DE861397C - Druckluftbremse - Google Patents

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBEN AM. 5. JANUAR 1953

K 9P32 II120 f

Druckluftbremse

Zusatz zum Patent 823

Dem Patent 823 890 liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckluftbremse mit Steuerventil, Hilfsluftbehälter und Bremszylinder, wie sie insbesondere im Eisenbahnbetrieb Verwendung findet, so zu gestalten, daß! die funktionsrichtige Füllung des Hilfsluftbehälters unabhängig von seiner jeweiligen Größe ohne Auswechseln von Düsen gewährleistet ist und die von der Länge der Hauptluftleitung abhängige Intensität der beim Lösen der Bremse durch diese Leitung geschickten Druckwelle den Füll- und Lösevorgang an den einzelnen Wagen nicht mehr unterschiedlich beeinflussen kann. Diese Aufgaben wurden,dadurch gelöst, daß die Füllung des Hilfsluftbehälters und/oder die Entlüftung des Bremszylinders durch Impulseinfluß unabhängig von der Behältergröße und/oder dem Druckverlauf in der Hauptluftleitung gesteuert wird. Gegenstand der Zusatzerfindung ist die Ausbildung der Steuereinrichtung, durch welche die Füllung des Hilfsluftbehälters unabhängig von seiner jeweiligen Größe und dem Verlauf der Druckwelle in der Hauptluftleitung überwacht wird. Diese Steuereinrichtung ist erfindungsgemäß so gestaltet, daß' sie die Füllung des Hilfsluftbehälters in Abhängigkeit von einem vom Impulsgeber gelieferten, von der Funktion der Steuereinrichtung unbeeinflußten Druckverlauf oder einem von letzterem Druckverlauf diktierten Druckverlauf und dem zunehmenden Druckverlauf im Hilfsluftbehälter steuert.

In der Zeichnung sind an die Beispiele des Hauptpatentes angelehnte Ausführungen der Erfindung in schematischer Weise dargestellt.

Gemäß!-Fig. ι ist an die Hauptluftleitung i, ein Einfachsteuerventil 3 angeschlossen. In letzterem Ventil ist ein Kolben 5 beweglich gelagert, der ■ einen Schieber 7 betätigt. Dieser Schieber steuert mit seinem Teil 9 die Belüftung des Bremszylinders ix über die Leitungsverbindung 13 aus ίο dem- Hilfsluftbehälter 15 oder die Entlüftung des Zylinders über den Auslaß· 17 unter Sperrung der Leitung 13. Der Schieber 7 weist außerdem eine Ausnehmung 19 auf, über "welche der Behälter 2H entlüftet wird. Diese Entlüftung erfolgt durch eine Leitung 23, welche einen Drosselquerschnitt 25 aufweist. Die Drossel 25 und der Behälter 2111 sind größenmäßig aufeinander abgestimmt und wirken in noch näher zu beschreibender Weise als Impulsgeber. Der Behälter 21 wird über die Leitung 27 20. und ein Rückschlagventil 29 gefüllt, wobei die Leitung 27 an die Speiseleitung 13 für den Bremszylinder 11 angeschlossen ist.

Die von der Impulsgabe durch die Einrichtung ' 21,, 215 abhängige Füllung des Hilfsluftbehälters 15 wird durch - eine Steuereinrichtung 31 überwacht. Letztere Einrichtung enthält einen Kolben 33, der ' auf seiner einen Seite (Gehäuseraum 35) unter dem ' Einfluß des Imp'ulsverlaufes aus dem Behälter 21 über die Düse 25 steht. Auf der anderen Seite des Kolbens 33 wirkt eine Feder 37, die den Kolben bei fehlendem Überdruck im Raum 35 in seiner in der Zeichnung oberen Endlage hält, in welcher ein mit dem Kolben über das Gestänge 39 verbundenes Ventil 41 geöffnet ist. Letzteres Ventil überwacht eine mit einem Rückschlagventil 43 versehene Leitung 45, die von der Hauptluftleitung 1 zum Hilfsluftbehälter 15 führt und zum Auffüllen des letzteren dient.

In der Steuereinrichtung 31 ist, getrennt vem Gestänge 39, aber unter gewissen Voraussetzungen mit ihm in Kraftschluß kommend, ein weiterer ■Kolben 47 vorgesehen, der auf seiner den Raum 49 begrenzenden Seite unter dem Druck im Hilfsluftbehälter lg und auf seiner Gegenseite (Riaum 51) unter einem konstanten, dem höchsten Regeldruck in der Hauptluftleitung 1 entsprechenden Ubei> druck steht. Der Raum 51 wird über eine Leitung S3 und ein Rückschlagventil 35 unter diesem Höchstdruck gehalten. ;

Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende:. Im gelösten Zustand der Bremse herrscht in der Hauptluftleitung 1 der höchste, von einem nicht dargestellten D'ruckregler zugemessene Überdruck. D'er Kolben 5 des Steuerventils 3 steht auf seiner in der Zeichnung linken Seite ebenfalls unter diesem Druck; auf seiner rechten Seite herrscht der gleiche Druck, der aus dem Behälter 15 über die Leitung 13 und am Schieber 7 vorgesehene nicht dargestellte Durchlässe dem Kolben vermittelt wird. Bei dieser Druckgleichheit zu beiden Seiten nimmt der Kolben. 5. unter . der zusätzlichen Wirkung der aus der Zeichnung sichtbaren Feder die gezeigte Stellung ein, wobei.der Schieber 7 sowohl den Zylinder ΊΊ über die Leitung -1-3 und den. Auslaß 17 als auch den Behälter 21 über die Leitung 23 und die Düse 25 entlüftet. Der Kolben 33 der Steuereinrichtung 31 steht infolge des fehlenden Überdruckes im Raum 35 in seiner oberen Endstellung, das Ventil 41 ist geöffnet und der Be- · hälter 15 über die Leitung 45 und das Rückschlagventil 43 ebenfalls mit dem Druck der Hauptluftleitung ι gefüllt. Zu beiden Seiten des Kolbens 47 herrscht Druckgleichheit, und der Kraftschluß zwischen ihm und dem Gestänge 39 ist gelöst.

Zwecks Durchführung einer Bremsung wird der Druck in der Hauptluftleitung n verringert, womit"-sich ein Überdruck auf der rechten Seite des Steuerventilkolbens 5 einstellt und den letzteren gegen Federkraft nach links bewegt. Der vom Kolben 5 dabei mitgenommene Schieber 7 deckt nun die' Leitung 23 ab und sperrt damit den Auslaß aus dem Behälter zi. Außerdem unterbricht der Schieber 7 die Entlüftungsleitung 13, 17 und verbindet dafür den Bremszylinder 11 über die Leitung 13 mit dem Hilfsluftbehälter 15. Der Kolben im Zylinder 11 wird mit Druckluft beaufschlagt und betätigt die nicht dargestellten Bremsmittel. Die Beaufschlagung dauert so lange, bis sich Kolben 5 und Schieber 7 des Steuerventils 3 in die Abschlußstellung bewegen, in welcher einerseits der Auslaß' 23, 25 des Behälters 21 weiterhin gesperrt bleibt und andererseits der Zylinder 1.1 vom Behälter 15 getrennt, jedoch noch nicht über den Auslaß 17 entlüftet wird. Eine weitere Verringerung des Druckes in der Hauptluftleitung i> führt zu einer entsprechend stärkeren Beaufschlagung des Bremszylinders 11,. bis schließlich der vollgebremste Zustand -erreicht ist. Während der Beaufschlagungsdauer des Zylinders 11 wurde über die parallel geschaltete Leitung 27 und das Rückschlagventil 29 auch der Behälter 21 aufgefüllt. Der steigende DtucIc in dem letzteren überträgt sich auch auf den Raum 315 der Steuereinrichtung 31 und zwingt den Kolben 33 gegen die Kraft der Feder 37 unter Abschluß des Ventils 41 nach unten. Dieser Druckerhöhung im Raum 35 steht infolge des beim Bremsen abnehmenden Druckes im Behälter 15 eine Druckverringerung im Raum 49 gegenüber. Der Kolben 47 kommt unter Überdruck auf seiner dem Raum 51 zugewendeten Seite, und es stellt sich nun Kraftschluß zwischen diesen Kolben und dem Gestänge 39 und damit dem Kolben 33 ein.

Zum Lösen der Bremse wird der Druck in der Hauptluftleitung ι wieder erhöht. Dies bedingt eine Rückbewegung des Kolbens 5 des Steuerventils 3 in seine gezeigte Stellung, in welcher durch den Schieber 7 der Zylinder 11 über den Auslaß; 17 entlüftet wird. Außerdem wird in der nunmehrigen Stellung des Schiebers 7 auch der Behälter 21 über die Leitung 23 und.die Düse 25 entlüftet. Die Düse 25 und der Behälter zv wirken zusammen als Impulsgeber, wobei durch die Gräßen der Düse und des Behälters eine bestimmte zeitliehe Druckabnahme als gesamte Impulsreihe festgelegt ist. Diese Impulsreihe ist un~ beeinflußt sowohl durch Schwankungen der Druck-

abnähme in der Hauptluftleitung ι als auch durch die noch zu beschreibende Funktion der Steuereinrichtung 31. Im Raum 35 der letzteren Einrichtung verringert sich der Druck nach der vom Behälter 21 und der Düse 25 diktierten Charakteristik, womit der Kolben 33 und der mit diesem kraftschlüssig verbundene Kolben 47 sich zunächst unter Öffnen des Ventils 41 nach oben bewegen. Damit strömt, sofern der Druck in der Hauptluftleitung 1 über den abgesunkenen Druck im Hilfsluftbehälter 15 liegt, Luft über die Leitung 45 und das Rückschlagventil 43 zu letzterem Behälter. Der damit verbundene Druckanstieg im Hilfsluftbehälter teilt sich auch dem Raum 49 der Steuereinrichtung 31 mit und hat schließlich eine Abwärtsbewegung des Kolbensatzes 33, 47 unter Abschluß des Ventils 41 zur Folge. Die Füllung des Behälters 15 bleibt nun so lange unterbrochen, bis sich das Ventil 41 infolge der fortschreitenden Druckverringerung im Raum 35 erneut öffnet. Dieser Zustand wird von neuem durch einen Ventilschluß abgelöst, wenn der Druck

. im Behälter 15 wieder entsprechend aufgeholt hat.

Die Wiederauffüllung des Behälters 15 vollzieht sich also im Wechselspiel der Kräfte' auf die KoI-ben 33 und 47, wobei der Füllungsverlauf infolge der diktierenden Rolle der Druckabsenkung im Behälter 21 nur von dieser abhängt und unbeeinflußt von der jeweiligen Grc'ße des Behälters 15 sowie, auch, wie bereits erwähnt, von Schwankungen im Druckverlauf der Hauptluftleitung 1 immer derselbe bleibt. Schließlich wird mit der völligen Entlüftung des Behälters 21 der Überdruck auf den Kolben 33 zu Null, und letzterer Kolben hält unter der Wirkung der Feder 37 das Ventil 41 offen. Bei diesem der voll gelösten Bremse entsprechenden Betriebszustand hört auch der Kraftschluß zwischen Kolben 47 und Gestänge 39 infolge der D'ruckgleichheit zu beiden Kolbenseiten wieder auf.

Sollte aus irgendwelchen Gründen, z. B. Undichtheit, der D'ruck im Behälter 15 unter den Druck in der Hauptluftleitung 1 sinken, so wird über die Leitung 45 nachgespeist.

Bei Neufüllung der Anlage kann die Druckluft über die Leitung 45, das Rückschlagventil 43 und das geöffnete Ventil 41 ungehindert zum Behälter 15 strömen. Der Druckanstieg in letzterem wirkt sich zwar auf den Kolben 47 aus, -ein Schluß zwischen diesem Kolben und dem Kolben 33 bzw. seinem Gestänge 39 besteht jedoch nicht.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, bei welchem außer der Füllung des Hilfsluftbehälters 15 auch die Entlüftung des Bremszylinders 11 impulsabhängig gesteuert wird. Hierbei bildet ein Behälter 57 zusammen mit einer Düse 59 den Impulsgeber. Beide Teile sind durch eine Leitung 61 miteinander verbunden, die vom . Schieber 7 des Steuerventils 3 überwacht wird. Der Raum 35 der Steuereinrichtung 31 ist über die Leitung 63 mit dem Impulsgeber 57, 59 verbunden; außerdem führt eine Leitung 65 vom Behälter 57 desselben zum Raum 67 eines Relaisventils 69, das in der Form eines mit dem Übertragungsverhältnis ι : ι arbeitenden Druckübersetzers ausgebildet ist. Das Relaisventil 69 enthält einen Kolben 71, der mit einem rohrförmigen Glied 73 gekuppelt ist, das seinerseits einen weiteren Kolben 75 trägt. Das rohrfö'rmige Glied y2> weist einen Auslaß¹ yy auf und dient mit seinem oberen Ende als Sitz für ein Ventil 79, das mit einem weiteren Ventil 81 zu einem Doppelventil vereinigt ist. Das Ventil Si überwacht die Fülleitung S3 vom Hilfsluftbehälter 15 zum Bremszylinder 11.

Die Wirkungsweise der Bremseinrichtung gemäß Fig. 2 ist folgende: Im gelösten Zustand nehmen das Steuerventil 3 und die Steuereinrichtung 31 ihre, bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Stellungen ein. Der Raum 67 des Relaisventils 69 ist über den Schieber 7 des Steuerventils 3 entlüftet, an welcher Entlüftung auch der Raum 35 der Überwachungseinrichtung 31 über die Leitung 63 beteiligt ist. Der Kolbensatz 71, 75, des Relaisventils 69 nimmt seine gezeigte Stellung ein, in welcher der Bremszylinder 11 mit dem Auslaß yy verbunden und die Belüftungseinrichtung 83 durch das geschlossene Ventil 81 unterbrochen ist. Der Hilfsluftbehälter 15 ist mit dem höchsten Regeldruck der Hauptluftleitung 1 aufgefüllt.

Wird nun zwecks Einleitung einer Bremsung der Druck in der Hauptluftleitung 1 verringert, so steuert das Steuerventil 3 auf die Verbindung der Leitung 13 mit der Leitung 61 um, und Druckluft strömt aus dem Behälter 15 über diese Leitungen in den Behälter 57 und weiter in den Raum 67 des Relaisyentils 69. Der Druckanstieg in den Räumen 57 und 67 hält an, bis sich Kolben 5 und Schieber 7 des Steuerventils 3 in die Bremsabschlußstellung bewegen. Im Relaisventil 69 bewirkt dieser Druckanstieg eine Aufwärtsbewegung des Kolbensatzes 71, 75 mit der Folge des Abschlusses des Ventils 79 und der Öffnung des Ventils 81. Über letzteres Ventil strömt nun Druckluft aus dem Behälter 15 in den Bremszylinder 11 und betätigt dessen Kolben. Der damit verbundene Druckanstieg im Zylinder 11 überträgt sich auch auf den Kolben 75 und zwingt schließlich den Kolbensatz 71, 75 in eine Stellung zurück, in welcher das Ventil 81 wieder geschlossen, das Ventil 79 aber noch nicht geöffnet ist. Mit weiterschreitender Druckverringerung in der Hauptluf tleitung ί wird schließlich die Vollbremsung erreicht, womit der zum Impulsgeber gehörende Behälter 57 mit einem bestimmten Überdruck aufgefüllt ist. Dieser Überdruck herrscht schließlich auch im Raum 35 der Steuereinrichtung 31, während der Höchstdruck im Raum 49 während des. Bremsvorganges zusammen mit dem Druck im Behälter 15 abgesunken, jedoch immer noch so hoch ist, daß' er zusammen mit dem Druck im Raum 35 den Kolbensatz 33, 47 unter gegenseitigem Kraftschluß in der den Abschluß des Ventils 41 entsprechenden Stellung hält. Hierbei ist die Kraft einer Feder 85, welche an Stelle des konstanten Überdruckes im Raum 61 der Steuereinrichtung gemäß' Fig. ι vorgesehen ist, überwunden.

Zum Lesen der Bremse wird wiederum derD'ruck in der Hauptluftleitung 1 erhöht, was eine Rückkehr der beweglichen Teile des Steuerventils 3 in

die gezeigte Stellung zur Folge hat. Damit wird der Behälter 57 zusammen mit dem Raum 67 des Relaisventils· 69 über die Düse 59 entlüftet, wobei dieser von Schwankungen der Hauptluftleitung 1 unbeeinflußte Druckabfall den Impulsverlauf bildet, unter dessen Diktat der Bremszylinder 11, gleichgültig, welche Größe er »besitzt, in der vorgeschriebenen Zeit entlüftet wird. Der zeitlich richtige Verlauf ergibt sich aus der wechselseitigen Beeinflussung des vom Impulsverlauf beaufschlagten Kolbens 71 und des vom abnehmenden Druck des Bremszylinders 11 beaufschlagten Kolbens 75. Der Impulsverlauf aus dem Behälter 5.7 über die Düse 59 diktiert aber nicht nur die Entlüftung des Bremszylinders, sondern über die Leitung 63 und die bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene Steuereinrichtung auch die Füllung des Hilfs-. luftbehälters 15.

Durch diese nach zwei Seiten gerichtete Wirkung des Impulsgebers wird erreicht, daß einerseits der Zylinder 11 unabhängig von seiner Grö!ße immer in der vorgeschriebenen Zeit entlüftet wird und andererseits die gleiche Zeit auch für die Füllung des Behälters 115 gesichert ist, wobei sein jeweiliges, der Zylindergrö'ße angepaßtes Volumen keine Rolle spielt. Mit dem Eintritt des völligen Gelöstseins der Bremse ist also auch der Behälter 115 wieder auf seinen Höchstdruck gebracht, so daß die B'remsbereitschaft keinerlei Verzögerung erleidet.

Um die Entlüftungszeit des Bremszylinders 11 und damit auch die Füllzeit des Behälters 15 \-erschiedenen öiggattungen, wie z. B'. Personenzug, Güterzug usw., anpassen zu können, ist das· Organ 59 umschaltbar eingerichtet, so daß jeweils der für die in Frage kommende Zugart notwendige Düsenquerschnitt eingeschaltet werden kann. Es wird in diesem Zusammenhang erwähnt, daß in gleicher Weise auch die Düse 25 der Einrichtung gemäß F'ig. ι umschaltbar ausgebildet werden könnte.

Nachdem die Entlüftung des Bremszylinders 83 in völliger Abhängigkeit von der Impulsgabe durch die Glieder 57, 59 verläuft, wäre es auch möglich, die Steuereinrichtung 31 anstatt über die Leitung 63 über die gestrichelt angedeutete Leitung 85 durch den abnehmenden Bremszylinderdruck impulsmäßig zu beeinflussen.

Schließlich ist in Fig. 3 ein anderes Ausführungsbeispiel 87 der Steuereinrichtung gezeigt, welches an Stelle der Steuereinrichtung 3.1. in Fig. 1 und 2 einzuschalten ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist auch der Kolben 3.3 vom Absperrorgan 41 getrennt, und die Kolbenstange 3,9 ist an ihrem freien Ende als Ventil 89 ausgebildet, das eine D'rosselbohrung 91 überwacht, welche in dem entsprechend gestalteten Schaft des Ventils 41 vorgesehen ist. D'ie D'rosselbohrung 91 mündet in den Raum 49, der über die Leitung 45 mit dem Hilfsluftbehälter 115 verbunden ist.

Während des Bremsvorganges kommen die Teile 33> 39> 41 ^un(i 47 iⁿ kraftschlüssige Verbindung, wobei sowohl das Ventil 89 als auch das Ventil 41 geschlossen ist. Wird die Bremse gelöst, so bleibt der Kraftschluß aufrechterhalten, und das Ventil steuert die Füllung des Behälters 15 in der durch den Impulsverlauf im Raum 35 angegebenen Weise. Im vollgelösten Zustand ist, wie Fig. 3 zeigt, das Ventil 41 geschlossen, das Ventil 89 jedoch geöffnet. Die Kraft der Feder 815 ist bei letzterem Ausführungsbeispiel so bemessen, daß sie bereits durch einen etwas unter dem höchsten Regeldruck liegenden Druck im Raum 49 unter Abschluß, des Ventils überwunden wird, so daß die Restfüllung des Behälters 15 nur mehr über die Drosseldüse 91 erfolgt, was aus betrieblichen Gründen vorteilhaft sein kann.

An Stelle des bei dem Ausführungsbeispiel gezeigten Zweidrucksteuerventils könnte auch eine andere Ventilbauart, z. B. ein Dreidruckventil, verwendet werden.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Druckluftbremse mit Steuerventil, Hilfsluftbehälter und Bremszylinder nach Patent 823 890, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Fülleitung des Hilfsluftbehälters (1.5) eingeschaltete Steuereinrichtung (3a) die Füllung des Behälters in Abhängigkeit von einem vom Impulsgeber gelieferten, von der Funktion der Steuereinrichtung unbeeinflußten D'ruckverlauf oder einem von letzterem Druckverlauf diktierten Druckverlauf und dem zunehmenden D'ruckverlauf im Hilfsluftbehälter steuert.

2. Druckluftbremse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß· das Betätigungsorgan (47) der Steuereinrichtung, welches unter dem Einfluß' des Hilfsluftbehälterdruckes steht, vom Absperrorgan (41) der Steuereinrichtung getrennt ist und auf dasselbe kraftschlüssig einwirkt.

3. Druckluftbremse nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem durch die Einrichtung (31) gesteuerten Füllweg ein -über einen Drasselquerschnitt (91) führender weiterer Füllweg für den, Hilfsluftbehälter vorgesehen ist.

4. Druckluftbremse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß· das vom Druckverlauf des Impulsgebers oder einem von diesem Druckverlauf diktierten weiteren D'ruckverlauf beeinflußte Betätigungsorgan (33) der Steuereinrich- im tung (87) mit einem Ventilglied (89) verbunden ist, welches bei vom Betätigungsorgan (33) veranlaßten Relativbewegungen gegenüber dem Absperrorgan (41) den gedrosselten weiteren Füllweg für den Hilfsluftbehälter öffnet und schließt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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