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Automatische Weichenstell- und Signalanlage mit Druckluftantrieb,
insbesondere für Grubenbahnen Die Erfindung bezieht sich auf eine automatische Weichenstell-
und Signalanlage mit Druckluftantrieb, insbesondere für Grubenbahnen.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, derartige Anlagen so auszubilden,
daß der Steuerkörpef, der dem Weichenstellzylinder direkt oder indirekt Preßluft
zuführt, an dem Hauptkontakt oder am Stoß oder an der Weichenstellvorrichtung selbst
angeordnet ist und durch den Steuerkolben des Hauptkontaktes der Betätigungshebel
desselben verstellt wird. Der Weichenstellzylinder und der Hauptkontakt werden bei
solchen Anlagen immer gleichzeitig umgeschaltet. Hierbei besteht jedoch, da die
Umschaltung des Steuerkolbens des Hauptkontaktes durch Entlüftungssteuerung erfolgt,
an sich die Gefahr, daß bei ungenügender Entlüftung der Steuerkolben nicht ganz
umgeschaltet wird. Es muß also bei diesen Anlagen ein Entlüftungsventil vorgesehen
werden, welches durch eine gewisse Dauer des Entlüftungsvorganges oder durch entsprechende
Größe des Auspuffs eine genügende Entlüftung der Steuerleitung und damit die Umstellung
des Hauptkontaktes mit Sicherheit gewährleistet.
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Diesen Notstand zu beseitigen sowie darüber hinaus Vorteile durch
weiteren Ausbau der Anlage zu schaffen, ist der Zweck der Erfindung. Das Umschalten
der Anlage erfolgt durch einen Steuerkörper, in welchem jeder Kolbenfläche des Weichenstellzylinders
ein Differentialsteuerkolben zugeordnet ist, der bei großflächenseitiger Entlüftung
umgesteuert (Entlüftungsstellung) und nach dem Ansammeln der Luft wieder in seine
Ursprungsstellung zurückgeht (Belüftungsstellung). In der Entlüftungsstellung wird
dem
Weichenstellzylinder und dem Steuerkolben des Hauptkontaktes
Druckluft zugeführt, die in der Belüftungsstellung wieder aus den Leitungen entweicht.
Infolgedessen ist der Weichenstellzylinder in der Ruhestellung der Anlage beiderseitig
druckfrei, was den Vorteil bietet, daß die Weiche bei einer Störung der Anlage o.
dgl. ohne weiteres unmittelbar von Hand umgelegt werden kann und somit keine Förderstörungen
durch Zeitverlust entstehen.
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Die beiden Differentialsteuerkolben werden in einfacher Weise in einer
gemeinsamen Bohrung des Steuergehäuses untergebracht und stehen sich mit ihren Kleinflächen
gegenüber.
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Soll ein Weichenstellzylinder Anwendung finden, der abwechselnd an
einer Kolbenfläche dauernd unter Druck steht, so wird beispielsweise ein Vierwegeschieber
an dem Steuerkörper vorgesehen, der von den beiden Differentialsteuerkolben in der
Weise umgeschaltet wird, daß der Betätigungshebel des Vierwegeschiebers, wenn der
Differentialsteuerkolben in seine Entlüftungsstellung geht, beispielsweise durch
eine Mitnehmerstange mitgenommen wird. Geht der Differentialkolben wieder in seine
Belüftungsstellung zurück, so bleibt der Hebel und damit der Vierwegeschieber in
der Stellung stehen. Erst wenn der andere Differentialsteuerkolben seine Entlüftungsstellung
einnimmt, wird der Vierwegeschieber in seine andere Lage umgeschaltet. Der Vierwegeschieber
steuert die Druckluft zu dem Weichenstellzylinder und dem Hauptkontakt so, daß abwechselnd
ein Kolbenraum unter Druck und der andere auf Auspuff steht.
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Der vorgesehene Steuerkörper vermindert zwar das Maß der erforderlichen
Entlüftung, trotzdem ist aber noch ein genügendes Maß der Entlüftung für das sichere
Umschalten des Steuerkörpers notwendig, zumal die Länge der Entlüftungsleitung insbesondere
dann begrenzt ist, wenn der Betätigungskontakt sich nach dem Betätigen sofort wieder
schließt. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung soll die hierdurch unter Umständen
gegebene Gefahr ungenügender Entlüftung vermieden werden, indem das jeweils geöffnete
Entlüftungsventil des Hauptkontaktes in der Offenstellung stehenbleibt und weiter
entlüftet. Erst wenn der Differentialkolben des Steuerkörpers in seine Entlüftungsstellung
umgesteuert und die Druckluftzufuhr zu dem Weichenstellzylinder freigegeben hat
und danach diese Druckluft den zylindrischen Steuerkolben des Hauptkontaktes umschaltet,
wird durch diese Umschaltbewegung das Entlüftungsventil wieder geschlossen. Zu diesem
Zweck wird beispielsweise an dem Steuerkolben des Hauptkontaktes oder an dem Hebel,
an dem sich der Handanschlagteller befindet, ein Gestänge vorgesehen, das die Umschaltbewegung
auf die Schließbewegung des Entlüftungsventils überträgt. Dieses zeitlich verzögerte
Offenhalten der Entlüftungsventile kann auch so erfolgen, daß das Schließen des
Entlüftungsventils durch die Druckluft, die zu dem Hauptkontakt geleitet wird, erfolgt,
indem von der zum Hauptkontakt führenden Leitung eine Leitung abzweigt und die Druckluft
vor einen Kolben geleitet wird, der das Entlüftungsventil schließt.
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Da, wie zuvor erläutert, die Leitungen, die vom Steuerkörper zum Weichenstellzylinder
und Hauptkontakt führen, bei jedem Schaltvorgang für das Umlegen der Weiche mit
Luft gefüllt und wieder geleert werden und da zwischen Füllen und Entleeren eine
Reihe gewisse Zeit beanspruchender Steuervorgänge in der Anlage erfolgen, kann nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung die Anlage so ausgebildet werden, daß diese
Füllperioden zur Streckensicherung durch Signalgebung ausgenutzt werden. Zu diesem
Zwecke werden an den Leitungen, die vom Steuerkörper bzw. Weichenstellzylinder zum
Hauptkontakt führen, Signalleitungen angeschlossen, die zu den in entsprechenden
Zufahrtstrecken angeordneten Signalen führen. Diese Signale gehen während der Zeit,
zu der die Leitungen unter Druck stehen, in Warnstellung. Es ist zwar bekannt, für
eine länger andauernde Betätigungszeit eines Kontaktes, beispielsweise eines Schienenkontaktes
mit langem Auflaufbügel, ein Signal als Streckensicherung in Warnstellung zu bringen
und gewisse Zeit zu halten. Gemäß der Erfindung wird jedoch die Möglichkeit geschaffen,
durch einen nur kurz betätigten Kontakt, wie es beispielsweise bei einem Handanschlagkontakt
der Fall ist, ein Signal für längere Zeit in Warnstellung zu halten, zumindest so
lange, bis ein hinter der Weiche liegender zweiter Kontakt die weitere Aufrechterhaltung
der Entlüftung bzw. Warnstellung übernimmt.
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In der Zeichnung ist in Abb. i schematisch eine Gesamtanlage nach
der Erfindung beispielsweise veranschaulicht. Abb. 2 zeigt eine Einzelheit. In Abb.
3 ist schematisch der Steuerkörper in Verbindung mit einem Vierwegeschieber dargestellt.
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Die Anlage besteht im wesentlichen aus dem Weichenstellzylinder A,
dem Steuerkörper B, dem Hauptkontakt C und den beiden einfachen Betätigungskontakten
D und E. Die Warnsignale sind mit F, G und H bezeichnet. Der Steuerkörper
B besitzt in seinem Gehäuse eine gemeinsame Bohrung für die beiden Differentialsteuerkolben
7 und i9, die sich mit ihren Kleinflächen gegenüberstehen. Die Druckluftzuleitung
5 befindet sich mitten zwischen der inneren Endstellung der beiden Kleinflächen
der Differentialsteuerkolben.
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Die Anlage wird nachstehend im einzelnen an Hand ihrer Arbeitsweise
beschrieben.
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Soll ein Zug von I nach II geradeaus fahren (Abb. i), so schlägt der
Lokomotivführer, weil hierzu im Sinne der Zeichnung die Weiche umgelegt werden muß,
den Handanschlagteller i des Hauptkontaktes C an, wodurch das zunächst geschlossene
Entlüftungsventil 2 geöffnet wird und in seiner Offenstellung verharrt. Das Öffnen
des Entlüftungsventils geschieht derart, daß durch den Hebel des Handanschlagtellers
i ein beispielsweise in Abb. 2 dargestellter Ventilstengel 25 hineingedrückt wird.
Hierdurch wird die zunächst geschlossene Entlüftungsleitung 3 und damit der Raum
4 in dem Steuerkörper B entlüftet. Der Steuerkörper B ist bei 5 an die Druckluftquelle
angeschlossen. Da durch die Düse 6 im Differentialsteuerkolben nur wenigerDruckluft
in den Raum 4 nachströmen kann, als ihm durch die geöffnete Entlüftungsleitung entzogen
wird, entsteht in diesem Raum ein Unterdruck, der den Steuerkolben 7 im Sinne der
Abb. nach links umsteuert, so daß die zum Weichenstellzylinder A führende
Leitung
8 mit der Druckluftzuleitung 5 verbunden wird. Infolgedessen wird der Arbeitskolben
9 des Weichenstellzylinders 3 im Sinne der Abb. nach rechts geschoben und die Weiche
zur Durchfahrt nach II umgelegt.
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Sobald die Leitung 8 mit der Druckluftzuleitung 5 verbunden ist, wird
über die Leitung io der Steuerkolben ii des Hauptkontaktes C im Sinne der Zeichnung
nach rechts geschoben, bis sich der Hebel des Handanschlagtellers vor das Entlüftungsventil
14 legt. Über die Leitung 13 wird außerdem das Signal H in Warnstellung gebracht.
Beim Umschaltep des Steuerkolbens ii wird durch den Hebelansatz 15, der beispielsweise
keilförmig ausgebildet sein kann, das bis zu diesem Zeitpunkt offenstehende Entlüftungsventil
2 geschlossen, indem er durch seine Bewegung einen nach hinten hinaustretenden Ventilstengel
eindrückt. Das Entlüftungsventil ist ähnlich, wie in Abb. 2 dargestellt, ausgebildet,
nur daß der Ventilstenge125 auch auf der anderen Seite des Kolbens 29 angeordnet
sein muß. Ist dies geschehen, so sammelt sich in der Entlüftungsleitung 3 durch
die im Differentialsteuerkolben vorgesehene Düse6 die Druckluft langsam wieder an.
Wird infolge dieses Vorganges der Druck auf der Großflächenseite des Differentialsteuerkolbens
größer als auf der Kleinflächenseite, so steuert dieser um und bewegt sich wieder
in die in der Abb. dargestellte Lage zurück. In dieser Stellung des Kolbens 7 ist
die Leitung 8 über den Steuerraum mit dem Auspuff 16 verbunden, und die Luft entweicht
aus den Leitungen 8, io und 13. Das Signal H geht infolgedessen wieder in Durchfahrtstellung.
Um eine möglichst lange Warnsignalgebung zu erreichen, können je nach Umständen
in die Leitungen Düsen oder düsenartig durchbohrte Rückschlagventile eingebaut werden,
die die Entlüftung der Signalleitung verzögern. Die Zeitdauer der Signalgebung wird
normalerweise so eingestellt, daß bei einem langen und selbst sehr langsam fahrenden
Zug die Lokomotive den der Weiche nachgeordneten einfachen Schienenkontakt D erreicht,
ehe die Warnsignalgebung verschwindet. Da der Kontakt D die Entlüftungsleitung 3
weiter entlüftet, bleibt das Signal H in Warnstellucig stehen, bis der letzte Wagen
des Zuges den Kontakt D verlassen hat.
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Das Umsteuern der Anlage für die zweite Stellung der Weiche zur Fahrt
von 1 nach III geschieht in umgekehrter "'eise folgendermaßen: Durch Handanschlagteller
i wird das Entlüftungsventil 14 geöffnet und verharrt in Offenhaltung. Über die
so geöffnete Entlüftungsleitung 18 wird der Raum 17 entlüftet, so daß der in diesem
Raum entstehende Unterdruck den Differentialsteuerkolben i9 nach rechts schiebt.
Die Leitung 20 wird mit der Zuleitung 5 verbunden, der Kolben 9 nach links geschoben
und die Weiche in die in der Zeichnung dargestellte Lage umgelegt. Über die Leitungen
20 und 21 wird der Hauptkontakt C umgeschaltet und über die Leitungen 12 und 22
die Signale F und G in Warnstellung gebracht. Nachdem Schließen des Entlüftungsventils
14 durch die Um-Steuerbewegung des Hauptkontaktes C sammelt sich die Luft in der
Entlüftungsleitung 18 wieder an, der Differentialsteuerkolben i9 geht wieder in
die dargestellte Lage, die Leitungen 20, 21, 12 und 22 werden mit dem Auspuff 23
verbunden und die Signale gehen wieder in Durchfahrtstellung, vorausgesetzt, daß
die Anlage nicht durch den weiterfahrenden Zug über den Schienenkontakt E weiter
entlüftet wird.
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Für die Fahrtrichtung von II und III nach I werden die Schienenkontakte
D und E betätigt, wodurch die Entlüftungsleitungen 3 oder 18 entlüftet werden. Der
weitere Steuervorgang ist sinngemäß der gleiche, wie bereits erläutert.
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Es ist ersichtlich, daß jeweils, sobald die Weiche in die eine oder
andere Stellung umgelegt worden und der Steuervorgang beendet ist, beide Seiten
des doppeltwirkenden Arbeitskolbens 9 druckentlastet sind. Die Weiche kann mithin
bei Störungen in der Anlage jederzeit auch von Hand umgelegt werden.
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Die Arbeitsweise des Entlüftungsventils, das an eine Leitung angeschlossen
ist, die von einer zum Hauptkontakt führenden Leitung abgezweigt ist, ergibt sich
aus Abb. 2. Durch den in dieser Abb. nicht dargestellten Hebel 1.5 des Handanschlagtellers
i wird der Ventilstengel25 eingedrückt, so daß die der Entlüftung dienende Leitung
26 mit dem Auspuff 27 verbunden wird. In dieser Stellung verbleibt das Entlüftungsventil,
bis durch die Leitung 28 Druckluft zugeführt und der Kolben 29 wieder in die dargestellte
Lage gebracht wird, in welcher die Entlüftungsleitung 26 geschlossen ist. Die Leitung
28 ist an die Leitung 3 bzw. 18 angeschlossen, die vom Steuerkörper B zum Hauptkontakt
C führt.
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In Abb. 3 ist der Steuerkörper gemäß einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung in Verbindung mit einem Vierwegeschieber dargestellt. Die Arbeitsweise
ist folgende: Beim Umsteuern des Differentialkolbens 30 in seine Entlüftungsstellung
nimmt er mit seinem Mitnehmer 31 über die Mitnehmerstange 33 den Betätigungshebel
32 des Vierwegeschiebers 38, der mit der Zuleitung verbunden ist, im Sinne der Abb.
nach links mit, bis die gestrichelt gezeichnete Stellung erreicht ist. Beim Rückgang
des Differentialsteuerkolbens 30 in seine Belüftungsstellung verbleibt der
Vierwegeschieber in der gestrichelt dargestellten Lage. Die Leitung 34, die zunächst
unter Druck stand, wird durch das Umschalten des Vierwegeschiebers auf Auspuff gestellt,
und die Leitung 35, die zunächst auf Auspuff stand, wird unter Druck gesetzt. Wenn
in der Zwischenzeit der Differentialsteuerkolben 30 wieder umgeschaltet wird,
so bewegt sich der Mitnehmer 31
leer, da der Vierwegeschieber schon für die
gewünschte Lage richtig steht. Erst wenn der Differentialsteuerkolben 36 in seine
Entlüftungsstellung umgeschaltet wird, d. h. die Weiche in ihre zweite Stellung
umgelegt werden soll, wird über den Mitnehmer 35 und die Mitnehmerstange 33 der
Vierwegeschieber wieder in die ausgezogen gezeichnete Stellung umgeschaltet, in
der er verharrt. Die Leitung 34 steht nunmehr unter Druck und die Leitung 35 auf
Auspuff. An die Leitungen 34 und 35 werden der Weichenstellzylinder und der Hauptkontakt
angeschlossen.
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Die vorstehend im einzelnen beschriebene Ausführungsform einer Anlage
nach der Erfindung, einschließlich ihrer Abänderungsformen, ist nur in Anwendung
auf einen denkbar einfachen Fall dargestellt. Sie kann sämtlichen vorkommenden Verhältnissen
bzw.
Anordnungen der Gleisanlagen und Abzweige sowie Fahrtrichtungen angepaßt und in
vielfacher Hinsicht abgeändert werden, ohne von dem Grundgedanken der Erfindung
abzuweichen. Ferner kann die Erfindung auch für Anlagen Anwendung finden, bei denen
ähnliche Steuerungsvorgänge in Betracht kommen, wie es beispielsweise bei Wettertüren
imd Durchschleusungsanlagen, Füllort- und Hängebankeinrichtungen usw. der Fall ist.
Die Steuerung kann, statt wie beschrieben als Entlüftungssteuerung, auch als Belüftungssteuerung
ausgebildet werden.