DE2635425B2 - Steuerventil für Druckluftbremsen, insbesondere für Schienenfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerventil für Druckluftbremsen, insbesondere von Schienenfahrzeugen, mit einem Dreidruckorgan zur mittelbaren oder unmittelbaren Überwachung des Bremszylinderdruckes und einem den Druckanstieg im Bremszylinder mittels eines Ventils auf einen festgelegten Höchstwert begrenzenden Druckbegrenzer in einer Verbindungsleitung zwischen dem Vorratsbehälter und dem Einlaßventil des Dreidruckorgans, wobei der Höchstdruckbegrenzer vom Druck in der Verbindungsleitung hinter dem Ventil des Höchstdruckbegrenzers in Schließrichtung beaufschlagt ist, wobei der in einem vom Vorratsbehälterdruck beaufschlagten Druckraum angeordnete und vom Vorratsbehälterdruck entlastete Ventilkörper des Höchstdruckbegrenzers aus einem mit dem Ventilsitz zusammenarbeitenden Ventilteller und einem mit diesem über einen eine Längsbohrung aufweisenden, im Ventilgehäuse abgedichtet verschieblich geführten Ventilstößel verbundenen, vom Druck in einem mit der Verbindungsleitung über die Längsbohrung in Verbindung stehenden Beaufschlagungsraum in Schließrichtung des Ventils belasteten Ventilkolben besteht, und wobei der Ventilkörper in Öffnungsrichtung des Ventils von einer Feder belastet ist sowie auf Seiten des Ventilsitzes einen axialen Fortsatz trägt, der in eine an ihrer Mündung vom Ventilsitz umschlossene Bohrung für das Wegführen der vom Höchstdruckbegrenzer überwachten Druckluft ragt.

Derartige Steuerventile sind der DE-OS 2423430 und der nicht vorveröffentlichten DE-OS 2533783 entnehmbar. Bei diesen Steuerventilen ist der Ventilstößel aus konstruktionsbedingten Gründen in einem relativ langen Abschnitt mit nur geringem Spiel im Ventilgehäuse geführt, um sicherzustellen, daß der Ventilteller trotz eventueller Schrägkraftkomponenten der an ihm über einen Federteller angreifenden Feder stets möglichst plan auf den Ventilsitz aufsetzt, wodurch ein exaktes Schließen und Öffnen des Ventils des Höchstdruckbegrenzers erzielt werden soll. Für das genaue Arbeiten des-Höchstdruckbegrenzers ist somit Voraussetzung, daß die den Ventilstößel aufnehmende Bohrung des Ventilgehäuses genau senkrecht zur Ebene des Ventilsitzes des Höchstdruckbegrenzers verläuft; bei der Fertigung sind zum Einhalten dieser Bedingung sehr enge Toleranzmaße einzuhalten, wodurch die Fertigung erschwert und verteuert wird. Außerdem erfordert die enge Führung des Ventilstößels in der ihn aufnehmenden Bohrung ebenfalls das Einhalten enger Toleranzmaße, wodurch die Fertigung weiter erschwert wird und außerdem durch äußere Einflüsse wie Verschmutzen oder Temperaturwechsel mitunter ein Festklemmen des Ventilstößels in der Bohrung begünstigt werden kann. Schließlich muß bei dieser Ausführung die Führung des Ventilstößels in der Bohrung die durch Ferti-

gungsungenauigkeiten der Feder bedingten Querkräfte aufnehmen, wodurch die Leichtgängigkeit des Ventilstößels beeinträchtigt und damit die Schaltgenauigkeit des Höchstdruckbegrenzers beeinträchtigt werden kann.

Auch die allerdings mit relativ weitem Spiel versehene, axiale Führung des Ventiltellers durch seinen in die Bohrung eintauchenden Ansatz könnte bei Seitenversetzungen bzw. Kippbewegungen infolge ungenauer Führung des Ventilstößels zu Störungen führen.

Bei Armaturen ist es bekannt (DE-PS 1197294), einen Ventilteller über ein sphärisches Gelenk an einem Ventilstößel anzulenken. Hierdurch wird auch bei ungenauer Führung des Ventilstößels nach dem Schließvorgang ein planes, dichtes Aufliegen des Ventiitellers auf dem Ventilsitz erreicht, doch kann der Ventilteller sich während des Schließvorganges anfänglich schräg auf dem Ventilsitz aufsetzen und außerdem Seitenversetzungen relativ zu diesem erfahren; beides würde beim vorstehend erläuterten Ventil des Höchstdruckbegrenzers Funktionsungenauigkeiten bedingen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerventil der eingangs genannten Art zu schaffen, welches die vorstehend erläuterten Mängel der bekannten Steuerventile vermeidet, bei welchem also b ;i geringem Herstellungsaufwand die aus den Querkraftkomponenten der Feder resultierenden Mängel abgestellt sind. Hierzu gehört in erster Linie, daß der Ventilteller stets völlig plan auf den Ventilsitz aufsetzt, und in zweiter Linie, daß der Ventilstößel stets leichtgängig im Ventilgehäuse beweglich ist. Es soll hierdurch erreicht werden, daß die Querkraftkomponenten der Feder keinen Einfluß auf die Schaltgenauigkeit des Höchstdruckbegrenzers haben, so daß also auch die Fertigungstoleranzen für die Feder gemindert werden können.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die Kombination der Merkmale gelöst, daß

a) der Ventilteller wie an sich bekannt mittels eines sphärischen Lagers auslenkbar am Ventilstößel gelagert ist, wobei der Ventilteller und der Ventilstößel radial außerhalb des zwischen diesen angeordneten, die Längsbohrung unmittelbar umgebenden sphärischen Lagers mittels eines mit allseitigem Spiel in eine axiale Ringnut am einen Teil eingreifenden, axialen Ringfortsatzes am anderen Teil und eines zwischen Ringnut und Ringfortsaiz eingeordneten Dichtringes gegenseitig abgedichtet sind, und

b) der Ventilstößel nur im unmittelbaren Bereich seiner Abdichtung mit geringem, an allen anderen Stellen mit weitem Spiel im Ventilgehäuse geführt ist.

In weiterer Ausbildung gemäß der Erfindung kann es hierbei zweckmäßig sein, wenn der Dichtungsdurchmesser des Dichtringes größer als der Durchmesser des Ventilsitzes ist und wenn, ialls im Bereich des Ventiltellers ein in Strömungsrichtung vom Beaufschlagungsraum zum Druckraum öffnendes Rückschlagventil vorgesehen ist, der Dichtring in an sich bekannter Weise als dieses Rückschlagventil ausgebildet ist. Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn die Ringnut am Ventilstößel angeordnet ist, wenn im Ventilstößel eine Zweigbohrung von der Längsbohrung zum Grund der Ringnut führt, wodurch das sphärische Lager pneumatisch überbrückt wird, und wenn eine den Ventilstößel aufnehmende Bohrung im

Ventilgehäuse im wesentlichen sich zu einer in ihr angeordneten, den Ventilstößel umschließenden Dichtung hin konisch verjüngend ausgebildet ist.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Im Gehäuse 1 eines zugehörigen Steuerventils ist ein Höchstdruckbegrenzer angeordnet, dessen Ventilkolben von einem Membranteller 2 mit starr angesetztem, hohlen Ventilstößel 3 gebildet ist, wobei der Ventilstößel 3 am dem Membranteller 2 abgewandten Ende in später beschriebener Weise mit einem Ventilteller 4 versehen und der Membranteller 2 auf der dem Ventilteller 4 abgewandten Seite von einer flexiblen Membran 5 bedeckt ist. Der Membranteller 2 ist in einer Aussperrung 6 eines im Gehäuse 1 angeordneten Einsatzes 7 beweglich, in welchem der Ventilstößel 3 axial verschieblich geführt ist, abgedichtet durch einen Dichtring 8. Die Membran 5 ist mit dem äußeren, umlaufenden Rand zwischen dem Einsatz 7 und einem weiteren Einsatz 9 eingespannt, welcher in das Gehäuse 1 eingeschraubt ist und den anderen Einsatz 7 mittels einer Dichtung 10 dicht im Gehäuse 1 einschließt. Zwischen dem Einsatz 9 und der Membrane 5 ist ein Beaufschlagungsraum 11 gebildet, der mit einer Längsbohrung 12 im Ventilstößel kommuniziert.

Der Ventilteller 4 wirkt mit einem eingesetzten Dichtring 13 mit einem Ventilsitz 14 zusammen, der an einer starr in das Gehäuse 1 eingesetzten Buchse 15 angeordnet ist und dessen Durchmesser demjenigen des Ventilstößels 3 entspricht.

Zwischen das Gehäuse 1 und einen topfförmigen Federteller 16, der mit seinem inneren Rand an einem Flansch des Ventilstößels 3 angreift, ist eine Feder 17 eingespannt, welche den Ventilteller 4 in Abheberichtung vom Ventilsitz 14 belastet.

Die Aussperrung 6, d. h. der Raum zwischen der Membrane 5 und dem Einsatz 7, ist über Radialbohrungen 18 im Einsatz 7 und nicht dargestellte, achsparallele Nuten im Gewinde der Verschraubung des Einsatzes 9 mit dem Gehäuse 1 zur Atmosphäre entlüftet.

Das dem Membranteller 2 abgewandte Ende des Ventilstößels 3 trägt im Anschluß an den Ventilteller 4 einen Strömungsleitkörper 19, welcher in die Buchse 15 ragt und welcher mit einer Sackbohrung 20 versehen ist, die mit der Längsbohrung 12 kommuniziert. Am Ende der Sackbohrung 20 ist der Strömungsleitkörper 19 mit Querbohrungen 21 versehen, welche die Sackbohrung 20 mit dem Ringraum zwischen den Strömungsleiter 19 und der Buchse 15 verbinden.

Die Bohrung 22 der Buchse 15 mündet in einen Raum 23 des Gehäuses 1 ein, welcher über eine Steuerdüse 24 und eine Leitung 25 mit dem Einlaßventil 26 des im übrigen nicht dargestellten Dreidruckorgans verbunden ist. Derfederbelastete Ventilkörper 27 des Einlaßventils 26 wirkt mit dem Hohlstöße! 28 und einem gehäusefesten Ventilsitz 29 zusammen, um die Verbindung eines Raumes 30 mit einem Raum 31 bzw. der Atmosphäre zu überwachen. Die Leitung 25 mündet in den Raum 31 ein, und vom Raum 30 führt eine Leitung gegebenenfalls über nicht dargestellte Schaltventile, welche die Druckentwicklung zu beeinflüssen vermögen, zum Bremszylinder 33. Insbesondere kann in die Leitung 32 ein Relaisventil eingeordnet sein, welches den Bremszylinder 33 nur indirekt mit dem Raum 30 verbindet.

Es ist weiterhin ein Mindestdruckbegrenzer 34 vorgesehen, dessen Membrankolben 35 vom Druck in der Leitung 32 beaufschlagt einen Ventilteller 36 entgegen der Kraft einer Feder 37 gegen einen gehäusefesten Ventilsitz 38 zu drücken vermag. Das Ventil 36, 38 überwacht eine Verbindung von der Leitung 25 über eine Leitung 39 zu einem Raum 40 im Mindestdruckbegrenzer 34. Der Raum 40 ist über eine Leitung 41 mit einem Druckraum 42 im Gehäuse 1 verbunden, in welchem ventiltellerseitig in später zu beschreibender Weise der Ventilstößel 3 endet. An den Druckraum 42 ist über eine Leitung 43 ein Vorratsluftbehälter 44 angeschlossen, welcher in üblicher Weise über nicht dargestellte Oberwacheinrichtungen aus der ebenfalls nicht dargestellten Hauptluftleitung der Druckluftbremse mit Druckluft füllbar ist. Die vorstehend erwähnten Teile des Steuerventils wirken im wesentlichen in der aus der DE-OS 2423430 bekannten Weise, so daß die Wirkungsweise hier nicht wiederholt zu werden braucht.

Der Ventilstößel 3 ist an seinem dem Membrantel-Icr 2 abgewandten Ende mit einer Verstärkung 50 versehen, in welche eine axial nach unten offene Ringnut 51 eingearbeitet ist. Die radial äußere Wandung 52 der Ringnut 51 ist mit einem Absatz versehen, an welchem der Federteller 16 anliegt. Die radial innere Wandung 53 der Ringnut 51 ist an ihrem Stirnende mit dem Ringausschnitt einer Kugelfläche 54 versehen. Eine Bohrung 55 führt von der Längsbohrung

12 des Ventilstößels 3 zur Grundfläche der Nut 51. Der Ventilstößel 3 ist im Bereich der im Einsatz 7 gehaltenen Dichtung 8 vom Einsatz 7 mit relativ geringem Spiel umgeben; in einem geringen Abstand von der Dichtung 8 eiweilerl sich die den Ventilstößel 3 aufnehmende Bohrung 57 des Einsatzteiles 7 konisch, so daß mit steigender Entfernung von der Dichtung 8 der Ventilstößel 3 mit wachsendem Spiel vom Einsatz 7 umfaßt ist.

Der Ventilteller 4 ist als vom Ventilstößel 3 getrenntes Bauteil ausgeführt; auf der seinem Dichtring

13 abgewandten Seite ist er mit einem axial vorspringenden Ringfortsatz 58 versehen, der mit allseitigem Spiel in die Ringnut 51 ragt. Im Ringfortsatz 58 befindet sich eine radial nach außen offene Ringnut, in welche als Dichtung ein Nutring 59 mit radial nach innei offener Nut eingesetzt ist, welcher mit seiner radia außen befindlichen Dichtfläche dichtend an der radia äußeren Nutwandung 52 anliegt. Vom Grund der dei Nutring 59 aufnehmenden Ringnut führt eine Boh rung 60 schräg nach unten und außen zum Druckraun 42. Am radial inneren Ansatz des Ringfortsatzes 5} setzt eine Kegelfläche 61 an, an welcher die Kugelflä ehe 54 aufsteht. Radial innerhalb des Dichtringes 12 ist der Ventilteller 4 mit dem einen axialen Fortsat; 19 versehen, in welchem sich die bereits erwähnte Sackbohrung 20 mit den Querbohrungen 21 befindet Der Ventilsitz 14 weist einen kleineren Durchmesse] als die Außenwandung der Ringnut 51 auf.

Der Ventilteller 4 ist also über das aus der Kugelfläche 54 sowie der Kegelfläche 61 gebildete sphäri sehe Gelenk beweglich mit dem Ventilstößel 3 verbunden, der sich seinerseits innerhalb gewisse! Grenzen um die Dichtung 8 als Drehlager innerhalb der Bohrung 57 schräg zu stellen vermag. Es könner somit Seitenkraftkomponenten der Feder 17 durcb Schrägstellen des Ventilstößels 3 aufgenommen werden. Der Membranteller 2 ist hierzu mit einem angemessenen, radialen Spiel im Einsatz 7 geführt. Da; Schrägstellen des Ventilstößels 3 führt somit zu keinem Verklemmen desselben, so daß er leicht verscb ieblich im Einsatz 7 geführt bleibt. Der Ventilsitz A k;_;nn sich unabhängig von der Achsrichtung des Ventilstößels 3 über das sphärische Lager 54, 61 völlig plan zum Ventilsitz 14 ausrichten, so daß ein exaktes Schließen und Öffnen des Ventils 13, 14 innerhalb eines kurzen Hubweges ermöglicht ist. Der Nutrin^ 59 bildet neben seiner Abdichtfunktion ein Rückschlagventil: Aus der Längsbohrung 12 vermag Lufl durch die Bohrung 55 und die Ringnut 51 unter Abklappen der oberen Dichtlippe des Nutringes 59 in die den letzteren aufnehmende Ringnut 42 abzuströmen, während eine umgekehrte Strömungsrichtung ausgeschlossen ist. Durch den bezogen auf den Ventilsitz 14 größeren Dichtungsdurchmesser des Nutringes 59 wird der Ventilteller 4 vom Druck im Druckraum 42 in Andrückrichtung an den Ventilstößel 3 pneumatisch belastet, so daß die Flächen 54 und 61 stets aneinander anliegen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Steuerventil für Druckluftbremsen, insbesondere von Schienenfahrzeugen, mit einem Drei- > druckorgan zur mittelbaren oder unmittelbaren Überwachung des Bremszylinderdruckes und einem den Druckanstieg im Bremszylinder mittels eines Ventils auf einen festgelegten Höchstwert begrenzenden Druckbegrenzer in einer Verbin- m dungsleitung zwischen dem Vorratsbehälter und dem Einlaßventil des Dreidruckorgans, wcbei der Höchstdruckbegrenzer vom Druck in der Verbindungsleitung hinter dem Ventil des Höchstdruckbegrenzers in Schließrichtung beaufschlagt ist, wobei der in einem vom Vorratsbehälterdruck beaufschlagten Druckraum angeordnete und vom Vorratsbehälterdruck entlastete Ventilkörper des Höchstdruckbegrenzers aus einem mit dem Ventilsitz zusammenarbeitenden Ventilteller und ei- ^⁰ nem mit diesem über einen eine Längsbohrung aufweisenden, im Ventilgehäuse abgedichtet verschieblich geführten Ventilstößel verbundenen, vom Druck in einem mit der Verbindungsleitung über die Längsbohrung in Verbindung stehenden Beaufschlagungsraum in Schließrichtung des Ventils belasteten Ventilkolben besteht und wobei der Ventilkörper in Öffnungsrichtung des Ventils von einer Feder belastet ist sowie auf Seiten des Ventilsitzes einen axialen Fortsatz trägt, der in eine an ihrer Mündung vom Ventilsitz umschlossene Bohrung für das Wegführen der vom Höchstdruckbegrenzer überwachten Druckluft ragt, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale, daß r>

a) der Ventilteller (4) wie an sich bekannt mittels eines sphärischen Lagers (54, 61) auslenkbar am Ventilstößel (3) gelagert ist, wobei der Ventilteller und der Ventilstößel radial außerhalb des zwischen diesen angeordneten, die Längsbohrung (12) unmittelbar umgebenden sphärischen Lagers mittels eines mit allseitigem Spiel in eine axiale Ringnut (51) am einen Teil eingreifenden, axialen Ringfortsatzes (58) am anderen Teil und eines zwischen Ringnut und Ringfortsatz eingeordneten Dichtringes (59) gegenseitig abgedichtet gehalten sind, und

b) der Ventilstößel (3) nur im unmittelbaren Bereich seiner Abdichtung (8) mit geringem, an allen anderen Stellen mit weitem Spiel im Ventilgehäuse (1) geführt ist.

2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Di.chtungsdurchmesser des Dichtringes (59) größer als der Durchmesser des Ventilsitzes (14) ist.

3. Steuerventil nach Anspruch 1, wobei im Bereich des Ventiltellers ein in Strömungsrichtung vom Beaufschlagungsraum zum Druckraum öffnendes Rückschlagventil vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtring (59) in an sich bekannter Weise als Rückschlagventil ausgebildet ist.

4. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (51) am Ventilstößel (3) angeordnet ist und daß im Ventilstößel eine Zweigbohrung (55) von der Längsbohrung (12) zum Grund der Ringnut (51) führt.

5. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Ventilstößel (3) aufnehmende Bohrung (57) im Ventilgehäuse (1) im wesentlichen sich zu einer in ihr angeordneten, den Ventilstößel umschließenden Dichtung (56) hin konisch verjüngend ausgebildet ist.