüge leistet. Doch ist der Bauaufwand

den Kolben (25) belastende Speicherfeder (28) gegenüber einei Bremsanordnung, wie sie beispiels-

des Federkraftspeichers angeordnet ist. weise mit der den Gattungsbegriff unteres Patentan-

6a Spruches bildenden Bremse nach der deutschen Aus-

♦ legeschrift 1 240 117 bekannt wurde, durch das be-

■ - sondere Federspeichier-Ventil sehr hoch. Um den

Sicherheitsanforderuitigen zu genügen, mußte jedoch nach der britischen Patentschrift 919 345 eine indi-

Die Erfindung betrifft eine elektropneumatische 6$ rekt wirkende Druckbeaufschlagung der drei Steuer-Druckluftbremse für Schienenfahr/.euge, mit einem kolben des Bremsventils durch die von drei Magnet-Über ein Rückschlagventil aus einer Hauptluft- bzw, ventilen überwachten Drücke gewählt werden, wor-Hauptbehälterleitung aufgeladenen Vorratsluftbehäl- aus sich eine fertigungs« und montagetechnisch um-

stündliche Kupplung dieser Kolben sowie das Erfordernis eines besonderen, vom Bremsdruck beaufschlagten Federspeichers für die Rücksteuerung des Bremssteuerventils in dessen Bremsabschlußstellung ergibt. Ein Vergleich des Bremsventils aus der britischen Patentschrift 919 345 mit dem entsprechenden Ventilteil der deutschen Auslegeschrift J 240 117 zeigt deutlich den Unterschied im Bauaufwand.

Weiterhin ist nach der britischen Patentschrift 919 345 ein besonderes Federspeicher-Ventil nötig, da bei Speisung der drei Magnetventile aus dem Vorratsluftbehälter, was aus später noch zu erläuternden Gründen erforderlich ist, nur eine pneumatische Ansteuerung des Bremsventils durch den Sicherheits-Federspeicher möglich ist. Würde nämlich der Kolben des Sicherheits-Federspeichers mechanisch mit der Kolbenstange des Bremsventils gekoppelt, würde die bei Druckabfall in der Druckversorgungsleitung bestehenbleibende Druckbeaufschlagung des Ventils aus dem Vorratsluftbehälter einem Verstellen des Bremsventils in dessen Bremsstellung entgegenwirken und somit die Sicherheitsbremsung behindern oder gar ausschließen.

Das somit nach der britischen Patentschrift 919 345 nötige, vom Bremsventil gesonderte Federspeicher-Ventil erfordert neben dem Federspeicherkolben und der Speicherfeder ein vollständiges Gehäuse, das über eigene Leitungsverbindungen an die Druckversorgungsleitung und zusätzlich an den Vorratsluftbehälter und die drei Magnetventile angeschlossen werden muß. Außerdem ist ein zusätzliches Doppelventil erforderlich. Durch das Federspeicher-Ventil wird somit der Bau- und Montageaufwand der Bremsanlage weiterhin beachtlich gesteigert; außerdem bedeuten zusätzliche Geräte, insbesondere zusätzliche Ventile, eine zusätzliche Möglichkeit für Störungen.

Gemäß d"T britischen Patentschrift 919 345 wurde zum Vermeiden dieses Mangels die Möglichkeit angedeutet, unter Wegfall des Federspeicher-Ventils die Magnetventile direkt aus der Druckversorgungsleitung zu speisen. Eine derartige Anordnung hat jedoch neben der als unwesentlich zu betrachenden, in der Patentschrift angegebenen Funktionsändemng vor allem den Mangel, daß bei jedem normalen Lösevorgang der Bremse über eines der drei Magnetventile Druckluft aus der Druckversorgungsleitung und nicht mehr, wie sonst üblich, aus dem als Puffer wirkenden Vorratsluftbehälter entnommen wird, so daß insbesondere bei einem langen Zug die von reinen Druckluftbremsen her bekannten Druckluft-Nachspeiseprobleme auftreten, die durch die elektropneumatische Bremsanordnung ja gerade vermieden werden sollen. Der Druckluftverbrauch durch die Magnetventile kann zu einer Drucksenkung in der Druckversorgungsleitung und hierdurch zum Verzögern des Lösevorganges führen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine elektropneumatische Druckluftbremse der eingangs genannten Art zu schaffen, welche einerseits den bisher erfüllten Sicherheitsanforderungen genügt, andererseits aber einen wesentlich einfacheren Aufbau sowohl des Bremsventils wie — durch Fehlen des besonderen Federspeicher-Ventils — der ganzen Anlage ermöglicht. Durch die Druckluftversorgung der Magnetventile aus dem Vorratsbehälter soll dabei auch die Ansprechgeschwindigkeit der Bremsanlage selbst für lange Züge völlig unverändert bleiben. Ferner soll die Bremsanlage bei Ausfall der Stromversorgung der Magnetventile beispielsweise infolge Zugtrennung ein irein pneumatisch gestevertes

Bremsen ermöglichen umd das Bremsventil während elektrisch gesteuerten Bremsungen als Relaisventil arbeiten.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die elektropneumatische Druckluftbremse

ίο nach dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches ausgebildet ist.

Bei einer erfindungsgemäß, derart ausgebildeten Druckluftbremse werden die Vorteile der eingangs genannten Art von Bremsanlagen miteinander vereinigt, indem elektrische Energie sparende mit Arbeitsstrom arbeitende Magnetventile vorgesehen sind und indem diese bei Ausfall der Stromversorgung ein rein pneumatisch gesteuertes Bremsen ermöglichen. Des weiteren ist hierbei von Vorteil, daß infolge der Ankupplung eines nur einfach gestalteten Federspeichers mittels einer Anschlagkupplung an das Bremsventil — der aus der deutschen Auslegeschrift 1240 117 grundsätzlich als bekanntes zusätzliches Sicherheitsorgan anzusehen ist —, die Störanfälligkeit der Bremsanlage nicht vermehrt wird. Und letztlich o'eibt durch die Druckluftversorgung der Magnetventile aus dem Vorratsbehälter die Ansprechgeschwindigkeit der Bremsanlage selbst für lange Züge völlig unverändert.

Falls im Bremsventil ein vom Auslaßventil ausgehender und zur Atmosphäre führender Entlüftungskanal eine den Steuerkolben durchragende Kolbenstange axial durchsetzt, kann nach einem weiteren Merkmal gemäß der Erfindung die Druckluftbremse dadurch vorteilhaft ausgestaltet werden, daß die Kolbenstange auf der dem Auslaßventil abgewandten Seite in einem abgedichteten Raum vor einem axial durchbohrten Stößel endet, der eine mit der Hauptluft- bzw. Hauptbehälterleitung in Verbindung ste-

hende, einerseits von einem Kolben des Federspeichers begrenzte Kammer durchragt, starr mit diesem Kolben verbunden ist und in einer von der genannten Kammer durch den Kolben getrennten, mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden weiteren Kammer endet, in welcher die den Kolben belastende Speicherfeder des Federkraftspeichers angeordnet ist. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß bei Undichtigkeiten an der Stößelführung aus dem Federkraftspeicher entweichende Druckluft ohne den Steu-

erkolben zu beeinflussen in die Atmosphäre abgeführt wird.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform für eine nach der Erfindung ausgestaltete Druckluftbremse dargestellt.

An eine das im übrigen nicht dargestellte Schienenfahrzeug durchsetzende Hauptluft- bzw. Hauptbehälterleitun^l ist über ein Rückschlagventill ein Vorratsluftbehälter 3 und ein Bremsventil angeschlossen. Der Vorratsluftbehälter 3 steht über eine Rohrleitung S mit einem Raum 6 im Bremsventil 4 in Verbindung, in welchem sich eine mittels einer Feder? gegen einen Ventilsitz 8 an einer Gehäusetrennwand 9 gedruckte Doppelventildichturtg 10 befindet. Innerhalb des Ventilsitzes 8 ist die Gehäusetrennwand 9 durchbrochen. Andererseits der Gehätisetrennwand9 befindet sich ein Raum 11» der über eine Rohrleitung 12 mit einem Bremszylinder 13 in Verbindung steht. Ein Steuerkolben 14 trenilt den

Raum 11 von einem Raum 15 ab, dessen Druckbeaufschlagung mit einem Steuerdruck über ein ein Brems- und ein Lösemagnetventil aufweisendes Magnetventil 16 überwacht ist. Das Magnetventil 16 ist hierzu einerseits mit der Rohrleitung 5 und andererseits mit dem Raum 15 pneumatisch verbunden. Die Spule des Bremsmagnetventilteiles ist über ein Bremskabel 17 und die Spule des Lösemagnetventilteiles über ein Lösekabel 18 erregbar. Die Stromführung der das Fahrzeug durchziehenden Brems- und Lösekabel 17 und 18 ist von einem Führerstand aus schaltbar. Der Steuerkolben 14 ist starr mit einer ihn durchsetzenden Kolbenstange 19 verbunden, welche einerseits vor der Doppelventildichtung 10 endet, andererseits den Raum 15 durchragt und in einem Raum 20 endet. Die Kolbenstange 19 ist axial von einem Entlüftungskanal 21 durchsetzt.

Weiterhin ist das Bremsventil mit einem Federkraftspeicher 22 versehen, welcher einen eine Kammer 23 von einer Kammer 24 trennenden Kolben 25 aufweist. Der Kolben 25 ist von einem Stößel 26 durchsetzt, der einerseits im Raum 20 vor der Kolbenstange 19 mit einer Anschlagkupplung endet, die den Raum 20 benachbarte Kammer 23 durchragt, starr mit dem Kolben 25 verbunden ist und in der Kammer 24 endet. In der über ein Luftfilter 27 ständig mit der Atmosphäre verbundenen Kammer 24 befindet sich eine den Kolben 25 in Bewegungsrichtung zur Kammer 23 hin belastende Speicherfeder

28. Der Stößel 26 ist von einer axialen Durchbohrung 29 durchsetzt, weiche den Raum 20 ständig mit der Kammer 24 verbindet. Von der Hauptluft- bzw. Hauptbehälterleitung 1 führt eine Zweigleitung 30 in die Kammer 23.

Bei gelöster, betriebsbereiter Bremse ist die Hauptluft- bzw. Hauptbehälterleitung 1 mit Druckluft aufgeladen und über das Rückschlagventil 2 sind der Vorratsluftbehälter 3 und der Raum 6 mit Druckluft gefüllt. Das Brems- und das Lösekabel 17 und 18 sind spannungslos, das Magnetventil 16 ist daher nicht erregt und hält den Raum 15 mit der Atmosphäre verbunden. Über die Zweigleitung 30 ist die Kammer 23 mit Druckluft beaufschlagt, und der Kolben 25 befindet sich bei zusammengedrückter Speicherfeder 28 in seiner gemäß der Zeichnung linken Endlage. Die Kolbenstange 19 ist von der Doppel ventildichtunc 10 gemäß der Zeichnung nach links abgehoben und der Bremszylinder 13 steht daher über die Rohrleitung 12, den Raum 11. den Entlüftungkanal 21, den Raum 20, die Durchbohrung

29, die Kammer 24 und das Luftfilter 27 mit der Atmosphäre in Verbindung.

Zum elektrisch gesteuerten Bremsen werden das Brems- und das Lösekabel 17 and 18 an Spannung gelegt und das Magnetventil 16 somit voll erregt. Dabei sperrt es den Raum 15 von der Atmosphäre ab und verbindet ihn mit dem Vorratsluftbehälter 3. Aus letzterem strömt daher Druckluft in den Raum 15 ein, wodurch der Steuerkolben 14 gemäß der Zeichnung nach rechts gedrückt wird, so daß sich die Kolbenstange 19 unter Verschließen des Entlüftungskanals 21 gegen die Doppelventildichtung 10 anlegt und diese vom Ventilsitz 8 abhebt Aus dem Vorratsluftbehälter 3 strömt nunmehr durch die Rohrleitung 5 und den Raum 6 Druckluft in den Raum 11 and durch die Rohrleitung 12 in den Bremszylinder 13 ein, woudrch die Bremsen betätigt werden. Sobald die gewünschte Bremsstufe erreicht ist, wird das Bremskabel 17 von der Spannungsquelle abgetrennt und das nur mehr teilweise erregte Magnetventil 16 sperrt daher die Druckluftzufuhr aus dem Vorratsluftbehälter 3 in den Raum 15 ab. Die in den Raum 11 einströmende Druckluft vermag im Anschluß hieran den Steuerkolben 14 nach links bis zum Aufsetzen der Doppelventildichtung 10 auf den Ventilsitze zu drücken. Damit ist die Druckluftzufuhr zum Bremszylinder 13 abgesperrt und eine

ίο Bremsabschlußstellung erreicht.

Zum elektrisch gesteuerten Lösen wird auch das Löskabel 18 von der Spannungsquelle abgetrennt, das Magnetventil 16 fällt völlig ab und verbindet den Raum 15 mit der Atmosphäre.

»5 Der im Bremszylinder 13 und im Raum 11 herrschende Druck vermag daher den Steuerkolben 16 gemäß der Zeichnung nach links zu drücken, wobei sich die Kolbenstange 19 von der Doppelventildichtung 10 abhebt und der Entlüftungskanal 21 freige-

ao geben wird. Die im Bremszylinder 13 befindliche Druckluft entweicht sodann durch den Entlüftungskanal 21 sowie die Durchbohrung 29 und das Luftfilter 27 in die Atmosphäre.

Während der vorstehend geschilderten Vorgänge

as verblr'bt der Federspeicher 22 in Ruhe. Tritt eine ungewollte Zugtrennung auf, so entleert sich die Hauptluft- bzw. Hauptbehälterleitung 1 rasch auf Atmosphärendruck. Bei einer Störung der Stromversorgung für das Magnetventil 16 kann eine derartige

Druckabsenkung in die Hauptluft- bzw. Hauptbehälterleitung 1 auch willkürlich vom Führerstand aus eingesteuert werden. Dabei wird die Kammer 23 ebenfalls auf Atmosphärendruck entleert, und die Speicherfeder 28 vermag den Kolben 25 gemäß der

Zeichnung nach rechts zu drücken. Dabei schlägt der sich mit dem Kolben 25 bewegende Stößel 26 gegen die Kolbenstange 19 an und drückt auch diese nach rechts, bis nach Anlage an der Doppelventildichtung 10 und Verschluß des Entlüftungskanals 21 die Dop-

pelventildichtung 10 vom Ventilsitz 8 abgehoben wird. Durch Einströmen von Druckluft aus dem gegen die Hauptluft- bzw. Hauptbehälterleitung durch das Rückschlagventil 2 abgesicherten Vorratsluftbehälter 3 in den Bremszylinder 13 wird sodann eine Bremsung bewirkt.

Bei einem nachfolgenden Wiederaufladen der Hauptluft- bzw. Hauptbehälterleitung 1 Lehrt das Bremsventil 4 in seine ursprüngliche, in der Zeichnung dargestellte Schaustellung zurück, der Brems-

zylinder 13 wird entleert und die Bremse somit wieder gelöst.

Es ist somit offensichtlich, daß bei der vorstehend beschriebenen elektropneumatischen Druckluftbremse das Magnetventil 16 nur die Druckluftbeaufschlagung des Raumes 15 überwachen muß und somit kleine Durchgangsquerschnitte aufweisen kann. Der gemäß der Zeichnung rechts vom Raum 20 befindliche Teil des Bremsventils 4 stellt ein Relaisventil mit einem aus der Doppelventildichtung It und

dem Ventilsitze gebildeten Einlaßventil und einem aus der Doppelventildichtung 10 und dem Ende dei Kolbenstange 19 gebildeten Auslaßventil für die Überwachung der Beaufschlagung des Bremszylinders 13 dar. Mittels des Federspeichers 22 kann die-

ser Relaisventilteil unabhängig von einer Regung des Magnetventils 16 rein pneumatisch gesteuert willkürlich oder selbsttätig betätigt werden. Dabei kann es vorteilhaft sein, den Kolben 25 und die Speicherfedei

28 derart auszulegen, daß der Stößel 26 erst nach einem Absinken des in der Kammer 23 herrschenden Druckes unter einen um einen bestimmten Sicherheitsabstand unter der normalen Beaufschlagungs-

genden Druck nach rechts verschoben wird. Hierdurch wird erreicht, daß der Federkraftspeicher 22 von gewisse Grenzen nicht überschreitenden Druckschwankungen in der Hauptluft- bzw. Haupt

höhe deir Hauptluft- bzw. Hauptbehälterleitung 1 lie- S behälterleitung 1 unbeeinflußt bleibt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

409682/300

Claims (2)

ι 2 tor, einem Bremsventil, das Bremsventil pneumatisch Patentansprüche: steuernden, aus dem Vorratsluftbebälter mit Druck- luft gespeisten Magnetventilen und mit einem in sei-

1. Elektrapneumatisehe Druckluftbremse für ner Druckluftbeaufschlagung vom Bremsventil ÜberSchienenfahrzeuge, mit einem über ein Rück- 5 wachten Bremszylinder, wobei das Bremsventil em schlagventil aus einer Hauptluft- bzw. Hauptbe- zur Steuerung eines in Verbindungen aes öremszybälterleitung aufgeladenen Vorratsluftbehälter, linders mit dem Vorratsluftbebalter bzw. der Atmoeinem Bremsventil, das Bremsventil pneumatisch Sphäre eingeordneten Ein- und Auslaßventils zusamsteuernden, aus dem Vorratsluftbehälter mit Hinwirkendes Kolbensystem aufweist, welches Druckluft gespeisten Magnetventilen und mit to zueinander entgegengesetzt von einem durch die Maeinem in seiner Druckluftbeaufschlagung vom gnetventile überwachten Steuerdruck und vom im Bremsventil überwachten Bremszylinder, wobei Bremszylinder herrschenden Bremsdruck sowie in das Bremsventil ein zur Steuerung eines in Ver- Wtrkungsrichtung zum öffnen des Einlaßventils bei bindungen des Bremszylinder mit dem Vorrats- Druckabfall in der Hauptluft- bzw. Hauptbehalterleiluftbehälter bzw. der Atmosphäre eingeordneten 15 tung. von einer ständig wirksamen Kraft entgegen Ein- und Auslaßventils zusammenwirkendes KoI- einer von der Druckhöhe in der Hauptluft- bzw. bensystem aufweist, welches zueinander ent- Hauptbehälterleitung abhängigen Druckluftbeaufgegengesetzt von einem durch die Magnetventile schlagung belastet ist.

überwachten Steuerdruck und vom im Bremszy- Die Druckluftbremsen der vorstehend genannten linder herrschenden Bremsdruck sowie, in Wir- 20 Art weisen die vorteilhafte Eigenschaft auf, JuE das kungsrichtung zum öffnen des Einlaßventils bei Bremsventil als vom Steuerdruck gesteuertes ReDruckabfall in der Hauptluft- bzw. Hauptbehäl- laisventil für den Bremsdruck arbeitet, d. h., daß die terleitung, von einer ständig wirksamen Kraft Magnetventile verhältnismäßig klein und mit gerinentgegen einer von der Druckhöhe in der Haupt- ger Energie betreibbar ausgebildet werden können. luft- bzw. Hauptbehälterleitung abhängigen 35 Bei bekannten, derartigen Druckluftbremsen besteht Druckluftbeaufschlagung belastet ist, d a - jedoch die Gefahr, datß, bei mit Arbeitsstrom arbeidurch gekennzeichnet, daß., wie an sich tenden Magnetventilen, bei Ausfall der Stromversorbekannt, im Bremsventil (4) ein Federkraftspei- gung für diese Magnetventile, wie er beispielsweise eher (22) angeordnet ist, der unmittelbar vom bei einer ungewollten Zugtrennung auftritt, keine Druck in der Hauptluft- bzw. Hauptbehälterlei- 30 Bremsung erfolgt bzw. einsteuerbar ist. Zum Behetung (1) spannbar -t, und daß zwischen diesem ben dieses Mangels ist es bereits bekanntgeworden, Federkraftspeicher und dem restlichen, unmittel- die Magnetventile mit Ruhestrom arbeitend auszubilbar auf das Ein- und Auslaßventil (S, 10, 19) ein- den; während der verhältnismäßig langen Zeiten, in wirkenden Koibensystem (Steaerko'ben 14) des welchen die Bremse gelöst ist, benötigen die Magnet-Bremsventils eine Anschlagkupplung eingeordnet 35 ventile dann jedoch ständig die Zuführung elektriist, welche den Federkraftspeicher in dessen Ent- scher Energie, so daß der elektrische Energieverspannrichtung mit dem restlichen Kolbensystem brauch dieser Druckluftbremsen verhältnismäßig des Bremsventils in dessen Bewegungsrichtung hoch ist.
zum öffnen des Einlaßventils (8.10) kuppelt. Es sind bereits elektropneumatische Druckluft-

2. Druckluftbremse nach Anspruch 1, wobei 40 bremsen bekannt, bei welchen das Bremsventil als im Bremsventil ein vom Auslaßventil ausgehen- Dreidrucksteuerventil üblicher Bauart ausgebildet ist. der und zur Atmosphäre führender Entlüftungs- Die Magnetventile sind hierbei an den Auslaßkanal kanal eine Kolbenstange axial durchsetzt und die des Dreidruckventils angeschlossen. Derartige Kolbenstange einen vom Steuerdruck entgegen Druckluftbremsen bieten zwar den Vorteil, bei ungedem Bremsdruck belasteten Steuerkolben trägt, 45 wollter Zugtrennung oder Ausfall der Stromversordadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange gung für die mit Arbeitsstrom arbeitenden Magnet-(19) auf der dem Auslaßventil (10, 8) abgewand- ventile rein pneumatisch gesteuert bremsen zu könten Seite in einem abgedichteten Raum (20) vor nen, doch arbeitet beim elektrisch gesteuerten Bremeinem axial durchbohrten Stößel (26) endet, der sen mittels der Magnetventile das Bremsventil nicht eine mit der Hauptluft- bzw. Hauptbehälterlei- 50 als Relaisventil, sondern dient als bloße Leitungsvertung (1) in Verbindung stehende, einerseits von bindung, so daß, um die Magnetventile klein halten einem Kolben (25) des Federkiraftspeichers (22) zu können, dem Bremsventil ein besonderes Relaisbegrenzte Kammer (23) durchragt, starr mit die- ventil nachgeschaltet werden muß.

scm Kolben verbunden ist und in einer von der Es ist ebenfalls eine Bremsanordnung der eingangs