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Steuerventil für Druckluftbremsen, vorzugsweise der mehrlösigen Bauart
für Schienenfahrzeuge Bei Steuerventilen für Eisenbahndruckluftbremsen ist es bekannt,
sogenannte, aus je einer Drosselöffnung und einer mit dieser zusammenwirkenden Druckluftkammer
bestehende Vorsteuerkreise vorzusehen, unter deren Einfluß die Be- und Entlüftung
des Bremszylinders unabhängig von dessen jeweiligem Volumen in den vorgeschriebenen
Sollzeiten verlaufen. Durch diese Vorsteuerkreise ist aber noch kein Steuerventil
geschaffen, mit welchem außer allen Bremszylindervolumina auch alle Volumina der
Bremsluftbehälter im Sinne der Erzielung einer an die Entlüftungssollzeit der Bremszylinder
angepaßten Füllzeit beherrscht werden können.
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Es ist zwar des weiteren ein Steuerventil bekannt, bei welchem eine
Abhängigkeit zwischen der Füllung des Hilfsluftbehälters und der Entlüftung des
Bremszylinders besteht. Aber auch damit ist die letztgenannte universelle Wirkung
nicht erreicht, denn es fehlen bei diesem Steuerventil wiederum die Mittel zur volumenunabhängigen
Be- und Entlüftung des Bremszylinders.
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Die Gesamtheit der volumenunabhängigen Be-und Entlüftung des Bremszylinders
sowie Füllung des Bremsluftbehälters innerhalb eines Steuerventils liegt schließlich
auch nicht bei einer anderen bekannten Bremseinrichtung vor, bei welcher neben den
Vorsteuerkreisen für die Be- und Entlüftung des Bremszylinders ein Füllventil für
den Hilfsluftbehälter vorgesehen ist, welches als Abschlußorgan in Abhängigkeit
vom Druck in einem dieser Vorsteuerkreise die Behälterfüllung freigibt bzw. sperrt,
ohne daß der Behälterdruck selbst einen steuernden
Einfluß auf das
Füllventil ausübt. Mit dieser Einrichtung ist keine Regelung der Behälterfüllung
im Sinne der vom Behältervolumen unabhängigen Anpassung der Füllzeit an die Entlüftungszeit
des Bremszylinders möglich. Zur Erreichung dieser richtigen Füllzeit ist es bei
dieser bekannten Einrichtung vielmehr notwendig, in der Fülleitung eine Düse vorzusehen,
die aber dem Behältervolumen besonders angepaßt, d. h. mit jeder Änderung der Behältergröße
ausgewechselt werden muß.
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Demgegenüber läßt sich die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe
der Schaffung eines Steuerventils, welches als Gerät in gleicher Aufmächung (also
ohne Auswechslung von Düsen usw.) bei allen Volumina sowohl der Bremszylinder als
auch der Bremsluftbehälter die vorgeschriebenen Zeiten der Be- und Entlüftung bzw.
der Füllung einsteuert, nur durch die Vereinigung folgender Einrichtungen lösen:
a) eine Einrichtung, welche beim Bremsen die Belüftung des Bremszylinders so steuert,
daß der Anstieg des Bremszylinderdruckes unabhängig vom Volumen des Bremszylinders
in einer Sollzeit verläuft, b) eine Einrichtung, welche beim Lösen die Entlüftung
des Bremszylinders so steuert, daß die Verringerung des Bremszylinderdruckes unabhängig
vom Volumen des Bremszylinders in einer Sollzeit verläuft, c) eine Einrichtung,
welche beim Lösen in Abhängigkeit von dem unter b) genannten Verlauf des Bremszylinderdruckes
oder einem mit diesem gesetzmäßig zusammenhängenden Druckverlauf einerseits und
dem ansteigenden Druckverlauf in dem die Bremsluft enthaltenden Behälter andererseits
die Füllung des letzteren fortlaufend so steuert, daß er unabhängig von seinem Volumen
in der Sollzeit zur Entlüftung des Bremszylinders seinen vorgeschriebenen Druck
erreicht.
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Die Vereinigung dieser Einrichtungen führt, über eine Summierungswirkung
weit hinausreichend, zu einem Steuerventil, das erstmalig als wirklich universell
bezeichnet werden kann. Dabei ist es im Rahmen der Erfindung vorteilhaft, die vereinigten
Einrichtungen in folgender Weise zu gestalten: a) ein aus einer Drosselöffnung und
einer mit dieser zusammenwirkender Druckluftkammer bestehender, ventilüberwachter
Vorsteuerkreis, dessen Druckverlauf das Ventil für die Belüftung des Bremszylinders
zwecks Erzielung eines vom jeweiligen Bremszylindervolumen unabhängigen Verlaufes
des Bremsdruckanstieges steuert, b) ein aus einer Drosselöffnung und einer mit dieser
zusammenwirkender Druckluftkammer bestehender zweiter ventilüberwachter Vorsteuerkreis,
dessen Druckverlauf das Ventil für die Entlüftung des Bremszylinders zwecks Erzielung
eines vom jeweiligen Bremszylindervolumen unabhängigen Verlaufes der Bremsdruckverringerung
steuert, c) eine Ventileinrichtung, welche beim Lösen der Bremse unter dem Einfluß
des Druckverlaufes in dem unter b) genannten Vorsteuerkreis und dem ansteigenden
Druckverlauf in dem die Bremsluft enthaltenden Behälter die Füllung des letzteren
fortlaufend so steuert, daß er unabhängig von seinem Volumen in der Sollzeit zur
Entlüftung des Bremszylinders einen vorgeschriebenen Druck erreicht.
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In der Zeichnung ist in schematischer Weise ein Steuerventil für Druckluftbremsen
gezeigt, an welchem Ausführungsbeispiel Anordnung und Wirkungsweise der erfindungsgemäßen
Kombination erläutert werden sollen.
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Die dargestellte Steuerventileinrichtung setzt sich zusammen aus einem
an sich bekannten Vorsteuerventil I und einem den Druck im Bremszylinder 3 überwachenden
Hauptsteuerventil 5 ebenfalls bekannter Bauart. Zwischen beide Ventile ist die Hilfssteuerkammer
7 geschaltet, wobei sie leitungsmäßig mit dem Raum 9 des Hauptsteuerventils 5 und
dem Raum II des Vorsteuerventils I verbunden ist. In den Raum II des Vorsteuerventils
mündet außerdem eine mit einem Rückschlagventil I3 ausgerüstete, mit ihrem anderen
Ende an die Hauptluftleitung I4 angeschlossene Leitung I5, in welche ein Umschalthahn
I7 eingegliedert ist, welcher die für die verschiedenen Zugarten bestimmten Lösebohrungen
enthält. Es sind in der Zeichnung der Einfachheit halber nur eine Bohrung I9 für
Güterzug- und eine weitere, 2I, für Personenzugbetrieb dargestellt. Im Innern des
Vorsteuerventils I ist ein Kolben 23 verschiebbar gelagert, welcher ein Ventil 25
sowie ein Ventil 27 betätigt. Das Ventil 25 überwacht einen Auslaß 29, welcher in
eine Kaminer 3I führt, an die sich die Leitung 33 anschließt. In die Leitung 33
ist ein weiterer Umschalthahn 35 eingegliedert, welcher die Bremsbohrungen 37 für
Güterzug- und 39 für Personenzugbetrieb enthält. Die beiden Umschalthähne I7 und
35 sind mechanisch gekuppelt (bei 41) und können gemeinsam gedreht werden. Von der
Hauptluftleitung I4 führen noch zwei Leitungszweige 43 und 45 zum Zweidruckventil
I, wobei die Leitung 45 gegenüber ihrer Fortsetzung 47 durch das Ventil 27 überwacht
wird. Die Leitung 47 mündet an einer Ventileinrichtung 49 und wird in derselben
ihrerseits durch ein Ventil 5I, welches dem Ventil 27 nachgeschaltet ist, überwacht.
Dieses Ventil wird durch einen Kolben 53 gegen die Kraft der Feder 55 betätigt und
sperrt die Leitung 47 entweder ab oder entlüftet sie über den Auslaß 57 ins Freie.
Der Kolben 53 steht auf seiner in der Zeichnung linken Seite unter dem konstanten
Druck der Steuerkammer 59 des Hauptsteuerventils 5, der ihm über die Leitung 6I
vermittelt wird. Auf der in der Zeichnung rechten Seite wird der Kolben 53 außer
durch die Feder 55 durch den Druck in der Hauptluftleitung I4 beaufschlagt, der
ihm durch die Leitung 63 zugeführt wird. Die eine Wand der Steuerkammer 59 im Hauptsteuerventil
5 wird durch einen Kolben 65 gebildet, welcher eine Füllöffnung 67 für die Kammer
59 aufweist, wobei diese Öffnung durch ein Ventil 69 überwacht wird. Dieses Ventil
ist mit einem rohrförmigen Glied 71 gekuppelt, das einen Auslaß 73 besitzt und außerdem
einen Kolben 75 trägt. Das in der Zeichnung obere Ende des rohrförmigen Gliedes
71 dient als
Sitz für einen Ventilteller 77, welcher mit einem weiteren
Ventilteller 79 gekuppelt ist. Letzterer Teller überwacht die vom Vorratsluftbehälter
81 zum Bremszylinder 3 führende Leitung 82. Außerdem ist in der aus der Zeichnung
ersichtlichen Weise auch die Leitung 33 über das Hauptsteuerventil 5 an den Bremszylinder
3 angeschlossen. Am Vorratsluftbehälter 81 mündet eine Leitung 83, welche zu einem
Raum 85 einer Ventileinrichtung 87 führt. Der Raum 85 ist durch einen Kolben 88
von einem weiteren Raum 89 getrennt, der in leitender Verbindung mit der Hilfssteuerkammer
7 steht. Der Kolben 88 betätigt ein Ventil 9I und wird durch eine Feder 93 im Sinne
des Abschlusses dieses Ventils beeinflußt. Das Ventil 9I trennt im geschlossenen
Zustand die Leitung 83 von einer Leitung 95, welche mit der Hauptluftleitung 14
verbunden ist.
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Die im erfindungsgemäßen Zusammenhang wichtige Wirkungsweise der beschriebenen
Einrichtung ist folgende: Wird zwecks Einleitung einer Bremsung der Druck in der
Hauptluftleitung 14 verringert, so wirkt sich diese Druckminderung über die Leitung
43 auch auf den Kolben 23 aus, wodurch dieser in bekannter Weise infolge des Überdruckes
im Raum II zu einer Bewegung gegen die Kraft der Feder 97 unter Öffnen der Ventile
25 und 27 veranlaßt wird. Über das Ventil 27 strömt Druckluft aus der Hauptluftleitung
14 in die Leitung 47 und weiter über das offene Ventil 51 und den Auslaß 57 ins
Freie. Diese Strömung bleibt so lange aufrechterhalten, bis der mit dem Druck in
der Hauptluftleitung 14 fallende Druck auf der rechten Seite des Kolbens 53 gegenüber
dem auf der linken Seite dieses Kolbens herrschenden konstanten Druck der Steuerkammer
59 des Hauptsteuerventils 5 so stark abgesunken ist, daß die Kraft der Feder 55
überwunden und das Ventil 51 geschlossen wird. Der Hauptleitungsdruck wird also
unabhängig von dem jeweiligen Leitungsvolumen immer um den gleichen Betrag abgesenkt,
welcher nur durch die zur Überwindung der Feder 55 notwendige Druckdifferenz bestimmt
wird. Die durch den Abfluß der Hauptleitungsluft über den Auslaß 57 bedingte rasche
Druckabsenkung veranlaßt das Vorsteuerventil I zu einer entsprechend kräftigen Öffnungstendenz
des Ventils 25, womit die Druckluft aus dem Raum 9 und der Hilfssteuerkammer 7 in
den Raum 31 schießen kann. Dies bedeutet eine plötzliche Druckverringerung im Raum
9 des Hauptsteuerventils, wodurch das letztere in bekannter Weise unter Abschluß
des Ventils 69 und des Auslasses 73 das Ventil 79 für die Speisung des Bremszylinders
3 aus dem Vorratsluftbehälter 81 öffnet. Die Druckluft schießt in den Bremszylinder
unter Erzeugung des Mindestdruckes, der auf Grund der Wirkung der Ventileinrichtung
49 völlig unabhängig vom Hauptleitungsvolumen des Wagens immer dieselbe Höhe erreicht.
Nach Erreichung des Mindestdruckes und nunmehr gefüllter Kammer 31 wird die jeweils
eingestellte Bremsbohrung 37 oder 39 für den weiteren Abfluß der Druckluft aus den
Räumen 7 und 9 maßgebend. Diese Bohrung wirkt mit den Räumen 7 und 9 als Vorsteuerkreis,
und. das Hauptsteuerventil 5 reagiert dabei derart, daß es bei großem Zylinder 3
das Ventil 79 weit und bei kleinem Zylinder weniger weit aufmacht, mit der Folge,
daß die Zeit bis zur Erreichung der gewünschten Bremsstufe in jedem Fall dieselbe
ist. Durch die Bremsbohrungen, welche mit Hilfe des Umschalthahnes 35 je nach der
Zugart in Wirklage gebracht werden können, wird also unabhängig vom jeweiligen Zylindervolumen
der gewünschte Bremsverlauf erzielt.
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Beim Lösen der Bremse wird der Druck in der Hauptluftleitung 14 erhöht,
was über die Leitung 15 und die jeweils eingeschaltete Lösebohrung I9 oder 21 eine
entsprechende Druckerhöhung in der Hilfssteuerkammer 7 und im Raum 9 des Dreidruckventils
mit sich bringt. Die Bohrungen I9 oder 21 bilden dabei mit den Räumen 7, 9 wieder
einen Vorsteuerkreis. Diese Druckerhöhung ist maßgebend für den Löseverlauf der
Bremse, wobei das Hauptsteuerventil5 wieder so wirkt, daß sich für alle Zylindervolumen
die gleiche Lösezeit ergibt. Somit ist durch das Zusammenwirken der jeweils eingestellten
Lösebohrung I9 oder 21 mit den Räumen 7, 9 auch für den Lösevorgang die völlige
Unabhängigkeit der Einrichtung vom Bremszylindervolumen erreicht.
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Während des Lösevorganges muß außer der Hilfssteuerkammer und dem
Raum 9 auch der Vorratsluftbehälter 81 wieder auf den dem höchsten Regeldruck der
Hauptluftleitung 14 entsprechenden Druck aufgefüllt werden, und zwar in zeitlicher
Übereinstimmung mit dem Lösevorgang. Zu diesem Zweck ist die Ventileinrichtung 87
vorgesehen. Bei Drucküberschuß in den Räumen 7, 9 gegenüber dem Raum 81 wird der
Kolben 88 gegen die Kraft seiner Feder 93 unter Öffnen des Ventils 9I betätigt.
Damit strömt Druckluft über die Leitung 95 und das Ventil 9I zum Behälter 8I. Sobald
nun der Druck in diesem Behälter, der auch im Raum 85 der Ventileinrichtung 87 herrscht,
wieder aufholt, wird das Ventil 9I erneut geschlossen und bleibt in diesem Zustand
so lange, bis wieder der erforderliche Drucküberschuß in den Hilfssteuerräumen herrscht.
Unabhängig von der Größe des Behälters 81 wird der letztere somit immer in der richtigen
Zeit unter Führung durch den Druckanstieg in Hilfssteuerkammer 7 und Raum 9 gefüllt.
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Die vorstehenden Ausführungen zeigten, daß durch die mit den Umschalthähnen
17 und 35 verbundenen Löse- bzw. -bremsbohrungen als Glieder von Vorsteuerkreisen
und die Ventileinrichtung 87 zur Füllungsüberwachung des Vorratsluftbehälters 81
für die Bremsluft ein Steuerventil geschaffen ist, welches infolge seiner Unabhängigkeit
von allen bei einer Bremseinrichtung veränderlichen Größen in gleicher Aufmachung
für jeden Fall verwendet werden kann.