-
Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuervenitil für Druckluftbremsen,
insbesondere von Schienenfahrzeugen, mit einem Dreidruckorgan zur mittelbaren oder
unmittelbaren überwachung des Bremszylinderdruckes und einem den Druckanstieg im
Bremszylinder auf einen festgelegten Höchstwert begrenzenden Höchstdruckbegrenzer
in einer Verbindungsleitung zwischen dem Vorratsbehälter und dem Einlaßventil des
Dreidruckorgans.
-
Es ist ein Steuerventil der vorstehend genannten Art bekannt, bei
dem der Höchstdruckbegrenzer zur Begrenzung des Druckanstieges im Bremszylinder
ein, in eine Verbindung zwischen dem Dreidruckorgan und dem Vorratsbehüter angeordnetes
Absperrventil aufweist, wobei das Absperrventil vom zwischen dem Dreidruckorgan
uriUdetn -Bremszylinder herrschenden, zum Höchst*uckbegrenzer zurückgeführten Druck
in Schließrichtung gesteuert ist.
-
Es ist weiter ein Steuerventil bekannt, bei dem der Höchstdruckbegrenzer
in einer Verbindung zwischen dem Einlaßventil des Dreidruckorgans und dem Bremszylinder
angeordnet ist, wobei der Druck zwischen dem Höchstdruckbegrenzer und dem Bremszylinder
auf den Höchstdruckbegrenzer in Schließrichtung zurückgeführt ist. Dabei ist eine
direkte Verbindung vom Bremszylinder zum Dreidruckorgan über ein in entgegengesetzter
Richtung sperrendes Rückschlagventil erforderlich.
-
Nachteilig ist bei den bekannten Steuerventilen, daß die bei Druckluftbremsen
erforderliche unterschiedliche Druckentwicklungsmöglichkeit des Bremsdruckes- zu
unterschiedlichen Schließdrücken des Höchstdruckbegrengers führen, so daß über-
und Untersteuerungen- desgefdrderten Höchstdruckes des Bremszylinderdruckes auftreten
können. Außerdem beeinflussen die Höchstdruckbegrenzer bei ihren ungenauen Schaltungen
die Empfindlichkeit des Dreidruckventils. Weiter ist in einem Falle ein zusätzliches
Rückschlagventil erforderlich. Schließlich ist bei den bekannten Ventilen eine Luftentnahme
aus dem den Höchstdruckbegrenzer nachgeschalteten Druckraum ohne nachteilige Änderüräg
der-Charakteristik des Dreidrucksteuerorgans nicht möglich. Es kommt hinzu, daß
die bekannten Schaltungen den Höchstdruckbegrenzer an bestimmte räumliche Anordnungen
im Steuerventil binden, die in verschiedener Hinsicht ungünstig sein können, z.
B. eine Beeinflussung der Druckeinsteuerung am Einlaßventil des Dreidruckorgans,.
oder ,des Schließdruckes am Begrenzungsorgan' Ü@irken'vermögen: Der Erfindung liegt
die Aufgabe zugrunde, ein Steuerventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das..
.die Nachteile der bekannten Ventile nicht aufweist.
-
Die Aufgabe-:vird=erfnduhgsgeinäß'.m- der Weise gelöst, daß der Höchstdruckbegrenzer
vom Druck in der Verbindungsleitung zwischen dem Einlaßventil des Dreidruckorgans
und dem Sitz des Höchstdruckbegrenzers in Schließrichtung beaufschlagt ist.
-
Weitere Merkmale der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen
werden.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung dargestellt,
wobei in der Zeichnung ein schematischer Querschnitt durch ein Höchstdruckbegrenzungsorgan
in einem Ausschnitt einer Schaltung eines teilweise gezeigten Steuerventils dargestellt
ist.
-
Ein Höchstdruckbegrenzungsorgan 1 ist in dem Gehäuse 2 eines Steuerventils
angeordnet. Eine Ventilmembran 3 steuert unter anderem einen Mindestdruckbegrenzer
4.. Von einem Dreidruckorgan 5 ist lediglich ein federbelastetes Einlaßventil6 und
ein Stößel 7 dargestellt, der das Einlaßventil von seinem Sitz abzuheben vermag.
Das Einlaßventil ist über eine Verbindungsleitung 8 und eine Steuerdüse 9 mit dem
Höchstdruckbegrenzer 1 verbunden. Weiter steht das Einlaßventil 6 über Leitungen
8 und 8' ohne Zwischenschaltung einer Steuerdüse mit dem Mindestdruckbegrenzer 4
in Verbindung. Ein gemeinsamer Druckraum 11 für den Höchstdruckbegrenzer
1 und den Mindestdruckbegrenzer 4 ist an den Vorratsbehälter
12 angeschlossen. Eine Leitung 13
führt vom Höchstdruckbegrenzer zu
nicht dargestellten Schaltventilen, welche die Druckentwicklung zum Bremszylinder
zu verändern vermögen. Ein Druckraum 14 unter dem Einlaßventil des Dreidruckorgans
5 ist über eine Leitung 16 an einem Druckraum 17 oberhalb der Membran 3 angeschlossen,
der direkt oder über die Steuerung eines Relaisventils mit dem Bremszylinder
10 in Verbindung steht.
-
Der Höchstdruckbegrenzer 1 besteht aus einem Kolben 18, der
in einem Zylinderring 19 geführt ist, welcher mit seinem Außengewinde 20
in eine Gewindebohrung im Gehäuse 2 des Steuerventils eingeschraubt ist. Der über
Bohrungen 21 in dem Zylinderring 19 entlüftete Raum 22 ist von dem Zylinderring
19 und einem Einsatzteil 23 begrenzt. In dem Zylinderring 19 ist der Kolben 18 verschiebbar,
der an seinem Außenumfang zu Aufnahme eines Nutringes axial-einwärts verbreitert
ist. Entsprechend ist das Einsatzteil 23 an seinem oberen Ende gegenüber seinem
mittleren Teil zurückgesetzt. Der Kolben 18
ist mit einer Kolbenstange 24
versehen, die in einer zentralen Bohrung 25 des Einsatzteiles geführt ist. Die zentrale
Bohrung 25 erweitert sich zu einer Bohrung 26, die einen Nutring 27 zur Dichtung
der Kolbenstange 24 aufnimmt. Die Bohrung 26 erweitert sich nochmals zu einer Bohrung
28, in der ein Stößel 29 geführt ist, der mit seinem oberen Ende an das untere Ende
der Kolbenstänge:24 angrenzt. Der Stößel 29 weist an seinem unteren Ende einen Flansch
34 auf, der eine Dichtung 30 für einen Ventilsitz 47
aufnimmt.
In einer Nut 31 -des Einsatzteiles 23 befindet sich ein Nutring 32 zur druckdichten
Führung des Stößels 29 in der Bohrung 28. Die Nut 32 steht über eine Bohrung 33
mit dem Druckraum 11 in Verbindung. Der Flansch 34 des Stößels trägt einen sich
in den Druckraum 11 erstreckenden, topfförmigen Federteller 35 mit nach außen abgebogenen
Enden 36, gegen die sich das eine Ende einer Druckfeder 37 abstützt,--deren anderes
Ende gegen -eine -Einstellmutter 38 drückt. Die Einstellmutter zur Einstellung des,:.Federdruokes
. def-'Feder 37 ist auf einefi ;Ventilsitzkörper 39 mit Außengewinde geschraubt,
der in das Gehäuse 2 eingesetzt ist. Der Ventilsitzkörper 39 ist mit einer Bohrung
41 versehen, die den Druckraum 11 im Höchstdruckbegrenzer 1 mit dem Druckraum 42
zu den nicht dargestellten Düsen bzw. Schaltventilen verbindet. Der Stößel 29 ist
mit einer zentralen Bohrung 43 versehen, die am oberen Ende des Stößels 29 sich
verengt. Weiter ist die Kolbenstange 24 im Maße der Verengung der Bohrung
43
mit einer durchgehenden Bohrung 44 versehen, so daß eine Verbindung von
dem Druckraum 42 zur Oberseite 45 des Kolbens 18 besteht. Außerdem ist die
Kolbenstange 24 nahe ihrem unteren Ende mit
einer radialen
Bohrung 46 versehen, so daß eine weitere Verbindung von dem Druckraum
42 zu dem Druckraum 26 besteht. Der Durchmesser des Ventilsitzes 47 am oberen
Ende des Ventilsitzkörpers 39 ist gleich dem Durchmesser der Bohrung 28 im Einsatzkörper
23, so daß in geöffneter Ventilstellung das aus dem Kolben 18 und dem federbelasteten
Stößel 29 bestehende Ventile gegenüber dem Druckraum 11
druckentlastet
ist.
-
Der Einsatzkörper 23 ist mit einem Außenflansch 48 versehen, der ein
Außengewinde trägt, mit dem der Einsatzkörper in die Bohrung 20 des Gehäuses
2
eingeschraubt ist. Am unteren Ende des Außenflansches 48 ist ein Dichtungsring
49 vorgesehen.
-
In Schließstellung des Ventils ist der Kolben 18 und der freie Flächenring
50 des Stößels 29 im Raum 26 vom Druck aus dem Raum 42 belastet. Die
zusätzliche Druckbeaufschlagung des Flächenringes 50 erlaubt bei einem relativ großen
Durchmesser der Bohrung 41 im Ventilsitzkörper 39 die Ausbildung eines relativ kleinen
Kolbendurchmessers. Der Durchmesser der Bohrung 41 soll eine für die verschiedenen
Steuerventiltypen für Güterzug- und Personenzugbetrieb ausreichenden Luftdurchsatz
ermöglichen.
-
Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Steuerventils mit dem besonderen
Höchstdruckbegrenzer ist wie folgt: Das Steuerventil ist in Füllstellung dargestellt,
in der das Dreidruckorgan mit dem Stößel 7 unter dem Einfluß des Hauptleitungsdruckes
sich in der dargestellten Lage befindet, wobei der Vorratsluftbehälter 12 von der
Hauptluftleitung her gefüllt wird. Der Druck des Vorratsluftbehälters herrscht auch
im Druckraum 11 und gelangt über das in öffnungsstellung befindliche Mindestdruckorgan
4 sowie die Leitung 8' und 8 zum Einlaßventil des Dreidruckorgans 5.
-
Der Höchstdruckbegrenzer 1, der sich zu Füllbeginn ebenfalls in Öffnungsstellung
befindet, geht kurzzeitig später in Schließstellung, da der Fülldruck des Vorratsluftbehälters
auf dem Ventilkolben die Federkraft übersteigt. Auf dem Einlaßventil 6 steht beim
Füllen der volle Druck des Vorratsluftbehälters. Wird der Hauptleitungsdruck durch
Betätigen eines Führerbremsventils gesenkt, so tritt ein übergewicht des Druckes
in der nicht dargestellten Steuerkammer des Dreidruckorgans 5 ein, demzufolge der
Stößel 7 zur Öffnung des Einlaßventils 6 entgegen dem Druck des Vorratsluftbehälters
und einer Ventilschließfeder verschoben wird. über das geöffnete Einlaßventil6 strömt
Druckluft aus dem Vorratsluftbehälter 12 über die Druckkammer 14,
die Leitung 16
und die Druckkammer 17 mit der Steuermembran 3 zur Steuerung
des Mindestdruckorgans 4 ungedrosselt direkt oder über die Steuerung eines Relaisventils
zum Bremszylinder 10.
-
Bei einer Stufenbremsung ist das Mindestdruckventil4 nach einem bestimmten
Druckansprung geschlossen. Der weitere Zufluß von Vorratsbehälterluft zum Bremszylinder
10 gelangt über den sich öffnenden Höchstdruckbegrenzer 1 und die Steuerdüse
9 sowie über den angehobenen Ventilteller 6, bis sich am Dreidruckorgan 5 ein Kräftegleichgewicht
eingestellt hat. Sodann wird keine weitere Luft zum Bremszylinder 10 zugeführt.
Zum Einsteuern einer stärkeren Bremsstufe wird das Einlaßventil des Dreidruckorgans
kurzzeitig geöffnet. Der Vorratsbehälter 12 ist derart dimensioniert, daß er bei
maximaler Druckbeanschlagung des Bremszylinders trotz der hierdurch erfolgten Drucksenkung
noch einen den Höchstdruck im Bremszylinder 10 übersteigenden Druck aufweist.
Da der Höchstdruckbegrenzer bei einem vorbestimmten Höchstdruck in der Verbindungsleitung
8 in Schließstellung geht, wird der Druck vor dem Ventilteller 6 nach dem Schließen
des Mindestdruckventils 4, also nach der ersten Bremsstufe, bis zum vollen Bremszylinderdruck
-auf einem dem maximalen Bremszylinderdruck entsprechenden Druck konstant gehalten,
unabhängig davon, welcher Vorratsbehälterdruck zur Verfügung steht. Hierdurch wird
die Empfindlichkeit und . die Einstellgenauigkeit, also die Stufbarkeit des Dreidruckorgans
5 gegenüber den bekannten Anordnungen wesentlich gesteigert, da zum -öffnen des
Einlaßventils 6 vom Dreidruckorgan geringere und stets gleich große Schaltkräfte
aufgebracht werden müssen. Da weiterhin durch den Höchstdruckbegrenzer der vor der
Steuerdüse 9 anstehende Druck auf den maximalen Bremsdruck eingestellt und konstant
gehalten wird, ergibt sich eine vom Druck im Vorratsbehälter 12 unabhängige
Mengensteuerung, d. h.; die vorgeschriebene Füllzeit des Bremszylinders wird durch
unterschiedliche Vorratsbehälterdrücke nicht verändert. Ein weiterer Vorteil besteht
darin, daß der Leitung 13 zwischen dem Höchstdruckbegrenzer und den Steuerdüsen
zu Steuerzwecken auch größere Luftmengen entnommen werden können, ohne daß dabei
die Steuerung über das Dreidruckorgan nachteilig beeinflußt wird.
-
In herkömmlichen Steuerventilen dient die Membran 3 zur Steuerung
von einem überwacherventil und einem Mindestdruckventil. Die Nachteile eines derart
gesteuerten überdruckventils sind vorstehend aufgezeigt. Ein weiterer Nachteil besteht
darin, daß bei besonders tiefen Temperaturen, wie sie in nordischen Ländern angetroffen
werden, die Membran so steif werden kann, daß sie keine einwandfreien Hübe mehr
ausführt und damit die einwandfreie Steuerung des Höchstdruckbegrenzers nicht mehr
sichergestellt ist. Der Höchstdruckbegrenzer 1 ist in vorteilhafter Weise als Kolbenventil
ausgebildet, und es besteht die Möglichkeit, das Kolbenventil an der gleichen Stelle
anzuordnen, an der sich die herkömmlichen Höchstdruckventile befinden. Hierzu lastet
die Membran 3 auf dem nach dem Ausführungsbeispiel in das Steuerventilgehäuse eingeschraubten
Zylinderring 19. Jenseits des Zylinderringes 19 ist das Mindestdruckorgan
4 angeordnet, das von der Membran 3 in herkömmlicher Weise gesteuert wird
und aus einem in Öffnungsrichtung federbelasteten Tellerventil besteht, das die
Verbindungsleitung 8, 8' zum Dreidruckorgan abzuschließen vermag, so daß eine Verbindung
vom Höchstdruckbegrenzer 1 zum Dreidruckorgan 5 nur über die Steuerdüse 9 mit der
Leitung 8 möglich ist.
-
Die in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform ist aus räumlichen
Gründen besonders vorteilhaft, da sie von gegebenen Verhältnissen bekannter Steuerungsventile
ausgeht, bei denen der Höchstdruckbegrenzer noch als Tellerventil ausgebildet ist,
das wie das Mindestdruckorgan 4 von der Membran 3
gesteuert wird.