La prossima volta che ti trovi alla stazione, prendi un minuto del tuo tempo e presta attenzione alla scritta, esattamente in mezzo in fondo al vagone del treno su cui ti imbarcherai per un'altra attesissima vacanza. Questa scritta non è qui per caso, ci informa del numero condizionale del misterioso distributore d'aria freni, installato su questo vagone.
La scritta è visibile anche se il treno è fermo su una piattaforma alta, quindi non perdertela.
Su questo vagone — "Ammendorf", che ha subito una riparazione capitale (RC) presso la fabbrica di costruzioni ferroviarie di Tver, è installato il distributore d'aria (DA) n. 242 di tipo passeggeri. Ora viene installato su tutti i nuovi vagoni e quelli "ripristinati", in sostituzione del precedente DA n. 292. Di questi dispositivi, appartenenti alla famiglia dei dispositivi di frenata, parleremo oggi.
1. Eredità di Westinghouse
I distributori d'aria di tipo passeggeri, utilizzati sulle ferrovie a scartamento di 1520 mm, sono una sorta di compromesso tra la semplicità costruttiva ereditata dalla valvola tripla di Westinghouse e le esigenze di sicurezza del traffico. Hanno avuto un percorso di sviluppo non così lungo e drammatico come i loro omologhi per il carico.
Attualmente sono utilizzati due modelli: il distributore n. 292 e il distributore n. 242, che sta rapidamente sostituendo il precedente (almeno nel parco vagoni delle ferrovie russe).
Questi dispositivi differiscono nella costruzione, ma praticamente sono analoghi per le loro caratteristiche operative. Entrambi i dispositivi funzionano sulla differenza di due pressioni — nella condotta freni (CF) e nel serbatoio di riserva (SR). Entrambi garantiscono una scarica aggiuntiva della condotta freni durante la frenata: il n. 292 scarica la CF in una camera chiusa speciale (camera di scarico aggiuntivo), con volume di 1 litro, mentre il n. 242 direttamente nell'atmosfera. Entrambi i dispositivi sono dotati di un acceleratore di emergenza. Entrambi i dispositivi non hanno rilascio a gradini — rilasciano immediatamente all'aumento della pressione nella CF sopra quella nel SR, stabilitasi dopo l'ultima frenata, come si dice, hanno un rilascio "morbido".
L'assenza di un rilascio graduale è compensata dal fatto che entrambi i dispositivi non funzionano sul carro da soli (anche se possono), ma insieme al distributore di aria elettrica n. 305, che introduce il controllo elettrico dei freni, e alla camera di lavoro con relè pneumatico, garantendo la possibilità di un rilascio graduale.
Prendiamo come esempio il VR 242, che è più moderno, così come l'EVR 305.
Il nuovo VR 242 sul pannello pneumatico nel compartimento macchine dell'elettrotreno EP20
Lo stesso, installato su un carro passeggeri
Rivolgiamoci ora al dispositivo e al principio di funzionamento di questo apparecchio.
Schema che spiega la struttura del VR 242: 1, 3, 6, 16 — fori calibrati; 2, 4 — filtri; 5 — pistone del limitatore di scarico aggiuntivo TM;
7, 10, 13, 21, 22 — molle; 8 — valvola di uscita; 9 — asta cavo; 11 — pistone principale; 12 — valvola di scarico aggiuntivo; 14 — supporto dell'interruttore della modalità di funzionamento; 15 — pistone dell'interruttore della modalità di funzionamento; 17, 28 — steli; 18 — valvola freno; 19 — valvola di scarico; 20 — supporto dell'interruttore di emergenza; 23, 26 — valvole; 24 — apertura; 25 — pistone dell'acceleratore di emergenza; 27 — valvola di limitazione dello scarico aggiuntivo; UC — camera acceleratrice; ZK — camera a valvola; MK — camera principale; TM — condotta freno, ZR — serbatoio di riserva; TC — cilindro freno
Da cosa inizia il funzionamento del distributore d'aria? Inizia con la carica, cioè il riempimento delle camere del distributore d'aria stesso e del serbatoio di riserva con aria compressa dalla condotta freno. Questi processi avvengono all'avvio del locomotore in deposito, quando è fermo senza aria, così come su tutti i carri, quando vengono accoppiati al locomotore e si apre la valvola terminale — si carica il convoglio "d'aria". Esaminiamo questo processo in dettaglio
Il funzionamento del VR 242 durante la carica
Quindi, l'aria dalla linea dei freni, sotto una pressione di 0,5 MPa, fluire verso lo strumento, riempiendo la camera U4 sotto il pistone acceleratore, e poi risalendo lungo il canale (mostrato in rosso), attraverso il filtro 4, nel serbatoio principale (MK) sostenendo dal basso il pistone principale 11, esso si solleva, aprendo la valvola di scarico 8 con il suo stelo cavo 9, mettendo in comunicazione la camera del cilindro freno con l'atmosfera. Contemporaneamente, l'aria dal filtro, attraverso il canale assiale dello stelo 28, va al serbatoio di riserva (mostrato in giallo) attraverso un foro calibrato 3, e da lì attraverso il canale nella camera del distributore (ZK) sopra il pistone principale 11.
Questo processo continua finché la pressione nel serbatoio di riserva, nella camera principale e nella camera del distributore non si stabilisce uguale alla pressione di carica nella linea dei freni. Il pistone principale tornerà nella posizione neutra, chiudendo la valvola di scarico. Il distributore d'aria è pronto per l'azione.
Scrivo ancora una volta: la pressione nella TM è instabile, esistono perdite, piccole perdite, ma ci sono sempre. Cioè, la pressione nella TM può diminuire. Se la diminuzione della pressione avviene a un ritmo inferiore al ritmo di servizio, l'aria dalla camera del distributore riesce a fluire nella camera principale attraverso il restringimento 3, il pistone principale rimane al suo posto e non si verifica alcun arresto.
Con la diminuzione della pressione nella linea dei freni al ritmo del freno di servizio, la pressione nel MK diminuisce abbastanza rapidamente affinché il pistone principale possa spostarsi verso il basso, sotto l'azione di una pressione maggiore nella camera del distributore. Mentre si muove verso il basso, apre la valvola di scarico supplementare 12.
Azione del VR 242 in fase di frenata: fase di scarico supplementare della TM
L'aria dalla camera principale, attraverso la valvola 12, attraverso il canale K, e attraverso il canale assiale dello stelo 28 esce nell'atmosfera. La pressione nella linea dei freni e nella camera principale diminuisce ulteriormente, e il pistone 11 continua il suo movimento verso il basso.
Azione del VR 242 in fase di frenata: riempimento iniziale del cilindro freno
L'asta cava del pistone principale 9 si allontana dalla tenuta della valvola di scarico, aprendo così il passaggio all'aria dal serbatoio di riserva, che attraverso il canale B fluisce nella camera del distributore, nel canale assiale dell'asta 9, nel canale G e nell'interruttore di modalità, passando nel cilindro del freno attraverso il canale L. Contemporaneamente, la stessa aria attraverso il canale D entra nella camera U2, premendo sul pistone 6, che disconnette dalla atmosfera il canale di scarico supplementare. Lo scarico supplementare si interrompe. Allo stesso tempo, l'asta 28 del pistone 6 scende, i canali radiali in essa vengono bloccati da guarnizioni in gomma, il che porta a una separazione tra la camera principale e la camera del distributore. Questo aumenta la sensibilità del distributore d'aria alla frenata: ora la diminuzione della pressione nel circuito del freno a qualsiasi ritmo porterà alla discesa del pistone principale e al riempimento del cilindro del freno.
Azione del VR 242 durante la frenata: commutazione del ritmo di riempimento del TC
All'inizio, il cilindro del freno si riempie rapidamente, attraverso un ampio canale, tramite la valvola di freno aperta 18. Man mano che il cilindro del freno si riempie, anche la camera U1 dell'interruttore delle modalità si riempie attraverso un'apertura calibrata 16. Quando la pressione diventa sufficiente per comprimere la molla sotto il pistone 15, la valvola di freno si chiude, e il TC si riempie attraverso un'apertura calibrata nella valvola di freno a un ritmo rallentato. Questo accade se la manopola dell'interruttore delle modalità 14 è ruotata nella posizione «D» (a lunga composizione). Questo modo di funzionare è applicato se il numero di vagoni nel treno supera 15. Ciò viene fatto per rallentare il riempimento del TC nei vagoni, garantendo una maggiore uniformità di attivazione dei freni nel convoglio.
Nei treni corti, la manopola 14 è impostata nella posizione «K» (a corta composizione). In questo modo, essa apre meccanicamente la valvola di freno 18, e il riempimento del TC avviene rapidamente per tutto il tempo.
Quando il macchinista pone la valvola in posizione di chiusura, la caduta di pressione nel circuito di freno si ferma. Il riempimento del cilindro del freno avverrà fino a quando, a causa del consumo d'aria per il riempimento, la pressione nel serbatoio di riserva non scenderà, e di conseguenza anche nella camera del distributore, uguagliandosi alla pressione nella camera principale, e quindi nel circuito di freno. Il pistone principale tornerà in posizione neutra. Il riempimento del cilindro del freno si interrompe, avviene la chiusura.
Per rilasciare i freni, il macchinista posiziona la leva della valvola in posizione I. L'aria dai serbatoi principali si dirige verso il circuito di freno, aumentando notevolmente la pressione al suo interno (fino a 0,7 - 0,9 MPa, a seconda della lunghezza del treno). Anche la pressione nella camera principale aumenta, il che porta al movimento verso l'alto del pistone principale, aprendo la valvola di scarico 8, attraverso la quale l'aria dai cilindri del freno e dalla camera U2 esce nell'atmosfera. La caduta di pressione nella camera U2 provoca l'innalzamento del pistone 6 e dell'asta 28, il circuito di freno e il serbatoio di riserva si collegano nuovamente tramite il restringimento 3 - si attiva la carica del serbatoio di riserva.
Al raggiungimento della pressione di carica nel serbatoio di bilanciamento (SB) pari alla pressione di carica, il macchinista pone la valvola in posizione II (posizione del treno). La pressione nel circuito di freno si ripristina rapidamente al livello di pressione nel SB. In questo caso, a causa del restringimento 3, la pressione nel serbatoio di riserva non ha ancora raggiunto il valore di carica, la carica del serbatoio di riserva continua, ma a un ritmo minore. Progressivamente, la pressione nel serbatoio di riserva, nelle camere principale e del distributore si stabilisce al valore di carica. Allora il distributore d'aria è nuovamente pronto per una nuova frenata.
Dal punto di vista del macchinista, i processi descritti appaiono più o meno così:
Un elemento separato del VR 242 è l'acceleratore di frenata d'emergenza, rappresentato nel lato sinistro dell'apparecchio nello schema. Durante la ricarica, insieme al riempimento della parte principale del distributore d'aria, si carica anche l'acceleratore: l'aria riempie la cavità sotto il pistone 25 e la cavità sopra il pistone, attraverso la camera acceleratrice (CA). La linea frenante e la camera acceleratrice sono collegate tramite un foro di throttling 1, il cui diametro è tale che durante la frenata operativa la pressione nella camera acceleratrice riesce a eguagliare la pressione della linea frenante e l'acceleratore non si attiva.
Funzionamento dell'acceleratore di frenata d'emergenza
Tuttavia, in caso di caduta della pressione rapidamente — l'aria esce dalla linea frenante in 3-4 secondi, la pressione non riesce a eguagliarsi, l'aria nella camera acceleratrice esercita pressione sul pistone 25, il quale apre la valvola di sfogo 19, creando un'apertura ampia nella linea frenante, da cui l'aria fuoriesce nell'atmosfera, aggravando il processo. Così, durante la frenata d'emergenza, il funzionamento dell'acceleratore apre una finestra nella linea frenante in ogni carro.
Per disattivare l'acceleratore (ad esempio, in caso di guasto), con una chiave speciale si ruota la campana 20, che blocca il pistone acceleratore in posizione alta.
Nonostante le numerose parole e lettere scritte, in realtà questo apparecchio ha una struttura piuttosto semplice e affidabile. Rispetto al suo predecessore, il VR 292, questo non contiene valvole, che sono piuttosto capricciose in uso, necessitando di una perfetta aderenza e lubrificazione e sono soggette a usura.
Il distributore d'aria 242 è un apparecchio autonomo, può funzionare anche senza assistenti. Tuttavia, sui carri passeggeri e le locomotive, opera insieme a un altro apparecchio, che si chiama
2. Distributore d'aria elettrico (EAV) n. di classificazione 305
Questo apparecchio è destinato a funzionare nel sistema di freno elettropneumatico sui materiali rotabili passeggeri. È installato su carrozze e locomotive insieme al VR 242 o al VR 292. Questo è come appare il blocco dell'apparecchiatura frenante su un carro passeggeri.
In primo piano c'è il cilindro freno. Poco più in là, è fissata al pannello posteriore del T.C. la camera di lavoro EVR 305. A sinistra è collegata la parte elettrica dell'EVR insieme al relè di pressione, mentre a destra c'è il distributore d'aria 292. A questo, attraverso la valvola di isolamento, è collegato il tubo della condotta del freno (verniciato di rosso).
Dispositivo EVR 305: 1, 2, 3, 6, 9, 10, 11, 12, 14, 18 — canali d'aria; 4 — valvola di rilascio; 5 — valvola del freno; 7 — valvola atmosferica; 8 — valvola di alimentazione; 11 — diaframma; 13, 17 — cavità della valvola di commutazione; 15 — valvola di commutazione; 16 — guarnizione della valvola di commutazione; T.C. — cilindro freno; C.L. — camera di lavoro; V.R. — valvola di rilascio; F.V. — valvola del freno; R.Z. — serbatoio di riserva; D.A. — distributore d'aria.
L'EVR 305 è composto da tre parti principali: camera di lavoro (C.L.), valvola di commutazione (V.C.) e relè di pressione (R.P.). Nel corpo del relè di pressione sono installate le valvole di rilascio 4 e del freno 5, controllate da elettromagneti.
Durante la carica, l'alimentazione non viene inviata alle valvole, la valvola di rilascio collega la camera di lavoro con l'atmosfera, mentre la valvola del freno è chiusa. L'aria dalla condotta del freno, attraverso il distributore d'aria, passa nei canali all'interno dell'EVR e arriva al serbatoio di riserva, caricandolo, ma non va oltre, poiché il percorso verso la cavità sopra il diaframma del relè di pressione è bloccato dalla valvola del freno chiusa.
Funzionamento dell'EVR 305 durante la carica.
Quando la leva del macchinista viene posizionata su Va, viene fornito un potenziale positivo (rispetto ai binari) al filo EPT e entrambe le valvole ricevono alimentazione. La valvola di rilascio isola la camera di lavoro dall'atmosfera, mentre quella del freno apre il percorso dell'aria verso la cavità sopra il diaframma del R.P. e poi nella camera di lavoro.
Funzionamento dell'EVR 305 durante la frenata.
La pressione nella camera di lavoro e nella cavità sopra il diaframma aumenta, il diaframma si piega verso il basso, aprendo la valvola di alimentazione 8, attraverso cui l'aria dal serbatoio di riserva arriva prima nella cavità destra della valvola di commutazione. Il tappo della valvola si sposta a sinistra, aprendo il percorso per l'aria verso il cilindro freno.
Quando la valvola del macchinista viene posizionata in sovrapposizione, la tensione fornita al conduttore EPT cambia polarità, il diodo attraverso il quale è alimentata la valvola del freno si chiude, la valvola del freno perde alimentazione e la valvola del freno si chiude. La crescita della pressione nella camera di lavoro si interrompe e il riempimento del cilindro del freno avviene fino a quando la pressione al suo interno non si uguaglia a quella nella camera di lavoro. Successivamente, il diaframma torna in posizione neutrale e la valvola di alimentazione si chiude. Si verifica la sovrapposizione.
Funzionamento dell'EVR 305 durante la sovrapposizione
La valvola di rilascio continua a ricevere alimentazione, mantenendo la valvola di rilascio in posizione chiusa, impedendo la fuoriuscita dell'aria dalla camera di lavoro.
Per il rilascio, il macchinista posiziona la manopola della valvola nella posizione I per il rilascio completo e nella posizione II per il rilascio graduale. In entrambi i casi, le valvole perdono alimentazione, si apre la valvola di rilascio, lasciando uscire l'aria dalla camera di lavoro nell'atmosfera. Il diaframma, sostenuto dal basso dalla pressione nel cilindro del freno, si muove verso l'alto, aprendo la valvola di scarico, tramite la quale l'aria fuoriesce dal cilindro del freno.
Funzionamento dell'EVR 305 durante il rilascio
Se durante il rilascio, nella seconda posizione, si riposiziona la manopola in sovrapposizione, l'aria smetterà di fuoriuscire dalla camera di lavoro e lo svuotamento del TC avverrà fino a quando la pressione al suo interno non si uguaglierà con la pressione rimasta nella camera di lavoro. Questo consente la possibilità di un rilascio graduale.
Questo freno elettropneumatico ha alcune caratteristiche particolari. In primo luogo, in caso di interruzione della linea EPT, sarà effettuato il rilascio dei freni. In questo caso, il macchinista, dopo aver eseguito una serie di azioni obbligatorie prescritte dalle istruzioni, passerà all'uso del freno pneumatico. Il che significa che l'EPT non è un freno automatico. Questo è uno svantaggio di questo sistema.
In secondo luogo, durante il funzionamento dell'EPT, il distributore d'aria normale si trova in posizione di rilascio, continuando a aspirare le perdite dal serbatoio di riserva. Questo è un vantaggio, in quanto garantisce che il freno elettropneumatico non si esaurisca.
In terzo luogo, questa costruzione non interferisce affatto con il funzionamento del normale distributore d'aria. Se l'EPD è spento, il distributore d'aria, riempiendo il cilindro del freno, prima riempirà la camera sinistra della valvola di commutazione, spostando il tappo al suo interno verso destra, aprendo la strada all'aria dal serbatoio di riserva verso il cilindro del freno.
Ecco come funzionano i sistemi descritti dalla cabina del macchinista:
Conclusione
Volevo includere in questo articolo anche i dispositivi di freno per i carichi, ma no, questo argomento richiede una discussione a parte, poiché i distributori d'aria per i carichi sono molto più complessi, utilizzano soluzioni tecniche molto più sofisticate e ingegnosità, a causa delle specificità dell'uso delle vetture merci.
Per quanto riguarda il freno passeggeri, la sua parentela con il freno Westinghouse è compensata da ulteriori soluzioni tecniche, che nel materiale rotabile nazionale forniscono indicatori di operatività accettabili, un livello di sicurezza e una tecnologia di manutenzione e riparazione. Sarà interessante confrontare con "e come va da loro", all'estero. Confronteremo, ma un po' più tardi. Grazie per l'attenzione!
P.S.: I miei ringraziamenti a Roman Biryukov per il materiale fotografico, e anche al sito , dal quale è stato preso il materiale illustrativo.
Fonte: habr.com
