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Pneumatische Bremsvorrichtung für Eisenbahnfahrzeuge.
Die Erfindung betrifft eine pneumatische, kontinuierliche und automatische Bremsvorrichtung für Eisenbahnfahrzeuge, bei der ein beweglicher, kolbenartiger Teil eines Druckminderventils auf der einen Seite dem Betriebsdruck, d. i. dem auf die eine Seite des Bremskolbens wirkenden und ihn antreibenden Druck und auf der andern Seite dem Gegendruck, d. i. dem auf die andere Bremskolbenseite wirkenden Druck, unterstellt ist. Die Erfindung ist sowohl für Saugluft-, als auch für Druckluftbremsen anwendbar und bezweckt vor allem, die Bremskraft eines jeden Wagens von der jeweiligen Belastung desselben selbsttätig abhängig zu machen, wobei selbstverständlich überdies die Bremskraft eines jeden Wagens sich mit dem willkürlich eingestellten Grade der Abbremsung des ganzen Zuges ändert.
Wenn also die Bremsen eines Zuges, dessen Wagen verschieden belastet sind, ganz oder teilweise angezogen werden, wird die Stärke des an jedem einzelnen Wagen sich auswirkenden Bremsdruckes im wesentlichen der Belastung des betreffenden Wagens proportional sein. Im übrigen hat der Führer zur Abbremsung bei jedem Zug immer dasselbe zu tun, gleich wie auch immer die Lasten des Zuges verteilt sein mögen. Weiters ist die Einrichtung auch so getroffen, dass ein möglicherweise die Räder blockierendes Überziehen der Bremsen verhütet wird, dass ferner im Falle eines zufälligen Rückganges des Bremsdruckes dem Bremszylinder Druckmittel nachgeliefert wird und schliesslich auch die Gewähr gegeben ist, dass die Bremsen sämtlicher Wagen eines Zuges, unabhängig von der Verteilung der Last auf die einzelnen Wagen gleichzeitig gelöst werden.
Gemäss der Erfindung steht der bewegliche Teil des Druckminderventils, der den Luftzutritt zum Bremszylinder regelt, unter der kombinierten Wirkung des Luftdruekes in der Hauptleitung, einer in Abhängigkeit von der Belastung des Wagens gespannten Feder, des Betriebsdruckes und des Gegendruckes. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform besteht der bewegliche Teil des Minderventils im Wesen aus zwei verschieden grossen Membranen, die drei Kammern voneinander trennen, von denen die eine äussere mit der Betriebsdruckseite des Bremszylinders, die andere äussere mit der Gegendruckseite des Bremszylinders und die mittlere mit der Hauptleitung verbunden ist. Bei Saugluftbetrieb steht die grössere Membran unter dem Betriebsdruck und die kleinere Membran unter dem Gegendruck ; bei Druckluftbetrieb ist die Anordnung umgekehrt.
Um einen abnormalen, die Bremskraft beeinträchtigenden Druckabfall in der Hauptleitung zu verhüten, wird die oben erwähnte mittlere Kammer des Minderventils gemäss der Erfindung mit der Hauptleitung durch ein sogenanntes Druckhalteventil verbunden, das die Luft von der Hauptleitung zur mittleren Kammer immer durchlässt, aber den Durchgang der Luft in entgegengesetzter Richtung verhütet, sobald der Druck in der mittleren Kammer bis auf einen Wert gleich dem Druck in der Hauptleitung gestiegen ist.
Um jede abnormale, möglicherweise zur Blockierung der Räder führende Drucksteigerung unter dem Minderventil vollständig zu verhüten, sind erfindungsgemäss Mittel geschaffen, durch die der Druck unter dem Ventil, auch wenn dieses nicht luftdicht abschliesst, auf seinem normalen
Stand gehalten wird, indem jeder durch Undichtigkeit des Ventiles sich ergebende Druck automatisch beseitigt wird. Zu diesem Zwecke wird jener Teil des Ventils, in dem der Betriebsdruck herrscht, mit demjenigen Teile des Ventils in Verbindung gesetzt, in dem der Gegendruck herrscht.
In Fällen, in denen der Wagen immer entweder leer oder voll belastet läuft, was besonders bei
Wagen des Bergbaues und der Metallindustrie der Fall ist, sind erfindungsgemäss zwei Bremsmöglichkeiten geschaffen, indem der die Feder enthaltende Teil des Minderventils durch einen Hahn entweder mit dem
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Gegendruck oder mit derjenigen Stelle verbunden wird, von der aus die Betriebsluft geliefert wird. Sowohl dieser Hahn, als auch die obgenannte, auf den beweglichen Teil des Minderventils wirkende Feder kann dadurch in selbsttätige Abhängigkeit von der Belastung des Fahrzeuges gebracht werden, dass die Relativbewegungen zwischen gefederten und ungefederten Wagenteilen durch ein Gestänge auf den Hahn bzw. die Feder übertragen werden.
In Fällen, besonders bei Druckluftbremsen, wo es notwendig ist, dass sich der Druck im Brems-
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behälter direkt und überdies mit einem nahe dem Bremszylinder untergebrachten zweiten Druckminderventil verbunden. Letzteres ist in der einen Richtung dem im ersten Minderventil herrschenden reduzierten Druck und in der andern Richtung dem Bremsdruck im Bremszylinder unterstellt. Dieses zweite Druckminderventil gibt die Gewähr, dass der Bremszylinder in zwei Stufen hintereinander beliefert wird. Die Dauer dieser Belieferungen bestimmt ebenfalls das genannte Ventil. Die erste Stufe entspricht der schnellen Unterdrucksetzung der Bremszylinder in dem Augenblicke, in welchem das Steuerventil öffnet, u. zw. unter einem Druck, der im Verhältnis zu dem der gegebenen Belastung des Wagens entsprechenden Maximaldruck reduziert ist.
Die zweite Stufe entspricht der Unterdrucksetzung der Bremszylinder unter einen bestimmten, von dem ersten Minderventil festgelegten, der Belastung des Wagens und der Stärke der Bremsung des ganzen Zuges entsprechenden Druck, während der relativ lange Verzug, in welchem der maximale Druck ausgeübt wird, nach Bedarf reguliert wird und unabhängig von der Belastung des Wagens unveränderlich ist. Zu diesem Zwecke wird erfindungsgemäss zwischen dem ersten Minderventil und dem Bremszylinder eine verstellbare Drosselung vorgesehen.
Durch die Einstellung dieser Drosselung wird die Menge der durchgehenden Luft, die der erforderlichen Bremskraft proportional ist, mit einem variablen Betriebsdruck durch die Drosselstelle getrieben, der dem maximalen Bremsdruck für den betreffenden Wagen gleich ist. Daher sind die zum Anziehen der Bremsen eines jeden Wagens erforderlichen Verzüge einander gleich und verhältnismässig lang. Diese Drosselstelle, die einen langen und unveränderlichen, zum Anzug der Bremse in der zweiten Stufe erforderlichen Verzug gewährleistet, ist in der das erste mit dem zweiten Minderventil verbindenden Leitung untergebracht.
Das Ventil, welches den obenerwähnten, den schnellen Durchgang der Luft in der ersten Stufe gewährleistenden weiten Kanal verschliesst, ist gleichfalls durch zwei verschieden grosse Membranen gesteuert, deren eine aussen unter dem Betriebsdruck und die andere aussen unter dem Gegendruck und der Wirkung einer Feder steht, während die mittlere Kammer zwischen beiden Membranen mit dem ersten Minderventil in Verbindung steht.
In der Zeichnung sind beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung dargetellt. Fig. 1 zeigt eine Saugluftbremsvorrichtung ; das Druckminderventil ist im Schnitt dargestellt ; Fig. 2 zeigt eine Druckluftbremsvorrichtung mit Druckhalteventil teilweise im Schnitt ; Fig. 3 zeigt eine Druckluftbremsvorrichtung, umfassend ein Regulierventil, ein Verteilungsventil (im Schnitt) und ein Druckhalteventil ; Fig. 4 zeigt einen Teilschnitt einer Membrane und der dazugehörigen Stütze ; Fig. 5 einen Teil dieser Stütze in Ansicht ; Fig. 6 ein Minderventil anderer Ausführung zum Teil im Schnitt ; die punktierte Linie zeigt die Form des mittleren Teiles des Ventils für den Fall einer Saugluftbremse ; Fig. 7 ein Gestänge, durch das der Bremsdruck in Abhängigkeit von der Belastung des Wagens gebracht wird ;
Fig. 8 ein Gestänge zur Betätigung eines in Fig. 6 dargestellten Umschaltorgans.
Fig. 1 veranschaulicht eine Saugluftbremsvorrichtung, wie sie für jeden Wagen eines Zuges Verwendung findet. Die Vorrichtung besteht aus einem Bremszylinder 2 mit einem bekannten Steuerventil, dem die Betriebsluft durch eine mit einem Druckminderventil 4 in Verbindung stehende Leitung J zugeführt wird. Das Ventil 4 steht mit der Hauptzuleitung 7 durch eine Rohrleitung 5 und mit dem Saugluftbehälter 17, der den Gegendruck liefert, durch eine Rohrleitung 13 in Verbindung. Der Betriebsdruck im Zylinder 2 besitzt einen Wert, der zwischen dem Atmosphärendruck und dem im Saugluftbehälter 17 vorhandenen Unterdruck liegt.
Der bewegliche Teil des Minderventils 4 umfasst eine grosse Membran lOf und eine kleine Membran lOh. Die Aussenseite-My der Membran 10f ist einer Kammer lob, die Aussenseite 10j der Membran lOh einer mit dem Behälter 17 verbundenen Kammer 10d zugewendet. Die Membranen bestehen aus einem biegsamen, gewellten Stück Metall 10 (Fig. 4) oder aus einem luftdichten Stück Leder, Gummi oder aus einem andern geeigneten Material. Jede Membran ist mit einer segmentförmigen Stütze 10a aus Metall versehen (s. Fig. 4,5, die irgendeine der Membranen beispielsweise dargestellt).
Die auf diese Weise abgestützte Membranseite liegt immer gegenüber jener Seite, auf welche der Maximaldruck in Richtung der Pfeile in Fig. 4 wirkt. Jede Membran ist mit einem oder mit zwei solchen Stützen ausgestattet, je nachdem, ob der Maximaldruck immer auf ein-und dieselbe Seite oder auf beide Seiten wirkt.
Der Zutritt der Betriebsluft zur Kammer 4a des Ventils 4, die mit dem Bremszylinder 2 durch die Leitung 3 in Verbindung steht, wird durch ein Ventil 9 beherrscht, das durch eine Feder 9 a auf seinen Sitz gedrückt wird. Die Stellung des Ventils wird durch die Membranen 10 f, lOh gesteuert. Die Kammer 4a steht mit der Kammer ss & durch eine Leitung 11 in Verbindung, durch die der Betriebsdruck auf den beweglichen Teil des Minderventils 4 übertragen wird. Anderseits ist der bewegliche Teil
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in der entgegengesetzten Richtung durch eine Feder 12 belastet.
Die diese Feder aufnehmende Kammer 10 d ist durch die Leitung 13 mit dem Behälter 17, also mit dem auf den Kolben des Bremszylinders 2 wirkenden Gegendruck in Verbindung gesetzt.
Ein mit der Membran fest verbundenes Rohrstück 14 ist mit einem Kanal 14a versehen, dessen unteres Ende 14b in die Kammer 10d mündet. Das obere konische Ende 14d des Rohrstückes 14 bildet mit einem konischen Sitz einer Kappe 15 ein Nadelventil. Die Kappe 15 befindet sich in der Kammer 4a, in welcher der Betriebsdruck herrscht. Eine zwischen den Innenflächen 10m, 10 der Membranen befindliche mittlere Kammer lOk steht durch eine Leitung 7a mit der Hauptleitung 7 in Verbindung.
Da die Membran 10 grösser ist als die Membran lOh, wird sich die Differentialwirkung des in der mittleren Kammer lOk herrschenden Druckes gegen die grössere Membran richten. Dieser Druck steigt entsprechend der Stärke des jeweilig erforderlichen Bremsdruckes mit der Zunahme des Druckes in der Hauptleitung 7. Wenn der in die Kammer lOb übertragene Betriebsdruck des Bremszylinders 2 einen gegebenen Wert erreicht, der vom Druck in der Hauptleitung und von der Kraft der Feder 12 abhängt, so wird das Ventil 9 geschlossen.
Bei einer der Belastung des Wagens entsprechenden Spannungsregelung der Feder 12 kann ein im Verhältnis zu dem in der Hauptleitung herrschenden Druck (Bremsregulierdruek) reduzierter Bremsdruck p erzielt werden, der mit Hilfe der Feder 12 nicht nur der Belastung proportional gestaltet wird, sondern auch dem Grade, bis zu welchem die Bremsen unter der Wirkung des in der Leitung 7 und in der mittleren Kammer 10 k herrschenden Druckes angezogen werden. Das Mass der Bremsung ändert sich entsprechend der Belastung und dem Grade der Zerstörung des Vakuums in der Leitung 7 und somit in demselben Ausmasse wie die Stärke, mit der man den ganzen Zug abzubremsen wünscht.
Von dem Augenblicke an, von welchem das Ventil 9 sich unter diesem reduzierten Bremsdruck p schliesst, wird es durch den über dem Ventil zustandekommenden höheren Druck niedergehalten. Solange der Druck in der Leitung 7 derselbe bleibt, kann sich der Bremsdruck also nicht mehr ändern. Wenn der Druck in der Leitung 7 und in der mittleren Kammer lOk gesteigert wird, wirkt er auf den beweglichen Teil derart, dass das Ventil 9 wieder geöffnet wird und nun wieder Betriebsluft zuströmt. Dies geschieht so lange, bis das Ventil 9 sich abermals schliesst und proportional der neuen Bremskraft ein höherer Regulier- druck zustande gekommen ist.
Es ist offenbar, dass bei schnellem Anziehen der Bremsen und besonders wenn der Zylinder 2 grossen Inhalt besitzt und auch wenn die Leitung 3 lang ist und die Leitung 11 offen bleibt, ein gewisser Unterschied zwischen dem in einem gegebenen Augenblick im Ventil 4 und in dem Bremszylinder 2 herrschenden Druck vorhanden sein wird. Da es der in dem Ventil 4 herrschende Druck ist, welcher das Ventil 9 schliesst, wird ein vorzeitiges Schliessen desselben erfolgen und demzufolge im Zylinder 2 nach Ausgleich der Drücke nur ein Druck p'zustandekommen, der geringer ausfallen wird als der erforderliche Druck p.
Da die Luftzufuhr oberhalb des Ventiles 9 über diesem Ventil sofort einen Druck grösser als p zustandekommen lässt, kann das Ventil nicht wieder geöffnet werden, bevor nicht der Unterschied der Drüeke p und p'grösser ist als ein vorausbestimmtes Mass. Dieses Mass ergibt die Differenz, die zwischen den wirklichen Bremsdrücke bestehen könnte, je nachdem, ob die Wirkung bei ein und derselben Spannung der Feder 12 schnell oder langsam vor sich geht. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird erfindungsgemäss der Zufluss der Luft zur Kammer lOb durch mehr oder weniger starke Drosselung verlangsamt. Dies geschieht mit Hilfe eines in der Leitung 11 untergebrachten Ventils 11 a, das mit einem Stellmittel 11 b reguliert werden kann. Zu bemerken ist, dass eine Einstellung des Ventils für eine gegebene Anlage ein für allemal genügt.
Die oben beschriebene Wirkungsweise erfordert, dass der Sitz des Ventils 9 vollkommen luftdicht schliesst, sofern der Druck p erhalten werden soll. Jede Undichtigkeit würde eine Vergrösserung des Bremsdruckes zur Folge haben und sofern die Undichtigkeit längere Zeit anhält und genügend grosse ist, könnte sie ein Überziehen der Bremsen und somit ein Blockieren der Räder zur Folge haben. Um diese Nachteile zu beseitigen, sind erfindungsgemäss Mittel geschaffen, durch die jeder unter dem Ventil 9 in die Kammer 4a etwa mögliche, aus einer zufälligen Undichtigkeit des Ventils 9 herrührende, Überdruck automatisch behoben wird. Zu diesem Zwecke kann die Kammer 4a, in welcher der Betriebsdruck herrscht, mit der Kammer 10d, in welcher der Gegendruck herrscht, in Verbindung gesetzt werden.
Diese Verbindung erfolgt beim dargestellten Ausführungsbeispiel durch den Kanal 14a, dessen oberes Ende, wie erwähnt, durch die Kappe 15 abgeschlossen werden kann. Letztere sitzt gewöhnlich so gegen das Ende 14d des Kanales 14a auf, dass letzterer luftdicht abgeschlossen ist.
Es ergibt sich nun ohne weiteres, dass jede aussergewöhnliche Vergrösserung des Bremsdruckes p infolge seiner Wirkung auf den beweglichen Teil eine Vergrösserung der Spannung der Feder 12 und wegen deren Nachgiebigkeit eine Verstellung des Nadelventils 14 nach unten bewirkt. Indem das Ventil 9 auf seinem Sitz und somit die Kappe 15 mit ihrer unteren Fläche 15 a auf einem Führungskörper 16 gehalten wird, löst sich das Nadelventil beim Abwärtsgehen von der Hülse 15, so dass nun der in der Kammer 4a unter dem Ventil 9 befindlichen Luft Gelegenheit gegeben wird, zur Kammer 10d abzuströmen.
Da die Ventilkammer 10d mit dem Saugluftbehälter 17 in Verbindung steht, bewirkt die
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zeitig eine Steigerung des im Behälter 1'1 herrschenden Gegendruckes derart, dass die Differenz beider Drücke-die ein Mass für die Bremskraft ist-eine Verringerung in einem Masse entsprechend dem Grössenverhältnis der Membranen 10 f, 10 h anstrebt. Der Durchgang der Luft durch das Ventil 9 hört auf, sobald der Druck unter dem Ventil den Wert des Druckes über dem Ventil erreicht hat.
Es ist somit ersichtlich, dass die Entwicklung einer durch zufällige Undichtigkeit des Ventiles 9 möglichen, zum Überziehen der Bremse führenden Kraft durch die Wirkung der oben beschriebenen Vorrichtung verhütet und im Gegenteil im Falle einer Saugluftbremse eine gewisse Verminderung der Bremskraft bewirkt wird.
Jede Druckminderung in der Hauptleitung hat in allen Fällen eine Störung des Gleichgewichtes zur Folge, bewirkt eine Abwärtsbewegung des beweglichen Teiles des Minderventiles 4, somit ein sofortiges Öffnen des Kanales 14a und daher eine Rücknahme der Bremswirkung. Die vollständige Aufhebung der Bremswirkung kommt in zwei aufeinanderfolgenden Stufen zur Ausführung. Im Verlauf der ersten Stufe strömt die auf die Druckseite des Bremszylinderskolbens wirkende Betriebsluft durch den Kanal 14a solange zum Behälter 17, bis dessen Druck auf den Wert des in der Hauptleitung 7 herrschenden Druckes reduziert ist. In diesem Augenblick erfolgt Schliessung des Kanales 14a. Die Öffnung des Ventils 9 und Aufhebung des Bremsdruckes erfolgen durch Einströmen von Luft in die Haupt- leitung ?.
Fig. 2 veranschaulicht eine Ausführungsform einer Druckluftbremse. Das Rohr 5 ist an einen Luftbehälter 6, den sogenannten Hilfsbehälter angeschlossen, der je nach der Stellung eines üblichen Steuerventils 8 entweder mit dem Rohr 5 oder mit der Hauptleitung 7 verbunden wird. Die Rohrleitung 13 setzt die Kammer 10d des Minderventils 4 mit der den Gegendruck liefernden Aussenluft in Verbindung.
Das Ventil 4 unterscheidet sich von jenem der Fig. 1 nur dadurch, dass die der Kammer lOb zugewendete Membran 10f die kleinere, hingegen die der Kammer 10d zugewendete Membran MA die grössere ist.
Diese Anordnung ergibt bei einem Druckgefälle in der Hauptleitung eine Vergrösserung in der Differentialwirkung beider Membranen. Die Hauptleitung 7 steht, wie bekannt, normalerweise unter Überatmosphärendruck und die Bremsen werden durch Verminderung dieses Druckes angezogen.
Die Oberflächen der Membranen und die Charakteristik der Regulierfeder 12 sollten im voraus durch Rechnung bestimmt werden, um die erwünschten Bremskraftdiagramme zu erzielen. Die normalen Grenzen des in der Hauptleitung möglichen Druckes wären hiebei mit in Rechnung zu ziehen. Unter diesen Umständen würde ein ungewöhnlicher Druckabfall einen nachteiligen Einfluss auf den Bremsdruck ausüben. Um dies zu vermeiden, ist die mittlere Kammer lOk durch ein besonderes Ventil. 36 mit der Hauptleitung 7 in Verbindung gesetzt.
Das Ventil 36, im folgenden Druckhalteventil genannt, ist so konstruiert, dass es die Luft von der Hauptleitung 7 stets zur Kammer lOk strömen lässt, jedoch eine entgegengesetzte Strömung verhindert, sobald der Druck in der Kammer lOk einen Wert gleich dem Druck der Hauptleitung 7-entsprechend dem normalen maximalen Druckgefälle dieser Leitungerreicht hat.
Das Druckhalteventil 36 enthält einen beweglichen Teil, bestehend aus einer Membrane 37, die das Druckhalteventilin zwei KaImnern 36a, 36b teilt. Die Kammer 36a ist durch eine Öffnung 36d mit der den Gegendruck liefernden Aussenluft in Verbindung gesetzt. Die Kammer 36b steht einerseits über die Leitung 7 a nüt der Kammer 10 k des Minderventiles 4 und anderseits mit der Hauptleitung 7 in Verbindung.
Letztere Verbindung kann durch ein mit einer Öffnung 38 versehenes Ventil 38 abgesperrt werden. Die Öffnung 38a ist mit einem leichten Ventil 39 verschliessbar, welches durch eine schwache Feder 39a auf seinem Sitz gehalten wird. Die Membran 37 ist mit dem Ventil 38 verbunden und wird durch eine Feder 40 gegen die Kammer 36b gedrückt. Die Feder 40 ist so gespannt, dass sie einem Drucke gleich dem Drucke der Hauptleitung und entsprechend dem normalen maximalen Druckgefälle das Gleichgewicht hält.
Das Druckhalteventil 36 ermöglicht die Unterhaltung eines Gleichgewichtes der Drücke zwischen der Kammer lOk des Minderventils 4 und der Hauptleitung 7, u. zw. für alle in der letzteren auftretenden Drücke oberhalb des normalen Mindestdruekes. Letzterer wird in dem Ventil 36 automatisch gehalten, sofern der Druck in der Hauptleitung 7 unter die angegebene Grenze fällt.
Die Öffnung des Nadelventils 14 als Folge einer ungewöhnlichen Steigerung des Regulierdruckes wird einer Herabsetzung des Druckes bewirken. Das Nadelventil bleibt so lange offen, bis der Druck unter dem Ventil 9 grösser ist als der Regulierdruck, um einen beständigen Ausgleich für eine zufällige Undichtigkeit des Ventils zu erzwingen. Eine solche Undichtigkeit wird lediglich die Wirkung haben, dass über dem Ventil 9 ein allmählicher Abfall des Druckes auf den Regulierdruck eintritt. Von dem Augenblicke an, in welchem der Luftdurchlass bzw. die Undichtigkeit des Ventils aufhört : wird das Nadelventil 14 sieh wieder schliessen.
Es wird somit auch im Falle einer Druckluftbremse ein Überziehen der
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Gegenüber einer gewöhnlichen Bremse bietet ein Minderventil 4 gemäss der Erfindung noch den weiteren Vorteil, dass im Falle einer fortschreitenden Verminderung der Bremskraft dieselbe zunächst ohne jede Bewegung des Steuerventils 8 vor sich geht. Die erste Phase der Herabsetzung der Brems-
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wirkung erfolgt proportional der Wiederherstellung des Druckes der Hauptleitung 7 und ermöglicht eine Verminderung der Bremswirkung, welche noch gemässigt werden kann.
Zu bemerken wäre, dass bei Bremsvorrichtungen beider Art jede zufällige Verminderung der Differenz zwischen Regulierdruek und Gegendruck durch Störung des Gleichgewichtes des beweglichen Teiles des Minderventils 4 und Öffnen des Ventils 9 eine erneute Luftzufuhr veranlasst, wodurch die Bremskraft auf ihrem normalen Wert gehalten wird. Diese erneute oder nachträgliche Luftzufuhr kann bis zu dem Augenblicke geschehen, in welchem für den Fall einer Druckluftbremse der Druck oberhalb des Ventils 9 bis auf einen Wert gleich dem Drucke unterhalb des Ventils gefallen ist, und in welchem für den Fall einer Saugluftbremse der Druck unterhalb des Ventiles Atmosphärenspannung erreicht hat.
Von diesem Augenblicke an wird der Regulierdruck in beiden Fällen allmählich abfallen.
Um eine Veränderung in der Spannung der Feder 12 abhängig von den Formveränderungen der Abfederung eines jeden Fahrzeuges, d. h. um eine automatische Kontrolle des Regulierdruckes entsprechend der Belastung des Fahrzeuges zu bewirken, ist es nur notwendig, zwischen zwei geeigneten, durch die Federung voneinander getrennten Stellen des Fahrzeuges eine mechanische Verbindung herzustellen. Ein Beispiel hiefür ist in den Fig. 1 und 7 dargestellt.
18 sei ein Drehzapfen, der in bezug auf einen beweglichen Zapfen 19 als starr zu betrachten ist.
Es entspricht dann 19'der Stellung des Zapfens 19 bei belastetem Wagen, 19" der Stellung bei leerem Wagen und 19"'einer Mittelstellung. Die Vorrichtung besteht in der Hauptsache aus einem Hebel 20, der zum Zwecke der Einstellung mit einem Gewindekopf 20a versehen ist ; aus einem Hebel 21, der an den Drehzapfen 22a eines mit einer Stange 12b auf den Teller 12a der Feder 12 wirkenden Nockens 22 angeschlossen ist ; aus einem Hebel 23, der den Drehzapfen 19 mit einem Drehzapfen 20b des Hebels 20 verbindet und mit einem Schieber 23a sowie zu Einstellzwecken mit einem Gewindekopf 23b versehen ist ; aus einer Stange 24, die die Enden 20 und 21 a der Hebel 20 und 21 verbindet und mit einem Gewindestellkopf 24a versehen ist ;
sowie aus einer Gegenfeder 25. Der Nocken 22 ist in einem luftdicht abgeschlossenen, mit Schmiermittel gefüllten Gehäuse untergebracht.
Wird der Schieber 23 a einstweilen ausser Betracht gelassen (Zweck und Wirkung dieses Schiebers werden weiter unten des näheren beschrieben), so ist es ersichtlich, dass bei Bewegungen des Drehzapfens 19 proportional der Belastung des Fahrzeuges der Drehwinkel des Hebels 21 der betreffenden Belastung im wesentlichen proportional sein wird und ebenso auch die Spannung der Ventilfeder 12, vorausgesetzt, dass der Nocken 22, z. B. gleich einer archimedischen Schraube geformt ist.
Die Gelenkmittelpunkte liegen für den Fall eines belasteten Wagens bei 18, 19', 20b, 20d, 21a ; für den Fall eines leeren Wagens bei 18, 19", 20 b', 20 d', 21 a'und für den Fall eines beispielsweise nur halb beladenen Wagens bei 18, 19"', 20 b", 20 d" und 21 a".
Die genaue Länge des Hebels 20, bei der der Weg von 19'bis 19" eine Verschiebung des Punktes 21 a nach 27 c'bewirkt, kann durch Einstellung des Gewindekopfes 20 a hergestellt werden. Die Gewinde- stücke 23b und 24a des Hebels 23 bzw. der Stange 24 geben die Möglichkeit, beim Zusammenbau den Gelenkpunkten die richtigen gegenseitigen Lagen zu geben und auch, wenn notwendig, irgendwelche durch Abnutzung und möglicherweise durch Verringerung der Pfeilhöhe der Tragfedern bedingte Korrekturen vorzunehmen. Um dies leicht und bequem zu machen, genügt es, dem Hebel 21 eines jeden Ventils eine Marke 21 b zu geben und dieselbe so einzurichten, dass sie bei leerem Wagen einer andern Marke 21 k gegenübersteht.
Um den Mechanismus bei den häufigen durch Überfahren der Sehienenstösse verursachten Stössen vor Beschädigung zu bewahren, ist erfindungsgemäss im Verein mit der im unteren Kopf des Hebels 23 angeordneten Stellschraube 23d ein Sehieber 23a vorgesehen. Für jeden Wagen eines gegebenen Typs ergibt sich beim Überfahren eines in normalem Zustande befindlichen Geleises in der Federung eine Schwingung mit konstanter Amplitude. Diese Amplitude, die gegenüber der durch die Gesamtbelastung bedingten statischen Durchbiegung immer nur verhältnismässig gering ist, lässt sich sehr leicht feststellen.
Wird das Spiel des im Kopf des Hebels 23 sitzenden Schiebers 23 a mit Hilfe der Schraube 23d so eingestellt, dass das Gesamtspiel der nur geringen Amplitude entspricht, die sich für irgendeine Belastung beim Überfahren der Schienenstösse ergibt und wird dann der Wagen in Fahrt gesetzt, so wird die sich durch das Überlaufen der Schienenstösse ergebende Schwingung den Zapfen 19 zwingen, eine mittlere unveränderliche Stellung entsprechend der erforderlichen Belastungseinstellung einzunehmen. Dies setzt jedoch voraus, dass der Mechanismus so eingerichtet ist, dass gleich wie auch immer die Stellung des zum Hebel 23 gehörigen Zapfens 19 sein mag, derselbe ohne Veränderung dieser Stellung freigemacht werden kann.
Unter diesen Umständen sind die Ursachen, die die Stellung der Verbindungsteile verändern könnten, die folgenden : Die Wirkungen des Trägheitsvermögens durch Erschütterungen und Stösse und die Rückwirkung der Stellfeder 12 auf die Fläche des Nockens 22. Die erstgenannten Ursachen lassen sich leicht beseitigen, u. zw. durch den passiven Widerstand, der im Spiel der Verbindungen hergestellt werden kann, während die zweite Ursache eliminiert wird durch die Feder 25, welche in einer Richtung entgegengesetzt der auf den Nocken 22 drückenden Stellfeder 12 wirkt.
Wenn der Wagen beispielsweise beim Überlaufen eines fehlerhaften Schienenstosses bzw. beim Überfahren eines nicht einwandfreien Geleises einen aussergewöhnlichen Stoss erfährt, so wird dieser Stoss
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beschrieben, konstruiert ist, auch Regulierventil genannt wird, und in welchem der Bremsdruck eine Funktion des in der Hauptleitung bestehenden Druckes, des Gegendruckes und der Wirkung einer Feder darstellt, deren Kompression entsprechend der Belastung des Fahrzeuges reguliert wird. Die eben angeführten drei Drücke wirken auf ein bewegliches System, welches ein im Innern des Ventils 4 befindliches Einlassventil 9 steuert.
Das Ventil 4 steht durch eine Rohrleitung 46 mit dem Hilfsbehälter 6, durch eine Rohrleitung 7a mit der Hauptleitung 7 und mit einem andern Ventil 36 (sogenanntes Druckhalteventil), durch eine Rohrleitung. ? J mit der den Gegendruck liefernden Aussenluft und durch eine Rohrleitung 45 mit dem Verteilungsventil 44 in Verbindung, in welches es Luft unter dem Regulierdruck einlässt. Die im Ventil 4 befindliche Feder, deren Kompression eine Funktion der Belastung des Fahrzeuges darstellt, wird durch einen Hebel 21 in der bereits beschriebenen Weise gesteuert.
Das Verteilungsventil 44 enthält ein Ventil 47, welches von einer leichten Feder 48 auf seinem Sitz gehalten wird. Dieses Ventil 47 steuert den Durchgang der Luft zwischen den Rohrleitungen 5 und 3 über die unter dem Ventil 47 gelegene Kammer 44a zum Bremszylinder 2. Das Ventil 47 wird von einem beweglichen Teil 49 gesteuert, dessen grössere Membran 49b mit ihrer Aussenseite 49a dem Abschluss einer Kammer 49'd dient. In letzterer herrscht der auf dem Bremskolben lastende Betriebsdruck, da diese Kammer mit der Kammer 44a durch eine Leitung 51 verbunden ist, die zur Regelung ihres Durch-
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dient zum Abschluss einer Kammer 49h, in welcher der Gegendruck herrscht, da sie durch Löcher 44b mit der Aussenluft in Verbindung steht.
Die Kammer 49 h enthält eine Feder 52, die in der Richtung der Kammer 49d auf den beweglichen Teil 49 wirkt.
Die Innenflächen 49j, 49k der beiden Membranen bilden zusammen eine mittlere Kammer 49m, in die das mit dem Regulierventil 4 verbundene Rohr 45 mündet. Dieses Rohr 45 ist mit einer verengten Öffnung 45a versehen, die durch ein Nadelventil 45b reguliert werden kann. Infolge der Differentialwirkung der verschieden grossen Membranen ist der in der mittleren Kammer 49m herrschende Druck immer bestrebt, den beweglichen Teil in Richtung des Ventils 47 zu verstellen.
Der bewegliche Teil 49 ist mit einem Kanal 49 n versehen, der mit dem einen Ende 49p in die mittlere Kammer 49m und mit dem andern Ende 49q in die Kammer 44a mündet. Das Ende 49q kann durch eine Kappe 5. 3 abgeschlossen werden, die durch eine sich am Teil 49 abstützende Feder 54 dauernd in die wirksame Stellung gedrückt wird. Die Kappe kann jedoch bei Abwärtsbewegung des Teiles 49 vom Ende 49q des Kanales 49n abgezogen werden, da eine Querstange 53a sich auf einen Anschlag 44d aufsetzt. Der Abstand zwischen Querstange 53a und Anschlag 44d ist geringer als der maximale Hub des Ventils 47, so dass die Querstange 53a mit dem Anschlag 44d in Berührung kommt, bevor das Ventil 47 vollständig schliesst.
Vor der Bremsung nehmen die einzelnen Teile des Verteilungsventils 44 die in der Zeichnung dargestellte Stellung ein. Die überwiegende Wirkung der Feder 52 kommt gegenüber der Feder 48 im Sinne der Öffnung des Ventils 47 zum Ausdruck. Die Kammer 44a (und somit auch die Kammer 49d) sowie die Kammer 49h stehen unter Atmoshpärendruek, während die mittlere Kammer 49m einem Druck unterworfen wird, dessen Differentialwirkung auf die Membranen 49 und 49 g ebenfalls gegen das Ventil 47 gerichtet ist. Dieser Druck wird durch das Regulierventil 4 bestimmt. Da vor der Bremsung der Druck in der Hauptleitung 7 ein Maximum beträgt, verändert sich in diesem Augenblick der Druck in der mittleren Kammer 49m des Ventils 44 von einem Wagen zum andern lediglich als Funktion der Belastungen der betreffenden Wagen.
Da der maximal verfügbare Druck bestimmt ist, wird auch die Kompression der auf die Kappe 53 wirkenden Feder 54 so berechnet, dass diese Kappe am Ende 49q des Kanals 49n in ihrer wirksamen Stellung gehalten wird, solange die Querstange 53a nicht gegen den Ansehlag 44d zu liegen kommt.
Damit das Ventil 44 die Gewähr gibt, dass die Speisung des Bremszylinders im ersten Stadium unter den gegebenen Verhältnissen vor sich geht, ist es notwendig, dass, wenn in der Kammer 44a ein Druck gleich jenem Druck herrscht, welcher zum schnellen Anziehen der Bremsen erwünscht ist, dieser Druck bei Beginn der Bremswirkung der in der entgegengesetzten Richtung auf den beweglichen Teil 49 wirkenden Kraft das Gleichgewicht hält, damit das Ventil 47 zum Schliessen gezwungen wird.
Eine nähere Untersuchung der Kraft, welche den beweglichen Teilen des Regulierventils 4 und des Verteilungs-
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sowie auch die Kompression der Feder 52 so zu wählen, dass der in der Kammer 44a vorhandene, während der Herstellung des Gleichgewichtes des beweglichen Teiles 49 das Ventil 47 schliessende Druck eine Funktion des in diesem Augenblick in der Kammer 49m herrschenden Druckes darstellt und so beschaffen ist, dass jener Druck in der Kammer 44a genau gleich ist einem konstanten und willkürlichen Bruchteil des der Belastung des Wagens entsprechenden maximalen Bremsdruckes, d. i. also jener Druck, welcher bei Beginn der Bremsbewegung zum schnellen Anziehen der Bremsen erwünscht ist.
Es ist wohl verständlich, dass, wenn einerseits bei hinreichend grossen Abmessungen eine hohe Strömungsgeschwindigkeit der Luft vom Hilfsbehälter 6 über das Steuerventil 8 und weiter über das Ventil 47 zum Bremszylinder 2 erzielt wird und anderseits mit Reduktion der Fläche und Verwendung der Drosselung 45 a die Strömungsgeschwindigkeit der Luft vom Hilfsbehälter 6 durch das Regulier-
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ventil 4 und durch die mittlere Kammer 49m hinreichend herabgesetzt wird, die Entwicklung des Druckes in der Kammer 44 a und daher im Bremszylinder 2 zustande kommt, bevor das Druckgefälle in der Hauptleitung 7 (welches die Umstellung des Steuerventils 8 verursacht) in der Lage ist,
den in der mittleren Kammer 49m des Verteilungsventils 44 herrschenden Druck bis zum Augenblicke des Schliessens des Ventils 47 durch die Funktion des Regulierventils 4 wesentlich zu verändern. Es kann also angenommen werden, dass der Druck im Bremszylinder 2 im Augenblicke des Schliessens des Ventils 47 einen konstanten Bruchteil des der Belastung des Wagens entsprechenden maximalen Bremsdruckes ausmacht. Die Schliessung des Ventils 47 geht der Öffnung des Kanals 49n unmittelbar voraus, da die Querstange 53a mit dem Anschlag 44d unmittelbar vor der Schliessung in Berührung kommt.
Hiemit ergibt sich die durch das Ventil 44 bewirkte Verteilung. Nach Öffnung des Kanals 49n strömt die Luft vom Hilfsbehälter 6 über das Regulierventil 4, welches den Bremsdruck abhängig von der Belastung des Fahrzeuges und dem Druckgefälle der Hauptleitung bestimmt, über die Rohrleitung 45, die mittlere Kammer 49m, Kanal 49 M, Kammer 44 a und Rohrleitung 3 zum Bremszylinder 2. Die Dauer dieses zweiten Stadiums der Ausübung der Bremskraft wird durch die verengte regelbare Öffnung 45 a reguliert, die zwischen dem Regulierventil und dem Bremszylinder angeordnet ist. Durch diese Verengung wird die Zeit, in welcher der Bremsdruck im Bremszylinder zustande kommt, vergrössert.
Auch wird durch die Anordnung dieser verengten Öffnung die Zeit, während welcher die maximale Bremsung beim leeren Wagen zustande kommt, im wesentlichen gleich der Zeit, in welcher der maximale Bremsdruck eines belasteten Wagens zustande kommt. Die zur Erzeugung dieser Bremsdrücke erforderliche Luftmenge wird gezwungen, die verengte Öffnung unter einem Druck zu durchströmen, der nicht konstant, sondern an sich dem Regulierdruck gleich ist.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Pneumatische Bremsvorrichtung für Eisenbahnfahrzeuge, bei der die Bremskraft eines jeden Fahrzeuges sich selbsttätig mit der Belastung des betreffenden Fahrzeuges und dem Grade der Abbremsung des ganzen Zuges ändert und der Luftzutritt zu jedem Bremszylinder durch einen beweglichen Teil geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass dieser bewegliche Teil einem Druckminderventil (4) angehört und stets unter der Wirkung des Luftdruckes in der Hauptleitung (7), einer in Abhängigkeit von der Belastung des Fahrzeuges gespannten Feder, des auf die eine Seite des Bremskolbens wirkenden Betriebsdruckes und des auf die andere Seite des Bremskolbens wirkenden Gegendruckes steht.