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Ventileinrichtung zur Erzeugung von angenähert linear verlaufenden Druckabsenkungen
Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung zur Erzeugung von angenähert linear verlaufenden Druckabsenkungen in Druckluftsystemen, insbesondere für Führerbremsventile von Schienenfahrzeugen.
Die bekannten Bauarten von Führerbremsventilen weisen am sogenannten Zeitbehälter, der vermittels seines Druckverhaltens nach Hochdruckfüllstössen die Niederdruckfüllperiode steuert, zum Zwecke des Rückführens überladener Bremsen auf den vorgeschriebenen Regeldruck einfache Entlüftungsdüsen auf, welche die erforderliche Druckabsenkung des Zeitbehälters ermöglichen.
Allgemein trägt die nach jedem Füllstoss sich selbsttätig einstellende Niederdruckfüllperiode sehr wesentlich zur Verkürzung der Bremslösezeiten bei. Dabei strömt Druckluft mit erhöhtem Regeldruck über grosse Querschnitte in die Hauptluftleitung. Während der Niederdruckfüllperiode soll der erhöhte Druck in der Hauptluftleitung selbsttätig so langsam auf den Regeldruck abgesenkt werden, dass die Bremsen gelöst bleiben. Hier muss sich bei den bekannten Bauarten die Tatsache nachteilig auswirken, dass die Druckabsenkung ähnlich einer Exponentialkurve verläuft, d. h. dass über die Düse mit fallendem Zeitbehälterdruck eine abnehmende Druckluftmenge ins Freie entweicht. Der Druck im Zeitbehälter sinkt also nicht pro Zeiteinheit um gleiche, sondern um mit der Zeit abnehmende Werte.
Da die stärkste Druckabsenkung im Zeitbehälter noch geringer sein muss als die Ansprechempfindlichkeit der Bremsen, ergibt sich eine von seiten der Bremsen gesehen unnötig lange Niederdruckfüllperiode.
Zur Vermeidung eines Einsetzens der Niederdruckfüllperiode mit einem zu hohen Anfangsdruck ist es bekannt, den Zeitbehälter mit einem den Druck in diesem begrenzenden Sicherheitsventil auszustatten.
Es sind bereits Ventileinrichtungen zur Erzeugung von linear verlaufenden Druckabsenkungen als Ent- lüftungsventile bei Eisenbahndruckluftbremsen bekannt. Diese Ventileinrichtungen weisen ein Absperrventil auf, das den Luftdurchtritt aus dem zu entlüftenden Raum in eine ständig über eine Düse entlüftete Kammer überwacht und das von einem in Schliessrichtung vom Druck der Kammer und anderseits federbelasteten Kolben gesteuert ist. Das Absperrventil dieser Ventileinrichtung ist als gewöhnliches, nicht entlastetes Ventil ausgebildet. Der Druck im zu entlüftenden Raum belastet daher das Absperrventil und führt, sobald er einen gewissen Wert überschreitet, zu dessen fehlerhaftem Arbeiten.
Sobald der Druck im zu entlüftenden Raum eine untere Grenze unterschreitet, ist das Absperrventil ständig geöffnet und die die Kammer ständig entlüftende Düse wirkt in bezug auf den Raum als normale Entlüftungsdüse mit allen deren Mängeln.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Ventileinrichtung der eingangs angegebenen Art, welche eine angenähert linear verlaufende Druckabsenkung bis zum Erreichen sehr niedriger Drücke gewährleistet und welche zugleich eine Sicherheitseinrichtung enthält, welche ein zu hohes Aufladen des zu entlüftenden Druckluftsystems verhindert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Kombination folgender, an sich bekannter Einzelmerkmale : a) Ein den Druck innerhalb des die Druckabsenkung erfahrenden Druckluftsystems begrenzendes Sicherheitsventil ; b) eine über eine Düse ständig entlüftet Steuerkammer, deren Beaufschlagungsdruck einen anderseits unter der Einwirkung einer Feder stehenden Kolben in Schliessrichtung eines die Steuerkammer mit dem Druckluftsystem verbindenden Füllventil belastet ;
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c) die Ausbildung der Entlüftungsdüse der Steuerkammer zu einer vom Kolben gesteuerten Düse mit veränderlichem Durchströmungsquerschnitt, wobei letzterer sich in Verstellrichtung der Federbelastung des Kolbens vergrössert.
In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt.
An ein über ein Absperrglied 1 und eine Düse 3 füllbares, durch einen Behälter 5 dargestelltes Druckluftsystem ist der Raum 7 einer Entlüftungs-Ventileinrichtung 9 angeschlossen. Der Raum 7 ist durch eine
Zwischenwand 11 von einer Steuerkammer 13 abgetrennt, die anderseits von einem Kolben 15 begrenzt ist. Die Zwischenwand 11 ist mittels einer im Raum 7 von einem Ventilsitz 17 umgebenen Bohrung 19 durchbrochen, in welche in der Zwischenwand 11 liegende, insFreie führende Entlüftungsbohrungen 21 einmünden. Der Kolben 15 trägt eine die Bohrung 19 mit geringem Spiel durchragende Kolbenstange 23, deren freies Ende im Raum 7 zu einer dem Ventilsitz 17 zugeordneten Dichtplatte 25 gestaltet ist.
Die
Kolbenstange 23 und der Kolben 15 sind von einer Axialbohrung 27 durchdrungen, deren kolbenseitiges En- de vermittels eines am Kolben 15 befestigten Ventilsitzes 29 und einer über eine Feder 31 gegen das Ventilgehäuse abgestützten Dichtplatte 33 gegen einen von Aussenluft beaufschlagten Raum 35 abgeschlossen ist. Die Kolbenstange 23 trägt an ihrem Aussenumfang in der Steuerkammer 13, kurz vor der Zwischenwand 11 eine Ringnut 37, welche nur bei aussergewöhnlich weit geöffnetem Ventil 17,25 die Entlüftungsbohrungen 21 über einen grossen Durchströmungsquerschnitt mit der Steuerkammer 13 verbindet.
Beim Auffüllen des vorher entlüfteten Luftbehälters 5 durch Öffnen des Absperrgliedes 1 strömt Druckluft über die Düse 3 in den Luftbehälter 5, in den Raum 7 und anfänglich auch über das durch die Feder 31 weit geöffnete Ventil 17,25 in die Steuerkammer 13 ein. Mit Erreichen einer gewissen, niedrigen Druckhöhe in der Steuerkammer 13 bewegt sich der Kolben 15 entgegen der Federkraft nach links und das Ventil 17, 25 schliesst sich so weit, dass zwischen Luftzufuhr in die Steuerkammer 13 und Entlüftung über den Spalt zwischen Kolbenstange 23 und Bohrung 19 sowie die Entlüftungsbohrungen 21 Gleichgewicht erzielt wird, d. h. dass der Druck in der Steuerkammer 13 seine erreichte Höhe gleichmässig beibehält.
Erst nach Erreichen einer weit über diesem Druck liegenden Druckhöhe im Luftbehälter 5 öffnet sich das bis dahin geschlossene Sicherheitsventil 29,33 und verhindert durch sein Abblasen eine weitere Drucksteigerung im Luftbehälter. Beim Absperren der Druckluftzufuhr zum Luftbehälter 5 durch Schliessen des Absperrgliedes 1 schliesst sich nach einer geringen Druckabsenkung in ersterem auch das Sicherheitsventil 33,29 und die Entlüfrung des Luftbehälters 5 erfolgt nur mehr über die Steuerkammer 13.
Da der Kolben 15 im Zusammenwirken mit der Feder 31 und dem Ventil 17,25 in der Steuerkammer 13 einen konstanten Druck aufrecht erhält und deren Entlüftung daher über die Drosselung zwischen Kolbenstange 23 und Bohrung 19, sowie die Entlüftungsbohrungen 21 gleichbleibende Werte beibehält, erfolgt die Entlüftung des Luftbehälters 5 durch Nachspeisen von Druckluft in die Steuerkammer 13 derart, dass sich eine zur Zeit linear abhängige Druckabsenkung ergibt.
Sobald im Luftbehälter 5 ein dem Regeldruck in der Steuerkammer 13 gleicher Druck erreicht ist und damit die Luftnachspelsung in diese mangelhaft wird, bewegt sich nach einer geringfügigen Druckabsenkung in der Steuerkammer 13 der Kolben 15 unter der Kraft der Feder 31 nach rechts, so dass sich das Ventil 17,25 weit öffnet und die Ringnut 37 eine grossquerschnittige, ungedrosselte Verbindung zwischen Steuerkammer 13 und den Entlüftungsbohrungen 21 schafft. Die Druckluft strömt nunmehr also aus dem Luftbehälter 5 über die Steuerkammer 13 durch eine ungedrossel-
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zuErreichen der völligen Entlüftung des Luftbehälters 5 wird der Ausgangszustand der Ventileinrichtung wieder hergestellt.
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