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Vakuumgesteuertes Druckluftventil
Die Erfindung betrifft ein vakuumgesteuertes Druckluftventil für Eisenbahnen, das z. B. an mit einer
Druckluftbremse ausgerüsteten Triebfahrzeugen Verwendung findet, die mit Wagen gekoppelt werden. welche mit Vakuumbremsen ausgestattet sind.
In einem älteren Vorschlag ist einvakuumgesteuertes Druckluftventil beschrieben, welches so aus- gebildet ist, dass durch eine in ihrer Vorspannung änderbare Feder, welche auf den Steuerkolben im glei- chen Sinne wie das Vakuum in derVakuumbremsleitung einwirkt, die Vakuumbremse den jeweiligen Be- triebsverhältnissen entsprechend einfach und schnell an den Bremsbeginn der Druckluftbremse angepasst werden kann. Diese bekannte Anordnung hat aber den Nachteil, dass mit der Änderung des Bremsbeginns gleichzeitig auch eine Änderung des maximalen Bremsdruckes auf der Druckluftseite erfolgt, so dass ein Druckbegrenzungsventil angeordnet werden muss.
Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, ein vakuumgesteuertes Druckluftventil zu schaffen, welchem der Nachteil dieser bekannten Konstruktion nicht anhaftet. Sie kennzeichnet sich dadurch, dass bei Veränderung der Spannung der Druckfeder gleichzeitig zwangsläufig der in an sich bekannter Weise mit dem vakuumgesteuerten Kolben verbundene vom Bremszylinderdruck beaufschlagte Kolben verstellt wird, wobei mit diesem Kolben, wie an sich bekannt, eine Membran verbunden ist, deren wirksame Fläche je nach der Stellung des Kolbens veränderlich ist, und wobei zufolge der durch die Verstellung des Kolbens bewirkten Veränderung der vom Bremszylinderdruck beaufschlagten wirksamen Membranfläche der maximale Bremszylinderdruck unabhängig von der eingestellten Spannung der Druckfeder konstant bleibt.
Dabei besteht die Verbindung der beiden Steuerkolben aus einer in demvomDoppelsitzventil entfernter liegenden Kolben drehbar gelagerten, an beiden Enden ein Gewinde tragenden Spindel, wobei das eine Gewinde zum Verstellen eines Widerlagers der Druckfeder und das andere Gewinde zum Verstellendes andern im Ventilgehäuse axial geführten Kolbens dient, dessen zugehörige beaufschlagte Membranfläche durch die besondere Form der die Membran stützenden, einerseits am Kolben, anderseits am Zy- linder befindlichen Flächen, wie bekannt, veränderbar ist.
In weiterer Ausgestaltung des Grundgedankens der Erfindung ist an dem einen Ende der Spindel ein Ventilsitz vorgesehen, welcher mit dem Schliesskörper des Doppelsitzventils zusammenarbeitet.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung in Form eines senkrechten Schnittes im einzelnen dargestellt.
Die gezeichnete Einrichtung besteht aus einer Vakuum-Bremsleitung 1, einem Vakuum-Steuerbehälter 2, einem Bremszylinder 3 sowie einem Druckluft-Vorratsbehälter 4, die alle an ein vakuumgesteuertes Druckluftventil angeschlossen sind.
Das vakuumgesteuerte Druckluftventil enthält zwei Steuerkolben 5 und 6 unterschiedlichen Durchmessers, die mittels einer Spindel 7 kraftschlüssig verbunden sind. Der grössere Steuerkolben 5, mit dem die Spindel 7 fest aber drehbar verbunden ist, wird auf seiner Unterseite von dem Unterdruck in einer mit dem Vakuum-Steuerbehälter 2 verbundenen Kammer 8 und auf seiner Oberseite von dem Unterdruck in einer mit derVakuumbremsleitung 1 verbundenen Kammer 9 beaufschlagt. Der Steuerkolben 5 trägt eine ringförmige Membran 10, die mit ihrem äusseren Umfang in das Gehäuse des vakuumgesteuerten Druck-
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luftventils eingespannt ist.
An ihrem inneren Durchmesser bildet die Membran 10 ein Rückschlagventil
11, das eine Bohrung 12 gegen eine Strömung von der Kammer 9 nach der Kammer 8 abschliesst, so dass der Unterdruck im Vakuum-Steuerbehälter 2 und somit auch in der Kammer 8 für gewöhnlich erhalten bleibt.
Von der Kammer 8 kann Luft zur Kammer 9 strömen. Dieser Fall liegt bei Inbetriebnahme der Fahr- zeuge vor, wenn ein Vakuum erst aufgebaut werden muss. Die Spindel 7 ist an ihrem oberen Ende mit einem Widerlager 13 versehen, so dass durch Drehen der Spindel 7 der von der Spannung der Feder 14 ab- hängige Bremsbeginn des Triebfahrzeuges einstellbar ist.
Die Spindel 7 ist an ihrem unteren Ende mit einem Ventilsitz 15 versehen, mit dem sie auf einem
Schliesskörper 16 eines Doppelsitzventils einwirkt, sobald der Unterdruck in der Kammer 9 zerstört wird.
Der kleinere, kegelförmige Steuerkolben 6 trägt eine Kegelmembran 17, die im Gehäuse des va- kuumgesteuerten Druckluftventils fest eingespannt ist. Durch Drehen der Spindel 7 wird mitt ls des Ge- windes 18 die wirksame Membranfläche 17 in an sich bekannter Weise geändert, u. zw. derart, dass bei
Erhöhung bzw. Verringerung der Vorspannung der Feder 14 gleichzeitig die wirksame Membranfläche 17 verkleinert bzw. vergrössert wird, so dass unabhängig von dem veränderten Bremsbeginn der Lokomotive der Maximalbremsdruck immer konstant ist. Die oberhalb des Steuerkolbens 6 liegende Kammer 19 steht mit der Atmosphäre ständig in Verbindung, während die Kammer 20 unterhalb des Steuerkolbens 6 über eine Bohrung 21 mit der Kammer 22 verbunden ist, wobei beide Kammern 20,22 direkt an den Trieb- fahrzeug-Bremszylinder 3 angeschlossen sind.
In der gezeichneten Fahrtstellung des vakuumgesteuerten Drucklüftventils sind die Kammern 20 und
22 über dieEntlüftungsbohrung23 des durch eine Feder 24 im Schliesssinne belasteten Doppelsitzventils 16 zur Atmosphäre hin entlüftet. Die Kammer 25 ist ständig mit dem Druckluft-Vorratsbehälter 4 verbunden.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemässen Anordnung ist die folgende :
Es sei angenommen, die Bremsen befinden sich im gelösten Zustand. Dann herrscht in den Kammern
8 und 9 und somit auch imVakuumsteuerbehälter 2 und in der Vakuumbremsleitung l der gleicheunter- druck. Die Kammern 22 und 20 und damit auch der Bremszylinder 3 des Triebfahrzeuges sind über die Entlüftungsbohrung 23 des Doppelsitzventils entlüftet. Die Kammer 19 ist mit der Atmosphäre ständig verbunden. Somit befinden sich alle Teile in den gezeichneten Stellungen.
Beim Bremsen wird das Vakuum in der Vakuumbremsleitung 1 und somit auch in der Kammer 9 zerstört. Das Rückschlagventil verhindert einen Druckausgleich der Kammern 8 und 9. Dadurch wird der Steuerkolben 5 entgegen der einstellbaren Kraft der Feder 14 nach unten bewegt und drückt dabei ebenfalls den kleineren Steuerkolben 6 nach unten. Gleichzeitig gelangt die Spindel 7 mit ihrem Ventilsitz 15 auf dem Schliesskörper 16 des Doppelsitzventils zur Auflage und schliesst dieses zur Atmosphäre hin ab.
Anschliessend daran wird der Schliesskörper 16 des Ventils entgegen der Wirkung der Feder 24 weiter nach unten gedrückt. Dadurch wird die mit Druckluft vom Vorratsbehälter 4 beaufschlagte Kammer 25 mit der Kammer 22 verbunden, so dass dem Bremszylinder 3 des Triebfahrzeuges Luft aus dem Vorratsbehälter 4 zugeführt wird, wobei sich im Bremszylinder und in der Kammer 20 ein Druck einsteuert, der proportional dem absoluten Druck in der Kammer 9 ist, der in ihr durch Zerstörung des Vakuums herrscht. Dabei ist die Höhe des Druckes in der Kammer 20 gleich der Druckdifferenz zwischen dem Unterdruck in der Kammer 8 plus der Kraft der Feder 14 und dem Druck in der Kammer 9. Dadurch ist ein stufenweises Bremsen und beimUmkehren des Vorganges, d. h. beim Evakuieren der Kammer 9, ein abgestuftes LöFen gewährleistet.
Beim Lösen der Bremse wird die Vakuumbremsleitung 1 und damit die Kammer 9 evakuiert, wodurch der Gleichgewichtszustand gestört wird. Die Kolben 5 und 6 bewegen sich hiebei nach oben, wobei sich der Ventilsitz 15 von dem Schliesskörper 16 des Doppelsitzventils abhebt und der im Bremszylinder 3 eingesteuerte Druck über die Entlüftungsbohrung 23 des Ventils ins Freie entweicht.
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