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Dreidrucksteuerventil für Druckluftbremsen, insbesondere von Schienenfahrzeugen
Bei Dreidrucksteuerventilen, wie sie für stufenweise lösbare Druckluftbremsen verwendet
werden und die eine überwachte, eine Drosselstelle, z. B. die sogenannte Empfindlichkeitsöffnung
enthaltende Verbindungsleitung zwischen ihrer Kammer konstanten Druckes und der
Hauptluftleitung aufweisen, ist es bereits bekannt, beim Lösen der Bremse und Absinken
des Bremszylinderdruckes auf einen geringen Restwert eine Verbindung zwischen der
Kammer konstanten Druckes und einem anderen Raum zwecks Druckausgleich und damit
raschem Absenken des Druckes in erstgenannter Kammer herzustellen. Diese Druckabsenkung
in der Steuerkammer während der letzten Lösephase bedingt zwar, wie beabsichtigt,
eine Löseerleichterung, bringt aber die schwerwiegende Gefahr mit sich, daß bei
einem Wiedereinbremsen, ehe der Solldruck in der Kammer konstanten Druckes erneut
erreicht ist, es zu einem immer weiteren Absinken des Steuerkammerdruckes mit der
Folge der scbließlichen Erschöpfung und damit des Ausfalles der Bremse kommt.
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Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein Dreidrucksteuerventil
der genannten Art so zu gestalten, daß ihm zwar vor der Vollösung der Bremse bereits
eine Löseerleichterung zuteil wird, ohne daß aber mit dieser Löseerleichterung ein
merkliches Absinken des Druckes in der Steuerkammer und damit die Gefahr der Erschöpfung
verbunden wäre.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwecks Ausübung
eines, die Lösetendenz des
Steuerventils verstärkenden Impulses
ein besonderes Glied vorgesehen ist, welches unter der zeitlich begrenzten Wirkung
eines Überdruckes, z. B. desjenigen in der Steuerkammer, den auf seiner einen Seite
vom Druck dieser Kammer und auf seiner anderen Seite von demjenigen der Hauptluftleitung
beaufschlagten Kolben des Steuerventils in Richtung »Vollösestellung« anstößt, wenn
der Bremszylinderdruck auf einen vorbestimmten Wert abgesunken ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer
Weise dargestellt.
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Bei einer im übrigen nicht näher gezeigten Druckluftbremseinrichtung
ist ein Dreidrucksteuerventil I bekannter Bauart vorgesehen. Dieses Steuerventil
enthält einen Kolben 3, welcher einen Raum 5, der über die Leitung 7 mit der Hauptluftleitung
9 verbunden ist, vom Raum II, der zusammen mit seiner Vergrößerung 13 die Kammer
konstanten Druckes bildet, trennt. Der Kolben 3 betätigt ein Gestänge 15, welches
bei 17 im Ventilgehäuse abgedichtet geführt ist und in einem rohrförmigen, von einem
Rückführkolben I9 umgebenen Glied 2o endet, das einerseits einen Auslaß 2I aufweist
und andererseits als Sitz 23 für ein Ventil 25 dient, das mit einem Ventil
27 zu einem Doppelventil vereinigt ist. Letzteres Ventil überwacht im Zusammenwirken
mit seinem Sitz 29 eine Leitung31, die vom Druckluftbehälter 33 zum Bremszylinder
35 führt. Der Behälter 33 wird über ein Rückschlagventil 37 aus der Hauptluftleitung
9 gefüllt. Der jeweilige Druck im Bremszylinder 35 kann sich über die Leitung 39
auf einen Kolben 41 auswirken, der im Gehäuse einer als Überwachungseinrichtung
dienenden Ventileinrichtung 43 verschiebbar gelagert ist. Dieser Kolben ist mit
einer Kolbenstange 45 verbunden, welche ihrerseits in einer Zwischenwand 47 abgedichtet
geführt ist. Diese Zwischenwand trennt den bei 49 mit der Außenluft verbundenen
Raum 51 der Überwachungseinrichtung 43 vom Raum 53, wobei der letztere bei bestimmter
Stellung der Kolbenstange 45 über deren Ausnehmung 55 in den Raum 51 und damit über
den Auslaß 49 ins Freie entlüftet wird. Der Raum 53 ist. über den die Empfindlichkeitsöffnung
57 enthaltenden Leitungsast 58 mit der Leitung 7 und damit der Hauptluftleitung
9 und über die Leitung 59 mit dem Raum 11, 13 des Dreidrucksteuerventils i verbunden.
Die Mündung der Leitung 58 im Gehäuse der Ventileinrichtung 43 bildet einen Sitz
61 für ein Ventil 63 und diejenige der Leitung 59 einen Sitz 65 für ein Ventil 67.
Das glockenförmige, als Mitnehmer für das durch eine schwache Feder 68 belastete
Ventil 63 ausgebildete Ventil 67 steht seinerseits unter der Wirkung einer Feder
69. Außerdem stützt sich die Kolbenstange 45 in der aus der Zeichnung ersichtlichen
Weise mittels einer Feder 71 am Ventil 67 ab. Die Feder 71 ist dabei stärker als
die Feder 69
bemessen.
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Am Dreidrucksteuerventil i ist zur Erzeugung eines das Lösen der Bremse
erleichternden Impulses ein Dorn 75 in der gezeigten Weise gelagert. Dieser Dorn
wird gegen die Wirkung einer Feder 77 durch einen Kolben 79 betätigt, welcher sich
in einem Zylinder 81 bewegt. Vom Raum 53 der Überwachungseinrichtung 43 führt eine
Leitung 83 zum Raum 85 des Zylinders 81. , Der Raum 87 unterhalb des Kolbens 79
steht über einen mit einer Drosseldüse 89 versehenen Leitungsast 9i ebenfalls mit
der Leitung 83 in Verbindung.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Im vollgelösten
Zustand der Bremse herrscht in der Hauptluftleitung 9 der höchste Regeldruck von
z. B. 5 atü, mit welchem über das Rückschlagventil 37 auch der Behälter 33 aufgefüllt
ist. Der Kolben 3 des Dreidrucksteuerventils i ist auf seiner in der Zeichnung oberen
Seite außer durch eine nicht näher bezeichnete schwache Feder über die Leitung 7
mit dem Druck der Hauptluftleitung beaufschlagt, während seine untere Seite unter
dem Einfluß des Druckes in der Steuerkammer 11, 13 steht. Der Kolben 41 der Überwachungseinrichtung
43 nimmt infolge des Fehlens des ihn beaufschlagenden Bremszylinderdruckes seine
in der Zeichnung obere Endlage ein, in welcher die Ventile 63 und 67 geöffnet sind.
Die Steuerkammer 11, 13 des Dreidrückventils ist damit über die Leitung 59, den
Raum 53, die Empfindlichkeitsöffnung 57 und die Leitungen 58, 7 mit der Hauptluftleitung
9 verbunden, so daß sie mit dem gleichen Höchstdruck wie der Raum 5 aufgefüllt ist.
Bei der Gleichheit der Drücke zu beiden Seiten des Kolbens 3 hält die schwache,
nicht näher bezeichnete Zusatzfeder den Kolbensatz 3, I9 in seiner unteren Endlage,
in welcher das Ventil 25 vom Sitz 23 abgehoben und damit der Zylinder 35 über den
Auslaß 21 entlüftet ist, während die Belüftungsleitung 31 durch das auf seinem Sitz
29 aufliegende Ventil 27 gesperrt ist. Bei der oberen Endlage des Kolbens
41 der Überwachungseinrichtung 43 ist die Verbindung zwischen den Räumen 51 und
53 der letzteren Einrichtung über die Nut 55 unterbrochen und der Raum 53 ist mit
dem Druck der Hauptluftleitung 9 aufgefüllt. Der im Raum 53 herrschende höchste
Leitungsdruck teilt sich über die Leitung 83 und deren Ast 9I den Räumen 85, 87
zu beiden Seiten des Kolbens 79 im Zylinder 81 mit und der Kolben wird zusammen
mit dem Dorn 75 durch die Kraft der Feder 77 in seiner in der Zeichnung oberen Endlage
gehalten, in welcher sich der Dorn außerhalb des Bewegungsbereiches des Kolbens
3 befindet.
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Zwecks Einleitung einer Bremsung wird in bekannter Weise der Druck
in der Hauptluftleitung 9 und damit auch im Raum 5 des Dreidrucksteuerventils i
verringert. Damit geht der Kolbensatz 3, 19 unter dem nunmehr vorhandenen Überdruck
in der Steuerkammer 11, 13 nach oben, schließt das Ventil 25 und öffnet das Ventil
27, womit der Bremszylinder 35 aus dem Behälter 33 über die Leitung 31 mit Druckluft
gefüllt wird. Der Druckanstieg im Zylinder wirkt sich über die Leitung
39 auch auf den Kolben 41 der Überwachungseinrichtung 43 aus und veranlaßt
denselben zu einer Bewegung, wobei das Ventil 67 durch die Kolbenstange 45 unter
Vermittlung der starken Feder 71 und Zusammendrückung der schwächeren Feder 69 in
Richtung auf seinen Sitz 65 bewegt wird. Ehe es denselben erreicht, kommt bereits
das Ventil 63 zum Aufliegen auf seinen Sitz 61, wodurch die Steuerkammer 11, 13
von der Hauptluftleitung g getrennt wird, bevor sich der durch den Drosselquerschnitt
57
zurückgehaltene Druck dieser Kammer nach der Hauptluftleitung
hin absenken kann. Der Kolben 4I, die Kolbenstange 45 und das Ventil 67 bewegen
sich nach dem Aufsetzen des Ventils 63 unter Zusammendrückung der Federn 68 und
69 weiter, bis das Ventil 67 ebenfalls seinen Sitz 65 erreicht hat. Damit
ist die Steuerkammer II, I3 auch vom Raum 53 getrennt. Der Kolben 4I führt nun zusammen
mit seiner Kolbenstange 45 unter beginnender Zusammendrückung der starken Feder
7I noch eine Restbewegung bis zur Verbindung der beiden Räume 5I und 53 durch die
Nut 55 aus. Der Raum 53 wird nun über den Raum 5I und den Auslaß 49 ins Freie entlüftet,
womit auch die Druckluft zu beiden Seiten des Kolbens 79 über die Leitung
83 entweicht, was jedoch an der Kolbenstellung und damit an der Stellung des Dornes
75 nichts ändert.
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Der Abschluß der Ventile 63 und 67 sowie die Entlüftung des Raumes
53 der Überwachungseinrichtung 43 bleiben nun über sämtliche, nicht näher zu beschreibende
Brems- und Lösestufen erhalten. Erst wenn beim Lösen der Bremse der Druck in der
Hauptluftleitung g wieder nahe seinem Höchstwert angelangt ist, also z. B. 4,8 atü
erreicht hat, kann der kurz vor der Vollösung vorhandene Restdruck im Bremszylinder
35 den Kolben 4I gegen die Kraft der Feder 7I nicht mehr halten und derselbe bewegt
sich unter Abschluß der Entlüftung 55 und anschließendem Öffnen des Ventils 67 nach
oben. Durch das Abheben des Ventils 67 von seinem Sitz 65 durch die Kraft der Feder
69 kann nunmehr Druckluft aus der Kammer II, I3 in den Raum 53 der Überwachungseinrichtung
43 und weiter in die Leitung 83 gelangen, aus welcher sie ungedrosselt in den Raum
85 oberhalb des Kolbens 79 einschießt, während die Füllung des Raumes 87
unterhalb des Kolbens durch die Drossel 89
verzögert wird. Der einseitige
Überdruck auf den Kolben 79 stößt denselben unter Überwindung der Feder 77
nach unten, wobei das Ende des Dornes 75 auf den Kolben 3 trifft und auf ihn einen
Impuls ausübt, welcher seine Bewegung in die der Vollösung entsprechende Endlage
verursacht. In dieser Endlage bleiben das Auslaßventil 25 geöffnet und das Einlaßventil
27 geschlossen, d. h., der Bremszylinder 35 entlüftet sich völlig, obwohl noch ein
geringes Druckgefälle zwischen den Räumen II, I3 einerseits und dem mit der Hauptluftleitung
g verbundenen Raum 5 des Steuerventils I andererseits herrscht. Der Kolben 4I kehrt
unter Mitnahme des Ventils 63 und damit Freigabe des Weges zwischen der Steuerkammer
II, I3 und der Hauptluftleitung g über die Empfindlichkeitsbohrung 57 nunmehr ebenfalls
in seine Endlage zurück. Der Raum 53 der Überwachungseinrichtung 43 verbleibt unter
dem Druck in. der Hauptluftleitung g, der sich nach entsprechender Verzögerung durch
die Drossel 89 schließlich auch wieder zu beiden Seiten des Kolbens 79 einstellt,
so daß die Feder 77 diesen Kolben und damit den Dorn 75 in ihre Ruhelage zurückbewegen
und dort halten kann. Dies ändert jedoch nun nichts mehr an der erreichten Endlage
des Kolbensatzes 3, I9 des Steuerventils, weil inzwischen der Druck in der Hauptluftleitung
g und damit auch im Raum 5 seinen Höchstwert wieder erreicht hat, wobei Druckgleichheit
zu beiden Seiten des Kolbens 3 herrscht und der Kolbensatz durch die nicht näher
bezeichnete schwache Feder gehalten wird.
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Die Düse 89 ist so bemessen, daß sie nach der Impulsgabe durch
den Dorn 75 den Druck im Raum 87 so rechtzeitig demjenigen im Raum 85 angleicht,
daß der Dorn 75 auch bei einem dem Lösevorgang unmittelbar folgenden erneuten Bremsen
der Bewegung des Kolbens 3 nicht hinderlich ist.
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An Stelle des Druckes in der Kammer II, I3 könnte auch ein anderer
Überdruck, z. B. derjenige in der Hauptluftleitung oder im Vorratsluftbehälter zur
Betätigung des Kolbens 79 herangezogen werden. Wird aber - wie bei dem gezeigten
Ausführungsbeispiel - der Überdruck im Raum II, I3 herangezogen, so ist die Volumenvergrößerung
dieses Raumes durch die Räume des kleinen Zylinders 8I so gering, daß die Druckkonstanz
im Raum II, I3 so weit erhalten bleibt, daß eine Erschöpfungsgefahr durch stufenweises
Absenken des Druckes nicht auftreten kann.