DE1189113B - Selbstregelndes elektropneumatisches Bremssteuerventil fuer Schienenfahrzeugbremsen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

B 61h

Deutsche Kl.: 2Of-37

Nummer: 1189 113

Aktenzeichen: W 3091411/20 f

Anmeldetag: 21. Oktober 1961

Auslegetag: 18. März 1965

Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstregelndes elektropneumatisches Bremssteuerventil für Schienenfahrzeugbremsen zur stufenweisen Regelung der Bremszylinderbeaufschlagung mit einem in Abhängigkeit von der elektrisch eingesteuerten Bremsstufe und im Zusammenwirken mit dem Bremszylinderdruck ein die Beaufschlagung des Bremszylinders regelndes Doppelventil beeinflussenden beweglichen Steuerglied.

Es ist ein Bremssteuerventil der vorgenannten Art bekannt, bei welchem die stufenweise Regelung des Bremsgrades dadurch erhalten wird, daß der dem Ventil zum Bewegen des Steuergliedes zugeführte elektrische Strom geändert wird. Diese Betätigung des Bremssteuerventils durch Ändern der Stromstärke führt aus den nachstehenden Gründen zu nachteiligen Wirkungen. So muß der maximale Strom, der dem Ventil zugeführt werden kann, um einen maximalen Bremsgrad zu erreichen, aus naheliegenden Gründen (Erwärmung) unterhalb einer annehmbaren oberen Grenze gehalten werden, während der minimale Strom ausreichend hoch gehalten werden muß, um das Arbeiten des Ventils zu gewährleisten. Demzufolge ist die Änderung der Stromstärke zwischen den aufeinanderfolgenden Bremsstufen notwendigerweise relativ klein. Abgesehen davon, daß das Ventil für die Stromstärkenänderung außerordentlich empfindlich sein muß, insbesondere im Fall von langen Zügen, besteht die Möglichkeit, daß sich infolge der Stromverluste in den längs des Zuges verlaufenden elektrischen Leitungen an einem Ende des Zuges ein anderer Bremsgrad als am anderen Ende des Zuges ergibt. Weiterhin ist bei der bekannten Anordnung ein Generator erforderlich, der in der Lage sein muß, einen Strom zu liefern, weleher für alle Geschwindigkeiten des Zuges innerhalb verhältnismäßig enger Grenzen konstant bleibt. Es besteht daher die Gefahr, daß Schwankungen in dem von dem Generator gelieferten Strom und die in den Zugleitungen auftretenden Verluste die Steuerstrom-Stärkenänderung überwiegen, die notwendig ist, um die Bremsen von einem Bremsgrad auf den nächstfolgenden Bremsgrad einzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein selbstregelndes elektropneumatisches Bremssteuerventil der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welchem die vorgenannten nachteiligen Wirkungen nicht auftreten können.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß das Bremssteuerventil eine mit dem beweglichen Steuerglied zusammenwirkende, auf impulsgesteuerte Erregung oder Entregung von Stromkreisen an-Selbstregelndes elektropneumatisches
Bremssteuerventil für Schienenfahrzeugbremsen

Anmelder:

Westinghouse Brake

and Signal Company Limited, London

Vertreter:

Dr. E. Wiegand, München 15,

und Dipl.-Ing. W. Niemann,

Hamburg 1, Ballindamm 26, Patentanwälte

Als Erfinder benannt:
Jack Washbourn, London

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 25. Oktober 1960 (36 562),
vom 12. September 1961

sprechende Einrichtung zur Steuerung der Bremszylinderbeaufschlagung aufweist, wobei jedem Impuls eines Steuerstromkreises eine gleiche Wegstrecke des Steuergliedes zugeordnet ist.

Da das Bremssteuerventil gemäß der Erfindung durch Impulse und nicht durch Strom sich ändernder Größe betätigt wird, ist es lediglich erforderlich, daß der Impulsstrom einen ausreichend hohen Wert hat, um das bewegliche Steuerglied einwandfrei zu betätigen und ein zuverlässiges, gleichmäßiges Arbeiten der Bremsen über die ganze Länge eines Zuges zu gewährleisten.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in schematischem Längsschnitt und entsprechender Ansicht ein selbstregelndes elektropneumatisches Bremssteuerventil gemäß der Erfindung in einer Zugbremsanlage, von der ein Teil wiedergegeben ist,

F i g. 2 und 3 schematische Querschnitte nach der Linie H-II bzw. III-III der F i g. 1.

509 519/32

In einer sich längs des Zuges erstreckenden Zugleitung 10 wird ein konstantes Vakuum von z. B. 530 mm Quecksilbersäule aufrechterhalten. Mit dieser Vakuumleitung 10 sind an jedem Wagen ein Behälter 11 und die obere Kammer eines Bremszylinders 12 über ein Rückschlagventil 13 verbunden.

Ein selbstregelndes elektropneumatisches Bremssteuerventil 16 enthält eine Membran 15. Der unterhalb dieser Membran 15 befindliche Raum im Gehäuse des Bremssteuerventils 16 ist durch eine ein Magnetventil 17 enthaltende Luftleitung 14 mit der oberen Kammer des Bremszylinders 12 verbunden. Eine oberhalb der Membran 15 im Gehäuse des Bremssteuerventils 16 befindliche Kammer 18 ist durch eine Luftleitung 19 mit der unteren Kammer des Bremszylinders 12 verbunden.

Im oberen Teil des Gehäuses des Bremssteuerventils 16 ist ein mit einer durchgehenden axialen Bohrung 25 versehenes bewegliches Ventilsteuerglied 21 angeordnet, das an seinem erweiterten unteren Ende einen ersten ringförmigen Ventilsitz 22 aufweist, an den eine Doppelventilplatte 23 von einer innerhalb des erweiterten Endes des Steuergliedes 21 angeordneten Feder 24 angedrückt wird, um die Verbindung zwischen der sich in die Atmosphäre öffnenden Bohrung 25 des Steuergliedes 21 und der Kammer 18 über der Membran 15 abzusperren. Ein konzentrisch zu dem ringförmigen ersten Ventilsitz 22 und innerhalb von ihm liegender zweiter ringförmiger Ventilsitz 26 für die Doppelventilplatte 23 befindet sich am Ende eines von der Membran 15 getragenen, mit einer durchgehenden Bohrung versehenen Membrankolbens 27. Der Membrankolben 27 steht unter der Wirkung einer Feder 28, welche den an ihm befindlichen Ventilsitz 26 im Eingriff mit der Doppelventilplatte 23 hält, um die Verbindung zwischen der Kammer 18 über der Membran 15 und den Raum unter der Membran abzusperren.

Das bewegliche Steuerglied 21 ist an seinem oberen Ende mit Gewinde versehen und in eine gegen Axialbewegungen festgehaltene Mutter 29 eingeschraubt, die an ihrem Umfang zwei übereinanderliegende Kränze 31 und 32 mit entgegengesetzt gerichteten Schaltzähnen aufweist. Mit diesen Schaltzahnkränzen 31 und 32 der Mutter 29 arbeiten Klinken 33 bzw. 34 zusammen (F i g. 2 und 3), deren jede durch einen ihr zugeordneten Elektromagneten betätigbar ist. Bei jeder Erregung des der Klinke 33 zugeordneten Elektromagneten dreht diese Klinke die Mutter 29 über den Zahnkranz 31 in der Bremsanlegerichtung um einen bestimmten Betrag, während bei jeder Erregung des der anderen Klinke 34 zugeordneten Elektromagneten diese Klinke die Mutter 29 über den Zahnkranz 32 in der entgegengesetzten Richtung, d. h. in der Bremslöserichtung um einen bestimmten Betrag dreht. Bei jeder Drehung der Mutter wird das in sie eingeschraubte Steuerglied 21 um eine entsprechende Wegstrecke axial nach oben oder unten verschoben.

Der die Klinke 33 des Zahnkranzes 31 der Mutter 29 betätigende Magnet ist an eine sich längs des Zuges erstreckende elektrische Bremsanlegeleitung 35 und der die Klinke 34 des Zahnkranzes 32 der Mutter 29 betätigende Magnet ist an eine sich ebenfalls längs des Zuges erstreckende Bremslöseleitung 36 angeschlossen.

Das in der Luftverbindungsleitung 14 liegende Magnetventil 17, welches dazu dient, im Gefahrenfall das stufenweise arbeitende elektropneumatische Bremssteuerventil 16 zu überbrücken, ist an eine sich längs des Zuges erstreckende Leitung 37 angeschlossen. Dieses Magnetventil 17 ist normalerweise erregt, um die Verbindung zwischen dem unter der Membran 15 befindlichen Raum des Bremssteuerventils 16 und der oberen Kammer des Bremszylinders 12 offen zu halten. Bei der im Gefahrenfall erfolgenden Entregung des Magnetventils 17 wird diese Verbindung geschlossen und der unter der Membran 15 befindliche Raum des Bremssteuerventils 16 zur Atmosphäre geöffnet. Mit der Vakuumzugleitung 10 ist ferner ein druckempfindlicher elektrischer Schalter 38 verbunden, dessen Kontakte an eine sich längs des Zuges erstreckende Leitung 39 angeschlossen sind. Wenn das Betriebsvakuum (von z. B. 530 mm Hg) in der Zugleitung 10 z. B. auf einen Wert unter 305 mm Hg sinkt, öffnet es den Schalter 38.

In der Verbindungsleitung 19 zwischen der Unterkammer des Bremszylinders 12 und der Kammer 18 des Bremssteuerventils 16 ist ein Umschalthahn 41 angeordnet, der, wenn das Bremssteuerventil 16 nicht arbeiten soll, betätigt wird, um die Unterkammer des Bremszylinders 12 von dem Bremssteuerventil 16 zu trennen und sie unmittelbar mit der Vakuumzugleitung 10 zu verbinden.

Die Arbeitsweise des Bremssteuerventils ist wie folgt:

Wenn sich die Bremsanlage im Betriebszustand befindet und die Bremsen gelöst sind, herrscht in der Zugleitung 10 sowie in der Ober- und der Unterkammer des Bremszylinders 12 das gleiche Vakuum von z. B. 530 mm Hg.

Das Steuerglied 21 im Bremssteuerventil 16 nimmt seine oberste Lage ein. In dieser Lage ist das Ventil 22, 23, 26 geschlossen, wobei sich die Feder 28 des Membrankolbens 27 in nicht zusammengedrücktem Zustand befindet. An die Leitung 37 ist Spannung angelegt, und das Magnetventil 17 ist geöffnet, so daß der Raum unter der Membran 15 im Bremssteuerventil 16 mit der Oberkammer des Bremszylinders 12 verbunden ist. Der auf Niedrigvakuum ansprechende Schalter 38 ist geschlossen.

Zum Bremsenanlegen wird in die elektrische Leitung35 in Abhängigkeit von der an dem Führerbremsventil eingestellten Bremsstufe eine bestimmte Anzahl von Steuerimpulsen eingespeist. Diese Impulse erregen den Elektromagneten der Klinke 33, so daß diese den Schaltzahnkranz 31 und damit die Mutter 29 auf dem Gewinde des Steuergliedes 21 in der Richtung dreht, in der das Steuerglied um eine durch die erforderliche Bremsstärke bestimmte Wegstrecke nach unten bewegt werden soll, die von der Anzahl der Impulse abhängt. Dadurch wird die Doppelventilplatte 23 des Steuerventils 16 von dem am Steuerglied 21 befindlichen Ventilsitz 22 getrennt und die Unterkammer des Bremszylinders 12 über den Durchgang 25 im Steuerglied 21 mit der Atmosphäre verbunden. Es strömt dann Luft in die Unterkammer, bis sich der Druck in der über der Membran 15 liegenden Kammer 18 um einen Betrag erhöht hat, der ausreicht, um die Kraft der Feder 28 des Membrankolbens 27 zu überwinden und sie so weit zusammenzudrücken, bis sich die Doppelventilplatte 23 wieder auf den Ventilsitz 22 des abwärts bewegten Steuergliedes 21 aufsetzt. Bei der Weiterbewegung des Handgriffes des Führerbremsventils in die nächste Bremsstufe werden weitere Impulse über die Leitung

35 übertragen, und der oben beschriebene Vorgang wiederholt sich, so daß die Beaufschlagung des Bremszylinders entsprechend vergrößert wird.

Diese stufenweise Regelung der Bremszylinderbeaufschlagung ist unabhängig von Änderungen des Vakuums in der Oberkammer des Bremszylinders, da sie ausschließlich durch den Unterschied des Vakuums in der Ober- und in der Unterkammer bestimmt wird, der sich im Zusammenwirken mit der Kraft der Feder

28 des Bremssteuerventils 16 einstellt. Zum Bremsenlösen wird der Handgriff des Führerbremsventils in Bremsenlöserichtung zurückbewegt, wobei eine Reihe von Impulsen in die Bremslöseleitung 36 eingespeist wird. Diese Impulse erregen den Elektromagneten der Klinke 34, so daß diese den Bremslöse-Schaltzahnkranz 32 und damit die Mutter

29 in umgekehrter Richtung zum Bremsanlege-Schaltzahnkranz 31 dreht, wodurch das Steuerglied 21 aufwärts bewegt wird. Infolge dieser Bewegung wird die Doppelventilplatte 23 des Steuerventils 16 von dem am Membrankolben 27 befindlichen Ventilsitz 26 abgehoben, und die Ober- und die Unterkammer des Bremszylinders 12 werden miteinander verbunden. Die Vakuumdifferenz an der Membran 15 vermindert sich, bis sie der aus der Zusammendrückung resultierenden Kraft der Feder 28 entspricht, d. h. der Wegstrecke entspricht, um welche das Steuerglied 21 aufwärts bewegt worden ist. Bei der Weiterbewegung des Handgriffs des Führerbremsventils in Bremslöserichtung wiederholt sich dieser Vorgang, bis die Bremse völlig gelöst ist.

Falls das Vakuum in der Zugleitung 10 infolge von undichten Stellen auf einen gefährlichen Wert absinken sollte, beispielsweise unter 305 mm Hg, dann unterbricht der auf Niedrigvakuum ansprechende Schalter 38 die elektrische Leitung 39. Dadurch unterbricht eine auf der Lokomotive befindliche Kontaktvorrichtung die Stromzufuhr für das Magnetventil 17 über die elektrische Leitung 37. Das Magnetventil 17 unterbricht daraufhin die Verbindung zwisehen der Oberkammer des Bremszylinders 12 und dem Raum unter der Membran 15 des Bremssteuerventils 16 und verbindet diesen Raum mit der Atmosphäre. Das sofortige Abheben der Doppelventilplatte 23 von dem Ventilsitz 26 am Membrankolben 27 und das Einströmen von Luft in die Unterkammer des Bremszylinders führen zur Vollbremsung.

Falls der Zug getrennt werden sollte, wird das Vakuum in der Zugleitung 10 durch Einströmen von Luft ebenfalls rasch aufgehoben; das Vakuum in der Oberkammer des Bremszylinders 12 und in dem Behälter 11 bleibt jedoch auf Grund des in der Luftleitung 14 vorgesehenen Rückschlagventils 13 aufrechterhalten. Die elektrische Leitung 37 wird unterbrochen und das Magnetventil 17 entregt, so daß mittels des aufrechterhaltenen Vakuums ein volles Bremsenanlegen bewirkt wird.

Es sei bemerkt, daß die Einstellung der Lage eines schrittweise bewegbaren Steuergliedes durch Impulse nicht nur auf Bremssteuerventile für Vakuumbremsanlagen, sondern auch auf solche für Druckluftbremsanlagen und mit kontinuierlichem Fluß arbeitende hydraulische Bremsanlagen anwendbar ist.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Selbstregelndes elektrompneumatisches Bremssteuerventil für Schienenfahrzeugbremsen zur stufenweisen Regelung der Bremszylinderbeaufschlagung mit einem in Abhängigkeit von der elektrisch eingesteuerten Bremsstufe und im Zusammenwirken mit dem Bremszylinderdruck ein die Beaufschlagung des Bremszylinders regelndes Doppelventil beeinflussenden beweglichen Steuerglied, gekennzeichnet durch eine mit dem beweglichen Steuerglied zusammenwirkende, auf impulsgesteuerte Erregung oder Entregung von Stromkreisen ansprechende Einrichtung zur Steuerung der Bremszylinderbeaufschlagung, wobei jedem Impuls eines Steuerstromkreises eine gleiche Wegstrecke des Steuergliedes zugeordnet ist.

2. Bremssteuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuerglied (21) in eine gegen Axialbewegung festgehaltene Mutter (29) eingeschraubt ist, die von der die stufenweise Bewegung des Steuergliedes herbeiführenden Einrichtung beim Ansprechen auf jeden Impuls um einen bestimmten Betrag gedreht wird.

3. Bremssteuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfang der Mutter (29) mit Schaltzähnen versehen ist, mit denen eine elektromagnetisch betätigte Klinke zusammenarbeitet, die beim Ansprechen des Elektromagneten auf einen Impuls die Mutter um einen Zahn dreht.

4. Bremssteuerventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei voneinander getrennte Einrichtungen (31, 33 und 32, 34) vorgesehen sind, die beim Ansprechen auf Impulse in entsprechend getrennten Steuerstromkreisen (35 bzw. 36) das Steuerglied (21) in der einen Richtung zum Bremsenanlegen oder in der anderen Richtung zum Bremsenlösen bewegen.

5. Bremssteuerventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Steuerglied (21) zusammenwirkende und in Abhängigkeit von der durch die Impulssteuerung hervorgerufenen Bewegung des Steuergliedes entgegen der durch den eingesteuerten Bremszylinderdruck hervorgerufenen Kraft beeinflußbare Doppelventil in an sich bekannter Weise eine auf einem Ventilsitz (22) am Steuerglied aufliegende, sich über eine Feder (24) gegen das Steuerglied abstützende Doppelventilplatte (23) enthält, die mit einem weiteren an einem federbelasteten und vom Bremszylinderdruck beaufschlagbaren Membrankolben (27) befindlichen Ventilsitz (26) zusammenwirkt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 143 069.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

S09 519/32 3.65 © Bundesdruckerei Berlin