EP2619056A1 - Pneumatisches steuerventil zur geregelten druckluftbeaufschlagung eines bremszylinders - Google Patents

Pneumatisches steuerventil zur geregelten druckluftbeaufschlagung eines bremszylinders

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Publication number
EP2619056A1
EP2619056A1 EP11757272.7A EP11757272A EP2619056A1 EP 2619056 A1 EP2619056 A1 EP 2619056A1 EP 11757272 A EP11757272 A EP 11757272A EP 2619056 A1 EP2619056 A1 EP 2619056A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
compressed air
control valve
pneumatic control
valve
throttle
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11757272.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Simon Czypionka
Martin Heller
Michael Krusche
Vladimir Krylov
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Original Assignee
Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH filed Critical Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Publication of EP2619056A1 publication Critical patent/EP2619056A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/10—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release
    • B60T13/24—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release the fluid being gaseous
    • B60T13/26—Compressed-air systems
    • B60T13/36—Compressed-air systems direct, i.e. brakes applied directly by compressed air
    • B60T13/365—Compressed-air systems direct, i.e. brakes applied directly by compressed air for railway vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T15/00—Construction arrangement, or operation of valves incorporated in power brake systems and not covered by groups B60T11/00 or B60T13/00
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    • B60T15/18—Triple or other relay valves which allow step-wise application or release and which are actuated by brake-pipe pressure variation to connect brake cylinders or equivalent to compressed air or vacuum source or atmosphere
    • B60T15/184—Railway control or brake valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60T15/36—Other control devices or valves characterised by definite functions
    • B60T15/48—Other control devices or valves characterised by definite functions for filling reservoirs

Definitions

  • Pneumatic control valve for regulated
  • Compressed air is applied to a brake cylinder
  • the present invention relates to a pneumatic control valve for controlled
  • Compressed air supply of a connectable via a compressed air connection C Compressed air supply of a connectable via a compressed air connection C.
  • Brake cylinder with at least one integrated seat valve arrangement for loading or bleeding the brake cylinder in accordance with the pressure in a connectable by compressed air connection L main air line, with additional valve means for controlled
  • Refilling a vorrats Kunststoff disposers connectable by a compressed air connection R are integrated during the bleeding time of the brake cylinder.
  • the field of application of the present invention extends to rail vehicle construction.
  • pneumatic control valves of interest here are used as actuators for the brake cylinder filling.
  • Actuator also controls the filling of the auxiliary air tank or storage air tank and forms in its main function in accordance with the pressure in the main air line HL of the
  • control valve forms the central brake control of each indirectly acting automatic Einttingbuch Kunststoffbremse to control depending on the induced pressure in the main air line L, the loading or venting of the connected brake cylinder directly or as a pilot pressure for a downstream main part.
  • Brake cylinders are manufactured.
  • control valve Within the control valve is a two-sided pressurizable control piston, which is the main component of a piston set, with the help of different effective areas for the main air line pressure L, the brake cylinder pressure C and a
  • Control chamber pressure A generates different actuating forces to actuate a double seat valve arrangement for venting or bleeding the connected brake cylinder.
  • the compressed air brake With the pneumatic control valve, the compressed air brake is brought to the operating pressure via the main air line HL when filling with compressed air.
  • the filling completion is achieved when the pressures L, R and A have the same pressure level.
  • the pressure in the main air line HL is lowered.
  • the pressure constellation on the piston set this is set in motion as soon as the force of an integrated compression spring is overcome.
  • the multiresolution control valve assumes the braking position. This initially closes the first connection on the double seat valve for the vent from the compressed air port C of the brake cylinder and then opens the second
  • Compressed air connection R is connected via the compressed air connection C to the brake cylinder, whereby the brake cylinder pressure builds up in the brake cylinder.
  • the pressure in the main air line HL is increased.
  • the piston set moves to take the release position.
  • the brake cylinder pressure breaks down until a final position is taken.
  • compressed air flows from the main air line HL via an integrated check valve in the direction of compressed air connection L of the main air line to the reservoir air tank to refill this, so that the pneumatic control valve is ready for a new brake.
  • Main air line HL in the rear tension part This has an extension of the release time of the air brake and a slower filling of the reservoir tank in the rear tension part result. Particularly noticeable is the compressed air consumption by the supply air tank at a Guassin, so a pulsed impingement with compressed air.
  • the supply air tank in the front part of the train are partially overcharged and the Greps, etc.
  • the invention includes the technical teaching that the additional valve means of the pneumatic control valve comprise a spring-reset throttle valve, which are inserted into a valve R from the internal port R-channel out to a
  • the advantage of the solution according to the invention lies in the fact that such a spring-reset throttle valve, which is constructed from a few individual parts, can be integrated space-saving in the region of the R channel of the control valve.
  • a screw plug is provided in the region of the compressed air connection R for the supply air tank, which is provided by the
  • inventive reseated throttle valve can be easily replaced to the pneumatic control valve to the function of a controlled
  • the spring-return throttle valve actuates the main air line pressure, which flows in the direction of Vorrats Kunststoff employer Dmck Kunststoffan gleich R of the pneumatic control valve, an integrated piston against the force of an associated return spring such that the piston assumes a minimum throttle cross-section in the extended basic position and in the retracted Actuating position sets a maximum throttle cross-section.
  • the operation of the spring-return throttle valve is based on a
  • Throttle cross-section safe With increasing pressure, the piston reaches the retracted operating position, in which the throttle cross-section is maximum. To realize this functionality is proposed to form a coaxial throttle pin directly on the piston, which generates the different throttle cross-sections with a stationary passage bore surrounding it as a function of the piston position.
  • the minimum throttle cross-section can be produced by a circular segment-like recess in the middle region of the throttle pin, which can be introduced, for example, in the form of a milling notch or the like.
  • the maximum throttle cross-section can be generated via the circular outer cross-section of the throttle pin, which forms an annular gap with the passage bore surrounding it, and a smaller one
  • Flow cross-section has as the flow cross-section produced in the region of the circular segment-like recess on the throttle pin. In principle sinks with the stroke of the piston, the recess on the throttle pin in the passage bore.
  • Brake pressure can still reach the prescribed pressure value in a follow-up braking.
  • Control valve is built this shared.
  • a main part for brake pressure generation and a line part for pilot control is present, which are flanged to a common valve carrier with integrated compressed air connections R, C, L.
  • the line part to an integrated control piston which is acted upon from one side via a first control chamber through the main line pressure L and from the opposite side via a second control chamber with a reference pressure to a piston valve with a first seat valve assembly, a pilot pressure for the Body to produce.
  • the main part has a relay valve function and switches via an integrated second seat valve assembly fed by the reservoir pressure, the brake cylinder pressure.
  • additional compressed-air brake-specific additional functions are integrated in the line section and in the main section.
  • the throttle valve according to the invention for the controlled refilling of the storage air tank is designed as a cartridge-like Einschraubventil.
  • the throttle valve can be screwed into the housing of the main part instead of one in the interest here pneumatic control valves otherwise arranged screw plug.
  • a pneumatic pilot valve can be retrofitted with the controlled refilling function according to the invention.
  • Figure 1 is a partial longitudinal sectional view of a split pneumatic
  • Figure 2 is a longitudinal section of a spring-loaded throttle valve as a cartridge-like
  • Figure 3 is a graphical representation of the time course of refilling a
  • the pneumatic control valve for the regulated pressurization of a - not shown - brake cylinder of a pneumatic brake system for a rail vehicle divided and consists in principle of a main part 1 and a Conduit part 2, which are both flanged to a central valve support member.
  • the main part 1 essentially serves to generate brake pressure and exerts this switching function via a seat valve arrangement integrated therein.
  • the generation of the brake pressure is fed from a compressed air connection R, which establishes the connection to a supply air reservoir.
  • the brake cylinder is arranged on a compressed air connection C on the valve support part 3.
  • the main part 1 is operated via a pneumatic pilot control, which is connected by the line part 2 via a seat valve arrangement 5 integrated therein.
  • Poppet valve assembly 5 is actuated via a control piston 6 which is acted upon from one side via a first control chamber 7 by a main air line pressure, which is supplied from a - not shown - main air line HL coming via a compressed air connection L of the valve carrier 3. From the opposite side of the control piston 6 is acted upon via a second control chamber 8 with a reference pressure.
  • a screw plug 9 is screwed, which closes a valve-internal R-channel 11 from the atmosphere.
  • the aforementioned closure screw 9 is exchangeable against a spring-restored throttle valve 10 illustrated in FIG. 2.
  • the throttle valve 10 is designed as a cartridge-like valve
  • the spring-return throttle valve 10 serves as an additional valve means a controlled refilling of the supply air tank during the venting time of the brake cylinder, ie during the release of the compressed air brake.
  • an axially adjustable piston 12 is inserted into the spring-return throttle valve 10, which is actuated against the force of a restoring spring 13 by the compressed air flowing in the direction of supply air reservoir.
  • the piston 12 takes in the extended basic position shown here, a maximum throttle cross section, whereas in the retracted operating position, a minimum throttle cross section is set.
  • a coaxially integrally formed on the piston 12 throttle pin 14 in cooperation with a throttle pin 14 surrounding stationary passage bore 15 in response to the piston position.
  • the stationary passage bore 15 is introduced into the screw housing 16 of the pneumatic control valve on the bottom side.
  • the throttle pin 14 has a circular segment-like recess 17. The minimum throttle cross-section, however, by the interaction of the circular
  • the refilling behavior is variable for the storage air tank via a screwed in a screw 18 adjusting screw 19.
  • the adjusting screw 19 acts on the opposite end of the piston 12 of the
  • FIG. 3 the pressure curve for the refilling of the supply air tank along the time jet t is illustrated. From a pressure value of 4.5 bar, throttling begins at the relevant characteristic I. From this event, the further refilling of the storage tank takes place more slowly up to the maximum value of 5.5 bar. If the
  • the switching value for the throttling can be selected depending on the requirement.
  • the characteristic II Schematically represents the course of the corresponding effective cross section of the valve.
  • a fast filling takes place with an effective cross section of about 1.3 mm; throttled filling with a cross section of approx. 0.7mm.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Valves And Accessory Devices For Braking Systems (AREA)

Abstract

Pneumatisches Steuerventil zur geregelten Druckluftbeaufschlagung eines über einen Druckluftanschluss (C) anschließbaren Bremszylinders, mit mindestens einer integrierten Sitzventilanordnung (4,5) zum Be- oder Entlüften des Bremszylinders nach Maßgabe des Drucks in einer per Druckluftanschluss (L) anschließbaren Hauptluftleitung, wobei zusätzliche Ventilmittel zum gesteuerten Wiederauffüllen eines über einen Druckluftanschluss (R) anschließbaren Vorratsluftbehälters während der Entlüftungszeit des Bremszylinders integriert sind, wobei die zusätzlichen Ventilmittel ein federrückgestelltes Drosselventil (10) umfassen, das in einen vom Druckluftanschluss (R) ausgehenden ventilinternen R-Kanal (11) eingefügt sind, um ein gedrosseltes Wiederauffüllen des Vorratsluftbehälters über zumindest einen Teil der Entlüftungszeit des Bremszylinders zu gewährleisten.

Description

Pneumatisches Steuerventil zur geregelten
Druckluftbeaufschlagung eines Bremszylinders
Die vorliegende Erfindung betrifft ein pneumatisches Steuerventil zur geregelten
Druckluftbeauschlagung eines über einen Druckluftanschluss C anschließbaren
Bremszylinders, mit mindestens einer integrierten Sitzventilanordnung zum Be- oder Entlüften des Bremszylinders nach Maßgabe des Drucks in einer per Druckluftanschluss L anschließbaren Hauptluftleitung, wobei zusätzliche Ventilmittel zum gesteuerten
Wiederauffüllen eines durch einen Druckluftanschluss R anschließbaren Vorratsluftbehälters während der Entlüftungszeit des Bremszylinders integriert sind.
Das Einsatzgebiet der vorliegenden Erfindung erstreckt sich auf den Schienenfahrzeugbau.
Hierbei kommen im Rahmen pneumatischer Bremsanlagen die hier interessierenden pneumatischen Steuerventile als Stellglied für die Bremszylinderbefüllung zum Einsatz. Das
Stellglied steuert dabei auch die Füllung der Hilfsluftbehälter oder Vorratsluftbehälter und bildet in seiner Hauptfunktion nach Maßgabe des Drucks in der Hauptluftleitung HL des
Schienenfahrzeuges einen dem entsprechenden Bremszylinder- oder Vorsteuerdruck aus.
Dabei bildet das Steuerventil das zentrale Bremssteuerorgan jeder indirekt wirkenden selbsttätigen Einkammerdruckluftbremse, um in Abhängigkeit der in der Hauptluftleitung L herbeigeführten Druckänderung das Be- oder Entlüften des angeschlossenen Bremszylinders direkt oder als Vorsteuerdruck für ein nachgeschaltetes Hauptteil zu steuern.
LK:hv Aus dem Fachbuch„Grundlagen der Bremstechnik" (KNORR-BREMSE GMBH, 2. Auflage, 2003, Seite 118 ff.) geht der prinzipielle Aufbau und die Wirkungsweise eines hier interessierenden mehrlösigen Steuerventils hervor. Das pneumatische Steuerventil ist einteilig ausgefüllt und an einem Steuerventilträger angeflanscht, worüber die notwendigen
Druckluftverbindungen mit der Hauptluftleitung, dem Vorratsluftbehälter sowie dem
Bremszylinder hergestellt werden.
Innerhalb des Steuerventils befindet sich ein beidseitig druckbeaufschlagbarer Steuerkolben, welcher Hauptbestandteil eines Kolbensatzes ist, der mit Hilfe unterschiedlich wirksamer Flächen für den Hauptluftleitungsdruck L, dem Bremszylinderdruck C und einem
Steuerkammerdruck A verschiedene Stellkräfte erzeugt, um eine Doppelsitzventilanordnung zum Be- oder Entlüften des angeschlossenen Bremszylinders zu betätigen.
Mit dem pneumatischen Steuerventil wird die Druckluftbremse beim Auffüllen mit Druckluft über die Hauptluftleitung HL auf den Betriebsdruck gebracht. Der Füllabschluss ist erreicht, wenn die Drücke L, R und A die gleiche Druckhöhe besitzen. Beim Bremsen wird der Druck in der Hauptluftleitung HL abgesenkt. Durch die Änderung der Druckkonstellation am Kolbensatz wird dieser in Bewegung versetzt, sobald die Kraft einer integrierten Druckfeder überwunden wird. Das mehrlösige Steuerventil nimmt in Folge dessen die Bremsstellung ein. Dabei schließt sich zunächst die erste Verbindung am Doppel sitzventil für die Entlüftung vom Druckluftanschluss C des Bremszylinders und anschließend öffnet sich die zweite
Verbindung. Hierdurch strömt die Druckluft vom Vorratsluftbehälter, der über den
Druckluftanschluss R angeschlossen ist über den Druckluftanschluss C zum Bremszylinder, wodurch sich der Bremszylinderdruck im Bremszylinder aufbaut.
Zum Lösen der Druckluftbremse wird der Druck in der Hauptluftleitung HL erhöht. Infolge dessen bewegt sich der Kolbensatz, um die Lösestellung einzunehmen. Hierdurch entsteht eine entlüftende Verbindung vom Druckluftanschluss C des Bremszylinders zum Entlüftungsanschluss, der an die Atmosphäre geht. Der Bremszylinderdruck baut sich ab, bis eine Abschlussstellung eingenommen wird. Gleichzeitig strömt allerdings Druckluft der Hauptluftleitung HL über ein integriertes Rückschlagventil in Richtung Druckluftanschluss L der Hauptluftleitung zum Vorratsluftbehälter, um diesen wieder aufzufüllen, damit das pneumatische Steuerventil für eine erneute Bremsung bereit ist.
Der durch das Wiederauffüllen der Vorratsluftbehälter verursachte Druckluftverbrauch verlangsamt insbesondere bei langen Schienenfahrzeugverbänden das Auffüllen der
Hauptluftleitung HL im hinteren Zugteil. Dies hat eine Verlängerung der Lösezeit der Druckluftbremse und ein langsameres Füllen der Vorratsluftbehälter im hinteren Zugteil zur Folge. Besonders deutlich spürbar ist der Druckluftverbrauch durch die Vorratsluftbehälter bei einem Füllstoß, also einem impulsartigen Beaufschlagen mit Druckluft. Hier werden die Vorratsluftbehälter im vorderen Zugteil teilweise Überladen und der Füllstoß flacht nach wenigen Wagen komplett ab.
Zur Vermeidung der vorgenannten Problematik sind aus dem allgemeinen Stand der Technik Lösungen bekannt, die Füllstöße unterdrücken, indem ein gesteuertes Wiederauffüllen der Vorratsluftbehälter mit zusätzlichen Ventilmitteln erfolgt. Das Grundprinzip einer solchen gesteuerten Wiederauffüllung ist, dass diese in einer bestimmten Phase des Lösens der Druckluftbremse, also während der Entlüftungszeit des Bremszylinders, über einen verringerten Strömungsquerschnitt erfolgt. Hierdurch wird das Wiederauffüllen deutlich verlangsamt und es geht weniger Druckluft in die Vorratsluftbehälter, so dass mehr Druckluft zum Auffüllen der Hauptluftleitung HL im hinteren Zugteil zur Verfügung steht. Andererseits müssen die Vorratsluftbehälter jedoch zumindest soweit mit Druckluft befüllt werden, dass genügend Druckluft für eine Folgebremsung zur Verfügung steht. Durch ein solches gesteuertes Wiederauffüllen der Vorratsluftbehälter werden Füllstöße vermieden oder gelangen nur eingeschränkt in die Vorratsluftbehälter. Die hierfür bislang verwendeten zusätzlichen Ventilmittel sind recht komplex aufgebaut und bestehen aus vielen Einzelteilen. Es wirken gewöhnlich mehrere Drücke, wie der
Bremszylindervorsteuerdruck, der Vorratsdruck und der Hauptluftleitungsdruck an den zusätzlichen Ventilmitteln.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein pneumatisches Steuerventil zur geregelten Druckluftbeauschlagung eines Bremszylinders mit einfach aufgebauten zusätzlichen Ventilmitteln zum gesteuerten Wiederauffüllen des angeschlossenen
Vorratsluftbehälters auszustatten, welche sich bauraumsparend in das pneumatische
Steuerventil integrieren lassen.
Die Aufgabe wird ausgehend von einem pneumatischen Steuerventil gemäß des Oberbegriffs von Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass die zusätzlichen Ventilmittel des pneumatischen Steuerventils ein federrückgestelltes Drosselventil umfassen, das in einen vom Druckluftanschluss R ausgehenden ventilinternen R-Kanal eingefügt sind, um ein
gedrosseltes Wiederauffüllen des Vorratsluftbehälters über zumindest einen Teil der
Entlüftungszeit des Bremszylinders zu gewährleisten.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt insbesondere darin, dass sich ein solches federrückgestelltes Drosselventil, das aus wenigen Einzelteilen aufgebaut ist, bauraumsparend im Bereich des R-Kanals des Steuerventils integrieren lässt. An vielen pneumatischen Steuerventilen ist im Bereich des Druckluftanschlusses R für den Vorratsluftbehälter eine Verschlussschraube vorgesehen, die durch das
erfindungsgegenständliche federrückgestellte Drosselventil in einfacher Weise ausgetauscht werden kann, um das pneumatische Steuerventil um die Funktion eines gesteuerten
Wiederauffüllens des Vorratsluftbehälters zu erweitern. Durch diese technisch einfache Lösung lässt sich der Druckluftverbrauch beim Lösen der Druckluftbremse hinsichtlich Lösezeiten und Druckfortpflanzung in der Hauptluftleitung HL optimieren. Dabei reduziert das erfindungsgegenständliche federrückgestellte Drosselventil den Druckluftverbauch, der sich beim Lösen aus dem durch die Hauptluftleitung HL zu befüllenden Vorratsluftbehälter auf das Nötigste, so dass das Kriterium der Uner schöpft) arkeit an Druckluft gerade noch erfüllt ist. Mit der erfindungsgemäßen Lösung kann das Wiederauffüllen des
Vorratsluftbehälters zwar nicht über die gesamte Lösezeit gedrosselt werden, es wird jedoch eine ausreichende Befüllung der Vorratsluftbehälter durch die gedrosselte Druckluftzufuhr erreicht und die nachteiligen Füllstöße können hinreichend abgefangen werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen federrückgestellten Drosselventils betätigt der Hauptluftleitungsdruck, welcher in Richtung Vorratsluftbehälter zum Dmckluftanschluss R des pneumatischen Steuerventils strömt, einen integrierten Kolben entgegen der Kraft einer zugeordneten Rückstellfeder derart, dass der Kolben in der ausgefahrenen Grundstellung einen minimalen Drosselquerschnitt einnimmt und in der eingefahrenen Betätigungsstellung einen maximalen Drosselquerschnitt einstellt. Somit basiert die Funktionsweise des federrückgestellten Drosselventils auf einem
Querschnittswechsel für die über die Hauptluftleitung HL in den Vorratsluftbehälter einströmende Druckluft. Wegen der Wirkung der Rückstellfeder ist der Kolben bei niedrigen Druckwerten in der ausgefahrenen Grundstellung und stellt dabei einen minimalen
Drosselquerschnitt sicher. Mit ansteigendem Druck gelangt der Kolben in die eingefahrene Betätigungsstellung, in welcher der Drosselquerschnitt maximal ist. Zur Realisierung dieser Funktionalität wird vorgeschlagen, direkt am Kolben einen koaxialen Drosselzapfen anzuformen, der mit einer ihm umgebenden ortsfesten Durchlassbohrung in Abhängigkeit von der Kolbenstellung die unterschiedlichen Drosselquerschnitte erzeugt.
Gemäß einer fertigungstechnisch einfach umzusetzenden Weiterbildung dieser konstruktiven Lösung kann der minimale Drosselquerschnitt durch eine kreissegmentartige Ausnehmung im Mittelbereich des Drosselzapfens erzeugt werden, die beispielsweise in Form einer Fräskerbe oder dergleichen eingebracht werden kann. Der maximale Drosselquerschnitt lässt sich dagegen über den kreisförmigen Außenquerschnitt des Drosselzapfens erzeugen, welcher mit der ihm umgebenden Durchlassbohrung einen Ringspalt bildet, der einen geringeren
Strömungsquerschnitt besitzt als der im Bereich der kreissegmentartigen Ausnehmung am Drosselzapfen erzeugte Strömungsquerschnitt. Im Prinzip versinkt mit dem Hub des Kolbens die Ausnehmung am Drosselzapfen in der Durchlassbohrung.
Bei der Dimensionierung von minimalem und maximalem Drosselquerschnitt ist darauf zu achten, dass das Wiederauffüllen des Vorratsluftbehälters so ausgelegt ist, dass der
Bremsdruck bei einer Folgebremsung noch den vorgeschriebenen Druckwert erreichen kann.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen pneumatischen
Steuerventils ist dieses geteilt aufgebaut. Im Sinne des geteilten Aufbaus ist ein Hauptteil zur Bremsdruckerzeugung und ein Leitungsteil zur Vorsteuerung vorhanden, welche an einem gemeinsamen Ventilträger mit integrierten Druckluftanschlüssen R, C, L angeflanscht sind.
Vorzugsweise weist hierbei das Leitungsteil einen integrierten Steuerkolben auf, der von einer Seite her über eine erste Steuerkammer durch den Hauptleitungsdruck L und von der gegenüberliegenden Seite über eine zweite Steuerkammer mit einem Referenzdruck beaufschlagt ist, um über eine Kolbenstange mit einer ersten Sitzventilanordnung einen Vorsteuerdruck für das Hauptteil zu erzeugen. Das Hauptteil besitzt eine Relaisventilfunktion und schaltet über eine integrierte zweite Sitzventilanordnung gespeist durch den Vorratsdruck den Bremszylinderdruck. Daneben sind im Leitungsteil sowie im Hauptteil noch weitere druckluftbremsspezifische Zusatzfunktionen integriert.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn das erfindungsgemäße Drosselventil zum gesteuerten Wiederauffüllen des Vorratsluftbehälters als ein patronenartiges Einschraubventil ausgebildet ist. In diesem Falle lässt sich das Drosselventil anstelle einer bei den hier interessierenden pneumatischen Steuerventilen ansonsten angeordneten Verschlussschraube in das Gehäuse des Hauptteils einschrauben. Somit lässt sich in besonders einfacher Weise ein pneumatisches Vorsteuerventil mit der erfindungsgemäßen gesteuerten Wiederauffüllfunktion nachrüsten.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Figuren näher dargestellt:
Figur 1 eine teilweise Längsschnittdarstellung eines geteilten pneumatischen
Steuerventils mit Leitungsteil und Hauptteil,
Figur 2 ein Längsschnitt eines federrückgestellten Drosselventils als patronenartiges
Einschraubventil, und
Figur 3 eine grafische Darstellung des zeitlichen Verlaufs eines Wiederauffüllens eines
Vorratsluftbehälters mit Druckluft.
Gemäß Figur 1 ist das pneumatische Steuerventil zur geregelten Druckluftbeaufschlagung eines - nicht weiter dargestellten- Bremszylinders einer Druckluftbremsanlage für ein Schienenfahrzeug geteilt aufgebaut und besteht im Prinzip aus einem Hauptteil 1 sowie einem Leitungsteil 2, die beide an einem mittleren Ventilträgerteil angeflanscht sind. Das Hauptteil 1 dient im Wesentlichen der Bremsdruckerzeugung und übt diese Schaltfunktion über eine hierin integrierte Sitzventilanordnung aus. Gespeist wird die Erzeugung des Bremsdrucks von einem Druckluftanschluss R, der die Verbindung zu einem Vorratsluftbehälter herstellt.
Dagegen ist der Bremszylinder an einem Druckluftanschluss C am Ventilträgerteil 3 angeordnet. Das Hauptteil 1 wird über eine pneumatische Vorsteuerung betrieben, die vom Leitungsteil 2 über eine hierin integrierte Sitzventilanordnung 5 geschaltet wird. Die
Sitzventilanordnung 5 wird über einen Steuerkolben 6 betätigt, der von einer Seite her über eine erste Steuerkammer 7 durch einen Hauptluftleitungsdruck beaufschlagt wird, der von einer - nicht dargestellten - Hauptluftleitung HL kommend über einen Druckluftanschluss L des Ventilträgers 3 zugeführt wird. Von der gegenüberliegenden Seite wird der Steuerkolben 6 über eine zweite Steuerkammer 8 mit einem Referenzdruck beaufschlagt.
Im Gehäuse des Hauptteils 1 ist eine Verschlussschraube 9 eingeschraubt, die einen ventilinternen R-Kanal 11 gegenüber der Atmosphäre verschließt.
Die vorgenannte Verschlussschraube 9 ist austauschbar gegen ein in Figur 2 illustriertes federrückgestelltes Drosselventil 10. Das Drosselventil 10 ist als ein patronenartiges
Einschraubventil ausgebildet und lässt sich somit in einfacher Weise gegen die
Verschlussschraube 9 austauschen. Das federrückgestellte Drosselventil 10 dient als zusätzliches Ventilmittel einem gesteuerten Wiederauffüllen des Vorratsluftbehälters während der Entlüftungszeit des Bremszylinders, also während des Lösens der Druckluftbremse.
Zu diesem Zweck ist in das federrückgestellte Drosselventil 10 ein axial verstellbarer Kolben 12 eingefügt, der durch die in Richtung Vorratsluftbehälter fließende Druckluft entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 13 betätigbar ist. Der Kolben 12 nimmt dabei in der hier gezeigten ausgefahrenen Grundstellung einen maximalen Drosselquerschnitt ein, wogegen in der eingefahrenen Betätigungsstellung ein minimaler Drosselquerschnitt eingestellt wird. Der minimale sowie der maximale Drossel querschnitt werden über einen koaxial am Kolben 12 angeformten Drosselzapfen 14 im Zusammenwirken mit einer den Drosselzapfen 14 umgebenden ortsfesten Durchlassbohrung 15 in Abhängigkeit von der Kolbenstellung erzeugt. Die ortsfeste Durchlassbohrung 15 ist dabei in das Schraubgehäuse 16 des pneumatischen Steuerventils bodenseitig eingebracht. Für den maximalen Drosselquerschnitt weist der Drosselzapfen 14 eine kreissegmentartige Ausnehmung 17 auf. Der minimale Drosselquerschnitt wird dagegen durch das Zusammenwirken des kreisförmigen
Außenquerschnitts am Ende des Drosselzapfens 14 und der diesen unter Freilassung eines geringen Ringspalts umgebenden Durchlassbohrung 15 gebildet.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Wiederauffüll verhalten für den Vorratsluftbehälter über eine in einem Schraubdeckel 18 eingeschraubte Einstellschraube 19 variierbar. Die Einstellschraube 19 wirkt auf die dem Kolben 12 gegenüberliegenden Stirnseite der
Rückstellfeder 13 ein, um diese zu komprimieren. Hierdurch der Druckwert, ab welchem die stärkere Drosselung des federrückgestellten Drosselventils 10 einsetzt, erhöht.
In der Figur 3 ist der Druckverlauf für das Wiederauffüllen des Vorratsluftbehälters entlang des Zeitstrahls t illustriert. Ab einem Druckwert von 4,5 bar setzt bei der maßgeblichen Kennlinie I. die Drosselung ein. Ab diesem Ereignis erfolgt das weitere Wiederauffüllen des Vorratsluftbehälters langsamer bis zum Maximalwert von 5,5 bar. Falls der
Regelbetriebsdruck höher ist, liegt der Maximalwert auch dementsprechend höher. Der Schaltwert für die Drosselung kann dabei je nach Anforderung gewählt werden.
Die Kennlinie II. stellt schematisch den Verlauf des entsprechenden effektiven Querschnittes des Ventils dar. Ein schnelles Füllen erfolgt mit einem effektiven Querschnitt von ca. 1,3mm; gedrosseltes Füllen mit einem Querschnitt von ca. 0,7mm.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene bevorzugte
Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, dass erfindungsgemäße federrückgestellte Drosselventil 10 zum gesteuertem Wiederauffüllen eines Vorratsluftbehälters bei der gattungsgemäßen Luftdruckbremsanlage nicht als Patronenventil, sondern als separates Anflanschventil auszuführen oder in das Ventilgehäuse eines einteiligen pneumatischen Steuerventils zu integrieren.
Bezugszeichenliste
1 Hauptteil
2 Leitungsteil
3 Ventilträgerteil
4 zweite Sitzventilanordnung
5 erste Sitzventilanordnung
6 Steuerkolben
7 erste Steuerkammer
8 zweite Steuerkammer
9 Verschlussschraube
10 Drosselventil
11 R-Kanal
12 Kolben
13 Rückstellfeder
14 Drosselzapfen
15 Durchlassbohrung
16 Schraubgehäuse
17 Ausnehmung
18 Schraubdeckel
19 Einstellschraube
C Druckluftanschluss für Bremszylinder
L Druckluftanschluss für Hauptluftleitung
R Druckluftanschluss für Vorratsluftbehälter

Claims

A n s p r ü c h e
1. Pneumatisches Steuerventil zur geregelten Druckluftbeaufschlagung eines über einen Druckluftanschluss (C) anschließbaren Bremszylinders, mit mindestens einer integrierten Sitzventilanordnung (4,5) zum Be- oder Entlüften des Bremszylinders nach Maßgabe des Drucks in einer per Druckluftanschluss (L) anschließbaren Hauptluftleitung , wobei zusätzliche Ventilmittel zum gesteuerten Wiederauffüllen eines über einen Druckluftanschluss (R) anschließbaren Vorratsluftbehälters während der Entlüftungszeit des
Bremszylinders integriert sind,
dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Ventilmittel ein federrückgestelltes
Drosselventil (10) umfassen, das in einen vom Druckluftanschluss (R) ausgehenden ventilinternen R-Kanal (11) eingefügt sind, um ein gedrosseltes Wiederauffüllen des
Vorratsluftbehälters über zumindest einen Teil der Entlüftungszeit des Bremszylinders zu gewährleisten.
2. Pneumatisches Steuerventil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptluftleitungsdruck einen integrierten Kolben (12) des Drosselventils (10) entgegen der Kraft einer Rückstellfeder (13) betätigt, wobei der Kolben (12) in der ausgefahrenen Grundstellung einen maximalen Drossel querschnitt einnimmt und in der eingefahrenen Betätigungsstellung einen minimalen Drosselquerschnitt einstellt.
3. Pneumatisches Steuerventil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der minimale und maximale Drosselquerschnitt über einen am Kolben (12) koaxial angeformten Drosselzapfen (14) im Zusammenwirken mit einer den Drosselzapfen (14) umgebenden ortsfesten Durchlassbohrung (15) in Abhängigkeit von der Kolbenstellung erzeugbar ist.
4. Pneumatisches Steuerventil nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass eine kreissegmentartige Ausnehmung (17) am Drosselzapfen (14) den maximalen Drosselquerschnitt in der eingefahrenen Grundstellung realisiert.
5. Pneumatisches Steuerventil nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der kreisförmige Außenquerschnitt des Drosselzapfens (14) den minimalen Drosselquerschnitt in der ausgefahrenen Betätigungsstellung realisiert.
6. Pneumatisches Steuerventil nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass für einen geteilten Aufbau ein Hauptteil (1) zur
Bremsdruckerzeugung und ein Leitungsteil (2) zur Vorsteuerung vorgesehen sind, die an einem gemeinsamen Ventilträgerteil (3) mit integrierten Druckluftanschlüssen (R, C, L) angeflanscht sind.
7. Pneumatisches Steuerventil nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das Leitungsteil (2) einen integrierten Steuerkolben (6) aufweist, der von einer Seite her über eine erste Steuerkammer (7) durch einen
Hauptleitungsdruck (L) und von der gegenüberliegenden Seite über eine zweite
Steuerkammer (8) mit einem Referenzdruck beaufschlagt ist, um im Zusammenwirken mit einer ersten Sitzventilanordnung (5) einen Vorsteuerdruck für das Hauptteil (1) zu erzeugen, welches über eine integrierte zweite Sitzventilanordnung (4) gespeist durch den Vorratsdruck (R) den Bremsdruck (C) schaltet.
8. Pneumatisches Steuerventil nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Drosselventil (10) als ein patronenartiges
Einschraubventil ausgebildet ist, das anstelle einer am ventilinternen R-Kanal (11) angeordneten Verschlussschraube (9) in das Gehäuse des Hauptteils (1) einschraubbar ist.
9. Pneumatisches Steuerventil nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die Rückstellfeder (3) ausgeübte Rückstellkraft auf den Kolben (12) über eine Einstellschraube (19) variierbar ist.
10. Pneumatische Bremsanlage eines Schienenfahrzeuges, deren Bremsen über eine Be- oder Entlüftung eines Bremszylinders betätigbar sind, welcher über ein pneumatisches Steuerventil nach einem der vorstehenden Ansprüche gesteuert ist.
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