Pierwszenstwo: 11.V.1967 dla zastrz. 1—3 13.111.1968 dla zastrz. 4 Niemiecka Republika Federalna Opublikowano: 15.111.1972 64545 KI. 20 f, 48 MKP B 60 t, 7/12 CZYTELNIA du Patentowego Wspóltwórcy wynalazku: Theodor Kolk, Wilhelm Wertelewski Wlasciciel patentu: Becorit Grubenausbau GmbH, Recklinghausen (Niemiecka Republika Federalna) Urzadzenie hamulcowe bezpieczenstwa Przedmiotem wynalazku jest urzadzenie hamul¬ cowe bezpieczenstwa do pojazdów szynowych o od¬ rebnych urzadzeniach do hamowania roboczego, przeznaczone zwlaszcza dla kolejek górniczych, ma¬ jace szczeki hamulcowe dociskane w celu hamowa¬ nia do szyny jezdnej sila sprezyn, a podczas nor¬ malnej jazdy odwiedzione przewazajaca sila uzy¬ skana za pomoca silowników hydraulicznych.Znane urzadzenia hamulcowe bezpieczenstwa sto¬ sowane na przyklad w kolejkach jednoszynowych, których pojazdy napedza oraz hamuje roboczo lina napedowa, dzialaja na zasadzie dociskania szczek hamulcowych do szyny jezdnej pod dzialaniem spre¬ zyn. Sile sprezyn przeciwstawiona jest wieksza sila odwodzaca szczeki hamulcowe, uzyskana za pomo¬ ca silowników hydraulicznych. Podczas normalnej jazdy utrzymuje sie cisnienie cieczy po stronie tlo¬ cznej ukladu hydraulicznego potrzebne do utrzy¬ mania hamulców w stanie odwiedzionym. Polacze¬ nie przewodu tlocznego tego ukladu ze splywem powoduje natychmiastowy spadek cisnienia oraz zahamowanie.Zdarza sie, ze znane urzadzenia hamulcowe bez¬ pieczenstwa zawodza. Badanie przyczyn wypadków, które zdarzyly sie na skutek niezadzialania lub zbyt powolnego dzialania hamulców bezpieczenstwa wy¬ kazalo, ze szczeki hamulców bezpieczenstwa, wzgled¬ nie ich wykladziny cierne, byly w krytycznym mo¬ mencie niezdatne na skutek zuzycia. Zuzycie ich nie nastapilo podczas hamowania bezpieczenstwa, 10 20 25 30 lecz na skutek lekkiego ocierania sie o szyne jezdna w ciagu dlugiego okresu normalnego uzytkowania pojazdu. Niewielki docisk szczek do szyny praktycz¬ nie nie powodujacy hamowania, nie zwraca uwagi obslugi. Taki docisk szczek do szyny jezdnej z nie¬ wielka sila nastepuje wówczas, gdy sile sprezyn przeciwstawiona jest zbyt mala sila wywierana przez silowniki, co wynika z obnizenia cisnienia cieczy po stronie tlocznej ukladu hydraulicznego, najczesciej na skutek przecieków.Celem wynalazku jest wykluczenie mozliwosci tarcia szczek hamulcowych o szyne jezdna podczas normalnej jazdy pojazdu. Cel ten zostal osiagniety przez wprowadzenie do ukladu hydraulicznego ha¬ mulcowego urzadzenia bezpieczenstwa miedzy cze¬ scia tloczna tego ukladu, a splywem lub otoczeniem zaworu opisanego ponizej, którego dzialanie powo¬ duje szybkie przechodzenie od cisnienia wysokie¬ go, przy którym szczeki sa calkowicie odwiedzione, do cisnienia niskiego, przy którym uklady sprezy¬ nowe wywieraja pelna sile na szczeki hamulcowe powodujac zahamowanie. Zawór ten umozliwia równiez szybkie przechodzenie od niskiego cisnienia do pelnej wartosci cisnienia wymaganej w celu odwodzenia szczek hamulcowych. Inaczej mówiac, zastosowanie tego zaworu wyklucza utrzymywanie sie w ukladzie hydraulicznym cisnien posrednich, a dopuszcza jedynie krancowe alternatywy cisnienia, tj. cisnienie wysokie powyzej zalozonej wartosci, badz cisnienie niskie zblizone do atmosferycznego. 64 5453 64545 4 Jak wyjasniono powyzej, niszczenie sie szczek ha¬ mulcowych wzglednie ich wykladzin ciernych za¬ chodzi przy cisnieniu posrednim.Zawór o wyzej wymienionych cechach funkcjo¬ nalnych ma przesuwny element zamykajacy w po¬ staci tloka, na którego czolowa powierzchnie robo¬ cza dziala w kierunku zamykania zaworu cisnienie cieczy panujace po stronie tlocznej w ukladzie hy¬ draulicznym. W kierunku otwierania zaworu dzia¬ laja na ten element sprezyny o nastawnym wstep¬ nym sprezeniu. Dzieki tym cechom zawór otwiera sie, gdy cisnienie obnizy sie po stronie tlocznej ukla¬ du hydraulicznego ponizej zalozonej wartosci, po¬ wodujac natychmiastowy dalszy spadek cisnienia.Ponadto zawór ten ma w swej obudowie kanal dla¬ wiacy, który prowadzi z komory nadtlokowej do pierscieniowej komory po stronie tlocznej gniazda zaworowego. Gdy nastapi ponowne wprowadzanie cieczy pod cisnieniem do ukladu hydraulicznego, uprzednio pozbawionego cisnienia, dlawienie prze¬ plywu cieczy w tym kanale umozliwia wzrost ci¬ snienia w czesci tlocznej ukladu hydraulicznego oraz w polaczonej z nia komorze nadtlokowej za¬ woru. Na skutek tego zawór zamyka sie wbrew otwierajacemu dzialaniu sprezyn. Pierscieniowa ko¬ mora otaczajaca gniazdo zaworowe po stronie tlocz¬ nej jest potrzebna do równomiernego rozprowadze¬ nia cieczy przy otwieraniu zaworu. Istnienie tej komory podtlokowej powoduje, ze organ zamykaja¬ cy jest wlasciwie tlokiem róznicowym. Jego mniej¬ sza powierzchnia, zwrócona do pierscieniowej ko¬ mory podtlokowej jest tak mala w porównaniu z wieksza powierzchnia robocza zwrócona do ko¬ mory nadtlokowej, ze powstajaca tu sila praktycz¬ nie nie odgrywa roli w ukladzie sil panujacych w zaworze.Dla osiagniecia szybkiego zamykania zaworu waz¬ ny jest dobór przekroju kanalu dlawiacego, aby osiagnac korzystny kompromis miedzy efektem dla¬ wiacym przy Wzroscie cisnienia, a umozliwieniem dostatecznie szybkiego splywu po otwarciu zaworu.Okazalo sie korzystne, aby przekrój ten byl okolo 160—120 razy mniejszy od czolowej powierzchni roboczej tloka, czyli od przekroju cylindrycznej ko¬ mory, w której tlok sie przesuwa. Ponadto okazalo sie korzystne zastosowanie dodatkowego nastawnego dlawienia za. pomoca wkretu zajmujacego czesc przekroju kanalu. W odmianie wykonania przewi¬ dziano zawór do zamykania tego kanalu przez na¬ ciskanie palcem przycisku.Przyklad urzadzenia wedlug wynalazku jest uwi¬ doczniony na rysunku, na którym fig. 1 przedsta¬ wia schemat hydrauliczny urzadzenia hamulcowego bezpieczenstwa, fig. 2 przedstawia zawór w prze¬ kroju osiowym, a fig. 3 zawór w odmianie wyko¬ nania równiez w przekroju osiowym.Schemat (fig. l) jest w zasadzie oparty na zna¬ nym rozwiazaniu hamulców bezpieczenstwa górni¬ czej kolejki jednoszynowej. Po jezdnej szynie 1 to¬ cza sie zawieszone na niej, nieuwidocznióne na ry¬ sunku, pojazdy sluzace do przewozu urobku, ma¬ terialu podsadzkowego, lub ewentualnie pojazdy do przewozu pracowników, ciagnione oraz hamowane roboczo lina napedzajaca. Kazdy pojazd ma do ha¬ mowania bezpieczenstwa szczeki 2 zaopatrzone w cierne wykladziny 3. W celu zahamowania szcze¬ ki 2 dociska do szyny 1 sila sprezyn 4» Silowniki hydrauliczne majace tloki 5 wywieraja na szczeki hamulcowe przewazajaca sile w kierunku przeciw- 5 nym, tj. w kierunku odwodzenia hamulców.DO silowników 6 wtlacza sie osrodek hydrauliczny pompa 7, która moze byc pompa reczna i która czerpie te ciecz z bezcisnieniowego zbiornika 8, az do osiagniecia po stronie tlocznej ukladu hydra¬ ulicznego danego pojazdu cisnienia O zalozonej war¬ tosci. Cisnienie to powinno sie utrzymywac przy szczelnym ukladzie hydraulicznym dowolnie dlugo, dopóki nie zostanie otwarty zawór 9 sluzacy do ha¬ mowania bezpieczenstwa, który lacly Strone tloczna ukladu hydraulicznego ze splywem do zbiornika 8 lub poprostu wypuszcza ciecz do otoczenia. Takich zaworów 9 moze byc wiecej o róznym aastosowa- niu i róznej budowie, na przyklad do obslugi recz¬ nej w zasiegu pasazerów pojazdu, do obslugi zdalnej lub do samoczynnego hamowania dzialaniem czuj¬ nika odsrodkowego przy przekroczeniu bezpiecznej predkosci jazdy itp. Opisany powyzej uklad jest znany. Wedlug wynalazku uklad ten jest zaopatrzo¬ ny dodatkowo w zawór 10 przedstawiony szczegó¬ lowo na nastepnych figurach.Zawór 10 ma tulejowa obudowe 11 zlozona z dwóch czesci polaczonych gwintem 12. Wewnatrz obudowy 11 znajduje sie przesuwny poosiowo, za¬ mykajacy element 13. Czesc elementu 13 o wiekszej srednicy stanowi tlok, którego czolowa powierzchnia robocza znajduje sie w nadtlokowej komorze 14 po¬ laczonej poprzez rurociag, podlaczony do otworu 15, z tloczna strona ukladu hydraulicznego. Zas czesc o mniejszej srednicy wystajaca poprzez gniazdo za¬ worowe 16 jest zaopatrzona w kolnierz 17 i stanowi obsade sprezyny lub sprezyn 18. Do wstepnego sprezania tych sprezyn sluzy wkret 19. Element 13 ma na odcinku miedzy czescia o wiekszej srednicy, a czescia o mniejszej "srednicy, postac stozka scie¬ tego. Stozek ten zamyka gniazdo 16 o stozkowym otworze. Po stronie tlocznej gniazda 16 dookola ele¬ mentu 13 znajduje sie pierscieniowa podtlokowa ko¬ mora 20, która sluzy do równomiernego rozprowa¬ dzania cieczy po calym obwodzie szczeliny stozko¬ wej, powstajacej przy otwieraniu zaworu miedzy elementem 13 a gniazdem 16. Komora 20 jest po¬ laczona z komora 14 kanalem 21. Kanal 21 o ma¬ lym przekroju dlawi przeplyw cieczy. Aby uzyskac nastawnosc dlawienia, korzystne jest zastosowanie dodatkowego wkretu 22, którym zmniejsza sie prze¬ krój kanalu 21.W odmianie rozwiazania (fig. 3), zamiast wkretu 22 zastosowano w kanale 21 pomocniczy zawór ma¬ jacy przesuwny sworzen 23, który przy naciskaniu palcem przycisku 24 calkowicie zamyka przeplyw przez kanal 21, a po puszczeniu przycisku powraca pod dzialaniem sprezyny 25 do polozenia wyjscio¬ wego i nie dlawi przeplywu.Wyplyw cieczy z obudowy 11 nastepuje poprzez otwór 26, do którego celowe jest dolaczenie prze¬ wodu splywowego prowadzacego do zbiornika 8.Dzialanie zaworu wynikajace z powyzszego opisu jego budowy jest dodatkowo wyjasnione w krót¬ kosci. Gdy cisnienie w ukladzie hydraulicznym po stronie tlocznej oraz w polaczonej ze strona tloczna 15 20 25 30 35 40 45 50 55 605 ukladu komorze 14 przewyzsza wartosc, przy któ¬ rej sila wywierana przez to cisnienie na tlok ele¬ mentu 13 przewyzsza sile sprezyn zawór pozostaje zamkniety, dzieki docisnieciu stozka elementu 13 do wnetrza stozkowego gniazda 16. W tym stanie pojazd jest zdatny do jazdy. Gdy cisnienie obnizy sie do okreslonej wartosci, przy której sila spre¬ zyn 18 odsuwa stozkowa czesc elementu 13 od gniazda 16, ciecz z komory 20 wyplywa poprzez powstala stozkowa szczeline miedzy elementem 13, a gniazdem 16 i splywa poprzez otwór 26 oraz prze¬ wód splywowy do zbiornika 8. Poniewaz komora 20 jest kanalem 21 polaczona z komora 14, która z kolei polaczona jest poprzez otwór 15 z tloczna strona ukladu hydraulicznego, nastepuje szybko dalszy spadek cisnienia w calym ukladzie, sila wywierana przez silowniki 6 maleje i nastepuje zahamowanie pojazdu dzialaniem sprezyn 4 na szczeki 2, które zostaja docisniete do szyny 1.Gdy przyczyna zahamowania zostanie usunieta, pompowaniem cieczy ze zbiornika 8 pompa 7 po¬ woduje sie szybki naplyw tej cieczy do ukladu hy¬ draulicznego, przy czym ciecz nie wyplywa swobod¬ nie poprzez otwarty zawór 10, gdyz nastepuje dla¬ wienie przeplywu w kanale 21. Dlawienie to moze byc ewentualnie wzmozone dzialaniem dlawiacym wkretu 22. W odmianie zaworu przedstawionej na fig. 3 mozliwe jest calkowite zamkniecie kanalu 21 przez nacisniecie palcem przycisku 24. Dlawienie wy¬ plywu cieczy umozliwia szybki wzrost cisnienia w ukladzie hydraulicznym. Cisnienie w komorze nadtlokowej 14 przesuwa element 13, powodujac zamkniecie zaworu. Dalsze pompowanie doprowa¬ dza szybko do osiagniecia cisnienia o zalozonej war¬ tosci, po czym odhamowany pojazd nadaje sie do dalszej jazdy.Nalezy zaznaczyc, ze przy zaworze zamknietym na element 13 dziala jak na tlok róznicowy cisnie¬ nie panujace w podtlokowej komorze 20 wyrównane z cisnieniem panujacym w nadtlokowej komorze 11.Jednakze powierzchnia robocza tloka róznicowego zwrócona do komory 20 jest bardzo mala w porów¬ naniu z robocza powierzchnia czolowa zwrócona do komory 14. Wobec tego powstaje tu niewielka sila, która sumuje sie w swym dzialaniu ze znacz¬ nie wieksza sila sprezyn 18. 64545 6 W urzadzeniu wedlug wynalazku nie zachodzi mozliwosc zuzywania sie szczek hamulców bezpie¬ czenstwa wzglednie ich wykladzin, podczas normal¬ nej jazdy, co zapewnia niezawodne dzialanie urza- 5 dzenia hamulcowego bezpieczenstwa, gdy zajdzie potrzeba naglego zahamowania, aby zapobiec wy¬ padkowi. Zawór opisany powyzej stanowiacy istotna nowa ceche urzadzenia, jest prosty i tani w wyko¬ naniu. Dzieki obudowie zlozonej z dwóch czesci, io moze byc latwo otwierany do sprawdzania lub do wymiany jego wewnetrznych elementów. PL