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Führerbremsventil für Druckluftbremsen Die Erfindung bezieht sich
auf Führerbremse entile, bei denen ein mit dem Regulierhahn direkt verbundener selbsttätiger
Druckregler zum Regeln des Leitungsdruckes benutzt wird. Ein solches Führerbremse
entil muß die im nachstehenden genannten Funktionen ausüben, um bei bekannten Personen-
und Güterzugbremsen ganz allgemein, d. h. bei allen Zugarten und Zuglängen, vorteilhaft
angewandt werden zu können.
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i. Der Leitungsdruck muß beliebig und sehr fein nach unten und nach
oben abstufbar sein, um es möglich zu machen, die erforderliche Bremskraft einzustellen.
Ferner muß der eingestellte Leitungsdruck trotz der stets vorhandenen normalen Undichtigkeiten
der Kupplungsköpfe, Hähne usw. der Leitung aufrechterhalten werden.
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z. Bei Betriebsbremsungen muß bei den bekannten Personen- und Schnellzugbremsen
das Ausströmen von Luft aus der Leitung bedeutend langsamer als bei Schnellbremsungen
erfolgen, damit es möglich wird, die Bremskraft stufenweise zu verstärken. Ist dies
nicht der Fall, gehen bekanntlich auch bei einer kleineren, sehr raschen Druckverminderung
in der Leitung die Bremssteuer-Ventile sofort in Schnellbremsstellung, in der die
Leitung mit dem Bremssteuerventil verbunden und dadurch selbsttätig so viel Luft
aus der Leitung abgezapft wird, daß die maximale Bremskraft eintreten muß.
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Wegen dieser Eigenart der genannten Bremsen ist man daher bei Betriebsbremsungen
gezwungen worden, das Ausströmen von Leitungsluft unnatürlicherweise erheblich zu
drosseln, wodurch die Durchschlags-"u eschwindigkeit bei Betriebsbremsungen erlieblich
kleiner als bei Schnellbremsungen wird. Dies ist besonders bei sehr langen Güterzügen,
bei denen es eine Schnellbremswirkung nicht gibt, von wesentlichem Nachteil, besonders
weil bekanntlich 991/" aller Bremsungen Betriebs- und Regulierbremstiiigen sind.
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Bei den bekannten europäischen Güterzugbremsen fehlt diese Schnellbremsstellung,
und die Leitung wird überhaupt nicht mit dem Bremszylinder verbunden. Bei den Güterzugbremsen
ist es daher sehr erwünscht, daß das Ausströmen aus der Leitung bei Betriebs- und
Schnellbremsungen gleich schnell, und zwar so schnell wie irgend möglich, erfolgt,
um die größtmögliche Durchschlaggeschwindigkeit zu erreichen. Dies ist bei den bisher
bekannten Führerbremsventilen nicht zu erreichen, da diese Ventile bei Schnellbremsung
eine Auslaßöffnung entsprechend der Rohrleitung von 251:W., dagegen bei Betriebsbremsungen
eine Auslaßventilöffnung von etwa 8 mm im Durchmesser haben müssen. Die größte zulässige
Ausstr6mung des Führerbremsventils muß daher bei Betriebsbremsungen je nach der
Zugart (Personen- oder Güterzug) eingestellt werden können.
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3. Ein sehr rasches Aufladen und unter besonderen Umständen ein sehr
rasches und
gewolltes überladen der Leitung muß ermöglicht sein,
um besonders beim Zusammenstellen von langen Zügen rasch sämtliche Bremseinheiten
auf den normalen Leitungsdruck von 5 Atm. aufladen und um die Bremsen raschestens
wieder lösen zu können, ohne die Leitung zu überladen.
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Die Erfindung zeigt ein Führerbremsventil, das die genannten Funktionen
ausübt, und zwar wird dies dadurch erreicht, daß der' Regulierkolben (Membran) des
Druckreglers nur ganz kleine Regulierwiderstände zu überwinden hat, indem für das
Laden der Leitung ein größeres, besonders ausgebildetes, entlastetes Einlaßventil
und für Betriebsbremsungen bei Personen- und Schnellzugbremsen ein kleineres Auslaßventil,
das Leitungsluft durch eine entsprechend große Auslaßöffnung für Betriebsbremsung
ausströmen läßt, benutzt werden. Dagegen kann bei größeren Druckverminderungen in
der Leitung und bei Schnellbremsungen die vom Druckregler abströmende Luft gar nicht
oder nicht genügend rasch durch die Auslaßöffnung für Betriebsbremsungen ins Freie
entweichen, sondern wird auch nach der einen Seite eines Auslaß-steuerkolbens, der
auf der anderen Seite mit der Außenluft in Verbindung steht, geleitet und verschiebt
diesen daher, wodurch ein größeres Auslaßventil o. dgl. geöffnet wird und die abströmende
Leitungsluft sehr rasch bzw. plötzlich über das geöffnete Auslaßventil o. dgl. ins
Freie entweichen kann. Beim Erreichen des gewollten verminderten Leitungsdruckes
schließt sich das Auslaßv entil, weil der Druckregler dann selbsttätig seine Auspufföffnung
abschließt, während die auf der einen Seite des Auslaßsteuerkolbens noch stehende
Druckluft über die der Betriebsbremsung entsprechende Ausströmöffnung oder eine
enge Drosselöffnung ins Freie entweichen kann.
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Es können natürlich auch ein kleineres und ein größeres Auslaßventil,
die nacheinander durch einen Auslaßsteuerkolben eingeschaltet werden., für den Leitungsauslaß
bei Betriebs-und Schnellbremsungen benutzt werden. Wird die Lokomotive bzw. das
Führerbremsventil bei einem langen Güterzug benutzt, so wird am vorteilhaftesten
die der Betriebsbremsung entsprechende Auslaßöffnung durch ein Regulierhähnchen
fast ganz oder ganz geschlossen, damit auch bei Betriebsbremsungen die ausströmende
Leitungsluft über das große Auslaßventil ins Freie entweichen muß, um dadurch die
Durchschlaggeschwindigkeit wesentlich zu erhöhen. Beim Benutzen der Lokomotive bzw.
des Führerbremsventils bei einem Personen- und Schnellzug muß das genannte Hähnchen
voll geöffnet werden, damit durch dieses bei normalen Betriebsbremsungen die ausströmende
Leitungsluft langsamer ausströmen kann und dadurch die Bremssteuerventile nur in
Betriebsstellung gehen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in den
Abb. i bis 5 dem Wesen nach dargestellt. Abb. i stellt einen senkrechten Schnitt
durch das Führerbremsventil dar. Die Abb:2 und 3 geben zwei verschiedene waagerechte
Schnitte wieder. Die Abb. 4 und 5 stellen den dem Druckregler vorgeschalteten Regulier-
und Absperrhahn, der den jeweiligen Durchgangsquerschnitt für die Hauptbehälterluft
zum Druckregler beherrscht, dar.
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Das Führerbremsventil besteht aus einem Regulierkolben i mit Auslaßventilsitz
2 und Auspufföffnung 3, einem Entlastungskolben .4 mit Kolbenstange 5, einer Hubbegrenzungshülse
6, einem Federteller 7 mit Einstellschraube 8, einer Regulierfeder g, einem Auslaßventil
io, das mit dem Einlaßventil i i mit Entlastungskölbchen 12 starr verbunden ist,
einem Einlaßventilsitz 13, einer Belastungsfeder 14 für das Einlaßventil, einem
Rückschlagventil 15 mit Belastungsfeder 16, einem Auslaßsteuerkolben 17 . mit Belastungsfeder
i9, einem Bedienungshebel 2o mit Hülse 21, einer Hubverstellhülse 22, einem Anschlußstutzen
23 an den Hauptbehälter mit Regulier- und Absperrhahn 24 mit Handgriff 27, einem
Leitungsanschlußstutzen a8, einer Ausströmöffnung 30 für Betriebsbremsungen
mit Regulierhähnchen 31, einer Verbindungsleitung 32, die den Raum unterhalb des
Entlastungskolbens 4 mit dem Raum oberhalb des Regulierkolbens i bzw. mit der Leitung
verbindet, und einer Schnellbremsausströmöffnung 33.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Soll die Leitung z.
B. auf 4,5 Atm. aufgeladen werden, so wird zuerst der Handgriff 27 des Regulier-
und Absperrhahnes 24 von seiner Abschlußlage in Abb. i um 45' nach unten gedreht,
wodurch Hauptbehälterluft durch die große Öffnung 25 im Hahnküken 24 (siehe Abb.
4) zum Einlaßventil i f strömt. Dann wird der Bedienungshebel 2o des Führerbremsventils
aus der Stellung »Leiturig leer« in Abb. 2 nach rechts bis in Stellung für 4,5 Atm.
gedreht. Hierdurch bewegt sich in der mit sehr steilem Gewinde versehenen Hülse
2i die Verstellhülse 22 nach oben, weil sie in ihrem Schlitz 34 am Putzen 35 geführt
ist und daher die Drehbewegung des Bedienungshebels 2o und seiner Hülse a1 nicht
mitmachen kann. Durch das Hochschrauben der Hubverstellhülse 22 werden die mit dieser
verbundenen Kolbenstange 5, der Entlastungskolben 4 und durch den Federteller
1 und die vorgespannte Regulierfeiler
9 der Regulierkolben
i mitgenommen. Dadurch wird das Auslaßventil io auf seinen Ventilsitz 2 gedrückt,
womit die Verbindung der Leitung mit der Außenluft unterbrochen wird. Gleichzeitig
wird das entlastete Einlaßventil i i von seinem Ventilsitz 13 abgehoben. Behälterluft
strömt jetzt sehr rasch nach demRaum oberhalb desRegulierkolbens i und von hier
durch den großen Kanal 36 und Stutzen 2$ in die Leitung. Gleichzeitig strömt durch
die kleine Verbindungsleitung 3a Leitungsluft nach der unteren Seite des Entlastungskolbens
4.. Der axiale, vom Leitungsdruck verursachte Druck auf dem Regulierkolben i kann
daher nicht als äußere Kraft in der Kolbenstange 5 auftreten. Die Kraft zum Verstellen
des Führerbremshebels ist daher stets gleichmäßig und gering und entspricht nur
den Reibungswiderständen der bewegten Teile. Wenn der Leitungsdruck von -.,5 Atm.
erreicht ist, wird der Regulierkolben i unter weiterem Zusammendrücken der Regulierfeder
9 so weit nach unten bewegt, daß das Einlaßventil i i sich durch seine Belastungsfeder
14 und den Leitungsdruck auf seinem Entlastungskolben 12 schließt. Bewegt der Lokomotivführer
z. B. jetzt den Führerbremshebel weiter nach rechts in die Stellung für 5 Atm.,
werden der Entlastungskolben 4. und durch die Regulierfeder 9 der Regulierkolben
i erneut angehoben, wodurch (las Einlaßventil i i auch wieder geöffnet wird. Druckluft
aus dem Hauptluftbehälter kann wieder so lange in die Leitung strömen, bis der Luftdruck
von 5 Atm. erreicht ist und dieser den Regulierkolben i zurückdrückt, womit das
Einlaßventil i i sich schließt. Es herrscht hierdurch in der ganzen Leitung und
den an dieser angeschlossenen Bremsapparaten ein Druck von 5 Atm. Dieser Druck wird
(lauernd selbsttätig aufrechterhalten, da die Druckverluste infolge der normalen,
nicht zu vermeidenden Un.dichtigkeiten der Kupplungsschläuche und Absperrhähne usw.
der Leitung durch entsprechendes selbsttätiges Anheben des Einlaßventils i i und
entsprechendes überströmen von Hauptbehälterluft ersetzt werden.
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Soll eine Betriebsbremsung eingeleitet werden, so wird der Führerbremsventilhebel
?o nach links, z. B. in Stellung für 4,7 Atm. Leitungsdruck, verstellt. Hierdurch
bewegt sich die Hubverstellhülse 22 entsprechend nach unten und nimmt die Kolbenstange
5 und den Entlastungskolben q. starr mit. Durch den Leitungsdruck auf dem Regulierkolben
i folgt dieser dieser Bewegung und hebt sich vom Auslaßventil io ab. Leitungsluft
strömt jetzt durch das geöffnete Auslaßventil io und die Bohrung 3 im Regulierkolben
i in das Innere der Hubbegrenzungshülse 6 und durch die in dieser befindlichen Öffnungen
36 und durch die Öffnungen 29 in der Laufbüchse 37 des Regulierkolbens i in die
Gehäuseauspufföffnung 30 und durch die volle Öffnung des hier angeschlossenen
Hähnchens 31 so lange ins Freie, bis die verringerte Spannung der Regulierfeder
9 den verminderten Leitungsdruck von ,4,7 Atm. überwindet und den Regulierkolben
i wieder in seine Abschlußstellung zurückdrückt. Wird der Führerbremshebel weiter
nach links, z. B. in Stellung 4,5 Atm., verstellt, tritt derselbe Vorgang wieder
ein, d. h. jede Lage des Führerbremshebels ergibt eine ganz bestimmte Spannung in
der Leitung.
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Bei einer sehr kräftigen Druckverminderung in der Leitung, z. B. von
5 auf 3,5 Atm. entsprechend maximaler Bremskraft bei einer selbsttätigen Bremse,
wird der Regulierkolben i infolge seines größeren und rasch zurückgelegten Hubes
durch den Leitungsdruck so weit nach unten gedrückt, daß er die Auspufföffnungen
29 in seiner Laufbüchse 37 schließt. Die durch das Auslaßventil io ausströmende
Leitungsluft kann jetzt nicht mehr durch die Öffnungen 29 über die Auslaßöffnung
30- für Betriebsbremsungen ins Freie entweichen, sondern strömt durch die Kanäle
3$, 39 und qo (gbb. i und 3) unterhalb des Auslaßsteuerkolbens 17 und drückt
diesen und das Rückschlagventil 15 unter Überwindung von deren Belastungen in ihre
oberen Endlagen. Leitungsluft strömt jetzt über das voll geöffnete große Rückschlagventil
15 mit dem großen Auspuffstutzen 33 plötzlich ins Freie, bis das Rückschlagventil
nach Vermindern des Drukkes in der ganzen Leitung auf 3,5 Atm. durch den Leitungsdruck
geschlossen wird, weil der Regulierkolben i durch die verminderteSpannung der Regulierfeder
9 wieder angehoben wird und dadurch zunächst die Öffnungen 2 9 in der Laufbüchse
37 wieder öffnet, wodurch die durch das noch geöffnete Auslaßventil io ausströmende
Luft durch die öffnungen 29 und 30 ins Freie entweicht und der Luftdruck
unter dem Auslaßsteuerkolben 17 verschwindet. Gleichzeitig hiermit ist der Regulierkolben
i so weit nach oben gedrückt worden, daß das Auslaßventil io die Auspufföffnung
3 abschließt.
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Bei Benutzung des Führerventils zur Bedienung der Bremsen eines sehr
langen Güterzuges ist es mit Rücksicht auf die Wirkungsweise der bekannten Bremsen
auch bei den normalen Betriebsbremsungen erlaubt und sehr erwünscht, die eingeleitete
Leitungsdruckverminderung so rasch wie eben möglich in der ganzen Leitung zu erreichen.
Um dies zu erreichen, braucht nur das in der Auslaßöffnttng 30 für Betriebsbremsungen
eingeschraubte
Hähnchen 31 ganz oder fast ganz geschlossen zu werden.
Bei Betriebsbremsungen bildet sich daher sofort Leitungsdruck unterhalb des Auslaßsteuerkolbens
17, wodurch das große Auslaßventil 15 sofort geöffnet wird. Beim Schließen des Auspuffventils
io des Druckreglers kann die noch unter dem Auslaßkolben 17 stehende Druckluft durch
die in der Laufbüchse 38 des Entlastungskolbens 4 befindliche Drosselbohrung 18
ins Freie entweichen, womit das große Rückschlagventil 15 durch den Leitungsdruck
geschlossen wird. Die Drosselöffnung 18 wird am besten so angeordnet, daß sie beim
normalen Leitungsdruck von 5 Atm. gerade noch geöffnet oder eben geschlossen ist,
damit das auf dem Entlastungskolben 4 sich sammelnde Wasser usw. jedenfalls .beim
Anstellen der Bremse vom Luftdruck herausgeblasen wird.
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Um ein gewolltes Überladen der Leitung, das aber bei einer selbsttätigen
Eisenbahnbremse nur in ganz seltenen Ausnahmefällen in Frage kommt, zu ermöglichen,
ist der Hub zwischen dem Federteller 7 und der Hubbegrenzungshülse 6 so bemessen,
daß die Regulierfeder 9 bei z. B. 5,2 Atm. nicht weiter zusammengedrückt werden
kann. Beim weiteren Anheben des Entlastungskolbens 4 werden daher der Regulierkolben
i und das Einlaßventil i i starr mitgenommen. Die Leitung kann daher bis auf die
Spannung des Hauptluftbehälters überladen werden.
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Um eine sehr feine Abstufung des Leitungsdruckes zu verwirklichen,
muß die Regulierfeder 9 weich sein, d. h. der Entlastungskolben ¢ muß für die normalen
Abstufungen des Leitungsdruckes einen großen Verstellhub und der Führerbremshebel
einen entsprechend großen Ausschlag haben. Dieser Hebelausschlag ist aber wegen
des beschränkten Platzes auf der Lokomotive und mit Rücksicht darauf, daß bei den
bekannten Führerbremsventilen von Westinghouse und Knorr der Hebelausschlag von
Füll- bis Schnellbremsstellung etwa 13o° beträgt, sehr beschränkt. Da bei einer
selbsttätigen Bremse zum Erreichen der maximalen Bremskraft eine Leitungsdruckverminderung
von 5 auf 3,5 Atm. erforderlich ist, so kann die feine Abstufbarkeit des Leitungsdruckes
bei einem Leitungsdruck von etwa 2,8 Atm. aufhören. Anderseits muß aber bei einem
normalen Hebelausschlag die Leitung sehr rasch auch ganz geleert werden können.
Um dies zu erreichen, wird -fast der ganze zur Verfügung stehende Ausschlag für
die feine Abstufbarkeit des Leitungsdruckes ausgenutzt, indem bei z. B. 2,8 Atm.
Leitungsdruck durch die Hubbegrenzungshülse 6 und die im Federteller 7 befestigte
Einstellschraube 8 verhindert wird, daß die Regulierfeder 9 sich weiter entspannen
kann. Bei der geringsten Bewegung des Führerbremsventilhebels 2o über die Stellung
für 2,8 Atm. nach links bleibt daher das Auslaßventil io dauernd offen, und die
Leitung entleert sich ganz und sehr rasch.
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Durch die vollständig getrennte Anordnung des Einlaß- und Auslaßventils
i i bis io, des Regulierkolbens i und des Entlastungskolbens 4 wird ein Klemmen
und Ecken der Teile gänzlich vermieden. Auch können keine seitlichen Kräfte auf
dem Regulierkolben i durch die Regulierfeder 9, entstehen, weil diese auf dem Flansche
der Hubbegrenzungshülse 6 ruht und außerdem an der langen Hülse 6 geführt ist. Evtl.
entstehende seitliche Federkräfte müssen daher von der Hubbegrenzungshülse 6 selbst
aufgenommen werden.
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In der Fahrtstellung, wo die normalen kleinen Undichtigkeiten der
Kupplungsschläuche und Hähne usw. der Leitung zu ersetzen sind, soll der Handgriff
27 des Regulier- und Absperrhahnes 24 in der senkrechten Lage stehen, damit Hauptleitungsluft
nur durch die engere Hahnkükenöffnung 26 zum Führerbremsventil strömen kann. Diese
Öffnung ist so klein zu wählen, daß bei Notbremsungen vom Zug aus das Führerbremsventil
nicht unzulässig viel Luft nach der Leitung; nachspeisen kann, damit ein verzögertes
Einsetzen der Schnellbremsung und eine gefährliche Verlängerung des Bremsweges unter
allen Umständen vermieden ! werden.
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Beim Vorspanndienst muß der Führerbremsventilhebel auf der zweiten
Lokomotive in Stellung für 5 Atm. oder höheren Leitungsdruck (»Bremse los«) und
der Handgriff 27 des Regulier- und Absperrhahnes 24 in die waagerechte Abschlußstellung,
Abb. i, gebracht werden, damit nicht selbsttätig Leitungsluft über dieses Führerbremsventil
ins Freie entweichen oder Hauptbehälterluft über dieses Ventil in die Leitung gelangen
kann. In vorgeschriebenen Ausnahmefällen kann und soll das zweite Führerbremsventil
wie normal bedient werden.
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Die gezeigte Ausführung mit Regulierkolben i statt Membran ist deshalb
besonders geeignet, weil man infolge des großen Spieles über dem Regulierkolben
i beim Aufladen der Leitung in der Lage ist, den Führerbremshebel ohne Widerstand
gleich in eine 11
Stellung für einen hohen Leitungsdruck, z. B.
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5 Atm., zu stellen. Bei Anwendung einer Membran statt Regulierkolben
i kann beim Auffüllen der Leitung der Führerbremshebel erst weiter verstellt werden,
wenn ein Leitungsdruck entsprechend der eingestellten Belastung der Regulierfeder
9 erreicht ist. Da
die Regulierfeder 9 große Kräfte zu übertragen
hat, kann der Führerbremshebel nur durch Kraftaufwand unter Erzeugen eines kleinen
Anwachsens der Federkraft ganz wenig verstellt werden. Dann muß erst abgewartet
werden, bis ein Leitungsdruck entsprechend dieser Federspannung erreicht ist. Durch
diesen Vorgang wird das Auffüllen der Leitung viel länger dauern als bei der gezeigten
Ausführung mit Regulierkolben i.
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Das beschriebene Führerbremsventil kann für selbsttätige und direkte
Bremsen für Eisenbahnzüge, Straßenbahnwagen, Motorwagen usw. bei entsprechenden
konstruktiven Anpassungen an die jeweiligen Verhältnisse vorteilhaft benutzt werden.