Steuerventil für Einkammer-Güterzugsbremsen. Die bei den Personenzügen verwendeten Einkammerdruckluftbremsen können für den Betrieb der Güterzüge nicht benutzt werden, weil die Bremswirkung nicht stufenweise vermindert werden kann, weil ferner die Bremswirkung in dem hintern Teil langer Güterzüge zu spät einsetzt und weil schliess lich nur das Leergewicht der Güterwagen abgebremst werden kann.
Der Mangel, dass die Bremsen nicht stu fenweise gelöst werden können, macht sich namentlich beim Befahren längerer Gefälle bemerkbar, da dabei eine allmähliche Er schöpfung der Bremskraft eintritt, welche die Ursache von Unglücksfällen werden kann.
Das späte Einsetzen der Bremswirkung in den hintern Teilen langer Güterzüge ver ursacht beim Bremsen ein starkes Auflaufen des ganzen Zuges auf die Spitze und bei dem nachfolgenden Strecken des Zuges oft Zugs zerreissungen. Um diese zu verhüten, darf der Bremsdruck in den Bremszylindern nur ganz langsam gesteigert werden, damit der Zug sich langsam strecken kann. Das lang- Same Anwachsen des Bremszylinderdruckes verursacht aber lange Bremswege.
Wenn schliesslich nur das Leergewicht des Güterzuges abgebremst wird, so müssen, um die Bremswege in den vorgeschriebenen Grenzen zu halten, viele Bremswagen in die Züge eingestellt werden. Um das zu ermög lichen, müssen sehr viele Wagen mit Brems apparaten ausgerüstet werden, was hohe Anlagekosten erfordert.
Bei der Verwendung des Steuerventils, nach der vorliegenden Erfindung werden diese Mängel vermieden.
Auf der anliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Steuerventils in den Fig. 1 bis 3 schematisch dargestellt; Fig. 4 bis 6 zeigen verschiedene Stellun gen eines Stufenhahnes.
Mit dem Steuerkolben 1 (Fig. 1) ist ein im Deckel des Ventilgehäuses gelagerter kleiner Kolben 2 verbunden, der auf seiner rechten Kolbenseite mit der Kolbenkammer 3, auf der linken Kolbenseite durch eine Bohrung 4 mit der freien Luft dauernd in Verbindung steht. Der Steuerkolben. 1 hat drei Stellungen, eine Löse- und Füllstellung (Fig. 1), eine Abschlussstellung (Fig. 2), und eine Bremsstellung (F ig. 3), Der kleine Kolben 2 ist mit dem Steuer kolben 1 durch eine Schleife 5 verbunden, in welcher ein am Steuerkolben 1 befestigter Mitnehmerstift 6 sich gleitend bewegen kann.
Die Schleife 5 ist so bemessen, dass bei der Bewegung des Steuerkolbens 1 aus der lin ken in die rechte Endstellung der kleine Kol ben 2 mitgenommen wird, sobald der Steuer kolben 1 die Abschlussstellung (Fig. 2) er reicht hat. Geht der Steuerkolben weiter vor nach rechts in die Lösestellung (Fig. l.), so wird der kleine Kolben 2 zunächst. mit seinem kegelförmig ausgebildeten Boden 7 von dem Sitz 8 abgehoben und dann mitgeschleppt, bis der Steuerkolben 1 die rechte Endstel- lung (Fig. 1) erreicht hat.
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende: Beim Laden der Bremse ge langt die Druckluft aus der Bremsleitung durch das Anschlussrohr 9, die Staubkammer 10, Kanal 11, Bohrungen 12 und 21 und Kanal 13 in die Kolbenkammer 3 und schiebt den Steuerkolben 1 mitsamt dem Steuerschie ber 14 in die rechte Endstellung, die Füll stellung. Die Leitungsluft kann nunmehr von der Staubkammer 10 durch den Kanal 15 in die Steuersahieberkammer 16 und das An schlussrohr 17 in den (nicht dargestellten) Hilfsluftbehälter gelangen. Derselbe wird aufgeladen. War eine Bremsung vorausge gangen, so kann die im Bremszylinder 37 vorhandene Druckluft längs des Weges 36, 35, 34, durch den Kanal 18, Schieberhöh lung 19 und den Kanal 20 ins Freie ab strömen. Die Bremse wird gelöst.
Sobald in der Steuerkammer 3 Druck vorhanden ist, übt der kleine Kolben 2, der auf seiner lin ken Seite mit der freien Luft in Verbin dung steht, auf den Steuerkolben 1 einen Zug nach links aus. Die wirksamen Kolben flächen des Steuerkolbens sind demnach nicht gleich; auf der linken Seite ist die wirksame Fläche vielmehr um den Betrag der Fläche. des kleinen Kolbens geringer als auf der rechten Kolbenseite. Infolgedessen sind die auf die beiden Seiten des Steuerkolbens aus geübten Kräfte schon im Gleichgewicht, be vor der Hilfsluftbehälter voll auf die Höhe des Leitungsdruckes aufgeladen ist.
Wenn beispielsweise der Bremsleitungs druck 5 Atmosphären und die Fläche des kleinen Kolbens 5 % der Fläche des Steuer kolbens beträgt, so ist Gleichgewicht vor handen, sobald auf der grösseren rechten Fläche des Steuerkolbens der Hilfsbehälter druck auf 4,75 Atmosphären angewachsen ist. Der Steuerkolben bleibt dabei in seiner rechten Endstellung (Fig. 1) stehen. Sobald bei dem weiteren Aufladen des Hilfsluftbe hälters auf der rechten Kolbenseite ein ge wisser Überdruck erreicht ist, der zur Über windung der Reibung des Steuerkolbens und des Steuerschiebers genügt, setzt sich der Steuerkolben 1 nach links in Bewegung. Ist die Abschlussstellung (Fig. 2) erreicht, so setzt sich der kleine Kolben 2 auf den Sitz 8 auf; er übt infolgedessen auf den Steuer kolben keinen Zug nach links aus. Der Steuerkolben bleibt in dieser Stellung stehen.
Die Bremse ist geladen. Die beiden wirk samen Kolbenflächen des Steuerkolbens sind in dieser Stellung wieder gleich gross.
In der Abschlussstellung ist der Ladeka nal 15 durch den Steuerschieber 14 abge schlossen; es kann also keine Leitungsluft mehr in den Hilfsluftbehälter gelangen. Ausserdem ist auch der Kanal 18 durch den Schieber abgeschlossen. Die Verbindung des Bremszylinders mit der freien Luft durch den Kanal 18 Schieberhöhlung 19 und Ka nal 20 ist demnach unterbrochen. In diesem geladenen Zustand der Bremse herrscht auf der linken Seite des Steuerkol bens der Leitungsdruck, zum Beispiel 5 At mosphären. auf der rechten Kolbenseite der Hilfsbehälterdruck von 4,75 Atmosphären zuzüglich dem Überdruck, der zur Überwin dung der Kolben- und Schieberreibung erfor derlich war.
Beträgt letzterer beispielsweise 0,1 Atmosphären, so ist auf der rechten Kol benseite ein Druck von 4.75 und 0,1 -1-,85 Atmosphären vorhanden. Soll nun gebremst werden, so wird der Bremsleitungsdruck ermässigt, der Steuerkol ben 1 setzt sich aber erst nach links in Be wegung, wenn der Hilfsbehälterdruck von 4,85 Atmosphären um den Betrag, der zur Überwindung der Reibung des Steuerkolbens und des Steuerschiebers erforderlich ist, also um 0,1 Atmosphäre unterschritten ist. Sobald demnach der Leitungsdruck unter 4,75 At mosphären gesunken ist, geht der Steuer kolben nach links in die Bremsstellung (Fig. 3). Die Schleife 5 schiebt sich dabei in die hohle Kolbenstange des Steuerkolbens hin ein.
Kanal 15 und 20 bleiben durch den Schie ber 14 abgeschlossen, Kanal 18 wird durch den Schieberlappen 21 freigelegt und es kann Hilfsbehälterluft in den Bremszylinder strömen und die Bremsen anziehen. Da zwi schen der Abschlussstellung und der Brems stellung der kleine Kolben 2 nicht mitwirkt, erfolgt das Bremsen bei Betriebs- und Voll bremsungen in der bisher üblichen Weise.
Soll die ausgeführte Bremsung ver- schwächt werden, so wirt der Bremslei tungsdruck nur um einen gewissen Betrag erhöht. Sobald die Druckerhöhung 0,1 Atmo sphäre erreicht hat, genügt die Kraft des Steuerkolbens, um die Schieber- und Kolben reibung zu überwinden, und es geht der Steuerkolben nach rechts bis in die Ab schlussstellung. Hier muss er so lang stehen bleiben, bis der Bremsleitungsdruck um wei tere 0,25 Atmosphäre gewachsen ist, worauf er dann weiter nach rechts in die Lösestel lung geht. In dieser (Fig. 1) verbindet die Schieberhöhlung 19 den Kanal 18 mit Kanal 20, und es kann Druckluft aus dem Brems zylinder ins Freie abströmen; die Bremse wird gelöst.
Gleichzeitig gelangt aber durch den frei gelegten Kanal 15 Bremsleitungslüft in den Hilfsbehälter und ladet denselben auf. Sobald der Hilfsbehälterdruck eine gewisse Höhe erreicht hat, zieht der kleine Kolben 2 den Steuerkolben wieder in die Abschlussstellung (Fig. 2). Kanal 18 wird durch den Schieber abgeschlossen und damit das weitere Ab strömen der Bremsluft aus dem Bremszylin- der unterbrochen. In letzterem bleibt also ein gewisser Bremsdruck bestehen.
Bei weiterer geringer Druckerhöhung in der Bremsleitung wiederholt sich der Vor gang, die Bremse kann stufenweise gelöst werden.
Mit dieser Einrichtung wirkt die Ein kammerbremse demnach in der gleichen Weise wie eine Zweikämmerbremse: Da während der Fahrt der Steuerkolben in Abschlussstellung (Fig. 2) steht, wobei die Verbindung des Hilfsluftbehälters mit der Bremsleitung unterbrochen ist, so kann auch bei sehr langsamer Druckverminderung in der Bremsleitung keine Entladung des Hilfs luftbehälters wie bei den Einkammerbremsen über die Füllnut oder Füllbohrung eintreten. Wenn nun in der Bremsleitung eines Zuges ein Abschlusshahn irrtümlicherweise geschlos sen blieb und in dem hinter dem abgeschlos senen Hahn laufenden Zugteil infolge der unvermeidlichen Undichtheit der Leitungs druck allmählich sinkt, so werden nach einer gewissen Zeit die Bremsen in diesem Zugteil selbsttätig angelegt. Dadurch wird eine hohe Betriebssicherheit erreicht.
Beim Laden der Bremse (Fig. 1) strömt die von der Bremsleitung kommende Druck luft durch den Kanal 11, die Bohrungen 12 und 21 und den Kanal 13 in die Kolben kammer 3. Vor der Bohrung 12 ist ein klei ner, lose gedichteter Kolben 22 angeordnet, der in seiner untersten, senkrechten Lage durch ein Blech 23 gehalten wird. In seiner obersten Lage legt sich der kleine Kolben 22 gegen einen Sitz 24 und unterbricht damit die Verbindung zwischen dem obern Teil des Kanals 11 mit der Kolbenkammer 3.
Diese Vorrichtung wirkt wie folgt: Beim Bremsen strömt die in der Kolben kammer 3 befindliche Druckluft auf dem gleichen Wege -durch die Bohrungen 12 und 21, Kanal 11 in die Bremsleitung 9 zurück. Die Querschnitte in der weiten Bohrung 12 und der engen Bohrung 21 sind zusammen nun' so bemessen, dass bei den hintern Wagen des längsten Güterzuges bei Vollbremsungen die in der Kolbenkammer 3 befindliche Druckluft so schnell in die Bremsleitung zu rückströmen kann, dass keine Differenz zwi schen dem Druck in der Kolbenkammer 3 und dem der Bremsleitung entsteht.
In dem vordern Teil des langen Güter zuges ist bei Vollbremsungen die Druckab nahme in der Bremsleitung aber wesentlich stärker wie am Zugschluss. Die Luft aus der Kolbenkammer 3 kann dort durch die beiden Bohrungen 12 und 21 nicht schnell genug in die Bremsleitung zurückströmen, dadurch entsteht ein geringer Überdruck in der Kol benkammer 3, welcher den kleinen Kolben 22 gegen den Sitz 24 drückt. Der Abfluss der Luft durch die weite Bohrung 12 ist damit gesperrt, der weitere Abfluss kann nur durch die enge, ständig offene Bohrung 21 erfolgen. Diese ist nun in ihrem Querschnitt so be messen, dass sich die Kolbenkammer nur in einer gewissen Zeit langsam entleeren kann; auch der Steuerkolben 1 wird dadurch ge zwungen, langsam vorzugehen, so dass er erst nach einer gewissen Zeit die Bremsstellung erreicht.
Infolgedessen wird in dem vordern Teil des Zuges das Anspringen der Steuer ventile um eine gewisse Zeit verzögert. Durch geeignete Bemessung des Querschnittes der engen Bohrung 21 kann die Verzögerung so weit getrieben werden, dass die Bremsen vorne und hinten im Zuge bei Vollbremsungen im gleichen Augenblick zur Wirkung kommen.
In der Mitte des Zuges ist die Verzöge rung im Vorgehen des Steuerkolbens gerin ger, weil sich infolge der dort langsamen Druckverminderung in der Bremsleitung, die zum Anheben des kleinen Kolbens 22 erfor derliche Druckdifferenz etwas später bildet und die Kolbenkammer 3 schon teilweise entlüftet ist, wenn der kleine Kolben 22 die Bohrung 12 abschliesst.
Bei Betriebsbremsungen bildet sich in folge der langsamen Druckverminderung in der Bremsleitung keine Druckdiffe renz zwischen der Kolbenkammer und der Bremsleitung; die weite Bohrung 12 bleibt dabei ständig offen, so dass der Ab fluss der Druckluft aus der Kolbenkammer nicht gehemmt wird. Sobald bei Vollbrem- sungen der Druck in der Kolbenkammer 3 auf den Bremsleitungsdruck gesunken ist, fällt der kleine Kolben durch sein Eigenge wicht in seine untere Lage und öffnet damit den Weg durch die weile Bohrung 12.
Durch die beschriebene Einrichtung wird das gleichzeitige Anspringen aller Steuerven tile eines langen Zuges erreicht und dadurch das Auflaufen des hintern Zugteils auf die Zugspitze verhindert. Infolgedessen darf auch der Bremsdruck im Bremszylinder schneller als bei den vorhandenen Güterzugsbremsen gesteigert werden, wodurch eine wesentliche Kürzung des Bremsweges erreicht wird.
Um ausser dem Leergewicht des Güter wagens auch das Gewicht der jeweiligen Last in bestimmten Stufen abbremsen zu können, ist an dem von der Schieberkammer nach dem Bremszylinder führenden Kanal 18, die nach stehend beschriebene Vorrichtung ange schlossen: Die in den Fig. 1 bis 3 gezeichnete Vor richtung besitzt drei Abbremsstufen zum Abbremsen des Gewichtes des leeren, des Halbbeladenen und des vollbeladenen Wa gens. Die Vorrichtung besitzt zwei lose unter einander angeordnete Kolben 25, 26, welche in dem gemeinschaftlichen Gehäuse 27 unter gebracht sind. Der oberste Kolben 28, wel cher mit dem Ventil 29 fest verbunden ist, dient nur zur Abdichtung nach unten; durch eine Feder 30 wird das Ventil 29 in der un tern, geöffneten Stellung gehalten.
Die Räume unter den Kolben 25 und 26 sind durch die Kanäle 31 und 32 mit dem Stufenhahn 33 verbunden. Der Kanal 31 liegt jedoch nicht in der gleichen Ebene wie der Kanal 32, sondern etwas dahinter.
Der Stufenhahn 33 ist in den von der Schieberkammer kommenden Kanal 18 ein gebaut. Vom Stufenhahn 33 führt ein Ka nal 34 zum Ventilraum 35 und von da durch die Leitung 36 zum Bremszylinder 37. Der Stufenbahn 33 besitzt drei in der gleichen Ebene liegende Bohrungen Z', ZZ und Z3 von verschiedenem grossem Querschnitt (Fig. 1 und 3); ferner in der gleichen Ebene noch die Bohrungen Z' und Z5, sowie eine weitere hinter der Bohrung Z5 liegende Bohrung Z6 (Fig. 5). Die Bohrungen Z4, Z5, und Z6 haben die gleiche lichte Weite wie die Bohrung Z3.
Die Fig. 1 und die Fig. 4 zeigt die Stel lung des Stufenhahnes für die Abbremsung des vollbeladenen Wagens. Dabei wirkt die Vorrichtung wie folgt: Beim Bremsen strömt die vom Steuerven til kommende Hilfsbehälterluft durch den Ka nal 18 und die weite Bohrung Z3 in die Höh lung des Stufenhahnes 33, von da weiter durch die Bohrung Z5 und den Kanal 34 in den Ventilraum 35, dann über das geöffnete Ven til 29 und durch die Leitung 36 nach dem Bremszylinder 37. Bei dieser Stellung des Stufenhahnes bleibt der Luftweg von der Schieberkammer nach dem Bremszylinder dauernd offen; die Bremse wirkt wie bisher und mit dem höchsten Bremsdruck.
Die Fig. 3 und 5 zeigen die Stellung des Stufenhahnes für die Abbremsung des mit halber Last beladenen Wagens. Der Stufen hahn 33 ist dabei soweit gedreht, dass die engere Bohrung Z2 vor dem Kanal 18, die Bohrung Z4 vor dem Kanal 34 und die hin ter der Bohrung Z5 liegende Bohrung Z6 vor dem Kanal 31 liegt. Die Vorrichtung wirkt dann wie folgt: Die von der Schieberkammer kommende Druckluft gelangt durch die Lei tung 18 und die Bohrung Z2 in den Hohl raum des Stufenhahnes 33, weiter durch die Bohrung Z4 und durch den Kanal 34 in den Raum 35 und von da ab über das geöffnete Ventil 29 und durch die Leitung 36 in den Bremszylinder 37.
Gleichzeitig strömt die Druckluft aber auch von dem Hohlraum des Stufenhahnes 33 durch die Bohrung Z6 in den Kanal 31 und unter den Kolben 25. In dem Bremszylinder und in dem Raum unter dem Kolben 25 herrscht demnach der gleiche Druck. Sobald nun der Druck in dem Bremszylinder die jenige Höhe erreicht hat, welche erforderlich ist, den halbbeladenen Wagen in der üb lichen Höhe, etwa 80% seines Gewichtes ab zubremsen, wird infolge der entsprechend be messenen Fläche des Kolbens 25 der Gegen- druck der Feder 30 und der des kleinen Kol bens 28 überwunden. Der Kolben 25 geht in die Höhe, schliesst das Ventil 29 und unter bricht dadurch den weiteren Zufluss von Druckluft nach dem Bremszylinder. Der zum Abbremsen des halbbeladenen Wagens erforderliche Bremszylinderdruck bleibt er halten.
Soll schliesslich nur das Gewicht des lee ren Wagens abgebremst werden, so wird der Stufenhahn weiter gedreht, bis die engste Bohrung Z1 vor dem Kanal 18, die Bohrung Z3 vor dem Kanal. 34 und die Bohrung Z5 vor dem Kanal 32 liegt (Fig. 6). Der Kanal 31 bleibt verschlossen, weil die Bohrung Z4 in einer andern Ebene wie dieser Kanal liegt. Mit der Höhlung des Stufenhahnes ist nur der Unterraum des Kolbens 26 verbunden.
Die Vorrichtung wirkt in dieser Stellung wie folgt: Die von der Schieberkammer kommende Druckluft strömt durch den Kanal 18 und die engste Bohrung Z1 in die Höhlung des Stufenhahnes, weiter durch die Bohrung Z3 in den Kanal 34 und durch den Raum 35 und den Kanal 36 in den Bremszylinder 37. Gleichzeitig strömt die Druckluft aber auch von dem Hohlraum des Stufenhahnes 33 durch die Bohrung Z5 in den Kanal 32 und unter den Kolben 26.
Sobald nun der Druck im Bremszylinder genügt, um das Gewicht des leeren Wagens in der üblichen Höhe abzubremsen, hebt der unter dem Kolben 26 wirkende gleiche Druck denselben in die Höhe, schliesst dadurch das Ventil 29 und verhindert die weitere Druck zunahme im Bremszylinder.
Die beiden Kolben 25 und 26 sind nicht fest miteinander verbunden, so dass beim Hochgehen des Kolbens 25 der Kolben 26 in seiner Lage verbleibt.
Der Stufenhahn 33 wird durch ein ge eignetes Gestänge von Hand aus eingestellt. Für jede Abbremsstufe ist mit Ausnahme der Stufe für die Abbremsung des vollbela denen Wagens ein besonderer Kolben erfor derlich. Bei Wagen mit geringer Tragfähig- keit wird man mit der Abbremsung des lee ren und des vollbeladenen Wagens auskom men können. Bei Wagen mit grosser Trag fähigkeit, etwa 30 Tonnen und darüber, wird man mehr Stufen vorsehen müssen, etwa die Abbremsung des leeren, des mit ein Drittel, mit zwei Drittel seiner Tragfähigkeit bela denen und des vollbeladenen Wagens, um die Bremswirkung des Wagens bei den ver schiedenen Beladungen, weitgehendst auszu nützen.
Damit die Bremsungen eines Zuges mög lichst ruhig verlaufen, muss dafür gesorgt werden, dass in allen Bremszylindern der höchste Druck möglichst in der gleichen Zeit Erreicht wird. Diese gleiche Füllzeit muss auch bei den verschiedenen Abbremsstufen innegehalten werden. Um das zu erreichen, sind die in dem Stufenhahn 33 vorhandenen Bohrungen Z1, Z2 und Z3, durch welche die Druckluft nach dem Bremszylinder strömt, in ihren Querschnitten entsprechend bemes sen. Da beim Lösen der Bremsen die vom Bremszylinder ins Freie abströmende Luft diese Bohrungen wieder passieren muss, wird auch bei den verschiedenen Stufen stets die gleiche Lösezeit und dadurch ein ruhiges Entbremsen des Zuges erreicht.
Um zu verhindern, dass der Hilfsluftbe hälter nach einer Bremsung früher aufgela den, ehe die Bremse vollständig gelöst ist, ist in dem von der Staubkammer 10 nach der Steuerschieberkammer 16 führenden Kanal 15 ein Hahn 38 eingebaut, welcher mit dem Stufenhahn 33 durch das punktiert gezeich nete Gestänge zwangsläufig verbunden ist. Beim Drehen des Stufenhahnes 33 dreht sich der Hahn 38 um den gleichen Weg. In dem Hahn 38 sind nun Drosselöffnungen x1, x2, Fig. 3, vorgesehen; dieselben korrespon dieren in ihrer Lage mit den Öffnungen Z1, Z2, Z3 und haben einen solchen Querschnitt, dass bei allen Abbremsstufen das Aufladen des Hilfsluftbehälters durch Drosselung der von der Staubkammer 10 nach der Steuer schieberkammer 16 strömenden Druckluft erst nach dem vollständigen Lösen der Bremse beendigt ist.
Mit der beschriebenen Einrichtung kön nen lange Güterzüge sicher über lange und steile Gefälle herabgefahren werden; infolge der Verhinderung des Auflaufens des Zuges auf dessen Spitze werden bei Vollbremsungen kurze Bremswege erzielt und schliesslich durch das gleichmässige Abbremsen der je weiligen Lasten der Güterwagen die Aus rüstungskosten des Fahrparkes stark ver mindert.