-
Druckregelventileinrichtung
-
Die Erfindung betrifft eine Druckregelventileinrichtung zur selbsttätigen
Regelung des Betriebsdruckes in Druckluftanlagen, welche aus einem Drucklufterzeuger
und aus Druckluftverbrauchern bestehen, insbesondere in Fahrzeugbremsanlagen, gemäß
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Derartige Druckregelventileinrichtungen werden ent sprechend dem aus
der DE-OS 27 26 494 bekannten Druckregler zwischen dem Luftpresser und der Druckluftverbraucheranlage
bzw. deren Luftbehälter angeordnet, wobei dieser Druck regler bei Erreichen eines
eingestellten Höchstdruckes den weiteren Druckaufbau im Luftbehälter unterbricht,
index die Strömungsrichtung der vom Luftpresser erzeugten Druck luft in die Atmosphäre
umgelenkt wird.
-
Es ist auch eine Druckregelventileinrichtung unter der Bezeichnung
"Governor" bekannt (Instruktionsblatt SD-36 REV.
-
7-18-68 der Firma Bendix-Westinghouse), deren Steuerung vom Behälterdruck
ausgeht und die bei Erreichen einer eingestellten Druckhöhe den Luftpresser auf
"Leerlauf" schaltet, d. h. in dieser Phase wird die Verdichtung der vom Luftpresser
angesaugten Luft unterbrochen.
-
In der Regel schaltet der Governor wieder in Förderstellung, wenn
der Druck in der Bremsanlage soweit gefallen ist, daß dieser Wert ca. 10 % unter
der Abschaltdruckhöhe liegt.
-
Diese sogt t?te Schaltspanne unter.' ' vorgeschriebenen engen Toleranzen.
-
Diese bekannten Druckregelventifeinrichtungen haben den Nachteil,
daß die Schaltspanne zwischen Einschalt- und Ausschaltdruck durch Zusammenwirken
von Federkräften, Reibkräften und wechselnden Wirkflächen erreicht wird, wobei ein
großer Anteil dieser Einflußgrößen langzeitigen Veränderungen unterworfen ist, was
zu unerwünschten Veränderungen der Schaltspanne führen kann. Damit diese Einflußgrößen
die Schaltspanne nicht unzulässig vergrößern oder verkleinern, ist man gezwungen,
die Wirkflächen groß zu gestalten und die Toleranzen der Einzelteile sehr eng zu
halten, was die funktionelle Sicherheit sowie die Herstellungskosten -in negativem
Sinne beeinflußt.
-
Weiterhin ist von Nachteil, daßDruckregelventileinrchtungen, deren
Einsatz in Hochdruckbremsanlagen vorgesehen sind, für hohe Abschaltdrücke von 15
... 20 bar Regelfedern mit besonders großen Abmessungen und Betätigungskräften erfordern.
Schaltspannen im üblichen Bereich sind dann bezüglich vertretbarer Kosten besonders
schwierig realisierbar, da dann besonders hohe Anforderungen an Fertigungstoleranzen
gestellt werden.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckregelventileinrichtung
der eingangs erwähnten Art zu schaffen,
deren werkseitig eingestellte
Schaltspanne sich über einen längeren Zeitraum hinweg nicht verändert, wobei diese
Schaltspanne ohne größeren Fertigungsaufwand in kleinen Toleranzen gehalten werden
kann.
-
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführte Erfindung
gelöst.
-
Die Zuordnung eines in der Hubhöhe regelbaren Kolbens in dem Einflußbereich
der Ka er9 über welche die Ansteuerung der Umschalteinrichtung des Luftpressers
erfolgt5 bewirkt, daß die zum Umschalten erforderliche Druckabsenkung - also die
Schaltspanne - nunmehr in vorteilhafter Weise davon abhängig ist welchen Weg der
Regelkolben durchfahren bzw.
-
die Durchbiegung der Membran betragen muß, wenn der zusätzlich angeordnete
Kolben seine untere Stellung einnimmt, bis das Auslaßventil geöffnet ist. Der das
Einlaßventil mit der Membran bildende Stößel weist einen kleinstmöglichen, den am
unteren Ende erforderlichen Durchtrittsquerschnitt gepaßten Außendurchmesser auf
so daß die Reibkraft, die sich an der Dichtung am Außendurchmesser des Stößels ergibt,
vernachlässigbar klein ist0 Die die Schaltspanne bestimmbar verändernden Einflußgrößen
sind ohne größeren Fertigungsaufwand auf einen kleinstmöglichen Wert reduziert.
-
Durch die Einstellbarkeit des zusätzlich angeordneten Kolbens ergibt
sich der Vorteil, daß die Schaltspanne nur noch mittels Einstellung der Hubhöhe
dieses Kolbens festgelegt und unveränderbar ist und vom Federkenwert der Regelfeder,
der sich ebenfalls nicht verändert, abhängig ist.
-
r den Einsatz in Hochdruckanlagen können nunmehr Regelkolben und Regelfedern
kleiner gehalten werden9 da die Schaltspanne vom Differenzdruckbetrag abhängig ist.
-
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen
zu entnehmen.
-
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles, das in der
Zeichnuigdargestellt ist, näher erläutert.
-
Das Ventilgehäuse 1 eines Governors besitzt Anschlüsse für den Drucklufteingang
(Anschluß 2) vom Vorratsbehälter 3 und für den Druckluftausgang (Anschluß 4) zur
Schalteinrichtung des Luftpressers 5. Zwischen einem zur Aufnahme einer Regelfeder
6 dienenden Gehäusedeckel 7 und dem Ventilgehäuse 1 ist eine Membran 8 als Regelkolben
angeordnet. Diese Membran 8 steht unter der Spannung der Regelfeder 6, wobei die
Spannung der Regelfeder 6 mittels eines Gewindestiftes 19 einstellbar ist.
-
Unter der Membran 8 befindet sich eine Druckkammer 10, deren Druckbeaufschlagung
über den Anschluß 2 denselben Druckverhältnissen wie denen des Vorratsbehälters
3 unterliegt. Die untere Fläche der Membran 8 bildet mit der Ringfläche II eines
koaxial unter der Membran 8 angeordneten, das Gehäuse abgedichtet durchdringenden
Hohlstößels 12 ein Einlaßventil 8, 11, wobei dieser Stößel 12 mit seinem unteren
Ende in eine im unteren Teil des Gehäuses 1 befindliche, mit dem Anschluß 4 verbundene
Kammer 13 hineinragt. Die Kammer 13, welche bei offenem Einlaßventil 8, 11 über
eine Bohrung 12a des Stößels 12 mit der Kammer 19 verbunden ist, wird durch einen
im unteren Teil des Gehäuses 1 abdichtend geführten, hohl ausgebildeten Kolben 14
abgegrenzt, wobei die Hubbewegung des Kolbens 14 nach oben mittels eines gehäusefesten
Anschlages 15 und nach unten mittels einer in der Höhe verstellbaren Anschlagschraube
16 begrenzt ist. Im Hohlraum des Kolbens 14 ist eine Feder 17 angeordnet, deren
Spannung den Kolben 14 gegen den oberen Anschlag 15 drückt. Ein gleichfalls im Hohlraum
des Kolbens 14 angeordneter Ventilkörper 18 bildet mit einem kolbenfesten Ventilsitz
19 ein Auslaßventil 18, 19,
welches mittels einer die obere Kolbenwand
des Kolbens 14 durchdringenden Verlängerung 20 des Stößels 12 gegen die Kraft einer
im Hohlraum des Kolbens 14 unter dem Ventilkörper 18 angeordneten zweiten Feder
21 betätigt wird Die Kammer 13 steht bei offenem Auslaßventil 18, 19 über eine Öffnung
22 mit der Atmosphäre in Verbindung0 Die Funktion dieses, auch "Governor " bezeichneten
Gerätes ist wie folgt: Die vom Vorratsbehälter über den Anschluß 2 in die Kammer
10 einströmende Druckluft baut dort einen Druck aufs der auf die Unterseite der
Membran 8 wirkt. Bei ueber schreitung eines bestimmten Druckes , dessen Höhe durch
die Spannung der Feder 6 beeinilußbar ist wölbt sich die Membran 8 nach obenS und
der Stößel 12 folgt dieser Bewegung infolge der Kraft der unter dem Ventilkörper
18 an geordneten Feder 21, so daß sich das Auslaßventil 18, 19 schließt. Bei weiterem
Druckaufbau in Kammer 10 hebt sich die untere Fläche der Membran 8 von der Ringfläche
11 des Stößels 12 ab, und Druckluft strömt nunmehr aus der Kam mer 10 über die Bohrung
12a des Stößels 12 in die Kam mer 13 und bewirkt über den Anschluß 4 eine Umschaltung
des Luftpressers in den "Leerlauf".
-
Gleichzeitig bewirkt der Druck in der Kammer 13 einen Abwärtshub des
Kolbens 14 gegen die Kraft der Feder 17 unter Mitnahme des Ventilkörpers 18 ebenfalls
gegen die Kraft dessen Feder 21, wobei die Abwärtshubbewegung des Kolbens 14 mittels
der Schraube 16 oder statt dessen durch Einlegen von Scheiben einstellbar ist, d
h daß durch diese Mittel eine Verstellung der Hubspanne möglich ist0 Dieser Zustand
bleibt so lange erhaltene bis sich der Druck, der den Regelkolben (Membran 8) beaufschlagt,
senkt und die si ch nach unten durch die Kraft der Feder 6 zurückbildende Membran
8 das Ventil 8, 11 schließt wobei die auf den Stößel 12 sich übertragende Bewegung
das Ventil 18, 19 öffnet. Der Druckabfall bewirkt eine Umschaltung des
Luftpressers
aus der Leerlaufphase in die Förderphase.
-
Gleichzeitig kehrt der Kolben 14 durch die Kraft der Feder 17 in seine
obere durch Anschlag 15 begrenzte Stellung zurück.
-
Die bis auf vernachlässigbare Werte nur noch von der Hublänge des
Kolbens 14 abhängige Schaltspanne der erfindungsgemäßen Druckregelventileinrichtung
ermöglicht die Verwendung eines Regelkolbens mit kleinerem Durchmesser im Vergleich
zu den bisher bekannten Einrichtungen, die mit sogenannten Flächensprüngen (wechselnde
Wirkflächen in Ein- und Ausschaltstellung) die Schaltspanne erreichen. Dieses erfindungsgemäße
Merkmal wirkt sich besonders bei höheren Abschaltwerten in vorteilhafter Weise aus.
Zusätzlich ist die dadurch ermöglichte Veränderung der Schaltspanne über die Hublänge
des Kolbens 14 durch die dadurch gegebene Einstellbarkeit von Vorteil.
-
Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, in Nutzfahrzeug-Bremsanlagen
die Schaltspanne mit 10 % des Abschaltwertes zu wählen. Dies hängt wie eingangs
erwähnt. mit dem erforderlichen Bremsdruck und mit der Einschaltdauer des Luftpressers
und der damit zusammenhängenden Erwärmung des Luftpressers zusammen. Der Nenndruckbetrag
der Schaltspanne wird also mit zunehmendem Abschaltdruck größer. Damit wird grundsätzlich
die technische Realisierung günstiger, da für den Umschaltvorgang ein höherer Druck
zur Verfügung steht. Dieser Sachverhalt kann bei den bisher bekannten Einrichtungen
nicht genutzt werden, denn sobald die Schaltspanne durch einen "Flächensprung" erzielt
wird, steigt auch mit höherem Druck der Anteil der Schaltspanne. Damit ist der Wirkdurchmesser
des Regelkolbens durch den Flächensprung und durch Reibkräfte bestimmt, der bei
allen Drücken, d. h. sowohl bei hohen als auch bei niedrigen Drücken gleich groß
ist. Dies führt zu den eingangs beschriebenen Nachteilen.
-
Im Vergleich dazu ermöglicht die erfindungsgemäße Druckregelventileinrichtung
die Reibwerte und die Langzeitveränderungen der Schaltspanne auf einen kleinsten
Wert zu bringen, so daß aus diesem Grund der Wirkdurchmesser des Regelkolbens schon
kleiner gewählt werden kann Zusätzlich weist diese Einrichtung praktisch keinen
"Flächensprung" mehr auf. Damit vergrößert sich die funktionsbedingte Schaltspanne
nicht mehr proportional mit dem Abschaltdruck. Da die Nennschaltspanne dagegen größer
wird, steht bei dieser Einrichtung mit zunehmendem Druck ein größerer verwertbarer
Druckbetrag für den SchaltvorEanF zur Verfügung. Da die Hlr.«terese über den Druck
etwa gleich bleibt, kann der Wirkdurchmesser des Regelkolbens mit steigendem Abschaltdruck
verkleinert werden.
-
L e e r s e i t e