Sorozatunkban mostantól rátérünk a fékberendezés (mint rendszer) egyes alkotóelemeinek részletesebb vizsgálatára. Először a sűrített levegőnek, mint a légnyomásos fékberendezést működtető „eszköznek” a jellemzőit vizsgáljuk meg.
A „mivel fékeznek a vonatok?” kérdésre adott válasz („levegővel”) a laikusokból komoly meglepetést válthat ki, de ha az ember jobban belegondol, a dolog teljesen kézenfekvő. Korábban utaltunk már rá, hogy a levegőnek, mint fékezési parancsot továbbító közegnek számos előnye van:
- a légkörinél nagyobb nyomású levegő olyan közeg, mellyel az expanziója során munkát lehet végeztetni,
- ha egy vonat levegős rendszerét egészként fogjuk fel, az egymáshoz csatlakoztatott berendezések könnyebben és gyorsabban megbonthatók és csatlakoztathatók máshová, mint más rendszereknél,
- az alkatrészek többnyire olcsóbbak is, mint pl. a hidraulikus berendezések esetében, körültekintő üzemeltetés mellett pedig kevesebb karbantartást és cserét igényelnek,
- a sűrített levegő tárolása, valamint szállítása egyszerű légtartályok és tömlők segítségével megoldható, különböző gyártók fékrendszereivel felszerelt járművek különösebb nehézségek nélkül csatlakoztathatók egymáshoz,
- ezen kívül a sűrített levegő felhasználható áramszedők, légkürtök, homokoló berendezések, ablaktörlők, mozdonytükrök, vezetőállás-székek, páramentesítők (légbefúvók), villamos kapcsolók és légrugózás működtetésére, valamint járművek WC-jének üzemeltetésére és teherkocsikon a rakomány ürítésére is.
A sűrített levegőnek természetesen megvannak a maga hátrányai is:
- a levegő nem tiszta: vizet, port, egyéb szemcséket, valamint korrodáló gázokat tartalmaz,
- a levegő összenyomhatóságának hatásfoka, valamint a tömörtelenségek és egyéb tényezők (motoros meghajtású légsűrítők üresjárata, a legkisebb és legnagyobb nyomások értékére előírt küszöbértékek, stb.) miatt relatíve nagy a befektetendő energia mértéke, mert a levegős rendszerek működtetéséhez nagy mennyiségű (több száz liter) 6–10 bar nyomású levegőre van folyamatosan szükség,
- a levegőnek nincs kenő hatása.
A sűrített levegőre vonatkozó minőségi követelményeket az ISO 8573–1 szabvány tartalmazza. A szabvány a szilárdanyag-részecskeméret és koncentráció, a vízszennyeződés miatti harmatpont-hőmérséklet, valamint a légsűrítőből kijutó olajszennyezés alapján 5 osztályt állapít meg (a harmatpont esetében hetet). A legjobb minőségű sűrített levegőben található részecskék mérete 0,1 mikronnál nem lehet nagyobb, a részecskék koncentrációja max. 0,1 mg/m3, a vízszennyeződés okozta harmatpont -70°C, a légsűrítőből kijutó olajszennyezettség pedig max. 0,01 mg/m3 lehet. (A harmatpont a levegőnek az a hőmérséklete, amelyen az adott nedvességtartalmú levegő a folyékony vízre nézve telítetté válik. A harmatpontnál – a harmatpont-hőmérsékletnél – alacsonyabb környezeti hőmérsékletnél megindul a víztartalom kicsapódása, a kondenzáció.)
Olajleválasztó
(forrás: Csanádi Sándor)
(forrás: Csanádi Sándor)
A levegőt nem csak sűrítés előtt, hanem azt követően is szűrni, tisztítani és szárítani kell, azért, hogy ne okozzon a levegős rendszerekben (köztük a fékrendszerben) korróziós jellegű károsodásokat. A mikrorészecskéket szűrőkkel, a vizet szárítással, az olajcseppeket pedig cseppgyűjtőkkel, valamint olajleválasztóval lehet felfogni (ez utóbbi a levegő nedvességtartalmának egy részét is kiszűri). Minthogy a levegő összenyomását (kompresszió) hőjelenség is kíséri, a víztartalom érdemi csökkentéséhez a sűrített levegő közbenső és utóhűtésére is szükség van („utóhűtő csőkígyó”), annak érdekében, hogy az újbóli kiterjedés (expanzió) és lehűlés során a víz ne kondenzálódjék. A levegő páratartalmának mértéke a levegős rendszerek szempontjából a 0–35%-os sávban a leginkább „egészséges”, itt jelenti a legkisebb korróziós kockázatot.
Cseppgyűjtő
(forrás: Csanádi Sándor)
(forrás: Csanádi Sándor)
A levegő szűrését a beszívás előtt, után, valamint a fékezőszelep előtt alkalmazott légszűrőkkel lehet biztosítani. Ezek a szűrők a fékezőszelep felé áramló nagy mennyiségű sűrített levegőből választják ki az olajszennyeződést, valamint az esetlegesen a levegőben maradt port és annál kisebb részecskéket is.
A sűrített levegőhöz alkoholporlasztó segítségével alkoholt lehet adagolni, ezzel a levegő harmatpontja csökken: a vízgőz kondenzálódása csak alacsonyabb hőmérsékleten következik be, a sűrített levegőben maradt, kondenzálódó vízmennyiség tehát jó eséllyel nem fog belefagyni a fékrendszerbe.
Alkoholporlasztó
(forrás: Csanádi Sándor)
(forrás: Csanádi Sándor)
A víz eltávolítására több más módszer ismeretes. Az adszorpciós légszárítók kémiailag aktív anyag segítségével (pl. alumíniumoxid, alumínium-szilikát, szilikagél) az utóhűtött levegő páratartalmát 1–6% közé viszik le, mely gyakorlatilag tökéletesen száraz levegőt eredményez. A korszerű, mechanikus légszárítók többkamrás kivitelűek is lehetnek (duplex kivitel), ismeretes olyan berendezés is, mely szárítókőzettel (zeolit) működik.
A légsűrítők működésével kapcsolatos legfontosabb üzemi jellemzők:
- a légsűrítő szállítóteljesítménye (a percenként sűrített levegő mennyisége, melyet többek között azért fontos ismerni, mert alacsony szállítóteljesítmény esetén az utántáplálás elégtelenné válik, így a járművel továbbítható vonathosszt korlátozni kell),
- a szállítási fok (a szállítóteljesítmény, valamint a lökettérfogat és a percenkénti szívások szorzatának hányadosa, %-ban kifejezve),
- valamint a teljes üzemidő %-ában kifejezett azon időtartam, melyet a légsűrítő károsodások nélkül képes elviselni.
A légsűrítők korlátozott teljesítőképességére való tekintettel, a mozdonnyal továbbított vonatoknál a fékezés biztonságának növelése érdekében legfeljebb a táblázatban feltüntetett hosszúságú vonatokat szabad a légfékezésbe bekötni (MÁV E. 2. sz. Fékutasítás, 4. táblázat):
Figyelemre méltó különösen az M28 (288) sorozatú dízelmozdony légsűrítőjének szállítóteljesítménye
Sorozatunk következő részében a motoros légsűrítők meghajtásával valamint működésével ismerkedünk meg.
Nánási Zoltán
Sorozatunk további részei ide kattintva olvashatók.