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Zweidrucksteuerventil für einstufig zu lösende selbsttätige Druckmittelbremsanlagen,
insbesondere für Eisenbahnfahrzeuge Die Erfindung bezieht sich auf ein Zweidrucksteuerventil
für einstufig zu lösende selbsttätige Druckmittelbremsanlagen, insbesondere für
Eisenbahnfahrzeuge, mit einem die Verbindung zwischen einem Hilfsluftbehälter und
einem Bremszylinder steuernden Anlegeventil und einem Löseventil zum Entlüften des
Bremszylinders sowie mit einem Beschleunigerventil und einem Entlüftungsventil für
die Beschleunigungseinrichtung, wobei alle Ventile mit einer Membran zusammenwirken,
welche vom Hilfsluftbehälterdruck entgegen dem Druck in der Hauptluftleitung beaufschlagbar
ist.
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Bei solchen Steuerventilen ist es erforderlich, daß die Membran bei
in Bremsenanlegestellung befindlichem Steuerventil trotz des Auftretens von Druckschwankungen
in der Hauptluftleitung und trotz mechanischer Erschütterungen in stabiler Lage
gehalten wird und gewährleistet ist, daß das Löseventil und das Entlüftungsventil
der Beschleunigungseinrichtung in ihrer Abschlußstellung sicher geschlossen bleiben.
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Diesem Erfordernis ist bei bekannten Steuerventilen der genannten
Art dadurch Rechnung getragen worden, daß die in Abschlußstellung befindlichen Ventile
durch entsprechend bemessene Druckfedern belastet sind und nur entgegen der Kraft
dieser Federn geöffnet werden können. Da solche Federn jedoch beträchtlichen Änderungen
unterworfen sind, besteht die Gefahr, daß sie im Laufe der Zeit nicht mehr zuverlässig
arbeiten, um die Ventile bei Erschütterungen und Druckschwankungen in der Hauptluftleitung
sicher in ihrer Abschlußstellung zu halten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen,
in der dieser durch die Verwendung von Federn bedingte Nachteil behoben ist.
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Gemäß der Erfindung ist die Aufgabe dadurch gelöst worden, daß sowohl
das Löseventil als auch das für die Beschleunigungseinrichtung vorgesehene Entlüftungsventil,
die in an sich bekannte Weise entgegen einer Kraft betätigbar sind, in ihrer Abschlußstellung
unter einer die Membran zusätzlich in Brernsenanlegerichtung belastenden und einer
vorbestimmten Druckdifferenz zwischen dem Hauptluftleitungsdruck und dem Hilfsluftbehälterdruck
entsprechenden Haltekraft stehen, die jeweils von einer zwischen ihrer Ein- und
Auslaßseite bestehenden Druckdifferenz gebildet ist.
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Gemäß einem weiteren vorteilhaften Merkmal nach der Erfindung sind
die Ventilglieder des Löseventils und des Entlüftungsventils über Steuerstangen
mit der Membran lose gekuppelt. Vorzugsweise sind die mit der Membran gekuppelten
Steuerstangen des Löseventils und des Entlüftungsventils in ihrer Länge so ausgebildet,
daß das Entlüftungsventil während der Bewegung der Meinbran in die Lösestellung
zuerst geöffnet wird.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch
ein schematisch dargestelltes Zweidrucksteuerventil und F i g. 2 einen Schnitt
durch ein schematisch dargestelltes Hilfsluftbehälter-Ladeventil, das in dem Zweidrucksteuerventil
vorgesehen ist und in einer gegen die Zeichenebene der F i g. 1 versetzten
Ebene angeordnet ist.
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Das dargestellte Zweidrucksteuerventil weist ein Gehäuse auf, das
aus einem oberen Teil 11 und einem unteren Teil 12 zusammengesetzt ist, zwischen
denen eine Membran 13 an ihrem äußeren Rand eingespannt ist, welche den Innenraum
des Gehäuses in eine Hauptluftleitungsdruckkammer 14 und eine Hilfsluftbehälterdruckkammer
15 unterteilt. Mit Hilfe der Membran 13 sind mehrere Ventile betätigbar,
nämlich ein Beschleunigerventil 16 in dem oberen Gehäuseteil 11 und
ein Anlegeventil 17, ein Löseventil
18, ein Entlüftungsventil
19 für die Beschleunigungseinrichtung und ein Hilfsluftbehälter-Ladeventil
20 (F i g. 2) in dem unteren Gehäuseteil 12.
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Die Membran 13 ist an ihrem Innenrand zwischen Platten 21 und
22 eingespannt, die einen Membrankolben bilden. An diesem Membrankolben ist ein
zentraler Kolbenschaft 23 starr befestigt, welcher in einer Buchse 24 in
dem unteren Gehäuseteil 12 frei verschiebbar ist, um die Membran 13 bei ihrer
Bewegung zu führen. Der Kolbenschaft 23 wirkt mit einem Ventilglied
25 des Anlegeventils 17 zusammen, welches auf seiner Einlaßseite zum
Hilfsluftbehälter hin offen ist. Das freie Ende des Kolbenschaftes 23
ist
daher dem Hilfsluftbehälterdruck ausgesetzt, und die wirksame Fläche der Membran
13, die durch den Hilfsluftbehälterdruck beaufschlagbar ist, wird durch die
Querschnittsfläche des Schaftes 23 nicht vermindert.
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Das Löseventil 18 und das Entlüftungsventil 19
sind über
Steuerstangen 26 bzw. 27 betätigbar, die an einem Ende mit der unteren
Platte 22 des Meinbrankolbens lose gekuppelt sind, durch Bohrungen in Gehäuseeeinsätzen28
bzw. 29 dichtpassend hindurchgehen und am anderen Ende mit Ventilgliedern
32 bzw. 33 des Löseventils 18 bzw. des Entlüftungsventils
19 zusammenwirken, die beide an ihrer Auslaßseite dauernd zur Atmosphäre
offen sind. Diese Steuerstangen 26 und 27 wirken daher subtraktiv
auf die Fläche der Unterseite der Membran 13, deren dem Hilfsluftbehälterdruck
ausgesetzte wirksame Fläche infolgedessen ständig um die Summe der Querschnittsflächen
der Steuerstangen 26 und 27 in den Bohrungen der Einsätze
28 bzw. 29 vennindert ist.
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Die wirksame Fläche der Oberseite der Membran 13, die dem Hauptluftleitungsdruck
ausgesetzt ist, bleibt trotz der Anordnung eines Stößels 30 für das Beschleunigerventil
16, welcher die Form einer kurzen Verlängerung des Kolbenschaftes
23 hat, unvermindert. Selbst wenn dieser Stößel 30 mit einem Ventilteller
31 des Beschleunigerventils 16 in Eingriff tritt, herrscht nach dem
öffnen des Ventils auf beiden Seiten des Ventiltellers 31 Hauptluftleitungsdruck,
so daß die vom Hauptluftleitungsdruck beaufschlagte Fläche des Membrankolbens erhalten
bleibt.
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Es ist daher ersichtlich, daß die dem Hauptluftleitungsdruck ausgesetzte
wirksame Fläche der Meinbran 13 gegenüber ihrer dem Hilfsluftbehälterdruck
ausgesetzten Fläche um einen Betrag größer ist, welcher durch die Querschnittsfläche
der Steuerstangen 26 und 27 bestimmt wird. Diese Querschnittsfläche
wird in ihrer Größe auf die erforderliche Vorspannungsdruckkraft abgestimmt, welche
die Membran 13
in der in F i g. 1 dargestellten Bremsenlösestellung
zu halten sucht.
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Es sei nunmehr der Zustand betrachtet, der besteht, wenn die Membran
13 aus der in F i g. 1 wiedergegebenen Bremsenlösestellung in die
Bremsenanlegestellung bewegt wird. Beim Bremsenanlegen nimmt die Membran die Steuerstange
26 des Löseventils 18 und die Steuerstange 27 des Entlüftungsventils
19 mit, und dabei werden die zu diesen Ventilen gehörenden Ventilglieder
32 bzw. 33 durch schwache Druckfedern 34 bzw. 35 zum Schließen
auf ihre Sitze an den Einsätzen 28 bzw. 29 gedrückt. Das Hilfsluftbehälter-Ladeventil
20 wird dabei ebenfalls geschlossen, während das Beschleunigerventil 16
und
das Anlegeventil 17 geöffnet werden. Sobald sich das Löseventil
18 und das Entlüftungsventil 19 in der Abschlußstellung befinden,
werden ihre Ventilglieder 32 bzw. 33 an ihrer Einlaßseite jeweils
einem Druck unterworfen, der dem an ihrer Auslaßseite herrschenden Atmosphärendruck
entgegenwirkt. Der an der Einlaßseite des Ventilgliedes 32 des Löseventils
18 wirkende Druck ist der im Bremszylinder aufgebaute Druck, und der an der
Einlaßseite des Ventilgliedes 33 des Entlüftungsventils 19 wirkende
Druck ist der in der Hauptluftleitung herrschende Druck. Es wird somit zwischen
der Ein- und Auslaßseite der Ventilglieder 32 und 33
eine Druckdifferenz
erzeugt, die eine Haltekraft bildet, welche das Löseventil 18 und das Entlüftungsventil
19 in sicherer Weise geschlossen hält und die Membran 13 zusätzlich
in Bremsenanlegerichtung belastet, so daß die Membran trotz des Auftretens von Druckschwankungen
in der Hauptluftleitung und trotz auftretender Erschütterungen in stabiler Lage
gehalten wird.
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Die Steuerstange 27, mit deren Hilfe das Ventilglied
33 des Entlüftungsventils 19 betätigt wird, ist etwas länger als die
das Ventilglied 32 des Löseventils 18 betätigende Steuerstange
26, so daß bei der Bewegung der Membran 13 aus der Bremsenanlegestellung
in die Bremsenlösestellung das Entlüftungsventil 19 zuerst geöffnet wird.
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Wenn sich die Membran 13 gegen die Bremsenlösestellung bewegt,
muß sie, um das Entlüftungsventil 19 zu öffnen, die auf dessen Ventilglied
33
wirkende, von einer Druckdifferenz gebildete Haltekraft überwinden, und
sobald sie dieses Entlüftungsventil 19 geöffnet hat, muß sie die auf das
Ventilglied 32 des Löseventils 18 wirkende, ebenfalls von einer Druckdifferenz
gebildete kleinere Haltekraft überwinden, um das Löseventil 18 zu öffnen.
Danach bewegt sich die Membran ungehindert in ihre endgültige Bremsenlösestellung.
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Es sei darauf hingewiesen, daß die für das Löseventil 18 und
das Entlüftungsventil 19 vorgesehenen schwachen Federn 34 bzw.
35 lediglich dazu dienen, beim Bewegen der Membran 13 in die Bremsenanlegestellung
die Ventilglieder 32 bzw. 33 auf ihre Sitze zu drücken, daß sie aber
keine stabilisierende Haltekraft im Sinne der Erfindung liefern.