DE1680380C3 - Vakuum-Druckluftventil für Bremseinrichtungen von Schienenfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung betriff; ein Vakuum- Druckluft ventil für pneumatische Bremseinrichtungen von Schienenfahrzeugen, welches vom Druckverhalten in einer Vakuumbremsleitung gesteuert mittels eines kolbenbetätigten Ein- und Auslaßventils den Druck in einer der Druckluftbremse zugehörenden Hauptluftleitung steuert.

Es ist bereits ein Vakuum-Druckluftventil, ein sogenannies VD-Ventil der genannten Art bekannt, welches das Druckverhalten in einer Hauptluftleitung einer Druckluftbremse durch ein von zwei Kolben gesteuertes Ein- und Auslaßventil steuert. Diese zwei koaxial und hintereinander geschalteten Kolben sind in Öff-'nungsrichtung des Einlaßventils durch eine Anschlagkupplung miteinander koppelbar, wobei der dem Ein- und Auslaßventil näherliegende Kolben durch einen über ein Führerbremsventil einsteuerbaren Vorsteuerdruck entgegen dem in der Hauptluftleitung herrschenden Druck belastet und der andere Kolben in Öffnungsrichtung des Einlaßventils vom in der Vakuumbremsleitung herrschenden Regelvakuum und in der dazu entgegengesetzten Richtung vom Unterdruck in der Vakuumbremsleitung beaufschlagt wird.

Dieses bekannte VD-Ventil ist jedoch mit dem Nachteil behaftet, daß es nicht ermöglicht, Vakuumbremsen beliebiger Art. d. h. Triebfahrzeuge mit Vakuumbremsen unterschiedlicher Regelvakuumeinstellungen (z. B. 16 Zoll Hg oder 21 Zoll Hg) mit Druckluftbremsen zu kombinieren, welche zum Lösen der Bremsen einen stets gleichbleibenden Lösedruck benötigen. Die gesamte Einrichtung muß stets auf die Höhe des Regelvakuums. mit welchem die Vakuumbremse betrieben wird, abgestimmt sein, um in die Hauptluftleitung der Druckluftbremse den richtigen Lösedruck einsteuern zu können. Eine Umstellung der bekannten Einrichtung von einer Regelvakuum-Einstellung auf eine andere Höhe des Regelvakuums ist nicht möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein VD-Ventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das den vorstehend beschriebenen Nachteil vermeidet, das also bei verschiedenen Regelvakuumeinstellungen der Vakuumbremse in die Haupthiftieitung der Druckluftbremseinrichtung stets den gleichen Lösedruck einsteuert.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Betätigungskolben für das Ein- und Auslaßventil in Öffnungsrichtung des Auslaßventils vom Druck in der Hauptluftleitung und in entgegengesetzter Wirkungsrichtung zum Öffnen des Einlaßventils von einem Vorsteuerdruck belastet ist, welcher mittels Ventileinrichtungen bei gelösten Bremsen unabhängig von der Höhe des Regelvakuums in der Vakuumbremsleitung auf eine bestimmte Druckhöhe einregelbar und während durch Lufteinlaß in die Vakuumbremsleitung bewirkten Bremsungen proportional zum Druckanstieg in der Vakuumbremsleitung absenkbar ist.

Die weitere vorteilhafte Ausgestaltung nach der Erfindung sowie ihrer Einzelheiten sind aus den Unteran-Sprüchen zu ersehen.

Die Erfindung ist an Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten VD-Ventils näher erläutert. Von einem Hauptluftbehäiter 1 führt eine sich ea-

belnde Leitung 2 einerseits direkt zu einem Relaisventil 3 und andererseits über einen Druckregler 4 zu dem Relaisventil 3. Das Relaisventil 3 ist an eine Hauptluftleiiung 5 einer nicht dargestellien Druckluftbremsanlage angeschlossen. Eine Vakuumbremsleitung 6 führt mit ihrer Zweigleitung 7 einerseits zu dem Relaisventil 3 und andererseits über ein Rückschlägenül 8 zu dem Druckregier 4 und einem Vakuun behälter θ. Zwischen dem Rückschlagventil 8 und dem Vakuumbehälter 9 ist in die Zweigleitung 7 der Druckregler 4 eingeordnet. Im oberen Teil des Druckreglers 4 befindet sich ein von einer Feder IO belasteter Kolben 11 mit einer Kolbenstange 12, die in einer Bohrung 13 einer gehäusefesten Trennwand 14 geführt wird. Die Unterseite des Kolbens 11 arbeitet mit einem gehausefesten Dichtsitz 15 zusammen und bildet mit diesem ein Einlaßventil 11. 15, welches in die Druckluftleitung 2 eingeordnet ist. Im unteren Teil des Druckreglers 4 befindet sich ein verstellbarer Anschlag 16, auf dem sich eine vorgespannte ^Pedereinrichtung 18 abstützt, welche andererseits an einem weiteren Kolben 19 anliegt. Der Kolben 19 steht über ein Kolbenrohr 20 mit einem weiteren Koiben 2f in starrer Verbindung. Der Kolben 21 weist eine Öffnung 17 auf, welche mit dem unteren Ende der Kolbenstange 12 des Kolbens 11 ein Auslaßventil 17, 12 bildet, das bei Bewegung des Kolbens 21 in Öffnungsnchuing des Einlaßventils 11. 15 geschlossen und bei einer Bewegung des Kolbens 21 in der entgegengesetzten Richtung nach Aufliegen des Kolbens 11 auf dem Dichtsitz 15 geöffnet wird. Das Kolbensystem 19. 20, 21 wird in Öffnungsrichtung des Einlaßventils 11, 15 in seinem Hubweg von gehäusefesten Anschlagen 22 abgefangen. Fin zwischen dem Kolben 19 und dem verstellbaren Anschlag 16 befindlicher Zylinderraum 23 ist in die Zweigleitung 7 von der Vakiiumbremsleitung 6 zwisehen dem in Strömungsrichiung vom Vakuumbehälter 9 zur Vakuumbremsleitung 6 öffnenden Rückschlagventil 8 und dem Vakuumbehälter 9 eingeordnet. Der oberhalb des Kolbens U liegende Raum im Druckregler 4 ist, um die Hubbewegung des Kolbens 11 vom Druck in der Druckluftleitung 2 unabhängig zu machen, durch eine Drosselbohrung 24 druckentlastet. Durch eine Öffnung 25 in der Gehäusewand 14 wird die Oberfläche des Kolbens 21 mit dem in den Räumen 40 und 38 des Relaisventils 3 herrschenden Bezugsdruck bcaufschlagt, welcher bei geöffnetem Ventil 17, 20 in die Atmosphäre abgebaut werden kann. Zwischen Druckregler 3 und dem Vakiiumbehälter 9 ist in der Zweigleitung 7 ein Auslöseventil 26 bekannter Art vorgesehen.

Im Relaisventil 3 sind zwei koaxiale Kolbensysteme angeordnet. Das obere Kolbensvslem besteht aus drei koaxialen, hintereinander angeordneten Kolben 28, 30 und 29 verschiedener Kolbcnfläche. wobei der Kolben 28 größter Kolbenfläche de oberste und tier Kolben 29 mittlerer Kolbenflächc der unterste Kolben ist. Der Kolben 30 mit der kleinsten Kolbenfläche ist zwischen den beiden anderen Kolben angeordnet. Ein Kolbenrohr 31. welches am unteren Ende einen Dichtsitz 32 aufweist, verbindet die drei Kolben 28. 30 und 29 und steuert ein als Doppelventil ausgebildetes Ein- und Auslaßventil 32, 34 bzw. i3, 34, das aus einem gehäusefesten Dichtsit/. 33 sowie aus einer mit diesem Dichtsitz und dem Dichtsit/. 32 /usammeiuirbcitenden Dichtplatte 34, die durch eine Druckfeder 35 belastet ist, gebildet wird. Der Kolben 28 ist in einem Zylinderraum 36 abgedichtet verschieblich. An seiner Oberseite herrscht Atmosphärendruck, während an seiner Unterseite das von der Vakiiumbremsleitung 6 über die Zweigleitung 7 abgeleitete Vakuum herrscht. Durch eine gehäusefeste Zwischenwand 37 und den in dieser Ebene liegenden, verschieblich abgedichtet gelagerten Kolben 30 wird der Zylinderraum 36 gegenüber dem Zylinderraum 38.

der über eine Drosselbohrung 39 mit dem Raum 40 in Verbindung steht, abgeschlossen. Der Raum 40 ist an die vom Druckregler kommende Leitung 2 angeschlossen und über das EinlaGvenui 33, 34 mn einem weiteren Raum 41 verbindbar. Der Raum 41 ist nach unten durch

ίο einen Kolben 42. der abgedichtet verschieblich im Raum 41 geführt ist, abgeschlossen und kann über das Ventil 32, 34 in die Atmosphäre entlüftet werden. Der Kolben 42 weist ein Kolbenrohr 43 mit einer Verbindungsbohrung 44 und einen ringförmigen Dichtsitz 45 auf, durch welches einerseits der unterhalb des Kolbens 42 liegende Raum mit einem Zylinderraum 52 und der damit verbundenen Ilaupiluftleitung 5 in Verbindung steht und durch welches andererseits ein Einlaßventil 45, 46 und ein Auslaßventil 46, 47 gesteuert wird. Der Kolben 42 wird mit seinem Kolbenrohr 43 und dem Dichtsitz 45 in Schließrichtung des Auslaßventils 47, 46 von einer durch eine Feder 48 belasieien VenfiJbülse 49. die auf dem Dichtsit/. 46 aufsitzt, belastet. Der Raum 52 kann entweder über das Einlaßventil 45, 46 mit einem an die Druckluftleitung 2 angeschlossenen Raum 50 verblinden oder übe: das Auslaßventil 46. 47 und eine Entlüftungsdüse 51 in die Atmosphäre entlüftet werden.

In drucklosen) Zustand der Einrichtung wird durch die Kraft der Federeinrichtung 18 im Druckregler 4 über den Koiben 21 und die Kolbenstange 12 das Einlaßventil 11. 15 geöffnet gehalten. Die Einlaß- und Auslaßventile 3.3, 34 und .32, 34 und das Auslaßventil 46, 47 im Relaisventil 3 werden durch die Federn 35 bzw. 38 geschlossen gehalten.

Wird nun /um Füllen bzw. Losen der Vakiiumbremseinrichtung des Triebfahrzeuges und in der Folge der Druckluftbremseinrichtung des Zuges in der Vakuumbremsleitung 6 ein Vakuum aufgebaut, so pflanzt sich dieses über die Zweigleitung 7 einerseits in den Zylinderraum 36 unterhalb des Kolbens 28 und andererseits über das Rückschlagventil 8 in den Zylinderraum 23 und weiter in den Vakiiumbehälter 9 fort. Gleichzeitig wird von einer nicht dargestellten Druckluftquelle über den Hauptluftbehälter 1 in der Druckluftleitung 2 Druck aufgebaut, welcher einerseits über das geöffnete Einlaßventil II, 15 und die Leitung 2 in den Raum 40 und über die Drosselbohrung 39 in den Zylinderraum }8 des Relaisventils 3 gelangt und andererseits im Zylinderraum 50 Druck aufbaut, welcher sich durch das geöffnete Einlaßventil 45, 46 auch in den Raum 52, die Hauptluftleitung 5 und in den unterhalb des Kolbens 42 liegenden Zylinderraum fortpflanzt.

Durch das im Zylinderraum 23 herrschende Vakuum wird der Kolben 19 und somit über die Kolbenstange 20 auch der Kolben 21 entgegen der Kraft der einstellbaren Federeinrichtung 18 nach unten gezogen und das Einlaßventil II, 15 durch die Kraft der Feder 10 mit dem nach unten gehenden Kolben 21 bei Erreichen

^fto eines bestimmten Bezugsdruckes im den Kolben 21 ebenfalls in Schlicßrichtung des Einlaßventils 11. 15 belastenden Zylinderraum allmählich geschlossen. Nach hinsteuern eines von dem Vakuum im Zylinderraum 23 abhängigen Be/ugsdruckes in den Zylinderräumen 40

⁶S und 38 des Relaisventil 3 kommt das Finlaßventil 11, 15 und das Auslaßventil 17, 27 zu einer Abschlußstellung. Auf den Kolben 28 wird durch das im Zylinderraum 36 herrschende Vakuum eine Kraftkomponentc

in Öffnungsrichtung des Einlaßventils 33, 34 ausgeübt. Der im Zylinderraum 38 herrschende Bezugsdruck wirkt auf die Differenzfläche aus der Fläche des Kolbens 29 und der Fläche des Kolbens 30 derart, daß sich ebenfalls eine Kraftkomponentc in öffnungsrichtung des Einlaßventils 33, 34 ergibt. Die Resultierende der Kraftkomponenten bewirkt ein Öffnen des Einlaßventils 33, 34, wodurch sich im Raum 41 ein Vorsteuerdruck aufbauen kann, welcher auf den Kolben 42 in Öffnungsrichtung des Einlaßventils 45, 46 wirkt. Dadurch wird das Einlaßventil 45, 46 voll geöffnet und es kann sich in der Hauptluftleitung 5 sowie im unterhalb des Kolbens 42 liegenden Raum ein Druck aufbauen, der dem Lösedruck der Druckluftbremsen entspricht, wodurch über eine nicht dargestellte Steuereinrichtung das Lösen der Druckluftbremsen im Zug eingeleitet wird.

Die Einsteuerung des im Zylinderraum 41 herrschenden Vorsteuerdruckes erfolgt dabei derart, daß dieser Vorsteuerdruck stets unabhängig von dem in der Vakuumbremsleitung 6 eingesteuerten Regelvakuum gleiche Höhe aufweist. Das heißt, bei einem hohen Regelvakuum im Zylinderraum 23 des Druckreglers 4 bzw. im Zylinderraum 36 des Relaisventils 3 wird in den Räumen 40 und 38 des Relaisventils ein geringer Bezugsdruck eingesteuert. Durch den geringeren Druck im Zylinderraum 38 wird die auf die Differenzfläche zwischen Kolben 29 und 30 wirkende Kraftkomponente auch geringer. Aus der infolge des hohen Vakuums großen Kraftkomponente von Seiten des Kolbens 28 und der kleineren Kraftkomponente der Differenzfläche der Kolben 29 und 30 ergibt sich als Resultierende die gleiche Kraft, wie sie bei einem geringeren Regelvakuum im Zylinderraum 23 bzw. im Zylinderraum 36 entsteht, da dabei der Druck in den Räumen 40 und 38 höher wird und die aus dem Druck auf die Differenzfläche zwischen Kolben 29 und 30 sich ergebende Kraftkomponente um den Betrag größer wird, um den die vom Kolben 28 herrührende Kraftkomponente abnimmt.

Der Vorsteuerdruck im Zylinderraum 41 wirkt auf die Unterseite des Kolbens 29 in Schließrichtung des Einlaßventils 33, 34, wodurch dieses in eine Abschlußstellung gelangt.

Der unterhalb des Kolbens 42 herrschende Druck bewirkt nach Erreichen der Lösedruckhöhe ein Verschieben des Kolbens 42 in eine Abschlußstellung des Einlaßventils 45, 46, d. h. das Einlaßventil 45, 46 wird geschlossen und der Raum 50 vom Raum 52 abgetrennt. Bei Leckverlusten in der Hauptluftleitung 5 oder im Zylinderraum 52 wird der Kolben 42 vom Vorsteuerdruck wieder nach unten gedrückt, das Einlaßventil 45, 46 geöffnet und aus dem Zylinderraum 50 Druck nachgespeisi.

Bei einem Bremsvorgang wird die Vakuumbremsleitung 6 belüftet und dadurch das Vakuum abgebaut. Das Rückschlagventil 8 schließt sich bei der Belüftung, so daß das Regelvakuum im Zylinderraum 23 und im Vakuumbehälter 9 aufrecht erhalten und das Einlaßventil 11, 15 geschlossen bleibt. Durch das abnehmende Vakuum im Zylinderraum 36 wird die in Öffnungsrichtung des Einlaßventils 34, 33 gerichtete Kraftkomponente des Kolbens 28 geringer, so daß die Belastung durch den auf die Kolbenfläche des Kolbens 29 wirkenden Druck so groß wird, daß das Kolbensystem 28, 29, 30 mit dem Kolbenrohr 31 in Öffnungsrichtung des Auslaßventils 33, 34 verschoben wird und der Zylinderraum 41 durch das Kolbenrohr 31 teilweise in die Atmosphäre entlüftet wird. Bei diesem Druckabfall wird der Kolben 42 durch den unter ihm herrschenden Druck in Öffnungsrichtung des Auslaßventils 46, 47 verschoben, so daß die Hauptluftleitung 5, der Zylinderraum 52 und der unterhalb des Kolbens 42 liegende Raum über die Entlüftungsbohrung 51 entsprechend dem Druckabbau im Zylinderraum 41 in die Atmosphäre entlüftet werden. Es tritt somit ein durch die Druckabsenkung in der Hauptluftleitung eingeleitetes Bremsen des Zuges auf. Die Stärke der Abbremsung der Vakuumbremsen und der Druckluftbremsen ist dabei abhängig von der Stärke der Belüftung der Vakuumbremsleitung 6.

Sollen die nun angelegten Bremsen des Zuges und des Triebfahrzeuges wieder gelöst werden, so wird in der Vakuumbremsleitung 6 wieder das Regelvakuum eingesteuert, wodurch einerseits ein Lösen der Vakuumbremsen des Triebfahrzeuges und andererseits über den Kolben 28 ein Öffnen des Einlaßventils 33, 34 bewirkt wird, bis nach einem Druckaufbau im Zylinderraum 41 und ein dementsprechend zeitweises, vom Kolben 42 gesteuertes öffnen des Einlaßventils 45, 47 ein Einsteuern eines Lösedruckes aus der Druckluftleitung 2 in die Hauptluftieitung 5 und somit ein neuerliches Lösen der Druckluftbremsen erzielt ist.

Um bei einem abgestellten Triebfahrzeug ein völliges Belüften des Vakuumbremssystems bewerkstelligen zu können, muß nach Belüften der Vakuumbremsleitung 6 eine Belüftung des Zylinderraumes 23 und des Vakuumbehälters 9 durch einen Zug von Hand an dem Auslöseventil 26 vorgenommen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vakuum-Druckluft ventil für pneumatische Bremseinrichtungen von Schienenfahrzeugen, welches vom Druckverhalten in einer Vakuumbrernsicitüfig gesteuert mittels cirtcS küibcnbctaiigien EiIi- und Auslaßventils den Druck in einer der Druckluftbremse zugehörenden Hauptluftleitung steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Betätigungskolben (42) für das Ein- und Auslaßventil (45, 46, 47) in Öffnungsrichtung des Auslaßventils (46, 47) vom Druck in der Hauptluftleilung (5) und in entgegengesetzter Wirkungsrichtung zum Öffnen des Einlaßventils von einem Vorsteuerdruck belastet ist, welcher mittels Ventileinrichtungen bei gelösten Bremsen unabhängig von der Höhe des Regelvakuums in der Vakuumbrc.nsleitung (6) auf eine bestimmte Druckhöhe einregelbar und während durch Lufteinlaß in die Vakuumbremsleitung (6) bewirkten Bremsungen proportional zum Druckanstieg in der Vakuumbremsleitung absenkbar ist.

2. Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventileinrichtungen einen Druckregler (4) und ein Relaisventil (3) umfassen, wobei der aus einer Druckluftquelle mit Druckluft versorgte Druckregler (4) von der Höhe des Regelvakuums in der Vakuumbremsleitung (6) gesteuert die Druckhöhe eines Bezugsdruckes proportional zur absoluten Druckhöhe des Regelvakuums einregelt und das vom Bezugsdruck gespeiste, den Vorsteuerdruck überwachende Relaisventil (3) ein Ein- und Auslaßventil (32. 33, 34) aufweist, welches von einem Kolbensystem (28, 29, 30) betätigt ist. das in Öffnungsrichtung des Einlaßventils (33, 34) wirkend vom Vakuum in der Vakuumbremslcitung (6) und dem Bezugsdruck und entgegengesetzt dazu in Öffnungsrichtung des Auslaßventils (32, 34) vom Vorsteuerdruck belastet ist.

3. Ventil nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Relaisventil (3) drei koaxiale, durch ein das Auslaßventil (32, 34) steuerndes Kolbenrohr (3t) verbundene Kolben (28. 29, 30) mit verschieden großen Beaufschlagungsflächen aufweist, von denen der Kolben (28) mit der größten Beaufschlagungsfläche vom Vakuum der Vakuumbremsleitung (6) und der Kolben (29) mit der nächstkleineren Beaufschlagungsfläche voir; Bezugsdruck in Öffnungsrichtung des Einlaßventils (33. 34) belastet ist und der Kolben (30) mit der kleinsten Beaufschlagungsfläche vom Bezugsdruck sowie der Kolben (29) mit der mittleren Beaufschlagungsfläche vom Vorsteuerdruck in Öffnungsrichtung des Auslaßventils (32,34) belastet ist.

4. Ventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckregler (4) ein druckentlastetes Einlaßventil (ti, 15) zum Einsteuern des Bezugsdruckes in das Relaisventil (3) aufweist, wobei das Einlaßventil (11, 15) von einem in Schließrichtung vom Bezugsdruck und dem Regelvakuum und in entgegengesetzter Wirkungsrichtung von einer einstellbaren Federanordnung (18) belasteten Kolbensystem (19, 20, 21) gesteuert ist.

5. Ventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein in seinem Vakuum durch einen Vakuumbehälter (9) vergrößerter, vom Kolbensysiem des Druckreglers (4) begrenzter und mit Regelvakuum gefüllter Zylinderraum (23) über ein in dieser Strömungsrichtung öffnendes Rückschlagventil (8) mit der Vakuumbremsleitung (6) verbunden ist.