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Umschalteinrichtung für Steuerventile der Druckluftbremsen
Die Erfindung bezieht sich auf Druckluftbremsen mit Hilfsluftbehälter und Steuerkammer, deren Steuerventile zwei Steuerglieder besitzen, von welchen das eine, das Hauptsteuerglied, auf der einen Seite unter dem Drucke der Steuerkammer und auf der anderen Seite unter dem Drucke der Bremsleitung steht, während das zweite, das Nebensteuerglied, auf der einen Seite vom Druck im Bremszylinder beaufschlagt und auf der anderen Seite dauernd entlüftet ist. Die beiden Steuerglieder sind durch eine Kolbenstange derart miteinander verbunden, dass bei konstantem Steuerkammerdruck jedem Drucke in der Bremsleitung ein bestimmter Druck im Bremszylinder entspricht, dessen Regelung durch ein von einem der beiden Steuerglieder bewegtes Steuerorgan, Doppelventil oder Schieber, erfolgt.
Der höchste Bremszylinderdruck wird dabei meist mit 70-75'\, des Steuerkammerdruckes gewählt und damit das Flächenverhältnis der beiden Steuerglieder bestimmt.
Die zur Füllung des Bremszylinders benötigte Luftmenge wird dem über ein Rückschlagventil mit der Bremsleitung verbundenen Hilfsluftbehälter entnommen, dessen Luftvorrat zweckmässig so gross gewählt wird, dass auch bei dem grössten Kolbenhub des Bremszylinders und bei
Undichtheiten die Einstellung des höchsten
Zylinderdruckes ohne Beeinflussung der Brems- leitung sichergestellt ist. Da somit der Luftvorrat des Hilfsluftbehälters auch ein Überschreiten des höchsten Bremszylinderdruckes ermöglichen würde, dieses aber wegen des dann eintretenden
Gleitens der Fahrzeugräder unzulässig ist, müssen
Einrichtungen zur Verhinderung desselben vor- gesehen werden.
Es ist hiefür vorgeschlagen worden, die Be- aufschlagung der einen Seite des Hauptsteuer- gliedes mit Bremsleitungsdruck bei Erreichung der gleichen Druckhöhe wie im Bremszylinder durch den Druck des letzteren zu ersetzen.
Dieser Wechsel der Beaufschlagung wird durch ein Doppelsitzventil bewirkt, das einerseits mit der Bremsleitung und anderseits mit dem Brems- zylinder und dessen Mittelkammer mit dem vorerwähnten Hauptsteuerglied verbunden ist. Die Sitzflächen dieses Doppelsitzventils dienen dabei als Kolbenflächen ; als Abdichtung des Kolbens während seiner Bewegung zwischen den Sitzen finden Kolbenringe Verwendung.
Bei der Anwendung dieses Vorschlages auf Güterzugsbremsen ergaben sich infolge der sich in diesem Falle nur langsam ändernden Druckunterschiede erhebliche Schwierigkeiten. Die an den beiden Ventilsitzen geforderte D'chtheit konnte nur durch Verwendung von Gummidichtungen erreicht werden, die aber keine hohe Flächenpressung gestatten. Es mussten die Ventilsitze daher mit kleinen Durchmessern ausgeführt werden, so dass sich auch nur kleine Stellkräfte ergaben. Bremsleitung und Bremszylinder dürfen niemals miteinander verbunden werden. Der Mittelteil des Doppelventils musste daher mit Kolbenringen versehen werden, um eine einwandfreie Abdichtung während der Bewegung des Kolbens zu gewährleisten. Der durch diese Kolbenringe bewirkte Bewegungswiderstand ergab im Verein mit dem oberwähnten kleinen Durchmesser der Ventilsitze eine zu grosse Trägheit des Organs.
Zudem ergab sich bei den Steuerventilen mit Schieber als Regelorgan die Notwendigkeit, die Verbindung der Bremsleitung mit dem Hauptsteuerglied über einen Grossquerschnitt, dagegen die des Bremszylinders mit dem Hauptsteuerglied in der anderen Stellung über eine Drosselung herzustellen, welchen Forderungen nicht entsprochen werden konnte.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind verbesserte Ausführungsformen dieser Umschalt- einrichtung, bei welchen grössere Kolbenflächen und besondere Schaltorgane zur Anwendung kommen. In den beiden Figuren sind zwei verschiedene Ausführungsformen des Erfindung- gegenstandes dargestellt.
In Fig. 1 ist die vollständige Einrichtung dargestellt. Sie besteht aus dem Steuerventil St mit der Steuerkammer A, dem Hilfsluftbehälter B, dem Bremszylinder Z und der Umschalten- richtung U 1.
Aus der Bremsleitung L gelangt die Druckluft durch die Leitung 1 in die Kammer 2 der Um- schalteinrichtung, drückt deren Kolben 3 in die gezeichnete Linkslage und gelangt weiter über die Leitung 4 in die Schieberkammer 5 des Steuerventils St. Aus 4 gelangt die Druckluft
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durch die Drossel 6 in die Leitung 7 und aus dieser einerseits über das Rückschlagventil Ra in die Steuerkammer A und anderseits über das Rückschlagventil Rb in den Hilfsluftbehälter B.
Der Kolbensatz 8, 9, 10 des Steuerventils sieht dabei in der gezeichneten Lage, in welcher der Schieber 11 den Bremszylinder Z über 12, 7, 74, 7 und 16 mit der Aussenluft verbindet. Dadurch ist auch die Oberseite des Kolbens 10 und die linke Seite des Kolbens 3 mit der Aussenluft verbunden.
Wird zwecks Einleitung einer Bremsung der Druck in der Bremsleitung L ermässigt, so pflanzt sich diese Druckverminderung über 1, 2 und 4 auch in die Schiebekammer 5 fort. Über 6 und 7 wird die Druckermässigung auch den beiden Rückschlagventilen Ra und Rb mitgeteilt, die daher geschlossen werden. Unter den Einflusse der am Steuerkolben 8 nun wirkenden Druckdifferenz bewegt sich der Kolbensatz 8, 9, 10 nach oben, wobei der Schieber 11 zunächst die Aussenluftverbindung des Bremszylinders Z unterbricht und diesen hierauf über 12, 13, 14, 15 und 17 mit dem
Hilfsluftbehälter B verbindet.
Die nun beginnende
Füllung des Bremszylinders wird so lange fort- gesetzt, bis die dabei wachsende Stellkraft des
Kolbens 10 die des Kolbens 8 um einen geringen
Betrag überwiegt, worauf das Kolbensystem nach unten geschoben und die Verbindung 15, 17 unter- brochen wird, womit die Bremsstufe beendet ist.
Die Druckermässigung in der Bremsleitung kann bei unveränderter Lage der Umschalteinrich- tung Ul so lange fortgesetzt werden, bis Leitungs- und Bremszylinderdruck gleich geworden sind, wobei dann die nach links gerichtete Stellkraft des Kolbens 3 geschwunden ist. Wird nun der
Druck in der Bremsleitung weiter abgesenkt, so bewegt sich der Kolben 3 nach rechts, in welcher
Lage der Schieber 18 die Schieberkammer 5 über 4, 18, die Drossel 19, den Kanal 20 und die
Leitungen 14, 13 und 12 mit dem Bremszylinder Z verbindet. Es sind somit die Oberseiten der beiden
Kolben 8 und 10 untereinander und mit dem
Bremszylinder verbunden, dessen nun erreichter
Höchstdruck nur durch das Flächenverhältnis der beiden Kolben bestimmt ist.
Eine weitere Druck- ermässigung in der Bremsleitung hat keinen Ein- fluss mehr auf die Höhe des Bremszylinderdruckes.
Auch die Grösse des Luftbehäliers B hat keinen
Einfluss auf die Höhe des Bremszylinderdruckes, so dass ein zum Ersatz von Undichtheitsverlusten ausreichender Luftvorrat im Behälter vorgesehen werden kann.
Wird der Leitungsdruck jetzt wieder um einen geringen Betrag über den Bremszylinderdruck erhöht, so wird der Kolben 3 wieder nach links bewegt und damit die gezeichnete Lage wieder hergestellt.
In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform des
Erfindungsgegenstandes dargestellt, in welcher der Schieber durch eine hohle Kolbenstange, auf der Kolbenstulpen dicht anliegen, ersetzt ist.
In der gezeichneten Linkslage des Kolbens 3 wird die Verbindung zwischen der Bremsleitung L
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24 und 25 werden durch die Feder 29 an das Ventilgehäuse und durch den äusseren Überdruck an den runden Schaft 26 des Kolbens 3 angepresst In der gezeichneten Linkslage wirkt der vorgenannte äussere Überdruck auf die Stulpdichtungen 24 und 25, da deren Innenseite über die Radialbohrungen 27, die Längsbohrung 28, die Drossel 19 und die Leitungen 14, 13 und 12 mit dem Bremszylinder, also einem Raume niedrigeren Druckes, verbunden sind.
Wird, wie oben beschrieben, bei Ausführung einer Bremsung der Leitungsdruck unter den Wert des höchsten Bremszylinderdruckes gesenkt, so bewegt sich der Kolben 3 mit dem Schaft 26 nach rechts, wobei zuerst die Radialbohrungen 22 durch die Stulpdichtungen 23 abgedeckt werden. Bei der weiteren Bewegung werden die Bohrungen 27 durch die Stulpdichtungen 24 freigegeben und dadurch die Schieberkammer 5 über 4, 27, 28, 19, 14, 13 und 12 mit dem Bremszylinder verbunden.
In der nun eingestellten Rechtslage des Kolbenschaftes 26 werden die Stulpdichtungen 23 und 27 durch den äusseren Überdruck des Innenraumes und der Leitung 4 dichtend an den Schaft 26 gepresst,
Da der Kolben 3 in beiden Fällen mit grossem
Durchmesser und als Membrankolben ausgeführt werden kann, ist eine vollständige Dichtheit des- selben in allen Stellungen gesichert.
Da zugleich auch der Schieber bzw. die Stulpdichtungen mit kleinen Abmessungen herstellbar sind, ist eine hohe Empfindlichkeit gewährleistet. Diese wird noch dadurch erhöht, dass die Kolbenbewegung der grossen Fläche und des geringen Bewegungs- widerstandes wegen bei nahezu gleichen Drücken in allen Räumen der Umschalteinrichtung erfolgt, so dass auch die zu diesem Zeitpunkte herrschende pneumatische Anpresskraft des Schiebers bzw. der
Stulpdichtungen praktisch gleich null ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Umschalteinrichtung zur Begrenzung des höchsten Zylinderdruckes an Druckluftbremsen mit Steuerkammer mit Wechsel der Beauf- schlagung einer Seite des Hauptsteuergliedes, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung dieses Wechsels der Beaufschlagung besondere
Steuerelemente, z. B. Schieber (18), und zu deren
Verstellung besondere Stellglieder (3), z. B.
Kolben von grosser Fläche, zweckmässig Membran- kolben, vorgesehen sind (Fig. 1).