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Führerbremsventil für Schienenfahrzeuge mit Druckluftbremse
Die Erfindung betrifft ein Führerbremsventil für Schienenfahrzeuge mit indirekt gesteuerter Druckluft- bremse, das an jeder seiner mehreren Bedienungsstellen zwei von Hand wechselweise betätigbare, selbst- abschliessende Druckluftventile aufweist, welche die Druckbeaufschlagung einer Steuerkammer eines Re- laisventils überwachen, das mit einem auf Regeldruckhöhe eingestellten, ein Ein-und ein Auslassventil aufweisenden Druckregler zusammenwirkt und das die Druckbeaufschlagung der Hauptluftleitung steuert.
Eine bekannte, derartige Führerbremsventileinrichtung weist ein Relaisventil mit zwei Steuerkolben auf, deren einer vom Druckreglerdruck und vom durch die handbetätigbaren Ventile gesteuerten Druck und deren anderer vom Atmosphärendruck und dem Druck in der Hauptluftleitung beaufschlagt ist. Hier- aus ergibt sich, dass bei gelöster Bremse ein Druckunterschied von der Höhe des Regeldruckes zwischen den beiden Seiten an beiden Kolben herrscht, dass also die Reibung der Kolbendichtungen an den Zylin- derwänden sehr hoch und das Relaisventil daher verhältnismässig unempfindlich ist.
Als Folge ergibt sich, dass die bekannte Führerbremsventileinrichtung nur, durch Betätigen eines dritten Ventils an den Betätigungsstellen, geeignet ist, Hochdruckfüllstösse, nicht aber ein genaues, feinfühliges Arbeiten erfordernde
Niederdruckfüllstösse abzugeben. Die Hochdruckfüllstösse bergen jedoch die Gefahr in sich, dass die Steuerventile der Wagen überladen werden und beim Abklingen der Hochdruckfüllstösse daher in ihre Bremsstellungen geraten. Damit ist also eine schwerwiegende Störung des Fahrbetriebes der Fahrzeuge verbunden, da dann die Bremsen wieder einzeln ausgelöst werden müssen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Führerbremsventils der eingangs genannten Art, das infolge seiner Konstruktion geeignet ist. Niederdruckfüllstösse mit einer feinfühligen Steuerung abzugeben und das daher einen sicheren, störungsfreien Betrieb der Druckluftbremse ermöglicht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die handbetätigbaren Druckluftventile über einen auf einen die Regeldruckhöhe um einen bestimmten Wert übersteigenden Druck fest eingestellten Druckregler aus einer Druckluftquelle gespeist werden und dass das Relaisventil einen Hilfskolben aufweist, der von der den Hauptluftleitungsdruck überwachenden Ventileinrichtung, die durch einen vom Druck in der Steuerkammer entgegen dem Druck in einer mit der Hauptluftleitung in Verbindung stehenden Rücksteuerkammer beaufschlagten Steuerkolben betätigbar ist, abgetrennt ist, der einerseits von der die am Hilfskolben angreifende Reibungskraft geringfügig ubersteigenden Kraft einer Feder und dem Druck in der Steuerkammer und anderseits vom Druck des auf Regeldruckhöhe eingestellten Druckreglers beaufschlagt ist und der eine Verbindung,
die vom auf Regeldruckhöhe eingestellten Druckregler über eine Düse grossen Durchströmungsquerschnittes und über ein dieser Düse nachgeschaltetes, sich bei einer Strömungsrichtung vom genannten Druckregler weg öffnendes Rückschlagventil, das von einer Düse kleinen Durchströmungquerschnittes überbrückt ist, in die Steuerkammer führt, bei einer die Regeldruckhöhe zumindest annähernd erreichenden oder diese übersteigenden Druckhöhe in der Steuerkammer öffnet und bei einer die Regeldruckhöhe um zumindest einen bestimmten Betrag unterschreitenden Druckhöhe in der Steuerkammer schliesst.
Dem in der Steuerkammer des Relaisventils herrschenden Druck werden also sämtliche Steuerfunktionen aufgeprägt, so dass das Relaisventil ausser einer üblichen Rücksteuerkammer keine weiteren, mit seiner den Hauptluftleitungsdruck steuernden Ventileinrichtung mechanisch gekoppelte Glieder beaufschlagende Zylinderräume benötigt. Die besondere Steuerung des Druckes in der Steuerkammer ge- :
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net ist.
Falls die zu steuernde Druckluftbremse eine Zweileitungsbremse ist, welche vom Druck in der Haupt- luftleitung entgegen dem Druck in der ständig auf Regeldruckhöhe aufgeladenen Fülleitung gesteuert ist, ist es gemäss der weiteren Erfindung vorteilhaft, wenn die Fülleitung an den auf Regeldruckhöhe einge- stellten, vorgenannten Druckregler angeschlossen ist und über diesen mit Druckluft gespeist wird. Es ist dann gewährleistet, dass in der Hauptluftleitung und der Fülleitung im Lösezustand desFührerbremsventils gleicher Druck herrscht und die Bremsen sicher gelöst werden.
Weitere, vorteilhafte Ausgestaltungen des Führerbremsventils ergeben sich nach der Erfindung, wenn die von Hand betätigbaren Druckluftventile in an sich bekannter Weise als Ventile mit zweistufigem Öff- nungshub ausgebildet sind und bei schwacher Betätigungskraft einen'kleinen und bei starker Betätigungskraft einen grossen Durchströmungsquerschnitt freigeben und wenn das zwischen den auf Regeldruckhöhe eingestelltenDruckregler und die Steuerkammer eingeschaltete Rückschlagventil in an sich bekannter Weise von der Dichtlippe eines in den Hilfskolben eingesetzten Dichtringes gebildet ist. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Von einer nicht dargestellten Druckluftquelle führt eine Rohrleitung i zu zwei fest eingestellten Druckreglern 3 und 5 und zu einem Relaisventil 7.
Der auf einen die Regeldruckhöhe von beispielsweise 5 atü übersteigenden Druck von beispielsweise 5, 5 atü eingestellte Druckregler 3 versorgt über Rohrleitungen 9 an zwei Betätigungsstellen angeordnete, gleichartige Ventileinrichtungen 11 mit Druckluft. Jede Ventileinrichtung 11 enthält zwei parallel nebeneinander angeordnete Stösselventile 13 bzw. 15, die von Federn 17 bzw. 19 in Schliessrichtung belastet sind. Der Öffnungshub der Stösselventile 13 und 15 ist durch nach einer geringen Hubstrecke in Eingriff kommende, federbelastete Anschläge 21 und 23 behindert. Ein schwenkbarer Handhebel 25 dient der wechselweisen Betätigung der Stösselventile 13 und 15 über einen Wipphebel 27.
Das Stösselventil 13 aber- wacht eine Verbindung der Rohrleitung 9 mit einer zum Relaisventil 7 führenden Rohrleitung 29 und das Stösselventil 15 ist in eine Entlüftung der letztgenannten Rohrleitung 29 eingeschaltet. Die'in ihrem Volumen durch einen kleinen Luftbehälter 31 vergrösserte Rohrleitung 29 mündet in die Steuerkammer 33 des Relaisventils 7 ein, die einerseits durch einen grossen Steuerkolben 35 und anderseits von einem kleinen Hilfskolben 37 begrenzt ist. In der Steuerkammer 33 befinden sich Federn 39 und 41, welche sich gegen einen Steg im Ventilgehäuse abstützen und die Kolben 35 und 37 voneinander abspreizen. Der Hilfskolben ist mit zwei in Nuten eingelegten Dichtringen 43 und 45 versehen.
Der Grund der Nut des an die Steuerkammer 33 angrenzenden Dichtringes 43 ist über Bohrungen 47 ungedrosselt mit der Steuerkam- mer 33 verbunden, so dass eine Dichtlippe des Dichtringes 43 als eine in eine Verbindung eines zwischen den Dichtringen 43 und 45 befindlichen Ringraumes 48 mit der Steuerkammer 33 eingeschaltete Rückschlagklappe wirkt. Der Ringraum 48 steht über eine enge Düse 49 mit der Steuerkammer 33 in ständiger Verbindung. In die Zylinderlauffläche des Hilfskolbens 37 mündet eine von dessen Dichtring 45 überschleifbare zweite Düse 51 ein, die mit einer Rohrleitung 53 verbunden ist, welche zu dem genau auf Regeldruckhöhe eingestellten Druckregler 5 und zu einem die zweite Fläche des Hilfskolbens 37 beaufschlagenden Zylinderraum 55 führt.
Der Steuerkolben 35 trägt ein Ventilrohr 57, das eine Gehäusetrennwand 59 abgedichtet durchragt und in einem Raum 61 mit einem ihm zugewandten Ventilsitz 63 endet. Dem Ventilsitz 63 ist ein in einer Zwischenwand 65 abgedichtet geführter, das Ventilrohr 57 mit Spiel umgebender Doppeldichtring 67 zugeordnet, dessen zweiter Ventilsitz 69 gehäusefest angeordnet ist. Das Ventilrohr 57 ist von einer Bohrung 71 durchsetzt, die eine Düse 73 aufweist und die einerseits in den vom Ventilsitz 69 umschlossenen Raum 75 und anderseits in die zwischen dem Steuerkolben 35 und der Gehäusetrennwand 59 befindliche Rücksteuerkammer 77 einmündet. Der Raum 61 steht mit der Rohrleitung 1, der Raum 75 mit der Hauptluftleitung 79 und der sich zwischen dem Aussenumfang des Ventilsitzes 69 und der Zwischenwand 65 befindende Raum 81 mit der Atmosphäre in Verbindung.
Von der Rohrleitung 53 kann eine strichpunktiert dargestellte Fülleitung 83 ausgehen.
Bei betriebsbereiter, gelöster Bremse sind die Stösselventile 13 und 15 der Ventileinrichtungen 11 geschlossen. In der Rohrleitung 9 und den mit dieser verbundenen Räumen herrscht ein die Regeldruckhöhe etwas übersteigender Druck. Die Rohrleitungen 53 und 29, der Luftbehälter 31, der Zylinderraum 55 und die Steuerkammer 33 sind über den Druckregler 5 auf Regeldruckhöhe aufgeladen. Der Hilfskolben 37 befindet sich unter der Kraft der Feder 41 in seiner oberen Endlage, so dass von der Düse 51 eine Verbindung zum Ringraum 48 und über die Dichtlippe des Dichtringes 43 weiter zur Steuerkammer 33 besteht. In der
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Ventile 63,67 und 67, 69 sind geschlossen.
Falls in den mit der Rohrleitung 29 verbundenen Räumen infolge einer geringfügigen Undichtigkeit eine Druckminderung eintritt, so wird diese durch Druckluftnachspeisung vom Druckregler 5 über die Dü- se 51, den Ringraum 48 und die Bohrung 47 ausgeglichen. Bei einer Druckabsenkung in der Hauptluftlei- tung 79, die von Luftverbrauch oder Undichtigkeiten herrühren kann, sinkt auch der Druck in der Rück- steuerkammer 77, das Druckgleichgewicht am Steuerkolben 35 wird daher gestört, der Steuerkolben 35 senkt sich ab und öffnet das Ventil 63, 67 so lange, bis aus der Rohrleitung 1 über den Raum 61 und das geöffnete Ventil 63, 67 eine die Druckabsenkung eliminierende Druckluftmenge in die Hauptluftleitung
79 und über die Düse 73 auch in die Rücksteuerkammer 77 eingesteuert ist.
Zum Bremsen wird der Handhebel 25 einer der Ventileinrichtungen 11 leicht nach rechts verschwenkt.
Das Stösselventil 15 wird dabei durch den Wipphebel 27 so weit geöffnet, bis es am Anschlag 23 anliegt.
Die Rohrleitung 29 und die mit dieser verbundenen Räume werden also über das teilgeöffnete Stösselven- til 15 gedrosselt entlüftet. Da diese Entlüftung über die Düse 51 nicht ausgeglichen werden kann, ent- steht am Hilfskolben 37 eine ihn entgegen der Kraft der Feder 41 abwärts drückende Kraft. DerDichtring
45 überschleift die Einmündung der Düse 51 in die Zylinderlaufbahn, so dass diese in Verbindung zum Zy- linderraum 55 gerät. Der Steuerkolben 35 wird durch die Druckabsenkung in der Steuerkammer 33 ange- hoben, wobei er den Doppeldichtring 67 mitnimmt und das Ventil 67, 69 öffnet. Aus der Hauptluftleitung
79 und der Rücksteuerkammer 77 entweicht also Druckluft in die Atmosphäre.
Bei Erreichen der gewünschten Bremsstufe wird der Handhebel 25 freigegeben, das Stösselventil 15 schliesst sich und der augenblicklich in der Steuerkammer 33 erreichte Druck bleibt bestehen. Sobald der
Druck in der Hauptluftleitung 79 und in der Rücksteuerkammer 77 auf den in der Steuerkammer 33 herr- schenden Druck abgesenkt ist, schliesst der Steuerkolben 35 das Ventil 67, 69 wieder.
Zum Durchführen einer Schnellbremsung wird der Handhebel 25 stark nach rechts gedrückt. Das Stösselventil 15 öffnet sich dabei gänzlich, wobei es den Anschlag 23 entgegen seiner Federbelastung mit- nimmt. Die Steuerkammer 33 wird also sehr rasch entlüftet, am Steuerkolben 35 entsteht ein entspre- chend starker, das Ventil 67, 69 weit öffnender Impuls und die Hauptluftleitung 79 wird ebenfalls rasch entleert. Die sonstige Funktion des Führerbremsventils entspricht derjenigen einer Betriebsbremsung der vorbeschriebenen Art.
Zum Lösen der Bremsen muss ein Handhebel 25 leicht nach links geschwenkt werden, wobei sich das Stösselventil 13 etwas, bis zum Anschlag 21, öffnet. Aus der Rohrleitung 9 strömt Druckluft über das teilgeöffnete Stösselventil 13 gedrosselt in die Rohrleitung 29 und die Steuerkammer 33 ein und bewirkt in diesen eine Drucksteigerung. Der Steuerkolben 35 senkt sich daher und öffnet das Ventil 63, 67, so dass Druckluft in die Hauptluftleitung 79 und die Rucksteuerkammer 77 einströmen kann. Durch Freigabe des Handhebels 25 kann der Lösevorgang beliebig unterbrochen werden.
Bei Erreichen der Regeldruckhöhe in der Steuerkammer 33 hebt sich der Hilfskolben 37 wieder in seine dargestellte, obere Endlage. Sobald eine weitere Drucksteigerung in der Steuerkammer 33 eintritt, entweicht aus dieser Druckluft über die Düse 49, den Ringraum 48, die Düse 51 und den Druckregler 5. In der'Lösestellung des Handhebels 25 kann also in die Steuerkammer 33 infolge der Drosselungen durch das nur teilgeöffnete Stösselventil 13 und die Düsen 49 und 51 als Maximum ein geringfügig die Regeldruckhöhe überschreitender Druck eingesteuert werden, der sich auch über den Steuerkolben 35 und das Ventil 63, 67 auf die Hauptluftleitung 79 überträgt. Die Bremsen werden dadurch mit Sicherheit gelöst.
Nach Freigabe des Handhebels 25 schliesst sich das Stösselventil 13 und der Druck in der Steuerkammer 33 wird über die Düsen 49 und 51 vermittels des Druckreglers 5 langsam genau auf Regeldruckhöhe abgesenkt. Da der Hauptluftleitungsdruck ebenso langsam auf Regeldruckhöhe abgesenkt wird, können auch eventuell überladene Bremsen nicht anspringen.
Zum raschen Lösen der Bremsen eines langen Zuges wird der Handhebel 25 stark nach links gedrückt.
Das Stösselventil 13 öffnet sich daher unter Mitnahme des Anschlages 21 gänzlich, so dass in die Steuerkammer 33 der volle Druck des Druckreglers 3 eingesteuert wird. Das Relaisventil beaufschlagt daher die Hauptluftleitung 79 ebenfalls mit dem die Regeldruckhöhe übersteigenden Druck des Druckreglers 3, wodurch die Bremsen rasch gelöst werden. Nach Freigabe des Handhebels 25 wird der Druck in der Steuerkammer 33 und damit auch in der Hauptluftleitung 79, wie beschrieben, über die Düsen 49 und 51 langsam und ohne Anspringen der Bremsen auf Regeldruckhöhe abgesenkt.
Beim Anschluss einer Zweileitungsbremse nach dem System Lambertsen wird die Fülleitung 83 dieser Bremse an die Rohrleitung 53 angeschlossen. Der Druckregler 5 bestimmt also bei gelöster Bremse sowohl den Druck in der Hauptluftleitung 79 wie auch in der Fülleitung 83, wodurch in beiden stets gleicher Druck herrscht und die einwandfreie Funktion der Bremse gewährleistet ist.