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Bremsdruckregler mit getrennten Eim-und Auslaßventilen Zum Regeln
des Druckes in Bremszylindern von pneumatischen oder hydraulischen Bremsen werden
sogenannte Bremsdruckregler verwendet, die zwischen eine Druckmittelquelle und den
Bremszylinder geschaltet sind. Die Bremsdruckregler stehen in Abhängigkeit von Steuer-
oder Stellgliedern, die auf mechanischem, pneumatischem, hydraulischem oder elektrischem
Weg den Sollwert des Bremsdruckes vorgeben. Ihre Hauptanwendung finden diese Bremsdruckregler
bei der Steuerung von Fördermaschinen bremsen.
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In einem bekannten Bremsdruckregler ist ein beweglicher Ventilkörper
mit zwei Dichtflächen vorgesehen, der mit einer Dichtfläche an einem festen Ventilsitz
(Einlaßventil) und mit der anderen Dichtfläche an einem beweglichen Ventilsitz (Auslaßventil)
anliegt. Zum Einlaß von Druckluft in den Bremszylinder wird der Steuerdruck in einer
durch eine Membran abgetrennten Steuerkammer erhöht, so daß über ein Gestänge der
Ventilkörper mit der Dichtfläche des Einlaßventils von seinem Ventilsitz abgehoben
wird und die Druckluft so lange in den Bremszylinder einströmen kann, bis der Druck
im Bremszylinder dem im Steuerraum vorgegebenen Druck entspricht. Danach schließt
sich das Einlaßventil wieder, d. h. der Ventilkörper geht unter Federkraft bzw.
Rückstellkraft der Membran wieder in seine Ruhelage.
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Zur Verringerung des Bremsdruckes wird der Druck in der Steuerkammer
erniedrigt, wodurch über die Steuermembran der bewegliche Ventilsitz vom Ventilkörper
abgehoben wird und die Druckluft so lange aus dem Bremszylinder ausströmen kann,
bis wieder Gleichgewicht zwischen dem Druck im Bremszylinder und dem Druck in der
Steuerkammer besteht.
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Die Bewegungen des Ventilkörpers und des beweglichen Ventilsitzes
folgen bei dem bekannten Bremsdruckregler jedoch mit einer gewissen Hysterese y--
etwa der Wirkung einer Haftreibung zwischen gegeneinander beweglichen Teilen vergleichbar
-den Druckänderungen im Steuerraum, so daß die Ansprechempfmdlichkeit des Bremsdruckreglers
auf diese Weise verringert wird. Diese Erscheinung hat ihre Ursache in dem bei geschlossenem
Einlaßventil auf dessen einen Seite herrschenden und gegenüber dem Druck im Bremszylinder
höheren Druckes der Druckluftquelle, der das Einlaßventil mit einer der Druckdifferenz
entsprechenden Kraft auf seinen Sitz drückt. Geringe Erhöhungen des Druckes im Bremszylinder
lassen sich daher nicht einstellen, solange die hierzu im Steuerraum erforderliche
Erhöhung des Steuerdruckes nicht einen solchen Wert erreicht hat, daß dadurch die
das Einlaßventil auf seinen Sitz drückende Differenzkraft überwunden wird. Die gleiche
Wirkung ergibt sich beim Auslaßventil durch die zwischen Atmosphärendruck und Druck
im Bremszylinder herrschende Druckdifferenz.
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Bei einem pneumatischen Relais hat man zur Beseitigung dieser Erscheinung
das Auslaßventil druckentlastet ausgeführt. Hierzu ist das Relaisgehäuse derart
ausgebildet, daß beide Seiten des Ventilkörpers dem Außendruck in der Umgebung des
Relais ausgesetzt sind.
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Der neue Bremsdruckregler mit getrennten Ein- und Auslaßventilen vermeidet
die Ansprechunempfindlichkeit des bekannten Bremsdruckreglers auf ähnliche Weise.
Die Lösung besteht darin, daß als Eim-und Auslaßventile an sich bekannte druckentlastete
Einsitzventile in einem gemeinsamen Ventilraum vorgesehen und mit je einer eigenen,
vom Druck in einem gemeinsamen Steuerraum gesteuerten Steuermembran verbunden sind.
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Durch die Druckentlastung der Einsitzventile sind diese von der Wirkung
der an ihnen anstehenden Druckdifferenz unabhängig und sprechen schon auf geringste
Druckänderungen im Steuerraum sicher an.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist für jedes
Ventil eine besondere Kontrollkammer vorgesehen, die auf der einen Seite von der
Steuermembran und auf der anderen Seite von einer zusätzlichen Kontrollmembran begrenzt
ist. Diese Kontrollmembran ist somit zwischen Steuermembran und Einsitzventil auf
einem diese mechanisch verbindenden Bolzen oder Gestänge angeordnet, der bzw. das
den eigentlichen beweglichen Ventilkörper darstellt. In dem Kontrollraum herrscht
bei ungestörtem Betrieb ein konstanter Kontrolldruck, der durch angeschlossene Drucküberwachungseinrichtungen
auf
Undichtheiten von Steuer- oder Kontrollmembran kontrolliert werden kann. Die Kontrollräume
von Ein- und Auslaßventil können über Druchausgleichsöffnungen miteinander in Verbindung
stehen.
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Der Arbeitsmembran eines Bremsdruckreglers eine oder zwei Kontrollmembranen
zuzuordnen, die durch Abstandstücke niit der Arbeitsmembran verbunden ist bzw. sind,
ißt an sich bekannt. Der zwischen zwei benachbarten Membranen eingeschlossene Raum
wird dabei durch einen Druckwächter überwacht, dessen elektrischer Kontakt bei einem
Bruch oder einer Beschädigung einer Membran einen Meldestromkreis schließt oder
öffnet.
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Bei dem erfindungsgemäßen Bremsdruckregler wird mit Hilfe des Kontrollraumes
eine zusätzliche Wirkung erzielt. Durch die Wahl des Kontrolldruckes ist nämlich
das Betriebsverhalten des Bremsdruckreglers wählbar. Diese Einstellbarkeit mit Hilfe
des Kontrolldruckes ergibt sich daraus, daß die wirksame Fläche der Steuermembran
größer ist als diejenige der Kontrollmembran. In diesem Fall kann nämlich im Steuerraum
auch bei vollständiger Entlastung der Bremse ein gewisser Mindestdruck ohne Zuhilfenahme
zusätzlicher Konstruktionselemente aufrechterhalten werden, wodurch das beim Druckmitteleinlaß
in einem Bremszylinder ungünstige Ausgehen von einem Steuerdruck Null vermieden
ist.
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Zur näheren Erläuterung des neuen Bremsdruckreglers wird auf die Zeichnung
verwiesen, in der ein Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt ist. Es zeigt
F i g. 1 ein Beispiel für die Anwendung eines Bremsdruckreglers und F i g. 2 einen
Längsschnitt durch den neuen Bremsdruckregler.
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In F i g. 1 ist mit der Bezugszahl 1 der Bremsdruckregler bezeichnet.
über eine Druckleitung 7 erfolgt die Druckmittelversorgung aus einer Druckmittelquelle
z. Bei 8 entweicht das Druckmittel, z. B. Druckluft, aus dem Bremsdruckregler.
Der Bremszylinder 3 mit dem Bremskolben 4 ist über die Druckleitung 11 mit dem Bremsdruckregler
1 verbunden. Ein Steuergerät 5, beispielsweise ein elektropneumatischer oder elektrohydraulischer
Umformer (Tauchspulenregler), steht mit dem Bremshebel 6 in Verbindung, der den
Sollwert der Bremskraft z. B. elektrisch vorgibt. Durch das Steuergerät 5, das über
die Druckleitung 9 - gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Druckminderers
- auch an die Druckmittelquelle 2 angeschlossen ist, wird der Druck im (nicht
dargestellten) Steuerraum des Bremsdruckreglers 1 gesteuert. Der Druckmittelauslaß
des Steuergerätes 5 ist mit 10 bezeichnet.
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F i g. 2 zeigt einen Längsschnitt durch den neuen Bremsdruckregler,
der in einem mehrteiligen Gehäuse 1 ein Einlaßventil 12 und ein Auslaßventil 13
enthält. Die Zeichnung zeigt die Ventile im Ruhezustand. Da Ein- und Auslaßventil
im Ausführungsbeispiel praktisch gleich gewählt sind, sind im folgenden nur die
Teile des Auslaßventils besonders genannt. Entsprechende Teile des Auslaßventils
sind jeweils mit einer um "l« größeren Bezugszahl versehen.
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Über ihre Ventilräume 19 und 20 stehen Ein- und Auslaßventil12
und 13 miteinander in Verbindung. Druckmitteleinlaß 7 und -auslaß 8 sowie die Druckleitung
11 zum Bremszylinder entsprechen in ihrer Anordnung derjenigen nach F i g.
1. Die Dichtfläche 25 des Einlaßventils 12 ist durch die wirksame Fläche 23 druckentlastet.
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Der Druck im Steuerraum 14, der über eine Druckmittelleitung 15 mit
der (nicht dargestellten) Druckluftquelle in Verbindung steht, wird durch ein an
die Druckmittelleitung 16 angeschlossenes Steuergerät gesteuert. Die Steuermembran
17 des Einlaßventils ist über den Einlaßventilkörper 33 mit dem Einlaßventi112
verbunden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist auf einem Einlaßventilkörper
33 noch eine Kontrollmembran 31 angeordnet, wodurch zwischen Steuermembran 17 und
Kontrollmembran 31 ein Kontrollraum 27 entsteht. Über die Druckmittelleitung
29 und eine nicht dargestellte Drossel steht der Kontrollraum 27 mit der Druckluftquelle
und über die Druckmittelleitung 30 mit nicht dargestellten Drucküberwachungseinrichtungen
in Verbindung. Bei Undichtheiten im Kontrollraum 27, beispielsweise durch Bruch
einer Membran, tritt dann eine Druckänderung ein, die von der Überwachungseinrichtung
erfaßt wird und eine Meldung oder Auslösung einer Sicherheitsbremse bewirkt. Die
Kontrollräume von Ein- und Auslaßventil stehen miteinander über Druckausgleichöffnungen
in Verbindung, so daß eine Überwachungseinrichtung genügt.
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Zur stärkeren Öffnung der Ventile 12 und 13 bei plötzlich
erforderlichen Druckänderungen im Bremszylinder kann man in der Druckmittelleitung
11 Einrichtungen zur Erfassung von Größe und Richtung der Druckmittelströmung vorsehen,
über die je nach Strömungsrichtung Ein- oder Auslaßventil noch zusätzlich gesteuert
werden. Im Ausführungsbeispiel ist zur zusätzlichen Beeinflussung des Einlaßventils
12 in der Druckmittelleitung 11 eine Venturidüse 21 mit Saugrohr 22 angeordnet.
Bei einer gewünschten Druckerhöhung im Bremszylinder, d. h. bei Druck mittelfluß
zu diesem hin, wird dadurch der auf der Kontrollmembran 31 lastende und der Steuermembran
17 entgegenwirkende Druck im Hilfsraum 35 verringert und der Durchlaßquerschnitt
des Einlaßventils vergrößert.
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Im Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 sind die druckentlasteten Flächen
23 und 24 von Ein- und Auslaßventil 12 und 13 als Kolben mit Hutmanschetten ausgeführt.
An Stelle der Hutmanschetten kann auch eine andere geeignete Kolbendichtung, beispielsweise
ein O-Ring, vorgesehen werden. Für Anwendungsfälle, in denen besondere Freiheit
von Verschleiß und Reibungsverlusten der Ventile 12, 13
gewünscht ist, werden
die Druckausgleichsflächen 23, 24 der Ventile als Membranen ausgeführt.