2013. 01. 26.

Vasúti fékezés XVIII. – Az elméleti fékezőszelep

Miután tisztáztuk a fékezőszelepnek mint olyannak a filozófiai mibenlétét, és mielőtt rátérnénk az egyes fékezőszelep-családok és típusok ismertetésére, igen nagy vonalakban meg kell néznünk, hogy melyek azok a jellegzetes alkotóelemek és tartozékok, amelyek típustól függetlenül szinte mindegyik szelepnél előfordulnak.

Említettük már, hogy a fékezőszelep feladata kettős: olyan egység, amelynek segítségével a mozdonyvezető egyrészt a fővezeték nyomását szabályozza (csökkenti, szinten tartja, vagy emeli), tehát fékezéstechnikai parancsokat ad ki a vonat fékberendezéseihez, másrészről a fékezőszelepen keresztül történik a légvezetékek (után)táplálása és a sűrített levegő szabadba bocsátása is.

Egy fékezőszelep kialakítását természetesen nagymértékben befolyásolja az, hogy a vele vezérelt fékberendezés önműködő vagy sem, átmenő vagy sem, illetve, hogy milyen hosszú vonat fékezésére és oldására alkalmas (praktikusan tehát hogy mekkora a levegőátbocsátó képessége). Mégis, ennek ellenére van néhány tipikus, „standard” alkotórész, mely szinte minden szeleptípusnál előfordul: ezek vagy a szelepbe vannak beépítve, vagy annak tartozékát képezik.

Régebbi fékezőszelepekben jobbára egymással összecsiszolt (éppen ezért körülményesen karban tartható és légvesztes) forgótolattyúkkal és tolattyútükrökkel történt a szelep vezérlése: a kar elmozdításának megfelelően az összecsiszolt felületek egymáson történő elmozdulása eredményezte a pneumatikus kapcsolatok megszakadását, illetve létrehozását.



A korszerű fékezőszelepeken a levegő útjának beállítására bütykös vezérlésű szelepeket használnak: egy hengerpaláston kialakított vezérlő bütykök elmozdulásának mértékében nyílik meg a gumiülésű tányérszelep, mely csak addig van nyitva, míg a bütyök a rugóerő ellenében erre kényszeríti.

A fékezőszelepnek része valamilyen nyomáskiegyenlítő berendezés is, mely a fővezeték nyomásviszonyait modellezi, kicsiben. Meglehetősen leegyszerűsítve arról van szó, hogy egy kiegyenlítő légtartály, mely a fővezeték nyomására van beállítva, vezérlőtérként funkcionál: ha benne nyomáscsökkenés következik be, a fővezeték nyomását is ennek megfelelően állítja be, a szerkezet tehát gyakorlatilag egy pneumatikus relé.

A fékezőszelepnek része, mégpedig központi eleme a nyomásszabályozó. Ennek szintén kettős a feladata: egyrészt a fékezőszelepen keresztül a fővezeték felé irányuló levegő nyomásának előre meghatározott értékre történő beállítása, másrészt pedig a szelep levegőátbocsátó képességének korlátozása.

A nyomásszabályozók legfejlettebb változata az állandó működésű nyomásszabályozó, mely alkalmas önműködő légnyomásos fékek vezérlésére (is). Az állandó működésű nyomásszabályozó szabályozó és átviteli szervből áll.

  • Fékezéskor a szabályozó szerv fogantyújával az annak membránja fölötti rugó erejét csökkentjük, ennek hatására a membrán alatti vezérlőtér nyomása a membránt felfelé mozdítja el, a membrán fölötti térbe kerülő levegő pedig a szabadba áramlik. Ez a kiáramlás mindaddig tart, amíg a membrán alatti és feletti vezérlőtér nyomása kiegyenlíti egymást. A fentiek hatására az átviteli szerv membránjának egyensúlya is megbomlik, az lefelé mozdul el és a fővezetékből a szabályozó szervvel előállított nyomáscsökkenés mértékében egy szelepszáron keresztül levegőt bocsát a szabadba. Az egyensúlyi helyzet a beállított nyomásérték elérése után az átviteli szervben is helyreáll.
  • Oldáskor a fentiekkel ellentétes értelmű folyamat játszódik le, mely a szabályozó szerv fogantyúja alatti rugó erejének növelésével kezdődik, és a főlégtartály felőli feltöltés után az egyensúlyi állapot helyreálltáig tart.
  • Minthogy az átviteli szerv membránja nem csak a szabályozó szervvel történt nyomáscsökkentésre illetve nyomásemelésre érzékeny, hanem a fővezeték másképpen előálló légveszteségeire is, az átviteli szerv membránja körüli terek nyomásegyensúlya légveszteség esetén is megbomlik, és csak akkor áll helyre, ha a fővezeték nyomása újra megemelkedik (lecsökken). Az állandó működésű nyomásszabályozó tehát a beállított fővezetéki nyomást megtartja (légveszteség mellett is utántáplálja).
A vonatok fékberendezésének első feltöltésekor illetve bizonyos esetekben a fék oldásakor előnyös, ha a fékezőszelep gyorstöltő szervvel is rendelkezik. A gyorstöltő szervet felfoghatjuk egy csatornaként, melyen keresztül a fékezőszelep közvetlen kapcsolatot létesít a főlégtartály és a fővezeték között: lényege, hogy kis időre nagy keresztmetszeten, nagy mennyiségű, nagy nyomású levegőt juttatunk a fővezetékhez, mely az üzemi nyomását így rövidebb idő alatt éri el, a keletkező nagy nyomású hullám pedig a vonat vége felé könnyebb oldást eredményez. A dolognak természetesen megvannak a maga hátrányai is: a túltöltött fékberendezésben helyreálló (lecsökkenő) nyomás miatt egyes kormányszelepek befékezhetnek, vagy membránjuk a túlnyomás miatt átszakadhat.

Érdekességként megemlíthető, hogy az ötvenes, de még a hatvanas években, a vasút „szocialista aranykorában” is közlekedtek olyan mértékben légvesztes tehervonatok, melyeket csak a fékezőszelep töltő–oldó-állásban történő rögzítésével lehetett továbbítani, annak veszélye nélkül, hogy a légveszteség hatására a vonat a fékezőszelep menet-állásában (melyben a szelep levegőátbocsátó képessége jóval korlátozottabb) magától befékeződne.

Nyomásigazító kar Knorr D-típusú fékezőszelepen (D12)
(fotó: Nánási Zoltán)

A fővezeték üzemi nyomása 5 bar, lehetséges azonban, hogy ezt átmeneti jelleggel 5 bar fölé emeljük. Ez – optimális esetben – a nyomásigazító segítségével érhető el. Míg a gyorstöltő szerv nagynyomású hullámot hoz létre, addig a nyomásigazító kisnyomásút, és csak néhány tized bar értékben. A nyomásigazítóval történik a túltöltésből származó féken maradás megszüntetése is, mégpedig azzal, hogy a túlnyomást egy időlégtartály segítségével szüntetjük meg. Az átmenetileg 5 bar fölé emelt fővezetéknyomás (kb. 5,3–5,5 bar) hosszú idő alatt süllyed vissza az üzemi 5 bar értékre, mégpedig olyan mértékben, hogy a nyomáscsökkenést a kormányszelepek ne érzékeljék. Ezzel a nyomásigazító gyakorlatilag a kormányszelepek statikus kimerülését szimulálja: a fővezeték nyomása a kormányszelepek érzékenységi tartományon kívül csökken le. A kisnyomású töltőhullám ezen kívül a kocsik fékjeinek üzemszerű oldását is elősegíti, mégpedig a túltöltés veszélye nélkül.

A fékezőszelepeknek része lehet egy áramlásjelző is, mely hallható (fúvás) és esetleg látható (jelzőlámpa, mérőműszer) jelzéssel figyelmezteti a mozdonyvezetőt, ha az előre beállított határértéknél (kb. 1200–1300 liter/perc) nagyobb mennyiségű levegő távozik a fővezetékből (pl. vonatszakadás, extrém légveszteség: „összenyitott”, de össze nem kapcsolt tömlők, illetőleg vészfékezés, vagy üzemi oldás esetén).

Az ábrák forrása: Heller–Rosta — Vasúti fékberendezések szerkezete, üzeme, Budapest, 1983.

Nánási Zoltán

Sorozatunk további részei ide kattintva olvashatók.

Nincsenek megjegyzések:

Megjegyzés küldése

Figyelem!

Oldalunkon bizonyos esetben, elsősorban régebbi írások esetén vagy időszakosan valamennyi írás esetén előzetesen moderáljuk a hozzászólásokat vagy a hozzászólások lehetőségének időszakos vagy tartós felfüggesztését. Amennyiben erre nem kerül sor, úgy fenntartjuk az utólagos moderáció jogát. Moderációs alapelveinkről részletesebben az Impresszumban olvashatnak.