DE605020C - Steuerventil fuer selbsttaetige Eisenbahnbremsen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerventil für selbsttätige Drucklufteisenbahnbremsen, insbesondere zur Verwendung bei Güterzugbremsen. Bei Bremsen der Einleiterbauart ist es bekannt, eine durch ein primäres Steuerventil von der Hauptleitung abschließbare Arbeitskammer auf ein sekundäres Steuerventil, gegebenenfalls mit zwei Steuerschiebern, einwirken zu lassen, das die Regelung des Druckes im Bremszylinder während des Brems- und Lösevorgangs bewirkt. Bei Bremseinrichtungen dieser Art können insbesondere bei langen Güterzügen ungleichmäßige Bremsungen auftreten, die durch verschieden schnellen Druckanstieg in den einzelnen Bremszylindern hervorgerufen werden, indem bei Wagen mit kleinen oder gut dichten Bremszylindern schneller Druckanstieg und bei Wagen mit großen oder stark undichten oder Zusatzbremszylindern für Fahrt mit voller Last sehr viel langsamerer Druckanstieg erfolgt. Diesen ungleichmäßigen Bremsungen entsprechen umgekehrt ungleichmäßige Bremslösungen, und beide führen zu gefährlichen Stößen in den Puffern bzw. zu Zerreißungen der Wagenkupplungen.

Bekannt ist es auch, bei Druckluftbremsen eine der obenerwähnten Arbeitskammer ähnliche Luftkammer von der Druckleitung durch einen Kolben abzuschließen, der in seinem Mantel hinter dem Kolbenring mit einer Schrägbohrung versehen ist, die zur Kammer hinführt, wobei die Kammer bei Druckanstieg in der Leitung und folgendem Zurückgehen des Kolbens nach Freilegung von Umgehungskanälen ^: in der Laufbüchse des Kolbens durch diese konstante Bohrung gefüllt wird.

Die Erfindung bezweckt die Schaffung eines verbesserten Steuerventils für selbsttätige Eisenbahnbremsen, insbesondere Güterzugbremsen, bei dem die von der Hauptleitung durch ein primäres Steuerventil abschließbare Arbeitskammer, die durch eine konstante enge Öffnung gefüllt wird, auf ein sekundäres Steuerventil mit zwei Steuerschiebern einwirkt, und zwar besteht das Neue darin, daß die durch eine konstante enge Öffnung mit dem Bremszylinder in Verbindung stehende Arbeitskammer und der durch eine weite Öffnung von veränderlichem Querschnitt unter Beeinflussung durch die Änderung des Hauptleitungsdruckes mittels der Steuerventile sich füllende und entleerende Bremszylinder zusammenwirken, indem der vom Druck der Arbeitskammer und der Steuerkammer beaufschlagte Kolben des sekundären Steuerventils mit dem Grundschieber durch eine Kulisse verbunden ist, die eine gewünschte Hubübersetzung und Hubkurve und damit Druckänderungskurve des

Bremszylinders bewirkt, so daß durch das Zusammenwirken der genannten Teile die lichte Weite der Bremszylinderein- und auslaßkanäle das Füllen und Entleeren des Bremszylinders in einer vorher bestimmten, stets gleichbleibenden Zeit unabhängig von den benötigten Luftmengen ermöglicht.

Diese als pneumatisches Zeitrelais wirkenden Glieder des Steuerventils gewährleisten durch ίο die angegebene Arbeitsweise eine völlig zwangsläufige Genauigkeit der Bremsung, die unabhängig von den für die Bremszylinder aufzuwendenden Luftmengen, also unabhängig von geringerer oder höherer Zahl, Größe und Undichtheit der Bremszylinder und unabhängig von der Einstellung auf Leer- oder Lastfahrt ist, und unabhängig von allen äußeren Einflüssen von jedem Wagen für sich erreicht wird. Durch diese genau gleich schnelle und gleich starke Bremsung bzw. Entbremsung sämtlicher Wagen werden Stöße und Gefährdungen beseitigt.

Die Erfindung umfaßt noch eine Reihe weiterer wertvoller Einzelheiten, die später näher beschrieben sind.

Die Zeichunng veranschaulicht die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel, und zwar zeigt:

Fig. ι das Steuerventil im Längsschnitt, Fig. 2 schematische Darstellung der Kolben- und Schieberstellung in Bremslösungs- bzw. Ladestellung, .

Fig. 3 dasselbe für Bremsstellung, Fig. 4 Teildarstellung im Längsschnitt der als Primär- und Sekundärregelglieder wirkenden Teile des Steuerventils.

Nach Fig. ι besteht das Steuerventil aus drei in einem Gehäuse vorgesehenen beweglichen Gliedern, und diese sind wie folgt angeordnet:

I. Ein Hauptkolben 1, der mit einem Schieber 2 durch ein Gestänge verbunden ist, befindet sich einerseits unter dem in einer Kammer 15 herrschenden Druck der Hauptleitung und andererseits unter dem Druck einer Arbeitskammer ig.

II. Ein Steuerkolben 3 ist mit einem Schieber 4 durch eine Kulisse 5, Stein 6 und Rahmen 7 verbunden, und seine senkrechte Ver-Schiebung bewirkt waagerechte Verschiebung des Schiebers 4; er steht einerseits unter dem Druck der Arbeitskammer 19 und andererseits unter dem eines bei 22 angeschlossenen Steuerbehälters, der als Belastungsfeder wirkt und durch eine solche ersetzbar ist.

III. Ein Ausgleichkolben 8, der mit einem Schieber g durch eine Stange 10 gelenkig verbunden ist, steht einerseits unter dem Druck des Bremszylinders und andererseits unter dem Druck der Federn 11, 12, wobei er bei atmosphärischem Druck im Bremszylinder die in der Zeichnung dargestellte äußerste linke Stellung einnimmt; bei jedem höheren Druck verschiebt sich dieser Kolben 8 mit dem Schieber 9 um so mehr nach rechts, je größer der Druck im Bremszylinder ist, und drückt dabei die Federn zusammen. Falls die Bremse auf »beladen« eingestellt ist, werden beide Federn betätigt, ist sie auf »leer« eingestellt, arbeitet nur die Feder 11, während die Feder 12 mit Büchse 13, die eine Schraubenführung enthält, ebenfalls nach rechts verschoben wird. Die Schieber 4, 9 können durch andere gleichartig wirkende Glieder ersetzt sein.

Laden der Bremse: Bei Druckerhöhung in der Hauptleitung strömt die Druckluft durch Rohr 14 (Fig. 2) in die Kammer 15 und verschiebt den Kolben in die äußerste linke Stellung (Fig. ι und 2) und füllt durch Aussparung 16, Kammer 17 und enge öffnung 18 die Schieberkammer 19" und durch Kulissen aussparungen 46 die Arbeitskammer 19 nebst Schieberkammer 19^s, verschiebt den Kolben 3 in die äußerste untere Lage und füllt durch Öffnung 20 und Kammer 21 den Steuerbehälter 22. Durch die Schieber 4 und 9 werden folgende Verbindungen hergestellt: Der Bremszylinder erhält Verbindung mit der Außenluft durch Kanal 26, Aussparung 27 und öffnung 28 im Schieber 4, Aussparung 29 im Schieber 9, Öffnung 30 und Aussparung 31 im Schieber 4 und Kanal 32. Die Kammer 34 links vom Kolben 8 steht mit dem Bremszylinder durch den Kanal35 beständig in Verbindung, ist also ebenfalls mit der Außenluft verbunden. Der Hilfsbehälter 25 wird auf zwei Wegen von der Hauptleitung aus gefüllt, und zwar einmal durch Kammer 17, öffnung 42, Aussparung 43 im Schieber 2, Öffnung und Kanal 44 und Kanal 25; zum anderen durch Kammer 17, Kanal 18, Kammern 19°, 19, ig⁶, Öffnung 23 im Schieber 4 und Kanal 25.

Die Wirkung des Steuerkolbens 3 beruht auf dem Zweikammerprinzip, so daß eine Druckverminderung in der Arbeitskammer 19 auch Druckverminderung im Behälter 22 unter gleichzeitiger Verschiebung des Kolbens 3 nach oben zur Folge hat; und somit entspricht auch jedem Arbeitskammerdruck, der niedriger als der Anfangsdruck ist, eine bestimmte Stellung des Kolbens 3 und des Schiebers 4. Ein Überladen der Bremse tritt in keinem FaU ein.

Bremsen: Bei rascher und erheblicher Druckminderung in der Hauptleitung 14 hat der Druck keine Zeit sich auf beiden Seiten des Kolbens 1 auszugleichen, und dieser verschiebt sich infolgedessen nach rechts, überdeckt die Füllnut 16 und zieht den Schieber 2 nach rechts, so daß Verbindung der Hauptleitung mit der Außenluft durch Kanal 41, Aussparung 45 im Schieber 2, Kanal 40, Aussparung 31 im Schieber 4 und Kanal 32 entsteht, wodurch eine

rasche Fortpflanzung der Bremswelle durch den ganzen Zug entlang bewirkt wird; gleichzeitig deckt der Schieber 2 die Zuflußöffnung 42 und öffnet den Kanal 36, worauf die Druckluft aus der Arbeitskammer ig in den Bremszylinder durch Kanal 36, Aussparung 27 im Schieber 4 und Xanal 26 strömt.

Da hierbei der Druck in der Kammer 19 schnell abnimmt, geht der Kolben 3 mit einem Sprung in die Höhe, überdeckt die Öffnung 20 und trennt die Arbeitskammer 19 vom Steuerbehälter 22; gleichzeitig bewirkt der vom Kolben 3 nach rechts bewegte Schieber 4 folgendes: Überdeckung der Öffnungen 23 und 28 und Aufhebung der Verbindung der Bremszylinderleitung mit der Außenluft; Überdeckung des Kanals 40 und Aufhebung der Verbindung der Hauptleitung mit der Außenluft; Umschaltung der Verbindung der Kammer 19 mit dem Bremszylinder vom breiten Ausschnitt 27 auf die enge Bohrung 33 und Verbindung des Hilfsbehälters und des Bremszylinders durch Kanal 25, Aussparung 24 und Öffnung 37 im Schieber 4, Aussparung 38 im Schieber 9, Zuflußöffnung 28 und Aussparung 27 im Schieber 4 und Kanal 26, wodurch der Bremszylinder schnell gefüllt wird.

Sobald der Druck im Bremszylinder und folglich auch in der Kammer 34 bis auf 0,5 bis 0,6 at gestiegen ist, überwindet der Kolben 8 die Anfangsspannung der Feder 11 und verschiebt sich nach rechts mit dem Schieber 9, wodurch die Zuflußöffnung 28 überdeckt und die schnelle weitere Drucksteigerung im Bremszylinder eingestellt. wird. Das weitere Eintreten der Druckluft in den Bremszylinder findet durch die enge Zuflußöffnung 33 im Schieber 4 statt.

Wird der Druck in der Hauptleitung nicht weiter vermindert, so dauert die Drucksteigerung im Bremszylinder so lange, bis in der Arbeitskammer 19 der Druck kleiner geworden ist als in der Hauptleitung, wodurch der Kolben ι infolge höheren Druckes in der Haupt- *5 leitung nach links verschoben wird und der Schieber 2 die öffnung 36 überdeckt; dies stellt das Einströmen der Luft in den Bremszylinder ab.

Der im Bremszylinder erreichte Druck wird folgendermaßen selbsttätig geregelt: bei Drucksenkung im Bremszylinder verschiebt sich durch den Druck der Feder 11 (bzw. der Federn 11 und 12 bei Einstellung auf »beladen«) der Kolben 8 mit Schieber 9 nach links, wodurch die Aussparung 38 einen kleinen Spalt in der Zuflußöffnung 28 des Schiebers 4 freigibt und im Bremszylinder der vorgeschriebene Druck durch Luftzufluß aus dem Hilfsbehälter wiederhergestellt wird.

Wenn aus irgendeinem Grunde der Druck im Bremszylinder das vorgeschriebene Maß übersteigt, verschiebt sich der Kolben 8 weiter und öffnet schließlich mittels Schieber 9 die Verbindung des Bremszylinders mit der Außenluft auf dem Wege 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32 und läßt den Rest der Luft nach außen strömen. Bei erneuter Druckabnahme in der Hauptleitung nimmt der Kolben 1 die in Fig. 3 dargestellte Stellung ein, und im Bremszylinder tritt wieder eine weitere Drucksteigerung ein.

Bei Druckverminderung in der Hauptleitung von 5 at Betriebsdruck auf 3,8 bis 3,7 at geht der Kolben 3 in die oberste Stellung (Fig. 3) ; im Bremszylinder steigt der Druck bis zum Betrage, der durch die Vollspannung der Feder 11 bei Einstellung auf »leer«, und beider Federn bei Einstellung auf »beladen« gegeben ist; diese Grenze darf nicht überschritten werden, auch wenn der Druck in der Hauptleitung bis auf den atmosphärischen Druck herabsinken sollte.

Falls der Arbeitsraum des Bremszylinders so klein ist, daß er aus dem Arbeitsraum der Kammer 19 auf genügenden Druck gefüllt werden kann, so daß der Druckanstieg im Bremszylinder dem Kolben 8 und dem Schieber 9 die gleiche Geschwindigkeit erteilt, die der Schieber 4 besitzt, bleibt die Zuflußöffnung 28 während des Bremsens überdeckt. Von besonderer Bedeutung ist hier der Querschnitt der Bohrung 33, von dem die Geschwindigkeit der Druckabnahme in Kammer 19 und damit die Verschiebungsgeschwindigkeit des Kolbens 3 abhängt, während die Verschiebungsgeschwindigkeit des Schiebers 4 von der des KoI- bens 3 und von der Steigerung des Schlitzes 46 abhängt.

Falls jedoch z. B, der Arbeitsraum des Bremszylinders doppelt so groß bemessen ist, oder die ' auf den Kolben 8 wirkende Federspannung verdoppelt worden ist (Einstellung auf »beladen«), ergibt sich, daß, um dem Schieber 9 und dem Kolben 8 die ursprüngliche Geschwindigkeit zu erteilen, die zufließende Druckluftmenge in einer Zeiteinheit ebenfalls verdoppelt werden müßte; da dies aber durch die enge Bohrung 33 nicht erreicht werden kann, bleibt der Schieber 9 gegenüber Schieber 4 zurück, und die Aussparung 38 verbindet sich mit der Öffnung 28, wodurch Luftnachfüllung aus dem Hilfsbehälter erfolgt und dem vom Bremszylinderdruck abhängigen Kolben 8 die von dem Schieber 4 vorgeschriebene Geschwindigkeit erteilt wird.

Somit ist die Geschwindigkeit des Kolbens 8 unabhängig von der Größe des Bremszylinders und der des Kolbenweges und stets gleich der des Schiebers 4, und der Bremszylinder wird in der gleichen Zeit gefüllt, in der der Schieber 4 seinen Weg zurückgelegt hat, d. h. auch die Füllzeit des Bremszylinders bleibt stets die gleiche und der Druck nimmt stets proportional

zu, unabhängig von den genannten Einflüssen und unabhängig von der Einstellung der Bremse auf »leer« oder »beladen« und unabhängig von den Undichtigkeitsverlusten im Bremszylinder. Falls umgekehrt der Arbeitsraum des Bremszylinders im Vergleich zu dem der Kammer ig sehr klein ist, tritt die umgekehrte Erscheinung ein, d. h. infolge beschleunigter Drucksteigerung im Bremszylinder überholen KoI- >° ben8 und Schieberg den Schieber4, und der Schieber g verbindet mittels Aussparung 2g den Bremszylinder mit der Außenluft über die Wege 26, 27, 28, 2g, 30, 31 und 32, und der Rest der Druckluft strömt ab, so daß wieder die Füllung des Bremszylinders in der vorgeschriebenen Zeit erfolgt.

Bremslösen: Das Lösen geht in umgekehrter Weise vor sich, und die hierfür benötigte Zeit ist genau die gleiche für beliebige Bremszylinderabmessungen, da sie wiederum von der Geschwindigkeit abhängig ist, mit der sich der Kolben 3 (Fig. 1 bis 3) nach unten bewegt.

Die Geschwindigkeit dieses Kolbens hängt von der Größe der kalibrierten Bohrung 18 und dem Inhalt der Kammer ig, ig", ig⁶ ab.

Sobald der Druck in Kammer ig, ig^ß, ig⁶ von der Hauptleitung aus über Bohrung 18 gesteigert wird, geht der Kolben 3 langsam abwärts und mit ihm Schieber 4 nach links (Fig. 1), Schieber g bleibt in seiner Stellung, bis sich in der öffnung 28 ein Spalt bildet, der den Bremszylinder mit der Außenluft über die Wege 26, 27, 28, 29, 30, 31 und 32 verbindet; der Druck im Bremszylinder sinkt dann, und der Kolben 8 bewegt sich bei bestimmter Einstellung der öffnung 28, 29 mit gleicher Geschwindigkeit wie Schieber 4. Hört die Drucksteigerung in der Kammer ig, ig^a, ig⁶ bzw. in der Hauptleitung auf, so bleiben Kolben 3 und Schieber 4 stehen. Der Kolben 8 bewegt sich noch etwas nach links, bis der Schieber g die öffnung 28 überdeckt und das Ausströmen der Druckluft vom Bremszylinder nach der Atmosphäre verhindert. Dies ermöglicht, den KoI-ben 3 und gleichzeitig auch den Kolben 8 in beliebiger Stellung zwischen den Grenzlagen anzuhalten, und da die Stellung des Kolbens 8 die Höhe des Bremszylinderdrucks bestimmt, ist ein beliebiges stufenweises Entbremsen gewährleistet, wobei der Kurvenverlauf der Druckänderung beliebig festlegbar durch entsprechende Gestaltung der Kulissennut 46 ist. Vollkommene Bremslösung tritt ein, wenn die Schieber 4 und g sich in äußerster Imker Stellung (Fig. 1) befinden.

Abänderungen des Steuerventils sind möglich, indem z. B. der Schieber 9 unabhängig von Kammer ig in einem besonderen Gehäuse untergebracht wird.

Für die Füllzeit des Bremszylinders und die Lösezeit ist ein Zeitraum von etwa 40 Sekunden gewählt, und dies entspricht ungefähr einem Mittelwert der nach den internationalen Vereinbarungen festgesetzten Grenzzeiten.

Das Steuerventil kann weiterhin auch durch Einführung eines Umschalteventils oder einer Rückschlagklappe für Personenzüge verwendbar gemacht werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Steuerventil für selbsttätige Eisenbahnbremsen, insbesondere für Güterzugbremsen, bei dem die von der Hauptleitung durch ein primäres Steuerventil abschließbare Arbeitskammer, die durch eine konstante enge öffnung gefüllt wird, auf ein sekundäres Steuerventil mit zwei Steuerschiebern einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß die durch eine konstante enge Öffnung (33) mit dem Bremszylinder in Verbindung stehende Arbeitskammer (ig) und der durch eine weite öffnung von veränderlichem Querschnitt unter Beeinflussung durch die Änderung des Hauptleitungsdruckes mittels der Steuerventile sich füllende und entleerende Bremszylinder zusammenwirken, indem der vom Druck der Arbeitskammer(ig) und der Steuerkammer (21) beaufschlagte Kolben (3) des sekundären Steuerventils mit dem Grundschieber durch eine Kulisse (46) verbunden ist, die eine gewünschte Hubübersetzung und Hubkurve und damit Druckänderungskurve des Bremszylinders bewirkt, so daß durch das Zusammenwirken der genannten Teile die lichte Weite der Bremszylinderein- und -auslaßkanäle das Füllen und Entleeren des Bremszylinders in einer vorher bestimmten, stets gleichbleibenden Zeit unabhängig von den benötigten Luftmengen ermöglicht.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   BERLIN. GEDRUCKT IN DER RElCHSDRUCKEItEI