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Pulsierend arbeitende Bremsbeschleuniger-
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Einrichtung für eine indirekt wirkende Druckluftbremse für Schienenfahrzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf eine pulsierend arbeitende Bremsbeschleuniger-Einrichtung
für eine indirekt wirkende Druckluftbremse für Schienenfahrzeuge. Insbesondere bezieht
sich die Erfindung auf einen Bremsbeschleuniger der aus einem Pulsator besteht,
über den pulsierend Druckluft aus der Bremsleitung zur Atmosphäre abzapfbar ist,
wobei der Pulsator von einem Sensor angesteuert ist.
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Der Sensor mit dem Pulsator kann eine Ventileinheit bilden. Die Erfindung
betrifft aber auch einen Bremsbeschleuniger, bei dem der Sensor sich in die Notbremseinheit
eines Bremssteuerventils integrieren läßt und der mit der Notbremseinheit eine Beschleuniger/Notbrems-Einheit
bildet.
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Stand der Technik: Der Stand der Technik, von dem die Erfindung ausgeht,
ist in der Figur 1 dargestellt.
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In Figur 1 ist ein Bremssteuerventil für eine einlösige Druckluftbremse
für Schienenfahrzeuge mit 10 bezeichnet.
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Das Bremssteuerventil 10 besteht aus einem Betriebsbremsteil 11 und
einem Notbremsteil 12, die durch eine Kanalverbindungsplatte i3 pneumatisch miteinander
in Verbindung stehen. Das Betriebsbremsteil 11 und das Notbremsteil 12 sind an die
Bremsleitung BP angeschlossen. Der Betriebs-
bremsteil 11 ist mit
einem Hilfsluftbehälter 15 verbunden und beinhaltet einen Druckvergleicher 11',
in dem der Druck aus dem Hilfsluftbehälter 15 mit dem entsprechend der gewählten
Bremsstufe erniedrigten BP-Druck in der Bremsleitung BP verglichen wird, um einen
der BP-Druckerniedrigung entsprechenden Druck in den Bremszylinder 16 einzusteuern.
Der Notbremsteil 12 enthält einen Notbremskolben 14, der den BP-Druck aus der Bremsleitung
mit dem QA-Druck einer Steuerkammer QAC vergleicht, die über eine Fülldüse 17 an
die BP-Leitung angeschlossen ist.
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Bei einer Betriebsbremsung wird der Druck entsprechend der gewählten
Bremsstufe um einen bestimmten Wert pro Zeiteinheit erniedrigt, ohne daß dabei ein
gewählter Grenzwert überschritten wird. Entsprechend der eingesteuerten Druckabsenkung
in der Bremsleitung BP wird der Bremszylinder 16 bei einer Betriebsbremsung mit
einem entsprechenden Druck aus dem Hilfsluftbehälter 15 beaufschlagt. Während also
der Betriebsbremsteil 11 bei Betriebsbremsung den Druck in dem Bremszylinder 16
überwacht, überprüft das Notbremsteil 12 bei jeder Betriebsbremsung, ob der gewählte
Grenzwert für eine maximale BP-Druckabsenkung pro Zeiteinheit überschritten wird.
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Wird dieser Grenzwert bei einer Betriebsbremsung überschritten, leitet
der Notbremsteil 12 eine Schnellbremsung ein.
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Während einer Betriebsbremsung überwacht der Notbremskolben 14 eine
QA-Entiüftungsdüse, über die ein Druckausgleich zwischen dem jeweiligen BP-Druck
und dem QA-Druck hergestellt wird. Wird bei einer
der Grenzwert
Druckabsenkung in der Bremsleitung BP pro Zeiteinheit überschritten, so ist die
QA-Entlüftungsdüse nicht schnell genug in der Lage, den QA-Druck auf das Niveau
des BP-Druckes zu erniedrigen. Hierdurch wird durch den Notbremskolben 14 auf bekannte
Weise eine Notbremsung eingeleitet.
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Bei einem Zug mit z.B. 150 Wagen (ca. 2,3 km Zuglänge) besteht das
Problem, daß das von der Lokomotive ausgehende Bremssignal durch Strömungsverluste
in den Rohrleitungen geschwächt und verzögert am Zugende ankommt. Dies führt zu
längeren Bremszylinderfüllzeiten und dadurch zu längeren Bremswegen. Um einer solchen
Abflachung des Druckgradienten in der BP-Leitung im Bereich des Zugendes längerer
Züge entgegenzuwirken und eine gleichmäßige Druckbeaufschlagung sämtlicher Bremszylinder
auch am Zugende sicherzustellen, ist es bekannt, das Bremssteuerventil mit einem
Betriebsbremsbeschleuniger auszurüsten. Hierzu wird bei einer Betriebsbremsung an
jedem Bremssteuerventil Luft aus der Bremsleitung zur Atmosphäre entsprechend dem
Grad der Bremsung entlüftet. Eine solche Funktion wird nach der US-PS 3 707 314
nur für die erste Bremsstufe von der Betriebsbremseinrichtung überwacht.
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In neuerer Zeit hat man das Bremssteuerventil mit einem zusätzlichen
Betriebsbremsbeschleuniger versehen, der nicht nur in der ersten Bremsstufe, sondern
bei sämtlichen Bremsstufen wirksam ist. Durch die US-PS 3 716 276; 4 070 068; 4
103 977; 4 139 239; 4 157 849; 4 206 949; 4 226 482 sind bereits verschiedene Bremsbeschleuniger
vorgeschlagen worden, die bei jeder Betriebsbremsstufe wirksam sind und die sämtlich
räumlich bevorzugzd9Motbremsteilen zugeordnet,insbesondere an Notbremsteilen 12
anzuflanschen sind.
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Durch die US-PS 3 716 276; 4 103 977; 4 157 849 und 4 206 949 ist
es auch schon bekannt, einem Betriebsbrems-
beschleuniger 18 mit
einem Pulsator zu versehen, um Luft aus der BP-Leitung pulsierend zur Atmosphäre
abzuzapfen.
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Der Pulsator wird dabei von einem Druck angesteuert, der vom Druck
der Steuerkammer QAC abgeleitet ist. Durch die US-PS 4 070 068; 4 139 239 und 4
226 482 ist es auch schon bekannt, entsprechende Pulsatoren jeweils durch einen
Druck anzusteuern, der vom Druck der Bremsleitung BP abgeleitet ist.
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Es hat sich gezeigt, daß die Ansteuerung der Pulsatoren Steuerkammer
QAC mit einem vom Druck der ab abgeleiteQten Druck besonders zweckmäßig ist.
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Kritik am Stand der Technik Der Beschleuniger nach der US-PS 3 716
276 hat den Nachteil, daß zur Erregung des Pulsators diejenige QA-Luft verwendet
wird, die von einem Schiebervenitl freigegeben wird, das seinerseits vom Notbremskolben
zur Aufrechterhaltung bzw. Wiedereinstellung eines BP/QA-Druckgleichgewichts gesteuert
wird. Je nach der eingesteuerten Betriebsbremsstufe wird bei einer Betriebsbremsung
über ein Schieberventil mehr oder weniger QA-Luft zur Atmosphäre freigegeben, um
das BP/QA-Druckgleichgewicht am Notbremskolben aufrechtzuerhalten. Der Pulsator
wird also von stark schwankenden QA-Luftmengen beaufschlagt. Aus diesem Grunde ist
ein besonders Rückschlagventil vorgesehen, über das größere QA-Luftmengen zur Atmosphäre
rasch abgeleitet werden können, ohne daß ein übermäßiger QA-Rückstau zum Notbremskolben
auftritt und diesen zur Unzeit in die Notbremsstellung schaltet. Das Rückschlagvenitl
stellt somit ein Sicherheitsrisiko dar, das bei einer Funktionsstörung den Notbremskolben
zur Unzeit bei einer Betriebsbremsung in seine Notbremsstellung gehen läßt, wenn
die jeweils notwendige QA-Luftmenge nicht über das Rückschlag-
ventil
zur Atmosphäre abgelassen werden kann. Andererseits kann der Pulsator derart stark
mit QA-Luft beaufschlagt werden, daß er zwar in seine eine Stellung geschaltet wird-,
aber anschließend nicht sicher zurückgeschaltet wird. Der Pulsator würde also nicht
pulsieren. Um diese Schwierigkeit zu vermeiden, muß eine besondere Ventileinrichtung
mit einem an BP-Luft angeschlossenes Volumen vorhanden sein, um mittels BP-Druck
den Pulsator sicher in seine zweite Stellung zurückschalten zu können.
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Durch die Beschleuniger nach den US-PS 4 157 849; 4 070 068 und 4
206 949 sind die Nachteile des Beschleunigers nach der US-PS 3 716 276 dadurch behoben,
daß zur Erregung des Pulsators nicht die vom Notbremskolben gesteuerte QA-Luft verwendet
wird. Vielmehr wird ein zum Notbremskolben parallel geschalteter (BP/QA-Sensor)
verwendet, der ein Ventil steuert, das entweder BP-Luft oder QA-Luft als Erregerquelle
an den Pulsator anschließt, wobei die BP- bzw. QA-Luft über eine Düse an den Pulsator
geschaltet ist.
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Hierdurch kann die Luftmenge, die zur Erregung des Pulsators benötigt
wird, besonders eingestellt werden.
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Eine entsprechende Düse kann bei dem Beschleuniger nach der US-PS
3 716 276 zwischen das Schieberventil und dem Pulsator, wie vorstehend erläutert,
nicht geschaltet werden. Bei dem Beschleuniger nach der US-PS 4 206 949 ist die
Düse zwischen dem BP/QA-Sensor und dem Pulsator derart gewählt, daß dieser allein
durch QA-Luft zum Takten gebracht wird, ohne daß, wie vor allem nach der US-PS 3
716 276, aber auch nach der US-PS 4 070 068 BP-Luft in Volumina besonders angestaut
werden muß, um BP-Luftimpulse zum Rücksteuern des Pulsators in seine Ausgangslage
zur Verfügung zu haben. Bei dem Pulsator nach er US-PS 4 206 949 reichte daher ein
einziger Ventilsitz aus, während die Pulsatoren nach den US-PS 3 716 276
und
4 070 068 jeweils noch zwei Ventilsitze benötigen.
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Die US-PS 4 157 849 und insbesondere die US-PS 4 206 949 zeigen also
Pulsatoren, die allein durch QA-Luft zum Takten gebracht werden, ohne daß hierzu
auch BP-Luftimpulse zum Zurückschalten zur Verfügung stehen müssen.
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Wichtig ist nun aber bei den bekannten Beschleunigern nach den US-PS
4 147 849, 4 070 068 und 4 206 949, daß die zum Notbremskolben parallel geschalteten
BP/QA-Sensoren derart ausgelegt sind, daß sie bereits bei einer unteren Ansprechschwelle
ansprechen und daß das von dem Sensor gesteuerte Ventil zur Erregung des Pulsators
mit QA- oder BP-Luft geöffnet wird, bevor der Notbremskolben das QA-Entlüftungsventil
aufsteuert, um eine Schnellbremsung bei einer Notsituation einzuleiten. Weiterhin
muß sichergestellt sein, daß das von den BP/QA-Sensoren überwachte Ventil nach dem
QA-Entlüftungsventil'wieder in seine Schließstellung geht Mit anderen Worten müssen
also die zu den Notbremskolben parallel geschalteten BP/QA-Sensoren zur Überwachung
der Erregerquellen für die Pulsatoren nach den US-PS 4 157 849, 4 070 068 und 4
206 949 eine bestimmte niedrigere Ansprechschwellebesitzen als die Notbremskolben.
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Nachteilig ist bei den bekannten Beschleunigern nach den US-PS 4 157
849, 4 070 068 und 4 206 949, daß die vorgenannten unterschiedlichen Ansprechschwellen
genügend weit auseinandergelegt werden müssen, um sicherstellen zu können, daß der
von dem BP/QA-Sensor angesteuerte Pulsator zu takten beginnt, bevor das vom Notbremskolben
angesteuerte QA-Entlüftungsventil zur Auslösung der Schnellbremsung geöffnet ist.
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Durch Alterungen, Materialermüdungen und/oder Umwelteinflüsse können
sich aber die unterschiedlichen Ansprech-
schwellen für den BP/QA-Sensor
und für das QA-Entlüftungsventil verschieben, so daß es zu Überschneidungen kommen
kann, bei denen dann der vom Sensor zu steuernde Pulsator ausfällt.
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Durch den Beschleuniger nach der noch bekannten US-PS 4 226 482 ist
bereits gezeigt, daß auf einen BP/QA-Sensor gemäß den US-PSsen 4 157 849, 4 070
068 und 4 206 949 verzichtet werden kann, wenn der Notbremskolben nicht nur ein
QA-Entlüftungsventil zur Aufrechterhaltung des BP/QA-Druckgleichgewichtes während
einer Betriebsbremsung und ein BP-Schnellentlüftungsventil zur Auslösung einer Schnellbremsung
bei einer Notsituation, sondern zusätzlich noch ein Ventil zur Erregung des Pulsators
überwacht. Eine solche Lösung bietet sich vor allem dann an, wenn über das Ventil
von der Bremsleitung abgezapfte BP-Luft zur Erregung des Pulsators verwendet wird,
und wenn gemäß der US-PS 4 226 482 und der US-PS 3 716 276 das Entlüftungsventil
als Schieberventil ausgebildet ist.
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Hierbei ist es notwendig, daß das Schieberventil derart ausgebildet
ist, daß der Notbremskolben bei einer BP/QA-Druckdifferenz zuerst das vom Notbremskolben
gesteuerten Ventil zur Erregung des Pulsators und erst dann das Schieberventil öffnet
bzw. schließt.
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Eine solche Lösung ist jedoch dann nicht mehr erzielbar, wenn mit
dem vom Notbremskolben gesteuerten Ventil QA-Luft aus der Steuerkammer QAC zum Pulsator
geschaltet werden soll, wenn außerdem das QA-Entlüftungsventil nicht länger als
das Schieberventil, sondern z.B. gemäß den US-PS 4 157 849, 4 070 068 und 4 206
949 als Sitzventil ausgebildet werden soll.
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Hierbei ist zu berücksichtigen, daß man in jüngster Zeit mehr und
mehr bestrebt ist, die herkömmliche Schieberventiltechnik für das QA-Entlüftungsventil
durch eine Ventilsitztechnik zu ersetzen, die gegenüber der Schieberventiltechnik
verschiedene Vorteile besitzt.
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Bei den verwendeten bekannten Pulsatoren besteht auch noch das Problem,
daß sie schon bei relativ kleinen BP-Druckabsenkungen pro Zeiteinheit zu arbeiten
beginnen, die ihre Ursache allein in Druckverlusten in der Bremsleitung haben und
nicht auf einer Betriebsbremsung beruhen. Mit anderen Worten ist bei den bekannten
Pulsatoren nicht mit einfachen Mitteln sicher gestellt, daß sie erst pulsieren,
wenn die BP-Druckabsenkung pro Zeiteinheit einen bestimmten Mindestwert überschritten
hat, wenn also eindeutig eine Betriebsbremsung eingeleitet worden ist.
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Aufgabe der Erfindung: Es ist Aufgabe der Erfindung, einen einfachen,
billigen und betriebssicheren Bremsbeschleuniger der eingangs genannten Art anzugeben,
der sich ohne Schwierigkeiten derart einstellen läßt, daß er erst zu takten beginnt,
wenn die BP-Druckabsenkung in der Bremsleitung pro Zeiteinheit einen bestimmten
Mindestwert sicher überschritten hat. Das bedeutet, daß der Pulsator bei sehr geringen
Druckabsenkungen pro Zeiteinheit in der Bremsleitung, die nicht auf einer Betriebsbremsung
beruhen, zur Aufrechterhaltung des BP/QA-Druckgleichgewichtes entsprechende Mengen
von QA-Luft aus der Steuerkammer QAC zur Atmosphäre abströmen läßt, ohne dabei zu
takten, also ohne BP-Luft aus der Bremsleitung zyklisch abzuziehen.
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Der Bremsbeschleuniger soll darüber hinaus als Ventileinheit mit
der Notbremseinheit eines Bremssteuer-
ventils verbindbar sind.
Außerdem soll sich der Sensor des Bremsbeschleunigers zur Erregung des Pulsators
in die Notbremseinheit integrieren lassen und mit diesem eine Notbrems/Beschleuniger-Ventileinheit
bilden.
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Weiterhin soll der Bremsbeschleuniger als eine separate Ventileinheit
gegebenenfalls zur Unterstützung der Beschleunigerfunktion eines oder mehrerer Bremssteuerventile
parallel zu dem oder den betreffenden Bremssteuerventilen schaltbar sein.
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Lösung der Erfindung: Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen
eines oder mehrerer Ansprüche gelöst.
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Vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus der Kombination der Merkmale
eines der Ansprüche in Verbindung
mit den Merkmalen wenigstens eines weiteren Anspruches.
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Die Erfindung wird mehr im einzelnen anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
beschrieben, die in der Zeichnung schematisch im Anschluß an den Stand der Technik
(Fig. 1) dargestellt sind. Hierin zeigt: Figur 2 eine erste Ausführung einer erfindungsgemäßen
Notbrems/Beschleuniger-Venti leinheit in Kombination mit einem ersten Pulsator,
Figur 3 eine zweite Ausführung einer erfindungsgemäßen Ventileinheit in Kombination
mit einem zweiten erfindungsgemäßen Pulsator Figur 4 eine Ausführung für ein separates
Beschleunigerventil mit dem Pulsator nach Fig. 2.
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In den Figuren 2 bis 4 sind gleiche oder entsprechende Teile mit den
gleichen Bezugszeichen versehen.
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In den Fig. 2 bis 4 ist ein Pulsator-Erregerventil 8 als Sensor zur
Erregung eines noch zu beschreibenden erfindungsgemäßen Pulsators/in eine mit 1
bezeichnete Notbremseinrichtung integriert, um eine erfindungsgemäße Notbrems/ Beschleunigerventileinheit
zu bilden. Die Einrichtung weist einen an eine Bremsleitung BP angeschlossenen,
ersten Eingang 2 und einen an eine Steuerkammer QAC angeschlossenen zweiten Eingang
3 auf. Weiterhin enthält die Einrichtung 1 einen Notbremskolben 4, der auf seiner
einen,
oberen Seite vom BP-Druck aus der Bremsleitung BP und auf
der anderen Seite vom QA-Druck aus der Steuerkammer QAC beaufschlagt ist, die über
eine Fülldüse 7 an die Bremsleitung BP angeschlossen ist.
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Auf der BP-Druckseite steuert der Notbremskolben 4 einen Stößel 10,
der druckdicht verschieblich durch eine Ventilgehäuseöffnung geführt ist und das
Pulsator-Erregerventil 8 steuert, das über eine QA-Leitung an die Steuerkammer QAC
bzw. an die QA-Druckseite des Notbremskolbens angeschlossen ist. Das Ventil 8 besteht
aus einer federbelasteten Ventilplatte 8', die in der Ruhestellung einen Ventilsitz
8" zwischen der QA-Leitung und einer Leitung 13' mit einer Düse 13 abschließt. Bei
einer kleineren Druckdifferenz zwischen BP- und QA-Druck, bei der der QA-Druck den
BP-Druck übersteigt, bewegt sich der Notbremskolben 4 in der Zeichnung nach oben
und öffnet über den Ventilstößel 10 das Pulsator-Erregerventil 8.
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An der QA-Druckseite des Notbremskolbens 4 befindet sich eine Hülse
41, in der ein Stößel 40 verschieblich ist.
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Zwischen dem Stößel 40 und dem kolbenseitigen Boden der Hülse 41 befindet
sich eine Feder 40'. Der Stößel 40 ragt mit seinem einen Ende durch eine zentrale
Öffnung 41'.
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Am unteren Ende der Hülse befindet sich ein Anschlag 42 zum Abfangen
des Stößels 40. Die Hülse 41 am Notbremskolben 4 ist in einem Rohr 47 verschieblich,
das an den QA-druckseitigen Raum 4' der Notbremseinrichtung 1 anschließt. Am unteren
Rohrende ist ein QA-Entlüftungsventil 5 gehalten, das aus einer Ventilplatte 44
besteht, die einen Ventilsitz 43 abzuschließen vermag. Gegen die Ventilplatte 44
wirkt in Öffnungsrichtung eine Feder 44'.
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Die Federkraft der Feder 44' ist schwächer als die Federkraft der
Feder 40'.
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Bei BP/QA-Druckgleichheit nimmt der Notbremskolben 4 die in Fig. 2
dargestellte Stellung ein, in der die Ventilsitzplatte 44 auf dem Ventilsitz 43
aufliegt. Das QA-Entlüftungsventil 5 befindet sich daher in seiner Schließstellung.
Der Innenraum des Ventilsitzes 431iegt über eine QA-Entlüftungsdüse 6 an Atmosphäre.
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Mit Abstand von dem unteren Ventilsitz 43 ist ein weiterer, oberer
Ventilsitz 45 vorgesehen, wobei die Ventilsitze 43 und 45 koaxial zueinander liegen
und wobei das untere Ende des Stößels 40 durch den oberen Ventilsitz 45 greift,
um sich an der Ventilplatte 44 abzustützen. Die beiden Ventilsitze 43 und 45 befinden
sich in einem von QA beaufschlagten Ventilraum 46, an den eine Leitung 46' zu einem
hier nur schematisch dargestellten BP-Schnellentlüftungsventil 46" anschließt, das
über eine Leitung 48 an die Bremsleitung BP angeschlossen ist.
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Bei einer BP/QA-Druckdifferenz aufgrund eines BP-Druckgradienten,
der einen oberen Grenzwert überschreitet, schaltet der Notbremskolben 4 in seine
Notbremsstellung.
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Das heißt, der in der Hülse 41 über einen Abfangflansch 40" abgefangene
Stößel 40 wird zusammen mit der Hülse 41 vom Notbremskolben 4 bei dessen Auslenkung
aus der dargestellten Gleichgewichtslage derart in Fig. 2 nach oben bewegt, daß
die Ventilplatte 44 durch die Feder 44' den oberen Ventilsitz 45 abzuschließen vermag.
Damit ist die Verbindung des Ventilraumes 46 zum offenenVentilsitz 45 abgesperrt.
Andererseits ist der Ventilraum 46 über den offenen Ventilsitz 43 und die Düse 6
an Atmosphäre angeschlossen. Entsprechend ist auch die Leitung 46'2arnno Atmosphäre
angeschlossen, wodurch das vorstehend angesprochene BP-Schnellentlüftungsventil
in seine Öffnungsstellung geschaltet wird, um die Bremsleitung BP über einen großen
Querschnitt in an sich bekannter Weise zu entlüften.
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In der dargestellten Gleichgewichtslage des Notbremskolbens 4 bei
Druckgleichheit zwischen dem BP- und dem QA-Druck weist der Abfangflansch 40" am
Stößel 40 von dem Anschlag 42 am Ende der Hülse 41 einen Abstand h auf, der einem
Tothub des Notbremskolbens 4 entspricht. Das heißt, der Notbremskolben 4 ist um
den Tothub h bei einer BP/QA-Druckdifferenz in der Zeichnung nach oben verschiebbar,
um das Pulsator-Erregerventil 8 sicher in die Öffnungsstellung zu schalten, bevor
die Ventilplatte 44 unter der Kraft der Feder 44' von dem Ventilsitz 43 abhebt und
anschließend den Ventilsitz 45 abschließt.
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Ist der Ventilsitz 43 geöffnet, kann QA-Luft aus der Steuerkammer
QAC bzw. aus dem QA-druckseitigen Kolbenraum 4' des Notbremskolbens 4 über die QA-Entlüftungsdüse
6 zur Atmosphäre entweichen. Das untere Ende des von der Feder 40' belasteten Stößels
40 überwacht damit nach Überwinden des Hubes h die Spaltweite, mit der die Ventilplatte
44 des QA-Entlüftungsventils in die Öffnungsstellung gehen kann, d.h., sich vom
Ventilsitz 43 abhebt, bevor s-ie den Ventilsitz 45 abschließt, um die Notbremsung
einzuleiten.
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Dieser Öffnungsspalt zwischen dem Ventilsitz 43 und der Ventilplatte
44 ist umso größer, je größer der eingesteuerte BP-D-ruckgradient (Druckabsenkung
pro Zeiteinheit) bei einer Betriebsbremsung ist, bei der der gewählte obere Grenzwert
über den BP-Druckgradienten nicht überschritten wird und somit keine Notbremsung
eingeleitet wird.
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Das heißt, der Öffnungsspalt ist umso größer, je stärker der BP-Druck
in der Bremsleitung BP gegenüber dem QA-Druck in der Steuerkammer QAC bei einer
Betriebsbremsung abgesenkt wird. Über das QA-Entlüftungsventil 43, 44 wird also
jeweils mit einem dem jeweiligen BP-Druckgradienten entsprechenden Wert
QA-Luft
über die Düse 6 zur Atmosphäre abgezapft. Zusätzlich wird QA-Luft über das Ventil
8 abgezapft. Bei kleinen Bremsstufen entsprechend niedrigen Druckänderungen pro
Zeiteinheit in der Bremsleitung BP reicht bereits das über den Stößel 10 geöffnete
Ventil/%us, um die notwendige QA-Luftmenge über die Düse 13 und die Leitung 13'
zur Atmosphäre abzuzapfen, ohne daß das Ventil 43, 44 auch nur einen kleinen Spalt
geöffnet wird.
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Die Hülse 41 am Notbremskolben 4 und der in der Hülse federbelastete
Stößel 40 bildet somit eine mechanische Kupplungseinrichtung 9 zwischen dem Notbremskolben
4 und dem QA-Entlüftungsventil 5. In diese Kupplungseinrichtung 9 ist eine Tothubeinrichtung
11 eingeschaltet, die von dem federbelasteten Stößel 40 mit ihrem Abfangflansch
40" und dem Anschlag 42 in der Hülse 41 gebildet ist.
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Es ist klar, daß der Tothub h entsprechend den jeweiligen Erfordernissen
besonders eingestellt werden kann, so daß die Ansprechschwellen der beiden Ventile
5 und 8 genau vorbestimmt werden können.
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In Fig. 2 ist der schon erwähnte Pulsator mit 12 bezeichnet, der
hier beispielsweise von dem Pulsator-Erregerventil 8 angesteuert ist, das in die
Notbremseinrichtung 1 integriert ist. Die Notbremseinrichtung braucht nicht in der
vorstehend beschriebenen Weise ausgebildet zu sein. Insbesondere ist es nicht erforderlich,
daß das Pulsator-Erregerventil 8 über einen Ventilstößel mechanisch vom Notbremskolben
gesteuert ist. Ein entsprechendes Pulsator-Erregerventil könnte auch rein druckgesteuert
sein. Der Pulsator 12 besteht aus zwei Ventilen 14' und 15'. Das Ventil 14' enthält
einen Membrankolben 30, der einerseits von einer Feder 31 beaufschlagt ist und andererseits
einen Ventilsitz 32 überwacht, der über ein Volumen 24 und eine Düse 23 in einer
Leitung 2" an den BP-druckseitigen Raum der Notbremseinheit angeschlossen
und
somit von einem abgeleiteten BPW-Druck beaufschlagt ist.
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Die von der Feder 31 beaufschlagte Seite des Membrankolbens 30 ist
über eine Öffnung Ex ständig zur Atmosphäre entlüftet. Der ventilsitzseitige Kolbenraum
34 ist einerseits über eine Düse 21 an Atmosphäre und andererseits über die Leitung
34' an den Ventilsitz 36 des zweiten Ventils 15' angeschlossen, der von einem Membrankolben
33 überwacht wird, welcher auf seiner vom Ventilsitz 36 abliegenden Seite von einer
Feder 38 belastet ist. Außerdem ist der Kolbenraum 34 des ersten Ventils 14' über
ein Volumen 24' und die Leitung 13' 8 angeschlossen. Der Kolbenraum 34 ist somit
von einem QAW-Druck beaufschlagt, der über die Düse 13 vom QA-Druck der Steuerkammer
QAC abgeleitet ist. Der federseitige Kolbenraum des zweiten Ventils 15' ist über
seine Öffnung Ex frei zur Atmosphäre, während der ventilseitige, den Ventilsitz
36 umgebende Kolbenraum 35 über eine Düse 37 an Atmosphäre angeschlossen ist.
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Der Ausgang der relativ kleinquerschnittigen Düse 21 kann auch über
eine gestrichelt dargestellte Leitung 21 an den Kolbenraum 35 angeschlossen sein,
der den Ventilsitz 36 umgibt, weil die Düse 37 gegenüber der Düse 21 relativ großquerschnittig
ist.
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Der Beschleuniger nach Fig. 2 arbeitet wie folgt: Bei einer BP/QA-Druckdifferenz
am Notbremskolben 4 öffnet dieser das Ventil 8 bevor das QA-Entlüftungsventil 5
öffnet. Letzteres öffnet, wie gesagt, nur dann, wenn die BP/QA-Druckdifferenz groß
genug ist, daß die Kolbenbewegung des Notbremskolbens 4 größer ist als der eingestellte
Tothub h.
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Ist das Ventil 8 geöffnet, so gelangt QA-Luft aus der Steuerkammer
QAC über die Düse 13 in die Leitung 13' in das Volumen 24' und von dort in den Kolbenraum
34. Dort staut sich ein QAW-Druck an, da die Düse 21 entsprechend klein gewählt
ist. Aus dem BP-Druck hat sich über die Leitung 2" und die Düse 23 in dem Volumen
24 ein bestimmter BPW-Druck eingestellt, der über die relativ kleine, vom Ventilsitz
32 umschlossene Fläche nur unwesentlich auf den Membrankolben 30 einwirkt.
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Über die Leitung 34' staut sich QAW-Luft auch in dem vom Ventilsitz
36 umschlossenen, inneren Raum des zweiten Ventils 15' an. Die beiden Ventile 14'
und 15' sind derart ausgelegt, daß das erste Ventil 14' z.B. bei ca.
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1 bar angestautem QAW-Druck aufschaltet. Dabei schießt der relativ
höher angestaute BPW-Druck aus dem Volumen 24 über den offenen Ventilsitz 32 in
den Ventilraum 34 ein und bildet mit dem hier angestauten QAW-Druck einen höheren
Mischdruck von z.B. 2,5 bar bis 3,0 bar, der über die Leitung 34' zum Ventilsitz
36 gelangt und mit zeitlicher Verzögerung gegenüber dem ersten Ventil 14' das zweite
Ventil 15' aufschaltet. Über das geöffnete zweite Ventil 15' wird der Mischdruck
über die Düse 37 zur Atmosphäre abgebaut. Gleichzeitig wird aber der Mischdruck
bei geöffnetem ersten Ventil 14' über die Düse 21 abgebaut. Die Düsen 21 und 37
sind derart gewählt, daß trotz Luftnachspeisung durch die Düse 13 und Leitung 13'
sowie Leitung 2" und Düse 23 in den Kolbenräumen 34 und 35 eine Druckabsenkung eintritt,
so daß die Ventile 14' und 15' wieder schließen; die Membrankolben 30 und 33 und
die Federn 31 und 38 sind dabei derart bemessen, daß das erste Ventil 14' vor dem
zweiten Ventil 15' zurück in die SChließstellung geschaltet wird. Z.B. schaltet
das erste Ventil bei ca. 1 bar und das zweite Ventil bei ca. 0,1 bar bis 0,5 bar
zurück.
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Es kann zweckmäßig sein, die erste Düse 13 und die zweite Düse 21
etwa gleich groß zu wählen.
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Es ist klar, daß die vorstehenden Größenangaben nur beispielsweise
gelten und zur Verdeutlichung der Funktion des Beschleunigers beitragen sollen,
ohne daß die Erfindung auf diese Angaben beschränkt aufzufassen ist.
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Wenn das erste Ventil 14' und anschließend das zweite Ventil 15' in
ihre Schließstellung zurückgeschaltet sind, vermag sich über die Düse 13 wieder
QAW-Druck in dem äußeren Ventilraum 34 des ersten Ventils 14' und in dem inneren,
vom Ventilsitz 36 umschlossenen Raum des zweiten Ventils 15' aufzubauen. Außerdem
baut sich über die Düse 23 erneut ein bestimmter BPW-Druck in dem Volumen 24 auf,
bis die Ventile 14' und 15' erneut in die Öffnungsstellung gehen. Damit pulsieren
aber beide Ventile 14' und 15' im Rhytmus des QAW-Druckanstaues und das QAW/BPW-Mischdruckabbaues
zueinander phasenverschoben, wobei stets das erste Ventil 14' zuerst in die Öffnungs-und
auch zuerst wieder in die Schließstellung geht.
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Aufgrund der Mischdruckbildung durch Zuleitung eines besonders bemessenen
BPW-Druckes zu dem angestauten QAW-Druck wird ein sicheres Schalten der beiden Ventile
14' und 15' erreicht, wobei im Takt der beiden Ventilen Luftgemisch aus der Bremsleitung
BP und der Steuerkammer QAC abgezapft wird. Dabei ist durch die Düse 21 sichergestellt,
daß die Ventile 14' und 15' erst zu takten beginnen, wenn die Druckabsenkung von
BP einen Mindestwert überschritten hat. Bei kleineren Druckabsenkungen von -BP,
wie sie durch Undichtigkeiten in der Bremsleitung verursacht werden, wird ein Schalten
der Ventile 14' und 15' vermieden. Die Einstellung des Minde-stdruckes, bei dem
die Ventile 14' und 15' zu takten beginnen, läßt
sich bei dem erfindungsgemäßen
Pulsator leicht einstellen.
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Es ist klar, daß das erste Ventil 14' auch derart ausgebildet sein
kann, daß es einen einerseits vom QAW-Druck beaufschlagten, andererseits an Atmosphäre
liegenden Membrankolben aufweist, der beim Erreichen des QAW-Schaltdruckes über
einen Stößel das federbelastete gesonderte Sitzventil entsprechend dem Ventil 32
aufstößt, das Luft aus dem BP-Volumen 24 zum inneren Sitzraum 36 des zweiten Ventils
15' schaltet.
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Figur 3 zeigt die Notbremseinrichtung 1 entsprechend Fig. 2 in Verbindung
mit einem weiteren erfindungsgemäßen Pulsator. Auch dieser Pulsator muß nicht notwendigerweise
mit der speziellen Notbremseinrichtung 1 verbunden sein.
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Entsprechendes, was insoweit zum Pulsator 12 in Fig. 2 gesagt ist,
gilt auch für den Pulsator 12 in Fig. 3.
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Der Pulsator 12 besteht aus zwei Ventilen 14 und 15 und einem zusätzlichen,
federbelasteten Rückschlagventil 29.
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Das Ventil 14 wird von einem Membrankolben 17 gebildet, der zu seiner
einen Seite einen Ventilsitz 19 kontrolliert.
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Gegen die andere Seite des Membrankolbens 17 drückt eine Feder 18
in einem entlüfteten Raum 16. In den vom Ventilsitz 19 umgebenden Ventilsitzraum
22 ragt durch eine abgedichtete Öffnung 27 ein durch einen Gehäuseanschlag 25"'
nur begrenzt verschiebliches Ventilrohr 25, das von einer Feder 25' in einem Raum
25" belastet ist.
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Das Ende des Ventilrohres 25 ist als Ventilsitz 26 ausgebildet, dessen
Öffnung ebenfalls von dem Membrankolben 17 kontrolliert wird. Der Raum 25" des Ventils
15 ist über ein Volumen 24, die Leitung 2" und eine Düse 23 an dem BP-beaufschlagten
Kolbenraum des Notbremsteils bzw. an die Bremsleitung BP angeschlossen. Der vom
Ventil-
sitz 19 umfaßte, innere Ventilsitzraum 22 ist über die
Leitung 13' und die Düse 13 an das Pulsator-Erregerventil 8 angeschlossen. An den
den Ventilsitz 19 umfassenden, äußeren Raum 20'ist über eine Düse 28 das Rückschlagventil
29 angeschlossen, das den Raum 20 in der Öffnungsstellung an Atmosphäre legt. Die
Düse 13 hat z.B.
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einen Durchmesser von 0,3 mm, während die Düse 23 einen Durchmesser
von z.B. 0,8 mm aufweisen kann. Die Düse 21 und die Düse 28 haben z.B. einen Durchmesser
von 1,0 bis 2,0 mm bzw. 1,5 bis 2,5 mm. Diese Angaben sollen das Verständnis für
die Funktion des Pulsators erläutern, ohne die Erfindung zu beschränken.
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Der Beschleuniger nach Fig. 3 arbeitet wie folgt: Bei geöffnetem Ventil
8 gelangt über die Düse 13 QA-Luft als QAW-Druck in den inneren Ventilsitzraum 22
und staut sich dort auf, bis der angestaute QAW-Druck den Membrankolben 17 in die
Öffnungsstellung schaltet. Das Volumen 24 und der Federraum 25" für das Ventilrohr
25 ist über die Düse 23 an die Bremsleitung BP angeschlossen, so daß sich in den
Räumen 24 und 25" ein bestimmter BPW-Druck angestaut hat, bevor der Membrankolben
17 das Ventil 14 und, durch die Verschieblichkeit des Ventilrohr-es 25 und dessen
Gehäuseanschlag 25"' zeitlich etwas nachfolgend, das Ventil 15 aufschaltet. Im geöffneten
Zustand des Ventils 14 bildet sich in den Ventilräumen 20, 22 ein BPW/QAW-Mischdruck,
der ein rasches Durchschalten des Membrankolbens 17 zum Öffnen des Ventils 15 bewirkt,
woraufhin der Mischdruck über die Düse 21 und die Düse 28 mit dem nachgeschalteten
Rückschlagventil 29 abgebaut wird und sodann der Membrankolben 17 wieder in seine
Schließstellung geht, um die Ventilsitze 19 und 26 erneut zu schließen. Es können
sich damit erneut im Pulsator 12 QAW- und BPW-Drücke aufbauen und der vom angestauten
QAW-Druck erneut in die Öffnungsstellung geschaltete Membrankolben 17 ermöglicht
erneut eine QAW/BPW-Mischdruck-
bildung mit einem erneuten Abbau
des Mischdruckes über die beiden Düsen 21 und 28. Auch dieser Pulsator 12 taktet
damit im Rhytmus des Druckanstaues von QAW-D.ruck im Ventilsitzraum 22 und des Abbaues
des QAW/BPW-Mischdruckes über die Düsen 21 und 28.
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Fig. 4 zeigt ein separates Beschleunigerventil nach der Erfindung,
das nach Wahl zusätzlich z.B. zu einer Notbrems-/Beschleuniger-Ventileinheit nach
Figuren 2 oder 3 verwendet werden kann, wie bereits eingangs erläutert ist. Das
Beschleunigerventil enthält einen Druckvergleicher, z.B. einen Membrankolben 4,
der einerseits über einen Eingang 2 an die Bremsleitung BP und andererseits über
einen Eingang 3 an eine Steuerkammer'QAC angeschlossen ist. Der Membrankolben 4
überwacht über einen Stößel 10 ein Pulsator-Erregerventil 8 , entsprechend dem Ventil
8 nach Fig. 2 und 3. Das Ventil 8 weist eine federbelastete Ventilplatte8iauf, die
einen Ventilsitz 8" abzuschließen vermag, der in der Öffnungsstellung eine QA-Leitung
über eine Düse 13 entsprechend der Düse 13 in Fig. 2 oder 3 an einen erfindungsgemäßen
Pulsator 12 entsprechend dem Pulsator 12 in Fig. 2 anschließt.
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Es ist klar, daß das Beschleunigerventil nach Fig. 4 an eine Steuerkammer
QAC angeschlossen sein muß, wobei zwischen der Bremsleitung BP und der Steuerkammer
QAC ein Rückschlagventil 7' und parallel dazu eine Fülidüse 7 angeordnet ist, wie
es an sich bekannt ist, wobei das Rückschlagventil 7' von BP nach QA sperrt und
von QA nach BP öffnet.
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Es ist auch klar, daß das Ventil 14' des erfindungsgemäßen Pulsators
12 auch derart ausgebildet sein kann, daß es einem einerseits von QA-Luft beaufschlagten,
andererseits an Atmosphäre liegenden Membrankolben aufweist, der beim
Erreichen
des QA-Schaltdruckes über einen Stößel ein federbelastetes Sitzventil ähnlich dem
Ventil 8 aufstößt, welches das BP-Volumen 24 zum inneren Raum des Ventilsitzes 36
des zweiten Ventils 15' schaltet.
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Weiterhin ist klar, daß der Pulsator 12 auch durch den erfindungsgemäßen
Pulsator 12 nach Fig. 3 ersetzt sein kann.
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Der erfindungsgemäße Beschleuniger nach Fig. 4 in Verbindung mit einem
der erfindungsgemäßen Pulsatoren nach Fig. 2 oder 3 kann aber auch als ein Ventilbauteil
an eine herkömmliche Notbremseinheit angeflanscht werden, die noch mit keinem Beschleuniger
ausgerüstet ist, um dadurch eine Notbrems-/Beschleuniger-Venti leinheit zu bilden.
Der erfindungsgemäße Beschleuniger kann darüber hinaus auch eine separate Ventileinheit
bilden, die wahlweise zusätzlich parallel zu Notbrems-/Beschleuniger-Ventileinheiten
geschaltet werden kann, wie eingangs schon erwähnt.
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Die erfindungsgemäße Ventileinheit nach Fig. 2 oder 3, bei der das
Pulsator-Erregerventil 8 jeweils mit der Notbremseinheit eines nicht weiter dargestellten
Bremssteuerventils zu einer Beschleuniger/Notbrems-Ventileinheit kombiniert ist,
überwacht erfindungsgemäß drei Ventileinrichtungen: Die erste Ventileinrichtung
ist das Pulsator-Erregerventil 8, die zweite Ventileinrichtung 5 ist in die Verbindung
zwischen der Steuerkammer QAC und der Entlüftungsdüse 6 zur Atmosphäre geschaltet
und die dritte Ventileinrichtung 44, 45 schließt die mit dem Schnellbremsventil
46" in Verbindung stehende Leitung 46 über die offene zweite Ventileinrichtung 5
und die Entlüftungsdüse 6 an Atmosphäre an und sperrt gleichzeitig die Verbindung
der
Steuerkammer QAC zu dem Ventilraum 46 ab.
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Bei geringen Druckabsenkungen pro Zeiteinheit in der Bremsleitung
BP, die einen unteren Grenzwert nicht überschreiten und die vor allem nur auf Druckverluste
in der Bremsleitung BP zurückzuführen sind, nicht jedoch von einer Betriebsbremsung
herrühren, wird zur Angleichung des etwas höheren Druckes in der Steuerkammer QAC
an den nur relativ langsam abfallenden Druck in der Bremsleitung BP vom Kolben 4
nur das Pulsator-Erregerventil 8 aufgesteuert, ohne daß - Dank des Tothubes h -
auch das Ventil 5 geöffnet wird. Hierdurch gelangt Luft aus der Steuerkammer QAC
über das offene Ventil 8 und die Düse 13 zum Pulsator 12, wo die Steuerkammerluft
schleichend zur Atmosphäre abströmt, ohne daß dabei der Pulsator zu pulsieren beginnt.
Es wird also durch den Pulsator keine Luft aus der Bremsleitung BP abgezapft, was
in dieser Situation auch nicht erwünscht wäre, da ja die angenommene geringe Druckerniedrigung
in der Bremsleitung BP nicht auf einer Betriebs- bzw. Regelbremsung beruht.
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Bei relativ höheren Druckabsenkungen pro Zeiteinheit in der Bremsleitung
BP, die den unteren Grenzwert überschreiten und die auf eine Betriebs- bzw. Regelbremsung
für die niedrigste oder eine relativ niedrige Bremsstufe zurückzuführen sind, wird
von dem Kolben 4 weiterhin nur das Ventil 8 aufgesteuert, während das Ventil 5 geschlossen
bleibt. Die jetzt über das geöffnete Ventil 8 zum Pulsator 12 strömende Luft aus
der Steuerkammer QAC bringt diesen nunmehr zum Takten, so daß mit der Taktfrequenz
des Pulsators QAW/BPW-Mischdruckimpulse zur Atmosphäre abgezapft werden.
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Wird dagegen eine mittlere bis höhere Bremsstufe eingesteuert, ist
der Druckgradient in der Bremsleitung BP
derart steiler, daß die
nötige Menge der QA-Luft aus der Steuerkammer QAC nicht mehr allein über das offene
Ventil 8 und den angeschlossenen Pulsator zur Atmosphäre abgeleitet werden kann.
Der Kolben steuert in einem solchen Falle nicht nur das Ventil 8, sondern auch das
Ventil 5 auf, wodurch die Steuerkammer QAC zusätzlich über die Entlüftungsdüse 6
an Atmosphäre angeschlossen ist.
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Hierdurch läßt sich der Steuerkammerdruck rasch an den in Abhängigkeit
von der jeweiligen eingesteuerten Betriebsbremsstufe abfallenden Bremsleitungsdruck
anpassen, ohne daß eine Schnellbremsung ausgelöst wird. QA-Luft aus der Steuerkammer
QAC wird dabei aber nicht nur über die Entlüftungsdüse 6, sondern auch über das
offene Ventil 8 und den taktenden Pulsator 12 zur Atmosphäre abgeleitet.
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Ist- bei einer Notsituation die Druckabsenkung in der Bremsleitung
BP pro Zeiteinheit so groß, dabei oberer Grenzwert überschritten wird, dann steuert
der Kolben 4 das Ventil 44, 45 in seine Schließstellung während die Ventile 8 und
5 in der Öffnungsstellung verbleiben.
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Hierdurch wird die Leitung 46' zum Schnellentiüftungsventil 46" über
die Düse 6 an Atmosphäre gelegt, woraufhin in an sich bekannter Weise das Schnellentlüftungsventil
in seine Öffnungsstellung gesteuert wird.
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Die Bremsleitung BP wird dadurch über die Leitung 48 und einen nicht
dargestellten bekannten großquerschnittigen Ventilsitz an Atmosphäre geschaltet.
Hierdurch erfolgt in bekannter Weise eine rasche Entlüftung der Bremsleitung BP.