DE2754343A1

DE2754343A1 - Druckregler

Info

Publication number: DE2754343A1
Application number: DE19772754343
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Ing Grad Deike; Albrecht Dip Lochte-Holtgreven; Helmut Ing Grad Ulrich
Original assignee: Wabco Westinghouse GmbH Germany
Current assignee: Wabco Westinghouse Fahrzeugbremsen GmbH
Priority date: 1977-12-07
Filing date: 1977-12-07
Publication date: 1979-06-13
Also published as: IT7869769A0; FR2411441A1; GB2009967B; GB2009967A; FR2411441B1

Description

Hannover, den 1.12.1977 WP 50/77

WABCO WESTINGHOUSE GmbH

Druckregler

Die Erfindung betrifft einen Druckregler für eine Druckluftspeicheranlage gemäß den Oberbegriff des Anspruchs 1«

Druckregler dieser Art haben die Aufgabe, die Druckluftzufuhr von einem konstant arbeitenden Drucklufterzeuger zu eines Druckluftspeicher zu sperren» wenn im Druckluftspeicher ein bestimmter Abschaltdruck erreicht 1st und diese Sperrung nach oder bei Druckluftentnahme aus dem Druckluftspeicher selbsttätig wieder aufzuheben, wenn ein bestimmter Einschaltdruck erreicht wird.

Die Sperrung der Druckluftzufuhr zum Druckluftspeicher erfolgt in der Weise, daß die über einen Einlaß am Druckregler, eine

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Ringkammer und weiter über ein Rückschlagventil in den Druckluftspeicher eingesteuerte Druckluft gleichzeitig in eine erste Steuerkajurar des Druckreglers gelangt und dort die Wirkfläche eines gegen die Kraft einer Druckregelfeder verschiebbaren Steuerkolbens beaufschlagt. Bei Druckanstieg bewegt sich der Steuerkolben, welcher mit einem Ventil in Wirkverbindung steht, gegen die Kraft der Druckregelfeder, bis ein vorbestimmter Abschaltdruck erreicht ist und das Ventil Öffnet. Die Druckluft strömt nun von der ersten Steuerkammer in eine zweite Steuerkammer, die von der Wirkfläche eines zweiten, ein Abströmventil betätigenden kolbens begrenzt wird. ' Der sich in der zweiten Steuerkammer aufbauende Druck verschiebt den zweiten Steuerkolben gegen die Kraft einer Rückstellfeder , bis das Abströmventil öffnet und die vom Drucklufterzeuger in den Druckregler gegebene Druckluft Über einen Ablaßstutzen des Druckreglers zur Atmosphäre geleitet wird.

Wird dem Druckluftspeicher zwecks Betätigung eines nachgeschalteten Verbrauchers Druckluft entnommen, so sinkt der Druck in der ersten Steuerkammer auf den Einschaltdruck ab, der erste Steuerkolben fährt wieder abwärts, das Ventil schließt und trennt die erste Steuerkammer von der zweiten Steuerkammer.

über eine im Ventil angeordnete Bohrung, die in der Schließstellung des Ventils, d.h., bei Trennung der ersten Steuerkammer von der zweiten Steuerkammer freigegeben wird, erfolgt nun die Entlüftung der zweiten Steuerkammer, so daß der zweite Steuerkolben in seine Ausgangsposition zurückkehren und das Abströmventil schließen kann.

Der bekannte Druckregler weist den Nachteil auf, daß, bedingt durch die bei jedem Schaltvorgang sich verändernde Wirkfläche des ersten Steuerkolbens, die Schaltpanne, welche sich im wesentlichen aus der Differenz Abschaltdruck-Einschaltdruck ergibt, groß ist.

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Die Veränderung der Wirkfläche und die daraus resultierende Vergrößerung der Schaltspanne wird dadurch hervorgerufen» daß bei Belüftung der ersten Steuerkammer der Boden des Steuerkolbens mit Druckluft beaufschlagt wird, dagegen beim Entlüften der ersten Steuerkammer und Belüften der zweiten Steuerkammer zusätzlich der Boden des Ventils, d.h., die durch den Einlaßsitz des Ventils begrenzte Kreisfläche des Ventils, mit Druckluft beaufschlagt wird, so daB in dieser Phase des Druckregelvorganges die Wirkfläche des ersten Steuerkolbens mittels des mit ihm verbundenen Ventils vergrößert wird.

Um die Differenz zwischen diesen beiden Wirkflächen möglichst klein zu halten, war es erforderlich, den Steuerkolben gegenüber der durch den Einlaßsitz des Ventils begrenzte Kreisfläche des Ventils sehr groß, andererseits die Kreisfläche des Ventils möglichst klein zu bemessen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckregler der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß die Wirkfläche des Steuerkolbens, unabhängig von der jeweiligen Schaltstellung, konstant bleibt.

Die Aufgabe wird durch die im Hauptanspruch angegebene Erfindung gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes werden in den Ansprüchen 2 bis 6 aufgezeigt.

Durch die Erfindung wird eine Verkleinerung der Schaltspanne

und eine kompakte Bauweise erzielt, da zum einen das Ventil keinen Einfluß mehr auf die Wirkfläche des ersten Steuerkolbens hat und zum anderen bei der Dimensionierung des Steuerkolbens die Abmessungen des Ventils unberücksichtigt bleiben können.

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Anhand der Abbildungen wird die Erfindung nachstehend erläutert.

Es zeigent

Fig. 1 einen Druckregler Bit einer erfindungegemäBen, die zweite Steuerkammer gegen den Boden des vom ersten Steuerkolben betätigbaren Ventils abdichtenden Einrichtung,

Fig. 2 einen Ausschnitt eines Druckreglers, dessen erste

Steuerkammer mit dem Raum unter dem vom ersten Steuerkolben betätigbaren Ventilbodens druckmäßig standig verbunden ist,

Fig. 3 einen Ausschnitt eines Druckreglers, bei welchem das vom ersten Steuerkolben betätigbare Ventil koaxial zum zweiten Steuerkolben angeordnet und teilweise in diesem geführt wird.

In der Figur 1 weist der Druckregler einen mit einem nicht dargestellten Drucklufterzeuger verbundenen Einlaß 19 und einen über eine Ringkammer 12 und ein Rückschlagventil 8 mit diesem verbindbaren Auslaß 9 auf, an welchen ein nicht gezeigter Druckluftspeicher angeschlossen ist.

Im Gehäuseoberteil ist ein erster Steuerkolben 2 gegen die Kraft einer Druckregelfeder 3 verschiebbar angeordnet. Die Kraft der Druckregelfeder 3 ist mittels einer Stellschraube 1 veränderbar. Vom Boden h des ersten Steuerkolbens 2 wird eine erste Steuerkammer 5 begrenzt, welche über einen Kanal 7 mit dem Auslaß 9 und somit mit dem Druckluftspeicher verbunden ist. Ein Gehäusesteg 6 trennt die erste Steuerkammer 5 von einer zweiten Steuerkammer 20. Im Gehäusesteg 6 ist eine Sachbohrung 11 vorgesehen, welche einen mit dem Boden 4 des ersten Steuerkolbens 2 fest verbundenen Ventilkörper 22

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aufnimmt. Der Ventilkörper 22 weist einen Ventilkörpersitz 25, der Eingang der im Gehäusesteg 6 angeordneten Sachbohrung 11 einen Gehfusesitz 26 auf. Ein Dichtelement 27 liegt auf den Gehäusesitz 26 auf und wird von einer Druckfeder 28, welche sich am Boden 4 des ersten Steuerkolbens 2 abstützt, beaufschlagt.

Der Raum 11a zwischen dem Boden der Sackbohrung 11 und dem Boden des Ventilkörpers 22 ist mittels eines in eine radial verlaufende Nut im Ventilkörper 22, eingelegten O-Ringes 10 gegen die erste Steuerkammer 5 abgedichtet.

Eine sowohl den Ventilkörper 22 als auch den Boden 4 des ersten Steuerkolbens 2 in axialer Richtung durchdringende Entlüftungsbohrung 29 verhindert die Bildung von Steuerdruck im Raum 11a. Von der Entlüftungsbohrung 29 führt eine Querbohrung 24 zur Peripherie des Ventilkörpers 22. über einen Kanal 23, 21 ist die erste Steuerkammer 5 mit der zweiten Steuerkanmer 20 durch öffnen des Ventils 26/27 verbindbar. In der zweiten Steuerkammer 20 ist ein zweiter Steuerkolben 13 gegen die Kraft einer Druckfeder 17 bis zu einem im Abblasstutzen angeordneten Anschlag 14 verschiebbar angeordnet. Ein Zwischenboden 14a weist einen Ventilsitz 15 für ein Dichtelement 16 auf, welches in einem Fortsatz des zweiten Steuerkolbens 13 gelagert ist.

Durch Abheben des Dichtelementes 16 vom Ventilsitz 15 infolge von Druckluftbeaufschlagung des zweiten Steuerkolbens 13 ist der Einlaß 19 über die Ringkammer 12 und den Auslaß 18 mit der Atmosphäre verbindbar.

Im folgenden wird die Funktion des erfindungsgemäßen Druckreglers beschrieben.

Vom Drucklufterzeuger wird der Druckluftspeicher über den Einlaß 19, die Ringkammer 12, das Rückschlagventil 8 und den Auslaß 9 mit Druckluft beschickt. Durch den Verbindungs-

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kanal 7 gelangt gleichzeitig Druckluft in die erste Steuerkamaer 5 und beaufschlagt den Boden 4 des ersten Steuerkolbens 2 ait einem Druck, welcher identisch ist mit dem im Druckluftspeicher herrschenden Druck. Hit zunehmendem Druck im Druckluftspeicher steigt auch der Druck in der ersten Steuerkammer 5, woraus eine Verschiebung des ersten Steuerkolbens 2 gegen die Kraft der Druckregelfeder 3 resultiert. Der mit dem ersten Steuerkolben 2 verbundene Ventilkörper 22 kommt dabei zuerst mit einem Ventilkörpersitz 23 auf dem Dichtelement 27 zur Anlage und hebt bei einer weiteren Verschiebung des ersten Steuerkolbens 2 gegen die Kraft der Druckregelfeder 3 das Dichtelement 27 vom Gehäusesitz 26 ab. Zu diesem Zeitpunkt ist im Druckluftspeicher ein Druck erreicht, der dem vorgegebenen Abschaltdruck entspricht. Die Druckluft strömt nun von der ersten Steuerkammer 5 durch die entstandene öffnung zwischen Dichtelement 27 und Gehäusesitz 26 sowie einen zwischen der Wandung der Sackbohrung 11 und dem Ventilkörper 22 vorgesehenen Spalt in den Verbindungskanal 23, 21 und von dort weiter in die zweite Steuerkammer 20.

Der sich in der zweiten Steuerkammer 20 aufbauende Druck verschiebt den zweiten Steuerkolben 13 gegen die Kraft der Druckfeder 17 bis zum Anschlag 14 und hebt dabei das Dichtelement 16 vom am Zwischenboden 14a vorgesehenen Ventilsatz 15 ab. Der Einlaß 19 ist nun über die Ringkammer 12 mit dem Auslaß 18 verbunden, so daß die Druckluft vom Drucklufterzeuger in die Atmosphäre abgeführt wird. Ein weiteres Füllen des Druckluftspeichers wird solange verhindert, bis durch Druckluftentnahme aus dem Druckluftspeicher der Druck in der ersten Steuerkammer 5 auf den vorgegebenen Einschaltdruck abgesunken ist. Während der Druckabsinkphase fällt der Druck sowohl in der ersten Steuerkammer 5 als auch in der mit dieser über den Kanal 23,21 verbundenen zweiten Steuerkammer ab. Der erste Steuerkolben 2 wird von der Druckregelfeder

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in seine Ausgangsposition zurückverschoben und der mit ihm verbundene Ventilkörper 22 in seine die zweite Steuerkanuner und den Verbindungskanal 23t21 mit Entlüftungsbohrung 29 verbindende Stellung gebracht. Der Dichtkörper 27 liegt in dieser Stellung des Ventilkörpers 22 wieder auf dem Gehäusesitz 26 auf und trennt so die erste Steuerkammer 5 vom Verbindungskanal 23*21 und der zweiten Steuerkammer Durch das Entlüften der zweiten Steuerkammer 20 überwiegt wieder die Kraft der den zwieten Steuerkolben 13 beaufschlagenden Druckfeder 17, so daß der zweite Steuerkolben wieder in seine Ausgangsposition zurückkehrt und dabei das mit ihm verbundene Dichtelement 16 auf dem Ventilsitz 15 bringt. Der Auslaß 18 ist nun verschlossen und die vom Drucklufterzeuger abgegebene Druckluft gelangt wieder Über die Ringkammer 12, das Rückschlagventil 8 und den Auslaß 9 in den Druckluftspeicher. Mittels der EntlUftungsbohrung ist der Raum 11a unter dem Ventilkörperboden standig entlüftet,

Dadurch» daB bei der erfindungsgemäöen Druckreglerkonstruktien der Boden des Ventilkörpers 22 von der zweiten Steuerkammer 20 getrennt ist, wird verhindert, daß beim Belüften der zweiten Steuerkammer 20 eine unerwünschte Druckkraft auf den Boden des Ventilkörpers 22 einwirkt, die sich auf den ersten Steuerkolben 2 übertragen und dadurch eine Veränderung der Regelcharakteristik bewirken würde.

Fig. 2 zeigt einen Druckregler, dessen erste Steuerkaemer mit dem Raus unter dem mit dem ersten Steuerkolben verbundenen Ventilkörper ständig druckmMßig verbunden ist,

Der Einfachheit halber ist in dieser Figur nur der eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung beinhaltende Teil des Druckreglers dargestellt* Den in Fig. 1 gezeigten Bauteilen gleiche Bauteile sind mit den gleichen Bezugsziffern versehen« Auf eine ausführliche Beschreibung der Funktion des Druckreglers kann hier verzichtet werden, da sich diese nur unwesentlich von der Funktion des in Fig. 1 gezeigten

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An

Druckreglers unterscheidet.

Bei der Druckreglerkonstruktion gemäß Fig. 2 ist wie bei des in der Fig. 1 gezeigten Druckregler der Raun 11a von der zweiten Steuerkammer 20 getrennt. Jedoch wird bei diesen Ausfuhrungsbeispiel der Raun 11a nicht drucklos gehalten, sondern ist Über einen Kanal 30 nit der ersten Steuerkanner 5 ständig verbunden, so daß in Raun 11a und in der ersten Steuerkanner 5 identische Drücke herrschen. Fällt in der ersten Steuerkanner 5 der Druck ab und wird der erste Steuerkolben 2 von der Druckregelfeder 3 abwärts bewegt, so sinkt auch der Druck in Raun 11a. Die Bildung einer der Federkraft entgegenstehenden, Über die durch den in der ersten Steuerkanner 5 noch vorhandenen Druck bewirkte Reaktionskraft nach den Abschalten des Druckreglers hinausgehende Kraft wird auf diese Art und Weise verhindert. Die EntlUftungsbohrung 29 ist in diesen Ausführungsbeispiel nur bis zu der Querbohrung 24 geführt und dient ausschließlich zur Entlüftung der zweiten Steuerkanmer 20.

Eine vorteilhafte weitere Ausgestaltung der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt.

Auch in dieser Fig. 3 sind die Bauteile, welche denen in Fig. 1 gleich sind, nit den in Fig. 1 verwendeten Bezugszeichen versehen.

Un die Abmessungen des Druckreglers zu verringern und auf einen besonderen Kanal zur Belüftung der zweiten Steuerkanner 20 verzichten zu können, ist bei diesen Ausführungsbeispiel der Ventilkörper 22 koaxial zum zweiten Steuerkolben angeordnet und wird teilweise teleskopartig in diesen geführt. Der zweite Steuerkolben 13 wird bei Abheben des Dichtelementes 27 von Gehäusesitz 26 über den Spalt, welcher zwischen der Wandung der in GehMusesteg 6 vorgesehenen Bohrung und den Ventilkörper 22 vorhanden ist,nit Druckluft beaufschlagt. Die Entlüftung der zweiten Steuerkammer 20 erfolgt über die Querbohrung 24 und die EntlUftungsbohrung 29, welche bei diesem Ausfuhrungsbeispiel auch zum Entlüften des Raumes 11a dient.

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Claims

Hannover» den 1.12.1977 WP 50/77

Wabco Westlnghouse GmbH Patentansprüche

Druckregler für eine Druckluftspeicheranlage, die von einem Drucklufterzeuger über ein Rückschlagventil gefüllt wird, mit einem vom Speicherdruck über einen Verbindungskanal beaufschlagbaren ersten Steuerkolben, welcher gegen die Kraft eines Druckregelfederelementes verschiebbar in einem Zylinder angeordnet ist und dessen als Wirkfläche dienender Boden eine erste Steuerkammer begrenzt, mit einer zweiten Steuerkammer, die von einem zweiten Steuerkolben begrenzt wird, welcher mit einem Abströmventil verbunden ist, über welches bei Erreichen des Abschaltdruckes der Druckreglereingang mit der Atmosphäre verbindbar ist und mit einem zwischen der ersten Steuerkammer und der zweiten Steuerkammer angeordneten Ventil, das zwecks Belüften und Entlüften der zweiten Steuerkammer verschiebbar auf dem den Ventilkörper mit dem ersten Steuerkolben verbindenden Schaft angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet ,

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daß zwischen der ersten Steuerkammer (5) und der zweiten Steuerkammer (20) Mittel (10,11,23,21) angeordnet sind, welche zwecks Konstanthaltens der Wirkfläche des ersten Steuerkolbens (2) unabhängig von der Schaltstellung desselben, den Boden des Ventilkörpers (22) gegen die zweite Steuerkammer (20) druckdicht abschließen oder/und mit zusätzlichen Mitteln (30), welche dem Boden (11) des Ventilkörpers (22) in die Wirkfläche des ersten Steuerkolbens (2) integrieren.

2. Druckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (22) in einer in einem Gehäusesteg (6) vorgesehenen Sackbohrung (11) geführt wird, daß der Ventilkörper (22) eine den Boden des Ventilkörpers (22) gegen die erste Steuerkammer (5) druckdicht abschließende Dichtung (10) aufweist und daß Im Gehäusesteg (6) ein Kanal ( 23/21) vorgesehen ist, über welchen die erste Steuerkammer (5) mit der zweiten Steuerkammer (20) verbindbar ist.

3* Druckregler nach Anspruch 1» dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ventilkörper (22) und der Führung (11) des Ventilkörpers (22) ein Dichtelement (10) angeordnet 1st, und daß die zweite Steuerkammer (20) mit dem oberhalb des Dichtelementes (10) liegenden Teil der Führung (11) über einen Kanal (23,21) verbunden ist und daß der Ventilkörper (22) eine EntlUftungsbohrung (29) aufweist.

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U. Druckregler nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtelement (10) aus einem in einer Ringnut des Ventilkörpers (22) angeordneten 0-Ring besteht.

5. Druckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere Bereich des Ventilkörpers (22) teleskopartig ia zweiten Steuerkolben (13) geführt wird und eine ihn in Längsrichtung durchdringende EntlUftungsbohrung (29) aufweist.

6. Druckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (11) des Ventilkörpers (22) druckdicht gegen die zweite Steuerkammer (20) abgeschlossen ist, daß der unter dem Ventilkörperboden befindliche Raum (11a) über einen Kanal (30) mit der ersten Steuerkammer verbunden ist, und daß ein weiterer Kanal (23,21) zwischen der zweiten Steuerkammer (20) und der Wandung der Führung des Ventilkörpers (22) angeordnet ist und daß der Ventilkörper eine EntlUftungsbohrung (29) aufweist.

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