DE814170C

DE814170C - Brake and auxiliary drive device for utilizing the braking energy

Info

Publication number: DE814170C
Application number: DEP2803A
Authority: DE
Inventors: Adolf Kern
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1949-05-04
Filing date: 1949-05-04
Publication date: 1951-09-20

Description

Brems- und Hilfsantriebsvorrichtung zur Verwertung der Bremsenergie Es ist schon mehrfach vorgeschlagen worden, bei Fahrzeugen und anderen Antrieben die für das Bremsen aufgewendete Energie durch Aufspeichern verdichteter Luft oder Gase in ein Druckmittel umzuwandeln, das dann zum Anfahren oder Inbetriebsetzen wieder nutzbar gemacht wird. Da ein auf der Arbeitswelle bzw. Fahrzeugachse angebrachtes Kurbelgetriebe sich nicht auskuppeln läßt, sind die hierfür vorgeschlagenen Einrichtungen umständlich und daher kostspielig. Auch mußte außer den die Luft verdichtenden Kompressoren noch eine besondere Maschine vorgesehen sein, in der die aufgespeicherte Druckluft wieder in Arbeit umgesetzt wird.Brake and auxiliary drive device for utilizing the braking energy It has been proposed several times for vehicles and other propulsion systems the energy used for braking by storing compressed air or Convert gases into a pressure medium, which is then used for start-up or commissioning is made usable again. As a mounted on the working shaft or vehicle axle The proposed devices are the crank mechanism that cannot be disengaged cumbersome and therefore expensive. In addition to the compressors compressing the air, I also had to a special machine can be provided in which the stored compressed air is put back into work.

Die Erfindung hat sich daher zur Aufgabe gesetzt, eine Vereinfachung der Antriebs- und Bremseinrichtung herbeizuführen, bei der nur eine Maschine zur Anwendung kommt, die sowohl als Kompressor als auch als Antriebsmotor arbeitet. Der Antrieb für die Arbeitszylinder dieser Maschine erfolgt von einer Kurbelwelle aus, die durch ein längs verschiebbares Zahnrad mit einem auf der Arbeitswelle, Fahrzeugachse o.dgl., befestigten Zahnrad gekuppelt werden kann. Die Betätigung der Kupplung erfolgt dabei vorteilhaft mittels Druckluft, die in einem Zylinder einen Kolben verschiebt, der mit dem Zahnrad verbunden ist. Der Kolben steht unter dem Einfluß einer Druckfeder, die den Kolben nach Aufhebung des Luftdrucks wieder in die entkuppelte Lage zurückführt.The invention has therefore set itself the task of simplifying bring about the drive and braking device, in which only one machine for Application comes that works both as a compressor and as a drive motor. The drive for the working cylinders of this machine is provided by a crankshaft made by a longitudinally displaceable gear with one on the output shaft, Vehicle axle or the like., Attached gear can be coupled. The operation the coupling is advantageously carried out by means of compressed air in a cylinder moves a piston connected to the gear. The piston is below the influence of a compression spring that re-engages the piston after the air pressure has been released returns to the uncoupled position.

Der in üblicher Weise arbeitende Kompressorzylinder mit einem im Kolbenboden vorgesehenen Ansaugventil und an der Austrittsstelle der verdichteten Luft vorgesehenen Rückschlagventil ist zusätzlich mit einer Einlaßöffnung für die verdichtete Luft zwecks Antriebs des Kolbens für die Inbetriebsetzung bzw. Anfahren des Fahrzeugs versehen die von einem Rückschlagventil abgeschlossen ist. Ein von der Kurbelwelle durch einen Steuernocken betätigtes Steuerventil regelt den Antrieb des nunmehr als Druckluftmotor arbeitenden Kompressmylinders. Das Steuerventil kann von dem es betätigenden Steuernocken abgeschaltet werden, wenn der Motor wieder als Kompressor benutzt wird. Vorteilhaft erfolgt das Abschalten und Einschalten der Ventilsteuerung in Abhängigkeit von dem Betätigen des Absperrventils in der Zuleitung der Druckluft.The compressor cylinder, which works in the usual way, with one in the piston crown provided suction valve and provided at the outlet point of the compressed air Check valve is additionally with an inlet opening for the compressed air for the purpose of driving the piston for commissioning or start-up of Vehicle provided which is closed by a check valve. One of the Crankshaft control valve operated by a control cam controls the drive of the compression cylinder now working as a compressed air motor. The control valve can be switched off by the control cam actuating it when the engine is back on is used as a compressor. Switching off and switching on takes place advantageously the valve control depending on the actuation of the shut-off valve in the Supply of compressed air.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt Fig. i eine Gesamtanlage der Vorrichtung in Verbindung mit einem Schienenfahrzeug in schematischer Darstellung, Fig. 2 Amen wahlweise als Kompressor oder Luftdruckmotor arbeitenden Teil der Vorrichtung mit zugehöriger Ventilsteuerung.The drawing shows an embodiment of the subject matter of the invention shown. It shows Fig. I an overall system of the device in connection with a rail vehicle in a schematic representation, Fig. 2 Amen optionally as a compressor or air pressure motor working part of the device with associated valve control.

Es bezeichnet i die Wagenachse eines Schienenfahrzeugs, auf der ein Zahnrad 2 befestigt ist. Auf einer Kurbelwelle 3, die in Lagern 4 des Wagengestells ruht, ist ein Ritzel5 längs verschiebbar gelagert, so daß es mit dem Zahnrad 2 mittels einer noch näher zu erläuternden Kupplungsvorrichtung in Eingriff gebracht werden kann und die Kurbelwelle 3 beim Rollen des Fahrzeugs in Umdrehung versetzt. Die Kurbelwelle 3 steht mit mehreren Kompressorzylindern 6 in Verbindung, in denen mittels Kolben 7 Luft durch die in den Kolbenboden angeordneten Ventile f angesaugt und verdichtet wird. Die Druckluft wird über Leitungsrohre 8 nach Durchtritt durch ein Rückschlagventil 8' in einen Hochdruckkessel 9 gepumpt. Mit dem Hochdruckkessel 9 steht ein zweiter Kessel io in Verbindung, in den ein in der Verbindungsleitung eingesetztes Reduzierventil ii nur so viel Luft übertreten läßt, daß ein bestimmter Druck konstant in dem Kessel io gehalten wird.It denotes i the carriage axis of a rail vehicle on which a Gear 2 is attached. On a crankshaft 3, which is in bearings 4 of the carriage frame rests, a pinion 5 is longitudinally displaceable so that it is with the gear 2 by means be brought into engagement with a coupling device to be explained in more detail and the crankshaft 3 rotates when the vehicle rolls. the Crankshaft 3 is connected to several compressor cylinders 6 in which by means of Piston 7 air is sucked in through the valves f arranged in the piston head and is compressed. The compressed air is via line pipes 8 after passing through a Check valve 8 'is pumped into a high pressure vessel 9. With the high pressure boiler 9 is a second boiler io in connection, in the one in the connecting line used reducing valve ii only allows so much air to pass that a certain Pressure is kept constant in the boiler io.

Durch eine Rohrleitung 12 kann nach Öffnen eines Ventils 13 die Druckluft aus dem Kessel io durch ein Rückschlagventil 12' in die Zylinder 6 eintreten, so daß diese als Druckluftmotor zum Antrieb der Kurbelwelle 3 benutzt werden können. Die hierfür erforderliche Steuerung ist aus Fig. 2 ersichtlich. Von einem auf der Kurbelwelle 3 befestigten Nocken 14 wird ein Kolbenschieber 15 gesteuert, der einerseits die Einlaßöffnung 16 und andererseits die Auspufföffnung 17 abwechselnd öffnet und schließt. Der Schieber 15 steht unter dem Einfiuß einer Feder 18, die dem Druck des Nockens 14 entgegenwirkt und in. der Ruhelage die Auspufföffnung 17 geschlossen häl: Die Steuerstange ig kann aus dem Wirkungsbereich des Nockens 14 abgeschaltet werden, wenn die Zylinder als Kompressor arbeiten sollen. Bei dem gezeichneten Beispiel nach Fig. 2 erfolgt dies dadurch, daß die Steuerstange ig von einem Gelenk 20 unterbrochen ist und das dem Nocken 14 zugewendete Ende 1g' der Stange seitlich ausschwenkbar ist. Vorzugsweise erfolgt das Ab- und Einschalten der Steuerstange in Abhängigkeit von dem Ventil 13. Zu diesem Zweck ist das Ventil 13 durch eine Stange 21 mit einem am Maschinengestell oder Zylinder bei 23 drehbar gelagerten Winkelhebel 22 verbunden, der die Steuerstange 1g' mit einer bei 25 gelenkig am Winkelhebel befestigten Hülse 24 lose umfaßt. Von dem Kessel ro führt eine zweite Rohrleitung 26 über ein Ventil 27 zu einem Zylinder 28, in dem ein Kolben 29 mit dem auf der Kurbelwelle 3 gelagerten Ritzel5 verbunden ist. Mittels der eingelassenen Druckluft kann das Ritzel 5 mit dem Zahnrad 2 gekuppelt werden. Eine im Zylinder vorgesehene Druckfeder 3o bewirkt beim Aufheben des Luftdruckes ein Entkuppeln.After opening a valve 13, the compressed air can flow through a pipe 12 enter the cylinder 6 from the boiler io through a check valve 12 ', so that this can be used as a compressed air motor to drive the crankshaft 3. The control required for this can be seen from FIG. From one on the Crankshaft 3 attached cam 14, a piston valve 15 is controlled, the one hand the inlet port 16 and on the other hand the exhaust port 17 alternately opens and closes. The slide 15 is under the influence of a spring 18, the pressure of the cam 14 counteracts and the exhaust port 17 is closed in the rest position Hal: The control rod ig can be switched off from the area of action of the cam 14 if the cylinders are to work as a compressor. In the example shown According to FIG. 2, this takes place in that the control rod ig is interrupted by a joint 20 and the end 1g 'of the rod facing the cam 14 can be pivoted out laterally is. The control rod is preferably switched on and off as a function of the valve 13. For this purpose, the valve 13 is connected by a rod 21 with a connected to the machine frame or cylinder at 23 rotatably mounted angle lever 22, the control rod 1g 'with a sleeve articulated at 25 on the angle lever 24 loosely included. A second pipe 26 leads from the boiler ro via a valve 27 to a cylinder 28 in which a piston 29 is mounted on the crankshaft 3 Pinion5 is connected. By means of the compressed air admitted, the pinion 5 can with the gear 2 are coupled. A compression spring 3o provided in the cylinder causes uncoupling when the air pressure is released.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist fblgende: Wenn das Fahrzeug in Bewegung ist, ist 'das als Dreiwegehahn ausgebildete Ventil 27 geschlossen und die zu dem Kupplungszylinder 28 führende Rohrleitung 26' steht über das Ventil 27 mit der Außenluft in Verbindung, so daß die Feder 30 ..den Kolben 29 in der Lage hält, bei der das Ritzel 5 außer Eingriff mit dem Zahnrad 2 steht. Zum Bremsen des Fahrzeugs wird das Ventil 27 geöffnet, so daß durch die in dem Kessel io gespeicherte Luft das Ritzel 5 mit dem Zahnrad 2 gekuppelt und die Kurbelwelle 3 angetrieben wird. In den Zylindern 6 wird die durch die in dem Kolben vorgesehenen Ventile 7' angesaugte Luft verdichtet und über die Rückschlagventile 8' durch die Rohrleitung 8 in den Hochdruckkessel 9 gedrückt.Von dem Kessel 9 wird an den zweiten Kessel io über das Reduzierventil ii so viel Luft abgegeben, daß in dem Kessel io ein bestimmter Druck konstant aufrecht gehalten wird. Der Hochdruckkessel ist mit den üblichen Armaturen wie Sicherheits- (Überdruck-) Ventil und Manometer versehen.The mode of operation of the device described is as follows: When the vehicle is in motion, the valve 27, designed as a three-way cock, is closed and the pipe 26 leading to the clutch cylinder 28 is connected to the outside air via the valve 27, so that the spring 30 .. holds the piston 29 in the position in which the pinion 5 is out of engagement with the gear 2. To brake the vehicle, the valve 27 is opened, so that the pinion 5 is coupled to the gear 2 and the crankshaft 3 is driven by the air stored in the boiler. In the cylinders 6, the air sucked in by the valves 7 'provided in the piston is compressed and pressed via the check valves 8' through the pipeline 8 into the high-pressure boiler 9. So much is transferred from the boiler 9 to the second boiler io via the reducing valve ii Air released so that a certain pressure is kept constant in the boiler io. The high pressure boiler is provided with the usual fittings such as safety (overpressure) valve and manometer.

Beim Wiederingangsetzen des Fahrzeugs wird von dem Führer des Fahrzeugs das Ventil 13 geöffnet, so daß nunmehr aus dem Kessel io über die Rohrleitung 12 Druckluft in die Zylinder 6 eintreten kann. Gleichzeitig mit dem Öffnen des Ventils ist auch durch die Verbindungsstange 21 das Ende icj der Steuerstange ig in den Bereich des Nockens 14 geschwenkt worden, so daß der Steuerschieber 15 das wechselseitige Schließen und Öffnen der Einlaßöffnung 16 und Auspufföffnung 17 bewirkt. Die in den Zylinder 6 eintretende Druckluft hält dabei das im Kolben 7 vorgesehene Ventil 7' dauernd geschlossen. Das Rückschlagventil8' bleibt dabei ebenfalls geschlossen, da in der mit dem Hochdruckkessel 9 in Verbindung stehenden Rohrleitung 8 sich ein Überdruck befindet. Der anfänglich beim Bremsen als Kompressor arbeitende Zylinder ist zum Druckluftmotor geworden und gibt zusätzlich zum Fahrzeugantrieb beim Anfahren seine Energie ab. Durch Schließen des Ventils 27 wird durch die Feder 3o der Kolben 29 zurückgedrückt und die Verbindung zwischen Kurbelwelle 3 und Fahrzeugachse i wieder aufgehoben. Bei dem Schließen des Ventils 13 nimmt auch das Steuerstangenende i9' wieder die in Fig. 2 gestrichelt gezeichnete Lage ein.When the vehicle is restarted, the driver of the vehicle opens the valve 13 so that compressed air can now enter the cylinder 6 from the boiler via the pipe 12. Simultaneously with the opening of the valve, the end icj of the control rod ig has also been pivoted into the area of the cam 14 by the connecting rod 21, so that the control slide 15 effects the mutual closing and opening of the inlet opening 16 and exhaust opening 17. The compressed air entering the cylinder 6 keeps the valve 7 ' provided in the piston 7 permanently closed. The check valve 8 ′ also remains closed, since there is an overpressure in the pipeline 8 connected to the high pressure vessel 9. The cylinder, which initially worked as a compressor when braking, has become a compressed air motor and, in addition to propelling the vehicle, releases its energy when it starts up. By closing the valve 27, the piston 29 is pushed back by the spring 3o and the connection between the crankshaft 3 and the vehicle axle i is canceled again. When the valve 13 is closed, the end of the control rod i9 'also assumes the position shown in broken lines in FIG. 2.

Die Einrichtung ist nicht nur auf die Verwendung bei Fahrzeugen beschränkt, sie kann auch in sinnvoller Weise beispielsweise bei Aufzügen und Fördervorrichtungen im Bergbau benutzt werden.The facility is not limited to vehicle use only, it can also be used in a useful way, for example in elevators and conveyors used in mining.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Brake and auxiliary drive device for recycling the braking energy, in the case of air or gases directly through the piston are compressed in a cylinder, characterized in that one with a one Compressor-driving crankshaft connected gear (5) with a On the working shaft, vehicle axle or the like, attached gear (2) can be coupled and the compressed air serves as a drive means for actuating the clutch.

2. Apparatus according to claim i, characterized in that the clutch effecting Piston is under the action of a spring (30), which when the air pressure is released returns the piston to the uncoupled position.

3. Apparatus according to claim i and 2, characterized in that the generated by the compressor and in a high pressure vessel (9) collected compressed air enter a connected to this second boiler (io) can, with a built-in in the connecting line reducing valve (ii) in the Kettle (io) keeps a certain pressure constant.

4. Apparatus according to claim i to 3, characterized in that, for the purpose of auxiliary drive, the in the boiler (io) stored compressed air through a pipeline provided with a shut-off valve (13) (12) with the interposition of a control cam seated on the crankshaft (14) actuated valve control (15) is fed to the compressor cylinder (6).

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that at the entry point a check valve (12 ') is provided for the compressed air in the compressor cylinder (6) is.

6. Apparatus according to claim 4 and 5, characterized in that the actuation of the control valve (15) can be interrupted by the cam (14), for example by swiveling the lower end of the valve rod (i9) out of the working area to the side of the cam.

7. Apparatus according to claim 4 to 6, characterized in that the Switching off the control valve actuation depending on the shut-off valve (13) takes place in the supply line. B. Apparatus according to claim 4 to 7, characterized characterized in that the valve (15) carrying the control rod (i9) through a joint (20) interrupted and the end of the rod (i9 ') facing the control cam (14) is connected to an angle lever (23) mounted on the machine frame, on the other hand by a rod (21) with a lever arm actuating the shut-off valve (13) in Connection.