Mi is az a kormányszelep? A fékberendezés lelke. Természetesen ez az állítás ebben a formában nem igaz, de ha azt mondanánk, hogy a hagyományos, valamilyen rendszerű légnyomásos fékezésre épülő fékrendszerek egyik alkatrésze, ebben a formában az sem lenne helytálló. A kézifékezésről szóló cikkekben láthattuk már, hogy a vasúti fékezés ideális „eszköze” olyasvalaki (vagy valami), aki a fékezési parancsra azonnal (de legalábbis nagyon gyorsan), járművenként (kocsinként) lehetőleg azonos ütemben és erővel reagál, ezen kívül a fékhatás fokozására és csökkentésére is képes. Ez eleinte az ember volt, később azonban az a szerkezet, amit ma kormányszelepnek nevezünk.
Egységműködésű Knorr-kormányszelep
(a szerző gyűjteményéből)
(a szerző gyűjteményéből)
Westinghouse légnyomásos fékjének első változatában (1868) még nem volt kormányszelep, második változatában (1872) azonban már igen. A kormányszelep levegő útját „kormányozó” szerepe nála jelent meg először: a kormányszelepet a fővezeték nyomásváltozásai vezérlik; feladata, hogy a levegő útját irányítsa, attól függően, hogy fékezni, vagy oldani kell.
A kormányszelep feladata tehát komplex: fékezéskor a fékezőszelepen keresztül sűrített levegőt bocsátunk a szabadba, a fővezeték nyomása tehát csökken. A nyomásváltozást érzékelve (annak ütemében és mértékében) a kormányszelep a segédlégtartályból sűrített levegőt bocsát a fékhengerbe, ilyenkor tehát a fékhengert a segédlégtartállyal köti össze. Oldáskor a fékezőszelepen keresztül a főlégtartályból ismét sűrített levegőt juttatunk a fővezetékbe, melynek nyomása a névleges értékre áll vissza. Ennek következtében a kormányszelep a fékhengert ismételten a szabad levegővel köti össze, mely így leürül. A kormányszelep egyúttal helyreállítja a fővezeték és a segédlégtartály közötti kapcsolatot, melynek során megtörténik a segédlégtartály újbóli feltöltése is, annak érdekében, hogy a következő fékezéshez szükséges sűrített levegő rendelkezésre álljon.
A fékhatás kialakulásának és terjedésének sebessége, vagyis ennek szabályozása tehát jelentős problémának bizonyult, ugyanígy a fokozatos fékezés és fokozatos oldás, valamint a fékberendezések kimeríthetőségének kérdésköre is. Említettük már, hogy amikor a levegőt elkezdték a fékezésre parancsot adó hordozó közegként használni, a fékberendezések fejlesztésében a fokozatos fékezésre alkalmas kormányszelepek sokáig nem tudtak fokozatosan oldani is: ha egyszer oldó állásba kerültek, a fékberendezést teljesen feloldották (teljes oldás előtti visszafékezéskor ráadásul jellegzetes sajátosságaik miatt egyre gyengébb fékhatást produkáltak, így aztán kimeríthetők voltak). A fokozatos oldás képességét és a (legalábbis részleges) kimeríthetetlenséget az ún. háromnyomásos kormányszelepek megjelenése jelentette.
A kormányszelep fenti alapfeladata az idők folyamán nem sokat változott, szerkezete azonban egyre bonyolultabbá vált. Láthattuk, hogy a kormányszelepeknek két alaptípusa van. Attól függően, hogy a szelep működtetésében hány ún. vezérlőnyomás működik közre, megkülönböztethetünk két- és háromnyomásos kormányszelepeket. A kétnyomásos szelep vezérlésében a fővezetéknyomás és a segédlégtartály-nyomás vesz részt, a háromnyomásos szelep vezérlésében pedig a fővezetéknyomás, a kormánykamranyomás, valamint a fékhengernyomás.
Hasonlítsuk most össze a két- és háromnyomásos szelepeket:
(a szerző grafikája)
A kétnyomásos kormányszelepeket ma már igen szűk körben alkalmazzák, pl. vontatójárművek kiegészítő fékberendezéseiben, vagy nosztalgia-kocsikon. A háromnyomásos kormányszelepek használata gyakorlatilag egyeduralkodó.
Foglalkoztunk már a fék érzékenységének–érzéketlenségének kérdéseivel is: 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.
A fentiekhez hasonlón lényeges körülmény a fék kimeríthetősége is: dinamikus kimeríthetőségről akkor beszélünk, ha a fővezetékről táplált segédlégtartály nyomása nem éri el ismételten az 5 bar értéket, és egy ilyen időpontban újabb fékezést hajtanak végre. Ebben az esetben a szokásosnál gyengébb fékhatás keletkezik. Statikus kimerülés mindkét szeleptípusnál (a két- és háromnyomásosnál is) előfordulhat: ilyenről akkor beszélünk, ha a fővezeték nyomása valamilyen módon, igen lassú ütemben, a kormányszelep érzékenységi tartományán kívül csökken.
A következő részben a kormányszelepek egyes tartozékairól lesz szó.
Nánási Zoltán
Sorozatunk további részei ide kattintva olvashatók.