DE2935166A1

DE2935166A1 - Druckregelventileinrichtung

Info

Publication number: DE2935166A1
Application number: DE19792935166
Authority: DE
Inventors: Ing.(grad.) Günther 3000 Hannover Singbartl
Original assignee: Wabco Fahrzeugbremsen GmbH
Current assignee: Wabco Westinghouse Fahrzeugbremsen GmbH
Priority date: 1979-08-31
Filing date: 1979-08-31
Publication date: 1981-03-19
Also published as: DE2935166C2

Description

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

Claims

Patentansprüche 1. Druckregelventileinrichtung zur selbsttätigen Regelung des Betriebsdruckes von DruckluStanlagen, welche aus einem Drucklufterzeuger und aus Druckluftverbrauchern besteht, insbesondere in Fahrzeugbremsanlagen, die folgende Merkmale umfaßt: a) Die Druckregelventileinrichtung ist in einer zwischen den Druckluftverbrauchern bzw. zwischen deren über eine Fülleitung mit dem Drucklufterzeuger verbundenen Vorratsbehälter und dem Drucklufterzeuger hergestellten zweiten Leitungsverbindung - einer Steuerleitung - angeordnet; b) die Druckregelventiieinrichtung besteht aus einem mit Einla- und Auslaßanschlüssen (2 und 4) versehenen Gehäuse (1) mit einem darin angeordneten Regelkolben (8) sowie einem Einlaßventil (8, 11) und einem Auslaßventil (18,1G); c) der Regelkolben (8) ist über den Druck einer unterhalb des Kolbens (8) angeordneten, mit dem Einlaßanschluß (2) verbundenen ersten Kammer (10) beaufschlagbar; d) eine Feder (6), deren Spannung einstellbar ist, ist oberhalb des Regelkolbens (8) derart angeordnet, daß deren Spannung dem Druck in der ersten Kammer (10) unterhalb des Regelkolbens (8) entgegenwirkt; e) das Einlaßventil (8, 11) wird aus der unteren Fläche des Kolbens (8) und aus der oberen Ringfläche (11) eines mit einer durchgehenden senkrechten Bohrung (12a) versehenen Stdßel (12) gebildet, wobei das obere Ende des Stößels (12) in die erste Kammer (10) hineinragt; f) es ist eine mit dem Auslaßanschluß (5) verbundene zweite Kammer (13) vorgesehen, welche bei offenem Einlaßventil (8, 11) über die Bohrung (12a) des Stößels (12) mit der ersten Kammer (10) in Verbindung steht, gekennzeichnet durch folgende Merkmaler g) ein im unteren Teil des Gehäuses (1) angeordneter, hohl ausgebildeter Kolben (14) ist vom Druck in der zweiten Kammer (13) beaufschlagbar; h) das Auslaßventil (18, 19) wird aus einem im Hohlraum des Kolbens (14) beweglich angeordneten Ventilkörper (18) und aus einem an der Innenfläche der oberen Wand des Kolbens (14) ausgebildeten Ventilsitz (19) gebildet; i) der Ventilkörper (18) steht mit einz durch eine Bohrung der oberen Wand des Kolbens (14) geführte Verlängerung (20) des Stößels (12)- in loser Wirkverbindung.
2. Druckregelventileinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: a) Der Kolben (14) ist mittel.s einer in seinem Hohlraum angeordneten Feder (17) in seiner oberen Lage vorgespannt; b) die Vorspannung der Feder (17) ist mittels einer Schraube (16) einstellbar; c) die Hubbewegung des Kolbens (14) ist durch Anschläge begrenzt, wobei der obere Anschlag (15) das Gehäuse bildet und der untere Anschlag aus der Einstellschraube (16) besteht.
3. Druckregelventileinrichtung nach Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: Eine im Hohlraum des Kolbens (14) angeordnete zweite Feder (21) ist unter dem Auslaßventilkörper (18) derart angeordnet, daß deren Spannung den Ventilkörper (18) gegen den Ventilsitz (19) drückt.
4. Druckregelventileinrichtung nach Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: Ein Auslaß (22) bildet die Entlüftung der Kammer (13) über die Bohrung der Wand des Kolbens (14) für die Verlängerung (20) des Stößels (12), über den Hohlraum des Kolbens (14) und über Bohrungen (16a) der Einstellschraube (16) in die Atmosphäre.
.5. Druckregelventileinrichtung nach Anspruch 1,gekennzeichnet durch folgendes Merkmal: Zur Einstellung der Spannung des Regelkolbens (8) ist eine Einstellschraube (9) vorgesehen.