DE4114977A1

DE4114977A1 - Druckbegrenzungsventil

Info

Publication number: DE4114977A1
Application number: DE19914114977
Authority: DE
Inventors: Manfred Siebold
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-05-08
Filing date: 1991-05-08
Publication date: 1992-11-12

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Druckbegrenzungsventil nach der Gattung des Hauptanspruchs. Ein derartiges Druckbegrenzungsventil ist bekannt (DE-AS 17 75 580).

Bei diesem bekannten Druckbegrenzungsventil wird eine Ventilpatrone verwendet, die es gestattet, den Durchmesser des Ventilkolbens und den Durchmesser des Ventilsitzes etwa gleich groß auszubilden. Dies hat den Vorteil, daß der Begrenzungsdruck nahezu unabhängig vom Vor ratsdruck ist und daß der Durchflußquerschnitt verhältnismäßig groß gewählt werden kann. Durch die beiden gleichen Durchmesser sind die jeweils wirksamen Flächen und damit die Ansprechdrücke leicht zu be rechnen und ein großer Durchflußquerschnitt gewährleistet einen drosselfreien Durchfluß.

Nun besteht bei solchen Druckbegrenzungsventilen des öfteren die Forderung nach Einbau eines Sicherheitsventils, und der vorliegenden Anmeldung liegt das Problem zugrunde, daß der Öffnungsdruck des Si cherheitsventils knapp über dem vom Druckbegrenzungsventil bestimm ten Begrenzungsdruck liegen soll, damit in dem dem Druckbegrenzungs ventil nachgeordneten System keine unzulässig hohen Drücke auftreten können.

Vorteile der Erfindung

Das eingangs genannte Druckbegrenzungsventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß eine Wirkfläche des Sicherheitsventils von der gleichen Einstell-Fe der beaufschlagt wird, mit der auch der Begrenzungsdruck veränderbar einstellbar ist.

Auch auf diese Weise kann der Öffnungsdruck des Sicherheitsven tils - wie für manche Anwendungsfälle erforderlich - knapp über dem Begrenzungsdruck des Druckbegrenzungsventils vorgesehen werden. Dazu kommt dann noch der Vorteil, daß die Sicherheitsventil-Feder im we sentlichen lediglich Reibkräfte überwinden muß und damit weitgehend frei von Kräften bleibt, die vom Luftdruck herrühren.

Ein vorteilhaftes Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Druckbe grenzungsventils ergibt sich in Kombination mit einem Mehr kreis-Schutzventil für Wagenzug-Bremsanlagen. In neuerer Zeit wird für den Zugwagen von derartigen Wagenzügen ein höherer Bremsdruck gefordert als er für den Anhänger zulässig ist. So werden die beiden Zugwagen-Bremskreise I und II mit 10 bis 15 bar betrieben, während auf dem Anhänger nur 7 bis 8 bar Anwendung finden darf. Das hat zur Folge, daß der Anhänger-Bremskreis III und auch der Nebenverbrau cherkreis IV in ihrem Druck auf 8 bar begrenzt werden müssen und daß ein Ansprechdruck eines Sicherheits-Ventils im Druckbegrenzungsven til nur knapp über dem Begrenzungsdruck liegen darf. Mit dem vor liegenden Druckbegrenzungsventil sind diese Forderung erfüllbar.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Druckbegrenzungsventil im Schnitt und

Fig. 2 ein Vierkreis-Schutzventil mit eingebautem Druckbegrenzungsventil nach Fig. 1, ebenfalls geschnitten.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Ein Druckbegrenzungsventil 1 ist in einem hohlzylindrischen Gehäuse 2 angeordnet, dessen beidseitige Öffnungen 3 und 4 nach außen durch jeweils einen Deckel 5 und 6 abgedeckt sind. Die eine Öffnung 4 ist durch ihren Deckel 6 dicht abgedeckt, ist größer als die andere und hat eine mehrfach abgestufte Innenwand 7, deren innerer Teil eine Zylinderwand 8 für einen Kolbenteil 9 eines becherförmigen Kolben gliedes 15 bildet. Anschließend an die Zylinderwand 8 ist eine Er weiterung 10 vorgesehen, in deren Wand ein Eingang 11 mündet und an deren unterem Ende ein Ventilsitz 12 des Druckbegrenzungsventils vorgesehen ist.

Dieser Ventilsitz 12 besteht aus einem axial und radial eingespann ten Dicht-Ring 13, und der dazugehörende Schließkörper 14 wird von einer Kegelfläche des Kolbengliedes 15 gebildet, die an den Kolben teil 9 anschließt. Der Ventilsitz 12 und der Kegelflächen-Schließ körper 14 bilden das Druckbegrenzungsventil 1. Die Kegelfläche läuft aus in einen Führungsbund 16 für das Kolbenglied 15, der in einem Bohrungsteil 17 beweglich ist. In einer unteren Ausnehmung 18 der Zylinderwand 8 ist der Deckel 6 mittels eines O-Ringes 18′ und eines Sprengringes 19 festgespannt. Zwischen dem Ventilsitz 12 und dem Deckel 6 ist eine Sekundär-Kammer 20 gebildet, an die über einen seitlichen Anschluß 21 ein Nehmer, z. B. ein Vorratsbehälter ange schlossen ist.

Im Kolbenglied 15 ist ein Sicherheitsventil 22 integriert, welches dadurch gebildet ist, daß ein Boden 23 des becherförmigen Kolben gliedes 15 von diesem getrennt angeordnet ist und einen Flansch 24 hat, dessen Unterseite Schließkörper des Sicherheitsventils 22 ist.

In einer Innenwand 16′ des Führungsbundes 16 des hohlen Kolbenglie des 15 ist eine Nut 46 eingearbeitet, in die ein Haltering 47 einge sprengt ist, der einen O-Ring 48 gegen die Innenwand 16′ radial ver spannt. Auf diese Weise ist dort ein Ventilsitz 25 gebildet.

Der Boden 23 unterliegt der Kraft einer Rückstellfeder 26, die be strebt ist, den Flansch 24 auf dem Ventilsitz 25 zu halten und damit das Sicherheitsventil 22 in seiner Schließstellung zu belassen. Die Vorspannung der Rückstellfeder 26 ist einstellbar über eine Stell schraube 27, die in einer zwischen den beiden Öffnungen 3 und 4 lie genden Querwand 28 verstellbar angeordnet ist. Über einen Durchbruch 29 in der Querwand 28 ist eine die Rückstellfeder 26 aufnehmende In nenkammer 30 an Außenluft angeschlossen.

Zwischen einer Innenschulter 31 des Kolbengliedes 15 und einer Ober seite des Flansches 24 ist noch eine schwache Ventilfeder 32 des Si cherheitsventils 22 angeordnet, deren Federkraft sich in bezug auf den Sicherheitsventil-Öffnungsdruck mit der der Rückstellfeder 26 addiert. Die Schließkraft des Sicherheitsventils 22 wird nur von der Feder 32 erzeugt.

Es ist noch zu bemerken, daß die jeweils wirksamen Ventilflächen des Druckbegrenzungsventils 1 und des Sicherheitsventils 22 gleich groß oder zumindest annähernd gleich groß sind. Um dies zu verdeutlichen, sind die hier maßgeblichen Durchmesser mit d, d₁ und d₂ bezeich net. d ist der Durchmesser der Innenwand 7 bzw. des Kolbenteiles 9, d₂ ist der wirksame Durchmesser des Dicht-Ringes 13 des Druckbe grenzungsventils 1 und d₁ ist der wirksame Durchmesser des Sicher heitsventils 22.

Wirkungsweise

Vom Eingang 11 her strömt Druckluft als Geberdruck in das Druckbe grenzungsventil 1 ein. Da der Schließkörper 14 unter der Kraft der Rückstellfeder 26 den Ventilsitz 12 freigegeben hat, kann die Druck luft ungehindert in die Sekundär-Kammer 20 gelangen und von dort in den Ausgangs-Anschluß 21 zu einem Druck-Nehmer z. B. einem Vorratsbe hälter gelangen. Ist dort ein Druck von beispielsweise 8 bar er reicht, überwiegt der von unten auf das becherförmige Kolbenglied 15 wirkende Druck die Kraft der Rückstellfeder 26 und das Druckbegren zungsventil 1 schließt. Dadurch kann unabhängig von einer eventuel len weiteren Nehmerdrucksteigerung im Eingang 11 der Sekundärdruck nicht mehr weiter ansteigen.

Sollte aber durch einen Fehler im System, z. B. einer Undichtheit an den Dichtflächen im Druckbegrenzer oder durch Erwärmung im Sekundär bereich, der Sekundärdruck trotzdem weiter ansteigen, so öffnet be reits bei einem geringen Überdruck, beispielsweise bei 8,5 bar, das Sicherheitsventil 22 und läßt den zu hohen Sekundärdruck durch die Innenkammer 30 und den Durchbruch 29 zur Außenluft abströmen.

Durch die besondere Ausbildung der wirksamen Flächen (Durchmesser d, d₁ und d₂) ist ereicht, daß der Öffnungsdruck des Sicherheits ventils 22 nahe beim Druckbegrenzungsdruck liegt. In diesem Sinne ist es auch wichtig, daß die Rückstellfeder 26 so angeordnet ist, daß sie auch auf das Sicherheitsventil 22 einwirkt. Die schwache Ventilfeder 32 braucht auf diese Weise lediglich die Reibkräfte des Kolbenteils 9 an der Zylinderwand 8 sowie die Dichtkraft am Ventil sitz 25 aufzubringen.

In der Fig. 2 ist das in der Fig. 1 dargestellte Druckbegrenzungs ventil 1 in ein Gehäuse 42 eines Vierkreis-Schutzventils 33 inte griert. Gleiche Teile des Druckbegrenzungsventils 1 tragen deshalb die gleichen Bezugszeichen. Das Schutzventil 33 hat zwei über einen Kanal 36 zentral angesteuerte Überströmventile 34 und 35, die den Betriebsbremskreisen I und II zugeordnet sind, es ist jedoch nur ein Überströmventil 34 dargestellt. Diese beiden Überströmventile 34 und 35 werden unmittelbar, d. h. ohne Druckbegrenzung angesteuert, damit die Zugwagen-Betriebsbremskreise I und II mit einem hohen Druck, beispielsweise mit 15 bar über den Anschluß 37 beschickt werden kön nen.

Die Luftzuführung zu den anderen beiden Überströmventilen 38 und 39, die dem Anhänger bzw. Nebenverbraucher zugeordnet sind (nur Ventil 38 ist dargestellt), findet in der an den Eingang 11 angeschlossenen Erweiterung 10 statt (vgl. Fig. 1), und die Überströmventile 38 und 39 werden über je einen Kanal 40 bzw. 41 ebenfalls zentral ange steuert. Das Druckbegrenzungsventil 1 ist auf diese Weise dem Anhän gerbremskreis III und dem Nebenverbraucher IV vorgeordnet und sorgt dafür, daß einerseits der Luftdruck dort gewöhnlich unter 8 bar bleibt, anderseits gewährleistet es, daß bei einem Fehler im Druck begrenzer 1 oder im System der Überstromdruck nicht gefährlich an steigen kann, indem in einem solchen Fehlerfall das Sicherheitsven til 22 öffnet.

Claims

1. Druckbegrenzungsventil, das zwischen einem Geber und einem Nehmer angeordnet ist und den vom Geber eingesteuerten, für den Nehmer be stimmten Druck auf eine bestimmbare Höhe begrenzt, mit einem aus Schließglied und Sitz bestehenden Druckbegrenzungs-Ventil, ferner einem Kolbenglied, das vom Druckmittel einerseits und unter der Kraft einer der Druckmitteleinwirkung entgegenwirkenden, einstellbaren Rückstellfeder andererseits beweglich ist, wobei das Schließglied am Kolbenglied und der Sitz im Ventilgehäuse angeordnet sind, und das Kolbenglied ein becherförmiges Teil mit dem Nehmerdruck (Sekundär druck) zugekehrtem Becherunterteil ist, an dem das Ventilschließ glied angeordnet ist, und die Ventildurchmesser so ausgebildet sind, daß bei geschlossenem Ventil die dem Druck ausgesetzten, in der Öff nungsrichtung bzw. in der Schließrichtung wirksamen Flächen des Kol bengliedes gleich sind, sowie mit einem Sicherheitsventil im Druck begrenzungsventil, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Fläche (Durchmesser d₁) des Sicherheitsventils (22) mindestens annähernd gleich ist den wirksamen Flächen (Durchmesser d und d₂) des Druck begrenzungsventils (1).

2. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsventil (22) an einem Boden (23) des becherförmi gen Kolbengliedes (15) gebildet ist.

3. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß ein Becherunterteil des Kolbengliedes (15) in einen Boden (23) und in einen Führungsbund (16) aufgeteilt ist und daß der Führungsbund (16) einen Haltering (47) und der Boden (23) einen Flansch (24) tragen und daß der Flansch (24) den Schließkörper des Sicherheitsventils (22) bildet und daß der Haltering (47) einen O-Ring (48) als Ventilsitz (25) des Sicherheitsventils (22) fest spannt.

4. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der den Ventilsitz (25) bildende O-Ring (48) durch einen Halte ring (47) festgespannt ist, der in eine Nut (46) einer Innenwand (16′) des Innenschulter (25) des Führungsbundes (16) eingesprengt ist.

5. Druckbegrenzungsventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es als Teil eines Mehrkreis-Schutzventils (33) unmittelbar in ein Gehäuse (42) des Mehrkreis-Schutzventils (33) eingebaut ist.

6. Druckbegrenzungsventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil (III, IV) der Bremskreise (I, II, III, IV), insbe sondere der Anhänger-Bremskreis (III), über das Druckbegrenzungsven til (1) geführt ist.