-
Druckluftversorungseinrichtung für Druckluftanlagen,
-
insbesondere von Schienenfahrzeugen Die Erfindung betrifft eine Druckluftversorgungseinrichtung
für Druckluftanlagen, insbesondere von Schienenfahrzeugen, mit einem Ölbadluftfilter
in der Ansaugeleitung und einem diesem nachgeschalteten Kolbenkompressor mit Ventilaushebevorrichtung
als Leerlaufeinrichtung.
-
Bei Druckluftversorgungseinrichtungen der vorstehend genannten Art
hat sich gezeigt, daß beim Arbeiten des Kolbenkompressors in Leerlaufschaltung mit
ausgehobenen Ventilen ein Pulsieren der in der Ansaugeleitung befindlichen Luft
auftreten kann, dessen Stärke ausreicht, um Ö1 aus dem ölbadluftfilter zur Atmosphäre
hinauszuschleudern. Zum Vermeiden der so durch derartige Druckluftversorgungseinrichtungen
bewirkten Verschmutzung der Umgebung des ölbadluftfilters war es bisher üblich,
diesen durch einen Naßluftfilter zu ersetzen. Da jedoch Naßluftfilter in der Stetigkeit
ihrer staubbindenden Wirkung den ölbadluftfiltern unterliegen sind und einen hohen
Wartungsaufwand erfordern, ist der Austausch der Luftfilter unbefriedigend. Ölbadluftfilter
weisen gegenüber Naßluftfiltern neben ihrer bekannt guten Filterung noch die Vorteile
auf, in ihrer Wartung, dem Austausch verbrauchten Filteröles, cinfach und billig
zu sein. Auch unter erschwerten Betriebsbedingungen können Ölbadluftfilter in fast
allen Ländern eingesetzt und gewartet werden.
-
Weiterhin könnten zum Vermeiden des Ausschleuderns von öl und der
hieraus resultierenden Verschmutzungen größere ölbadluftfilter verwendet werden.
Aus Raumgründen ist jedoch oftmals die Anordnung hierzu ausreichend großer ölbadluftfilter
ausgeschlossen und mangels ausreichender Strömungsgeschwindigkeit sinkt auch die
Güte der Filterwirkung ab.
-
Das Einordnen eines Rückschlagventils in die Ansaugleitung zwischen
ölbadluftfilter und Kolbenkompressor ergibt einen erhöhten Ansaugwiderstand und
bereitet wegen der erforderlichen, hohen Ansprechgeschwindigkeit des Rückschlagventils
große Schwierigkeiten. Ein Ersatz der als Ventilaushebevorrichtung ausgebildeten
Leerlaufeinrichtung durch ein Leerlaufventil, durch welches der Kolbenkompressor
im Leerlauf zur Atmosphäre fördern kann, schließt zwar ein Ausschleudern von öl
aus dem ölbadluftfilter aus, ergibt jedoch erhöhte Leerlaufleistungsverluste und
im Leerlauf gesteigerte, oftmals unzulässige Ausströmgeräusche der Luft.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Druckluftversorgungseinrichtung
der eingangs genannten Art mit einfachen Mitteln derart auszubilden, daß zum einen
im Leerlauf ein Ausschleudern von öl aus dem ölbadluftfilter vermieden wird, zum
anderen aber die Vorteile einer derartigen Druckluftversorgungseinrichtung, insbesondere
ihr Wirkungsgrad, ihre Geräuscharmut und ihre geringen Wartungsansprüche nicht gemindert
werden.
-
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch eine in der Ansaugleitung
zwischen dem ölbadluftfilter und dem Kolbenkompressor angeordnete, gesteuerte Absperrklappe,
die bei betätigter Ventilaushebevorrichtung den Durchgang durch die Ansaugeleitung
sperrt, ansonsten freigibt.
-
Dabei kann es nach einem weiteren Merkmal der Erfindung bei einer
Druckluftversorgungseinrichtung der genannten Art, welche
mit einem
in die vom Kolbenkompressor wegführende Druckleitung eingeordneten Druckregler zur
pneumatischen Betätigung der Ventilaushebevorrichtung mittels eines Steuerdru':-kes
versehen ist, zweckmäßig sein, wenn die Absperrklappe von einem Stellzylinder schaltbar
ist, dessen Kolben vom Steuerdruck bzw. einem sich mit diesem ändernden Druck entgegen
Federkraft beaufschlagt ist.
-
Dabei kann es nach einem weiteren Merkmal zum Erzielen eines, bezogen
auf die Betätigung der Ventilaushebevorrichtung,verzögerten Schließens, bei Wiederaufnahme
der Förderung jedoch unverzögernden öffnens der Absperrklappe vorteilhaft sein,
wenn dem Beaufschlagungsraum des Stellzylinder-Kolbens ein Drosselrückschlagventil
vorgeschaltet ist, welches eine ungedrosselte Druckbeaufschlagung, aber nur eine
gedrosselte Druckabsenkung für den Beaufschlagungsraum zuläßt.
-
Zum Vermeiden von Klemmungen und genauer Einstellarbeiten kann es
nach einem weiteren Merkmal der Erfindung vorteilhaft sein, den Stellzylinder-Kolben
über ein federndes Zwischenglied mit einem die Absperrklappe betätigenden Kurbeltrieb
zu koppeln. Das federnde Zwischenglied kann dabei zweckmäßig als Wickelfeder ausgebildet
sein, die einerseits mittels eines ösenförmigen Abschnittes am Kolbenstangenkopf
des Stellzylinders angelenkt ist, einen freitragenden Wickelabschnitt aufweist und
andererseits am Kurbeltrieb befestigt ist. Weiterhin kann die den Kurbeltrieb bildende
Wickelfeder einen geraden Endabschnitt aufweisen, der etwa senkrecht zur die zueinander
parallelen Achsen des ösenförmigen Abschnittes und des Wickelabschnittes beinhaltenden
Ebene vom Wickelabschnitt auskragt und der in eine zur die Absperrklappe tragenden
Drehwelle senkrechte Bohrung in der Drehwelle bzw. einem mit dieser verbundenen
Teil eingreift.
-
Die Wickelfeder kann dabei als Doppelwickelfeder ausgebildet sein,
deren mittlerer Teil den ösenförmigen Abschnitt bildet,
an welchen
sich beiderseits ein je mit einem geraden Endabschnitt endender Wickelabschnitt
anschließt.
-
Um mit geringem Bauaufwand eine gute Absperrfunktion der Absperrklappe
zu erreichen, wie es unter ungünstigen Umständen zum sicheren Vermeiden des Ausschleuderns
von öl aus dem ölbadluftfilter erforderlich sein kann, kann nach einem weiteren
Merkmal in der Sperrstellung der Absperrklappe deren Ebene im Winkel von ca. 800
zur Achsrichtung der Ansaugleitung und die Umfangsfläche der Absperrklappe an allen
Stellen parallel zur genannten Achsrichtung verlaufen.
-
Schließlich kann nach weiteren Merkmalen der Erfindung eine insbesondere
hinsichtlich der Montagearbeiten und der nachträglichen Ausrüstung vorhandener Druckluftversorgungsanlagen
konstruktiv günstige Ausbildung dadurch erreicht werden, daß die Absperrklappe in
einem beiderseits einen Anschlußflansch aufweisenden Rohrstück angeordnet ist, daß
der Stellzylinder am Rohrstück befestigt ist, und daß das Drosselrückschlagventil
in einer pneumatischen Anschlußverschraubung für den Stellzylinder angeordnet ist.
Dabei kann weiterhin der Stellzylinder mit die Achsrichtung des Rohrstückes senkrecht
überkreuzender Achsrichtung an letzterem befestigt sein, wobei die geraden Endabschnitte
der Wickelf eder bei geöffneter Absperrklappe wenigstens annähernd parallel zur
Achsrichtung des Rohrstückes verlaufen.
-
Die Zeichnungen zeigen ein Ausführungsbeispiel einer nach der Erfindung
ausgebildeten Druckluftversorgungseinrichtung, und zwar zeigt - Fig. 1 schematisch
den Gesamtaufbau der Druckluftversorgungseinrichtung, - Fig. 2 in vergrößertem Maßstab
die Absperrklappe und deren Betätigung und - Fig. 3 ebenfalls in vergrößertem Maßstab
die als federndes Zwischenglied und Kurbeltrieb dienende Doppelwickelfeder in zwei
rechtswinklig
zueinander stehenden Ansichten.
-
-In weiteren Figuren 4 und 6 ist in ebenfalls vergrößertem Maßstab
eine Vorrichtung zum Herstellen der Absperrklappe darstellt und - Fig. 7 erläutert
die Verwendung der Vorrichtung.
-
In Fig. 1 ist unter dem Bezugs zeichen 1 eine das Ansauggeräusch dämpfende
und gegebenenfalls grobe Fremdkörper fernhaltende Ansaugvorrichtung dargestellt,
durch welche atmosphärische Luft in einen ölbadluftfilter üblicher Bauart einströmen
kann. Die im ölbadluftfilter gereinigte Luft strömt dann durch eine Ansaugeleitung
3 zum Sauganschluß eines Kolbenkompressors 4, in welchem sie verdichtet wird und
vom Druckanschluß über eine Druckleitung 5 mit eingeordnetem Druckregler 6 zu einem
Luftbehälter 7 strömt, an welchen die nicht dargestellten Druckluftverbraucher,
beispielsweise die Druckluftbremsanlage sowie die druckluftbetätigten Hilfseinrichtungen
eines Schienenfahrzeuges, angeschlossen sind. Der Kolbenkompressor 4 ist mit einer
üblichen Ventilaushebevorrichtung als Leerlaufeinrichtung ausgerüstet, welche in
ihrem betätigten Zustand die Saugventile des Kolbenkompressors 4 ständig geöffnet
hält. Die Ventilaushebevorrichtung ist in üblicher Weise pneumatisch entsprechend
der Druckführung in einer Steuerleitung 8 betätigt: Bei Erreichen einer bestimmten,
oberen Druckgrenze im Luftbehälter 7 speist der Druckregler 6 in die an ihm angeschlossene
Steuerleitung 8 Druckluft ein, welche die Ventilaushebevorrichtung zum ständigen
Offenhalten der Ansaugventile des Kolbenkompressors 4 betätigt; bei Absinken des
Druckes im Luftbehälter 7 unter eine untere Druckgrenze entlüftet der Druckregler
6 die Steuerleitung 8 wieder auf Atmosphärendruck, wodurch die Ventilaushebevorrichtung
in ihren unbetätigten Zustand zurückkehrt, die Ansaugeventile des Kolbenkompressors
4 wieder in üblicher Weise zu arbeiten vermögen und der Kolbenkompressor 4 somit
durch die Ansaugevorrichtung
1, das ölbadluftfilter 2 und die
Ansaugeleitung 3 angesaugte Luft in den Luftbehälter 7 fördert. Insoweit ist die
Druckluftversorgungseinrichtung in ihrem Aufbau und ihrer Funktion bekannt.
-
In die Ansaugeleitung 3 ist gemäß Fig. 1 ein Rohrabs&nnitt 3 a
eingeordnet, in welchem sich eine mittels einer Drehwelle 9 drehbare Absperrklappe
10 befindet. Die Drehzelle 9 ist in der Wandung des Rohrabschnittes 3 a drehbar
gelagert und trägt an ihrem ins Freie ragenden Ende einen Kurbelhebel 11, an welchem
die Kolbenstange 12 eines Stellzylinders 13 angelenkt ist. Der Stellzylinder-Kolben
14 begrenzt einerseits einen Beaufschlagungsraum 15, der über ein eine Drossel 16
und ein diese in Strömungsrichtung zum Beaufsclagungsraum 15 überbrückendes Rückschlagventil
17 umfassendes Drosselrückschlagventil 16, 17 an die Steuerleitung 8 angeschlossen
ist. Andererseits ist der Stellzylinder-Kolben 11 von einer in einem ständig mit
der Atmosphäre verbundenen Raum befindlichen Rückstellfeder 18 belastet.
-
Bei die untere Druckgrenze unterschreitendem Druck im Luftbehälter
7 hält der Druckregler 6 die Steuerleitung 8 drucklos, die Ventilaushebevorrichtung
des Kolbenkompressors 4 ist unbetätigt und die Rückstellfeder 18 hält den Stellzylinder-Kolben
14 in der in Fig. 1 dargestellten Endlage. Die Absperrklappe 10 befindet sich dabei
in der ausgezogen gezeichneten, geöffneten Stellung, in welcher sie den Luftdurchgang
durch den Rohrabschnitt 3 a nicht behindert. Der ständig angetriebene Kolbenkompressor
4 saugt daher atmosphärische Luft über die Ansaugvorrichtung 1, durch den ölbadluftilter
2 und die Ansaugleitung 3 an der offenen Absperrklappe 10 vorbei an und fördert
sie verdichtet durch die Druckleitung 5 zum Luftbehälter 7. Sobald in diesem eine
obere Druckgrenze erreicht wird, trennt der Druckregler 6 die Steuerleitung 8 von
der Atmosphäre ab und verbindet sie mit dem Luftbehälter 7, so daß in ihr ein Steuerdruck
aufgebaut wird. Dieser
Steuerdruck gelangt über das Rückschlagventil
17 des Drosselrückschlagventils 16, 17 unverzögert in den Beaufschlagungsraum 15
des Stellzylinders 13 und verschiebt dessen Kolben 14 entgegen der Kraft der Rückstellfeder
18, wobei über die Kolbenstange 12 und den Kurbelhebel 11 die Absperrklappe 10 in
die in Fig. 1 strichpunktiert unter dem Bezugszeichen 10' dargestellte Sperrstellung
gedreht wird. Zugleich gelangt der in die Steuerleitung 8 eingesteuerte Steuerdruck
zur Ventilaushebevorrichtung des Kolbenkompressors 4 und betätigt diese, wodurch
die Ansaugventile des Kolbenkompressors 4 wie erwähnt ständig geöffnet gehalten
werden. Trotz weiterem Lauf des Kolbenkompressors 4 vermag dieser daher keine Luft
mehr zu fördern, sondern nur noch ein Pulsieren der Luft an seinem Ansauganschluß
zu bewirken. Die an der Innenwandung des Rohrabschnittes 3 anliegende und somit
den Durchgang durch den Rohrabschnitt 3 völlig verschließende Absperrklappe 10'
trennt die Ansaugeleitung 3 in'zwei Abschnitte, in deren einem, mit dem Ansauganschluß
des Kolbenkompressors 4 verbundenen Abschnitt die Luftsäule mitzuschwingen vermag,
in deren anderem, mit dem ölbadluftfilter 2 verbundenen Abschnitt infolge der Abtrennung
durch die Absperrklappe 10' jedoch keinerlei Luftschwingungen oder -pulsationen
auftreten. Am und im ülbadluftfilter 2 befindet sich daher ruhige, schwingungs-
und pulsationsfreie Luft und aus dem Olbadluftfilter 2 kann kein öl durch die Ansaugevorrichtung
1 zur Atmosphäre ausgeschleudert werden.
-
Sobald, beispielsweise durch Druckluftverbrauch bedingt, der Druck
im Lüftbehälter 7 unter einen unteren Grenzwert absinkt, trennt der Druckregler
6 die Steuerleitung 8 wieder vom Luftbehälter 7 ab und entlüftet sie in die Atmosphäre.
-
Die Ventilaushebevorrichtung des Kolbenkompressors 4 wird hierdurch
abgeschaltet und gibt die Ansaugventile frei, so daß der Kolbenkompressor 4 wieder
Luft fördern kann. Etwas verzögert hierzu wird auch der Beaufschlagungsraum 15 über
die Drossel 16 des Drosselrückschlagventils 16, 17 entleert,
so
daß die Rückstellfeder 18 den Stellzylinder-Kolben 14 unter Drehen der Absperrklappe
10 in die geöffnete, ausgezogen dargestellte Lage wieder in seine rechte, gezeichnete
Endstellung zurückdrücken kann. Der Kompressor fördert dann wieder - wie bereits
beschrieben - über die Ansaugvorrichtung 1 und den ölbadluftfilter 2 angesaugte
Luft in den Luftbehälter 7.
-
Das gegen das Abschalten der Ventilaushebevorrichtung zeitlich geringfügig
verzögerte Öffnen der Absperrklappe 10 verhindert ein Ausschleudern von öl aus dem
ölbadluftfilter 2 während dieses Umschaltvorganges.
-
Es ist zweckmäßig, den Rohrabschnitt 3a mit der Absperrklappe 10 und
dem Stellzylinder 13 zu einem zwischenflanschartigen Bauteil gemäß Fig. 2 auszubilden.
Das Rohrteil 3a ist hierbei beiderseits mit je einem Anschlußflansch 19 versehen,
mit welchen es an die beidseitig von ihm wegführenden,in Fig. 2 nicht dargestellten
Abschnitte der Ansaugeleitung anschließbar ist. Es kann auch einerseits unmittelbar
an den Olbadluftfilter 2 angeflanscht werden; insbesondere bei einer Nachrüstung
einer bereits vorhandenen Druckluftversorgungseinrichtung mit einem die Absperrklappe
10 aufweisenden Rohrabschnitt 3a kann diese Anordnung besonders zweckmäßig sein.
-
Die drehbar in der Wandung des Rohrabschnittes 3a gelagerte, die Absperrklappe
10 tragende Drehwelle 9 trägt an ihrem ins Freie ragenden Ende ein prismatisches,
im Querschnitt quadratisches Teil 20, das exzentrisch zur Drehwelle 9 mit zwei diese
senkrecht überkreuzenden Bohrungen 21 versehen ist, welche in Achsrichtung der Drehwelle
9 zueinander versetzt angeordnet sind.
-
Bei geöffneter Absperrklappe 10 verlaufen die Bohrungen 21 etwa parallel
zur Achse des Rohrabschnittes 3a. In die Bohrungen 21 greifen die beiden geraden
Endabschnitte 22 einer in Fig. 3 gesondert
dargestellten Doppelwickelfeder
23 ein. An die geraden Endabschnitte 22 schließt sich je ein Wickel abschnitt 24
an, die beiden Wickelabschnitte 24 sind gleichachsig. Andererseits sind die beiden
Wickelabschnitte 24 durch einen mittleren, ösenförmig geformten Abschnitt 25 der
Wickelfeder 23 miteinander verbunden. Die Achsen des ösenförmigen Abschnittes 25
und der Wickelabschnitte 24 verlaufen zueinander parallel in einer Ebene, welche
etwa senkrecht zu den auskragenden, geraden Endabschnitten 22 verläuft.
-
Nach Fig. 2 ist der ösenförmige Abschnitt 25 der einen Kurbeltrieb
darstellenden Wickelfeder 23 mittels eines Bolzens 26 an einem Kolbenstangenkopf
27 angelenkt, der das äußere Ende der Kolbenstange 12 bildet. Der Stellzylinder
13 ist mit die Achsrichtung des Rohrabschnittes 3a etwa senkrecht überkreuzender
Achsrichtung durch ein Zwischenteil 28 am Rohrteil 3a befestigt.
-
Die Steuerleitung 8 ist am Stellzylinder 13 mittels einer bekannten
und daher im einzelnen nicht dargestellten Anschluß-Hohlschraube 29 angeschlossen,
welche in ihrem Inneren das Drosselrückschlagventil 16, 17 enthält. In Abänderung
hierzu ist es auch möglich, eine Verbindungsleitung einerseits unmittelbar an den
Beaufschlagungsraum des Stellzylinders 13 und andererseits mittels der das Drosselrückschlagventil
aufweisenden Anschluß-Hohlschraube an einen mit der Steuerleitung 8 in Verbindung
stehenden Raum des Druckreglers 6 bzw. des Kolbenkompressors 4 anzuschließen.
-
Bei druckloser Steuerleitung 8 und in den Stellzylinder 13 eingefahrener
Kolbenstange 12 befindet sich die Doppelwickelfeder 23 in der in Fig. 2 ausgezogen
dargestellten Lage,und die Absperrklappe 10 ist geöffnet. Beim Einsteuern eines
Steuerdruckes in die Steuerleitung 8 fährt die Kolbenstange 12 aus dem Stellzylinder
13 nach unten aus, wobei der ösenabschnitt 25 unter entsprechender Seitenauslenkung
der Kolbenstange 12 auf der strichpunktiert dargestellten Kreisbahn 30 um die Achse
der
Drehwelle 9 in die unter den Bezugszeichen 25' strichpunktiert
dargestellte Lage bewegt wird. Die Doppelwickelfeder 23 und das Teil 20 werden dabei
um etwa 80° in die unter den Bezugszeichen 23' und 20' strichpunktiert eingezeichneten
Lagen gedreht. Mit der sich drehenden Drehwelle 9 wird dabei auch die Absperrklappe
10 aus der gestrichelt dargestellten, geöffneten Lage in die strichpunktiert unter
Bezugszeichen 10' dargestellte Lage gedreht, in welcher ihre Ebene im Winkel von
etwa 80° zur Achsrichtung des Rohrabschnittes 3a steht und in welcher sie mit ihrer
Umfangsfläche an der Innenwandung des Rohrabschnittes 3a anliegt und den Durchgang
durch diesen somit völlig verschließt. Die Umfangsfläche der Absperrklappe 10' ist
also derart geformt, daß sie in dieser Absperrklappen-Stellung an allen Stellen
parallel zur Achsrichtung des Rohrabschnittes 3a verläuft bzw., anders ausgedrückt,
ihre zur Achse des Rohrabschnittes 3a parallele Projektion auf eine zur genannten
Achse senkrechte Ebene einen Kreis ergibt.
-
Die Absperrklappe 10 mit der den vorstehend genannten Bedingungen
entsprechenden Umfangsfläche kann in einfacher Weise wie folgt hergestellt werden:
Eine Blechscheibe 10a, aus welcher die Absperrklappe 10 gefertigt werden soll, wird,
wie in Figuren 4 bis 7 gezeigt, zwischen die beiden Teile 31 und 32 einer Vorrichtung
31, 32 eingespannt.
-
Die Vorrichtung 31, 32 ist aus einem Stück Rundmaterial mit dem Innendurchmesser
des Rohrabschnittes 3a entsprechendem Außendurchmesser hergestellt, wobei das Stück
Rundmaterial durch einen ebenen, im Winkel von etwa 100 zur Radialebene geneigten
Schnitt in die beiden Teile 31 und 32 geteilt wird. Unter Zwischenlage der Blechscheibe
10a werden die beiden Teile 31 und 32 an ihren Schnittflächen wieder aneinandergesetzt
und durch in Bohrungen 33 eingreifende und auch die Blechscheibe 10a durchsetzende
Zentrierstifte zueinander zentriert gehalten. Die Bohrungen 33 in der Blechscheibe
10a können später zur Befestigung der Absperrklappe 10
an der Drehwelle
9 dienen. mittels Zentrierbohrungen 34 ist die zusammengesetzte Vorrichtung 31,
32 mit der Blechscheibe 10a gemäß Fig. 7 in eine Drehvorrichtung 35 einspannbar
und durch Abdrehen des über die Vorrichtung 31, 32 überstehenden Randes der Blechscheibe
10a wird die Absperrklappe 10 mit genauer Umfangsfläche hergestellt.
-
Es ist noch zu erwähnen, daß der Stellzylinder 13 anstelle vom Steuerdruck
in der Steuerleitung 8 auch von einem anderen, in der D ruckluf tversorgung se inric
htung vorhandenen Druck beaufschlagbar ist, sofern sich dieser andere Druck zusammen
mit dem Steuerdruck in der Steuerleitung 8 ändert. Buche ist es möglich, anstelle
der Rückstellfeder 18 den Kolben 14 des dann doppeltwirkend auszubildenden Stellzylinders
mit einem pneumatischen Rückstelldruck zu beaufschlagen.
-
Zum Vermeiden eines harten Zuschlagens der Absperrklappe 10 beim Druckbeaufschlagen
des Stellzylinders 13 kann es weiterhin zweckmäßig sein, in die Beaufschlagungsleitung
zum Stellzylinder 13 eine dessen Druckluftfüllung drosselnde Düse einzuordnen, wie
sie in Fig. 1 unter dem Bezugszeichen 36 angedeutet ist.
-
Die Düse 36 kann, wenn sie keinen Einfluß auf das Entleeren des Stellzylinders
13 ausüben soll, von einem sich in StrömunOGsrichtung zum Stellzylinder 13 schließenden
Rückschlagventil 37 überbrückt sein.