-
Füllventil für die Hilfsluftbehälter von Druckluftbremsanlagen, insbesondere
von Schienenfahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf ein Füllventil für die Hilfsluftbehälter
von Druckluftbremsanlagen, insbesondere von Schienenfahrzeugen, in Form eines federbelasteten
Rückschlagventils, das zwischen Hauptluftleitung und Hilfsluftbehälter angeordnet
ist.
-
Die Druckluftbremsen von Schienenfahrzeugen sind in der Regel so angeordnet,
daß beim Bremsen, das durch Erniedrigung des Druckes in der Hauptluftleitung der
Bremse eingeleitet wird, sich Steuerventile selbsttätig in Lagen umstellen, in denen
die Druckluft aus dem Hilfsluftbehälter in den Bremszylinder gelangt. Im Hilfsluftbehälter
ist die Druckluft für das Bremsen des Fahrzeuges gespeichert. Die Druckabnahme,
welche im Hilfsluftbehälter beim Bremsen eintritt, wird beim Entbremsen wieder aufgehoben,
und zwar durch Nachfüllen aus der Hauptluftleitung.
-
Zu diesem Zweck ist in der Regel in der Leitung eine kalibrierte Öffnung
vorgesehen, über welche beim Entbremsen die Hauptluftleitung mit dem Hilfsluftbehälter
verbunden ist und durch welche das Nachfüllen des Hilfsluftbehälters geregelt wird.
Die kalibrierte Öffnung für Nachfüllen des Hilfsluftbehälters muß so bemessen werden,
daß die Luft in diesem Behälter unter allen Umständen auf einen für eine verläßliche
Wirkungsweise der Bremse erforderlichen Druck gebracht wird.
-
Beim Lösen der Bremsen wird der beim Bremsen abgesenkte Druck in der
Hauptluftleitung wieder auf den Betriebsdruck, der üblich 5 kg/cm2 beträgt, erhöht.
Zum Entbremsen von langen Zügen verwendet der Zugführer sogenannte Füllstöße, d.
h., er erhöht kurzzeitig den Druck in der Hauptluftleitung auf einen höheren als
den Betriebswert, z. B. auf 7 kg/cm2, um eine rasche Fortpflanzung der Druckerhöhung
in der durchlaufenden Hauptluftleitung bis zum Ende des ganzen Zuges zu erzielen.
Wird, wie oben erwähnt, der Hilfsluftbehälter beim Entbremsen über eine kalibrierte
Öffnung von konstantem Durchmesser nachgefüllt, so muß die kalibrierte Öffnung für
einen genügenden Luftdurchlaß für den Fall bemessen werden, daß das Entbremsen durch
Druckerhöhung in der Hauptluftleitung nur auf Betriebsdruck vor sich geht. Falls
der Zugführer aber beim Entbremsen des Zuges Füllstöße verwendet, geht bei dieser
Bemessung der kalibrierten Öffnung das Nachfüllen der Hilfsluftbehälter in den ersten
Wagen des Zuges zu schnell vor sich, wodurch der Hauptluftleitung eine große Luftmenge
entnommen wird, so daß der Druck in der Hauptluftleitung am Ende des Zuges trotzdem
wieder nur langsam ansteigt. Dadurch verlangsamt sich das Entbremsen des Endes des
Zuges vor und während der Fahrt.
-
Diese Schwierigkeiten tauchen auch bei Druckluft bremseinrichtungen
auf, welche kein Rückschlagventil und keine kalibrierte Durchflußöffnung haben,
z. B. bei Druckluftbremseinrichtungen, die aus einem Zweidruck- und einem Dreidruckventil
und einem zwischen diese beiden Ventile geschalteten Hilfsluftbehälter bestehen
sowie einen zur Beschickung des Bremszylinders dienenden Hilfsluftbehälter aufweisen.
Es ist bekannt, bei dieser Art einer Druckluftbremseinrichtung die Schwierigkeiten
dadurch zu beheben, daß im Zweidruckventil, in dessen Gehäuse unter anderem auch
eine zum Hilfsluftbehälter führende Leitung mündet, ein Membranglied angeordnet
ist, welches beim Lösen der Bremse mit Hilfe von Füllstößen durch die wechselnde
Druckbeaufschlagung verformt wird und mit ihrer Oberfläche Fülleitungsanschlüsse
sperrt bzw. freigibt. Das Füllen des Hilfsluftbehälters wird durch die Membran in
Abhängigkeit von der Größe der Druckdifferenz zwischen der Hauptluftleitung und
einem durch die Empfindlichkeitsbohrung überwachten Leitungszweig verschieden stark
gedrosselt. Um auch eine verschieden starke Drosselung der Füllungen eines Steuerluftbehälters
in Abhängigkeit von der Größe der Füllstöße in der Hauptluftleitung zu erzielen,
ist an der Membran ein kegelförmiges Glied befestigt, das mit der Einmündungsöffnung
der Verbindungsleitung zum Steuerluftbehälter zusammenwirkt. In der Grundstellung
sowie beim Bremsen befindet sich der kegelförmige Körper außerhalb der Öffnung der
genannten Verbindungsleitung, wird in sie aber während des durch einen Füllstoß
in der Hauptluftleitung herbeigeführten Lösens der Bremse mehr oder weniger weit
eingeführt, um das rasche Abfließen der Füllstoßdruckluft ebenfalls zu verhindern.
Diese Art der Füllstoßregulierung ist bei
Druckluftbremsanlagen,
bei welchen das Füllventil für den Hilfsluftbehälter nur als federbelastetes, zwischen
Hauptluftleitung und Hilfsluftbehälter angeordnetes Rückschlagventil ausgebildet
ist, nicht ohne weiteres anwendbar.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses Rückschlagventil
zum Abfangen der großen Füllstoßdruckerhöhungen heranzuziehen.
-
Gemäß der Erfindung wird das Rückschlagventil derart ausgebildet,
daß in an sich bekannter Weise mit steigendem Druckunterschied zwischen Hauptluftleitung
und Hilfsluftbehälter der Durchströmquerschnitt des Ventils verringert bzw. bei
sinkendem Druckunterschied vergrößert wird. Diese besondere Ausbildung des Rückschlagventils
erfolgt zweckmäßig derart, daß der in der Ventilgehäusebohrung der Hauptluftleitungsseite
geführte Ventilschaft mit einer zur Hauptluftleitung hin offenen axialen und etwa
in Höhe der Ventilsitzdichtung nach der Schaftaußenseite hindurchgeführten quergerichteten
Bohrung versehen ist und außerdem am Schaftumfang eine achsparallele Nut aufweist,
die von der Ventilsitzdichtung ausgehend sich nur über den Mittelteil des Schaftes
erstreckt und mit Abstand vor einer von der Querbohrung aus nach der Schaftaußenseite
führenden Nebenbohrung unter Bildung einer scharfen Abschlußkante endet und mit
einer in der Gehäusewand vorgesehenen Nut mit scharfer Oberabschlußkante derart
zusammenwirkt, daß bei geringem Druckunterschied, also mäßig angehobenem Ventil,
die Luft aus der Hauptluftleitung sowohl über die Querbohrung als auch über die
Nebenbohrung, über die Nut in der Gehäusewandung und über die Nut im Schaftumfang
durch das Ventil treten kann, während mit zunehmendem Abheben des Ventils unter
steigendem Druckunterschied der Nebendurchlaß durch Verkleinern des Durchtrittsquerschnitts
zwischen der Schließkante des Schaftes und der Schließkante der Gehäusenut verkleinert
bzw. ganz geschlossen wird. Die Ausbildung des Rückschlagventils kann auch so abgeändert
werden, daß die achsparallele Mittelbohrung in Höhe der Nebenbohrung endet, während
die achsparallele Nut im Ventilschaft mit Hilfe einer Schrägfläche sich verjüngend
in eine in die Nebenbohrung einmündende Durchtrittsöffnung geringen Querschnitts
übergeht.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in der Zeichnung
dargestellt, in der Fig. 1 ein Bremsventil im Schnitt und Fig. 2 eine weitere Ausbildung
des Füllventils zeigt. In Fig. 1 ist das Bremsventil mit RU, der Bremszylinder mit
BV, der Hilfsluftbehälter mit PV und die Hauptluftleitung mit HP bezeichnet.
-
Im Gehäuse 11 des Bremsventils RU ist ein Steuerkolben 12 geführt,
welcher durch Einwirkung der Druckdifferenz auf eine Membran 13 bewegt wird. Der
Raum 14 oberhalb der Membran ist mittels eines Kanals 15 mit der Hauptluftleitung
der Bremse und der Raum 16 unterhalb der Membran mittels eines Kanals 17 mit dem
Hilfsluftbehälter PV verbunden. Der Steuerkolben 12 betätigt bei einer Bewegung
nach oben ein Doppelventil 18, welches die Verbindung des Hilfsluftbehälters mit
dem Bremszylinder durch Kanäle 17 und 20, den Raum 19, Ventilsitz b, Raum 21 und
Kanal 22 überwacht. Steht der Steuerkolben 12 in der unteren Lage, wie gezeichnet,
ist der Bremszylinder über den Kanal 22, den Raum 21, die freie Mündung c und eine
Öffnung 23 im Verteilerkolben mit dem atmosphärischen Druck verbunden.
-
Der Hilfsluftbehälter PV ist mit der Hauptluftleitung HP auch
noch durch einen von dem Kanal 17 ausgehenden Kanal 28 und einen Kanal 24 über einen
zwischen beiden Kanälen liegenden Raum 27 verbunden. Die Einmündung des Kanals 24
in den Raum 27 ist als Sitz für einen Ventilkörper 25 ausgebildet, dessen Schaft
in dem Kanal 24 geführt ist. Der Schaft hat eine nicht durchgehende Längsbohrung,
von welcher im mittleren Teil eine quergerichtete Nebenbohrung 30 und dicht am Ventilsitz
eine Querbohrung 31 ausgeht. Außerdem ist der Schaft am Umfang mit einer an der
Querbohrung 31 beginnenden und in einer gewissen Entfernung vor der Nebenbohrung
30 in einem scharfen Absatz y endenden Längsnut versehen. In der Wandung des Kanals
24 ist an einer der Nebenbohrung 30 des Ventilschaftes gegenüberliegenden Stelle
eine längs verlaufende Nut vorgesehen, welche sich von der Nebenbohrung 30 bis etwa
auf halbe Entfernung der Querbohrung 31 erstreckt und an dem der Oberbohrung 31
zugekehrten Ende einen scharfen Absatz mit einer Kante x aufweist. Das Ventil 25
wird durch eine Feder 26 in die Schließlage gedrückt und durch die Druckdifferenz
zwischen der Hauptluftleitung HP und dem Hilfsluftbehälter PV geöffnet.
-
Die Bremse wirkt folgendermaßen: Das Bremsen erfolgt nach Füllen der
Hauptluftleitung und des Hilfsluftbehälters auf Betriebsdruck durch Luftdruckerniedrigung
in der Hauptluftleitung. Bei dieser Luftdrucksenkung im Raum 14 wird der Steuerkolben
12 durch den Überdruck im Hilfsluftbehälter bzw. im Raum 16 nach oben geführt wird.
Durch diese Bewegung des Kolbens wird die Mündung c geschlossen, die mit dem Doppelventil
18 zusammenwirkt, und macht durch Heben des Doppelventils 18 dessen Sitz b frei.
Die Luft aus dem Hilfsluftbehälter strömt in diesem Fall über den freien Sitz b
in den Bremszyinder BV.
-
Das Entbremsen wird durch Druckerhöhung in der Hauptluftleitung vorgenommen,
wobei der Kolben 12 in die untere Lage übergeführt wird. Das Doppelventil schließt
den Sitz b, und die Druckluft strömt über die freigegebene Mündung c aus dem Bremszylinder
in die Atmosphäre. Der Luftdruckabfall, der im Hilfsluftbehälter beim Bremsen eingetreten
ist, wird beim Entbremsen aus der Hauptleitung HP über das Füllventil 25 ersetzt,
das durch Überdruck in der Hauptleitung gehoben wird. Dieses Heben wird durch die
Feder 26 geregelt und ist der Druckdifferenz zwischen Hauptluftleifung und Hilfsluftbehälter,
also der Druckdifferenz zwischen Raum 24 unter dem Ventil 25 und dem im Raum 27
oberhalb des Ventils proportional. Falls der Druckunterschied zwischen der Hauptluftleitung
und dem Hilfsluftbehälter gering ist und z. B. nicht 1,5 kg/cm2 übersteigt, wird
das Rückschlagventil nur so weit gehoben, daß die Luft durch die Öffnungen 30 und
31 strömt und der Hilfsluftbehälter verhältnismäßig rasch nachgefüllt wird. Dieser
Fall entspricht dem Entbremsen eines Fahrzeuges am Ende des Zuges.
-
Falls der Druckunterschied zwischen der Hauptleitung und dem Hilfsluftbehälter
aber größer ist als z. B. 1,5 kg/em2, wird das Füllventil so weit gehoben, daß die
Kante y des Ventils die Kante x der Ventilführung überdeckt. Dadurch
ist der Durchgang für Luft durch die Nebenbohrung 30 geschlossen. Der Hilfsluftbehälter
wird also bei größerem Druckunterschied lediglich über die Querbohrung 31 im Füllventil
nachgefüllt, was langsam vor sich geht. Dieser Fall entspricht dem Entbremsen eines
Fahrzeuges in Nähe der Lokomotive, falls der Führer Füllstöße gibt.
-
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig. 2 wird
der Durchtritt zum Nachfüllen
des Hilfsluftbehälters durch einen
Spalt gebildet, welchen eine schräge Fläche p des Ventils 25 mit der Kante x der
Ventilführung bildet. Dieser Spalt ändert sich bei Bewegen des Ventils und verkleinert
sich, falls das Ventil gehoben wird. Da auch in diesem Fall das Heben des Ventils
dem Druckunterschied in der Hauptluftleitung und dem Hilfsluftbehälter proportional
ist und dadurch auch das Zusammendrücken der Feder 26, wird auch das Nachfüllen
des Hilfsluftbehälters in Abhängigkeit vom Druckunterschied zwischen der Hauptluftleitung
und dem Hilfsluftbehälter vorgenommen.
-
Die Anordnung nach der Erfindung ermöglicht so ein gleichmäßiges Nachfüllen
der Hilfsluftbehälter der Bremsen auch bei langen Zuggarnituren und verbürgt so
einerseits ein genügendes Füllen zwecks richtiger Wirkungsweise der Bremsen, andererseits
eine schnelle Druckerhöhung auch in der Hauptluftleitung der letzten Wagen und damit
ein schnelles Lösen der Bremsen langer Züge.