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Elektrisch gesteuerte Luftbremseinrichtung für Eisenbahnfahrzeuge
Es sind elektrisch und durch Druckluft gesteuerte Bremseinrichtungen bekannt, bei
denen die Tätigkeit der Steuerventile an -den Einzelwagen durch elektromagnetische
Brems-und Löseventile gesteuert wird, deren Strom von einer Schaltvorrichtung am
Führerbremsventil geschaltet wird. Man hat auch schon vorgeschlagen, zur Betätigung
der Schaltkontakte für den Steuerstrom elektromagnetischer Brems- und Lösemagnete
besondere Steuerluftzylinder zu benutzen, die .durch ein im Führerbremshahn gelagertes
handbetätigtes Hilfsventil gesteuert werden. Hierbei ergibt sich die Bremskraft
aus der 7eibdauer, während der das Hilfsventil in Bremsstellung offen gehalten wird.
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"Zweck der Erfindung ist es, eine Luftbremseinrichtung zu schaffen,
bei der die Brems- und Löseventile in Abhängigkeit von der Stellung des Führerbremshandgriffes
se-lhsttätig so gesteuert werden, daß sich ein je nach der Stellung .dieses Handgriffes
verschiedener Bremsdruck einstellt, wenn der Führerbremshandgriff in einer Bremsstellung
festgehalten wird.
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Nach der Erfindung wird die durch das Führerbremsventil, das die Bauart
der sich selbsttätig in die Abschlußstellung einstellenden Ventile aufweist, gesteuerte
Druckluft dazu benutzt, die elektrische Steuerung der Ventile an den Einzelwagen
zu bewirken. Auf diese Weise wird das Anziehen oder Lösen aller Bremsen des Zuges
elektrisch in einem Maße gesteuert, das selbsttätig entsprechend der Einstellung
des Führerbremsventils bestimmt wird. Beim Erreichen des erwünschten Luftdruckes
wird die Luftzufuhr ohne weiteres Zutun des Führers und ohne weitere Bewegung des
Handgriffes des Führerbreinsventils selbsttätig unterbrochen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist auf der Zeichnung dargestellt.
Abb. i zeigt schematisch eine Druckluftbremseinrichtung und die elektrische Steuervorrichtung
für sie an einem Motorwagen eines Zuges, der mit einer elektropneumatischen Bremseinrichtung
nach der Erfindung ausgerüstet ist. Abb. a zeigt eine ähnliche Darstellung der Einrichtung
an einem Anhängewagen. Abb. 3 ist eine Teilansicht der Einrichtung nach Abb. i mit
einer zusätzlichen Regelvorrichtung.
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Nach Abb. i und 2 ist der Motorwagen mit einer Druckluftbremseinrichtung
ausgerüstet, die einen Bremszylinder i, einen Bremsluftbehälter 2, einen Hauptbehälter
3 und an beiden Enden des Wagens je ein Führerbremsventil q.", 4.1' enthält.
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Der Hauptluftbehälter 3 erhält Druckluft von einem Luftverdichter
5, er ist an die Hauptleitung 6 angeschlossen, die sich über den ganzen Zug erstreckt
und die üblichen Kupplungshähne 7 und Schlauchkupplungen 8 hat.
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über den ganzen Zug erstrecken sich ferner drei Kabel, und zwar das
Bremskabel g, das Bremslösekabel io und die Rückleitung i i. Jedes dieser Kabel
führt zu einem entsprechenden
Kontakt in Schaltkästen 12 an beiden
Enden des Motorwagens. Beide Füllre rbremsventile 4a, 46 haben einen Handgriff,
der nur dann vom Ventil abgenommen werden kann, wenn dieses in einer unwirksamen
Stellung stellt. Der abgenommene Handgriff kann am benachbarten Schaltkasten 12
angebracht werden. Wenn der Handgriff des Führerbremsventils auf den Schaltkasten
12 gesteckt ist, nehmen die Kontakte die Stellung ein, wie sie in Abb. i rechts
gezeichnet ist. Die Kabel 9, 1o, ii des Zuges finden dann Anschluß an den
entsprechenden Kabeln des nächsten Wagens. Wenn dagegen der Handgriff des Führerbremsventils
vom Schaltkasten 12 abgenommen ist, befinden sich die Kontakte in der Stellung,
die links in Abb. i gezeichnet ist.
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Die Druckluftzufuhr zum Bremszylinder i vom Bremsluftbehälter 2 und
der Luftauslaß aus dem Bremszylinder ins Freie wird durch eine elektromagnetische
Ventilvorrichtung 13 gesteuert, die ein Bremsventil und ein Auslaßventil enthält,
welche beide durch Elektromagnete gesteuert werden. Das Bremsventil ist so konstruiert,
daß bei stromlosem Magneten 14 eine Verbindung hergestellt ist zwischen dein Behälter
:2 und einer zum Bremszylinder i führenden Leitung 15. Diese Verbindung ist unterbrochen,
wenn der Magnet 14 erregt ist.
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Das Auslaßventil ist so gebaut, daß bei stromlosem Magneten 16 die
Verbindung zwischen der Leitung 15 und der Atmosphäre unterbrochen ist, während
bei erregtem ?@-lagneten 16 diese Verbindung bestellt.
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Der Magnet 14 des Bremsventils liegt in Reihe geschaltet mit dem Kabel
9; das gleiche gilt für den Magneten 16 des Auslaßv entils bezüglich des Kabels
io.
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Die Führerbremsventile 4a, 4l haben die Bauart der sich selbsttätig
in die Abschlußstellung einstellenden Ventile; durch sie fließt Druckluft vom Bremsluftbehälter
2 zur Leitung 17 mit einem Druck, der vom Ausmaß der Bewegung des Handgriffs am
Führerbremsventil abhängt. Jedes Führerbremsvelltil ist mit einem Kontrollschalter
Iga bzw. igb ausgerüstet, dessen Kontakte 1g, 20, 21 durch eine (nicht gezeichnete)
Kontaktbrücke elektrisch verbunden werden können, wenn das Führerbremsventil seine
verschiedenen Stellungen einnimmt, die durch die Buchstaben R, A und E angedeutet
sind.
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Jedes Führerbremsventil arbeitet zusainmen mit einer elektropneumatischen
Regelvorrichtung 22a bzw. 226, die sich zusaillmensetzt aus einem Zylinder
23, einem Kolben 24 und einem von der Kolbenstange getragenen Steuergliede 25, mit
dem elektrische Kontakte gesteuert werden. Die Leitung 17 mündet unterhalb des KollielIS
24 im unteren Teile des Zylinders a3. Die Leitung 15 führt zum oberen linde des
'lvlinders.
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Einrichtung an den Anhängewagen ist 'iii Al-b. 2 gezeichnet. Sie enthält
einen Breinsluftbehäiter 2, dein aus der Hauptleitung Druckluft zugeführt wird,
und eine elektroinagnetische Ventilv orichtung 13, die der entsprechenden Vorrichtung
am Motorwagen ähnlich ist und Brems- und Löseventile enthält, mit d enen die Druckluftzufuhr
aus d@eni Behälter 2 zum Bremszylinder i und der L uftauslaß aus ihm ins Freie gesteuert
wird.
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Am vorderen und am hinteren Zugende werden die Enden der Hauptluftleitung
6 durch die üblichen Blindkupplungen verschlossen. Die Kabel 9, io, i i «-erden
am hinteren Zugende durch eine Kontaktbrücke z6 gemäß Abb. 2 elektrisch verbunden.
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Der Versorgung der Kabel mit Strom dient eine geeignete Stromquelle,.z.
B. eine Batterie 27 am Motorwagen. Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende.
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Die Hauptluftleitung 6 erhält. Druckluft aus dem Hauptluftbehälter
3. Alle Bremsluftbehälter 2 an den ,Motor- und Anhängewagen erhalten Luft mit auf
den gewünschten Wert vermindertem Druck aus der Hauptleitung 6 über Druckminderventile
2,9.
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Es mag nun angenommen werden, die Steuerung der Bremseinrichtung solle
durch das Führerbrernsventil4a erfolgen. Der entsprechende Handgriff des Führerbremsventils
wird dann von dein linker Hand befindlichen Schaltkasten 12 abgenommen, worauf die
Kontakte in der oben beschriebenen Weise in die gezeichnete Stellung gelangen. Der
Handgriff wird dann auf das Führerbreinsventil4a gesteckt und dieses in die Lösestellung
R gebracht. In dieser Stellung des Führerbremsventils bestellt eine Verbindung zwischen
der Leitung 17 und der Atmosphäre, während die Kontakte ig, 2o, 21 miteinander durch
die erwähnte Kontaktbrücke elektrisch verbunden sind.
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Es besteht dann ein Stromkreis vom positiven Pol der Batterie 27 über
die Leitung 29, den Kontakt 3o des links befindlichen Schaltkastens 12, die Leitung
31, den Kontakt 32 der Regelvorrichtung 22a, die Leitung 33, das Bremskabel 9, den
Magneten 14 der Breinsv entile aller in Reihe geschalteten Ventilvorrichtungen 13
des Zuges, .die Kontaktbriicke 26 am hinteren Zugende, das Rückleitungskabel ii,
den Kontakt34 des vorderen Schaltkastens 12 und die zum negativen Pol der Batterie
27 führende Leitung 35.
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Die Magnete 14 der Bremsventile werden dann erregt und die zugehörigen
Bremsventile ,der Vorrichtung 13 geschlossen gehalten, so
daß an
allen Wagen des Zuges die vorn Behälter 2 zur Leitung 15 führende Leitung 36 abgeschlossen
ist.
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Ein anderer Stromkreis ist dann geschlossen von der Leitung 31 über
die Leitung 3i, die Kontakte 21 und i9 des Führerbremsventils q.a, die Leitung 38,
das Bremslösekabel io, alle in Reihe geschalteten Magnete 16 .der Auslaßventile,
die Kontaktbrücke 26, das Rückleitungskabel i i und den Kontakt 34 zum negativen
Pol der Batterie 27. Demnach «-erden sämtliche Magnete 16 erregt und die entsprechenden
Auslaßventile der Vorrichtungen 13 offen gehalten, so daß an allen Wagen :die Leitung
15 mit der Atmosphäre verbunden ist.
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Demnach ist an allen Wagen der Bremszylinder i mit der Atmosphäre
verbunden und sind die Bremsen gelöst.
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Da, wie oben beschrieben wurde, die zum Zylinder 23 der Regelvorrichtung
22a führende Leitung 17 ebenfalls mit der Atmosphäre verbunden ist, herrscht sowohl
oberhalb als auch unterhalb des Kolbens 24. der Regelvorrichtung atmosphärischer
Luftdruck, bei dem das Steuerglied 25 in der gezeichneten Stellung gehalten wird,
wozu erforderlichenfalls eine kleine Feder beiträgt.
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Soll eine Betriebsbremsung stattfinden, dann wird das Führerbremsventil
in die Betriebsbremsstellung A gebracht und innerhalb eines Bewegungsbereiches,
der für diese Stellung vorgesehen ist, eingestellt. Dann fließt Druckluft aus dein
Bremsluftbehälter 2 über die Leitung 39 zur Leitung 17, bis in der Leitulig 17 ein
Druck herrscht, der durch das entsprechend der Verstellung des Handgriffs sich selbsttätig
in die Abschlußstellung einstellende Füllrerbremsventilq.a bestimmt wird.
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Der auf die Unterseite. des Kolbens 2.1. im Zylinder .23 .der Regelvorrichtung
22a einwirkende Luftdruck der Leitung 17 verschiebt den Kolben 24 nach oben und
öffnet dadurch den Kontakt 32 durch das Steuerglied 25. Der Stromkreis -des Bremskabels
9 wird dadurch am Kontakt 32 unterbrochen, und die Bremsmagnete i-. werden am ganzen
Zuge stromlos.
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In der Betriebsbremsstellung des Fülirerbrernsventils 4a werden die
Kontakte 21 und i9 getrennt, so daß der Stromkreis von der Leitung 31 zum Bremslösekabel
io unterbrochen wird und das- Bremslösekabel io und alle :Magnete i() der Löseventile
stromlos werden.
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Das Stromloswerden der Magnete 16 hat zur Folge, daß die Auslaßventile
der Vorrichtungen 13 sich schließen und damit die Bremszylinder i von der Atmosphäre
trennen. Das Stroinloswerden der Magnete 14. hat zur Folge, daß die Bremsventile
der Vorrichtungen 13 sich öffnen und an allen Wagen Druck-Luft aus dem Behälter
2 über die Leitung 36 zum Bremszylinder i fließt.
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Alle Bremsen werden auf diese Weise angezogen. Der im Bremszylinder
i des Motorwagens erzeugte Druck pflanzt sich fort über die Leitung 15 zum Zylinder
23 .der Regelvorrichtung 22a und beaufschlagt die Oberseite des Kolbens 24. Sobald
hier der Druck annähernd gleich dem Druck geworden ist, der auf die Unterseite des
Kolbens 24. wirkt und dem in der Leitung 17 herrschenden Druck entspricht, geht
der Kolben 24. in die gezeichnete Lage zurück, so daß der Kontakt 32 wieder geschlossen
wird und das Bremskabel 9 Strom erhält. Infolgedessen werden alle Magnete 14 der
Bremsventile wieder erregt, die zugehörigen Bremsventile geschlossen und dadurch
die weitere Druckluftzufuhr aus den Behältern 2 zu den Bremszylindern i. unterbrochen.
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Die Magnete 16 bleiben dabei stromlos, so daß die zugehörigen Auslaßventile
geschlossen gehalten werden.
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Jeder Bremszylinder i erhält also Druckluft aus dem zugehörigen Bremsluftbehälter2,
bis sich ein Bremszylinderdruck ergeben hat, der der Einstellung des Führerbremsventils
4.a am Motorwagen entspricht; hiernach wird der Bremszylinderdruck aufrechterhalten,
bis eine weitere Einstellung des Führerbrernsv entils stattfindet.
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Um die Bremswirkung zu verstärken, wird das Führerbremsventil 411
so verstellt, daß der Druck in der Leitung 17 wächst. Der Kolben 24 der Regelvorrichtung
22a geht dann nach oben und öffnet den Kontakt 32. Das Bremskabel des Zuges wird
dann stromlos, und die Bremsventile werden wieder geöffnet, da. alle Magnete 14.
des Zuges stromlos werden. Es findet dann eine Luftzufuhr zu den Breniszylindern
i statt. Sobald der verstärkte Breinszvlinderdruck am Motorwagen wieder annähernd
gleich dem erhöhten Luftdruck in der Leitung 17 ist, kehrt der Kolben 24 der Regelvorrichtung
2211 in seine normale Stellung zurück, so daß der Kontakt 32 sich wieder schließen
kann.
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Infolgedessen erhalten das Bremskabel 9 und die Magnete 14 der Bremsventile
wieder Strom, so daß die weitere Druckluftzufuhr zu den Bremszylindern i unterbrochen
wird.
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Soll die Bremskraft vermindert werden, dann wird das Führerbremsventil
4' derart verstellt, daß der Luftdruck in der Leitung 17 sinkt. Der Kolben.2.I der
Regelvorrichtung 22a geht dann abwärts, so -daß ein Kontakt 4.o geschlossen wird,
während der Kontakt 32 geschlossen bleibt. Ein Stromkreis ist dann geschlossen vorn
positiven Pol .der Batterie 27 über die Leitung 29, den Kontakt 3o, die Leitung
31, die Kontakte :2i und 2o, die Leitun
- 41, den Kontakt 4ö und
die Leitungen 42 und 38, so .daß das Bremslösekabel io wieder Strom erhält. Die
Magnete 16 am ganzen Zuge werden dann wieder erregt und die zugehörigen Löseventile
der Vorrichtungen 13 geöffnet, so daß die Bremszvlinderluft ins Freie entweicht.
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Hat sich der Luftdruck im Bremszylinder i am Motorwagen so weit gesenkt,
daß er wieder annähernd gleich .dem verminderten Luftdruck in der Leitung 17 ist,
dann kehrt der Kolben 24 der Regelvorrichtung 22a in seine normale Stellung zurück,
in der der Kontakt 4o wieder offen ist. Das Bremslösekabel io und die angeschlossenen
Magnete 16 werden dadurch wieder stromlos, so daß sich die Löseventile wieder schließen
und den weiteren Luftauslaß aus den Bremszylindern unterbrechen.
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Durch die Verstellung der Führerbremsventile 4a im Bereich ihrer Betriebsbremsstellung
wird also der Luftdruck in der Leitung 17 verändert und dadurch .der Druck in allen
Bremszylindern des Zuges entsprechend verstellt, und zwar selbsttätig verstellt,
so d'aß auf diese Weise das Anziehen und Lösen der Bremsen abgestuft werden kann.
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Soll eine Schnellbremsung stattfinden, dann wird das Führerbremsventil
4a in die Schnellbremsstellung E gebracht, in der die Kontakte 1g, 2o, 21 voneinander
getrennt sind und sowohl"das Bremskabel g als auch das Bremslösekabel io stromlos
ist. Infolgedessen werden alle Magnete 14 und 16 stromlos und die zugehörigen Bremsventile
geöffnet, dagegen die Löseventile geschlossen. Die Bremszylinder i erhalten dann
Druckluft unabhängig von der Tätigkeit der Regelvorrichtung 22a. Man .erhält dann
den größtmöglichen Breinszylinderdruck und die stärkste Bremswirkung.
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Zur Sicherung der selbsttätigen Herbeiführung einer Bremsung beim
Brechen eines Kabels dient ein Schalter 43, der beim Stromloswerden des Bremskabels-
selbsttätig den Stromkreis des Brernslösekabels io unterbricht.
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An jedem Wagen liegt ferner im Stromkreise des Bremskabels g ein Schalter
44, der nach der Betätigung durch einen Fahrgast oder Schaffner das Stromloswerden
des Bremslcabels g und damit das Anziehen aller Bremsen des Zuges zur Folge hat.
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Nach Abb. 3 kann weiterhin eine Einrichtung getroffen werden, die
dafür sorgt, daß selbsttätig die Bremsen angezogen werden, wenn in der Hauptleitung
6 kein Druck mehr aufrechterhalten wird. Diese Einrichtung besteht aus einem elektropneumatischen
Schalter 45 bzw. 46 an beiden Enden der Hauptluftleitung 6 ,des Motorwagens. Solange
die Leitung 6 Druck hat, werden die im Stromkreise des Bremskabels 9 liegenden Kontakte
47, 48 geschlossen gehalten, so daß das Bremskabel unter Strom gehalten wird. Die
Schalter45,46 bilden einen Unterbrecher, durch den dafür gesorgt wird, daß die Kupplungshähne
7 die richtige Stellung zueinander einnehmen, und d er es auch ermöglicht, daß zwei
Motorwagen zusammenarbeiten, ohne daß eine pneumatische Kupplung zwischen ihnen
vorhanden ist.
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Durch die Schalter 45, 46 werden auch Kontakte 49, 50 für den
Fahrstromkreis 5i des Motorwagens gesteuert. Findet eine selbsttätige Bremsung infolge
Verminderung .des Hauptbehälterdruckes statt, dann werden gleichzeitig die Fahrzeugmotoren
ausgeschaltet.
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Der Motorwagen ist zweckmäßig mit einer, nicht gezeichneten, zweiten
Bremseinrichtung versehen, die ein Führerbremsventil für direkte Bremsun- enthält
und durch die .dem Bremszylinder i des Motorwagens Druckluft aus dem Hauptluftbehälter
zugeführt werden kann. In solchem Falle müssen die Bremsen in den anderen Wagen
:des Zuges gelöst bleiben.
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Dementsprechend ist in die vom Bremsluftbehälter 2 zur Ventilvorrichtung
13 führende Leitung 36 jedes Wagens ein Hahn 52 eingebaut. Für gewöhnlich verbindet
der Hahn 5a -den Behälter 2 mit .der Vorrichtung 13 und hält einen in .den Stromkreis
des Bremskabels g gelegten Kontakt 53 geschlossen. Bei direkter Luftbremsung werden
die Hähne 52 in eine Stellung gebracht, in der der Behälter 2 abgeschlossen ist,
.der Bremszylinder i mit der Atmosphäre in Verbindung steht und der Kontakt 53 geöffnet
ist, so daß das Breinskabel g stromlos ist.
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Nach einer anderen Ausführungsform kann der Luftdruck im Bremszylinder
i des Motorwagens durch die unmittelbare Druckluftzufuhr zu diesem Bremszylinder
über das sich selbsttätig in die Abschlußstellung einstellende Führerbremsventil4a
statt vermittels der Regelvorrichtung 22a erzeugt werden. Dieser Bremszylinder kann
gewünschtenfalls auch ersetzt werden durch eine Kammer oder einen Behälter, welchem
Luft entweder unmittelbar oder mittelbar unter der Kontrolle durch das Führerbremsventil
zugeführt wird.
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Alle Bremsen des Zuges können auch in der oben beschriebenen Weise
von dem anderen Führerbremsventil4b des Motorwagens aus oder auch von irgendeiner
anderen Stelle des Zuges aus, an der eine Regelvorrichtung sich befindet, gesteuert
werden.
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Die Brems- und Löseventile der Vorrichtungen 13 können verschiedene
Bauart haben. Beispielsweise kann das Bremsventil einen Kolben (oder Biegehaut)
in einer Kammer
geeigneter Größe und ein elektrisch gesteuertes
Ventil enthalten, das bei geschlossenem Stromkreise diese Kammer, die in gedrosselter
Verbindung mit dein Bremsluftbehälter 2 steht, abschließt und -durch die über diese
gedrosselte Verbindung zugeführte Luft in solcher Stellung gehalten wird, daß der
Behälter und der Bremszylinder i voneinander getrennt werden. Wenn das elektrisch
gesteuerte Ventil stromlos wird, fließt die Luft aus der Kammer ins Freie, so daß
der Kolben eine Verbindung zwischen dem Behälter und dem Bremszylinder herstellen
kann. Wenn das elektrisch gesteuerte Ventil stromlos bleibt, wie im Falle einer
Schnellbremsung, dann bleibt die Kammer mit der Atmosphäre in Verbindung und bleibt
auch die Verbindung zwischen dein Bremszylinder und dein Behälter bestehen. Wenn.
andererseits das elektrisch gesteuerte Ventil nur vorübergehend stromlos und dann
wieder erregt wird, wie im Falle einer normalen. Betriebsbremsung oder einer abgestuften
Bremsung, dann gleichen sich die Drücke auf den gegenüberliegenden Kolbenseiten
nach Schließung des Ventils aus, worauf der Kolben die Verbindung zwischen dem Bremszylinder
und dem Behälter trennt. Der Inhalt .der Kammer. und die Größe der gedrosselten
Verbindung können so zueinander beinessen werden, daß sich die erforderliche Zeitspanne
für die Verbindung des Behälters und des Bremszylinders ergibt. Das Löseventil kann
ähnlich gebaut sein und wird zweckmäßig mit dem Bremsventil kombiniert, wie dies
auf der Zeichnung angedeutet ist.