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Drucksicherungsventil Die Erfindung bezieht sich auf
ein Drucksicherungsventil für
Druckmittelanlagen, insbesondere Druckluftbremsanlägen
in Kraft-
fahrzeugen, bei denen ein Druckmittelerzeuger über
einen Druckreg-
ler mehrere hinter diesem abgezweigte Druckmittelvorratsbehälter
über zwei aus Schließglied, Feder und Ventilsitz bestehende und zu
beiden
Seiten eines Druckmittelzuführungsanschlusses angeordnete Rückachlagventile
speist und jedem Vorratsbehälter ein eigener Arbeitskreia mit Steuerventilund
Arbeitszylindern nachgeschaltet
ist.
Ein derartiges
Drucksicherungsventil ist beispielsweise durch die
deutsche Patentschrift
1 175 095 bekannt. Es besitzt auf jeder Ventilseite ein Kolbenglied, das in Öffnungsrichtung
dem Druck des entsprechenden Vorratsbehälters, in Schließrichtung der Kraft einer
Ge-genfeder unterliegt. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß das
Ventil
ohne Veränderung der nicht für unterschiedliche Be-
triebsdrücke
im nachgeschalteten Druekmittelsystem zu verwenden ist.
Außerdem
fördert der Luftpres$er bei Ausfall eines Xreiseswenn im
anderen
Kreis der Betriebsdruck von etwa 6 atü erreicht ist, ständig
voll in den defekten Druckmittelkreis.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, diese Nachteile
zu
vermeiden und ein Drucksicherungsventil zu schaffen, das ohne
Ändearubg für verschieden hohe Betriebsdrücke verwendbar ist, und das
bei
Ausfall eines Kreises diesen sofort.so abschließt, daß der
Druckerzeuger nicht ständig nachfördern muß und normal arbeitet.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,
daß jedem
Schließglied eines Rückschlagventils mindestens zwei Ventilsitze
zugeordnet sind, von denen der eine in an sich bekannter
Weise gehäuse-
fest, der andere an den Enden eines axialbeweglichen Kolbens
gebildet ist, dessen inneres ständig mit der Druckmittelzuführung
und den
Sitzen an den Kolbenenden verbunden ist und der sich in seinen
End-
lagen jeweils über das Schließglied auf einem
von dessen gehäusefesten Sitzen abstützt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in
der Zeichnung.dargestellt, und zwar zeigen Fig. 1 das Schemabild
einer Druckmittel-Zweikreisbremsanlage, Fig. 2 bis 5 je einen Längsschnitt
durch eine beiden Kreisen vor.
geschaltete Drucksicherungsvorrichtung
gemäß der Erfindung . in verschiedenen Schaltstellungen.
Von
einem Luftverdichter 1, der in üblicher Weise von der Arbeitsmaschine eines Kraftfahrzeuges
angetrieben wird, geht eine Druckleitung 2 über einen Luftfilter 3 mit Reifenfülleinrichtung
und einen Druckregler 4 zu einem Drucksicherungsventil 5. Xn dem Drucksieherungsventil
5 teilt sich die Druckleitung 2 und versorgt zwei
Druckmittelkreise, von denen
jeder einen über eine Leitung 6 oder 7 angeschlossenen Druckmittelvorratsbehälter
8 oder 9, ein mit einem gleichartigen Ventil zu einem Zweikreissteuerventil zusammengefaßtes
Steuerventil 10, 11, eine Druckmittelleitung 12 bzw. 13 und einen Arbeitszylinder
14 bzw. 15 aufweist.
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Sämtliche Teile dieser Druckmittelzweikreiabremsanlage, mit Ausnahme
des Drucksicherungsventils 5, können in bekannter Weise aufgebaut sein und arbeiten,
so daß sie im einzelnen nicht näher beschrieben werden müssen. Der Luftverdichter
1 versorgt bei intakter Anlage beide Behälter 8 und 9 mit Druckluft bis zu einem
Druck von beispielsweise 7,3 atü, worauf der Druckregler 4 den Luftverdichter 1
auf Leerlauf schaltet, d.h. mit der Außenluft verbindet, und diesen erst wieder
auf das System schaltet, wenn der Behälterdruck auf einen geringeren Wert, z.B.
6,2 atü, gesunken ist. Bei dieser Anlage muß demnach eine Rückwirkung des Behälterdrucks
auf den Abschaltkolben des Druckreglers vorhanden sein.
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Das Drucksicherungsventil 5 ist in den Fig.
2 bis 5 in vergrößertem Maßstab im Schnitt und in verschiedenen Schaltstellungen
dargestellt. Dabei tragen in allen Figuren die gleichen Teile auch die gleichen
Bezugszahlen.
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Ein Drucksicherungsventilgehäuse 19 ist weitgehend zylindrisch
aus-
gebildet und hat quer zu seiner Längsachse einen mittag angeordneten,
radialgerichteten Anschluß 20 für die vom Druckregler 4 kommende Leitung
2, sowie symmetrisch dazu an seinen beiden Enden Anschlüsse
21
und 22 für die zwei zu den Behältern 8 und 9 führenden Leitungen
6 und 7. Die Anschlüsse 21 und 22 sind an den beiden Enden einer das Ventilgehäuse
19 längs durchdringenden Bohrung angeordnet, die
ein-Mittelstück
23 mit kleinerem Durchmesser und - nach außen anschließend - zwei Endausnehmungen
24 und 25 größeren Durchmessers aufweist. Das Bohrungsmittelstück 23 steht über
einen radialen Durchbruch 26 mit dem Anschluß 20 in Verbindung, und die Anschlüsse
21 und 22 liegen in Hohlschrauben 27 und 28, die in die Endausneho murgen 24 und
25 dichtend eingeschraubt sind. AM diese Weise werden zu beiden Selten des
Bohrungsmittelstücks 23 Ventilräume 29 und 30 größeren Durchmessers gebildet, in
denen je ein VentilschlieB® glied 31 und 32 und je eine zwischen dem Ventilsehließglied
31 bzw.
32 und der Hohlschraube 27 bzw, 28 liegende Ventilfeder 33
und 34 angeordnet sind. An der Ausmündung des Bohrungsmittelstücks 23 in
die Ventilräume 29 und 30 ist je ein Ventilsitz 35 und 36 gebildet, und die In die
Ventilräume 29 und 30 hineinragenden Enden der Hohlschrauben 27 und 28 sind ebenfalls
mit je einem !'.n die Ventilräume 29 und 30 hineinstehenden gehäusefesten Ventilsitz
37 und 38 versehen.
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In dem Bohrungsmit te l.st ück 23 sind zwei Hülsen 39 und 40 angeordnet,
deren Durchmesser eteas kleiner ist als der Durchmesser der sie aufnehmenden Bohr,
so daß zwischen der Wand des BohrungsmittelstUcks 23 und dem Mäntel der Hülsen Spalte
41, 42 von im wesentlichen ringzylindrischer Form freibleiben. Beide Hülsen 39 und
40 werden. durch eine Spreizfeder 43 auseinandergedrückt" so daß sie sich zunindent
in der Sehttltxtellung nach Fig. 2 innen nicht berühren. Sie sind mit je einer radialen
Querwand 44 und 45 versehen, die mittig eine beide Hülsen 39 und 40 mit Axialspiel
verbindende Euppa i Stange %16 aufnimmt. An Ihren beiden Enden trägt die Kuppelstange
46 zwei Sprengringe 47 und 48 zur Begrenzung der Spreizbewegung der HGIsen 39 und
40, Die Querwände 44 und 45 sind in ihren zwischen der Mitte und der Hülseninenwand
liegenden Ringberefeh mit
einer oder mehreren Drosselbohrungen 49 und 50 versehen.
Die einander abgekehrten Enden der Hülsen 39 und 40 sind als Ventilsitze 51 und
52 ausgebildet, welche die an den Enden des Bohrungsmittelstücks 23 angeordneten
Ventilsitze 35 und 36 durchdringen und ebenfalls
mit den
Ventilschließgliedern 31 und 32 zusammenarbeiten. Die Hül-
sen 39
und 40, die Spreizfeder 43 und die Kuppelstange 45 bilden
. zusammen
eine verschiebbare Einheit und werden deshalb im nachfol-
genden
als schwimmender Kolben oder nur als Kolben 55 bezeichnet.
Die gehäusefesten
Hohlschrauben-Ventilsitze 37 und 38 sind an ihrem Hals mit je
einer engen Ausgleichsbohrung 53 bzw. 54 versehen, deren
Bedeutung
später erläutert wird.
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Die beweglichen Teile des Drucksicherungsventils
und die Hohlschrauben 27 #and 28 sind sich paarweise vollkommen
gleiche Sie können leicht von außen in das Ventilgehäuse 19 eingesetzt
werden und eben-
so leicht herausgenommen, nachgearbeitet oder gegen
andere Teile
ausgewechselt werden.
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Die Druckmittelanlage mit dem beschriebenen Drueksicherungsventil
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wirkt wie folgt: In der Ruhestellung der Anlage,
also bei nicht arbeitendem Luftverdichter, nehmen die Ventilteile des
Drucksicherungsventils 5 die
in der Fig. 2 dargestellte Lage
eine Der schwimmende Kolben 55 wird durch die drei
Federn des Ventils, die Spreizfeder 43 und die Ventilfedern
33 und 34, in einer Mittelstellung gehalten, bei der die
Kräfte
der Federn 33 und 34 gleichgroß sind und diese beiden Federkräfte
höchstens so groß sind wie die Kraft der entgegengesetzt
wirkenden
Spreizfeder 43. Der Kolben 55 hebt dabei die Schließglieder 31 und 32
von den Sitzen 35 und 36 ab, wobii die Schließglieder die Ventilsitze
51 und 52 am Kolben 55 abschließen.
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Beginnt nun der Luftverdichter zu arbeiten, so schickt er
über den
Druckregler 4 Druckluft zu dem ßnschluB 20 des Drucksicherungsventils
5. Von dort dringt die Druckluft nur zu einem geringen Teil
durch
die Ringdrosseispalte 41 und 42, wirkt aber rascher auf die
Querwände
44 und 45 der Hülsen 39 und 40 sowie verzögert durch die
Drosselbohrungen
49 und 50 auf die Schließglieder 31 und 32 und
treibt daher die
beiden HUlsen 39 und 40 des Kolbens 55 auseinander, bis
die Sprengringe 47 und 48 an den Auerwänden 44 und 45 anschlagen.
Nun
werden die Schließglieder 31 und 32 von ihren Sitzen 51 und 52
gelüftet,
ohne dabei aber die Ventilsitze 37 und 38 der Hohlschrauben 27 und 28 zu
berühren. Der schwimmende Kolben 55 liegt, wenn auch gespreizt, .immer noch etwa
in der Mitte des Ventils 5. Diese Lage der Ventilteile ist in der Fig. 3 dargestellt.
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Es ist zu erkennen., daß nun Druckluft über die sich von den beweglichen,
an den Hülsen 39 und 40 gebildeten Ventilsitzen 51 und 52 abhebenden Ventilschließglieder
31 und 32 und über die Ringspalte 41 und 42 in die Ventilräume 29 und
30 zu den AnsohlUssen 21 und 22 und von dort in die zu den Behältern 8 und
9 führenden Leitungen 6 und 7 strömen kann. Dabei werden beide Behälter 8 und 9
von einem Nulldruck an weitgehend gleichmäßig aufgefüllt, weil die Kräfte beider
Ventilfedern Bleichgroß sind, solange sie den Kolben in
der Mit-
telstellung halten. Öffnet sich auf der einen Seite z.B. das Ventil
31/51 zuerst, dann fä.t der Druck im Raum 39', weil Uber die Drosselbohrung 49 die
Luft nur verzögert nachströmt. Daher muß der Kolben 55 der Öffnungsbewegung des
Schließglieds 31. nach rechts nachfolgen, so daß am gegenüberliegenden Zinken Ventil
32/52 die Schließkraft der Ventilfeder 34 abnimmt und es sich ebenfalls öffnet.
Öffnet sich dagegen das Ventil 32/52 zuerst, dann wandert der Kolben 55 etwas nach
links. Die Schließglieder 31 und 32 arbeiten im übrigen mit ihren am Kolben
55 angeordneten Ventilsitzen 51 und 52 nach der Art von RUckschlagventilen zusammen,
indem sie sich bei steigendem Druck in der Druckleitung 2 von ihren
Sitzen abheben und den Luftdurchgang öffnen
und bei! fallendem.Druck
ihre Sitze abdecken und den Luftdurchgang schließen.
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Die Figa 4 zeigt die Stellung der Ventilteile
des Druckelcherungsventils 5, wenn infolge eines Leitungsbruchs
ein stärkerer Druckab-
fall auf einer Seite des Drucksicherungsventils
5 eintritt. Fällt
der Druck beispielsweise in der Leitung
7 ab, so wird der schwimmende Kolben 55 nach dieser Seite
verschoben, bis das Vent ilschlieB-glied seinen'an der Hohlschraube 28
vorgesehenen Sitz 38 erreicht. Damit wird die -defekte
Seite abgeriegelt. Die intakte Seite (rechts)
erhält
ohne Beeinträchtigung nach wie vor Druckluft vom Luftverdichter 1. Der Druck in
diesem Kreis bleibt in voller Höhe erhal-ten. ohne auch nur zeitweise abzufallen.
Der Luftverdichter fördert in erster Linie in die intakte Leitung 6 und nur über
den Drosselspalt %12 des Kolbens 55 und über die Ausgleichsbohrung 54 in die defekte
Leitung 7.
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13m nun der bei Drucksicherungaventilen üblichen Forderung gerecht
zu werden, daß die abgeriegelte, defekte Leitung nach ihrer Reparatur selbsttätig
wieder aufgefüllt wird, sind amlials jedes Hohlschrauben-Ventilsitzes 37 und 38
die radialen Ausgleichabohrungen 53 und 54 vorgesehen. Dadurch erhält bei einer
Ventilstellung, wie
sie in der Fis., 4 gezeigt ist, die wieder hergestellte
Leitung nach einer Reparatur über den Eingdrosselspalt 42 und die Ausgleichsbohrung
54 langsam wieder Dreckluft" und wenn der dazugehörende Behälter 9 wieder annähernd
den gleichen Druck aufweist wie der Behälter 8 des intakten Kreises, dann bewegt
sich der sehraimmende Kolben 55 wieder in Richtung auf die Ventilmitte, und da$
Ventilschließgzied 32 gibt den vorher geschlossenen Hohlschraubenventilsitz 38
wieder
frei. Hier ist es von Vorteil, daß auch bei seitlich verschobenem Kolben
55 die Öffnungsdrücke beider Rückschlagventile 31/51 und
32/52 gleich sind.
Auf diese Weise arbeitet der schwimmende Kolben
55 sofort nach dem Öffnen
des Ventils 32/38 in der oben beschriebenen Weise, wenn eine bestimmte Angleichung
der Behälterdrücke erreicht ist.
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Die Ringdrosseln 41 und 42 haben darüberhinaus den Zweck, eine Ruck
strömung der Druckluft von den Behältern 8 und 9 zum Druckregler 4
zu ermöglichen,
wenn dieser Regler nicht ohne Druckverlust im Leerlauf arbeitet.
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Wenn der Druck in der Zuführungsleitung 2 abfällt, drückt der Druckunterschied
zwischen der Luftzuführung und den Behältern 8 und 9 die
beiden
HUlten 39 und 40 des schwimmenden Kolbens 55 zusammen, wie es in der Fig. 5 dargestellt
ist. Dabei legen sich die beiden Vontilschließglieder 31 und ,32 auf die
Sitze 33 und 36 am Geh#tuse 19
und unterbrechen die Rückströmung. Dies tritt
aber nur ein, wenn der Druckverlust größer ist als die für den üruckreglerbetrieb
eventuell erforderliche Rückströmung.
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Es ist noch zu becerknn, daß der schwimmende Kolben 55 in dem Boh-#
rungsmittelgtüct 23 außerordentlich leicht hin- und herbeweglich ist. Das Weglassen
von Kolbendichtungen gewährleistet sofortiges Ansprechen und vermeidet das bei abgedichteten
Kolben oft beobachtete Festhleben. Außerdem stellt. die Kombination des ringzylindrischen
Drosselspalts 41, 42 zwischen dem Kolben 55 und der Wand des Bohrungsmittel.stUeks
23 mit dem ständig kleine Axialbewegungen ausführenden Kalben 55 eine selbstreinigende
Drossel dar.
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Soll der Abschaltdruck, bei dem das Subließglied den Hohlschraubenventilsit.z
abschließt, oder der Zuschaltdruckj bei dem es ihn wieder öffnet, verändert<.
werden, so sind dazu drei verschiedene Wege möglich: 1. Einbau einer Hohlschraube
mit einem anderen Ventil$itzdurehmesser (wirksameSchließgliedflä,che wird geändert),
2. Einbau einer Hohlaohraube mit einer anderen Ventilsitzhöhe (Hub des schwimmenden
Kolbens wird geändert), 3. Einbau einer Ventilfeder mit anderer Federkraft.
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Für besondere Zwecke karten es vorteilhaft; sein, das Drueksieherungs#
ventil unsymmetrisch auszubilden,, so daß die beiden angeschlossenen Vorratsbehälter
auf verschiedene Art mit Druckluft versorgt werden.
Dazu können die Schließfedern
oder die Durchmesser der Kolbenteile verschieden ausgebildet werden.