Sorozatunk előző részében az olvasó megismerhette a féktechnikai alapműveleteket és néhány alapfogalmat is, így most tovább folytathatjuk kissé szakbarbár kalandozásunkat a nyomásviszonyok világában. Ezúttal az érzékenység és érzéketlenség jelenségével foglalkozunk, a kormányszelepek vonatkozásában.A légnyomásos fékberendezések kormányszelepe a fővezetékben bekövetkező nyomáscsökkenés hatására, ennek mértékében lép működésbe. A fékhatásterjedési sebesség kapcsán láthattuk azonban, hogy ez bármely tetszőleges vonatban nem azonos időben megy végbe. Az elméletileg lehetséges legnagyobb fékhatásterjedési sebesség (kb. 333 m/s) gyakorlatilag azt jelentené, hogy a vonat fékrendszere laboratóriumi körülmények között üzemel.
Knorr-gyártmányú kormányszelep
(forrás: a szerző gyűjteményéből)
(forrás: a szerző gyűjteményéből)
Nyilvánvaló, hogy a valóságban ez nem így van: nem létezik olyan vonat, amely ne lenne légvesztes, ne lennének benne kisebb-nagyobb helyi fújások, amelyek a fővezetéknyomás szempontjából nyomáscsökkenésnek számítanak (erre részbeni megoldást az önműködő utántáplálás jelent, melyről a fékezőszelepek kapcsán teszünk majd említést). A légfék érzékenysége illetve érzéketlensége paradox módon két olyan, egymással ellentétes követelményt fogalmaz meg, melyeknek egyidejűleg kell érvényesülniük.
A kormányszelep egyfelől legyen olyan érzékeny, hogy a fővezetékben bekövetkező nyomásváltozás hatására lépjen működésbe, függetlenül attól, hogy ezt mi okozza: a mozdonyvezető ténykedése, vonatszakadás, vészfékezés vagy kényszerfékezés.
Egyúttal azonban legyen a kormányszelep olyan mértékben érzéketlen is, hogy a vonatban előforduló helyi fújásokat, valamint szándékolatlan nyomáshullámokat ne fékezési parancsként értelmezze.
Ilyen módon tehát, hogy a kormányszelep érzéketlensége az egész rendszer érzékenységével kapcsolatos elvárást rontja le, azonban nem egy olyan szint alá, mely a légfék üzembiztos működését már veszélyeztetné: az érzéketlenséggel kapcsolatos elvárás inkább kényszerű kompromisszumként fogható fel a fékberendezés kezelhetősége és kezelhetetlensége között.
Világos az is, hogy minél lassabban csökkentjük a fővezetéknyomás értékét, annál lassabban lépnek működésbe a kormányszelepek, adott esetben előfordulhat az is, hogy azok egyáltalán nem lépnek működésbe. A vonatok fővezetéke 1” (legfeljebb 5/4”) keresztmetszetű csővezeték, számos iránytöréssel, leágazással, belső szennyeződéssel, ráadásul a vezeték hossza akár 800 méter is lehet.
Gyorsfékezés esetében viszonylag konkrét a fővezetéknyomás-csökkenés üteme, azonban kellően hosszú (és légvesztes) vonat esetében előfordulhat, hogy a vonat végében csak jelentős késedelemmel alakul ki fékhatás. Mozdonyvezetői fékezőszeleppel történő nyomáscsökkentés után – szélsőséges esetben – az is előfordulhat, hogy az ilyen vonat vége felé fékhatás ki sem alakul. Az alábbi ábrán egy 100 kocsiból álló kísérleti tehervonat nyomásdiagramja látható: a 10. kocsi fővezetékének nyomása 5 másodperc után már 3,5 bar alatt van (tehát kifejlődik a legnagyobb fékhengernyomás), míg a 25., 50. 75., de különösen a 100 kocsi esetében jelentős a késedelem (a vonat második fele az 5. másodperc után gyakorlatilag még nem is fékez).
(forrás: Heller–Rosta: Vasúti fékberendezések szerkezete, üzeme, Budapest, 1983)
A fenti problémát az ún. csapolóberendezés oldja meg (de legalábbis teszi kezelhetővé), mely a vonat első kormányszelepének működésbe lépésekor csekély mennyiségű levegőt (néhány tized bar) csapol a fővezetékből, azért, hogy az így keletkező nyomáshullám a vonat kormányszelepeire csillapítás nélkül adódjon át. Ennek következtében a kormányszelepek egymás után viszonylag gyorsan és biztosan működésbe lépnek. Azonban a csapolás nem jelenthet gyógyírt minden bajra, mert nyakló nélküli alkalmazása a fékezés fokozhatóságát veszélyeztetné: csapolóberendezés használatára csak a teljesen oldott fékkel való első fékezés alkalmával van szükség, a fékhatás további fokozását követően a kormányszelep már kellően érzékeny (érzéketlensége pedig kellően leromlott).
A fékberendezés érzékenysége növelhető a nehéz alkatrészek (nagy tömegű, csiszolt dugattyúk) használatának mellőzésével, illetőleg helyettük gumimembránok, valamint gumiülésű szelepek használatával is.
Knorr KE-kormányszelep metszete, a jelölt helyeken jól látható a gumimembrán alkalmazása
(fotó: Halász István)
(fotó: Halász István)
A fentiek alapján meghatározásra kerültek azok a nyomás–idő küszöbértékek, melyeknek az érzékeny (érzéketlen) kormányszelep megfelel: elegendő mértékben akkor érzékeny egy kormányszelep, ha 0,1 bar/s ütemű fővezetéknyomás-csökkenés hatására legkésőbb 2 másodperc után működésbe lép. Elegendő mértékben akkor érzéketlen, ha 0,005 bar/s fővezetéknyomás-csökkenés hatására 60 másodperc után sem lép működésbe.
A kormányszelep működésével kapcsolatos másik kardinális kérdés a kimeríthetőség (kimeríthetetlenség), mellyel a következő alkalommal foglalkozunk majd.
Nánási Zoltán
Sorozatunk további részei ide kattintva olvashatók.
