Druckluft und Bremsen

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Die Anwendung von Druckluft war seit der Einführung der damit betriebenen Bremsen ein wichtiger Bereich des mechanischen Aufbaus. Bei elektrischen Lokomotiven wurde diese komprimierte Luft auch für andere Aufgaben genutzt. Dabei musste diese jedoch zuerst hergestellt werden. Wir beginnen damit, dass wir die Abdeckung des Vorbaus zwei öffnen. So können wir einen Blick in den Innenraum und die dort montierten Teile werfen.

Bei den Lokomotiven mit den Nummern 10 601 bis 10 636 wurden zwei identische Kompressoren der Firma BBC zum Einbau vorgesehen. Die im Vorbau bezogene Luft wurde da-bei in einem Zylinder mit der Hilfe eines Kolbens in die Leit-ungen geschöpft.

Aus diesem Grund sprach man beim Modell auch von einem Kolbenkompressor. Zwei Exemplare wurden benötigt, damit die erforderliche Schöpfleistung auf der Maschine erbracht werden konnte.

Auf Bestreben der Schweizerischen Bundesbahnen SBB, die eine Reduktion bei den Ersatzteilen wünschte, wurde bei den Lokomotiven mit den Nummern 10 637 bis 10 714 ein Modell der Firma MFO eingebaut.

Der Kolbenkompressor der MFO arbeitete nach den gleichen Prinzip, hatte jedoch eine deutlich höhere Schöpfleistung erhalten. Aus diesem Grund konnte hier auf den Einbau ein-es zweiten Kompressors verzichtet werden.

Egal von welchem Hersteller der Kompressor effektiv ge-baut wurde, das Prinzip der Erzeugung von Druckluft war gleich. Mit einem Kolben wurde die im Vorbau bezogene und gefilterte Luft in ein geschlossenes System gepumpt. So lange die dort bezogene Luft jene, die geschöpft wurde, nicht überstieg, wurde der Luftdruck in der Leitung immer mehr erhöht. Wir haben damit die auf der Lokomotive benötigte Druckluft erzeugt.

Die am Kompressor angeschlossene Leitung wurde am Ölabscheider vorbei geführt. In diesem Bauteil wurde allenfalls ausgeschiedene Feuchtigkeit gesammelt. Dabei bestand diese aus Wasser, das aus der Luft stammte und aus den Schmiermitteln des Kompressors. Die so entstandene und gesammelte Emulsion konnte im Unterhalt abgelassen werden. Die Funktion des Ölabscheiders entsprach daher den später verbauten Wasserabscheidern.

Geendet hatte die vom Kompressor stammende Leit-ung bei den beiden aussen unter dem Umlaufblech montierten Hauptluftbehältern. Durch die Montage der Behälter in unmittelbarer Umgebung des Kompressors und der damit verbundenen Erzeugung konnten lange Leitungen vermieden werden.

Die Aufgabe der Behälter bestand jedoch darin, kurz-fristig grosse Mengen an Druckluft bereitzustellen. Das war dank dem grossen Volumen kein Problem.

Mit zunehmender Betriebsdauer der Kompressoren und bei geringem Verbrauch, stieg der Luftdruck im System der Druckluft immer mehr an.

Im Gegensatz zur Luftpumpe der Dampfmaschinen stellte jedoch die elektrische Lösung nicht bei einem bestimmten Wert ab.

Der Motor drehte so lange, bis der Widerstand zu gross war. Das war jedoch erst der Fall, wenn die maximalen Werte in den Leitungen längst über-schritten waren.

Damit es bei einer fehlerhaften Bedienung nicht zu Beschädigungen kommen konnte, war in der Zuleitung vom Kompressor ein Überdruckventil verbaut worden.

Dieses Ventil öffnete automatisch wenn der eingestellte Wert von acht bar überschritten wurde. Die nun vorhandene Öffnung war so gross, dass der Druck in der Leitung nicht mehr weiter ansteigen konnte. Da die Druckluft mit grossen Lärm entwich, sollte auch das Personal das Versäumnis bemerken.

Wenn wir wieder zu den Hauptluftbehältern zurückkehren und uns das Schema der Leitungen ansehen, dann fällt auf, dass die beiden Behälter für unterschiedliche Zwecke vorgesehen wurden. Einer der Kessel war für die Apparate vorgesehen, der andere Behälter war für die Bremsen. Diese Aufteilung war auch in den Leitungen vorgesehen worden. Zudem waren die beiden Luftkessel unterschiedlich ausgerüstet worden.

Beginnen wir mit dem Hauptluftbehälter für die Apparate. Auch wenn Sie es mir nicht glauben, dieser Teil war wichtiger, als die Versorgung der Bremsen.

Damit hier die wichtige Druckluft gespeichert werden konnte, waren auf beiden Seiten des Kessel die entsprechen Absperr-hähne vorhanden.

Dank diesen konnte die Druckluft in diesem Behälter einge-schlossen werden und stand so auch nach längerer Zeit zur Ver-fügung.

Die an diesem Behälter angeschlossene Apparateleitung stand Verbrauchern auf der Lokomotive zur Verfügung. Dazu gehörten Bauteile der elektrischen Ausrüstung, aber auch mechanische Komponenten.

Wichtig war nur, dass die Bremsen in der Regel nicht dazu ge-hörten. Das Problem dabei bestand gerade bei den elektrischen Bauteilen, denn diese wurden benötigt um die Druckluft auf dem Fahrzeug zu ergänzen.

Fehlte die Druckluft im Apparatebehälter konnte versucht wer-den, auch noch den Vorrat aus dem Behälter für die Bremsen zu nutzen.

Dazu war ein Absperrhahn vorhanden, welcher die beiden Be-hälter verband. Wenn auch das nicht ausreichte, konnten die Stromabnehmer nicht mehr gehoben werden. In der Folge fehlte die Energie um den Vorrat wieder zu ergänzen. Ein grosses Problem, das gelöst werden musste.

Der Hauptschalter konnte von Hand eingeschaltet werden. Bei den Stromabnehmern war dies jedoch nicht möglich. Daher konnte die für diese benötigte Druckluft manuell erzeugt werden. Dazu war eine Handluftpumpe verbaut worden. Damit nur die Bügel versorgt wurden, war ein Umschalthahn vorhanden. Die Stromabnehmer wurden so gehoben, aber auch nur, wenn die Dachleiter richtig verriegelt war, denn diese senkte sonst die Bügel wieder.

Wir werden uns die weiteren Verbraucher der elektrischen Ausrüstung später noch genauer ansehen. Jedoch waren an der Apparateleitung auch Teile des mechanischen Teils angeschlossen worden und diese wollen wir nicht vernachlässigen. Sie wurden nur benötigt, wenn genug Druckluft vorhanden war und das war der Grund, warum die Handluftpumpe mit dem Umschalthahn versehen worden war. Doch nun zu den Bauteilen.

Versorgt wurde die auf dem Dach des Führerhauses montierte Lokpfeife. Diese wurde von den Dampf-lokomotiven übernommen und nun mit Druckluft betrieben. Das hatte zur Folge, dass sie einen etwas anderen Klang erzeugte und nicht mehr so laut war.

Ein im Führerstand montierter Griff öffnete ein Ventil, so dass die Druckluft zur Pfeife gelangte. Je nach der Zugkraft am Griff ertönte ein anderer Klang und auch die Lautstärke konnte geregelt werden.

Des weiteren waren auch die Sandstreueinrichtungen, die Antriebe für die Wischer und Manometer an der Apparateleitung angeschlossen worden. Dabei dienten die Manometer nur der Kontrolle des in den Behältern vorhandenen Druckes. Genau genommen wurde nur jener des Apparatebehälters kontrolliert. Doch der dort gemessene Wert war auch beim Behälter für die Bremsen vorhanden. Daher kehren wir zu diesem zurück.

Beim Luftbehälter für die Bremsen, konnte die Druckluft ebenfalls eingeschlossen werden. Dazu war jedoch in der Zuleitung vom Kompressor nur ein Rückschlagventil eingebaut worden. In der Leitung zu den Bremsventi-len baute man jedoch einen üblichen Absperrhahn ein.

Damit konnte zwar der Luftvorrat eingeschlossen werden, jedoch war nicht gesichert, dass der Druck er-halten blieb. Da die Bremsen jedoch erst auf der Fahrt benötigt wurden, kein Problem.

Es wird nun Zeit, dass wir zu den Druckluftbremsen kommen. Diese wurden von dem zuvor vorgestellten Luftbehälter mit der Druckluft versorgt. Verbaut war jedoch die immer wieder erwähnte Doppelbremse nach Westinghouse. Diese teilte sich aber in zwei unabhängig arbeitende Bremssysteme auf. Beginnen werden wir dabei mit der einfacher arbeitenden direkten Bremse, die damals als Regulierbremse bezeichnet wurde.

Bei der direkten Bremse wurde über ein entsprechendes Bremsventil Druckluft vom Hauptluftbehälter in eine Leitung entlassen. Das verbaute Ventil erlaubte dabei eine Regulierung bis zu einem Wert von 3.5 bar. Dabei konnte bis zu dem Wert jedoch jeder beliebige Luftdruck eingestellt werden. Wegen dieser Regulierung wurde diese Bremse als Regulierbremse bezeichnet. Sie war damals sowohl auf den Lokomotiven, als auch bei den Reisezugwagen vorhanden.

Damit die Anhängelast auch mit dieser Bremse abgebremst werden konnte, endete die Leitung nicht nur bei den Bremszylindern. Vielmehr wurde sie zu den beiden Stossbalken geführt und dort geteilt. Mit den beiden Luftschläuchen, die über eine spezielle Kupplung und einen Absperrhahn beim Stossbalken verfügten, konnten die Wagen angeschlossen werden. Die Kupplung war so ausgelegt worden, dass sie bei einer Zugstrennung geöffnet wurde.

Gerade in dem vorher vorgestellten Fall, fiel die Regulierbremse aus und konnte nicht mehr genutzt werden. Damit aber trotzdem mit dem Zug angehalten werden konnte, wurde das zweite von Westinghouse bei der Doppelbremse vorhandene Bremssystem genutzt. Diese wurde damals als Westinghousebremse bezeichnet. Jedoch entsprach dieses Bremssystem der heute bekannten indirekten, oder auch automatischen Bremse.

Auch bei der Westinghousebremse wurde über ein Bremsventil eine Leit-ung ab dem Luftbehälter mit Druckluft versorgt. Diese zweite Leitung wurde als Hauptleitung bezeichnet.

Sie endete nicht nur bei den Bauteilen auf der Lokomotive, sondern auch bei den beiden Stossbalken.

Dort wurde sie geteilt und stand eben-falls in zwei Luftschläuchen mit Ab-sperrhahn der Anhängelast zur Verfüg-ung. Dabei waren jedoch andere Kupplungen vorhanden.

Die Hauptleitung arbeitete anders, als das bei der Regulierbremse vorhanden war. Um hier die Bremsen zu lösen, musste in der Leitung ein Druck von fünf bar vorhanden sein.

Wurde dieser Wert nun über das Bremsventil, oder durch eine Trennung im Zug abgesenkt, sprach die Bremse an. Sie wirkte daher auch, wenn in der Hauptleitung keine Druckluft vorhanden war. Das war auch der Grund, warum immer wieder von automatischer Bremse gesprochen wurde.

Damit nun aber bei der Reduktion des Luftdruckes auf der Lokomotive eine Bremsung erfolgen konnte, musste in der Leitung zum Bremszylinder ein Ventil verbaut werden. Bei diesem Ventil handelte es sich um ein Steuerventil der Bauart Westinghouse. Dieses Ventil war einlösig. Mit anderen Worten, bei einer Erhöhung des Luftdruckes wurde die Bremse wieder vollständig gelöst. In dem Fall wirkte nur noch die vorher vorgestellte Regulierbremse.

Wurde eine Bremsung eingeleitet, steuerte das Ventil um und es wurde Druckluft aus einem Hilfsluftbehälter zu den beiden Bremszylindern geführt. Je nach Einstellung des Steuerventil erfolgte das mit der schnelleren Personenzugsbremse, oder mit der langsamen G-Bremse. In jedem Fall wurde im Bremszylinder ein maximaler Luftdruck von 3.9 bar erreicht. Sie sehen, dass nun eine leicht höhere Bremskraft, als bei der Regulierbremse vorhanden war.

Auf der Lokomotive wurden zwei Steuerventile verbaut. Eines davon war für die beiden Bremszylinder der Triebachsen vorgesehen. Das zweite Ventil versorgte jedoch die zwei Zylinder des Laufdrehgestells.

Damit haben wir eine Lösung erhalten, die aus zwei Teilen bestand. Auf die Triebachsen entfiel dabei ein Anteil von 60%. Nur bei den ersten vier Maschinen mit den Nummern 10 601 bis 10 604 war der Anteil mit 50% etwas tiefer.

Bremsen bei einem Laufdrehgestell waren in der Schweiz durchaus üblich und sie wurden erfolgreich bei den Lokomotiven A3t der Gotthardbahn eingeführt. Die hier noch vorhandene einzelne Laufachse war jedoch nicht mit einer Bremse versehen worden.

Auch das war durchaus üblich, da in der Schweiz in der Regel Laufachsen nicht abgebremst wurden. Wir jedoch haben damit bei den mechanischen Teilen der Bremse zwei Lösungen erhalten.

Wir beginnen mit den Bremsen bei den drei Trieb-achsen. Für diese waren zwei Bremszylinder vorhanden. Diese wurden durch die zugeführte Druckluft ausgestossen und so die Bremsung eingeleitet. Wurde die Druckluft wieder entlassen, sorgte eine Rückholfeder dafür, dass die Bremsen richtig gelöst wurden. Ein Prinzip, das auch bei anderen Baureihen so gelöst wurde und das galt auch für das am Bremszylinder angeschlossene Bremsgestänge.

Das Bremsgestänge an einem Bremszylinder sorgte dafür, dass die Kraft der Druckluft auf die Klotzbremse übertragen wurde. Die Bremsklötze wurden nun gegen die Lauffläche gepresst und so das Rad an der freien Drehung gehindert. Durch die nun vorhandene Reibung wurde der Bremsbelag abgenutzt und gleichzeitig erwärmt. Damit dieser Verschleiss ausgeglichen werden konnte, war im Bremsgestänge ein manuell verstellbarer Gestängesteller vorhanden.

Jeder Bremszylinder wirkte mit zwei Bremsklötzen beidseitig mit je einem Klotz pro Seite auf das Trieb-rad der äusseren Achse. Zusätzlich wurde aber auch noch ein Bremsklotz der mittleren Triebachse am Bremsgestänge angeschlossen.

Dabei war es aber der gegenüberliegende Klotz. Mit anderen Worten, die mittlere Triebachse wurde von zwei Bremszylindern abgebremst und die wirkten über Kreuz auf die Lauffläche des Rades.

Dadurch wirkte jeder Bremszylinder auf insgesamt sechs Bremsklötze, die auf 1.5 Achsen verteilt wur-den. Insgesamt wurden die Triebachsen der Lokomo-tive mit zwölf Klötzen abgebremst, was damals einem guten Wert bei der Klotzbremse bedeutete.

Jedoch müssen wir bedenken, dass hier die Bremse für eine Höchstgeschwindigkeit von 90 km/h ausge-legt worden war und es keinen helfenden Tender gab. Trotzdem wurde die Bremskraft noch mit den Bremsen des Laufdrehgestells ergänzt.

Bevor wir zu den Bremsen des Laufdrehgestells kom-men, müssen wir noch ein grosses Problem lösen. Die vorgestellten Bremssysteme arbeiteten mit Druckluft. Fehlte diese jedoch, war auch die Wirk-ung der Druckluftbremsen nicht mehr gegeben.

Daher musste noch eine rein mechanisch wirkte Lösung eingebaut werden. Aus diesem Grund wurde an den beiden Gestängen jeweils eine vom benach-barten Führerstand aus bediente Handbremse einge-baut.

Die Handbremse war als Spindelbremse ausgeführt worden und sie konnte mit einer Arretierung gesichert werden. Daher durfte diese rein mechanisch wirkende Bremse zur Berechnung des Stillhaltebremsgewichtes genutzt werden. Bei der Baureihe Ae 3/6 I wurde für jede Handbremse ein Bremsgewicht von 24 Tonnen angegeben. Mit den beiden Kurbeln konnte somit ein Wert von 48 Tonnen erreicht werden. Das entsprach rund 50%.

Um den Teil der mechanischen Bremsen abzuschliessen, müssen wir jedoch noch zum Steuerventil des Laufdreh-gestells wechseln. Auch hier waren zwei Bremszylinder eingebaut worden.

Wegen dem fehlenden Platz war für jede Seite ein Zylinder zuständig. Das Drehgestell hatte daher die Aufteilung in der Längsrichtung und nicht quer, wie das bei den Trieb-achsen der Fall war. Berücksichtigt werden musste das bei der Bremsprobe.

Jeder Bremszylinder wirkte zudem auf beide Seiten. Die beiden von der Druckluft ausgestossenen Kolben drückten über ein kurzes Bremsgestänge einen Bremsklotz gegen die Lauffläche des Rades.

Um auch hier die Abnützung des Bremsbelages in der Werkstatt nachzustellen, war eine entsprechende Vorrichtung verbaut worden. Diese Drehgestellbremse der Bauart Gotthardbahn hatte vier weitere Bremsklötze, die zur Verzögerung beitrugen.

Mit den nun bei dieser Lokomotive vorhandenen 16 Klötzen konnte bei der P-Bremse ein Bremsgewicht von 65 Tonnen erreicht werden. Bei der Bremsrechnung ergab das bei einem Gewicht der Lokomotive von 95 Tonnen ein Verhältnis von 68 %. Da aber die Maschinen der Baureihe Ae 3/6 I unterschiedliche Gewichte hatten, konnte der Wert ändern. Die hier gemachten Angaben gelten deshalb für die schwersten Modelle und daher wurde das Verhältnis nicht schlechter.

Wurde im besetzten Führerstand die Güterzugsbremse eingestellt, verringerte sich das Bremsgewicht auf einen Wert von 60 Tonnen. Die Lokomotive erreichte so noch ein Bremsverhältnis von 63%. Der Grund für die Reduktion um fünf Tonnen lag bei der Tatsache, dass bei der G-Bremse das Laufdrehgestell nicht abgebremst wurde. Jedoch war damit auch klar, dass die Baureihe Ae 3/6 I für alle Arten von Zügen gedacht war.

 

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