Ugyan a vákuummal működő fékrendszernek a kor technikai szintjén egy hegyi vasútnál hatalmas előnyei voltak, nem az idő múlásával nem lehetett szó nélkül hagyni a hátrányait sem. A 20. század első évtizedeiben egyre inkább a sűrített levegős fékrendszerek kezdték átvenni az uralmat és úgy tűnt, ez lesz az uralkodó technológia a vasúton. Ezzel együtt néhány rendkívül hasznos funkcionális fejlesztés is történt, amelyekből a vákuumfékkel dolgozó vasutak sem akartak kimaradni. Ilyen volt például az a rendkívül egyszerű dolog is, hogy a mozdonyt külön, a kocsiktól függetlenül is fékezni akarták, amire a tisztán vákuumos rendszerben csak nagyon körülményesen volt lehetőség. Erre felépítve aztán olyan funkciókat is be lehetett építeni, mint a perdülés- és csúszásgátlás, ami szintén a mozdonyfék meglétét feltételezi.
A mozdonyfék beépítésére már a múlt század első felében is a legjobb módot a légnyomásos fékben látták, a kocsik megfékezésére azonban meg akarták tartani a vákuumféket, annak minden előnyével és hátrányával. Ebből következett az ötlet, hogy a mozdony maga kaphatna sűrített levegővel működő fékhengereket, amik azonban a vákuum-fővezeték nyomásváltozásaira is reagálnak. Így jött létre a vákuumvezérelt sűrített levegős fékrendszer első verziója, amit az RhB akkor DL-féknek nevezett el. Ez mára kicsit zavaró, hiszen ez a Druckluft, azaz sűrített levegő rövidítése, de ez már mindenhol csak így maradt.
A fenti ábrán a korábban már megismert pneumatikus sémát láthatjuk, kiegészítve a sűrített levegős fékezéshez szükséges elemekkel. Az egész fékrendszer lelke a négy különböző színű vezeték találkozásánál található kormányszelep. Ez az az egység, amely a vákuum-fővezeték nyomásváltozásait közvetíti a fékhenger felé, de már légnyomásos jelként. Először is nézzük, mit jelentenek a színek. A barna vezetékeket már korábban megismertük, ezek még mindig a vákuum-fővezetéket jelölik. A piros vezetékek a főlégtartály-vezetéket jelölik. Zölddel a fékhengernyomást tároló vezetékeket láthajuk, illetve sárgával a segédlégtartályét.
A vákuum-fővezetékhez kapcsolódó berendezéseket már korábban bemutattuk, ezek itt sem változtak. A sűrített levegő létrehozásához azonban szükség van egy teljes párhuzamos sorra, ahol a légnyomásos fékrendszereknél is megtalálható berendezéseket találjuk. Így a kompresszortól indulva, a nyomásszabályzó- és visszacsapó-szelepeken át jutunk el a főlégtartályig, amiben a 8-10 bar nyomást tároljuk a mozdonyon. Innen egy újabb visszacsapó-szelepen át megtalálhatjuk még a féklégtartályt, ahonnan azonban már egyenes az út a kormányszelepig. Ezen piros vezetékekben a kompresszor által létrehozott nagyjából konstans 8-10 bar légnyomás uralkodik. A zöld fékhengernyomásos vezetékekben a kívánt fékerővel arányosan a kormányszelep változtatja a nyomást. A sárga segédlégtartály szerepe pedig rendkívül hasonló a tisztán vákuumos fékrendszerben található felső kamrához, ez állítja be ugyanis a kormányszelep számára szükséges referencianyomást.
A fenti képen a vákuumvezérelt sűrített levegős kormányszelep sematikus rajzát láthatjuk. A színek itt is megfelelnek a fenti ábrán láthatóakkal. A fékrendszer üzembe helyezésekor a piros főlégtartály-vezetéken át 8-10 bar túlnyomást hozunk létre a féklégtartályban és a kormányszelep legfelső kamrájában. Ezután, a vákuumpumpa bekapcsolásával a vákuum-fővezetéken át kiürítjuk a kormányszelep legalsó kamráját és egy visszacsapó-szelepen át a kamra másik felét illetve a segédlégtartályt. A sárgával jelölt rész innentől kezdve le van zárva, a nyomás itt nem változik a fékezés során. A zölddel jelölt, fékhengernyomást szabályzó kamra ekkor még nincs nyomás alatt, a fehér pedig, mint ahogy az látszik is, a külvilággal áll összeköttetésben.
Ha fékezni akarunk, elkezdjük növelni a nyomást a vákuum-fővezetékben, amivel a kormányszelepben nyomáskülönbséget hozunk létre. Ez a nyomáskülönbség a segédlégtartályban található vákuum miatt a szelepet megnyitja és a főlégtartály piros sűrített levegője a zöld kamra felé és így a fékhengerbe áramlik. Ezzel viszont a nyomás kiegyenlítődik és a szelep visszakerül normál állapotába, a mozdonyunk egyenletes féknyomással fékez. Az oldáshoz ismét kiürítjük a vákuum-fővezetéket, amivel az alsó kamrában megintcsak nyomáskülönbséget létrehozva a szelep a másik irányba mozdul el, így teremtve kapcsolatot a fékhenger és a kölvilág között, a sűrített levegőnk távozik, a fékhenger feold.
Ezen a ponton felmerülhet bennünk a kérdés, hogy mi értelme ennek az egész színháznak, hiszen ugyanúgy a vákuum-fővezetéken keresztül fékezünk, csak még egy halom más berendezést is begyömöszöltünk a géptérbe hozzá. Ami a fenti ábrákon nincs rajta, hogy a főlégtartály-vezeték és a mozdonyunk fékhengerei között a kormányszelepet megkerülve, a mozdonyfék mozdonyvezetői fékezőszelepével is tudunk kapcsolatot teremten. Így a vákuum-fővezetéktől függetlenül tudjuk fékezni a mozdonyt. Ezen túl lehetőség van bizonyos, előre meghatározott féknyomásokat is létrehozni, amit például a perdülésgátló fékezésre (Schleuderbremse) is használunk. Ezen túl lehetőség van még csúszásgátló fékoldásra (autós körökben ABS) is, amikor a mozdony a kerekek blokkolását érzékelve rövid időre csökkenti a féknyomást, így hagyva ismét gurulni a járművünket.
Néhány elemet szándékosan nem említettünk még a fenti leírásban, amelyekre, és a vákuumvezérelt sűrített levegős fékrendszer kocsikban való alkalmazására majd a következő epizódunkban térünk ki.
A mozdonyfék beépítésére már a múlt század első felében is a legjobb módot a légnyomásos fékben látták, a kocsik megfékezésére azonban meg akarták tartani a vákuumféket, annak minden előnyével és hátrányával. Ebből következett az ötlet, hogy a mozdony maga kaphatna sűrített levegővel működő fékhengereket, amik azonban a vákuum-fővezeték nyomásváltozásaira is reagálnak. Így jött létre a vákuumvezérelt sűrített levegős fékrendszer első verziója, amit az RhB akkor DL-féknek nevezett el. Ez mára kicsit zavaró, hiszen ez a Druckluft, azaz sűrített levegő rövidítése, de ez már mindenhol csak így maradt.
Egy vákuumvezérelt sűrített levegős mozdony és ahhoz kapcsolt vákuumfékes kocsi pneumatikus sémája
A fenti ábrán a korábban már megismert pneumatikus sémát láthatjuk, kiegészítve a sűrített levegős fékezéshez szükséges elemekkel. Az egész fékrendszer lelke a négy különböző színű vezeték találkozásánál található kormányszelep. Ez az az egység, amely a vákuum-fővezeték nyomásváltozásait közvetíti a fékhenger felé, de már légnyomásos jelként. Először is nézzük, mit jelentenek a színek. A barna vezetékeket már korábban megismertük, ezek még mindig a vákuum-fővezetéket jelölik. A piros vezetékek a főlégtartály-vezetéket jelölik. Zölddel a fékhengernyomást tároló vezetékeket láthajuk, illetve sárgával a segédlégtartályét.
A vákuum-fővezetékhez kapcsolódó berendezéseket már korábban bemutattuk, ezek itt sem változtak. A sűrített levegő létrehozásához azonban szükség van egy teljes párhuzamos sorra, ahol a légnyomásos fékrendszereknél is megtalálható berendezéseket találjuk. Így a kompresszortól indulva, a nyomásszabályzó- és visszacsapó-szelepeken át jutunk el a főlégtartályig, amiben a 8-10 bar nyomást tároljuk a mozdonyon. Innen egy újabb visszacsapó-szelepen át megtalálhatjuk még a féklégtartályt, ahonnan azonban már egyenes az út a kormányszelepig. Ezen piros vezetékekben a kompresszor által létrehozott nagyjából konstans 8-10 bar légnyomás uralkodik. A zöld fékhengernyomásos vezetékekben a kívánt fékerővel arányosan a kormányszelep változtatja a nyomást. A sárga segédlégtartály szerepe pedig rendkívül hasonló a tisztán vákuumos fékrendszerben található felső kamrához, ez állítja be ugyanis a kormányszelep számára szükséges referencianyomást.
A vákuumvezérelt sűrített levegős kormányszelep működése
A fenti képen a vákuumvezérelt sűrített levegős kormányszelep sematikus rajzát láthatjuk. A színek itt is megfelelnek a fenti ábrán láthatóakkal. A fékrendszer üzembe helyezésekor a piros főlégtartály-vezetéken át 8-10 bar túlnyomást hozunk létre a féklégtartályban és a kormányszelep legfelső kamrájában. Ezután, a vákuumpumpa bekapcsolásával a vákuum-fővezetéken át kiürítjuk a kormányszelep legalsó kamráját és egy visszacsapó-szelepen át a kamra másik felét illetve a segédlégtartályt. A sárgával jelölt rész innentől kezdve le van zárva, a nyomás itt nem változik a fékezés során. A zölddel jelölt, fékhengernyomást szabályzó kamra ekkor még nincs nyomás alatt, a fehér pedig, mint ahogy az látszik is, a külvilággal áll összeköttetésben.
Ha fékezni akarunk, elkezdjük növelni a nyomást a vákuum-fővezetékben, amivel a kormányszelepben nyomáskülönbséget hozunk létre. Ez a nyomáskülönbség a segédlégtartályban található vákuum miatt a szelepet megnyitja és a főlégtartály piros sűrített levegője a zöld kamra felé és így a fékhengerbe áramlik. Ezzel viszont a nyomás kiegyenlítődik és a szelep visszakerül normál állapotába, a mozdonyunk egyenletes féknyomással fékez. Az oldáshoz ismét kiürítjük a vákuum-fővezetéket, amivel az alsó kamrában megintcsak nyomáskülönbséget létrehozva a szelep a másik irányba mozdul el, így teremtve kapcsolatot a fékhenger és a kölvilág között, a sűrített levegőnk távozik, a fékhenger feold.
Ezen a ponton felmerülhet bennünk a kérdés, hogy mi értelme ennek az egész színháznak, hiszen ugyanúgy a vákuum-fővezetéken keresztül fékezünk, csak még egy halom más berendezést is begyömöszöltünk a géptérbe hozzá. Ami a fenti ábrákon nincs rajta, hogy a főlégtartály-vezeték és a mozdonyunk fékhengerei között a kormányszelepet megkerülve, a mozdonyfék mozdonyvezetői fékezőszelepével is tudunk kapcsolatot teremten. Így a vákuum-fővezetéktől függetlenül tudjuk fékezni a mozdonyt. Ezen túl lehetőség van bizonyos, előre meghatározott féknyomásokat is létrehozni, amit például a perdülésgátló fékezésre (Schleuderbremse) is használunk. Ezen túl lehetőség van még csúszásgátló fékoldásra (autós körökben ABS) is, amikor a mozdony a kerekek blokkolását érzékelve rövid időre csökkenti a féknyomást, így hagyva ismét gurulni a járművünket.
Néhány elemet szándékosan nem említettünk még a fenti leírásban, amelyekre, és a vákuumvezérelt sűrített levegős fékrendszer kocsikban való alkalmazására majd a következő epizódunkban térünk ki.
Berky Dénes