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Selbstregelndes Führerbremsventü für die Druckluftbreinseinrichtung
von Schienehfahrzeugen Die Erfindung bezieht sich auf ein selbstregelndes Führerbremsventil
für Druckluftbremsanlagen von Schienenfahrzeugen, bestehend aus einem Vorsteuerventil
und einem Relaisventil, bei dem das Vorsteuerventil durch den vom Relaisventil in
die Hauptluftleitung eingesteuerten Druck in seine Abschlußstellung geführt wird.
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Bei den bekannten Ausführungsformen selbstregelnder Führerbremsventile
mit Füllstoßeinrichtung wird der Hauptluftleitungsdruck durch ein Relaisventil überwacht,
das unter dem Einfluß des Unterschiedes zwischen einem Steuerdruck und dem Hauptluftleitungsdruck
steht, wobei der Steuerdruck für das Relaisventil durch Verstellen des Führerhebels
an einem Vorsteuerventil kontinuierlich veränderlich ist und wobei der vom Vorsteuerventil
selbst eingestellte steuernde Druck dieses in die Abschlußstellung zurückführt.
Bei Führerbremsventilen dieser Art sind Füllstoßeinrichtungen bekannt, welche in
der Füllstoßstellung durch direkte pneumatische Beeinflussung des Relaisventilkolbens
oder eines mit dem Relaisventilkolben gekuppelten zweiten Kolbens die Hauptluftleituilg
über einen großen Querschnitt mit der Hauptluftbehälterleitung verbinden.
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Diese selbstregelnden Führerbremsventile mit Füllstoßeinrichtung haben
jedoch den Nachteil, daß zur Erzielung genügend feiner Druckstufen neben dem Vorsteuerventil
auch das Relaisventil eine sehr hohe Ansprechempfmdlichkeit aufweisen muß. Hierdurch
wird bei den großen Strömungsquerschnitten des Relaisventils eine befriedigende
Dimensionierung sehr erschwert, und es sind zur überwindung der großen Bewegungs-
und Reibungswiderstände im Relaisventil besondere Maßnahmen - wie z. B. eine
sehr große Membranfläche - erforderlich, um eine genügend hohe Gesamtempfindlichkeit
der Führerbremsventile zu erhalten.
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Außerdem ist ein Führerbremsventil bekannt, bei dem der vom Relaisventil
gesteuerte Druck das Vorsteuerventil in die Abschlußstellung bringt, das jedoch
die zum schnellen Lösen erforderliche Füllstoß- und Angleichvorrichtung vermissen
läßt.
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Es ist bereits ein Führerbremsventil für Druckluftbremsen bekanntgeworden,
bei welchem mit den Regelsteuergliedern zur mittelbaren oder unmittelbaren Füllung
der Hauptluftleitung aus dem Hauptluftbehälter ein Steuerglied gekuppelt ist, welches
den durch -die Regelfeder im Steuerventil bestimmten Füllvorgang im Sinne
einer Verlängerung der Füllstoßperiode oder der Angleichperiode bzw. Niederdruckfüllperiode
beeinflußt.
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Diese bekannten Ausführungen erfordern sowohl beim Steuerventil als
auch beim Relaisventil große Abmessungen und gestalten sich außerdem vielteilig,
so daß die Betriebssicherheit nicht immer gewährleistet ist.
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Der Erfindung hegt die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile
zu vermeiden und ein selbstregelndes Führerbremsventil mit einer Fühstoß- und Angleichvorrichtung
einfacher und billiger Ausführung zu schaffen.
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Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß bei selbstregelnden
Führerbremsventilen der eingangs genannten Art für die Druckluftbremseinrichtung
von Schienenfahrzeugen mit den Regelgliedern des Vorsteuerventils ein Steuerglied
gekuppelt ist, durch das die Regelungswirkung pneumatisch über den durch eine Feder
vorgegebenen Regelbereich hinaus erhöht werden kann.
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Durch die Beeinflussung der Regelglieder des Vorsteuerventils, die
nur kleine, das Relaisventil einstellende Luftmengen zu regeln haben, ist es möglich,
auch das Steuerglied und die Vorrichtungen für seine Betätigung leicht und klein
auszuführen, so daß sich für das Führerbremsventil im ganzen auch eine kleine und
leichte Bauart ergibt. Trotz dieser leichten und kleinen Bauart bleiben die guten
Eigenschaften der Führerbremsventile der genannten Gattung für den Fahr- und Bremsbetrieb,
nämlich eine gute und feinfühlige Abstufung des Bremsvorganges, erhalten.
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Nach einer Ausführungsform der Erfindung enthält das Führerbremsventil
eine an sich bekannte, auf das Steuerglied einwirkende Verzögerungsvorrichtung,
die den übergang von dem durch eine Feder bestimmten Regelbereich zu dem durch das
Steuerglied bestimmten Regelbereich langsam und stetig erfolgen läßt, wodurch der
Druck in der Hauptluftleitung entsprechend bis zum vollen Behälterdruck
ansteigt.
Man wird diese Verzögerungsvorrichtung insbesondere für das Angleichen verwenden,
da durch den langsamen Druckanstieg in der Hauptluftleitung der Führer diesen beobachten
und bei Erreichen eines gewünschten Druckes in der Hauptluftleitung ihr weiteres
Auffüllen unterbrechen kann.
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In zweckmäßiger Weiterentwicklung der Erfindung ist in der Hauptluftbehälterleitung
vom Hauptluftbehälter zum Relaisventil ein an sich bekanntes Ventil angeordnet,
das die Größe des Durchgangsquerschnitts für den Zufluß der Behälterluft zum Relaisventil
bestimmt, wobei das Ventil abhängig von der Verstellkraft für das Steuerglied eingestellt
wird. Für den Füllstoß und beim Angleichen öffnet das Ventil oberhalb eines bestimmten,
in die Steuergliedkammer des Vorsteuerventils eingesteuerten Druckes. Man erreicht
auf diese Weise, daß bei geöffnetem Ventil - beim Füllstoß und beim Angleichen
- große Luftmengen rasch in die Hauptluftleitung strömen können, wogegen
bei der normalen Regelung des Vorsteuerventils, d. h. bei geschlossenem Ventil,
Luft über kleinen Querschnitt in die Hauptluftleitung eingespeist wird, wodurch
der in der Hauptluftleitung befindliche Druck konstant gehalten wird.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
im Mittelschnitt dargestellt. Das Führerbremsventil besteht aus einem Vorsteuerventil
1 und einem Relaisventil 2. Das Vorsteuerventil 1 enthält einen Hohlstößel
3, der mittels eines Handgriffs 9 in bekannter Weise in Längsrichtung
bewegbar ist. Die Längsbohrung des Stößels 3
ist am oberen Ende geschlossen,
am unteren Ende dagegen als Sitz für einen Ventilkörper 4 ausgebildet und steht
über Radialbohrungen 5 mit einer den Stößel 3 umgebenden Ringkammer
6 in ständiger Verbindung. Der Stößel 3 hat Nocken 7 und
8, die in Abhängigkeit der vom Handgriff 9 eingelegten Stellungen
entweder ein federbelastetes Angleichventil 10 oder ein federbelastetes Füllstoßventil
11 betätigen. Die Betätigungsvorrichtung für das Angleichventil
10
kann auch so gewählt werden, daß die Betätigung über einen besonderen,
vom Führerbremsventil unabhängigen Mechanismus erfolgt. Die Ventilkammern 12 und
13 werden bei betätigtem Ventil 10 bzw. 11
mit dem Raum 14,
der durch seine Verbindungen mit den Radialbohrungen 5 Hauptluftbehälterdruck
hat, verbunden, bei nicht betätigtem Ventil von ihm abgetrennt.
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Der untere Teil des Vorsteuerventils 1 enthält eine Membran
15, in der ein Ventilrohr 16 befestigt ist, das auf einer Seite dichtend
durch eine Trennwand 17 führt und das mit seinem als Ventilsitz ausgebildeten
oberen Ende unter der als Dichtfläche dienenden Grundfläche des Ventilkörpers 4
liegt-Am anderen Ende trägt das Ventürohr 16 einen Kolben 18, der
in einer Kolbenkammer 19 dichtend geführt ist. Eine Feder 20 mit veränderbarer
Vorspannung drückt die Membran 15 in Richtung auf den Ventilkörper 4. Die
Federkammer 21 ist mit einer Entlüftungsbohrung des Ventilrohres 16 und mit
der Atmosphäre verbunden. Zur Veränderung der VorspannungderFeder20dient eineStellschraube22.
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Die Kammer13 des Füllstoßventils11 ist ungedrosselt über eine Leitung23
mit der Kolbenkammer 19 verbunden.
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Die Kammer 12 des Angleichventils 10 ist über eine Drosselstelle
24 mit einem Zeitbehälter 25 verbunden. Der Zeitbehälter 25 steht über eine
zweite Drosselstelle 26 mit der Kolbenkammer 19 in Verbindung. Zur
zeitabhängigen Entlüftung der Kolbenkammer 19, des Zeitbehälters
25 und damit zum zeitabhängigen Angleichen einer überladenen Hauptluftleitung
an den Regeldruck dient eine in einem Federteller 27 befindliche Düse 28,
die über die Kammer 21 ins Freie führt.
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Das Relaisventil 2 enthält zwei mit einem Steuerkolben oder einer
Membran 29 verbundene federbelastete Ventilrohre 30 und
31, die auf der einen Seite dichtend durch eine Trennwand 32 und auf
der anderen Seite ebenfalls dichtend durch eine Trennwand 33 hindurchgeführt
sind und die in der gezeichneten Stellung dichtend auf dem Einlaßventilsitz 34 und
dem Auslaßventilsitz 35 liegen. Die Kammer 36 ist ständig mit dem
vollen Druck der Hauptluftbehälterleitung 37 beaufschlagt und steht außerdem
über eine Leitung 38 mit der Ringkammer 6 des Vorsteuerventils
1 in Verbindung. Die Kammer 39 des Relaisventils ist über eine Steuerdruckleitung
40 mit der Kammer 50 oberhalb der Trennwand 17 des Vorsteuerventils
verbunden. Die durch die Ventilrohre 30 und 31 gebildete Zylinderkammer
41 stellt einen Teil der Hauptluftleitung 42 dar, die über eine Bohrung 43, eine
Kammer 44 und eine Leitung 45 mit einem Raum 51 oberhalb der Membran
15 im Vorsteuerventil verbunden ist. Zur Entlüftung der Hauptluftleitung
42 dient eine Kammer 46, die mit der Atmosphäre verbunden ist.
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An die Kolbenkammer 19 ist über eine Leitung 47 ein durch eine
Feder 49 belastetes Ventil 48 angeschlossen, das die Größe des Durchgangsquerschnitts
von der Hauptluftbehälterleitung 37 zu einem Raum 36 des Relaisventils
2 bestimmt.
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Die Wirkungsweise der Einrichtung gemäß der Erfindung ist folgende:
In der Ruhelage befinden sich alle beweglichen Teile in den gezeichneten Stellungen.
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Zum Lösen der Bremsen mittels Füllstoß gelangt beim Drehen des Handgriffes
9 in die Füllstoßstellung die Nocke 8 unter den Stößel des Füllstoßventils
11 und öffnet dieses entgegen der Federkraft. Der in der Kammer 14 anstehende,
über die Leitung 38 zur Ringkammer 6 geführte Hauptluftbehälterdruck
strömt über die nicht gedrosselte Leitung23 in die Kolbenkammer 19 und von
dort über die Leitung 47 zum Ventil 48. Dieses öffnet entgegen der Federspannung
49 die große Durchlaßöffnung zwischen der Hauptluftleitung 37 und der Kammer
36 des Relaisventils. Gleichzeitig bewegt der Druck in der Kolbenkammer
19 den Kolben 18 mit dem daran befestigten Ventilrohr 16 nach
oben und hebt den Ventilkörper 4 von seinem Sitz im Hohlstößel 3 ab. Der
im Innem des Stößels 3 vorhandene Hauptluftbehälterdruck strömt durch das
geöffnete Ventil 4 und die Leitung 40 in die Kammer 39 oberhalb der Relaismeinbran
29. Diese bewegt sich nach unten und hebt dabei das Ventilrohr
30 vom Einlaßventilsitz 34 ab. Die in der Kammer 36 befindliche Hauptbehälterluft
strömt durch die Zylinderkammer 41 in die Hauptluftleitung 42.
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Das Flächenverhältnis von Kolben 18 zu Meinbran 15 kann
beispielsweise so ausgelegt sein, daß während des Hochdruckfüllstoßes das Ventilrohr
16
ständig den Ventilkörper 4 vom Sitz im Stößel 3 abhebt und damit
die Kammer 39 des Relaisventils 2 unter Hauptluftbehälterdruck stellt, wodurch
das geöffnete
Ventil 30, 34 ständig über einen großen Querschnitt
Hauptluftbehälterdruck in die Hauptluftleitung 42 eingespeist.
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Bei Beginn des Füllstoßes entsteht in der Kammer 19 sofort
ein hoher Druck, wohingegen sich der Druck im Zeitbehälter 25 über eine Drosselstelle
26
verzögert aufbaut, wobei die Höhe dieses Druckes der Zeitdauer des Füllstoßes
proportional ist. Beim Zurückbewegen des Handgriffes 9 aus der Füllstoßin
die Fahrtstellung trennt das Füllstoßventil 11 die Hauptluftbehälterleitung
von der Kammer 19, in der sich der Druck mit dem Druck des Zeitbehälters
25
über die Drosselstelle 26 ausgleicht. Dabei bewegt sich der Kolben
18 in der Zeichnung nach unten und verbindet die Steuerkammer 39 des
Relaisventils 2 über das offene Ventil 4 und das Entlüftungsrohr 16 mit der
Atmosphäre. Die Membran 29 bewegt sich nach oben, und das Ventilrohr
30 wird geschlossen. Somit ist die Hochdruckfüllperiode beendet.
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Während der nun folgenden Niederdruckfüllperiode beeinflußt zunächst
der noch in der Kammer 19 herrschende, auf den Kolben 18 wirkende
Druckdes Zeitbehälters 25 die Differenz zwischen dem in die Hauptluftleitung
42 eingesteuerten Druck und dem durch die Feder 20 vorgegebenen Regeldruck derart,
daß der Steuerdruck für das Relaisventil 2 in der Kammer 39 entsprechend
der Stellung des Ventilrohres 16 so beeinflußt ist, daß der über das Relaisventil
2 eingesteuerte Hauptluftleitungsdruck, der über die Leitung 45 auf den Kolben
15 wirkt, das Ventilrohr 16 in Abschlußstellung bringt.
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Durch die Entlüftung der Kammer 19 und des Zeitbehälters
25 über die Düse 28 wird eine Absenkung des in der Hauptluftleitung
vorhandenen überdruckes auf den Regeldruck bewirkt. Die Entlüftungszeit ist durch
die Düse 28 so gewählt, daß beim Ab-
senken auf den Regeldruck die
Zugbrems-Steuerventile nicht ansprechen.
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Bei vollständiger Entlüftung der Kammer 19 ist der auf den
Kolben 15 wirkende Druck gleich der eingestellten Kraft der Feder 20.
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Bei der übernahme von überladen abgebremsten Zügen, bei denen die
an den Wagen üblicherweise angeordneten Dreidruck-Steuerventile in der Kammer konstanten
Druckes einen höheren Steuerdruck haben als der von der Lokomotive vorgegebene Regeldruck,
muß es möglich sein, den Hauptluftleitungsdruck vorübergehend über den Regeldruck
zu steigern, um die überladung der Kammer konstanten Druckes der Steuerventile einfach
und gefahrlos zu beseitigen.
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Hierzu dient die Angleicheinrichtung. Beim Betätigen der Angleicheinrichtung
wird das Ventil 10
geöffnet. Es strömt dadurch Hauptbehälterluft über die
Kammer 12 und die Drosselstelle 24 in den Zeitbehälter 25 und von dort über
die Drosselstelle 26 in die Kammer 19. Der Druckanstieg in der Kammer
19 erfolgt infolge der Drosselluftstellen 24 und 26
und des Zeitbehälters
25 langsam, wodurch ebenso langsam ein Ansteigen des Hauptluftleitungsdruckes
bewirkt wird.
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Die Betätigung des Angleichventils 10 kann entweder durch den
Nocken 7 in Abhängigkeit von einer bestimmten Stellung des Handgriffes
9 erfolgen oder durch einen vom Führerbremsventil getrennten Betätigungsmechanismus.
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Nach dem Einsteuern eines gewünschten Druckes in die Kammer
19, der dem gewünschten Hauptluftleitungsdruck entspricht, wird das Ventil
10 geschlossen, und der Druck der Hauptluftleitung 42 wird - wie bereits
beschrieben - durch das Entlüften der Kammer 19 über die Düse
28 so langsam dem Regeldruck angeglichen, daß die Steuerventile der Zugbremse
nicht ansprechen. Dadurch ist es möglich, die Bremsen von mit einem höheren Druck
gebremsten Wagen ohne Anwendung einer Hochdruckfüllperiode zu lösen.
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Die Unteransprüche haben keine selbständige Bedeutung.