Ventileinrichtung zur Erzeugung von linear verlaufenden Druckabsenkungen Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung zur Erzeugung von linear verlaufenden Druckab senkungen in Druckmittelsystemen, insbesondere für Führerbremsventile von Schienenfahrzeugen.
Die bekannten Bauarten von Führerbremsven- tilen weisen am sogenannten Zeitbehälter, der ver mittels seines Druckverhaltens nach Hochdruckfüll- stössen die Niederdruckfüllperiode steuert, zum Zwecke des Rückführens überladener Bremsen auf den vorgeschriebenen Regeldruck einfache Entlüf tungsdüsen auf, welche die erforderliche Druckab senkung 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 be kannten Bauarten die Tatsache nachteilig auswirken, dass die Druckabsenkung ähnlich einer Exponential- kurve verläuft, d. h., dass über die Düse mit fallen dem Zeitbehälterdruck eine abnehmende Druckluft menge ins Freie entweicht. Der Druck im Zeitbe hälter sinkt also nicht pro Zeiteinheit um gleiche, sondern um mit der Zeit abnehmende Werte. Da die stärkste Druckabsenkung im Zeitbehälter noch ge ringer sein muss als die Ansprechempfindlichkeit der Bremsen, ergibt sich eine von seiten der Bremsen gesehen unnötig. lange Niederdruckfüllperiode.
Zur Vermeidung eines Einsetzens der Nieder druckfüllperiode mit einem zu hohen Anfangsdruck ist es bekannt, den Zeitbehälter mit einem den Druck in diesem begrenzenden Sicherheitsventil aus zustatten. Es sind bereits Ventileinrichtungen zur Er zeugung von linear verlaufenden Druckabsenkungen als Entlüftungsventile bei Eisenbahndruckluftbremsen bekannt. Diese Ventileinrichtungen weisen ein Ab sperrventil 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 ander seits federbelasteten Kolben gesteuert ist. Das Ab sperrventil dieser Ventileinrichtung ist als gewöhn liches, nicht entlastetes Ventil ausgebildet.
Der Druck im zu entlüftenden Raum belastet daher das Ab sperrventil und führt, sobald er einen gewissen Wert überschreitet, zu dessen fehlerhaftem Arbeiten. So bald der Druck im zu entlüftenden Raum eine untere Grenze unterschreitet, ist das Absperrventil ständig geöffnet und die die Kammer ständig ent lüftende 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 ange gebenen Art, welche eine linear verlaufende Druck absenkung bis zum Erreichen sehr niedriger Drücke gewährleistet und welche zugleich eine Sicherheits einrichtung enthält, welche ein zu hohes Aufladen des zu entlüftenden Druckmittelsystems verhindert.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Kombination folgender Einzelmerkmale: a) ein den Druck innerhalb des die Druckabsenkung erfahrenden Druckmittelsystems begrenzendes Sicherheitsventil; b) eine über eine Düse ständig entlüftete Steuer kammer, deren Beaufschlagungsdruck einen an derseits unter der Einwirkung einer Feder stehen den Kolben in Schliessrichtung eines die Steuer kammer mit dem Druckmittelsystem verbinden den Füllventiles belastet;
c) die Ausbildung der Entlüftungsdüse der Steuer kammer zu einer vom Kolben gesteuerten Düse mit veränderlichem Durchströmungsquerschnitt, wobei letzterer sich in Verstellrichtung der Feder belastung des Kolbens vergrössert.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt.
An ein über ein Absperrglied 1 und eine Düse 3 füllbares, durch einen Behälter 5 dargestelltes Druck mittelsystem ist der Raum 7 einer Entlüftungs- Ventileinrichtung 9 angeschlossen. Der Raum 7 ist durch eine Zwischenwand 11 von einer Steuer kammer 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, ins Freie führende Entlüftungsbohrungen 21 einmünden. Der Kolben 15 trägt eine die Bohrung 19 mit geringem Spiel durchragende Kolbenstange 23, deren freies Ende in 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 Ende vermittels eines am Kolben 15 befestigten Ventilsitzes 29 und einer über eine Feder 31 gegen das Ventilgehäuse abgestützten Dichtplatte 33 gegen einen von Aussen luft 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 Entlüftungs bohrungen 21 über einen grossen Durchströmungs- querschnitt mit der Steuerkammer 13 verbindet.
Beim Auffüllen des vorher entlüfteten Luftbe hälters 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 be wegt 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 Kolben stange 23 und Bohrung 19 sowie die Entlüftungs bohrungen 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 ge schlossene Sicherheitsventil 29, 33 und verhindert durch sein Abblasen eine weitere Drucksteigerung im Luftbehälter. Beim Absperren der Druckluftzu fuhr zum Luftbehälter 5 durch Schliessen des Ab sperrgliedes 1 schliesst sich nach einer geringen Druckabsenkung in ersterem auch das Sicherheits ventil 33, 29, und die Entlüftung 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 aufrechterhält und deren Entlüftung daher über die Drosselung zwischen Kolbenstange 23 und Bohrung 19 sowie die Ent lüftungsbohrungen 21 gleichbleibende Werte beibe hält, 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 Luftnachspeisung in diese mangelhaft wird, bewegt sich nach einer <I>a</I> ringfügigen 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 Luftbehäl ter 5 über die Steuerkammer 13 durch eine unge- drosselte Verbindung zu den Entlüftungsbohrungen, d. h. die durch die abnehmende Druckdifferenz an sich bedingte Entlüftungsverzögerung wird durch Verminderung der Strömungswiderstände im Ent lüftungsweg weitgehend kompensiert, und die Druck absenkung im Luftbehälter 5 erfolgt weiterhin nahezu linear. Mit Erreichen der völligen Ent lüftung des Luftbehälters 5 wird der Ausgangszu stand der Ventileinrichtung wieder hergestellt.
Valve device for generating linear pressure drops The invention relates to a valve device for generating linear pressure drops in pressure medium systems, in particular for driver's brake valves in rail vehicles.
The known types of driver's brake valves have simple venting nozzles on the so-called time tank, which controls the low-pressure filling period by means of its pressure behavior after high-pressure fillings, for the purpose of returning overloaded brakes to the prescribed control pressure, which allow the required pressure reduction of the time tank.
In general, the low-pressure filling period, which automatically sets itself after each filling stroke, makes a very significant contribution to shortening the brake release times. Compressed air flows with increased control pressure over large cross-sections into the main air line. During the low-pressure filling period, the increased pressure in the main air line should be automatically reduced to the control pressure so slowly that the brakes remain released.
With the known designs, the fact that the pressure drop is similar to an exponential curve must have a disadvantageous effect here; This means that as the time tank pressure drops, a decreasing amount of compressed air escapes into the open via the nozzle. The pressure in the time container does not decrease by the same amount per unit of time, but by values that decrease over time. Since the greatest pressure drop in the time container must be lower than the response sensitivity of the brakes, it is unnecessary from the perspective of the brakes. long low pressure filling period.
To avoid the onset of the low pressure filling period with too high an initial pressure, it is known to equip the time container with a safety valve that limits the pressure in this. There are already valve devices for generating linear pressure drops as vent valves in railway compressed air brakes. These valve devices have a shut-off valve that monitors the passage of air from the space to be vented into a chamber that is constantly vented via a nozzle and which is controlled by a piston that is spring-loaded in the closing direction of the pressure of the chamber and on the other hand. The shut-off valve from this valve device is designed as an ordinary, non-relieved valve.
The pressure in the space to be vented therefore loads the shut-off valve and, as soon as it exceeds a certain value, leads to its faulty operation. As soon as the pressure in the space to be vented falls below a lower limit, the shut-off valve is constantly open and the nozzle constantly venting the chamber acts as a normal venting nozzle with all its shortcomings in relation to the space.
The object of the invention is to create a valve device of the type specified above, which ensures a linear pressure reduction until very low pressures are reached and which also contains a safety device which prevents the pressure medium system to be vented from being overcharged.
This object is achieved according to the invention by the combination of the following individual features: a) a safety valve limiting the pressure within the pressure medium system experiencing the pressure drop; b) a control chamber which is constantly vented via a nozzle, the application pressure of which is under the action of a spring and which loads the piston in the closing direction of a control chamber connecting the pressure medium system to the filling valve;
c) the formation of the vent nozzle of the control chamber into a nozzle controlled by the piston with a variable flow cross-section, the latter increasing in the direction of adjustment of the spring load on the piston.
An exemplary embodiment of the subject matter of the invention is shown schematically in the drawing.
The space 7 of a vent valve device 9 is connected to a pressure medium system which can be filled via a shut-off element 1 and a nozzle 3 and is represented by a container 5. The space 7 is separated from a control chamber 13 by an intermediate wall 11, which is delimited on the other hand by a piston 15. The partition 11 is pierced by a bore 19 surrounded by a valve seat 17 in the space 7, into which vent bores 21 located in the partition 11 and leading into the open open. The piston 15 carries a piston rod 23 which protrudes through the bore 19 with little play and whose free end in space 7 is designed to form a sealing plate 25 assigned to the valve seat 17.
The piston rod 23 and the piston 15 are penetrated by an axial bore 27, the piston-side end of which is closed by means of a valve seat 29 attached to the piston 15 and a sealing plate 33 supported by a spring 31 against the valve housing from a space 35 acted upon by outside air. The piston rod 23 has an annular groove 37 on its outer circumference in the control chamber 13 shortly before the intermediate wall 11, which only connects the ventilation bores 21 with the control chamber 13 over a large flow cross-section when the valve 17, 25 is extraordinarily wide open.
When filling the previously vented Luftbe container 5 by opening the shut-off member 1, compressed air flows through the nozzle 3 into the air reservoir 5, into the space 7 and initially also through the valve 17, 25, which is opened wide by the spring 31, into the control chamber 13. When a certain, low pressure level is reached in the control chamber 13, the piston 15 moves to the left against the spring force, and the valve 17, 25 closes so far that rod 23 between the air supply into the control chamber 13 and ventilation via the gap between the piston and bore 19 and the vent holes 21 balance is achieved, d. H. that the pressure in the control chamber 13 maintains its level evenly:
Only after reaching a pressure level well above this pressure in the air tank 5 opens the previously closed safety valve 29, 33 and prevents a further increase in pressure in the air tank by blowing it off. When the compressed air supply is shut off to the air tank 5 by closing the locking member 1, the safety valve 33, 29 closes in the former after a slight pressure drop, and the air tank 5 is only vented via the control chamber 13.
Since the piston 15, in cooperation with the spring 31 and the valve 17, 25, maintains a constant pressure in the control chamber 13 and its venting therefore maintains constant values via the throttling between the piston rod 23 and bore 19 and the vent bores 21, the venting takes place of the air tank 5 by feeding compressed air into the control chamber 13 in such a way that a pressure drop that is linearly dependent at the time is produced.
As soon as a pressure equal to the control pressure in the control chamber 13 is reached in the air reservoir 5 and the air supply to this is insufficient, the piston 15 moves under the force of the spring after a slight pressure drop in the control chamber 13 31 to the right, so that the valve 17, 25 opens wide and the annular groove 37 creates a large-cross-section, unthrottled connection between the control chamber 13 and the ventilation bores 21.
The compressed air now flows out of the Luftbehäl ter 5 via the control chamber 13 through an unthrottled connection to the ventilation bores, ie. H. the venting delay caused by the decreasing pressure difference is largely compensated for by reducing the flow resistance in the venting path, and the pressure drop in the air tank 5 continues to be almost linear. Upon reaching the complete Ent ventilation of the air tank 5, the output state of the valve device is restored.