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Steuerventil für eine Druckluftbremse von Schienenfahrzeugen Die Erfindung
betrifft ein Steuerventil für eine indirekt wirkende Druckluftbremse von Schienenfahrzeugen
mit einem den Bremsdruck überwachenden Dreidruckventil, einem Bremsbeschleuniger,
einer Mindestdruckeinrichtung, einer in eine Füllleitung für eine einer vom Hauptluftleitungsdruck
beaufschlagten Steuerkammer entgegenwirkenden Rücksteuerkammer des Dreidruckventils
eingeschalteten überwacheinrichtung, einer handbetätigbaren Umstellvorrichtung zur
wahlweisen Stillegung des vom Bremsdruck beaufschlagten Kolbens des Dreidruckventils
und einer Absperrvorrichtung, welche die Rücksteuerkammer nur während Bremsungen
mit aktionsfähigem, vom Bremsdruck beaufschlagbaren Kolben von einem Bremsluftbehälter
absperrt.
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Steuerventile dieser Art weisen baulich vom Steuerventil getrennte
Einzelorgane auf, die einen komplizierten vielteiligen Aufbau des Steuerventils
bedingen.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht daher darin, ein
Steuerventil der vorgenannten Art derart auszubilden, in dem die ihm zugehörenden
Einrichtungen weitgehend zusammengefaßt sind, wodurch sich neben einem funktionssicheren
Betrieb eine einfache Herstellung des Steuerventils ergibt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Schaltvorrichtung
mit zwei gleichachsig angeordneten Steuerschiebern, deren einer die Entlüftung einer
dem Bremsbeschleuniger zugehörenden Übertragkammer überwachender Steuerschieber
mit einem zu ihm gleichachsigen, vom Bremsdruck entgegen der Kraft einer Feder beaufschlagbaren
Kolben fest verbunden ist, wobei der Kolben bei seinem Hub infolge überwiegender
pneumatischer Beaufschlagung den Steuerschieber in Sperrichtung verschiebt, ein
in die den Bremsdruck direkt oder indirekt zum Bremszylinder leitende Verbindung
eingeschaltetes Rückschlagventil zwangsweise öffnet und bei weiterer Hubbewegung
ein in der genannten Verbindung dem Rückschlagventil nachgeschaltetes und zusammen
mit diesem die Mindestdruckeinrichtung bildendes, von einer Bremsdüse überbrücktes
Ventil schließt, und deren anderer, die überwacheinrichtung darstellender Steuerschieber
mittels einer Feder gegen den erstgenannten Steuerschieber in Richtung der vorgenannten
sperrenden Hubbewegung andruckbar ist, bei der sperrenden Hubbewegung den Bremsluftbehälter,
die Rücksteuerkammer und einen über eine Empfindlichkeitsdüse mit der Steuerkammer
in Verbindung stehenden Raum voneinander trennt und mit einer der Umstellvorrichtung
zugehörenden Verriegelung gekoppelt ist, welche bei Einstellung der Umstellvorrichtung
auf Stillegung des vom Bremsdruck beaufschlagten Kolbens des Dreidruckventils eine
Bewegung des Steuerschiebers in der sperrenden Hubrichtung verhindert.
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In dem erfindungsgemäßen Steuerventil sind die für die Praxis unentbehrlichen
Hilfseinrichtungen zu einer Einheit zusammengefaßt, die im Hinblick auf die Herstellung
Vorteile aufweist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch
dargestellt. Es zeigt F i g. 1 ein Steuerventil und F i g. 2 einige Teile des Steuerventils
in F i g. 1 in einer anderen Schaltstellung. : .
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Von einer Hauptluftleitung 1 führt eine Zweigleitung 3 in den
Beaufschlagungsraum 5 eines andererseits federbelasteten Kolbens 7 und durch eine
Bohrung 9 in die Steuerkammer 11 eines Dreidruckventils 13. Der Kolben 7 trägt einen
Dorn 15, der bei überwiegender Druckbeaufschlagung des Kolbens 7 aus der Hauptluftleitung
1 in die Bohrung 9 eintritt und deren Durchströmquerschnitt verkleinert. Die Steuerkammer
11 ist durch einen Kolben 17 von einer Rücksteuerkammer 19 getrennt. Der
Kolben 17
trägt einen die Rücksteuerkammer 19 durchragenden, ins Freie führenden
Zylinder 20, in welchem ein kleiner, mit einer Kolbenstange 21 verbundener Entlastungskolben
22 gelagert ist. Der Zylinder 20 ist an seinem Ende mit einem dem Entlastungskolben
22 zugeordneten Anschlag 24 versehen. Die Kolben-Stange 21 weist in einer übertragkammer
23 eine zusammen mit einem gehäusefesten Ventilsitz 25 ein den Luftdurchgang von
der Steuerkammer 11 in die übertragkammer 23 überwachendes Beschleunigungsventil
bildende Dichtscheibe 27 auf. Der Ventilsitz 25 hat einen etwas kleineren Durchmesser
als der
Entlastungskolben 22. An die übertragkammer 23 schließt
sich eine über eine Lösedüse 29 mit der Atmosphäre in Verbindung stehende Kammer
31 an, in welcher die Kolbenstange 21 zwei ihre Längsbohrung 33 treffende Querbohrungen
35 aufweist. Auf die Kammer 31 folgt ein von einem auf der Kolbenstange 21 verschieblich
gelagerten Kolben 37 begrenzter Raum 39. Im Raum 39 weist die Kolbenstange einen
dem Kolben 37 zugeordneten Anschlag 41 auf. Auf der anderen Seite des Kolbens 37
befindet sich ein über eine Düse 43 mit einem weiteren Raum 45 in Verbindung
stehender Raum 47. Im Raum 47 sind dem Kolben 37 zugeordnete, feste Anschläge
49 vorgesehen, und im Raum 45 endet die Kolbenstange 21 vor einer
Doppeldichtplatte 51 mit einem Ventilsitz 53. Die Doppeldichtplatte 51 bildet mit
dem Ventilsitz 53 ein Auslaßventil und mit einem gehäusefesten Ventilsitz 55 ein
den Luftdurchtritt aus einem Raum 57 in den Raum 45 überwachendes Einlaßventil.
Die von einer Feder belastete Doppeldichtplatte 51 ist zu ihrer pneumatischen Entlastung
mit einem zylindrischen Ansatz in einer Gehäusezwischenwand 59 abgedichtet geführt
und weist in ihrer Ringfläche zwischen den Ventilsitzen 53 und 55 eine Bohrung 61
auf. Die Steuerkammer 11 ist über eine Düse 63 und ein Rückschlagventil 65
mit einem Raum 67 verbunden, von welchem ein Luftführungskanal 69 in einen die Belastungsfeder
des Kolbens 7 enthaltenden Raum 71 führt. Der Raum 67 ist ferner über eine Absperreinrichtung
73 mit einem an den Raum 57 angeschlossenen Bremsluftbehälter 75 und der Raum 39
über eine weitere Absperreinrichtung 76 mit Entlüftung mit einem Raum 77 einer Schaltvorrichtung
79 verbunden. Die Absperreinrichtungen 73 und 76 sind gemeinsam von Hand durch Drehen
einer einen Exzenterzapfen 81 aufweisenden Welle 83 schaltbar.
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Die Schaltvorrichtung 79 weist einen vom Druck im Raum 45 entgegen
der Kraft einer Feder 85 beaufschlagbaren Kolben 87 auf, der mit einem
Steuerschieber 89 fest verbunden ist. Im Kolben 87 ist ein Rückschlagventi191 angeordnet,
welches bei einer Hubbewegung des Kolbens 87 von einem gehäusefesten Dorn 93 zwangsweise
geöffnet wird. Am Ende seiner Hubbewegung schließt der Kolben ein durch , einen
an ihm befestigten, das Rückschlagventi191 umgebenden Dichtring 95 und einen gehäusefesten,
zum Dorn 93 konzentrischen Ventilsitz 97 gebildetes Ventil. Das Rückschlagventil91
und das von einer im Querschnitt die Lösedüse 29 übertreffenden Bremsdüse 99 überbrückte
Ventil 95, 97 sind in Serie in eine vom Raum 45 zu einer Kammer
101 eines Höchstdruckbegrenzers 103 führende Verbindung eingeschaltet.
Der Steuerschieber 89 trennt zu Beginn einer Hubbewegung des Kolbens 87 die
über eine Düse 105 mit einem weiteren Behälterraum 107 verbundene übertragkammer
23 von einer Entlüftung 109 ab. Am Steuerschieber 89 liegt über einen
Anschlag 111 ein von einer Feder 113 belasteter, weiterer Steuerschieber 115 an,
der Verbindungen des Raumes 77 mit einem vom Druck der mit einem Löseventil
117 versehenen Rücksteuerkammer 19
beaufschlagten Raum 119 und einem
weiteren, an den Bremsluftbehälter 75 angeschlossenen Raum 121
sowie der beiden
letztgenannten Räume 119 und 121
überwacht. Der Steuerschieber 115
trägt eine ins Freie ragende Schlaufe 123, in welche der Exzenterzapfen 81 derart
eingreift, daß er in seiner einen, in F i g. 2 gezeigten Lage den Steuerschieber
115 in der in F i g. 1 dargestellten, die vorgenannten Verbindungen freigebenden
Stellung verriegelt. Der Raum 77 steht über eine Empfindlichkeitsdüse 125 mit einem
vom Kolben 17 überschleifbaren, in der Lösestellung des genannten Kolbens 17 in
die Steuerkammer 1:1. einmündenden Leitungsanschluß in Verbindung.
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Der Höchstdruckbegrenzer 103 weist ein zwischen die Kammer 101 und
einen Raum 125 eingeschaltetes Ventil 127 auf, das von einem in Schließrichtung
vom Druck in einem Zylinderraum 129 und in öffnungsrichtung von einer Feder 131
belasteten Kolben 133 gesteuert ist. Der Zylinderraum 129 steht über
eine Düse 135 mit der Kammer 101 in Verbindung. Vom Raum 125 führt
eine Rohrleitung in den Steuerraum 137 eines Relaisventils 139, der mittels eines
ein Doppelventil 141, 143 mit großen Durchströmquerschnitten steuernden Membrankolbens
145 von einem an einen Bremszylinder 147 angeschlossenen Rücksteuerraum
149 abgetrennt ist. Für den Rücksteuerraum 149 überwacht das Ventil
141 die Entlüftung in die Atmosphäre und das Ventil 143 die Belüftung aus
einem mit dem Bremsluftbehälter 75 verbundenen Raum 151.
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Bei gelöster, betriebsbereiter Bremse nehmen die Kolben 17, 22 und
37 ihre unteren, dargestellten Lagen ein. Das Auslaßventil 51, 53 ist geöffnet,
und das Einlaßventil 51, 55 ist ebenso wie das Beschleunigungsventil 25, 27 geschlossen.
Der Kolben 7 hält den Dorn 15 in einer den Durchgangsquerschnitt durch die
Bohrung 9 völlig freigebenden Lage. Die Feder 85 drückt den Kolben 87 und die Steuerschieber
89 und 115 in die gezeigten Stellungen, in welchen das Ventil 95,
97 sowie sämtliche Durchgänge durch die Steuerschieber 89 und 115
geöffnet sind. Die Welle 83 soll sich in der in F i g. 1 dargestellten Lage
befinden, in welcher der Exzenterzapfen 81 die Absperreinrichtung 73 geöffnet
und die Absperreinrichtung 76 geschlossen hält, so daß im Raum 39 Atmosphärendruck
herrscht. Der Steuerschieber 115 ist dabei in seiner Stellung nicht verriegelt.
Die Feder 131 hält das Ventil 127 und die Eigenspannung des Membrankolbens
145 das Ventil 141 geöffnet. Das Ventil 143 ist geschlossen. In der Hauptluftleitung
1, der Steuerkammer 11, der Rücksteuerkammer 19, dem Bremsluftbehälter 75 sowie
den mit diesem verbundenen Räumen herrscht Regeldruckhöhe. Die Räume 45 und
47, die Übertragkammer 23, der Behälterraum 107 sowie der Steuerraum 137,
der Rücksteuerraum 149 und der Bremszylinder 147 sind entlüftet.
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Sinkt der Druck in der Hauptluftleitung 1 sehr langsam, wie es beispielsweise
während eines als »Angleichen« der Bremse bezeichneten Vorganges auftritt, so wird
der Druck in der Steuerkammer 11 und über die Empfindlichkeitsdüse 125 auch der
Druck in sämtlichen sonstigen, druckbeaufschlagten Räumen der Bremse mit abgesenkt.
Die Bremse verbleibt dabei in Ruhe.
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Bei einer eine gewisse Mindestgeschwindigkeit überschreitenden Druckabsenkung
in der Hauptluftleitung 1 tritt an der Empfindlichkeitsdüse 125 ein Druckgefälle
auf, welches ausreicht, daß sich zwischen der Steuerkammer 11 und der Rücksteuerkarnmer
19 ein den Kolben 17 anhebender Differenzdruck einstellt. Der Anschluß der Empfindlichkeitsdüse
125 wird überschliffen, das Beschleunigungsventil 25, 27 öffnet sich, und aus der
Steuerkammer
11 strömt rasch Druckluft in die übertragkammer 23
und durch die Düse 105 gedrosselt in den Behälterraum 107 ein. Der Kolben 17 erhält
hierdurch einen starken, aufwärts gerichteten Impuls, so daß er über den Entlastungskolben
22 und die Kolbenstange 21 das Doppelventil 51, 53, 55 umsteuert. Aus dem
Raum 57 strömt durch das nunmehr geöffnete Einlaßventil 51, 55 Druckluft
in den Raum 45 und über die Düse 43 gedrosselt in den Raum 47 ein. Der Kolben 37
wird hierdurch gegen den Anschlag 41 gedrückt, und der Kolben 87 wird angehoben.
Die Steuerschieber 89 und 115 folgen der Hubbewegung des Kolbens 87 und schließen
dabei sämtliche durch sie überwachten Durchgänge. Dabei wird auch die Rücksteuerkammer
19, in welcher durch Druckluftnachspeisung aus dem bis zum Öffnen des Rückschlagventils
91 konstanten Druck aufweisenden Bremsluftbehälter 75 trotz der Hubbewegung des
Kolbens 19 praktisch keine Druckminderung eingetreten ist, vom Bremsluftbehälter
75 abgesperrt. Sodann öffnet der Dorn 93 das Rückschlagventil 91, so daß rasch Druckluft
in die Kammer 101 und durch das geöffnete Ventil 127 in den Raum 125 sowie den Steuerraum
137 einströmt. Das Relaisventil 139 steuert sein Doppelventil 141, 143 um und belüftet
den Bremszylinder 147 dem Druckanstieg entsprechend rasch mit Druckluft aus dem
Bremsluftbehälter 75. Bei der weiteren Hubbewegung des Kolbens 87 schließt sich
das Ventil 95, 97, so daß der folgende Druckanstieg in dem Steuerraum
137
und damit auch dem Bremszylinder 147 nach dem vorangehenden Ansprang verlangsamt
wird.
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Sobald in. den Raum 47 eine der Druckabsenkung in der Hauptluftleitung
1 entsprechende Druckhöhe eingesteuert ist, drückt der Kolben 37 die Kolbenstange
21 abwärts, bis sich das Einlaßventil 51, 55 schließt. Der im Steuerraum 137 und
im Bremszylinder 147 erreichte Druck bleibt dann in seiner augenblicklichen Höhe
erhalten. Eine Bremsabschlußstellung ist erreicht.
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Bei einer- weiteren Druckabsenkung in der Hauptluftleitung 1 wird
das Einlaßventil 51, 55 wieder geöffnet, bis -in den Raum 47 eine der Druckabsenkung
entsprechende Drucksteigerung eingesteuert ist. Der im Bremszylinder 147
herrschende Druck wird dabei erhöht.
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Bei Erreichen eines einer Vollbremsung entsprechenden Druckes in der
Kammer 101 und dem Zylinderraum 129 schließt der Kolben 133 entgegen der Kraft der
Feder 131 das Ventil 127, so daß in den Steuerraum 137 und damit auch in den Bremszylinder
147 keine weitere Drucksteigerung einsteuerbar ist.
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Zum stufenweisen Lösen wird der Druck in der Hauptluftleitung 1 abgestuft
erhöht. über die Bohrung 9 pflanzen sich diese Drucksteigerungen in die Steuerkammer
11 und durch die Düse 63 gedrosselt auch in den Bremsluftbehälter 75 und den Raum
71 fort. Die Federbelastung des Kolbens 7 hält diesen trotz der geringen, in der
Beaufschlagung seiner beiden Seiten auftretenden Druckdifferenz in der dargestellten
Lage. Der Kolben 17 wird jedoch zusammen mit dem Entlastungskolben 22 bei jeder
Drucksteigerung in der Hauptluftleitung 1 unter Öffnen des Auslaßventils 51, 53
abwärts gedrückt, bis im Raum 47 eine der Drucksteigerung in der Hauptluftleitung
1 entsprechende Drucksenkung eingetreten ist. Sodann schließt sich das Auslaßventil
51, 53 wieder. Die Drucksenkung überträgt sich auf den Raum 101 und den Zylinderraum
129, wodurch gegebenenfalls ein Öffnen des Ventils 127 bewirkt wird; und dann weiter
über das Relaisventil 139 auf den Bremszylinder 147.
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Beim vollen Lösen der Bremse wird der Druck in der Hauptluftleitung
1 auf die Regeldruckhöhe gesteigert. Der Kolben 17 wird gegen seine untere
Endlage gedrückt, wobei sich das Beschleunigungsventil 25, 27 schließt; sich das
Auslaßventil 51, 53 öffnet und den Raum 45 sowie die mit diesem verbundenen Räume
über die Lösedüse 29 entlüftet. Sobald der Kolben 87 mir mehr von einer bestimmten,
geringen Druckhöhe beaufschlagt ist, drückt die Feder 85 ihn und die Steuerschieber
89 und 115 in die dargestellten Lagen zurück. Aus dem Steuerraum 137 kann über das
Rückschlagventil91 weiterhin Druckluft entweichen. Der Steuerschieber 89 entlüftet
die übertragkammer 23 sowie den Behälterraum 107. Der Steuerschieber 115 verbindet
die Rücksteuerkammer 19 mit dem Hilfsluftbehälter 75, in welchen hinein sich eine
durch die Kompressionsbewegung des Kolbens 17 in der Rücksteuerkammer 19 eingetretene
Drucksteigerung abbauen kann. Mit der nachfolgenden völligen Entlüftung des Bremszylinders
147 und des Raumes 47 sowie der Rufladung des Bremsluftbehälters 75
über die Düse 63
und das Rückschlagventil 65 wird das Lösen beendet.
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Sollte während des Lösevorganges ein Füllstoß in die Hauptluftleitung
1 eingesteuert werden, so greift, bedingt durch die Düse 63, am Kolben 7 ein hoher
Differenzdruck an, der den Kolben 7 entgegen seiner Federbelastung abwärts drückt.
Dabei gelangt der Dorn 15 in die Bohrung 9 und verringert deren Durchströmquerschnitt.
Die Bremsanlage ist somit gegen überladung durch Füllstöße geschützt.
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Sollte die Bremsanlage jedoch einmal mit einem die Regeldruckhöhe
in der Hauptluftleitung 1 übersteigenden Druck aufgeladen sein, wie es beispielsweise
beim Wechseln der Lokomotive vorkommen kann, so kann der in der Rücksteuerkammer
19 herrschende Druck durch öffnen des Löseventils 117 abgesenkt werden.
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Zur Stillegung des Kolbens 37, wie es zur Umstellung der Bremsanlage
auf Einlösigkeit erforderlich ist, wird die Welle 83 um 180° in die in F i g. 2
dargestellte Lage gedreht. Der Exzenterzapfen 81
schaltet dabei die Absperreinrichtungen
73 und 76 um und verriegelt über die Schlaufe 123 den Steuerschieber 115 in seiner
unteren Endlage. Die Absperreinrichtung 73 sperrt dann die Verbindung vom Raum 67
zum Bremsluftbehälter 75 ab, die Absperreinrichtung 76 ist geöffnet, wodurch der
Raum 39 vom Druck im Raum 77 beaufschlagt und der Kolben 37 gegen die Anschläge
49 gedrückt wird. Die vom Steuerschieber 115 überwachten Verbindungen bleiben
während sämtlicher Bremsvorgänge geöffnet.
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Beim die durch die Empfindlichkeitsdüse 125 wie vorbeschrieben bestimmte
Mindestgeschwindigkeit übersteigenden Absenken des Druckes in der Hauptluftleitung
1 wird durch Anheben des Kolbens 17
nach öffnen des Beschleunigungsventils
25, 27 und überschleifen der Einmündung der Empfindlichkeitsdüse 125 das Doppelventil
51, 53, 55 umgesteuert, so daß die Räume 45 und 47 sowie der Kolben 87 druckbeaufschlagt
werden. Der Kolben 87, der Steuerschieber 89, der Höchstdruckbegrenzer 103 und das
Relaisventil 139 arbeiten wie bereits beschrieben.
Die Druckluftentnahme
aus dem Bremsluftbehälter 75 bewirkt in diesem und in der Rücksteuerkammer 19 eine
Druckabsenkung, die, sobald sie die Größe der Druckminderung in der Hauptluftleitüng
1 erreicht, ein Schließen des Einlaßventils 51, 55 bewirkt. Es ist somit
ein stufenweises Einbremsen möglich. Der Kolben 37 bleibt dabei infolge Anliegens
an den Anschlägen 49 unwirksam.
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Sobald in der Hauptluftleitung 1 und damit auch in der Steuerkammer
11 eine Drucksteigerung auftritt, 1 wird der Kolben 17 in seine dargestellte Endlage
gezwungen, das Auslaßventil 51, 53 wird geöffnet und das Beschleunigungsventil
25, 27 geschlossen. Neben dem Raum 45 und den mit diesem verbundenen Räumen
wird auch der Bremszylinder 147 ent- i lüftet. Durch die Empfindlichkeitsdüse 125
werden gleichzeitig der Bremsluftbehälter 75 und die Rücksteuerkammer 19 wieder
aufgeladen. Bei Erreichen eines bestimmten, niederen Druckes im Raum 45 drückt die
Feder 85 den Kolben 87 und den Steuer- 2 schieber 89, wie bereits beschrieben, in
die dargestellten Lagen zurück, wodurch die übertragkammer 23 entlüftet wird. Mit
dem Wiederaufladen des Bremsluftbehälters 75 auf Regeldruckhöhe und dem völligen
Entlüften des Bremszylinders 147 wird der a Lösevorgang beendet.
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Bei Bedarf kann in an sich bekannter Weise zwischen das Ventil
95, 97 und den Raum 101 ein. Doppelrückschlagventil eingeschaltet
werden, an dessen andere Eingangsseite eine elektrisch gesteuerte, 3 aus dem Bremsluftbehälter
75 mit Druckluft versorgte Bremssteuereinrichtung angeschlossen ist.