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Selbsttätiges Ventil für Druckluftbremsen, insbesondere für lange
Züge. Wenn bei einer selbsttätigen Druckluftbremse an einem langen Zuge die Leitung
mit Übertragungsventilen ausgestattet ist, so vergehen bei noch so großer Fortpflanzungsgeschwindigkeit
der Bremsung von einem Ende zum anderen des Zuges infolge der Wirkung dieser Übertragungsventile
doch noch einige Sekunden zwischen dem Anziehen der ersten und dem Anziehen der
letzten Bremse.
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Es ist von Wichtigkeit für die Sicherheit des
Zuges,
daß während dieser Sekunden die verzögernde Wirkung am Vorderende des Zuges einen
begrenzten Wert hat, der rasch erzielt wird, aber nur eine begrenzte Zusammendrückung
_ der Pufferfedern hervorrufen darf. Man läßt alsdann langsam die Intensität dieser
Wirkung bis zu ihrem Maximum ansteigen.
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Die vorliegende Erfindung hat ein Ventil zum Gegenstand, welches die
Erreichung dieses Resultates gestattet.
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Das gemäß der Erfindung ausgebildete Ventil wird zwischen dem Hilfsbehälter
und dem Hauptsteuerventil angeordnet. Es wird durch die Luft des Hilfsbehälters
oder einer Kammer mit konstantem Druck gesteuert, so daß es zu Beginn der Bremsung
große Öffnungen freigibt oder offen läßt, welche gestatten, daß die Druckluft aus
dem Hilfsbehälter rasch durch das Hauptsteuerventil in den Bremszylinder einströmt,
so daß das Gestänge verschoben wird und die Bremsklötze an die Räder mit einer gewissen
Kraft angedrückt werden. Hierauf schließt das Ventil ganz oder teilweise die Öffnungen
ab, um das Ausströmen der Luft aus dem Hilfsbehälter zu verzögern und das Maximum
des Druckes am Bremszylinder nur allmählich ansteigen zu lassen.
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Auf der beiliegenden Zeichnung sind beispielsweise zwei Ausführungsformen
des gemäß der Erfindung ausgebildeten Ventils dargestellt.
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Abb. = zeigt einen senkrechten Schnitt des selbsttätigen Ventils,
welches von dem Hilfsbehälter aus gesteuert wird und welches an einer Bremse mit
Hauptsteuerventil angeordnet werden kann.
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Abb. 2 zeigt im senkrechten Achsialschnitt eine geänderte Ausführungsforen
des Ventils, das durch die verdichtete Luft einer Kammer mit konstantem Druck gesteuert
wird, die keine Verbindung während der Bremsung mit dem Hilfsbehälter oder mit dem
Bremszylinder hat, wobei die in der genannten Kammer eingeschlossene Luft an der
Bremsung also nicht teilnimmt.
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Abb. 3 ist ein Schema, welches die Anwendung des Ventils an einem
Druckluft-Bremssystem mit Hauptsteuerventil veranschaulicht.
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Das in Abb. z dargestellte Ventil besteht aus einem zylindrischen
Gehäuse A, das im Innern zwei Kammern a und a1 besitzt, welche gleiche Achsen, aber
verschiedenen Durchmesser haben. Der untere Teil der Kammer a ist unmittelbar durch
eine Leitung b mit dem Hilfsbehälter B
verbunden, und der obere Teil
der Kammer a1 steht durch eine Leitung b1 mit dem Hauptsteuerventil in Verbindung.
Ein Kanal c, der von dem unteren Teil der Kammer a1 ausgeht, mündet in den unteren
Teil der Kammer a durch eine Reihe von Kanälen cl, C, C, c4.
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Im Innern der Kammer a kann sich ein Kolben C verschieben, dessen
Boden Cl mit einem j Rand d und einem Kanal dl von geringem Querschnitt versehen
ist. Gewöhnlich ruht der Kolben C unter Wirkung einer Feder D mit seinem Rand d
äuf einer Lederdichtung E, die sich am Boden der Kammer a befindet. Die Leitung
b1 kann mit dem Hilfsbehälter durch eine Leitung F verbunden werden, in welcher
ein Absperrventil F1 sich befindet. Wenn die Bremse sich in einem langen Zuge befindet,
so muß der Hahn F1 geschlossen bleiben. Wenn die Bremse dagegen in einem kurzen
Zuge (beispielsweise in einem Personenzuge) sich befindet, so wird der Hahn F1 geöffnet,
wodurch die Wirkung des selbsttätigen Ventils ausgeschaltet wird.
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Die Wirkungsweise ist folgende Während der Fahrt des Zuges sind die
Bremsen gelöst, der Hilfsbehälter ist mit Druckluft gefüllt, die den gleichen Druck
besitzt wie die Hauptleitung.
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Der Druck ist derselbe in der Kammer a1 und in dem Hilfsbehälter B
und also auch auf beiden Seiten des Kolbens C, der auf die Lederdichtung E durch
die Feder D gedrückt wird. Wenn man bei einer selbsttätigen Druckluftbremse einen
Druckabfall in der Hauptleitung hervorruft, so sinkt der Kolben des Hauptsteuerventils
und bringt den Schieber in eine Stellung, in welcher eine Verbindung durch den Schieber
zwischen der Leitung b1 und dem Bremszylinder hergestellt ist. Der Druck sinkt zugleich
in der Kammer a1. Da die Druckluft aus dem Hilfsbehälter nicht rasch genug durch
die kleine Öffnung dl abströmen kann, so treibt sie den Kolben zurück und v eranlaßt
ihn, die Öffnungen cl, C, C, c4 freizugeben. Die Luft des Hilfsbehälters strömt
alsdann rasch durch den Kanal c nach dem Hauptsteuerventil und dem Bremszylinder
bis zu dem Augenblick, wo der Druckunterschied auf die beiden Flächen des Kolbens
C geringer geworden ist als die Spannung der Feder.
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Unter der Wirkung dieser Feder nimmt der Kolben C seine Anfangsstellung
wieder ein, wobei er sich auf die Lederdichtung E stützt und die Öffnungen cl, C,
c3, c4 abschließt. Die Luft des Druckbehälters kann nach dem Zylinder nur noch durch
die Öffnung dl hindurchströmen, wodurch der Luftstrom bis zum Ende der Bremsung
verzögert wird.
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Während der ersten Stufe der soeben beschriebenen Wirkungsweise hat
die Luft des Hilfsbehälters, indem sie rasch in den Bremszylinder eintritt, das
Bremsgestänge verschoben und die , Bremsklötze mit einer gewissen Kraft an sämtlichen
Wagen des Zuges in sehr kurzer Zeit angedrückt. Während der zweiten Stufe, wo die
Luft aus dem Behälter langsam in den Bremszylinder einströmt, übt sie ihre Wirkung
nur allmählich auf die Bremsklötze aus bis zum Ende der Bremsung, so daß der Unterschied
in
der Bremsung an den beiden Enden des Zuges beschränkt wird und eine zu starke Zusammendrückung
der Pufferfedern im Augenblick der Bremsung vermieden wird.
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Wenn die Bremsung mehrmals vor sich geht, so wirkt das selbsttätige
Ventil zu Beginn. jeder einzelnen Bremsung.
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Bei der zweiten Ausführungsform sind in der Beschreibung die nämlichen
Bezugszeichen benutzt worden wie bei den entsprechenden Organen der ersten Ausführungsform.
Die Kammer a ist durch die Leitung b mit dem Hilfsbehälter B
und durch
die Leitung b1 mit dem Hauptsteuerventil verbunden. Der Kolben C bildet einen zylindrischen
Schieber,- sein Boden Cl trägt einen Rand d, der abdichtet, wenn er mit der Lederdichtung
E zur Berührung kommt. Die Feder D hat eine bestimmte Spannung und ist ständig bestrebt,
den Kolben in der in Abb. a dargestellten Lage zu halten.
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Der Kolben C besitzt im Innern eine Kammer C2, deren Boden Cl einen
Kanal besitzt, der gewöhnlich durch ein bewegliches Ventil f abgedichtet ist, welches
durch eine Feder f1 auf seinem Sitz gehalten wird. Diese Feder stützt sich auf den
Stopfen G, der die Kammer C2 am Oberende abschließt. Der Stopfen G, der mit einem
Rand g versehen ist, besitzt in der Mitte eine Öffnung g1 und in seiner seitlichen
Wandung Öffnungen g2. Die Feder f l darf nur einen ziemlich geringen Widerstand
bieten, so daß zwischen den beiden Kolbenflächen nur ein geringer Druckunterschied,
etwa ioo g pro Quadratzentimeter, zu bestehen braucht.
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Der obere Teil der Kammer a1 ist durch eine Leitung h mit einem geschlossenen
Behälter H
verbunden.
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Eine sehr kleine Öffnung i unterhält eine ständige freie Verbindung
zwischen denn Hilfsbehälter B und dem Hauptsteuerventil durch die Kammer a. Die
sehr große Bohrung il wird freigegeben, wenn der Kolben C die in der Zeichnung angegebene
Lage einnimmt.
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Die Leitung b1 oder -der Behälter H können reit dem Hilfsbehälter
B durch eine Leitung in Verbindung stehen, in welcher ein Absperrhahn angeordnet
ist. Dieser Hahn muß geschlossen werden, wenn man das selbsttätige Ventil wirken
lassen will, und er muß geöffnet werden, wenn man die Wirkung des Ventils auszuschalten
beabsichtigt, wie dies oben bereits geschildert wurde.
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Während der Fahrt des Zuges sind die Bremsen gelöst; der Behälter
B muß mit Druckluft von demselben Druck wie die Hauptleitung gefüllt sein. In dem
Augenblick, wo die Bremsapparate mit Druckluft gefüllt sind und unter Wirkung der
Feder D nimmt der Kolben C die in der Abb. 2 dargestellte Lage ein. Der Behälter
B füllt sich bei der Betriebsspannung und das Ventil F hebt sich, um die Druckluft
in den Behälter H bis zu, einem Drück eintreten zu -lassen, der um ioo g geringer
ist als der Luftdruck im Behälter B ; alsdann schließt das Ventil f sich wieder.
Sobald man einen Unterdruck in der Hauptleitung erzeugt und sobald der Schieber
des Hauptsteuerventils die Leitung bi und den Bremszylinder miteinander in Verbindung
setzt, strömt die Druckluft des Behälters B rasch durch die Öffnung il gegen das
Hauptsteuerventil und den Zylinder. Der Druck sinkt in dem Hilfsbehälter sowie in
der Kammer a. Wenn dieser Druck genügend gesunken ist, um zu gestatten, daß die
verdichtete Luft aus der Tasche H den Kolben C zurückdrückt und die Spannung der
Feder D überwindet, so kommt der Kolben an der Lederdichtung E zur Anlage und schließt
die Öffnungen il ab. Die Luft des Hilfsbehälters kann- in den Bremszylinder nur
noch durch die enge Bohrung i eintreten, wodurch die Luftströmung bis zum Ende der
Bremsung verzögert wird.
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Während der Zeit, wo die Luft des Behälters durch die Öffnung il nach
dem Zylinder hin geströmt ist, hat die rasch in den Zylinder eintretende Luft das
Bremsgestänge verschoben und die Bremsklötze mit einer gewissen Kraft innerhalb
einer sehr kurzen Zeit an die Räder gedrückt. In dem Augenblick, wo der Kolben C
sich verschiebt und die Bohrung il abdeckt, wird die Strömung der Luft nach dem
Zylinder hin verzögert; das Maximum der Wirkung auf die Bremsklötze wird nur noch
allmählich erreicht, so daß, wie bereits oben erwähnt, die Differenz der Intensität
der Bremsung an dem einen Ende und an dem anderen des Zuges auf einen geringen Wert
herabgemindert und eine zu starke Zusammenpressung der Pufferfedern vermieden wird.
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Beim Lösen der Bremsen.nimmt der Kolben C die Stellung gemäß Abb.
2 wieder ein, und da der Druck in der Tasche H nicht verändert worden ist, so ist
das selbsttätige Ventil von neuem betriebsbereit.
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Wenn aus irgendeinem Grunde der Druck in der Tasche H vermindert worden
ist, so hebt sich das Ventil f und gestattet eine Erhöhung des Druckes in der Tasche
auf ein geeignetes Maß.
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Das Schema, welches den Einbau des Ventils darstellt, findet sich
in Abb. 3. Das Ventil A ist, wie bereits oben erwähnt wurde, durch die Leitung
b mit dem Hilfsbehälter B und durch die Leitung bi mit dem Hauptsteuerventil
J verbunden. An dieses Hauptsteuerventil sind angeschlossen die Leitung j des Bremszylinders
J und die Leitung j l, die mit dem anderen Ende in die Hauptleitung K mündet. Eine
Leitung F mit Hahn F1 gestattet die Wirkung des Ventils A auszuschalten, indem sie
den Hilfsbehälter B unmittelbar mit dem Haupt-Steuerventil J. in Verbindung setzt.
Das
beschriebene Ventil bietet bei Druckluftbremsen an langen Zügen folgende Vorteile
r. Rasches Anliegen der Bremsklötze an die Räder und infolgedessen die Erzeugung
einer gewissen beschränkten verzögerten Wirkung, wobei rasch die Luft aus dem Behälter
in den Bremszylinder durch eine oder mehrere große Öffnungen einströmt; a. Langsames
Anwachsen der Bremswirkung bis zu ihrem Maximum durch selbsttätige Verzögerung der
Austrittsgeschwindigkeit der Luft aus dem Hilfsbehälter in den Bremszylinder; 3.
Vermeidung des zu starken Zusammendrückens der Pufferfedern infolge der Bremswirkung
in dem Augenblick, wo die Bremsklötze mit den Rädern auf der ganzen Länge des Zuges
zur Berührung kommen-, q.. Möglichkeit, das Ventil bei jedem System selbsttätiger
Druckluftbremsen verwenden zu können, sowie Möglichkeit, das Ventil bei Wagen eines
Zuges zu benutzen, wo andere Wagen ein ähnliches Ventil anderen Systems besitzen,
das gleichen Zwecken dient, ohne daß diese Ventile einander in ihrer Wirkung behindern.
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Es ist verständlich, daß die Erfindung nicht auf Ausführungseinzelheiten
beschränkt ist, wie sie soeben beschrieben worden sind. Man kann beispielsweise
bei dem Bau des Ventils Metallkolben, Kolben mit Lederdichtung und selbst Biegeplatten
benutzen.