STEP #04 - Il principio fisico
Il principio fisico del freno pneumatico
Schema semplificato di treno con freno pneumatico
Il serraggio dei ceppi o delle pastiglie viene ottenuto mediante dispositivi detti "cilindri del freno" che spinti dall'aria in essi immessa azionano un leveraggio o direttamente un'asta che preme fortemente contro di essi. L'aria in pressione che entra nei cilindri freno va a compensare la forza esercitata da una molla di richiamo e, a seconda del tipo di funzionamento, farà muovere i bracci delle pinze e provocare l'attrito o meno del dispositivo frenante (dischi o ganasce).
Il comando avviene o per mezzo di un pedale, nei rotabili stradali, o per mezzo di un dispositivo più o meno complesso (detto rubinetto del freno) che non è altro che un regolatore il cui scopo è quello di creare, per mezzo di un foro calibrato, una depressione nella condotta generale che attraverso un distributore del freno fa agire i cilindri freno di ogni rodiggio. Con una depressione "ordinaria" in condotta generale pari 0,8 bar corrisponde una pressione dei cilindri freno di 1,2 bar.
Per ragioni di sicurezza si fa in modo che, a riposo (a pressione atmosferica), il veicolo stradale abbia la molla di richiamo montata in modo da provocare la frenatura; in tal caso si parla di freno passivo (utilizzato normalmente negli autocarri).
Nei treni o nei rotabili ferroviari in genere l'assenza di aria in pressione nei cilindri del freno provoca la sfrenatura ma le apparecchiature sono congegnate in modo che nell'esercizio corrente l'emissione di aria dalla condotta del freno, accidentale o comandata provochi l'arresto del treno.
Freno continuo automatico ferroviario
Il freno è ad azione indiretta, in quanto il comando di frenatura si ha scaricando la condotta generale, con conseguente messa in comunicazione dei cilindri a freno dei rotabili con i relativi serbatoi ausiliari; è automatico in quanto interviene automaticamente in caso di spezzamento del treno o, più in generale, il caso di rottura della condotta generale; è moderabile alla frenatura, ma non alla sfrenatura. E' utilizzabile in convogli con numero qualsiasi di rotabili; non è adatto alla trazione tramviaria urbana per i tempi di azionamento notevoli, specialmente in sfrenatura. Il rubinetto di comando, Westinghouse tipo 8 (o 6, non rappresentato) ha quattro posizioni: I) sfrenatura; II) posizione di marcia; III) pos. neutra; IV) frenatura (nel settore III-IV).
I veicoli sono tutti collegati pneumaticamente tra loro mediante una "condotta del freno" che viene tenuta carica a 5 bar, valore che porta alla sfrenatura tutti i veicoli. La caduta di pressione, regolata dal "rubinetto di comando" posto in cabina di guida e determinata dal macchinista, propagandosi lungo tutto il treno per mezzo della "condotta " raggiunge ogni apparecchiatura frenante (delle carrozze o dei carri) dove è presente un "distributore" (valvola con funzioni di conversione di pressione) sussidiata da un serbatoio di comando (a pressione di riferimento per il livello di sfrenatura) e da uno ausiliario (come fornitore di aria compressa) provocando l'immissione dell'aria nei cilindri a freno e la frenatura conseguente. La successiva ricarica a 5 bar della condotta determina nuovamente la sfrenatura del treno.
Sitografia:
(Wikipedia): Wikipedia, https://it.wikipedia.org/wiki/Freno_pneumatico <ultimo accesso 21/11/2021>
(tramroma): Freni Westinghouse per ferrovie secondarie e tramvie, http://www.tramroma.com/common/gen_tecn/mecc_gen/freni/freni_west.htm <ultimo accesso 21/11/2021>
Immagini:
In alto: Schema semplificato di treno con freno pneumatico
Al centro: Freno continuo automatico ferroviario
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