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Bremssteuerventil für Druckluftbremsen. Es ist durch die Schleifer-Bremse
entsprechend dem Patent 89 913 in Verbindung mit dem Zusatzpatent 89 914 bekannt
geworden, I. die Bremsklötze zunächst rasch mit einer geringen Bremskraft anzulegen,
a. von da ab die Bremskraft langsam ansteigen und 3. sie schließlich beim `'Erreichen
eines bestimmten Zylinderdruckes wieder schnell bis auf maximalen Druck anwachsen
zu lassen, um namentlich für Güterzüge einen entsprechenden Verlauf der Bremsung
zu gewährleisten. Außerdem wird hiermit bezweckt, die Bremswirkung am Ende des Zuges
kräftiger zu halten als am Anfang des Zuges, um Stöße und Zerrungen im Zuge, die
Zugzerreißungen herbeiführen können, zu vermeiden und um einen kürzeren Bremsweg
zu erzielen.
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Die Einrichtung, durch die diese technische Gesetzmäßigkeit zuerst
verwirklicht worden ist, hat verschiedene Mängel und konnte nicht voll befriedigen,
was in erster Linie daran liegt, daß das Bremssteuerventil einmal labil und auf
der anderen Seite zu grob ist. Außerdem bietet diese Anordnung eine gewisse Gefahr,
weil das Ansteigen des Zylinderdruckes viel rascher bzw. plötzlich bis auf Volldruck
erfolgt, wenn der Steuerkolben etwas klemmt oder schwer geht, z. B. infolge Verschmutzung
oder durch zuwenig oder zuviel Schmiere o. dgl. Befinden sich z. B. solche Ventile
am Anfang oder in der Mitte des Zuges, so wird dieser völlig in Unruhe gebracht,
so daß Zugtrennungen eintreten müssen. Es ist aber im Betrieb immer damit zu rechnen,
daß die Steuerkolben solcher Ventile nicht alle gleich leicht bzw. schwer gehen;
so bewegen sich die Ventile, die eben von der Revision in den Werkstätten kommen,
leichter als die, die sich länger im Betrieb befinden. Aus diesem Grunde treten
auch bei Betriebsbremsungen ungewollte Schnellbremsungen (im Betrieb unter dem Namen
»Schlager« bekannt) auf. Vermindert man z. B. den Leitungsdruck um ein geringes,
um eine kleine Bremsstufe einzustellen, so kommt es vor, daß ein Steuerkolben, der
etwas schwerer geht, zunächst nicht bewegt wird. Muß aber die Bremskraft erhöht
werden, so wird bei der weiteren geringen Verminderung des Leitungsdruckes plötzlich
der Steuerkolben in seine Endlage gedrückt und auch eine Verbindung der Leitung
mit der besonderen Luftkammer geöffnet, wodurch plötzlich ein starker Druckabfall
in der Leitung eintritt und eine ungewollte Schnellbremsung mit maximaler Bremskraft
verursacht wird. Hieraus geht auch hervor, daß es nicht möglich ist, eine Schnellbremswirkung
mit abgestufter Bremskraft, z. B. mit I, a oder 3 Atm. statt 4. Atm. Zylinderdruck,
einzustellen. Außerdem war es bei den Schleifersehen Patenten von Nachteil, zu versuchen,
die Bremskraft am Ende des Zuges wesentlich höher zu halten als am Anfang des Zuges.
Diese Übertreibung der wesentlich kräftigeren Bremswirkung nach dem Ende des Zuges
zu verursachte leicht Zugtrennungen. Dieser Leitgedanke ist in sich sehr gut, wenn
die Bremskraft am Ende des Zuges nur die am Anfang des Zuges einholt und praktisch
in einwandfreier Weise verwirklicht wird.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt, die von S c h 1 e i f e r so angegebene
zweimal gebrochene Füllkurve, die durch ein labiles Bremssteuerventil verwirklicht
wurde, durch ein stabiles Bremssteuerventil derart zu verwirklichen, daß stets bei
Betriebs- und Schnellbremsungen ein stabiles technisches
Gesetz
vorhanden ist, wodurch sämtliche genannten Mängel beseitigt werden und auch abgestufte
Schnellbremswirkungen mit i, 2 oder 3 Atm. eingestellt werden können. Außerdem soll
trotz der Durchschlagszeit von q. bis 5 Sekunden die Bremswirkung d, -r hinteren
Wagen eines langen Zuges die der vorderen einholen, aber deren Größe gar nicht oder
nur ganz unwesentlich übersteigen. Dies wird dadurch erreicht, claß ein besonderes
Zusatzsteuerventil in Verbindung mit einem Bremssteuerventil benutzt wird, bei dem
das verschieden starke Überströmen von Leitungsluft in den Bremszylinder durch den
Steuerkolben des Bremssteuerventils unter Benutzung des Steuerschiebers derart überwacht
wird, daß die Größe und die Dauer dieses überströmens genau im selben Verhältnis
erfolgen, wie die Schnelligkeiten der fortschreitenden Bewegungen der verschiedenen
Steuerkolben bzw. die verschiedenen Größen der Durchflußgeschwindigkeiten in der
Leitung sind.
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Das besondere Zusatzsteuerventil, das unter der Einwirkung des im
Bremszylinder sich einstellenden Druckes steht, gibt während seines Hubes der Reihe
nach verschiedene Übertr ittsöffnungen frei, die anstatt der oder zusammen mit den
von dem eigentlichen Bremssteuerventil direkt gesteuerten Wegen für die Druckluft
bestimmte Querschnitte öffnen. Diese in den verschiedenen Stellungen des Zusatzsteuerventils
geöffneten Nebenwege sind nun von verschiedenen Querschnitten, so z. B. wird im
Anfang ein großer Querschnitt freigegeben, während in der zweiten Stufe der Oberschnitt
auf Null oder auf ein sehr geringes Maß verkleinert wird und schließlich in der
dritten Stufe wieder ein Nebenweg, aber ein solcher kleineren Querschnittes, freigegeben
wird.
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Damit die Bremswirkung der hinteren `Vagen eines langen Zuges die
der vorderen einholen und auch die Unabhängigkeit der Lösezeit von der Füllzeit
errei(ffitwerden kann, %c-ird das Zusatzsteuerventil nicht wie bei den bekannten
Zusatzsteuerventilen zwischen (lein Bremssteuerventil und dein Bremszylinder, sondern
vor dem eigentlichen Bremsstetierventil angeordnet, so daß die Druckluft tatsächlich
auf zwei Wegen zum Bremsstetierv entil gelangt, einmal direkt und einmal auf dem
Nebenweg über das Zusatzsteuerventil. Damit vereinigen sich wieder die beide Wege
durchströmenden Druckluftanteile, um gemeinsam von dem Bremssteuerventil gesteuert
zu werden. Es werden auf diese Weise also in proportionaler Abhängigkeit von dein
sich im Bremszylinder einstellenden Druck selbsttätig verschieden große Zuströmungsquerschnitte
zum Brems-Steuerventil eingestellt. Beim Lösen der Bremse strömt jetzt die Luft
aus dem BremszyIinder nicht über das Zusatzsteuerventil, sondern direkt durch die
Auspufföffnung des Bremssteuerventils ins Freie.
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Die Erfindung bezweckt auch, die bekannten Mindestdruckventile, die
zwischen Bremssteuerventil und Bremszylinder angeordnet sind, derart auszubilden,
daß beim Erreichen eines bestimmten höheren Zylinderdruckes selbsttätig ein weiterer
Zuströmungsquerschnitt vom Zylinderdruck geöffnet wird, wodurch zum Schluß ein rascheres
Ansteigen des Zylinderdruckes erfolgt.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in der. Abb. i und 2 dargestellt,
und nvar zeigt Abb. i das Zusatzsteuerventil im OOuerschnitt in Anbringung an dem
eigentlichen, nur teilweise wiedergegebenen Bremssteuerventil. Abb. 2 ist ein zu
Abb. i gehöriger Querschnitt.
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ach Abb. i tritt die Druckluft aus dein nicht gezeichneten Hilfsluftbehälter
durch den Kanal i, die große Öffnung 2 im Hahnküken 3, die Drosselöffnung i i zu
dem Ringraum io vor den Steuerschieber 31 des eigentlichen Breinssteuerventils (direkter
Weg). Gleichzeitig tritt die Druckluft durch den Kanal q. in den Ringraum 5 und
von hier durch den Kanal 6 in den Raum 7 des Zusatzsteuerventils ein; von hier strömt
sie- bei angehobenem Ventil 8 in den Kanal 9 und ebenfalls - zu dem Ringraum i o
(Nebenweg), um hier sich wieder mit der auf dem direkten Weg dorthin gelangten Druckluft
zu vereinigen. Durch den Kanal 12 in Verbindung mit dem Ringraum 32 und den Anschluß
33 des eigentlichen Bremsgteuerventils an den Bremszylinder ist die obere Seite
des Steuerkolbensy 13 des Zusatzsteuerv entils unmittelbar und ständig mit dem nicht
gezeichneten Bremszylinder verbunden. Die untere Seite des Steuerkolbens 13 steht
durch Löcher 30 mit der Außenluft in Verbindung. Die Kolbenstange 14 des Steuerkolbens
i3 ist am oberen Ende mit dem Kanal 15, der in der in Abb. i gezeichneten Stellung
durch die Führungshülse des Ventils 8 abgesperrt ist, versehen. Die Hülse selbst
ist oben mit einer Kappe 16 verschlossen, damit beim Hochgehen des Steuerkolbens
13 das Ventil von der Kolbenstange 14 geöffnet wird. Die Kappe 16 besitzt Bohrungen
i;, so daß bei geschlossenem Ventil 8 und geöffnetem Kanal 15 der Kolbenstange 14
Druckluft nach dein Kanal 9 und zu dem Raum vor dem Steuerschieber 31 des Bremssteuerventils
strömen kann. In der in Abb. i gezeichneten Stellung des Steuerkolbens 13, d. h.
bei gelöster Bremse, wird dieser durch die Feder 18 an den Ventilsitz i9 der Laufbüchse
2ct gedrückt,
wobei die Lederscheibe 21 des Steuerkolbens
13 als Hilfsdichtung für die Kölbenstangenabdichtung dient. Die Feder .z8
wird derart vorgespannt, daß der Steuerkolben 13
erst bei einem bestimmten
Zylinderdruck (etwa 0,5 Atm.) anfängt, sich nach unten zu bewegen. Die Zusatzfeder
22 ist derart angeordnet, daß der Steuerkolben 13 so weit nach unten gehen
kann, daß das Ventil 8 mit Sicherheit geschlossen ist, ehe er anfängt, auch die
Feder 22 zusammenzupressen.
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Die Wirkungsweise des Zusatzsteuerventils ist nun folgende: Mit Einleitung
einer Bremsung strömt Druckluft auf dem direkten Weg und Nebenweg vor den Steuerschieber
31 des Bremssteuerventils und von hier durch die Steuerkanäle plötzlich in den Bremszylinder.
Der entstehende Zylinderdruck, der auch auf die obere Seite des Steuerkolbens 13
einwirkt, bewegt bei etwa o,5 Atm. Druck den Steuerkolben unter Überwindung der
Vorspannung der Feder 18 nach unten. Das Ventil 8 folgt unter der Wirkung seiner
Belastungsfeder 23 dieser Bewegung und schließt die Verbindung zwischen den Kanälen
6 und 9 ab, womit die starke Zuströmung der Druckluft zum Steuerschieber des Bremssteuerv
entils aufhört. Beim weiteren Verstärken der Bremswirkung durch Vermindern des Leitungsdrucks
erfolgt also die Zuströmung der Druckluft allein auf dem direkten Wege, und .zwar
durch die Drosselbohrung r z zum Steuerschieber des Bremssteuerventils; der Zylinderdruck
steigt also demgemäß ganz langsam an. Damit bewegt sich der Kolben 13 weiter
nach unten unter weiterem Zusammendrücken der Feder 18 und beginnender Anspannung
der Feder 22. Nachdem alle Wagen durch das langsame Ansteigen des Zylinderdrucks
so weit abgebremst sind und ein bestimmter Zylinderdruck erreicht ist, so daß ein
rascheres Anwachsen des Zylinderdrucks zulässig ist, ohne Stoßwirkungen zu verursachen,
ist der Steuerkolben 13 so weit nach unten gegangen, daß die Durchströmöffnung
15 freigegeben wird. Die Behälterluft kann jetzt durch die öffnungen 17 der
Kappe 16 des Ventils 8 und durch die Querbohrung 15 der Kolbenstange 14 in den Kanal
9 zum Steuerschieber des Bremssteuerventils und damit in den Bremszylinder strömen.
Der Zylinderdruck steigt daher rascher an, womit der Bremsweg.ganz bedeutend verkürzt
wird; ebenso wird hierdurch der Vorteil erreicht, daß auch bei geringen Undichtheiten
des Lederstulps des Bremskolbens trotzdem der maximale Zylinderdruck erreicht wird,
was sonst bei dem j üblichen langsamen Ansteigen des Zylinder- i drucks durch die
enge Drosselöffnung nicht möglich wäre. Das Überströmen aus der Leitung .erfolgt
in der Weise, daß Leitungsluft, die vor dem Steuerkolben 44 des Bremssteuerventils
steht, je nach den Bremsarten entweder allein durch die Öffnung 4, Kanal 47 und
die vom Steuerschieber 31 geöffnete größere Öffnung 45 in den Bremszylinder strömt,
bis der Steuerkolben 44 die Öffnung 41 absperrt, oder bei schnellerem und größerem
Vermindern des Leitungsdruckes außerdem noch Leitungsluft durch die Öffnung 42,
Kanal 48 und die vom Steuerschieber 31 geöffnete engere Öffnung 46, die höher
angeordnet ist als die Öffnung 45, in den Bremszylinder strömt, bis der Steuerkolben
44 die Öffnungen 41 und 42 absperrt.
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Hierdurch wird eine große Durchschlagsgeschwindigkeit erreicht, und
außerdem wird die Bremswirkung nach dem Ende des Zuges zu trotz des späteren Anspringens
der Bremssteuerventile in diesem Teile des Zuges infolge der Länge der Durchschlagszeit
gleich oder annähernd gleich groß gehalten werden wie. vorn, was für das stoßlose
Al> bremsen eines langen Zuges von großer Bedeutung ist. Gleichzeitig wird die Form
der Füllkurve für den Bremszylinder derart verändert, daß nach dem erstmaligen raschen
Einschuß der Zylinderdruck zunächst langsam ansteigt, wodurch sämtliche Wagen des
Zuges gleichmäßig abgebremst und Stöße und Zerrungen vermieden werden. Mit der dann
rascher bis auf den Maximaldruck erfolgenden Erhöhung des Zylinderdruckes wird bei
Schnellbremsungen die Länge der jetzigen Bremswege der bekannten Güterzugbremsen
verkürzt und dem gefährlichen schnellen Strecken des Zuges, das Zugtrennungen verursacht,
entgegengearbeitet, weil das etwas raschere Ansteigen des Zylinderdruckes, beginnend
am Zuganfang, ein schwächeres Auflaufen der Wagen verursacht und der vollständigen
Streckung des Zuges durch die angespannten Pufferfedern entgegenwirkt.
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Sollte aus irgendeinem Grunde der Steuerkolben des Bremssteuerv entils
etwas schwerer gehen als normal, so kann dies niemals den jeweiligen Druck im Bremszylinder
unzulässig erhöhen oder eine unbeabsichtigte Schnellbremswirkung verursachen, da
der Steuerschieber 31 die Zuströmungen von Hilfsbehälterluft und Leitungsluft selbsttätig
absperrt, wenn die dem verminderten 11
Leitungsdruck entsprechende Stellung
des Steuerkolbens 44 bzw. der entsprechende Zylinderdruck erreicht ist. Bei
schwerem Gang des Steuerkolbens 44 kann höchstens bei Betriebsbremsungen der jeweilige
Zylinder druck vorübergehend etwas geringer aus- . fallen als normal.
Das
Zusatzsteuerventil kann selbstverständlich vorteilhaft in Verbindung mit den allgemein
bekannten Br emssteuerventilen benutzt werden, aber es kann dann die hier beschriebene
ideale Wirkung nicht voll erreicht werden, z. B. kann die Bremswirkung der hinteren
Wagen eines langen Zuges die der vorderen nicht einholen.