DE79081C

DE79081C - Luftdruckregler für selbsttätig und kontinuirlirh wirkende Luftdruckbremsen

Info

Publication number: DE79081C
Application number: DENDAT79081D
Authority: DE
Original assignee: f. CHAPSAL, Paris, 79 rue d'Amsterdam
Anticipated expiration: 1914-06-21

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT

- JVl 79081 -■ Z. vf

KLASSE 20: /Eise/bahnbetrieb.

Patentirt im Deutschen Reiche vom 21. Juni 1894 ab.

Vorliegende Erfindung hat Neuerungen an selbstthätig wirkenden Luftdruckbremsen zum Gegenstande, und es sollen durch diese Neuerungen die Bremsen nach Belieben und in weiten Grenzen des Anfangsdruckes geregelt werden können.

Jede selbstthä'tige und continuirlich wirkende Luftdruckbremse mufs bekanntlich, um allen Anforderungen des Eisenbahnfahrdienstes zu genügen, dieser Hauptbedingung vollauf genügen, um beim Herabfahren auf Gefällen durch ein allmälig sich steigerndes Anpressen der Bremsklötze die Verminderung der Fahrgeschwindigkeit zu ermöglichen und ein sanftes Anhalten des Zuges in den Stationen zu erzielen.

Die' verschiedenen bis jetzt im Gebrauch befindlichen continuirlichen Luftdruckbremsen entsprechen der unbedingt zu erfüllenden Bedingung nur in unvollkommener Weise.

Es hat sich daher der Erfinder die Schaffung einer Bremsvorrichtung zur Aufgabe gestellt, welche gleichzeitig folgende Eigenschaften besitzt :

1. Sie mufs für die dem Maximum der Bremsarbeit entsprechende Druckverminderung in der Hauptleitung dieselbe Wirkung aufweisen, wie die am raschesten zur Wirkung kommenden Bremsen.

2. Sie mufs sich von der die Bremse in Thätigkeit setzenden Druckverminderung bis zu der die stärkste Bremsung ergebenden Druckverminderung regeln lassen.

Die den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Bremse bezweckt, die vorstehend angeführten Bedingungen ganz zu erfüllen.

Fig. ι zeigt eine Ansicht des Antriebsmechanismus für eine selbstthätig wirkende Luftdruckbremse mit der vervollkommneten Einrichtung zur Regelung des Druckes,

Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie A-B der Fig. ι und Fig. 3 einen Grundrifs.

Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt nach Linie C-D der Fig. 5 durch die Druckregelungsvorrichtung, die in Fig. 5 in Endansicht ersichtlich ist.

Fig. 6 zeigt in gröfserem Mafsstabe als die Fig. ι, 2 und 3 eine Gesammtanordnung des Apparates in einem durch die einzelnen Theile gelegten Längsschnitt.

In dieser Figur liegt die Axe des Druckreglers parallel zu derjenigen Axe, welche durch das nach drei Seiten sich öffnende Vertheilungsventil gelegt ist, um die Figur klarer zu machen und deren Erklärung zu erleichtern; in Wirklichkeit aber liegen die Mittelaxen der einzelnen Theile in zwei rechtwinklig zu einander stehenden Ebenen, wie dies aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist. Es kann natürlich die Lage der einzelnen Theile zu einander ohne Veränderung der Wirkungsweise derselben abgeändert werden. Es empfiehlt sich aber immer die Anordnung nach Fig. 1, 2 und 3, da sie für die Bethätigung der Hähne als die bequemste erscheint. ""

Wie die meisten Luftdruckbremsen, kennzeichnet sich auch die Bremse nach vorliegender Erfindung durch die Anordnung eines nach drei Richtungen sich öffnenden Vertheilungs-

ventils (dessen Einrichtung eine beliebige sein kann), eines Bremscylinders und eines Hülfsluftbehälters; aber die eigenthümliche Anordnung der einzelnen Organe der Bremse und die Anbringung eines besonderen Druckreglers auf dem Bremscylinder ermöglichen die Erzielung einer Regelung in weiten Grenzen.

In dem Bremscylinder i, Fig. i, 2, 3 und 6, bewegt sich der oder bewegen sich die Kolben 2, 2, die je nach Anordnung des Wagenuntergestells mit diesem verbunden sind. An der Hinterwand des Hülfsluftbehälters 3 ist mittelst eines Röhrstutzens das Gehäuse 4 des nach drei Seiten sich öffnenden Vertheilungsventils angeschraubt, welches hierdurch unmittelbar mit dem Behälter 3 in Verbindung steht. Der föhrförmige Ventilkörper 5 des Ventils steht durch ein Rohr 7, in welches das Ablafsventil 8 eingeschaltet ist, mit der Druckregelungsvorrichtung 6 in Verbindung.

Der Druckregler 6 ist an den Bremscylinder 1 angeschraubt und hat den Zweck, die Bremse in weiten Grenzen des Anfangsdruckes regeln zu können; da dieser Druckregler den wesentlichsten Theil der Erfindung bildet, so soll zunächst dessen Einrichtung und Wirkungsweise im Einzelnen beschrieben werden. Der Druckregler besteht zunächst aus zwei Scheidewänden (Diaphragmen) 9 und 10 von verschiedenem Durchmesser, welche auf einer ziemlich starken Spindel 11 sitzen; diese Spindel ist aus mehreren in einander geschraubten Theilen gebildet und auf einem Theile ihrer Länge ausgebohrt. Das¹ obere Ende 12 der Spindel 1 1 bildet ein Ventil, während an dem unteren Ende sich eine dritte Scheidewand 13 befindet; die Fläche des biegsamen Theils dieser Scheidewand ist gleich der Fläche der kleineren Scheidewand 9, vermindert um die Sitzfläche des Ventils 12. Hinter der Scheidewand 13 steht das andere Ende des Druckreglers durch einen Rohrstutzen 14 und ein Rohr 15 mit der Hauptleitung 16 in Verbindung. Ein seitliches und von innen nach aufsen sich öffnendes Ventil 17 ermöglicht das unmittelbare Austreten der Luft aus dem Bremscylinder, wobei diese Luft entweder durch das Vertheilungsventil 5 oder durch das Ablafsventil 8 entweicht.

Die Arbeitsweise der Gesammtanordnung der Bremse und des Druckreglers ist folgende:

Wenn man in der Hauptleitung 16 Luft zusammenprefst, so wird der Kolben 18 des Vertheilungsventils 5 nach dem oberen Ende seines Hubes verschoben, so dafs dann die Luft nach dem Hauptbehälter übertritt und jede Verbindung nach dem Bremscylinder 1 zu aufgehoben wird.

Veranlafst man nun in der Hauptleitung eine Druckverminderung, so bewegt sich der Kolben am Vertheilungsventil. nach unten, und es wird dann die Verbindung des Hülfsluftbehälters 3 mit der Hauptleitung 16 aufgehoben, während •die Verbindung genannten Behälters nach dem Bremscylinder 1 geöffnet wird; es kann aber dann die Luft nur unter Durchgang durch den Druckregler 6 in den Bremscylinder übertreten.

Es können hier nur zwei Fälle vorliegen, die zu untersuchen sind:

ι. Ein geregeltes Bremsen beim Herabfahren des Zuges auf einem Gefälle oder ein allmälig sich steigerndes Bremsen im Augenblicke eines vorhergesehenen Anhaltens in einer Station.

2. Ein schnelles Bremsen bei Gefahr.

I. Fall. Vor dem Anpressen der Bremsklötze wirkt der Luftdruck in der Hauptleitung einzig und allein auf die Scheidewand 13 im Druckregler, und es verbleibt das Ventil 12 , welches die Verbindung mit dem Bremscylinder 1 abschliefst, auf seinem Sitze. Wenn man nun in der Hauptleitung eine geringe Druckverminderung hervorruft (welche zur Verschiebung des Kolbens am Vertheilungsventile genügt), so gelangt die Luft aus dem Hülfsluftbehälter 3 nach der Scheidewand 9 von kleinem Durchmesser im Druckregler; da nach obiger Annahme die Fläche dieser Scheidewand gleich derjenigen der Scheidewand 13, vermehrt um die Sitzfläche des Ventils 12, ist, so wird, da in diesem Augenblicke der Luftdruck im Hülfsluftbehälter 3 gröfser als der Luftdruck in der Hauptleitung 16 ist, sich das Ganze nach abwärts bewegen, wobei sich das Ventil 12 von seinem Sitze erhebt und der aus dem Hülfsluftbehälter 3 zuströmenden Luft freien Durchgang gewährt.

Ein Theil der Luft tritt dann gleichzeitig in den Bremscylinder 1 und durch die Ausbohrung in der Spindel 11 in den Raum zwischen der Scheidewand 10 von grofser Fläche und der Scheidewand 13 des Druckreglers ein. Durch das hierbei auftretende bekannte Spiel bei Differentialkolben ergiebt sich, dafs das Ganze gegen die Scheidewand von gröfserer Fläche mit einer Kraft verschoben wird, welche gleich dem in dieser Kammer herrschenden Drucke ist; letzterer wirkt auf eine Fläche, welche gleich ist der Differenz der Fläche der Scheidewand 10 von grofsem Durchmesser und dem biegsamen Theile der Scheidewand 13. Dieser Druck vereinigt sich mit der durch den Luftdruck in der Hauptleitung hervorgerufenen und auf der anderen Fläche der Scheidewand wirkenden Kraft und wirkt gegen die in entgegengesetzter Richtung eintretende Bewegung, welche sich aus dem im Hülfsluftbehälter bestehenden und gegen die Scheidewand 9 wirkenden Luftdruck ergiebt.

Es sei der Unterschied zwischen der Fläche S der grofsen Scheidewand 10 und der Fläche s der kleinen Scheidewand- 13

S — s= — s, oder
η

η =

und es bleibe bei Beginn der Bremsung der Druck im Bremscylinder constant, so wird (ohne Berücksichtigung der Reibungen) nach der Gleichung

in der Gesammtänlage Gleichgewicht herrschen, wobei

d die Druckverminderung in der Hauptleitung und

f den im Bremscylinder sich ergebenden Druck bezeichnet; mit anderen Worten, es wird der im Bremscylinder herrschende Druck gleich sein η mal der in der Hauptleitung hervorgerufenen Druckverminderung.

Hieraus folgt, dafs, wenn man der Zahl n, d. h. den Flächen S und s verschiedene Werthe giebt, man die Grenzen des Anfangsdruckes, für welchen die Bremse geregelt werden soll, beliebig "verändern kann, wobei immer jede Druckverminderung in der Hauptleitung einen das η-fache dieser Verminderung betragenden Druck im Bremscylinder ergiebt, selbst wenn dieser Druck in letzterem gleich demjenigen Druck ist, welcher der Ausdehnung der Luft aus dem Hülfsluftbehälter in die Rauminhalte des letzteren und des Bremscylinders zusammengenommen entspricht.

Bei einer Westinghousebremse wird immer das Verhältnifs des Rauminhaltes (VJ des Hülfsluftbehälters zu dem durch Verschiebung des Kolbens 2 im Bremscylinder hervorgerufenen Rauminhalt (V¹J zu
V -y\ = 5>⁶⁸

gewählt.

Nach dem Mariotte'schen Gesetz ist das Maximum χ des Druckes der in die Rauminhalte des Hülfsluftbehälters und des Bremscylinders sich ausdehnenden Luft

^VP-P,

χ =

V¹

ι +

F
Ύ¹

Setzt man in dieser Gleichung den Anfangsdruck P = 4 kg und den Atmosphärendruck P_a = i, so erhält man χ = 3,23 kg.

Dies ist der Maximalwert!), den die Gröisef

in der obigen Gleichung d = —f annehmen

kann.

Setzt man also in letzterer f = 3,25 kg und η = 2, so ergiebt sich 6 = 1,62 kg.

Die Bremse kann also von ihrer Ingangsetzung an bis zum Maximum ihrer Bremswirkung geregelt werden.

Es wurde aber angenommen, dafs der Luftdruck im Hülfsluftbehälter während der Bremsung constant war, wohingegen er schon von Anfang an sich ändert.

In dem besonderen, soeben untersuchten Falle hat sich ergeben, dafs der Druck von 4 auf 3,25 kg zurückgeht. Hieraus folgt, dafs die dem Maximum der Bremsung entsprechende Druckverminderung gröfser als 1,62 kg sein und um die zwischen dem Anfangsdruck und dem Enddruck im Hülfsluftbehälter bestehende Differenz 4 kg — 3,25 kg = 0,75 kg zunehmen würde, was 2,37 kg ergiebt.

Man kann also, wie oben angegeben, die Druckabnahme nach Bedarf vergröfsern oder vermindern.

Für η = 2,5 ζ. B. würde die dem Maximum entsprechende Druckverminderung nicht mehr als 2 kg betragen. . '

Der beschriebene Druckregler läfst sich ohne Umänderung der Apparate an jeder continuirlichen und schnell wirkenden Luftdruckbremse anbringen, bei welcher man das volle Anpressen der Klötze in dem Augenblicke vermeiden will, zu welchem man sie beim Herabfahren auf einem Gefälle wirken läfst; die für die Reisenden immer unangenehmen Rückstöfse, welche im Augenblicke des Anhaltens in den Stationen auftreten, falls das Anpressen der Bremsklötze kein allmäliges ist, werden dadurch vermieden.

Wenn man zur Lösung der Bremsen in der Hauptleitung ' den Druck wieder herstellt, so bleibt das Ventil des Druckreglers geschlossen, denn das Vertheilungsventil setzt dann die kleine Scheidewand mit der Aufsenluft in Verbindung, wohingegen die Luft im Bremscylinder unmittelbar durch das seitliche Ventil entweicht.

Ein durch den beschriebenen Druckregler gebotener und sehr wesentlicher Vortheil ergiebt sich daraus, dafs der Apparat durch seinen'unmittelbaren Anschlufs an die Hauptleitung durch Umstellen eines einzigen Hahnes in oder aufser Thätigkeit gesetzt werden kann.

Dieser Hahn ist dabei in ein nach der Hauptleitung führendes Rohr eingesetzt; in seinem Gehäuse ist eine kleine Oeffnung zurri Austritt der Luft vorgesehen, um die über der Scheidewand des Druckreglers befindliche Luft austreten zu lassen, wenn letzterer nicht in Thätigkeit treten soll..

In letzterem Falle tritt die Luft unmittelbar nach dem Bremscylinder über, denn während der Bremsung wird das kleine Ventil immer offen stehen, da über der Scheidewand des Druckreglers kein Druck vorhanden ist, um

den Luftdruck im Hülfsluftbehälter auszugleichen.

Diese Anordnung bietet ein sehr grofses Interesse insofern, als .sie durch Verstellung eines Absperrhahnes die Regelungsmöglichkeit der Bremse vergröfsert oder vermindert, je nachdem der Wagen in einen Zug eingestellt ist, dessen Bremse in weiten oder engen Grenzen des Anfangsdruckes geregelt werden kann; auch werden hierbei die für die Reisenden unangehmen Rückstöfse vermieden, wie solche z. B. bei der Wenger- und Westinghousebremse auftreten.

Claims

Patent-Anspruch:

Ein Luftdruckregler für selbstthä'tig und continuirlich wirkende Luftdruckbremsen, welcher durch Umstellen eines Hahnes von der Lufthauptleitung abgesperrt bezw. an dieselbe angeschlossen werden kann und mit dem Vertheilungsventil (5), dem Bremscylinder (1) und dem Hülfsluftbehälter (3) in Verbindung steht, gekennzeichnet durch Anordnung dreier in einem Ventilgehäuse über einander liegender Scheidewände (9, 10, 13) von verschieden grofser Oberfläche und eines diese Scheidewände tragenden Ventilkörpers (11, 12), dessen Spindel mit einer zwischen den unteren Scheidewänden ausmündenden Ausbohrung versehen ist und die zeitweise Verbindung der Theile (1, 3 und 5) unter einander dadurch aufhebt, dafs bei Verminderung des Druckes in der Hauptleitung die Luft aus dem Behälter (3) in das Gehäuse (6) und, nach erfolgter Senkung des Ventilkörpers, in den Bremscylinder und zwischen die beiden unteren Scheidewände gelangt, so dafs der hierbei auftretende Luftdruck sich zwecks erneuter Schliefsung des Ventilkörpers mit dem Druck in der Hauptleitung verbindet, wobei durch geeignete Wahl der wirkenden Flächen der Scheidewände der Anfangsdruck der Bremse in weiten Grenzen geregelt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.