DE2118970B2

DE2118970B2 - Druckregler

Info

Publication number: DE2118970B2
Application number: DE19712118970
Authority: DE
Inventors: Forrest O.E. Owosso Mich. Schultz (V.St.A.)
Original assignee: Fl 5B 1-04
Priority date: 1970-05-08
Filing date: 1971-04-20
Publication date: 1977-12-22
Also published as: DE2118970A1; DE2118970C3; JPS5336164B1; BR7102745D0; US3670756A; GB1291025A; CA925386A

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckregler für eine mit Druckluft beschickbare Speicheranlage, mit einem Ventil zum Sperren und Freigeben einer mit dem Druckluftgeber verbundenen Kammer gegenüber der Atmosphäre, das in Richtung seiner Offenstellung federbelastet ist, ferner mit einer Verbindung zum Speicher und mit einer im Querschnitt gedrosselten Verbindung für Druckluft zur Beaufschlagung eines Betätigungsgliedes des Ventils im Sinne seiner uffnung bei Erreichen eines vorgegebenen Speicherdrucks.

Druckregler der gattungsgemäßen Art werden ι,ί insbesondere bei Druckluftbremsanlagen von Fahrzeugen eingesetzt. Der Druckluftgebe' ist hier ein KomDressor, der vom Fahrzeugmotor angetrieben wird.

Da der Kompressor mehr oder weniger kontinuierlich arbeitet der Bedarf an Druckluft aber nicht kontinuier-Hrh ist wird der Druck in den Speichern nach oben und nten 'mittels derartiger Druckregler begrenzt Der nmckreeler hat somit zwei Grundarbeitsstellungen, die hezoeen auf den Kompressor als Pumpstellung und als Entlüftungsstellung bezeichnet werden können.

Nachteilig ist bei den vorbekannten Druckreglern der eattungsgemäßen Art, daß sie in beiden Steuerungsrichfiineen die gleiche, begrenzte Ansprechgeschwindigkeit haben Dies birgt aber die Gefahr von erheblichen Beschädigungen am Kompressor und am Druckregler

^SelDer vorliegender. Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Druckregler der gattungsgemäßen Art dahingehend auszugestalten, daß er m beiden Steuerungsrichtungen auch bei einem relativ engen Regelbereich sehr schnell von der einen in die andere Arbeitsstellung übergeht

Die erfindungsgemäße Lösung ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches.

Die mit der erfindungsgemäßen Losung erreichte Trennbarkeit der beiden Ventilelemente bewirkt, daß auch in dem Fall, in dem dies systemseitig zunächst nicht möglich ist die Hilfskammer dann eine unbegrenzte Verbindung zur Hauptkammer hat und somit ein Druckausgleich hervorgerufen wird, der dann auch in der anderen Bewegungsrichtung des Ventils ein sehr schnelles Ansprechen ermöglicht. Der Druckregler spricht somit nicht nur schnell und feinfühlig auf das Erreichen eines bestimmten Maximaldruckes an, sondern ebenso feinfühlig und schnell auf einen Druckabfall in dem mit dem Speicher in Verbindung stehenden Hohlraum.

Da ferner beim erfindungsgemaßen Druckregler die Steuerung des Ventils und das Ventil selbst baulich vereinigt sind, ist ein sehr einfacher konstruktiver Aufbau gegeben. Ferner wird in vorteilhafter Weise bei jedem Arbeitszyklus die Drosselöffnung von Verstopfungen freigeblasen.

Bevorzugte Ausgestaltungen des erfindungsgemaUen Druckreglers sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Druckregler gemäß der Erfindung in Pumpstellung, mit schematicher Darstellung des zugeordneten pneumatischen

Systems,

F i g. 2 eine Teilquerschnittdarstellung entsprechend Fig. 1 beim Übergang des Druckreglers von der Pumpstellung in die Entlüftungsstellung,

F i g 3 eine Teilquerschnittdarstellung entsprechend F i g. 1 mit dem Druckregler in der Entlüftungsstellung,

F i g 4 eine Teilquerschnittdarstellung entsprechend Fig. 1 beim Übergang des Druckreglers von der Entlüftungsstellung in die Pumpstellung.

Das in F i g. 1 dargestellte pneumatische System weist einen Kompressor 12, einen in Wirkverbindung mit dem Kompressor stehenden Lüfter 14, einen Druckluftspeicher 16 sowie einen Druckregler 18 auf. Die Druckseite des Kompressors 12 steht über eine Druckluftleitung mit dem Speicher 16 in Verbindung, und der Speicher steht mit dem Druckregler 18 durch eine Druckluftleitung 22 in Verbindung, während der Druckregler 18 mit der Druckablaßvorrichtung 14 durch eine Druckluftleitung 24 verbunden ist.

r, Druckregler 18 weist ein zweiteiliges Gehäuse

ι Lnbei das Einlaßgehäuseteil 26 mit dem Auslaßge-

^a . il 28 durch Schrauben 30 verbunden ist. Die

^hiUt· Am* zwischen den beiden Gehäuseteilen 26 und

SKXirnDichtrin_g2₂luftdichtgemacht ,

ι Inneren des Gehäuses ist ein Ventil angeordnet, . ^lm ' einem ersten bewegbaren und einem zweiten baren Ventilelement 34 bzw. 36 aufgebaut ist. Das ^b. Ventilelement 34 ist im wesentlichen rohrförmig ^en5^eJS an dem einen Ende eine Verschlußscheibe 38 f Jährend das andere Ende einen nach außen ·' Jnden Ringflansch 40 hat Das zweite Ventilelement «kfebenfalls im wesentlichen rohrförmig und weist an ■ m einen Ende einen nach innen verlaufenden ^sein n,n«>h 42 auf und an seinem anderen Ende einen ^Rinh Sn verlaufenden Ringflansch 44 auf. In der She des Ringflansches 40, die der Stützfläche des £· -nana-hes 44 gegenüberliegt sind em oder mehrere 3S SSSnde" nlle 46 vorgesehen^ Kanäle 46 mnnden an ihren äußeren Enden m eine Öffnung 48 die

■mmen mit dem Kanal 46 einen gedrosselten DuS durch den Ringflansch 40 bildet Auf der deren Fläche des Ringflansches 40 ist ein gummiartitps flexibles Ventilstück 50 fest aufvulkanisiert.

Der Außenumfang des Ringflansches 40 ist hin- und herverschieblich in einer Bohrung 52 des Auslaßgehäu-OP piles 28 geführt Der Spalt zwischen dem AuEenumang des Ringflansches 40 und der Bohrung 52 ist derart Itwählt daß der von diesen beiden Teilen gebildete Snenalt 54 einen mehrfach größeren Durchtrittsquer- «•hnitt bildet als die kombinierten Durchtnttsquerehnitte der Öffnungen 48. Der Innenumfang des Dnaflansches 42 ist gleitend auf dem zylindrischen Akt des Ventilefementes 34 geführt und bildet !her Schlitze einen Ringspalt 56 für den freien Luftdurchtritt zwischen den beiden Ventilelementen 34

An aem lungflansch 44 ist als Betätigungsglied für das Ventil eine sich nach außen erstreckende, federnde Membran 58 befestigt Die Membran kann aus einem Gummimaterial bestehen und auf den Ringflansch aufvulkanisiert sein. Zwischen den Ringflanschen 40 und 42 ist eine Feder 60 angeordnet, die diese Teile und damit die Ventilelemente 34 und 36 leicht auseinanderdrückt Eine nicht einstellbare Feder 62 ist zwischen einer Stütze 64 in dem Ventilelement 34 sowie einer Schulter 65 des Auslaßgehäuseteiles 28 angeordnet. Ferner ist eine einstellbare Feder 66 zwischen der Verschlußscheibe 38 des Ventilelementes 34 und einer Schulter 70 einer Einstellschraube 72 angeordnet. Die Stütze 64 für die Feder 62 stützt sich gegen die Verschlußscheibe 38 ab, absorbiert Stoßbelastungen und dient ferner der Zentrierung des benachbart liegenden Endes der Feder 66. Die in das Auslaßgehäuseteil 28 eingeschraubte Einstellschraube 72 weist einen Zapfen 74 für die Radialabstützung der Feder 66 auf. An ihrem Kopf weist die Einstellschraube 72 eine Schulter 76 auf, die eine Begrenzung für die der Feder 66 zu erteilende Zusammendrückung darstellt In der Einstellschraube ist ferner eine Durchtrittsöffnung 68 zur wi Verbindung des Innenraumes des Druckreglers 18 mit der Atmosphäre vorgesehen, und schließlich weist die Einstellschraube 72 einen SchiiU 80 fur einen Schrau- ^beiden VenU.e.emente 34 und 36 definieren zusammen die im Querschnitt gedrosselte Verbindung zum Betätigungsglied des Ventils die aus dem Kanal der Öffnung 48 und dem R.ngspalt 56 geb.ldet ist., ,uren die nichteinstellbare Feder 62 und die als Begrenzungsanschlag dienende Schulter 76 für die einstellbare Feder 66 ist der Druckregler gegen Fehleinstellungen während des Betriebes abgesichert.

Das Einlaßgehäuseteil 26 definiert eine mittig liegende Hilfskammer 82 sowie eine ringförmige Kammer 84, die miteinander über einen Ventilsitz 86 verbunden sind, der mit der einen Fläche der Membran 58 im Sinne eines Ventils zusammenwirkt Das Auslaßgehäuseteil 28 definiert eine mittlere Kammer 88, die durch die Durchlaßöffnung 78 in dauernder Verbindung mit der Atmosphäre steht sowie eine weitere ringförmige Kammer 90. Die Kammern 88 und 90 stehen miteinander über einen Ventilsitz 92 in Verbindung, der mit dem Ventilstück 50 zusammenwirkt Die Kammern 82 und 90 stehen miteinander jederzeit über die Kanäle 46 und die Öffnungen 48 in Verbindung und darüber hinaus für den Fall, daß die Ringflansche 40 und 44 abständig voneinander liegen, auch noch durch den Ringspalt 54. Die Kammern 84 und 90 stehen miteinander über einen Ventilsitz 94 in Verbindung, der mit einer entsprechenden Fläche der Membran 58 zusammenwirkt Die ringförmige Kammer 84 steht mit dem Druckluftspeicher 16 durch eine Einlaßöffnung 96 sowie die Leitung 22 in Verbindung. In der Einlaßöffnung % ist ein Filter 98 angeordnet Die ringförmige Kammer 90 steht mit dem Lüfter 14 des Kompressors über eine Auslaßöffnung 100 und die Leitung 24 in Verbindung. Es sind ferner Anschlüsse für weitere Leitungen vorgesehen, die für den Fall, daß sie nicht benötigt werden, durch Gewindestopfen 102 verschlossen sind.

Die Arbeitsweise des Druckreglers wird nachfolgend näher erläutert Es wird dabei davon ausgegangen, daß das System drucklos ist und sich der Regler in der Pumpstellung befindet, so daß der Kompressor einen Druck aufbauen kann. Während dieser Pumpstellung sind der Lüfter 14. die Leitung 24 und die Kammer 90 in offener Verbindung zur Atmosphäre, während in der Entlüftungsstellung überall der Systemdruck herrscht

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, ist die Kammer 90 und damit der Lüfter 14 über den Ventilsitz 92 sowie die Durchlaßöffnung 78 in freier Verbindung zur Atmosphäre. Der sich aufbauende Systemdruck wirkt auf eine Ringfläche, die von den Ventilsitzen 94 und 86 definiert ist. Baut sich der Druck bis zu einer Größe auf, bei der die auf die obengenannte wirksame Fläche wirkende Kraft der Kraft gleicht oder sie leicht überschreitet die in entgegengesetzter Richtung von den Federn 62 und 66 ausgeübt wird, öffnet sich das von der Membran und dem Ventilsitz 86 gebildete Ventil. Der Systemdruck wirkt damit sofort auf eine wesentlich größere Fläche, die von dem Ventilsitz 94 umschlossen ist F i g. zeigt die Stellung der Teile des Druckreglers unmittelbar nachfolgend auf den oben beschriebenen Vorgang. Die Einwirkung des Druckes auf eine sehr viel größere Fläche bewirkt eine sofortige und sehr schnelle Abwärtsbewegung der Ventilelemente 34 und 36. Die durch die Kanäle 46 und die Öffnungen 48 auftretenden Druckverluste sind von einer solchen Größenordnung, daß davon das gewünschte schnelle Ansprechen des Druckreglers nicht berührt wird.

Fi g. 3 ?eigt die Stellung der Teile des Druckreglers nach Vollendung des Überganges "on der Pumpsteiiung in die Entlüftungsstellung. Das Ventilstück 50 liegt nun auf dem Ventilsitz 92 auf, und der hierdurch umschlossene Flächenbereich ist etwas größer als die von den Ventilsitzen 86 und 94 definierte Ringfläche, so

daß der Systemdruck leicht die beiden Federn 62 und 66 in ihrer etwas zusammengedrückten Stellung halten kann. In der Praxis wird die spezielle von dem Ventilsitz 92 umschlossene Fläche gemäß F i g. 3 unter Berücksichtigung des gewünschten Regelbereiches, der kombinierten Federkräfte der Federn 62 und 66 und der in Achsrichtung verlaufenden Wegbahn der Ventilelemente 34 und 36 von ihrer Schließstellung bezüglich des Ventilsitzes 86 in ihre Schließstellung bezüglich des Ventilsitzes 92 festgelegt. Sofort nach Schließen des Ventilsitzes 92 findet ein Druckausgleich zwischen den Kammern 82,84 und 90 statt. Da keine entgegenstehende Druckkraft vorhanden ist, kann die relativ schwache Feder 60 dann das Ventilelement 36 in die Stellung zurückführen, in der die Membran 58 schließend an dem Ventilsitz 86 anliegt. Der Ringspalt 54 zwischen dem Ringflansch 40 und der Bohrung 52 ist nun frei, so daß eine sehr viel weniger eingeschränkte Verbindung zwischen der Hilfskammer 82 und der Kammer 90 besteht.

Während der Entlüftungsstellung des Reglers ist es erforderlich, den Druck in den Kammern 84 und 90 im wesentlichen gleich zu halten, da das nachfolgende Ansprechen des Druckreglers in Abhängigkeit vom Systemdruck zu geschehen hat, der durch die direkte Verbindung der Druck ist, der in der Kammer 84 herrscht. Es können dabei dann zwei Bedingungen auftreten. Normalerweise fällt der Druck in der Kammer 84 ab, und dann biegt der unterschiedliche Druck in der Kammer 90 die Membran 58 etwas von dem Ventilsitz 94 ab, wodurch im wesentlichen gleiche Druckverhältnisse in beiden Kammern aufrechterhalten werden. Weniger häufig, aber nicht weniger wichtig ist die Erscheinung, daß der Druck in der Kammer 90 geringer wird als der in der Kammer 84. Sollte dieses auftreten, wird der unterschiedliche Druck in der Kammer 84, der auf die Ringfläche zwischen den Ventilsitz 86 und 94 wirkt, die Feder 60 leicht zusammendrücken, wodurch das Ventil im Bereich des Sitzes 86 wieder leicht geöffnet wird und damit wiederum in etwa die gleichen Druckverhältnisse in den beiden Kammern herrschen können.

Wenn der Druck in den Kammern 82 und 90, der auf die von dem Ventilsitz 92 umschlossene Fläche wirkt, auf einen Wert absinkt, bei dem die dann ausgeübte Kraft gleich oder geringer als die entgegenwirkende Kraft der Federn 62 und 66 ist, wird das Ventil im Bereich des Sitzes 92 geöffnet, und die hier entweichende Luft wird momentan auf das Ventilelement 34 aufprallen, was in Unterstützung der Wirkung der

ίο Federn 62 und 68 mit zu einer sehr schnellen Aufwärtsbewegung der entsprechenden Ventilteile beiträgt. Diese unterstützende Wirkung der momentan aufprallenden Luft wird im wesentlichen durch die reduzierte öffnungsweite der Durchlaßöffnung 78 gesteuert.

F i g. 4 zeigt die Stellung der verschiedenen Druckreglerteile etwa in der Mitte des Überganges von der Entlüftungsstellung in die Pumpstellung. Da sich das Ventilelement 34 von dem Ventilsitz 92 fortbewegt, ist eine Tendenz für das Komprimieren der Luft in der Hilfskammer 82 gegeben, was zu einer Bewegungsverzögerung führen kann, die im Idealfall minimal zu sein hat. Hierin liegt der Grund, daß die gedrosselte Verbindung der entsprechenden Kammern durch die

Kanäle 46 und die öffnungen 48 durch den Ringspalt 54 zwischen dem Ringflansch 40 und der Bohrung 52 vergrößert worden ist, so daß diese Luft ungedrosselt in die Kammer 90 und von dort in die Atmosphäre gelangen kann.

Unmittelbar nach Durchlauf der Stellung entsprechend F i g. 4 gelangen die Teile des Druckreglers in die Pumpstellung gemäß F i g. 1 zurück.

Während somit in der einen Bewegungsrichtung die gedrosselte Verbindung zu der Membran 58 für ein schnelles Ansprechen sorgt, wird für die andere Bewegungsrichtung die dann ja verzögernd arbeitende Drosselung aufgehoben, so daß auch hier ein schnelles Ansprechen erfolgt. Es ergibt sich ferner, daß die kleine öffnung 48 bei jedem Arbeitszyklus mit Druckluft durchblasen wird und sich somit nicht zusetzen kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckregler für eine mit Druckluft beschickbare Speicheranlage, mit einem Ventil zum Sperren und Freigeben einer mit dem Druckluftgeber verbündenen Kammer gegenüber der Atmosphäre, das in Richtung seiner Offenstellung federbelastet ist, ferner mit einer Verbindung zum Speicher und mit einer im Querschnitt gedrosselten Verbindung für Druckluft zur Beaufschlagung eines Betätigungsglie- ι ο des des Ventils im Sinne seiner öffnung bei Erreichen eines vorgegebenen Speicherdruckes dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil zwei Vsniiielemente (34,36) aufweist, die zusammen die im Querschnitt gedrosselte Verbindung (46, 48, is 56) definieren, wobei durch eine mittels Federdruck gesteuerte Trennung der beiden Ventilelemente (34, 36) der Querschnitt variabel gehalten ist, derart, daß

in einer Ventilstellung die Verbindung der mit dem Druckluftgeber verbundenen Kammer (90) mit einer das Ventil beaufschlagenden Hilfskammer (82) gedrossel, in einer zweiten Ventilstellung aber ungedrosselt ist.

2. Druckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied des Ventils eine Membran (58) ist, die an einem radial nach außen weisenden Ringflansch (44) des einen rohrförmigen Ventilelementes (36) befestigt ist, und das zweite rohrförmige Ventilelement (34) mit einem weiteren flexiblen Ventilstück (50) verbunden ist, wobei das zweite Ventilelement (34) in einer mittigen öffnung des ersten Ventilelementes (36) Hegt und die Feder (60) zum Trennen der Ventilelemente zwischen den beiden Flanschen (40) und 44} angeordnet ist

3. Druckregler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die im Querschnitt gedrosselte Verbindung aus einem im nach außen weisenden Flansch (40) des Ventilelementes (34) radial verlaufenden Kanal (46) und einer damit in Verbindung stehenden Durchtrittsöffnung (48) durch den Flansch (40) sowie einem Ringspalt (56) zwischen den beiden Ventilelementen (34,36) gebildet ist.

4. Druckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenumfang des Flansches (40) des Ventilelementes (34) mit der gegenüberliegenden Wandung einer Bohrung (52) des Gehäuses einen Ringspalt (54) bildet, über den bei Trennung der beiden Ventilelemente (34, 36) die mit dem Druckluftgeber verbundene Kammer (90) frei mit der Hilfskammer (82) verbunden ist.

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