DE2612648A1

DE2612648A1 - Ventilvorrichtung in einer eisenbahn-druckluftbremsanlage

Info

Publication number: DE2612648A1
Application number: DE19762612648
Authority: DE
Inventors: David John Wickham
Original assignee: Westinghouse Brake and Signal Co Ltd
Current assignee: Siemens Mobility Ltd
Priority date: 1975-03-27
Filing date: 1976-03-25
Publication date: 1976-10-07
Also published as: CA1042958A; AU1222376A; IN146688B; US4043606A; GB1496706A; ZA761444B

Description

DR. E. WIEGAND DIPUNG. W. NIEMANN 2612648

DR. M. KÖHLER DIPL.-ING. C. GERNHARDT

München Hamburg

2000 HAMBURG 50,

KONIGSTRASSE 28 TELEFON : 381233 TELEGRAMME: KARPATENT TELEX: 212979 KARP D

2a a ?s

w. 26972/76 12/se

Westinghouse Brake and Signal Company Limited,

London (England)

Ventilvorrichtung in einer Eisenbahn-Druckluftbremsanlage.

Die Erfindung bezieht sich auf Schienenfahrzeug-Bremsanlagen, und insbesondere auf Verbesserungen solcher Anlagen bei Anwendung an einem Eisenbahnzug.

Bei Schienenfahrzeug-Bremsanlagen ist es herrschende Praxis, Druckluft in einer entlang der Länge eines Eisenbahnzuges laufenden Bremsleitung als Steuermittel zum Anlegen und Lösen der Bremsen zu verwenden. Insbesondere wird es bevorzugt, einen Anlagendruck zu verwenden, bei dessen Absinken in der Bremsleitung ein Anlegen der Bremsen hervorgerufen wird, und bei dessen nachfolgendem Anstieg die Bremsen gelöst werden können.

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BANK: DEUTSCHE BANK AG, HAMBURG (BLZ 20070000), KONTO NR. 65/18823 · POSTSCHECK: HAMBURG 142846-205

Die Verwendung von Druckluft für die Steuerung von Bremsen in der beschriebenen Weise führt zu gewissen" Nachteilen bei einem aus vergleichsweise vielen Wagen bestehenden Eisenbahnzug, weil nicht nur die Geschwindigkeit der Fortpflanzung eines Druckluftsignals nicht größer als die Schallgeschwindigkeit sein kann, sondern weil auch - und wichtiger - bei einer Anlage, bei welcher eine Verringerung des Brems1eitungsdrucks hervorgerufen wird durch Strömenlassen von Luft von einem Ende des Zuges zu dem anderen Ende durch die Bremsleitung der Widerstand gegen eine solche Luftströmung durch die Bremsleitung beträchtliche Verzögerung des Betätigens der Bremsen bei im Abstand voneinander befindlichen Wagen des Eisenbahnzuges hervorrufen kann, was bedeutet, daß z.B. verschiedene Wagen zu verschiedenen Zeitpunkten gebremst werden.

In der schwebenden britischen Patentanmeldung 47918/73 ist ein Vorschlag gemacht, um den genannten Nachteil zu verringern. In der genannten schwebenden Patentanmeldung ist eine Ausführung beschrieben, um die Fortpflanzung eines Bremssignals in. einer Bremsleitung in einer Schienenfahrzeug-Bremsanlage zu verbessern. Die Ausführung umfaßt ein Ventil und einen die Druckluftströmung feststellenden Fühler, der in einen Abschnitt einer Bremsleitung geschaltet ist und auf die Strömungsgeschwindigkeit in der Bremsleitung anspricht. Das Ventil spricht auf den Strömungsfühler an, um die Bremsleitungsdruckänderung, die durch die Druckluftströmung in der Bremsleitung hervorgerufen ist, zu verstärken.

In der genannten schwebenden Patentanmeldung (entspricht P 2k 48 5°3·8) ist weiterhin vorgeschlagen, daß Druckluftströmungen festgestellt werden können durch Beobachtung von Druckunterschieden an einer ausreichenden Bremsleitungslänge.

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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine verbesserte Druckgradientenverringerungsventilvorrichtung geschaffen, die als Luftströmungsfühler und Druckluftentlüftungsventileinrichtung in einer Eisenbahn-Druckluftbremsanlage verwendet werden kann und die einen Druckabfalldetektor aufweist, der eine auf Druck ansprechende Einrichtung hat, die eine erste Ventileinrichtung betätigt, um ein Druckluftsteuersignal zu übertragen, um eine zweite Ventileinrichtung zu steuern, die als Entlüftungsventileinrichtung wirkt, um eine Länge der Bremsleitung zu entlüften. Das Druckluftsteuersignal ist von der Bremsleitung über eine dritte Ventileinrichtung abgeleitet, die betätigbar und/oder wirksam ist, zu verhindern, daß ein solches Signal bei Fehlen eines bestimmten Druckgradienten sich über die Länge der Bremsleitung fortpflanzt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert, in deren einziger Figur in schematischer Ansicht eine Druckgradientenverringerungsventilvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist.

Die Ventilvorrichtung, die in der Zeichnung dargestellt ist, soll an einem Wagen eines langen Eisenbahnzuges verwendet werden, und es sei angenommen, daß weitere solche Vorrichtungen an weiteren Wagen entlang des Zuges verteilt sind, um schnelles Fortpflanzen eines Luftdruckabfalls in der Bremsleitung zu schaffen. Gemäß der Zeichnung ist die Bremsleitung an dem besonderen betrachteten Wagen mit 1 bezeichnet, und von einer Stelle, die nahe der Mitte der Bremsleitung 1 liegt, erstreckt sich eine Verbindungsleitung 2 kleinen Durchmessers, die mit einer Seite eines auf Druck ansprechenden Teiles 3 einer ersten Ventileinrichtung in Form eines einen Druckabfall feststellenden Detdiors k verbunden ist. Die Leitung 2 ist weiterhin über eine Drossel 6

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-k-

mit der anderen Seite des auf Druck ansprechenden Teiles 3 und einem Behälter 5 verbunden.

Der auf Druck ansprechende Teil 3 ist in dem Gehäuse des Detektors k mittels eines abgedichtet verschiebbaren Stößels 7 getragen, der eine Verlängerung 8 hat, jenseits von welcher ein federbelastetes Kugelventil 9 vorgesehen ist, das von seinem Sitz Io durch Aufwärtsbewegung des Stößels 7i 8 abgehoben werden kann, wobei eine solche Aufwärtsbewegung des Stößels 7, 8 hervorgerufen wird, wenn ausreichendes Druckdifferential an dem auf Druck ansprechenden Teil 3 vorhanden ist.

Die Leitung 2 steht weiterhin über eine geeignete Drossel 11 mit dem Raum auf einer Seite eines weiteren federbelasteten Kugelventils 12 in Verbindung, welches von einem Stößel 13 eines dem Teil 3 ähnlichen auf Druck ansprechenden Teiles l4 einer zweiten Ventileinrichtung betätigbar ist, die ein Entlüftungsventil in Form eines Relaisventils 27 aufweist, welches hinsichtlich der konstruktiven Ausführung dem Druckabfalldetektor k im wesentlichen identisch ist. Der Raum unter dem auf Druck ansprechenden Teil Ik ist über eine Leitung 15 mit dem Raum unterhalb des Kugelventils 9 und weiterhin über eine Drossel l6 mit der Atmosphäre verbunden. Der Raum oberhalb des auf Druck ansprechenden Teiles lk ist ebenso wie der Raum auf der Unterseite des Kugelventils 12 mit der Atmosphäre verbunden, wie es jeweils durch das Bezugszeichen AT angegeben ist.

Der Raum auf derjenigen Seite des Kugelventils des Druckabfalldetektors k, die von dem auf Druck ansprechenden Teil l4 des Relaisventils 27 entfernt liegt, ist mit Austrittsöffnungen 17 und l8 einer dritten bzw. einer vierten Ventileinrichtung verbunden, die jeweils in Form eines Membranventils 19 bzw. 2o vorhanden sind, deren jedes eine Membran 21

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bzw. 22 hat, die gewöhnlich den betreffenden Austritt 17 bzw. l8 schließt. Das Schließen kann wahlweise durch nicht dargestellte leichte Federn unterstützt sein, die dann oberhalb der betreffenden Membranen angeordnet sind. Eintritte zu den betreffenden Seiten der Membranen 21 und 22 sind von Stellen wie 23 und 24 abgeleitet, an denen Leitungen 25 und 26 kleinen Durchmessers nahe an den Enden des betrachteten Wagens mit der Bremsleitung 1 verbunden sind. Die Stelle ist mit dem Raum oberhalb der Membran 21 und mit dem Raum unterhalb der Membran 22, und die Stelle 2k ist mit dem Raum oberhalb der Membran 22 und mit dem Raum

unterhalb der Membran 21 verbunden. Demgemäß werden die Membranen 21, 22 durch das Vorhandensein von Druckunterschieden an der Bremsleitung 1 entgegengesetzt beeinflußt.

Für die Beschreibung der Arbeitsweise der Vorrichtung sei angenommen, daß die Bremsleitung 1 eine kontinuierliche Bremsleitung ist, die an dem mit A bezeichneten Ende mit dem Führerbremsventil auf der Lokomotive verbunden ist, über alle Wagen des Zuges läuft und an dem mit B bezeichneten Ende .mit dem letzten Wagen verbunden ist. Die Bremsleitung 1 stellt daher eine kontinuierliche Übertragungsleitung dar, die sich über die gesamte Länge des Zuges erstreckt, und bei Verringerung des Brems1eitungsdrucks wird an jedem Wagen eine Bremssteuervorrichtung so betätigt, daß die Brenrsen angelegt werden, während durch eine Erhöhung des Bremsleitungsdrucks auf einen normalen Betriebswert die Bremsen im gelösten Zustand gehalten werden.

Es sei angenommen, daß die Vorrichtung sich anfänglich nicht unter Druck befindet. Wenn dann nach entsprechender Signalgabe das Führerbremsventil in die Bremsenlösestellung gebracht wird, so wird die

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Bremsanlage auf den normalen Betriebsdruck aufgeladen, indem Druckluft vom Ende A der Bremsleitung 1 zum Ende B und' demgemäß zu aufeinanderfolgenden Wagen des Zuges strömt. Die Wirkung eines solchen Drucks, wenn er den .Wert des Betriebsdrucks erreicht, besteht darin, die Behälter der Bremsausrüstung der Wagen (nicht dargestellt) und auch über die Leitung 2 und die Drossel 6 den jeweiligen Behälter 5 aufzuladen. Unter stationären Bedingungen verbleiben daher die Kugelventile 9 und 12 in der dargestellten Stellung, und der Luftdruck oberhalb und unterhalb des auf Druck ansprechenden Teiles

3 ist gleich dem vollen Ladedruck des Behälters 5» «οι
hingegen sowohl oberhalb als auch unterhalb des auf

Druck ansprechenden Teiles 1A Atmosphärendruck herrscht.

Wird nunmehr angenommen, daß für den Zweck der Hervorrufung einer Bremsung am Bremsleitungsende A ein Druckabfall hervorgerufen wird, der sich entlang des gesaraten Zuges fortpflanzt und zu allen Bremsvorrichtungen gelangen soll, so wird in der Leitung 2 eine Verringerung des Bremsleitungsdrucks abgefühlt, und zufolge des Vorhandenseins der Drossel 6 hat der im Behälter 5 herrschende Druck die Wirkung, daß er den auf Druck ansprechenden Teil 3 gegen den oberhalb des auf Druck ansprechenden Teiles 3 herrschenden verringerten Bremsleitungsdruck verschiebt, so daß das Kugelventil 9 von seinem Sitz abgehoben wird.

Weiterhin wird zufolge der Verringerung des Drucks in der Bremsleitung 1 an deren Ende A relativ zu deren Ende B während des Fortpflanzens der Verringerung des Bremsleitungsdrucks die Membran 21 derart verschoben, daß die Öffnung 17 des Membranventils 19 über die Leitung 26 mit der Bremsleitung 1 an der Stelle 2k und daher mit dem an dieser Stelle der Bremsleitung 1 herrschenden Druck verbunden wird, so daß Druckluft aus der Bremsleitung 1 an der Stelle Zk über das Membran-

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ventil 21, die Öffnung 17i das von seinem Sitz abgehobene Kugelventil 9» und die Leitung 15 zu dem Raum unterhalb des auf Druck ansprechenden Teiles l4 strömen kann, der daher zeitweilig gemäß der Zeichnung nach oben verschoben wird, so daß das Kugelventil 12 von seinem Sitz abgehoben wird. Es ist daher ein Strömungsweg für Druckluft von der Bremsleitung 1 über die Leitung 2,- die Drossel 11 und das von seinem Sitz abgehobene Kugelventil 12 des Relaisventils 27 zur Atmosphäre geschaffen.

Das Gesamtergebnis besteht in einer schnellen Fortpflanzung des Druckabfalls, der anfänglich an dem Bremsleitungsende A hervorgerufen wurde, entlang der gesamten Länge der Bremsleitung 1, und, sobald der Bremsleitungsdruck an der Stelle 2k der Bremsleitung relativ zu dem Druck an der Stelle 23 der Bremsleitung ausreichend verringert worden ist oder gefallen ist, wodurch angezeigt ist, daß der Druckgradient bzw. Druckunterschied zwischen den Bremsleitungsstellen A und B im wesentlichen beseitigt ist, kehrt die Membran 21 in ihre Lage im Eingriff mit der Austrittsöffnung 17 des Membranventils 19 zurück, und der Weg für die Strömung von Druckluft zu dem Raum unterhalb des auf Druck ansprechenden Teiles l4 des Relaisventils 27 ist unterbrochen. In dem Raum unterhalb des auf Druck ansprechenden Teiles lk verbleibender Luftdruck wird demgemäß über die Drossel l6 schnell zur Atmosphäre entlüftet, so daß das Kugelventil 12 schließen kann und dadurch die Strömung von Luft aus der Bremsleitung 1 zur Atmosphäre unterbricht. Weiterhin verschwindet unter diesen Bedingungen der Druckunterschied an dem auf Druck ansprechenden Teil 3 über die Drossel 6, so daß das Kugelventil 9 in seine Schließstellung zurückkehrt.

Mit der beschriebenen Ausführung kann die Ge-

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schwindigkeit der Fortpflanzung von Bremsleitungsdruckänderungen über die Länge eines langen Eisenbahnzuges beträchtlich beschleunigt werden, so daß Zeitverzögerungen beträchtlich verringert werden, die sich beim Anlegen der Bremsen von an verschiedenen Stellen des Zuges befindlichen Wagen sonst ergeben. Um dies zu erhalten, ist es selbstverständlich erforderlich, ähnliche Vorrichtungen an mehreren in engen Abständen voneinander liegenden Stellen entlang des Eisenbahnzuges vorzusehen.

Dadurch, daß das Membranventil 2o derart angeschlossen ist, daß es relativ zu dem Membranventil in entgegengesetztem Sinn betätigt wird, arbeitet die Vorrichtung immer gleich gut unabhängig davon, ob die Steuerung des Brerasleitungsdrucks von der Stelle A oder von der Stelle B der Bremsleitung 1 ausgeht.

Wenn der Druck in der Bremsleitung 1 durch Betätigung des Führerbremsventils von der Bremsleitungsstelle A aus erhöht wird, um die Bremsen zu lösen, herrscht beim Beginn eines solchen Arbeitsvorganges der Bremsleitungsdruck unterhalb der Membran 22 des Membranventils 2o derart vor, daß die Membran 22 von der Austrittsöffnung l8 wegbewegt wird. Jedoch verbleibt unter derartigen Bedingungen der auf Druck ansprechende Teil 3 des Druckabfalldetektors 4 in einer nach unten verschobenen Stellung zufolge der Tatsache, daß der Bremsleitungsdruck in der Leitung 2 gegenüber dem geringfügig niedrigeren Druck im Behälter 5i der auch unterhalb des auf Druck ansprechenden Teiles 3 herrscht, vorherrscht. Das Kugelventil 9 verbleibt daher in der Schließstellung, und die Vorrichtung spricht auf solche Bremsleitungsdruckerhöhungen nicht an, so daß während eines Bremsenlösevorganges, der an der Stelle A der Bremsleitung 1 eingeleitet ist, kein Ablassen des Bretnsleitungsdrucks

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stattfindet. Das gleiche trifft zu, wenn der Bremsleitungsdruck von der Stelle B aus erhöht wird. Gleichfalls trifft dies zu für die nachfolgende Zeitperiode, während welcher der Bremsleitungsdruck gegen Auslecken durch Zuströmung vom Führerbremsventil auf einem stationären Wert gehalten wird.

Gemäß einer praktischen Alternative zu der beschriebenen Ausführung und zu dem Zweck, die Notwendigkeit des Vorhandenseins der Leitungen 25 und 26 zu beseitigen, kann eine Ausführung mit Pitotrohr mit entgegengesetzten Elementen verwendet werden. Ein Element dieses Pitotrohres würde anstelle der Leitung 25 in die Vorrichtung geschaltet werden, und das andere Element würde anstelle der Leitung 26 in die Vorrichtung geschaltet werden. In diesem Fall wird das Druckdifferentialsignal, welches zur Betätigung des Membranventils 19 oder 2o erforderlich ist, von dem Unterschied der Drücke abgeleitet, die von den stromaufwärts und stromabwärts gewandten Elementen des Pitotrohres aufgebaut ist.

C :■ j 2 /. ι / 0 7 6 2

Claims

V 6 I 2 B A B

- Io -

Patentansprüche

.1 Ventilvorrichtung zur Verringerung von Druckunterschieden, wobei die Vorrichtung als Luftströmungsfühler und Entlüftungseinrichtung in einer Eisenbahn-Bremsanlage verwendbar ist, gekennzeichnet durch einen Druckabfalldetektor, der eine auf Druck ansprechende Einrichtung (3) aufweist, die eine erste Ventileinrichtung (9, Io) betätigt, um ein Druckluftsteuersignal zu übertragen, um eine als Entlüftungsventil wirkende zweite Ventileinrichtung (27) derart zu steuern, daß eine Länge der Bremsleitung (l) entlüftet wird, wobei das Druckluftsteuersignal von der Bremsleitung (l) über eine dritte Ventileinrichtung (191 2o) abgeleitet ist, die wirksam bzw. betätigbar ist, das Auftreten eines solchen Druckluftsteuersignals zu verhindern, wenn über die Länge der Bremsleitung (l) ein Druckgradient nicht vorhanden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ventileinrichtung ein Druckabfalldetektor (4) ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ventileinrichtung (27) ein Relaisventil ist, welches mit der ersten Ventileinrichtung (^lk) gekoppelt ist, um das Druckluftsteuersignal weiterzuleiten·
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 ■> dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Ventilvorrichtung (19 bzw. 2o) an entgegengesetzte Enden (A, B) der Bremsleitung (l) gekoppelt (über Leitungen 251 26) ist und eine Austrittsöffnung (17 bzw. l8) hat, die mit der ersten Ventileinrichtung Ci) derart gekoppelt ist, daß das Entstehen des Druckluftsteuersignals verhindert ist, wenn entlang der Bremsleitung ein eine Bremsleitungs-

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druckverringerung anzeigendes Druckdifferential nicht vorhanden ist.
5· Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Veritileinrichtung (19) eine Membran (2l) aufweist, die auf gegenüberliegenden Seiten der Membran liegenden Räume (über Leitungen 25 ₅ 26) mit gegenüberliegenden Enden (23» 24) der Bremsleitung (l) gekoppelt sind, und daß die Membran (2l) gewöhnlich so vorgespannt ist, daß sie die Austrittsöffnung (17) schließt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß eine vierte Ventileinrichtung (2o) vorgesehen ist, welche der dritten Ventileinrichtung (19) im wesentlichen identisch ist und die (über Leitungen 25 _t 26) mit gegenüberliegenden Enden bzw. Stellen (23, 24) der Bremsleitung ( l) gekoppelt ist, um in der Bremsleitung bestehende Druckabfalldifferentiale in entgegengesetztem Sinn wie die dritte Ventileinrichtung (19) festzustellen, und daß die vierte Ventileinrichtung eine Austrittsöffnung (l8) hat, die mit der ersten Ventileinrichtung (4) gekoppelt ist, um das Entstehen des Druckluftsteuersignals zu verhindern, wenn entlang der Bremsleitung ein eine Bremsleitungsdruckverringerung anzeigendes Druckdifferential nicht vorhanden ist.
7- Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte und die vierte Ventileinrichtung (19 und 2o) jeweils ein Differentialventil ist, und daß die Differentialventile an entgegengesetzte Enden oder Stellen (23. 24) der Bremsleitung

(1) geschaltet bzw. mit dieser kreuz^ekoppclt sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7i dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Abzapfstelle

(2) an einer Stelle der Bremsleitung (l) zwischen deren Enden vorgesehen ist, die Abzapfstelle über die erste

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- ί 2 -

Ventil einrichtung (4) und eine Drossel (6) an einen Behälter (5) zum Speichern von Bremsleitungsdruck verbunden ist, von denen der Behälter (5) mit der ersten Ventileinrichtung derart gekoppelt ist, daß ein Wirk- samwerden der zweiten Ventileinrichtung (27) während derjenigen Zeiten verhindert ist, während denen der Druck in der Bremsleitung steigt.
9· Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Abzapfstelle (2) über eine Drossel (11) mit einem Ventilteil der zweiten Ventileinrichtung (27) verbunden und über ein gewöhnlich in die Schließstellung vorgespanntes Ventil (l2) mit der Atmosphäre (AT) verbindbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine kreuzkopplung (Leitung 15) zwischen einem Ventilteil der ersten Ventileinrichtung (4) und einem Relaisteil (l4) der zweiten Ventileinrichtung (27) geschaffen ist, und daß die Kreuzkopplung eine zur Atmosphäre führende Drossel (l6) enthält.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis Io, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Bremsleitung (l) eine Pitot-Einrichtung vorhanden ist, zwei Druckabfühlelemente der Pitot-Einricbtung entlang der Bremsleitung in entgegengesetzte Richtungen gewandt sind, und daß die dritte Ventileinrichtung (19) differentiell an die Abfühlelemente der Pitot-Einrichtung gekoppelt ist, um Druckdifferentiale festzustellen, die durch Strömung von Druckluft in der Bremsleitung (l) angezeigt sind.

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