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Vakuumgesteuertes Druckluftventil für Bremsanlagen von Schienenfahrzeugen
Die Erfindung betrifft ein vakuumgesteuertes Druckluftventil für Bremsanlagen von
Schienenfahrzeugen, mit einem die Druckluftbeaufschlagung eines Bremszylinders überwachenden
Doppelventil, das von zwei Kolben gesteuert ist, deren erster vom Druck im Bremszylinder
und deren zweiter vom Vakuum in einer Vakuumzugleitung entgegen dem Vakuum in einem
Vakuumbehälter gesteuert ist, und wobei Mittel zum Einstellen der Ansprechempfindlichkeit
des vakuumgesteuerten Druckluftventils vorgesehen sind.
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Ein derartiges, vakuumgesteuertes Druckluftventil ist bereits bekannt.
Die beiden Kolben sind in diesem Ventil durch eine das Doppelventil steuernde Spindel
miteinander verbunden. Durch Drehen der Spindel können der Abstand zwischen den
beiden Kolben, deren einer als Membrankolben mit einer kegelstumpfförmigen Stützfläche
ausgebildet ist, und die Vorspannung einer die beiden Kolben belastenden Feder eingestellt
werden. Die Ansprechempfindlichkeit des Druckluftventils hängt von der Vorspannung
der Feder ab und kann durch deren Änderung eingestellt werden; die Abstandsänderung
zwischen den beiden Kolben bewirkt dabei gleichzeitig eine Änderung der wirksamen
Beaufschlagungsfläche des einen Kolbens, derart, daß der maximal erreichbare Bremszylinderdruck
stets konstant bleibt. An dem vorbekannten Druckluftventil ist also die Ansprechempfindlichkeit
einstellbar; der maximal erreichbare Bremszylinderdruck ist jedoch durch die baulichen
Abmessungen des Druckluftventils bestimmt und kann nicht verändert werden. Weiterhin
ist der Aufbau des Druckluftventils durch die drehbare Spindel und die Veränderlichkeit
der wirksamen Fläche des einen Kolbens verhältnismäßig kompliziert.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein vakuumgesteuertes
Druckluftventil der eingangs angeführten Art zu schaffen, bei dem sowohl ein Einstellen
der Ansprechempfindlichkeit als auch, getrennt hiervon, ein Einstellen des maximal
erreichbaren Bremszylinderdruckes möglich ist und das einen einfachen Aufbau besitzt.
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Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst worden, daß mit
den beiden Kolben ein dritter Kolben gekoppelt ist, der gleichsinnig zur Beaufschlagung
des zweiten Kolbens vom Vakuum in der Vakuumzugleitung vom Vakuum in einem Steuerraum
beaufschlagt ist, daß der Steuerraum über ein einstellbares überströmventil mit
der Vakuumzugleitung und die Vakuumzugleitung über ein Rückschlagventil mit dem
Steuerraum verbunden ist und daß der Vakuumbehälter über ein zweites einstellbares
überströmventil mit der Vakuumzugleitung verbunden ist.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
vakuumgesteuerten Druckluftventils schematisch dargestellt.
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Von einer in ihrem Vakuum durch ein nicht dargestelltes Führerbremsventil
gesteuerten Vakuumzugleitung 1 führt eine Zweigleitung 2 zu zwei überströmventilen
3 und 3', in einen Zylinderraum 4 eines vakuumgesteuerten Druckluftventils 5 und
zu einem in das Gehäuse des vakuumgesteuerten Druckluftventils 5 einbezogenen Rückschlagventil
6. Die ebenfalls dem vakuumgesteuerten Druckluftventil s zugehörenden überströmventile
3 und 3' sind gleichartig aufgebaut: Sie weisen je ein Rückschlagventil7 bzw. 7'
auf, dessen Dichtplatte 8 bzw. 8' von einer in ihrer Vorspannung einstellbaren Feder
9 bzw. 9' belastet ist. An das überströmventil3 ist ein dem vakuumgesteuerten Druckluftventil
5 zugehörender Steuerraum 11 angeschlossen. Das Rückschlagventil 6 steht ebenfalls
mit dem Steuerraum 11 in Verbindung. Das überströmventil 3 öffnet sich in Strömungsrichtung
vom Steuerraum 11 zur Vakuumzugleitung 1,
und das nur eine geringe
Rückhaltewirkung aufweisende Rückschlagventil6 öffnet sich in Strömungsrichtung
von der Vakuumzugleitung 1 zum Steuerraum 11. Der Steuerraum 11 ist von einem andererseits
von Atmosphärendruck belasteten Kolben 12 begrenzt. Der Kolben 12 ist durch eine
den Zylinderraum 4 abgedichtet verschieblich durchdringende Kolbenstange 13 mit
einem Kolben 14 verbunden, der den Zylinderraum 4 von einem Zylinderraum 15 abtrennt.
Der in seinem Volumen durch einen Vakuumbehälter 16 vergrößerte Zylinderraum 15
ist über das sich in dieser Strömungsrichtung öffnende überströmventil 3' an die
Vakuumzugleitung 1 angeschlossen. Der Kolben 14 trägt eine von einer Entlüftungsbohrung
17 durchsetzte Ventilstange 18, die mit
einem weiteren Kolben 19
verbunden ist und deren Ende zusammen mit einer druckentlasteten Doppeldichtplatte
20 und einem die Ventilstange 18 mit Abstand umgebenden, gehäusefesten
Ventilsitz 21 ein Doppelventil 18, 20, 21 bildet. Das Doppelventil 18, 20,
21 überwacht die Druckluftbeaufschlagung aus einem mit einem Druckluftvorratsbehälter
22 verbundenen Raum 23 bzw. die durch die Ventilstange 18 geführte Entlüftung eines
den Kolben 19 mit seinem Druck beaufschlagenden Zylinderraumes 24. Andererseits
ist der Kolben 19 vom Atmosphärendruck belastet. Vom Zylinderraum 24 führt
eine Rohrleitung 25 zu einem Bremszylinder 26. Der Druckluftvorratsbehälter 22 wird
aus einem nicht dargestellten Kompressor ständig mit Druckluft versorgt.
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Bei betriebsbereiter, gelöster Bremse nehmen die Teile des vakuumgesteuerten
Druckluftventils die aus der Zeichnung ersichtlichen Lagen ein. In der Vakuumzugleitung
1 und dem Zylinderraum 4 herrscht Vakuum von Regelhöhe, der Steuerraum 11 ist über
das überströmventil 3 bei geschlossenem Rückschlagventil 6 auf ein etwas geringeres
Vakuum evakuiert und im Zylinderraum 15 herrscht ein entsprechend der Einstellung
des überströmventils 3' von der Regelvakuumhöhe abweichender Unterdruck. Der Bremszylinder
26 und der Zylinderraum 24 sind über das geöffnete Ventilteil 18, 20 des
Doppelventils und die Entlüftungsbohrung 17 mit der Atmosphäre verbunden; der Raum
23 ist durch das geschlossene Ventilteil 20, 21 vom Zylinderraum
24
abgetrennt.
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Zum Bremsen wird das Vakuum in der Vakuumzugleitung 1 verringert.
Sobald das im Steuerraum 11 herrschende Vakuum erreicht ist, öffnet sich das Rückschlagventil6
und aus der Vakuumzugleitung strömt Luft in den Steuerraum 11 ein. Zugleich beginnt
sich der Kolben 14 infolge des wachsenden Luftdrucks im Zylinderraum 4 entgegen
der konstant bleibenden Belastung durch das Vakuum im Zylinderraum 15 zu
heben, das Ventilteil 18, 20 wird geschlossen und das Ventilteil 20, 21 geöffnet.
Aus dem Druckluftvorratsbehälter 22 strömt sodann Druckluft in den Zylinderraum
24 und den Bremszylinder 26 ein. Sobald bei wieder konstant gehaltenem Unterdruck
in der Vakuumzugleitung 1 die Belastung des Kolbens 19 durch den im Zylinderraum
24 herrschenden Druck der Belastung des Kolbens 14 durch den Differenzdruck in den
Zylinderräumen 4 und 15 entspricht, wird das Ventilteil 20, 21 wieder geschlossen,
und eine Bremsabschlußstellung ist erreicht.
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Beim Lösen wird in die Vakuumzugleitung 1 wieder Vakuum von Regelhöhe
eingesteuert, und das vakuumgesteuerte Druckluftventil 5 kehrt unter Entlüften des
Bremszylinders 26 in die dargestellte Ausgangsstellung zurück.
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Eine maximale Druckbeaufschlagung des Bremszylinders 26 wird durch
Einlaß von Luft atmosphärischen Druckes in die Vakuumzugleitung 1, den Zylinderraum
4 und den Steuerraum 11 erreicht. Der Druck im Bremszylinder 26 hängt dabei neben
den baulichen Abmessungen des vakuumgesteuerten Druckluftventils 5 nur vom durch
das überströmventil 3' einstellbaren Vakuum im Zylinderraum 15 ab. Mittels des überströmventils
3' ist also der maximal erreichbare Bremszylinderdruck einstellbar.
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Zu Bremsbeginn muß die in den Zylinderraum 4 einströmende Luft die
Belastung des Kolbens 14 durch den absolut höheren Druck im Zylinderraum
15 und die durch das Vakuum im Steuerraum 11 auf den Kolben
12 ausgeübte Haltekraft überwinden, bevor das Doppelventil 18, 20, 21
umgesteuert werden kann. Durch das Einstellen des Vakuums im Steuerraum 11 mittels
des Rückhalteventils 3 kann die Haltekraft am Kolben 11 und damit die Ansprechempfindlichkeit
des vakuumgesteuerten Druckluftventils 5 einjustiert werden. Auf den maximal erreichbaren
Bremszylinderdruck ist diese Einstellung ohne Auswirkung, da bei stärkster Bremsung
in den Steuerraum 11 über das Rückschlagventil 6 immer Luft atmosphärischen Druckes
eingespeist wird.
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Bei entsprechend günstiger, baulicher Bemessung des vakuumgesteuerten
Druckluftventils 5 ist es möglich, die Kolben 12 und 19 zu einem einzigen Kolben
zusammenzufassen, der auf seiner Oberseite vom Druck im Bremszylinder 26 und auf
seiner Unterseite vom durch das überströmventil3 überwachten Vakuum belastet ist.
Durch diese Maßnahme kann also ein Kolbenglied des dargestellten vakuumgesteuerten
Druckluftventils eingespart werden.