DE2533783A1

DE2533783A1 - Steuerventil fuer druckluftbremsen, insbesondere von schienenfahrzeugen

Info

Publication number: DE2533783A1
Application number: DE19752533783
Authority: DE
Inventors: Hermann Raum
Original assignee: KNORR BREMSE GmbH; Knorr Bremse AG
Current assignee: Knorr Bremse AG
Priority date: 1974-05-14
Filing date: 1975-07-29
Publication date: 1977-02-17
Also published as: ATA277075A; FR2271087B1; SE387590B; GB1497226A; SE7504264L; DE2423430A1; DE2423430B2; FR2271087A1; AT334963B; CH588371A5; DE2533783C2

Description

München, :'..,''.'.! ^; ΐΡ11-ηη ϋ

KNOHK-BHEMSE GMBH, MüüO München 40, Hoosacher ^l !■■.-.>■ "-λ.

Steuerventil für Druckluftbremsen, insbesondere von Schienenfahrzeugen

Zusatz zu Patent .,

(.Patentanmeldung P 24 2* ^-'ü.tf

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für Druckluftbremsen der im Oberbegriff des Hauptanspruches angegebenen Gattung.

Bei einem derartigen Steuerventil nach dem nicht vorveröffentlichten Hauptpatent (Patentanmeldung

P 24 23 450.8) hat der hierbei vorgesehene Strömungsleitkörper eine Ausbildung, die im wesentlichen auf die im Beaufschlagungsraum des Ventilkolbens herrschenden Druckverhältnisse und damit auf die öffnungs- und Schließvorgänge des Ventiles von Einfluß i.;t„

Aufgabe der Erfindung ist es, den¹ "rtxömungsleitkörper eine Form zu geben, durch welche ^ -h unmittelbar am St j önu>:igsleitkcrper, zumindest a<; ^;"f tnungsvorgang dee Ventiles unterstützende Druckkraft hervorgerufen werden, ohne daß die bisherige Wirkur.anweise vom Strömungsleitkörper und Ventilkolben gemäß ntm 'dauptpatent beeinträchtigt wird. Bezweckt wirf i'Aennit, die

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Püllzeiten, insbesondere großer Bremszylinder, weiter zu verkürzen.

Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den restlichen Ansprüchen gekennzeichnet.

Nachstehend sind eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sowie eine Variante derselben anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Höchstdruckbegrenzer eines Steuerventiles für Druckluftbremsen von Schienenfahrzeugen, wobei Dreidruckorgan, Bremszylinder, Mxndestdruckbegrenzer und Vorratsbehälter schematisch angedeutet sind und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen anderen Strömungsleitkörper für den Höchstdruckbegrenzer gemäß Fig. 1 .

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Der Hochstdruckbegrenzer ist im Gehäuse 1 des zugehörigen Steuerventils angeordnet und weist einen Ventilkolben auf, der von einem Membranteller 2 mit hohlem Schaft 3 gebildet ist, wobei der Schaft 3 an dem dem Membranteller 2 abgewandten Ende mit einem Ventilteller 4 versehen und der Membranteller 2 auf der dem Ventilteller abgewandten Seite von einer flexiblen Membran 5 bedeckt ist. Der Membranteller 2 ist in einer Ausnehmung 6 eines im Gehäuse 1 angeordneten Einsatzes 7 beweglich, in welchem der Schaft 3 axial verschieblich geführt ist, abgedichtet durch einen Dicht-Hing 8. Die Membran 5 ist

t mit dem äußeren, umlaufenden Rand zwischen dem Einsatz und einem zweiten Einsatz 9 eingespannt, welcher in das Gehäuse 1 eingeschraubt ist und den anderen Einsatz 7 mittels eines Dichtringes 10 dicht im Gehäuse 1 einschließt.

Der Ventilteller 4 wirkt mit einem eingesetzten Dichtring 11 mit einem Ventilsitz 12 an einer in das Gehäuse 1 eingesetzten Buchse 13 zusammen. Eine Druckfeder 14 zwischen Gehäuse 1 und einem am Ventilteller 4 angreifenden, tropfförmigen Federteller 15 belastet den Ventilteller 4 vom zugehörigen Sitz 12 weg.

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Der Durchmesser des Ventilsitzes 12 entspricht dem Durchmesser des Schaftes 3» auf welchem neben dem Ventilteller 4 ein Ring 16 aus elastischem Material angeordnet ist, welcher eine radiale Bohrung 17 im hohlen Schaft 3 abdeckt und ein Rückschlagventil zwischen der Axialbohrung 18 des Schaftes 3 und einem Druckraum 19 im Gehäuse 1 bildet, welches zum Druckraum 19 hin öffnet.

Während die Ausnehmung 6, d.h. der Raum zwischen Membran 5 und Einsatz 7, über Bohrungen 20 entlüftet ist und mit der freien Atmosphäre kommuniziert, steht der Raum zwischen Membran 5 und dem zweiten Einsatz 9 mit der Axialbohrung 18 des Schaftes 3 in Verbindung. In diese Bohrung 18 ist ein Strömungsleitkörper 21 eingesetzt, und zwar an dem ventiltellerseitigen Ende.

Der Strömungsleitkörper 21 ist als durchgehend zylindrischer Schaft ausgebildet, konzentrisch in der unterhalb des Ventilsitzes 12 liegenden Ventilbohrung 23 angeordnet und ragt mit seinem Ende 22, welches eine ebene, kolbenwirksam ausgebildete Stirnfläche 4-3 trägt, um das geringe Maß a in einen zu einem Dreidruckorgan führenden Raum 26. Der Strömungsleitkörper 21 ist mit einem axialen Sackloch 24 versehen, welches einerseits mit der Axialbohrung 18 des Schaftes 3 kommuniziert, andererseits über Querkanäle 25 mit der Bohrung 23 in Verbindung steht. 709807/0035

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Die Bohrung 23 kommuniziert auf dt-r dem Ventilsitz .-abgewandten Seite mit dem im Vergleich zur bohrung - -." stark erweiterten kaum 26 im Gehäuse 1, welcher über eine Steuerdüse 27 und eine Leitung 28 mit dem Einlaßventil 29 des Dreidruckorgans verbunden ist, von dem lediglich das Einlaßventil 29 mit dem federbelasteten Ventilkörper 30 und ein damit zusammenwirkender Hohlstößel 31 sowie ein Baum 32 dargestellt sind. Der Raum 26 kann weiterhin über eine nicht dargestellte Leitung mit ebenfalls nicht wiedergegebenen Schaltventilen verbunden sein, welche die Druckentwicklung zum Bremszylinder 33 zu verandern vermögen.

Der Raum 32 unter dem Einlaßventil 29 des Dreidruckorgans ist durch eine Leitung 3^ direkt oder über die Steuerung eines R<laisventils mit dem Bremszylinder verbunden. Ferner ist ein Mindestdruckbegrenzer 35 vom Druck in der Leitung 3^ beaufschlagt, welcher ebenso wxe der Höchstdruckbegrenzer im Gehäuse 1 angeordnet ist. Der Druck in der Leitung 3^ wirkt auf einen Kolben oder Membranteller 36 des Mindestdruckbegrenzers 35 ein, um einen Ventilteller 37 entgegen der Wirkung einer Druckfeder 5& gegen einen Ventilsitz 39 zu drücken, von dem eine Leitung <Ί0 ohne Steuerdüse zum Einlaßventil 29 führt.

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BAD ORIGINAL

Der Druckraum 19 ist dem Höchütdruckbegrenzer und dem Mindestdruckbegrenzer 35 gemeinsam und an einen Vorratsbehälter 41 angeschlossen.

Das Steuerventil ist in Nullstellung dargestellt. Dabei nimmt das Dreidruckorgan mit dem Stößel 31 unter dem Einfluß des Hauptleitungsdruckes die dargestellte Stellung ein, und der Vorratsbehälter 41 wird von der Hauptluftleitung her mit Druckluft gefüllt. Der Druck des Vorratsbehälters 41 herrscht auch im Druckraum 19, desgleichen im Einlaßventil 29 des Dreidruckorgans, da der Mindestdruckbegrenzer 35 geöffnet ist und der Druckraum 19 somit über die Leitung 40 mit dem Einlaßventil 29 kommuniziert.

Der Höchstdruckbegrenzer, der sich zu Füllbeginn ebenfalls in Öffnungsstellung befindet, geht kurz danach, bei Erreichen eines dem Bremszylinder-Höchstdruck entsprechenden Druckes im Vorratsluftbehälter 41 in die Schließstellung über, da der auf die Membran 5 und den Membranteller 2 einwirkende Druck des Vorratsbehälters 41 den Ventilteller 4 entgegen der Wirkung der Kraft der Feder 14 verschiebt und gegen den Ventilsitz 12 drückt. Das Einlaßventil 29 bzw. dessen Ventilkörper 30 steht über das Mindestdruckventil 35 unter dem vollen Druck des Vorratsbehälters 41.

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Wird der Hauptleitungsdruck durch Betätigung eines Führerbremsventils gesenkt, dann ergibt sich ein Übergewicht des Druckes in der nicht dargestellten Steuerkammer des Dreidruckorgans, was zur Folge hat, daß der Stößel 31 sich in Fig. 1 nach oben bewegt und das Einlaßventil 29 öffnet, d.h. dessen Ventilkörper 30 entgegen dem Druck des Vorrat sb ehält er s 41 und der Wirkung der den Ventilkörper belastenden Feder vom zugehörigen Sitz abhebt. Über das geöffnete Einlaßventil 29 strömt dann Druckluft aus dem Vorratsbehälter 41 über den Raum 32 und die Leitung 34 ungedrosselt direkt oder über die Steuerung des Relaisventil s zum Bremszylinder 33.

Bei einer Stufenbremsung ist der Mindestdruckbegrenζer nach einem bestimmten Druckanstieg geschlossen. Weitere Druckluft kann vom Vorratsbehälter 41 zum Bremszylinder 33 über den sich infolge der Druckluftabströmung aus und damit Druckabsenkung im Einlaßventil 29 und dem damit kommunizierenden Beaufschlagungsraum für die Membran 5 unter der Kraft der Feder 14 öffnenden Höchstdruckbegrenzer, die Steuerdüse 27, die Leitung 28 und das geöffnete Einlaßventil 29, 30, 32 sowie die Leitung 34 strömen, bis sich am Dreidruckorgan Gleichgewicht der Kräfte eingestellt hat, was die weitere Diickluftzufuhr zum Bremszylinder 33 unterbricht. Zum Einsteuern einer stärkeren Bremsstufe wird das Einlaßventil 29 des Drei-

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druckorgans kurzzeitig geöffnet. Der Vorratsbehälter ist so dimensioniert, daß auch dann, wenn an den Bremszylinder 33 so viel Luft abgegeben ist, daß in diesem Höchstdruck herrscht, der Druck im Vorratsbehälter 41 größer als dieser Höchstdruck im Bremszylinder 33 ist.

Da der HÖchstdruckbegrenzer bei einem vorbestimmten Druck in der Leitung 28, dem Bremszylinder-Höchstdruck, schließt, wird der Druck vor dem Ventilkörper 30 nach dem Schließen des Mindestdruckbegrenzers 35ι also nach der ersten Bremsstufe, bis zum vollen Bremszylinderdruck auf einem dem Bremszylinderhöchstdruck entsprechenden Druck konstant gehalten, unabhängig vom jeweile zur Verfügung stehenden Druck im Vorratsbehälter 41. Dies kommt der Empfindlichkeit und der Einstellgenauigkeit, also der Stufbarkeit des Dreidruckorgans zugute, da zum öffnen des Einlaßventils 29 geringe und stets gleich große Schaltkräfte aufgebracht werden müssen. Weil durch den HÖchstdruckbegrenzer der vor der Steuerdüse 27 stehende Druck auf den maximalen Bremsdruck eingestellt und konstant gehalten wird, ist auch eine vom Druck i» Vorratsbehälter 41 unabhängige Mengensteuerung gewährleistet, d.h. die IFüllseite des Bremszylinders 33 wird durch unterschiedliche Drücke im Vorrat sb ehält er 41 nicht beeinflußt. Auch können dem Raum 26 über die nicht dargestellte Leitung größere Luftmengen zu Steuerzwecken entnommen werden,

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ohne daß die Steuerung über das Dreidruckorgan in nachteiliger Weise beeinflußt werden würde.

Der Strömungsleitkörper 21 bewirkt nach dem Hauptpatent einerseits mit seinem Schaft, daß bei einem Abheben des Ventiltellers 4 vom Sitz 12, während zum Einlaßventil Druckluft strömt, die Strömungsgeschwindigkeit in der Bohrung 23 der Ventilbuchse 13 erhöht ist. Da der Raum zwischen Membran 5 und Einsatz 9 mit der Bohrung 23 des Strömungsleitkörperendes 22 und Bohrung 23, also im Bereich der größten Strömungsgeschwindigkeit der die Bohrung 23 durchströmenden Luft kommuniziert, wird der auf die Membran 5 und den Membranteller 2 wirkende statische Druck schnell weiter vermindert, so daß der Abstand zwischen dem Ventilsitz 12 und dem Ventilteller 4, also der Öffnungshub des Höchstdruckbegrenzers, unter der Federkraft 14 größer wird. Dies hat zur Folge, daß der Luftdurchsatz durch den Höchstdruckbegrenzer, d.h. das in der Zeiteinheit durchströmende Luftgewicht erhöht wird, so daß sich eine Verkürzung der Bremszeiten ergibt,

Eine weitere Beschleunigung des Öffnungsvorganges des Ventiles 12, 11 bewirkt erfindungsgemäß die Stirnfläche 43 des Endes des Strömungsleitkörpers 21, 22, welche um das geringe Maß a in den Raum 26 hineinragt und dem im Raum 26 infolge der Wirkung der Steuerdüse 27 verhält-

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nismäßig geringe Strömungsgeschwindigkeit aufweisenden statischen Druck ausgesetzt ist. Während Strömungsvorgängen zum Einlaßventil 29 ist dieser statische Druck
höher als der im freien Hingspalt der Bohrung 23 herrschende Druck. Um diese Wirkung weiter zu verstärken, kann eine Vergrößerung dieser Stirnfläche 43 vorgesehen werden. In Fig. 2 ist ein entsprechendes Ausführungsbeispiel dargestellt. Das Ende 22' des Strömungsleitkörpers 21' weist eine stempeiförmige Erweiterung
mit kegel.stumpfmantelartiger Außenfläche 44 auf. Nur
aus Gründen der wirtschaftlichen Fertigung ist der
Durchmesser dieser am Ende der Erweiterung liegenden
Stirnfläche 43 derart begrenzt, daß dieses Teil bei der Montage des Ventiles von der Seite des Ventilsitzes 12 her durch die zylindrische Ventilbohrung 23 eingeführt werden kann. Die Mündungsöffnung 45 der Ventilbohrung besitzt eine Ausweitung, deren konische Begrenzungsfläche 42 parallel zu der konischen Fläche 44 verläuft und die zum Ende 22' des Strömungsleitkörpers 21' eine konzentrische Lage einnimmt. Der hierbei zwischen den Flächen 42 und 44 sich bildende, kegelringförmige Querschnitt ist daher zwar hinsichtlich seiner Größe abhängig vom Ventilhub , was aber keine nachteiligen Folgen nach sich zieht, sondern höchstens eine Stabilisierung des Ventils 11, in seiner vollen Öffnungslage, unterstützt.

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Claims

15.6.1975 11 - TPH-mt/hä £§$3783 Pat entansprüche

1.ySteuerventil 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, wobei der Höchstdruckbegrenzer vom Druck in der Verbindungsleitung zwischen dem Einlaßventil des Dreidruckorgans und dem Sitz des Hochstdruckbegrenzers in Schließrichtung beaufschlagt ist, und wobei der in einem vom Vorrat sb ehält erdruck beaufschlagten Druckraum angeordnete und vom Vorratsbehälterdruck entlastete Ventilkörper des Hochstdruckbegrenzers aus einem Ventilteller und einem mit diesem über einen eine Längsbohrung aufweisenden Ventilstößel verbundenen, in einem mit dem Druckraum nur über die Längsbohrung in Verbindung stehenden Beaufschlagungsraum befindlichen Ventilkolben besteht, der über die genannte Längsbohrung bei einem bestimmten Beaufschlagungsdruck im zwischen dem Dreidruckorgan und dem Höchstdruckbe-

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grenzer liegenden, eine Drossel stelle aufweisenden Teil der Verbindungsleitung den Ventilteller entgegen der Kraft einer Feder in seine Schließstellung bringt, wobei der Ventilteller ventilsitzseitig im Abströmungsbereich des Druckmittels zur Verminderung des auf den in Öffnungsstellung befindlichen Ventilkolben einwirkenden Druckes einen mit dem zugehörigen Ventilsitz und der anschließenden zylindrischen Ventilsitzbohrung in bekannter Weise zusammenwirkenden Strömungsleitkörper trägt, der an der Stelle niedrigsten Druckes in der Strömung um den Körper die Öffnungen mindestens eines bekannten, mit der Längsbohrung in Verbindung stehenden Querkanals aufweist, nach Patentanmeldung P 24 23 430.8, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsleitkörper (21) in seiner ganzen Länge einen zylindrischen Umfang aufweist und mit der ebenen, kolbenwirksam ausgebildeten Stirnfläche (43) seines freien Endes (22) bei geöffnetem Ventil (12,11) durch die Mündungsöffnung (45) der zylindrischen Ventilsitzbohrung (23) um ein geringes Maß(a) in einen an die Ventilsitzbohrung abströmseitig anschließenden, erweiterten Raum (26) hineinragt.

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2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsleitkörper (21') an seinem freien Ende (22¹) eine stempeiförmige Erweiterung mit kegelstumpfmantelartiger Fläche (44) aufweist, deren Bereich größten Umfanges annähernd der lichten Weite des zylindrischen Abschnittes der Ventilbohrung (23) entspricht und um das geringe Maß (a) in den Raum (26) hineinragt und daß die Mündungsöffnung (45) eine Ausweitung aufweist, deren konische Begrenzungsfläche (42) parallel zu der kegelstumpfmantelartigen Fläche (44) der stempeiförmigen Er-

Weiterung verläuft.

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