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Absperrventil für Druckluftbremsanlagen, insbesondere von Schienenfahrzeugen
Es sind Absperrventile für Druckluftbremsanlagen von Schienenfahrzeugen bekannt,
deren Steuerglied durch die Druckdifferenz in der Hauptluftleitung der Bremse und
in einem Behälter konstanten Drucks, dem sogenannten Steuerluftbehälter, betätigt
wird. Falls die Sicherheit des Bremsens, namentlich beim Befahren von langen Gefällstrecken,
verbürgt werden soll, darf es während des Bremsens und Entbremsens nicht zu einem
Druckabfall im Behälter konstanten Drucks kommen, da sonst proportional diesem Druckabfall
auch der Druck im Bremszylinder sinkt und damit auch die Wirkung der Bremse verringert
wird. Andererseits muß, falls nicht die Betätigung der Bremse erschwert werden soll,
bei gelöster Bremse, also bei entlüftetem Bremszylinder, der Behälter konstanten
Drucks mit der Hauptluftleitung verbunden sein, damit kleinere Druckänderungen als
Folge von Undichtheiten in der Hauptleitung nicht ein unerwünschtes Ansprechen der
Bremse verursachen.
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Meist ist -der Behälter konstanten Drucks gegen Druckabfall während
des Bremsens dadurch gesichert, daß in seine Verbindungsleitung mit der- Hauptleitung
ein Absperrventil eingeschaltet wird, welches diese Verbindung unterbricht, sobald
in den Bremszylinder Druckluft eintritt, die Verbindung aber wieder freigibt, sobald
es zu einer Entlüftung des Bremszylinders kommt. Zum Entlüften des Bremszylinders
kommt es jedoch bei einem etwas niedrigeren Druck in der Hauptluftleitung, als der
Druc ' k im Behälter konstanten Drucks beträgt. Falls das die Verbindung
des Behälters konstanten Drucks mit der Hauptluftleitung steuernde Absperrventil
in diesem Augenblick geöffnet ist, strömt Luft aus dem Behälter konstanten Drucks
in die Hauptluftleitung, und im Behälter konstanten Drucks tritt ein Druckabfall
ein. Bei den bekannten Ausführungen wird daher beim Sinken des Drucks in der Bremszylinderleitu
- ng das Absperrventil sofort geöffnet, wodurch die Druckluft aus dem Behälter
konstanten Drucks - in die Hauptluftleitung abströmt.
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Diese Erscheinung ist aber gefährlich beim Befahren von langen Gefällstrecken,
wo es bei wiederholtem Betätigen und Lösen der Bremse zu einem bedeutenden Druckabfall
in den Behältern konstanten Drucks und dadurch zu einer Gefährdung der Betriebssicherheit
der Bremsen kommen kann.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Mangel zu beheben.
Sie geht aus von einem Absperrventil für Druckluftbremsanlagen zwischen der Hauptluftleitung
und dem Behälter konstanten Drucks, das die Verbindung unter der Wirkung des im
Bremszylinder herrschenden Drucks unterbricht und einen das Vehtil betätigenden
Kolben aufweist, dessen ent-,sprechender Zylinderraum über eine Drosselbohrung mit
der Bremszylinderleitung verbunden ist. Gemäß der Erfindung ist die Bremszylinderleitung
mit dem Zylinderraum über ein Rückschlagventil verbunden, das den Drucklufteintritt
in den Zylinder über einen großen Querschnitt erlaubt und auch die Drosselbohrung
enthält, so daß bei Luftdrucksteigerung im Bremszylinder ein rasches Füllen des
Zylinderraumes über das Rückschlagventil und ein sofortiges Schließen des Absperrventils,
bei Luftdrucksenkung im Bremszylinder jedoch nur allmähliches Entleeren des Zylinderraumes
und damit ein verzögertes Öffnen des Ab-
sperrventils erfolgt.
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In der Zeichnung ist ein Absperrventil für Druckluftbremsanlagen gemäß
der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel im Schnitt dargestellt.
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Andie I-Iauptluftleitung 1 sind über eine Steuereinrichtung
5 der Bremszylinder 2 sowie der Hilfsluft--behälter 3 und über eine
Absperreinrichtung 6 der Behälter 4 konstanten Drucks angeschlossen. Die
Steuer- und die Absperreihrichtung 5 bzw. 6 sind in einem Block vereinigt,
an dem die Hauptluftleitung 1
seitlich vorbeigeführt ist. Lediglich zur Vereinfachung
der Beschreibung wird im nachfolgenden die Richtung der Hauptluftleitung
1 als horizontal und jede dazu senkrechte Richtung als vertikal bezeichnet,
obwohl die Hauptluftleitung nicht unbedingt horizontal angeordnet sein muß.
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An dem in der Zeichnung linken Ende des Blockes ist die Hauptluftleitung
1 üb er einen vertikalen Kanal
18 an einen im Innerndes
Blockes vorgesehenen Raum 21 angeschlossen, von dem nach der entgegengesetzten Richtung
ein in den außerhalbdes Blockes vorgesehenen Hilfsluftbehälter 3 mündender
Kanal 22 ausgeht, der an dem dem Raum 21 zugekehrten Ende eine kalibrierte Verengung
x aufweist. Die Einmündung des Kanals 18 in den Raum 21 ist als Sitz eines
im Raum 21 frei beweglich untergebrachten Rückschlagventils 11 ausgebildet.
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Vondem Kanal 18 führt ein horizontaler Kanal 19
nach
einer im mittleren Teil des Blockes unten vorgesehenen Kammer, die durch eine einen
Steuerkolben 12 tragende horizontale Membran 13 in zwei Räume 20 und 42 unterteilt
ist. Von dem Kanal 22 führt ein horizontaler Kanal 23 nach einem im mittleren
Teil des Blockes oben über den Kammern 20 und 42 gelegenen Raum 24. Zwischen den
beiden Räumen 20 und 24 ist eine weitere Kammer vorgesehen, diedurch eine horizontale
Membran 15 in zwei Räume 25 und 44 unterteilt ist. Der Raum 24 steht
über eine vertikale Bohrung mit dem Raum 25 und der Raum 20 über eine vertikale
Bohrung mit dem Raum 44 in Verbindung. Die Mündung der den Raum 24 mit dem Raum
25 verbindenden Bohrung ist als Sitz b für ein im Raum 24 frei bewegliches
Rückschlagventil 16 ausgebildet. Der Raum 44 steht über einen Kanal
27 mit der freien Atmosphäre in Verbindung An der die bei-den Räume 44 und
25 trennenden Membran 15 ist eine im weiteren als Gegenkolben
be-
zeichnete Platte 14 angebracht. Diese hät einen sich nach beiden Seiten
der Membran 14 erstreckenden zentralen Zapfen. Der nach unten verlaufen-de Teil
dieses Zapfens ist in der die Räume 20 und 44 verbindenden Bohrung gut abgedichtet
geführt und setzt sich auf den von der Steuermernbran 13 getragenen Steuerkolben
12 auf, der durch eine ihn nach unten drückende Feder 17 beeinflußt wird.
Der nach der anderen Seite sich erstreckende Teil des Zapfens ragt unter Belassung
eines Zwischenraumes in die den Raum 25 mit dem Raum 24 verbindende Bohrung
hinein und endet in kurzer Entfernung vor der Unterseite des im Raum 24 befindlichen
Rückschlagventils 16.
Dieser Teil des Zapfens weist einen vom Raum 44 unterhalb
der Membran 15 ausgehenden, im Winkel verlaufenden Kanal 26 auf, durch
den die beiden Räume 44 und 25 für gewöhnlich in Verbindung stehen. Das dem
Rückschlagventil 16 zugekehrte Ende c des Zapfens legt sich bei entsprechender
Stellung der Gegenmembran 15 an das Rückschlagventil 16 an, wobei
der Kanal 26 im Zapfen verschlossen wird.
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Von dem Raum 25 führt ein vertikaler Kanal 28
aufwärts
nach dem außerhalb des Blockes vorgesehenen Bremszylinder 2. Auf der in der Zeichnung
rechten Seite des Blockes ist die Hauptluftleitung 1 durch einen im folgenden
als Sperrleitung bezeichneten Kanal 39 an einen Raum 38 im Innern
des Blockes angeschlossen. Von diesem geht nach unten ein Kanal 40 mit kalibrierter
Verengung z aus, die nach dem Behälter 4 konstanten Drucks führt. Dieser Kanal 40
ist durch einen horizontalen Stichkanal 41 mit dem Raum 42 unterhalb der Stenermembran
13 verbunden. Die Mündung des Kanals 40 im Raum 38 ist als Sitz
d für ein im Raum 38 frei beweglich untergebrachtes Rückschlagventil
37 ausgebildet, das das eigentliche Ab-
sperrventil darstellt. Oberhalb
des das Absperrventil 37 enthaltenden Raumes 38 ist im Block eine
größere Kammer vorgesehen, welche durch eine Membran 32
in zwei der Größe
nach erheblich unterschiedliche Räume 31 und 35 unterteilt wird. Der
dem Raum 38
mit dem Abspeirventil 37 benachbarte kleinere Raum
35 steht einmal durch einen horizontalen Stichkanal 36
mit der freien
Atmosphäre und durch eine vertikale Bohrung mit dem Raum 38 in Verbindung.
In dieser Bohrung ist unter guter Dichtung ein am Absperrventil 37 sitzender
Zapfen geführt, welcher mit einer an der Unterseite der Membran 32 befindlichen,
im nachfolgenden als Kolben bezeichneten Platte 33 fest verbunden ist. Auf
den Kolben 33 und damit die Membran 32 wirkt eine Feder 34 ein, die
nach oben drückt und das Abheben des Absperrventils 37 vom Sitz
d bewirkt.
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Der Raum 31 ist,durch eine winkelförmige Bohrung
29 an den vom Raum 25 zum Breinszylinder 2 führenden Kanal 28 angeschlossen.
Die winkelige Bohrung 29 mündet in den Raum 31 innerhalb eines Vorsprunges
an der Innenseiteder dem Bremszylinder zugekehrten Wandung des Raumes
31. Diese Mündung ist als Sitz eines das Drosselventil darstellenden Rückschlagventils
30 ausgebildet, das durch eine Feder 43 auf seinen Sitz gedrückt wird. Im
Boden des Drosselventils 30 ist eine Drosselbohrung y vorgesehen,
über welche der Raum 31 ständig mit dem Kanal 29 in Verbindung steht.
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Das Absperrventil gemäß der Erfindung wirkt folgendermaßen: a) Füllender
Bremse auf Betriebsdruck von 5 kg/CM2 Die Druckluft, die durch die Hauptluftleitung
1 zugeführt wird, strömt durch die Zweigleitung 18 unter das Rückschlagventil
11, welches dadurch gehoben wird, so daß über den freien Sitz die Luft aus
dem Raum 21 über die kalibrierte öffnung x und den Kanal 22 in -den Hilfsluftbehälter
3 strömt.
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Der Behälter konstanten Drucks 4 wird aus der Hauptleitung
1 durch die Zweigleitung 39 über den Raum 38, den Sitz des
für gewöhnlich geöffneten Ab-
sperrventils 37, die kalibrierte Öffnung
z und den Kanal 40 gefüllt.
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b) Bremsen Das Bremsen wird durch Druckabfall in der Haupt-Inftleitung
1 bewirkt. Dieser Druckabfall zeigt sich auch im Raum 20 oberhalb des Steuerkolbens
12, welcher mit der Hauptleitung 1 durch die Kanäle 19
und
18 verbunden ist. Der Raum 42 unterhalb des Steuerkolbens ist mittels der
Kanäle 41 und 40 mit dem Behälter konstanten Drucks verbunden.
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Durch Druckunterschied in der Hauptluftleitung und dein Behälter konstanten
Drucks wird der Steuerkolben 12 in seine obere Lage gegen die Federkraft
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gehoben. Gleichzeitig mit dem Steuerkolben 12 wird auch der Gegenkolben
14 gehoben, welcher dabei den Sitz c schließt, welchen er mit dem Doppelventil
16
bildet, und dieses Doppelventil hebt. Durch das Heben des Doppelventils
16 wird der Sitz b freigegeben, und die Druckluft aus dem Hilfsluftbehälter
3 strömt durch die Kanäle 22 und 23, den Raum 24, den freien Sitz
b"den Raum 25 und den Kanal 28 in den Bremszylinder 2.
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Gleichzeitig strömt die Luft durch den Kanal 29
unter das Rückschlagventil
30, welches durch den Luftdruck gehoben wird, und über den freien Sitz des
Rückschlagventils 30 in den Zylinderraum 31 oberhalb des Kolbens
33. Der Raum 35 unterhalb des Kolbens ist durch den Kanal
36 mit der atmosphärischen Luft verbunden, so daß der Kolben durch den Luftdruck
im Zylinderraum 31 heruntergedrückt wird. Gleichzeitig mit diesem Kolben
bewegt sich auch das Absperrventil 37 nach unten, welches durch Anliegen
auf den Sitz d
,die Verbindung zwischen der Hauptluftleitung
und dein Behälter konstanten Drucks unterbricht.
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c) Lösen der Bremsen Das Lösen wird durch Druckerhöhung in der Hauptluftleitung
1 bewerkstelligt. Diese Druckerhöhung wirkt im Raum 20 oberhalb des Steuerkolbens
12, welcher in seine untere Lage übergeführt wird. Gleichzeitig beginnen sich auch
der Gegenkolben 14 und das Doppelventil 16 nach unten zu bewegen, wobei das
letztere auf den Sitz b aufsitzt und den Sitz c freigibt. Die Luft
aus dem Bremszylinder strömt durch den Kanal 28, den Raum 25, über
den freien Sitz c, den Kanal 26 im Gegenkolben, den Raum 44 unterhalb des
Gegenkolbens und den Kanal 27 in die Atmosphäre. Das Rückschlagventil
30 verhütet ein Rückströmen der Luft aus dem Zylinderraum 31 über
seinen Sitz, und die Drudkluft kann aus dem Zylinderraum 31 lediglich durch
die Drosselbohrung y im Rückschlagventil 30 entweichen. Der Druckabfall
im Zylinderraum 31 ist somit gegenüber dem Druckabfall im Bremszylinder verspätet,
und im Zylinderraum 3,1
verbleibt Druckluft für eine gewisse Zeit, auch nach
vollständigem Entlüften des Bremszylinders. Da das Absperrventil 37 während
der Zeit, in der die Druckluft im Zylinderraum 3.1 wirkt, in geschlossener
Lage erhalten wird, ist,die Verbindung zwischen der Hauptluftleitung 1 und
dem Behälter konstanten Drucks 4 auch nach Entlüftung des Bremszylinders noch für
einige Zeit unterbrochen.
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Es ist somit unter Anwendung von verhältnismäßig einfachen Mitteln
gemäß der Erfindung möglich, die Gefahr eines Druckabfalles in dem Behälter konstanten
Drucks der Bremse bei Betätigen auf langen Gefällestrecken zu verringern und so
die Sicherheit des Eisenbahnbetriebes zu vergrößern.