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Selbstregelndes Führerbremsventil für indirekt wirkende Druckluftbremsen,
insbesondere für Schienenfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstregelndes
Führerbremsventil für indirekt wirkende Druckluftbremsen, insbesondere für Schienenfahrzeuge,
mit einem das Beaufschlagen der Hauptluftleitung entsprechend der Regelung durch
ein Vorsteuerventil steuernden Relaisventil und mit einer vom Vorsteuerventil regelbaren,
die Steuerung des Relaisventils beim Bremsenlösen beeinflussenden Füllstoßeinrichtung
zur übertragung von Füllstößen in die Hauptluftleitung.
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Es ist bereits ein Führerbremsventil mit einer Füllstoßeinrichtung
bekanntgeworden, welche den Füllstoß in Abhängigkeit von der.Zuglänge, der Art,
der Bremse im Zuge und die dem Füllstoß vorangegangene Druckverminderung in der
Bremsleitung regelt. Bei dieser bekannten Einrichtung muß die Länge des Füllstoßes
mit Rücksicht auf die Steuerventile älterer Bauart zeitlich durch selbsttätige Regelung
begrenzt sein, um ein überladen des ersten Hilfsluftbehälters dieser Steuerventile
beim Lösen mit Hilfe eines Füllstoßes zu vermeiden.
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Nachteilig ist, daß bei einem Zug, der ausschließlich mit modernen,
mit wesentlich besserem überladungsschutz versehenen Steuerventilen ausgerüstet
ist, die zur Lösezeitverkärzung erforderliche, wesentlich längere Dauer der Hochdruckffillperiode
nicht einstellbar ist. überdies weist diese an sich bekannte Ausführung den Nachteil
auf, daß die zum erstmaligen Auffüllen eines Zuges erforderliche Füllstoßdauer vorzeitig
beendet wird, so daß auch hier die Möglichkeit nicht gegeben ist, den Zug in kürzester
Zeit zu fällen.
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Es ist ferner ein Führerbremsventil mit einer Füllstoßeinrichtung
nicht mehr neu, bei welcher die Hochdruckfüllperiode lediglich stellungsabhängig
durch den Handgriff des Führerbremsventils begrenzbar ist. Hieraus ergeben sich
für den Fahrzeugführer die Schwierigkeiten, daß die von ihm eingeleitete Hochdruckfüllperiode
unter Umständen zu lang bemessen und die Hilfsluftbehälter besonders bei den Steuerventilen
älterer Bauart überladen werden, so daß der im Anschluß an die Hochdruckfüllperiode
einsetzende Angleichvorgang zu lange dauert. Vorsichtshalber werden die Bremsen
dann entweder ohne Füllstoß oder mit einem zu knapp beinessenen Füllstoß gelöst.
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Außerdem setzt diese Anordnung voraus, daß der Fahrzeugführer bei
jedem Füllstoß alle geänderten Einflüsse - wie Zuglänge, Art der Bremsen
im Zuge und die dem Füllstoß vorangegangene Drucksenkung in der Hauptluftleitung
- die für die Füllstoßdauer ausschlaggebend sind, erneut berücksichtigen
muß, wodurch nicht immer gewährleistet ist, daß die optimale Füllstoßdauer angewandt
wird.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, diese Nachteile
zu vermeiden und ein Führerbremsventil mit einer Füllstoßeinrichtung zu schaffen,
bei dem neben der Abhängigkeit von Zuglänge und vorangegangener Drucksenkung in
der Hauptluftleitung auch die Art der Bremsen im Zuge Berücksichtigung finden. Außerdem
soll diese Einrichtung so beschaffen sein, daß vom Fahrzeugführer jederzeit die
Art des Füllstoßes, ob selbsttätig oder von Hand frei wählbar ist, um den in der
Praxis vielfältig vorkommenden Anforderungen gerecht zu werden.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Füllstoßeinrichtung
eine kolbengesteuerte und vom Druck in der Hauptluftleitung beaufschlagbare Ventileinrichtung
zum selbsttätigen überwachen jeweils eines die Dauer der Hochdruckfüllperiode und
eines die Druckhöhe bei Beginn der NiederdruckfÜllperiode regelnden Ventiles vorgesehen
ist, mit einem Kolben, dessen Kolbenraum und ein damit in Verbindung stehender Behälter
über eine Einstelleinrichtung mit im Hinblick auf Zugart und -länge veränderbaren
Durchflußquerschnitt beaufschlagbar ist, wobei die Einstelleinrichtung ein bei Abschluß
des Durchflußquerschnittes öffnendes Ventil zum Entlüften des Kolbenraumes und des
Luftbehälters zur Regelung des Füllstoßes in Abhängigkeit von der Stellung des Handhebels
des Führerbremsventils aufweist.
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Zweckmäßig weist die Einstelleinrichtung zwei übereinander angeordnete
und miteinander verbundene Ventile auf, von denen das den Durchflußquerschnitt
verändernde
Ventil geöffnet und das der Entlüftung des Kolbenraumes und des Behälters dienende
Ventil geschlossen ist und umgekehrt.
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Die beiden Ventile, der Einstelleinrichtung sind hierbei durch eine
Spindel verbunden, die mit einem auf einen Wert einer Skala entsprechend der Zuglänge
sowie der Art der Bremsen im Zuge einstellbaren Zeiger zusammenwirkt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung in
schematischer Weise dargestellt und in der Beschreibung erläutert.
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Das Führerbremsventil nach der Erfindung besteht aus einem Vorsteuerventil
1 und einem Relaisventil 2. Das Vorsteuerventil 1 enthält einen Hohlstößel
3, der mittels eines Handgriffes 9 in an sich bekannter Weise in axialer
Richtung bewegbar ist. Die Längsbohrung des Stößels 3 ist am oberen Ende
geschlossen, am unteren Ende dagegen als Sitz für einen Ventilkörper 4 ausgebildet
und steht über Radialbohrungen 5 mit einer den Stößel 3 umgebenden
Ringkammer 6 sowie einer weiteren Kammer 14 in ständiger Verbindung. Am Stößel
3 befinden sich Nocken 7 und 8, die in Abhängigkeit der vom
Handgriff 9 eingelegten Stellungen entweder ein federbelastetes Angleicherventil
11 oder ein federbelastetes FüRstoßventil 10 betätigen. Die Betätigungsvorrichtung
für das Angleicherventil 11 kann auch so gewählt werden, daß die Betätigung
über einen besonderen, vom Führerbremsventil unabhängigen Mechanismus erfolgt.
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Der untere Teil des Vorsteuerventils 1 enthält eine Membran
15, in der ein Ventilrohr 16 befestigt ist, das auf einer Seite dichtend
durch eine Trennwand 17 führt und mit seinem als Ventilsitz ausgebildeten
oberen Ende, unter der als Dichtfläche dienenden Grundfläche des Ventilkörpers 4
liegt. Am anderen Ende trägt das Ventilrohr 16 einen Kolben 18, der
in einer Kolbenkammer 19 dichtend geführt ist. Eine Feder 20 mit veränderbarer
Vorspannung belastet die Membran 15 in Richtung auf den Ventilkörper 4. Eine
die Feder 20 aufnehmende Federkammer 21 und eine Entlüftungsbohrung des Ventilrohres
16 in dieser Kammer sind mit der Atmosphäre verbunden. Zum Verändern der
Vorspannung der Feder 20 dient eine Stellschraube 22.
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Die Kammer 13 des Angleicherventils 11 ist gedrosselt
über eine Leitung 23 und eine Düse 24 mit der Kammer 27 eines Füllstoßbegrenzers
und über ein Ventil 28 mit einer Kammer 26 sowie über eine Leitung
30 mit einem Zeitbehälter 25 verbunden.
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Die Kammer 12 des Füllstoßventils 10 ist über eine Leitung
31, eine Kammer 32 unterhalb der Trennwand 17 im Vorsteuerventil
und eine Leitung 33 mit einer Hauptluftleitungskammer 34 unterhalb eines
Membrankolbens 35 im Relaisventil 2 verbunden und steht außerdem über eine
Leitung 36 mit einer Kammer 37 eines kolbengesteuerten Ventils
68 zur Regelung des Durchflußquerschnitts vom Relalsventil zur Haupfluftleitung
in Verbindung.
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Zum zeitabhängigen Entlüften der Kolbenkammer 19 des Vorsteuerventils,
des Zeitbehälters 25 und damit zum zeitabhängigän Angleichen einer überladenen
Hauptluftleitung an den Regeldruck dient eine in einem Federteller 38 befindliche
Düse 39, die über die Federkammer 21 ins'Freie führt.
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Eine Kammer 40 des Füllstoßventils 10 führt über eine Leitung
41, einen Raum 42 des Füllstoßbegrenzers und ein Ventil 43 in einen mit der Atmosphäre
in Verbindung stehenden Raum 44. Die Räume 27 und 44 des Füllstoßbegrenzers
sind durch eine Trennwand 45 voneinander abgeschlossen. Federn 46 und 47 wirken
im Schließsinne auf die Ventile 43 und 28 ein. Ein Kolben 48 trennt zwei
Kolbenräume 29 und 49. Der Druck in einem Behälter 75 wirkt im Kolbenraum
29 entgegen der Kraft einer Feder 50, welche im Kolbenraum 49 vorgesehen
ist. Eine Einstelleinrichtung 51 gestattet es mit Hilfe einer Düsennadel
76 einen Durchströmquerschnitt zu verengen, zu erweitern oder mit Hilfe eines
Ventiles 77 ganz abzuschließen. Ein an der Welle der Einstelleinrichtung
51 angebrachter Zeiger 78 gibt im Zusammenhang mit der Skala
79 (Zuglänge in Achsenzahl) die Größe des eingestellten Durchströmquerschnittes
der zur Hauptluftleitung 65 führenden Leitung 80 an. Mit der Verlängerung
der Düsennadel 76
der Einstelleinrichtung 51 wird ein Ventil
82 aufgestoßen (Zeiger 78 bei Punkt »X«), nachdem das Ventil
77 geschlossen wurde, und gestattet es über eine den Kolbenraum
29 mit der Einstelleinrichtung verbindende Leitung 81, den Behälter
75 und den Kolbenraum 29 des Füllstoßbegrenzers in einen Raum
83 zu entlüften.
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Das Relaisventil 2 enthält zwei mit einem Steuerkolben oder dem Membrankolben
35 verbundene federbelastete Ventilrohre 52 und 53, die auf
der einen Seite dichtend durch eine Trennwand 54 und auf der anderen Seite gleichfalls
dichtend durch eine Trennwand 55 hindurchgeführt sind und die in der gezeichneten
Stellung dichtend auf dem Einlaßventilsitz 56 und dem Auslaßventilsitz
57 liegen. Eine den Einlaßventilsitz enthaltende Kammer 58 ist ständig
mit dem vollen Druck in der Hauptbehälterleitung 59
beaufschlagt und steht
außerdem über eine Leitung 60 mit der Ringkammer 6 des Vorsteuerventils
1 in Verbindung. Eine Kammer 61 des Relaisventils oberhalb des Membrankolbens
35 ist über eine Steuerdruckleitung 62 mit einer Kammer
63 oberhalb der Trennwand 17 des Vorsteuerventils verbunden. Eine
durch die Ventilrohre 52 und 53 gebildete Zylinderkammer 64 stellt
einen Teil der Hauptluftleitung 65
dar, die über eine Düse 66, die
Kammer 34 und die Leitung 33 mit dem Raum 32 oberhalb der Membran
15 im Vorsteuerventil verbunden ist. Zur Entlüftung der Hauptleitung
65 dient eine Kammer 67, die den Auslaßventilsitz 57 enthält
und mit der Atmosphäre bei 74 verbunden ist.
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Die Hauptluftleitung 65 ist vom Raum 64 durch das kolbengesteuerte
Ventil 68, das eine Drosselbohrung 69 aufweist, getrennt und wird
durch das Zusammenwirken einer Feder 70 und des Druckes in der Kammer
37 einmal über einen großen und ein anderes Mal über einen kleinen Querschnitt
gespeist.
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Am Stößel 3 des Vorsteuerventils ist ferner ein Nocken
71 angeordnet, der ein Doppelventil 72, 73
zur Entlüftung der Hauptluftleitung
bei Notbremsung öffnet.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung ist wie folgt:
In der Ruhelage befinden sich alle beweglichen Teile in den gezeichneten Stellungen.
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Zum Lösen der Bremsen mittels Füllstoß gelangt beim Drehen des Handgriffes
9 in die Füllstoßstellung der Nocken 7 unter den Stößel des Füllstoßventils
10
und öffnet dieses entgegen Federkraft. Der in den Kammern 32, 34
und 37 anstehende Druck wird über das geöffnete Füllstoßventil
10, die Kammer 40, die Leitung 41, das geöffnete Ventil 43 und den Raum 44
mit
der Atmosphäre in Verbindung gebracht. Gleichzeitig hebt der Nocken 8 das
Angleicherventil 11 von seinem Sitz ab. Die in der Kammer 14 anstehende,
über die Leitung 60 zur Ringkammer 6 geführte Hauptbehälterluft strömt
über die Leitung 23, die Düse 24, die Kammer 27, sowie das geöffnete
Ventil 28 in die Kammer 26 und gelangt von dort aus über die Leitung
30 in den Zeitbehälter 25, der seinen Druck der Kolbenkammer
19 mitteilt und sich zeitabhängig füllt.
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Infolge fehlender Druckbeaufschlagung in der Kammer 32 wird
das Ventilrohr 16 unter der Kraft der Feder 20 angehoben. Das Ventilrohr
hebt seinerseits das Einlaßventil 4 von seinem Sitz ab, und die Kammer
63 sowie über die Leitung 62 die Steuerkammer 61 des Relaisventils
werden mit Hauptbehälterluft gefüllt. Der Hauptbehälterdruck in der Steuerkammer
61 und die entlüftete Hauptluftleitungskammer 34 drückt den Merubrankolben
35 infolge ,der Entlüftung der Hauptluftleitungskammer 34 nach unten, so
daß während des Füllstoßes das Ventilrohr 52 von seinem Einlaßventilsitz
56 abgehoben ist und Hauptbehälterluft ungehindert in die Zylinderkammer
64 strömen kann.
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Nach der Entlüftung der Kammer 37 überwiegt die Kraft der Feder
70, und das kolbengestenerte Ventil 68 wird voll geöffnet. Die in
der Kammer 64 anstehende Hauptbehälterluft kann jetzt ungehindert in die Hauptluftleitung
65 strömen.
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Der Druck im Zeitbehälter 25 baut sich über eine Drosselstelle
24 verzögert auf, wobei die Höhe des Druckes der Zeitdauer des Füllstoßes proportional
ist. Nach einer gewissen Füllstoßdauer erreicht der Druck im Zeitbehälter25 einen
Höchstwert und bestimmt damit über das Flächenverhältnis von Kolben 18 zu
Membran 15 einen Grenzwert für die Höhe des Druckes der Niederdruckfüllperiode.
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Von der Hauptluftleitung 65 wird über die Leitung
80 und die vor dem Füllstoß auf eine bestimmte Achsenzahl eingestellte Einstelleinrichtung
51 dem
Behälter 75 und der Kolbenkammer 29 des Füllstoßbegrenzers
Luft zugeführt. Der Behälter 75 füllt sich in Abhängigkeit von der eingestellten
Achsenzahl und der Stärke der vorangegangenen Bremsung. Hat der Druck im Behälter
75 einen bestimmten Wert erreicht, der beispielsweise so hoch liegt, daß
die Hilfsluftbehälter am Anfang eines mit überladeempfindlichen Bremsen ausgerüsteten
Zuges noch nicht überladen sind, so überwindet er die Kraft der eingestellten Feder
50 und bewegt den Kolben 48 des Füllstoßbegrenzers abwärts. Dadurch schließen
die Ventile 28
und 43 ab und die Zufuhr von Luft über die Düse 24 zum Zeitbehälter
25 ist unterbrochen. Die Kammern 32, 34 und 37 sind ebenfalls
von der Atmosphäre getrennt. über die Düse 66 stehen die Kammern
32,
34 und 37 mit der Hauptluftleitung in Verbindung, wobei der Relaiskolben
35 das Ventilrohr 52 auf seinen Sitz 56 drückt und die Zufuhr
der Hauptbehälterluft zur Hauptluftleitung unterbricht. Der steigende Druck im Raum
37 schließt das Ventil 68
entgegen der Kraft der Feder 70.
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Soll der Füllstoß nicht selbsttätig unterbrochen werden, z. B. beim
erstmaligen Auffüllen einer Bremsanlage oder nach einer Notbremsung usw., so muß
der Lokomotivführer vor oder während des noch nicht beendeten Füllstoßes die Einstelleinrichtung
51
derart benutzen, daß die Verbindung zwischen der Leitung 80 und
81 durch das Ventil 77 abgeschlossen wird und dieses Ventil den Behälter
75 und den Kolbenraum 29 mit der Atmosphäre verbindet. Die Kraft der
Feder 50 hält dann die Ventile 28 und 43 zwangsweise geöffnet. Ebenfalls
erlaubt die Einsteneinrichtung 51 nach einem selbsttätig beendeten Füllstoß
noch einmal einen Füllstoß von Hand zu geben, falls dies erforderlich erscheint.
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Während der nun folgenden Niederdruckfüllperiode bestimmt zunächst
der noch in der Kammer 19
herrschende, auf den Kolben 18 wirkende Zeitbehälterdruck
25 eine Differenz zwischen dem in die Haupfluftleitung 65 eingesteuerten
Druck und dem durch die Feder 20 vorgegebenen Regeldruck derart, daß der Steuerdruck
für das Relaisventil 2 in der Kammer 61 entsprechend der Stellung des Ventilrohres
16 so beeinffußt ist, daß der über das Relaisventil 2 eingesteuerte Hauptluftleitungsdruck,
der über die Leitung 33 auf die Membran 15 wirkt, das Ventilrohr
16 in Abschlußstellung bringt.
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Durch die Entlüftung der Kammer 19 und des Behälters
25 über die Düse 39 wird ein Absenken des in der Haupfluftleitung
vorhandenen Druckes auf den Regeldruck bewirkt. Die Entlüftungsdüse 39 ist
so gewählt, daß beim Entlüften auf den Regeldruck die Zugbremssteuerventile nicht
ansprechen.
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Bei vollständiger Entlüftung der Kammer 19 ist der auf den
Kolben 18 wirkende Druck gleich der eingestellten Kraft der Feder 2.
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Bei der übemahme von überladen abgebremsten Zügen, bei denen die an
den Wagen üblicherweise angeordneten Dreidrucksteuerventile in der Kammer konstanten
Druckes einen höheren Steuerdruck haben als der von der Lokomotive vorgegebene Regeldruck,
muß es möglich sein, den Hauptluftleitungsdruck vorübergehend über den Regeldruck
zu steigem, um die Überladung der Kammer konstanten Druckes der Steuerventile einfach
und gefahrlos zu beseitigen. Hierzu dient die Angleichereinrichtung. Beim Bewegen
des Bedienungshebels 9 in die Angleicherstellung stößt der Nocken
8 das Angleicherventil 11
auf. Es strömt dadurch Hauptbehälterluft
über die Kammer 13 und die Drosselstelle 24 in die Kammer 27 des Füllstoßbegrenzers
und von dort über das geöffnete Ventil 28 in die Leitung 30, in den
Zeitbehälter 25 und in die Kammer 19, nachdem die Einstelleinrichtung
so eingestellt ist, daß der Zeiger 78
auf den Punkt »X« der Skala
79 zeigt und den Behälter 75 entlüftet hält.
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Der Druckanstieg in der Kammer 19 erfolgt infolge der Drosselstelle
24 und des Zeitbehälters 25 langsam, wodurch ebenso langsam ein Ansteigen
des Hauptluftleitungsdruckes bewirkt wird.
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Die Betätigung des Ventils 11 kann entweder durch den Nocken
8 in Abhängigkeit von einer bestimmten Stellung des Handgriffes
9 erfolgen oder durch einen vom Führerbremsventil getrennten Betätigungsmechanismus.
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Nach dem Einsteuern eines gewünschten Druckes in die Kammer
19, der dem gewünschten Hauptluftleitungsdruck entspricht, wird das Ventil
11 ge-
schlossen, und der Druck in der Hauptluftleitung 65
wird
- wie bereits beschrieben - durch das Entlüften der Kammer
19 über die Düse 39 so langsam dem Regeldruck angeglichen, daß die
Steuerventile der Zugbremse nicht ansprechen. Dadurch ist es möglich, die Bremsen
von mit einem höheren Druck gebremsten Wagen ohne Anwendung einer Hochdruckfüllperiode
zu lösen.
Bei einer Notbremsung wird das Doppelventil
72,
73 durch den Nocken 71 aufgestoßen, und die Hauptluftleitung
65 und der Steuerdruck aus der Kammer 61 werden schnell entlüftet.
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Bei Betniebsbremsungen strömt die Hauptluftleitungsluft über das als
Rückschlagventil wirkende kolbengesteuerte Ventil 68 und das geöffnete Ventilrohr
53 in bekannter Weise in die Kammer 67, die über einen großen Querschnitt
74 mit der Atmosphäre in Verbindung steht.