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Elektropneumatische Druckluftbremse für Schienenfahrzeuge Die Erfindung
betrifft eine elektropneumatische Druckluftbremse für Schienenfahrzeuge mit einer
der Steuerung eines pneumatischen Bremssteuerventils und der Aufladung eines Bremsluftbehälters
dienenden Hauptluftleitung und mit einer die Druckbeaufschlagung aus dem Bremsluftbehälter
bzw. die Entlüftung eines Bremszylinders parallel zu dem Bremssteuerventil überwachenden
elektrischen Steuervorrichtung.
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Bei elektropneumatischen Druckluftbremsen, die der vorstehend angeführten
Bauart entsprechen, besteht die Gefahr, daß bei einem mehrmaligen, rasch aufeinanderfolgenden,
elektrisch gesteuerten Bremsen mit zwischenzeitlichem kurzem Lösen der Druckluftvorrat
des Bremsluftbehälters, dessen Füllung aus der Hauptluftleitung eine gewisse Zeitspanne
benötigt, erschöpft wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckluftbremse der
eingangs angeführten Art derart auszubilden, daß, falls während elektrisch gesteuerten
Bremsungen die Gefahr eines Erschöpfens des Druckluftvorrates im Bremsluftbehälter
auftritt, diese Gefahr beseitigt wird.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Lösezeit
der Druckluftbrernse beim elektrisch gesteuerten Lösen bei Gefahr einer Erschöpfung
des Druckluftvorrates im Bremsluftbehälter verlängernde Mittel vorgesehen sind.
Hierdurch wird die Lösezeit über einen Zeitraum gestreckt, der beispielsweise der
Lösezeit beim rein pneumatisch gesteuerten Lösen entspricht und der mit Sicherheit
ausreicht, den Bremsluftbehälter aus der Hauptluftleitung voll aufzuladen. Es kann
dann auch bei einem sich sofort an den Lösevorgang anschließenden erneuten Einbremsen
keine Erschöpfung aufreten.
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Eine vorteilhafte Ausbildung kann die Erfindung dadurch erfahren,
daß die elektrische Steuervorrichtung einen sich bei Absinken des Druckes im Bremsluftbehälter
in seinem Durchströmquerschnitt verringernden Auslaß für die Entlüftung des Bremszylinders
beim elektrisch gesteuerten Lösen aufweist. Dabei ist es nach einem weiteren Merkmal
gemäß der Erfindung vorteilhaft, wenn der Auslaß der elektrischen Steuervorrichtung
eine ständig geöffnete Entlüftungsdüse und eine von einem Ventil, das durch einen
in öffnungsrichtung des Ventils vom Druck im Bremsluftbehälter entgegen der Kraft
einer Feder belasteten Kolben gesteuert ist, überwachte Entlüftungsdüse aufweist.
In Abänderung von dieser Ausführung kann der Auslaß auch eine Entlüftungsdüse mit
einer von einem wie vorstehend angegeben belasteten Kolben verschieblichen, konischen
Düsennadel aufweisen.
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Hierbei ist darauf hinzuweisen, daß für Zweileiterdruckluftbremsen
zum Schutz vor Erschöpfung im Einleiterbetrieb eine Unterteilung der Entlüfungsdüse
des Bremssteuerventils in eine ständig geöffnete Entlüftungsdüse und eine nur bei
einer eine Mindestdruckhöhe übersteigenden Aufladung der Fülleitung geöffnete zusätzliche
Entlüftungsdüse bereits bekannt ist. Die zweitgenannte Entlüftungsdüse wird dabei
von einem kolbengesteuerten Ventil überwacht, dessen Steuerkolben in öffnungsrichtung
des Ventils vom Druck in der Fülleitung entgegen der Kraft einer Feder belastet
ist.
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Eine weitere oder zusätzliche vorteilhafte Mög-
lichkeit zur
Ausbildung der Druckluftbremse nach der Erfindung mit einem einen Druckregler aufweisenden
Führerbremsventil, das pneumatisch einen elektrischen Schalter für die Betätigung
der elektrischen Steuervorrichtung steuert, besteht darin, daß in die pneumatische
Verbindungsleitung vom Druckregler zum elektrischen Schalter eine Drosselstelle
eingeschaltet ist, die nach einem weiteren Merkmal gemäß der Erfindung von einem
sich in Strömungsrichtung vom elektrischen Schalter zum Druckregler öffnenden Rückschlagventil
überbrückt sein kann, um ein rasches Bremsenanlegen mittels der elektrischen Bremssteuerung
zu ermöglichen. Weiterhin kann nach der Erfindung die Drosselstelle von einem willkürlich
schaltbaren Absperrhahn mit großem Durchströmquerschnitt -überbrückt sein. Der
Ab-
sperrhahn wird dabei während Fahrten, die nur wenige Bremsungen erfordern,
also beispielsweise im
Flachland, geöffnet und während Fahrten,
die ein häufiges Bremsen erfordern, also beispielsweise in einer bergigen Gegend,
geschlossen gehalten.
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Schließlich ergibt sich eine weitere oder zusätzliche vorteilhafte
Möglichkeit zur Ausbildung einer Druckluftbremse nach der Erfindung mit einem ebenfalls
einen Druckregler aufweisenden Führerbremsventil, das pneumatisch einen elektrischen
Schalter für die Betätigung der elektrischen Steuervorrichtung steuert, dadurch,
daß in die Druckluftversorgungsleitung des Druckreglers eine Drosselstelle eingeschaltet
und an den zwischen der Drosselstelle und dem Druckregler befindlichen Teil der
Druckluftversorgungsleitung ein Luftbehälter angeschlossen ist. Hierbei ist es,
wenn der Druckregler bei Ausfall der elektrischen Bremssteuerung über ein Relaisventil
den Druck in der Hauptluftleitung überwacht, nach einem weiteren Merkmal gemäß der
Erfindung zweckmäßig, daß die in die Druckluftversorgungsleitung des Druckreglers
eingeschaltete Drosselstelle von einem nur während elektrisch gesteuerten Bremsungen
geschlossenen Ab-
sperrorgan mit großem Durchströmquerschnitt überbrückt ist,
um das rein pneumatisch gesteuerte Lösen nicht zu beeinträchtigen.
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In den Zeichnungen F i g. 1, 2 und 3 sind drei unterschiedliche
Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.
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Nach F i g. 1 führt von einer Hauptluftleitung 1,
die
innerhalb eines Zuges zu einer durchgehenden Leitung gekuppelt ist, an jedem Fahrzeug
eine Zweigleitung 3 zu einem Bremssteuerventil 5, das über Rohrleitungen
7 bzw. 9 mit einem Bremsluftbehälter 11 bzw. einem Eingang
eines Doppelrückschlagventils 13 verbunden ist. Der Bremsluftbehälter
11 steht mit einer ein Bremsmagnetventil 15 und ein Haltemagnetventil
(17) aufweisenden elektrischen Steuervorrichtung 19 in Verbindung,
von welcher eine Rohrleitung 21 zum zweiten Eingang des Doppelrückschlagventils
13 führt. Der Steuervorrichtung 19
gehört ein Auslaß 23 zu,
der über eine Entlüftungsdüse 25 ständig mit der Atmosphäre in Verbindung
steht. Weiterhin mündet der Auslaß 23 in den Raum 27 einer überwachungsvorrichtung
29 ein, der durch ein Ventil 31 von einem über eine Entlüftungsdüse
33 ständig mit der Atmosphäre in Verbindung stehenden Raum 35 abgetrennt
ist. Das Ventil 31 ist von einem Kolben 37 gesteuert, der in Öffnungsrichtung
des Ventils 31 vom Druck in einem mit dem Bremsluftbehälter 11 in
Verbindung stehenden Zylinderraum 39 entgegen der Kraft einer Feder 41 beaufschlagt
ist. Die Spulen des Brerns- bzw. Haltemagnetventils 15 bzw. 17 sind
einerseits an eine elektrische Brems- bzw. Lösesteuerleitung 43 bzw. 45 und andererseits
gemeinsam an eine Rückleitung 47 angeschlossen. Der Ausgang des Doppelrückschlagventils
13 steht mit einem Bremszylinder 49 in Verbindung.
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Bei gelöster, betriebsbereiter Bremse ist die Hauptluftleitung
1 auf Regeldruckhöhe aufgeladen, und das Bremssteuerventil 5 befindet
sich in seiner Lösestellung, in welcher es die Rohrleitungen 3 und
7 über eine nicht dargestellte Fülldüse miteinander verbindet und die Rohrleitung
9 über eine ebenfalls nicht dargestellte Lösedüse in die Atmosphäre entlüftet.
Der Bremsluftbehälter 11 ist dabei auf Regeldruckhöhe aufgeladen, so daß
der Kolben 37 das Ventil 31
entgegen der Kraft der Feder 41 geöffnet
hält, und die Steuervorrichtung 19 verbindet die Rohrleitung 21 unter Absperren
vom Bremsluftbehälter 11 mit dem Auslaß 23. Der Bremszylinder 49 steht
also über das Doppelsrückschlagventil 13 und das Bremssteuerventil
5 oder die Steuervorrichtung 19 und den Auslaß 23 mit der Atmosphäre
in Verbindung.
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Zum elektrisch gesteuerten Bremsen werden das Brems- und das Haltemognetventil
15 und 17 erregt. Die Steuervorrichtung 19 verbindet dabei
die Rohrleitung 21 unter Abtrennen von dem Auslaß 23 mit dem Bremsluftbehälter
11. Der Bremszylinder 49 wird also aus dem Bremsluftbehälter 11 über
die Steuervorrichtung 19 und das Doppelrückschlagventil 13 mit Druckluft
beaufschlagt. Beim Erreichen der gewünschten Bremsstufe wird das Bremsmagnetventil
15 abgeschaltet und die Rohrleitung 21 damit vom Bremsluftbehälter
11 abgetrennt. Der augenblicklich im Bremszylinder 49 erreichte Druck bleibt
erhalten. Durch die Druckluftaufnahme des, Bremszylinders 49 wird während des Einbremsvorganges
der Druck im Bremsluftbehälter 11 abgesenkt; aus der Hauptluftleitung
1, deren Druck aufrechterhalten wird, strömt also Druckluft über die Fülldüse
des Bremssteuerventils 5 zum Wiederaufladen in den Bremsluftbehälter
11 ein. Die überwachungsvorriehtung 29 hält das Ventil 31 während
dieser Vorgänge geöffnet, solange der Druck im Bremsluftbehälter 11 nicht
unter eine bestimmte zur Speisung des Bremszylinders bei einer Vollbremsung noch
ausreichende Druckhöhe absinkt. Wenn der Druck im Bremsluftbehälter 11 diese
genannte Druckgrenze unterschreitet, wie es während Bremsungen, zu deren Beginn
der Bremsluftbehälter 11 beispielsweise infolge mehrerer schnell nacheinander
erfolgender Bremsungen nicht auf Regeldruckhöhe aufgeladen war, vorkommen kann,
so schließt die Feder 41 das Ventil 31 und sperrt damit die Entlüftungsdüse
33 vom Auslaß 23 ab. Erst nach einem die Druckgrenze überschreitenden,
durch Druckluftnachspeisen aus der Hauptluftleitung 1 bedingten Druckanstieg
im Bremsluftbehälter 11 öffnet sich das Ventil 31 wieder.
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Beim elektrisch gesteuerten Lösen wird das Haltemagnetventil
17 abgeschaltet, so daß es die Rohrleitung 21 mit dem Auslaß 23 verbindet
und der Bremszylinder 49 über die Entlüftungsdüse 25 und, bei geöffnetem Ventil
31, über die Entlüftungsdüse 33 entleert wird. Bei geöffnetem Ventil
31 erfolgt das Lösen sehr rasch; bei geschlossenem Ventil 31 wird
dagegen das Entleeren des Bremszylinders 49 auf eine Zeitspanne gestreckt, die ausreicht,
den Bremsluftbehälter 11 aus der Hauptluftleitung 1 über die Fülldüse des
Bremssteuerventils 5 ausreichend aufzuladen. Ein Erschöpfen des im Bremsluftbehälter
11
gespeicherten Druckluftvorrates kann durch das bei Erschöpfungsgefahr auftretende
Strecken der Lösezeit also auch bei mehrmaligem, rasch aufeinanderfolgendem Bremsen
und Lösen nicht auftreten.
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Bei den Ausführungen nach F i g. 2 und 3 wird eine bei
Gefahr einer Erschöpfung die Lösezeit beim elektrisch gesteuerten Lösen streckende
Vorrichtung im Gegensatz zu der Ausführung nach F i g. 1 nicht an der Bremsanlage
eines jeden Fahrzeuges, sondern nur an Fahrzeugen mit einem Führerbremsventil angeordnet.
Bei diesen Ausführungen führt von einem ständig aufgeladenen Hauptluftbehälter
51 eine als Druckluftversorgungsleitung dienende Rohrleitung 53
zu
einem Relaisventil 55 und zu einem als von Hand mittels eines Griffes
57 verstellbarer Druckregler 59
ausgebildeten Führerbremsventil. Der
vom Druckregler 59 gesteuerte Druck wird mittels einer Rohrleitung
61
einem Magnetventil 63 und von diesem dem Steuereingang des Relaisventils
55, von welchem die Hauptluftleitung 1 ausgeht, zugeführt. Weiterhin
sind diese Ausführungen mit einem elektrischen Schalter 65 versehen, der
gemäß F i g. 2 eine von einem aus zwei Kolben bestehenden Kolbensystem
67
gesteuerte, einseitig durch eine Feder 69 unterstützte und einen
Halte- und einen Bremskontakt 71 und 73
überwachende Kontaktwippe
75 aufweist. Das Kolbensystem 67 ist in Schließrichtung des Halte-
und des Bremskontaktes 71 und 73 von einem aus der Rohrleitung
61 über ein Rückschlagventil 77 entnommenen, der Regeldruckhöhe entsprechenden,
konstanten Druck entgegen einem in einer Steuerkammer 79 wirksamen Steuerdruck,
einem der Druckbeaufschlagung der Bremszylinder entsprechenden, über eine Rohrleitung
81 zugeführten Druck und der Kraft einer Feder 83 beaufschlagt. Von
einer Stromquelle 85 führt eine Leitung über das im unerregten Zustand geöffnete
Magnetventil 63 zu dem Halte- und dem Bremskontakt 71 und
73, von welchem die zu den Bremsanlagen der einzelnen Fahrzeuge führenden
Brems- bzw. Lösesteuerleitungen 43 und 45 ausgehen. Die Rückleitung 47 ist an den
zweiten Pol der Stromquelle 85 angeschlossen.
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Bei der Ausführung nach F i g. 2 ist die in ihrem Volumen durch
einen Luftbehälter 87 vergrößerte Steuerkammer 79 zueinander parallel
über eine Drosselstelle 89, einen Absperrhahn 91 mit großem Durchströmquerschnitt
und ein in dieser Strömungsrichtung öffnendes Rückschlagventil 93 mit der
Rohrleitung 61 verbunden.
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Bei einer Fahrt, die nur wenige Bremsungen erfordert, beispielsweise
einer Fahrt im Flachland, wird der Absperrhahn 91 dauernd geöffnet gehalten.
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Bei gelöster Bremse steuert der Druckregler 59 in die Rohrleitung
61 Regeldruckhöhe ein, die über das elaisventil 55 in die Hauptluftleitung
1 übertragen wird. In der Steuerkammer 79 herrscht Regeldruckhöhe,
die Rohrleitung 81 ist drucklos und der Halte-und der Bremskontakt
71 und 73 sind geöffnet.
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Zum elektrisch gesteuerten Bremsen wird durch Drehen des Griffes
57 der Druck in der Rohrleitung 61 und damit auch in der Steuerkammer
79 abgesenkt. Das Kolbensystem 67 bewegt sich dabei abwärts und schließt
über die Kontaktwippe 75 den Halte- und den Bremskontakt 71 und
73. Das Magnetventil 63 wird durch den einsetzenden Stromfluß in den
Brems- und Lösesteuerleitungen 43 und 45 erregt und sperrt das Relaisventil
55 vom Druckregler 59 ab, so daß das Relaisventil 55 weiterhin
Regeldruckhöhe in die Hauptluftleitung 1 einsteuert. über die Rohrleitung
81 wird dem Schalter 65 ein dem ansteigenden Bremszylinderdruck entsprechender
Druck zugeführt. Sobald dieser Druck eine bestimmte Druckhöhe erreicht hat, hebt
sich das Kolbensystern 67 etwas an, und der Bremskontakt 73 wird durch
die Feder 69 geöffnet. Damit ist eine Bremsabschlußstellung erreicht.
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Zum elektrisch gesteuerten Lösen wird über den Druckregler
59 der Druck in der Rohrleitung 61
wieder auf Regeldruckhöhe gesteigert.
Diese Drucksteigerung überträgt sich bei geöffnetem Absperrhahn 91 rasch
in die Steuerkammer 79, das Kolbensystern 67 hebt sich in seine Ausgangslage
zurück, der Haltekontakt 71 wird geöffnet und die Bremse damit unter Entlüften
der Rohrleitung 81 rasch gelöst. Das Magnetventil 63 öffnet sich dabei
wieder. Während einer Fahrt, die viele Bremsungen erfordert, beispielsweise bei
einer Fahrt auf einer bergigen Strecke, wird der Absperrhahn 91 dauernd geschlossen
gehalten. Beim elektrisch gesteuerten Bremsen entweicht dann die Druckluft aus der
Steuerkammer 79 über das Rückschlagventil 93 rasch in die Rohrleitung
61, so daß das Bremsen nicht behindert wird. Beim elektrisch gesteuerten
Lösen dagegen kann die Steuerkammer 79 nur langsam über die Drosselstelle
89 auf Regeldruckhöhe aufgeladen werden, und das Lösen bzw. die Entlüftung
der Rohrleitung 81 erfolgt durch mehrmaliges Schalten des Haltekontaktes
71
zeitlich derart verzögert, daß das Aufladen der Bremsluftbehälter der einzelnen
Fahrzeuge bis zum Erreichen des Lösezustandes mit Sicherheit beendet ist.
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Bei Ausfall der elektrischen Bremssteuerung bleibt während der Bremsungen
das Magnetventil 63 unierregt und geöffnet, so daß über das Relaisventil
55 der Druck in der Hauptluftleitung 1 entsprechend dem Druck in der
Rohrleitung 61 gesteuert wird und die Brems- und Lösevorgänge rein pneumatisch
verlaufen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 ist zwischen die
Rohrleitung 53 und den Druckregler 59 ein im unerregten Zustand geöffnetes
und mit einer Ab-
fallverzögerung verschenes Magnetventil 95 eingeschaltet,
das von einer Drosselstelle 97 überbrückt ist. In den zwischen der Drosselstelle
97 und dem Druckregler 59 befindlichen Teil 99 der Druckluftversorgungsleitung
ist ein Luftbehälter 101 eingeschaltet. Das Magnetventil 95 ist elektrisch
in Serie mit dem Magnetventil 63 in die von der Stromquelle 85 zum
Halte- und Bremskontakt 71 und 73 füh-
rende Leitung eingeschaltet.
Die Rohrleitung 61 führt unmittelbar in die in F i g. 3 nicht dargestellte
Steuerkammer des Schalters 65, und im übrigen entspricht die Ausführung nach
F i g. 3 derjenigen nach F i g. 2.
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Mit Ausnahme des elektrisch gesteuerten Lösens entsprechen die Funktionen
der Druckluftbremse nach F i g. 3 derjenigen nach F i g. 2.
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Zu Beginn eines elektrisch gesteuerten Lösens herrscht in der Rohrleitung
61 ein die Regeldruckhöhe um einen der augenblicklichen Bremsstärke entsprechenden
Betrag unterschreitender Druck, und der Haltekontakt 71 ist geschlossen.
Die Magnetventile 63 und 95 sind erregt und geschlossen. In der Hauptluftleitung
1 herrscht Regeldruckhöhe. Wird zum Lösen der Griff 57 in die Lösestellung
gedreht, so speist der Druckregler 59 aus dem Luftbehälter 101
entnommene
Druckluft rasch in die Rohrleitung 61
ein und bewirkt in dieser eine rasche
Drucksteigerung bis zum Druckausgleich zwischen dem Luftbehälter 101 und
der Rohrleitung 61. Falls nur eine schwache, keine Gefahr für eine Erschöpfung
darstellende Bremsung mit einem dicht unterhalb der Regeldruckhöhe liegenden Druck
in der Rohrleitung 61 vorlag, so reicht der im Luftbehälter 101 gespeicherte
Luftvorrat aus, den Druck in der Rohrleitung 61 rasch bis praktisch auf Regeldruckhöhe
zu steigern, und somit über den Schalter 65 ein rasches, elektrisch gesteuertes,
völliges Lösen zu bewirken. Falls jedoch ein starkes Bremsen mit einem dementsprechend
niedrigen Druck in der Rohrleitung 61 vorlag, so ergibt sich ein rascher
Druckanstieg in der Rohrleitung 61 bis zu einem noch unterhalb der Regeldruckhöhe
liegenden Druck und ein dementsprechend rasches, teilweises Lösen. DerweitereDruckanstieginderRohrleitung61
erfolgt
über die Drosselstelle 97 zeitlich so stark verzögert, daß bis zum Erreichen
der RegeldruckhÖhe und damit des Lösezustandes eine zum Wiederaufladen der Bremsluftbehälter
ausreichende Zeitspanne verstreicht und ein Erschöpfen der Druckluftbremse durch
ein mehrmaliges, rasch aufeinanderfolgendes starkes Einbremsen somit ausgeschlossen
ist. Das Magnetventil 95 bleibt infolge seiner Abfallverzögerung bis zum
Erreichen des Lösezustandes geschlossen. Bei Ausfall der elektrischen Bremssteuerung
bleiben während Bremsungen die Magnetventile 63 und 95 unerregt und
damit geöffnet, so daß die Brems- und Lösevorgänge von der Drosselstelle
97
unbehindert rein pneumatisch gesteuert verlaufen können.