DE2533783C2 - Steuerventil für Druckluftbremsen, insbesondere von Schienenfahrzeugen - Google Patents

Description

Ventilteller 4 versehen und der Membranteller 2 auf der Jem Ventilteller 4 abgewandten Seite von einer flexiblen Membran 5 bedeckt ist. Der Membranteller 2 ist in einer Ausnehmung 6 eines im Gehäuse 1 angeordneten Einsatzes 7 beweglich, in welchem der Schaff 3 axial 5 verschieblich geführt ist, abgedichtet dun.h einen Dicht-Ring 8. Die Membran 5 ist mit dem äußeren, umlaufenden Rand zwischen dem Einsatz 7 und einem zweiten Einsatz 9 eingespannt, welcher in das Gehäuse 1 eingeschraubt ist und den anderen Einsatz 7 mittels eines Dichtringes 10 dicht im Gehäuse 1 einschließt.

Der Ventilteller4 wirkt mit einem eingesetzten Dichtring 11 mit einem Ventilsitz 12 an einer in das Gehäuse 1 eingesetzten Buchse 13 zusammen. Eine Druckfeder 14 zwischen Gehäuse 1 und einem am Ventilteller 4 angreifcndcn, tropfförmigen Federteller 15 belastet den Ventilteller 4 vom zugehörigen Sitz 12 weg.

Der Durchmesser des Ventilsitzes 12 entsoricht dem > Durchmesser des Schaftes 3, auf welchem neben dem Ventilteller 4 ein Ring 16 aus elastischem Material angeordnet ist, welcher eine radiale Bohrung 17 im hohlen Schaft 3 abdeckt und ein Rückschlagventil zwischen der Axialbohrung 18 des Schaftes 3 und einem Druckraum 19 im Gehäuse 1 bildet, welches zum Druckraum 19 hin öffnet.

Während die Ausnehmung 6, d. h. der Raum zwischen Membran 5 und Einsatz 7, über Bohrungen 20 entlüftet isi und mit der freien Atmosphäre kommuniziert, steht der Raum zwischen Membran 5 und dem zweiten Einsatz 9 mit der Axialbohrung 18 des Schaftes 3 in Verbindung. In diese Bohrung 18 ist ein Strömungsleitkörper 21 eingesetzt, und zwar an dem ventiltellerseitigen Ende.

Der Strömungsleitkörper 21 ist als durchgehend zylindrischer Schaft ausgebildet, konzentrisch in der unicrhiilb des Ventilsitzes 12 liegenden Ventilbohrung 23 angeordnet und ragt mit seinem Ende 22, welches eine ebene, kolbenwirksam ausgebildete Stirnfläche 43 trägt, um das geringe Maß α in einen zu einem Dreidruckorgan führenden Raum 26. Der Strömungsleitkörper 21 ist mit einem axialen Sackloch 24 versehen, welches einerseits mit der Axialbohrung 18 des Schaftes 3 kommuniziert, andererseits über Querkanäle 25 mit der Bohrung 23 in Verbindung steht.

Die Bohrung 23 kommuniziert auf der dem Ventilsitz 12 abgewandten Seite mit dem im Vergleich zur Bohrung 23 stark erweiterten Raum 26 im Gehäuse 1, welcher über eine Steuerdüse 27 und eine Leitung 28 mit dem Einlaßventil 29 des Dreidruckorgans verbunden ist, von dem lediglich das Einlaßventil 29 mit dem federbelasteten Ventilkörper 30 und ein damit zusammenwirkender Hohlstößel 31 sowie ein Raum 32 dargestellt sind. Der Raum 26 kann weiterhin über eine nicht dargestellte Leitung mit ebenfalls nicht wiedergegebenen Schaltvcntilcn verbunden sein, welche die Druckentwicklung zum Bremszylinder 33 zu verändern vermögen.

Der Raum 32 unter dem Einlaßventil 29 des Dreidruckorgans ist durch eine Leitung 34 direkt oder über die Steuerung eines Relaisventils mit dem Bremszylin- bo der 33 verbunden. Ferner ist ein Mindestdruckbegrenzer 35 vom Druck in der Leitung 34 beaufschlagt, welcher ebenso wie der Höchstdruckbegrenzer im Gehäuse 1 angeordnet ist. Der Druck in der Leitung 34 wirkt auf einen Kolben oder Membranteller 36 des Mindestdruckbegrenzer 35 ein. um einen Ventilteller 37 entgegen der Wirkung einer Druckfeder 38 gegen einen Ventilsit/ 39 zu drücken, von dem eine Leitung 40 ohne Steuerdüse zum Einlaßventil 29 führt.

Der Druckraum 19 ist dem Höchstdruckbegrenzer und dem Mindestdruckbegrenzer 35 gemeinsam und an einen Vorratsbehälter 41 angschlossen.

Das Steuerventil ist in Füllsiellung dargestellt. Dabei nimmt das Dreidruckorgan mit dem Stößel 31 unter dem Einfluß des Hauptleitungsdruckes die dargestellte Stellung ein, und der Vorratsbehälter 41 wird von der Hauptluftleitung her mit Druckluft gefüllt. Der Druck des Vorratsbehälters 41 herrscht auch im Druckraum 19, desgleichen im Einlaßventil 29 des Dreidruckorgans, da der Mindestdruckbegrenzer 35 geöffnet ist und der Druckraum 19 somit über die Leitung 40 mit dem Einlaßventil 29 kommuniziert.

Der Höchstdruckbegrenzer, der sich zu Füllbeginn ebenfalls in Öffnungsstellung befindet, geht kurz danach, bei Erreichen eines dem Bremszylinder-Höchstdruck entsprechenden Druckes im Vorratsluftbehälter 41 in die Schließstellung über, da der auf die Membran 5 und den Membranteller 2 einwirkende Druck des Vorratsbehälters 41 den Ventilteller 4 entgegen der Wirkung der Kraft der Feder 14 verschiebt und gegen den Ventilsitz 12 drückt. Das Einlaßventil 29 bzw. dessen Ventilkörper 30 steht über das Mindestdruckventil 35 unter dem vollen Druck des Vorratsbehälters 41.

Wird der Hcuptleitungsdruck durch Betätigung eines Führerbremsventils gesenkt, dann ergibt sich ein Übergewicht des Druckes in der nicht dargestellten Steuerkammer des Dreidruckorgans, was zur Folge hat. daß der Stößel 31 sich in Fig. 1 nach oben bewegt und das Einlaßventil 29 öffnet, d. h. dessen Ventilkörper 30 entgegen dem Druck des Vorratsbehälters 41 und der Wirkung der den Ventilkörper 30 belastenden Feder vom zugehörigen Sitz abhebt. Über das geöffnete Einlaßventil 29 strömt dann Druckluft aus dem Vorratsbehälter 41 über den Raum 32 und die Leitung 34 ungedrossclt direkt oder über die Steuerung des Relaisventils zum Bremszylinder 33.

Bei einer Stufenbremsung ist der Mindestdruckbegrenzer 35 nach einem bestimmten Druckanstieg geschlossen. Weitere Druckluft kann vom Vorratsbehälter 41 zum Bremszylinder 33 über den sich infolge der Druckluftabströmung aus und damit Druckabsenkung im Einlaßventil 29 und dem damit kommunizierenden Beaufschlagungsraum für die Membran 5 unter der Kraft der Feder 14 öffnenden Höchstdruckbegrenzer, die Steuerdüse 27, die Leitung 28 und das geöffnete Einlaßventil 29, 30,32 sowie die Leitung 34 strömen, bis sich am Dreidruckorgan Gleichgewicht der Kräfte eingestellt hat, was die weitere Druckluftzufuhr zum Bremszylinder 33 unterbricht. Zum Einsteuern einer stärkeren Bremsstufe wird das Einlaßventil 29 des Dreidruckorgans kurzzeitig geöffnet. Der Vorratsbehälter 41 ist so dimensioniert, daß auch dann, wenn an den Bremszylinder 33 so viel Luft abgegeben ist, daß in diesem Höchstdruck herrscht, der Druck im Vorratsbehälter 41 größer als dieser Höchstdruck im Bremszylinder 33 ist.

Da der Höchstdruckbegrenzer bei einem vorbestimmten Druck in der Leitung 28, dem Bremszylinder-Höchstdruck, schließt, wird der Druck vor dem Ventilkörper 30 nach dem Schließen des Mindestdruekbegrenzeu 35. also nach der ersten Bremsstufe, bis zum vollen Bremszylinderdruck auf einem dem Bremszylinderhöchstdruck entsprechenden Druck konstant gehalten, unabhängig vom jeweils zur Verfügung stehenden Druck im Vorratsbehälter 41. Dies kommt der Empfindlichkeit und der Einstellgenauigkeit, also der Stufbarkeit

des Dreidruckorgans zugute, da zum Öffnen des Einlaßventils 29 geringe und stets gleich große Schaltkräfte aufgebracht werden müssen. Weil durch den Höchstdruckbegrenzer der vor der Steuerdüse 27 stehende Druck auf den maximalen Bremsdruck eingestellt und konstant gehalten wird, ist auch eine vom Druck im Vorratsbehälter 41 unabhängige Mengensteuerung gewährleistet, d. h. die Fiillseite des Bremszylinders 33 wird durch unterschiedliche Drücke im Vorratsbehälter 41 nicht beeinflußt. Auch können dem Raum 26 über die nicht dargestellte Leitung größere Luftmengen zu Steuerzwecken entnommen werden, ohne daß die Steuerung über das Dreidruckorgan in nachteiliger Weise beeinflußt werden würde.

Der Strömungsleitkörper 21 bewirkt einerseits mit seinem Schaft, daß bei einem Anheben des Ventiltellers 4 vom Sitz 12, während zum Einlaßventil 29 Druckluft strömt, die Strömungsgeschwindigkeit in der Bohrung 23 der Ventilbuchse 13 erhöht ist. Da der Raum zwischen Membran 5 und Einsatz 9 mit der Bohrung 23 des Strömungsleitkörperendes 22 und Bohrung 23, also im Bereich der größten Strömungsgeschwindigkeit der die Bohrung 23 durchströmenden Luft kommuniziert, wird der auf die Membran 5 und den Membranteller 2 wirkende statische Druck schnell weiter vermindert, so daß der Abstand zwischen dem Ventilsitz 12 und dem Ventilteiler 4, also der Öffnungshub des Höchstdruckbegrenzers, unter der Federkraft 14 größer wird. Dies hat zur Folge, daß der Luftdurchsatz durch den Höchstdruckbegrenzer, d. h. das in der Zeiteinheit durchströmende Luftgewicht erhöht wird, so daß sich eine Verkürzung der Bremszeiten ergibt.

Eine weitere Beschleunigung des Öffnungsvorganges des Ventiles 12, 11 bewirkt erfindungsgemäß die Stirnfläche 43 des Endes des Strömungsleitkörpers 21, 22, welche um das geringe Maß a in den Raum 26 hineinragt und dem im Raum 26 infolge der Wirkung der Steuerdüse 27 verhältnismäßig geringe Strömungsgeschwindigkeit aufweisenden statischen Druck ausgesetzt ist. Während Strömungsvorgängen zum Einlaßventil 29 ist dieser statische Druck höher als der im freien Ringspalt der Bohrung 23 herrschende Druck. Um diese Wirkung weiter zu verstärken, kann eine Vergrößerung dieser Stirnfläche 43 vorgesehen werden. In F i g. 2 ist ein entsprechendes Ausführungsbeispiel dargestellt. Das Ende 22' des Strömungsleitkörpers 21' weist eine stempeiförmige Umfangserweiterung mit kegelsiumpfmantclartiger Umfangsfläche 44 auf. Nur aus Gründen der wirtschaftlichen Fertigung ist der Durchmesser dieser am Ende der Erweiterung liegenden Stirnfläche 43 derart be- 50' grenzt, daß dieses Teil bei der Montage des Ventiles von der Seite des Ventilsitzes 12 her durch die zylindrische Ventilbohrung 23 eingeführt werden kann. Die Mündungsöffnung 45 der Ventilbohrung 23 besitzt eine Ausweitung, deren konische Begrenzungsfläche 42 parallel zu der kegelsiumpfmantelartigen Umfangsfläche 44 verläuft und die zum Ende 22' des Strömungsleitkörpers 21' eine konzentrische Lage einnimmt. Der hierbei zwischen den Flächen 42 und 44 sich bildende, kegelringförmige Querschnitt ist daher zwar hinsichtlich seiner Größe abhängig vom Ventilhub, wus aber keine nachteiligen Folgen nach sich zieht, sondern höchstens eine Stabilisierung des Ventils 11, 12 in seiner vollen öffnungslagc unterstützt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Steuerventil für Druckluftbremsen, insbesondere von Schienenfahrzeugen, mit einem Dreidruckorgan zur mittelbaren oder unmittelbaren Überwachung des Bremszylinderdruckes und einem den Druckanstieg im Bremszylinder auf einen festgelegten Höchstwert begrenzenden Höchstdruckbegrenzer in einer Verbindungsleitung zwischen dem Vorratsbehälter und dem Einlaßventil des Dreidruckorgans, wobei der Höchstdruckbegrenzer vom Druck in der Verbindungsleitung zwischen dem Einlaßventil des Dreidruckorgans und dem Sitz des Höchstdruckbegrenzers in Schließrichtung beaufschlagt ist, und wobei der in einem vom Vorratsbehälterdruck beaufschlagten Druckraum angeordnete und vom Vorratsbehälterdruck entlastete Ventilkörper des Höchstdruckbegrenzers aus einem Ventilteller und einem mit diesem über einen eine Längsbohrung aufweisenden Ventilstößel verbundenen, in einem mit dem Druckraum nur über die Längsbohrung in Verbindung stehenden Beaufschlagungsraum befindlichen Ventilkolben besteht, der über die genannte Längsbohrung bei einem bestimmten Beaufschlagungsdruck im zwischen dem Dreidruckorgan und dem Höchstdruckbegrenzer liegenden, eine Drosselstelle aufweisenden Teil der Verbindungsleitung den Ventilteller entgegen der Kraft einer Feder in seine Schließstellung bringt, wobei der Ventilteller ventilsitzseitig im Abströmungsbereich des Druckmittels zur Verminderung des auf den in Öffnungsstellung befindlichen Ventilkolben einwirkenden Druckes einen mit dem zugehörigen Ventilsitz und der anschließenden zylindrischen Ventilsitzbohrung in bekannter Weise zusammenwirkenden Strömungsleitkörper trägt, der an der Stelle niedrigsten Druckes in der Strömung um den Körper die Öffnungen mindestens eines bekannten, mit der Längsbohrung in Verbindung stehenden Querkanals aufweist, dadurch gekennzeichet. daß der Strömungsleitkörper (21) in seiner ganzen Länge einen zylindrischen Umfang aufweist und mit der ebenen, kolbenwirksam ausgebildeten Stirnfläche (43) seines freien Endes (22) bei geöffnetem Ventil (12, 11) durch die Mündungsöffnung (45) der zylindrischen Ventilsitzbohrung (23) um ein geringes Maß (a) in einen an die Ventilsitzbohrung abströmseitig anschließenden, im Vergleich zum Durchmesser der Ventilsitzbohrung (23) erweiterten Raum (26) hineinragt.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsleitkörper (21') an seinem freien Ende (22') eine stempeiförmige Umfangserweiterung mit kegelstumpfmantelartiger Umfangsfläche (44) aufweist, deren Bereich größten Umfanges annähernd der lichten Weite des zylindrischen Abschnittes der Ventilbohrung (23) entspricht und um das geringe Maß (a) in den Raum (26) hineinragt und daß die Mündungsöffnung (45) eine Ausweitung aufweist, deren konische Begrenzungsfläche (42) parallel /.u der kcgclstumpfmantelartigen Umfangsflache (44) der stempeiförmigen Umfangserweiterung verläuft.

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für Druckluftbremsen der im Oberbegriff des Hauptanspruches angegebenen Gattung.

Aus der DE-AS 12 87 105 ist ein Steuerventil bekannt, welches mit Ausnahme des hier fehlenden Strömungsleitkörpers den Merkmalen des Oberbegriffes entspricht

Aus der DE-OS 19 43 796 ist ein Druckbegrenzungsventil bekannt, dessen Ventilkörper in Schließrichtung

ίο von einer Feder und dem überwachten Druck beaufschlagt ist. Der Veniilkörper besteht aus einem Ventilteller und einem mit diesem über einen eine Längsbohrung aufweisenden Ventilstößel verbundenen, in einem mit dem Druckraum nur über die Längsbohrung in Verbindung stehenden Beaufschlagungsraum befindlichen Ventilkolben. Der Ventilteller 10 trägt ventilsitzseitig und zur Verminderung des auf den in öffnungsstcllung befindlichen Ventilkolben einwirkenden Druckes einen mit dem Ventilsitz und der zylindrischen Vcntilsit/bohrung zusammenwirkenden Strömungsleitkörper, der mit der Stirnfläche seines freien Endes bei geöffnetem Ventil durch die Mündungsöffnung der zylindrischen Ventilsitzbohrung ragt und in einen stromaufwärts befindlichen, durch den Ventilsitzkörper verengten Raum endet.

Es kann naheliegen, den Höchstdruckbegrenzer des aus der DE-AS 12 87 105 bekannten Steuerventils mit einem Strömungsleitkörper entsprechend dem Druckbegrenzungsventil nach der DE-OS 19 43 796 auszuslatten. Ein derartiges Steuerventil würde die im Oberbegriff angeführten Merkmale aufweisen.

Weiterhin ist ein dem Oberbegriff des Hauplanspruchs entsprechendes Steuerventil aus der niehl vorveröffentlichten DE-OS 24 23 430 bekannt. Bei diesem Steuerventil hat der Strömungsleitkörper eine Ausbildung, die im wesentlichen auf die im Beaufschlagungsraum des Ventilkolbens herrschenden Druckvcrhällnisse und damit auf die Öffnungs- und Schließvorgänge des Ventiles von Einfluß ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, dem Slrömungslcitkörper eine Form zu geben, durch welche auch unmittelbar am Strömungsleitkörper, zumindest den Öffnungsvorgang des Ventiles unterstützende Druckkräfte hervorgerufen werden, ohne daß die Wirkungsweise vom Strömungsleitkörper und Ventilkolben gemäß der DfI-OS 24 23 430 beeinträchtigt wird. Bezweckt wird hiermit, die Füllzeiten, insbesondere großer Bremszylinder, weiter zu verkürzen.
Diese Aufgabe ist durch die im kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches angegebenen Merkmale gelöst. Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung gehl aus Unteranspruch 2 hervor.

Nachstehend sind eine bevorzugte Ausführungsl'orm der Erfindung sowie eine Variante derselben anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Höchstdruckbegrenzer eines Steuerventiles für Druckluftbremsen von Schienenfahrzeugen, wobei Dreidruckorgan, Bremszylinder, Mindestdruckbegrenzer und Vorratsbehälter

bo schematisch angedeutet sind und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen anderen Sirömungslcitkörper für den Höehsldruckbcgicnzer gemäß Fig. 1.
Der Höchstdruckbegrenzer ist im Gehäuse 1 des ziigehörigen Steuerventils angeordnet und weist einen Ventilkolben auf, der von einem Membranleller 2 mit hohlem Schaft 3 gebildet ist, wobei der Schaft 3 an dem dem Membranleller 2 abgewandten Ende mit einem