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Steuerventil für Druckluftbremsen, enthaltend Ventilvorrichtungen
zum Regeln des Lösens und Anziehens der Bremse. Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf Luftdruckbremsen, insbesondere auf eine Ventilanordnung zum Regeln des
Anziehens und Lösens der Bremsen.
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Bei langen Zügen bereitet -es erfahrungsgemäß Schwierigkeiten, das
gleichmäßige Anziehen und Lösen der Bremsen am ganzen Zuge' zu sichern. Das kann
verschiedene Ursachen haben, aber vielfach gelangen die Druckänderungen in der Hauptleitung
nicht mit genügender Kraft an das Zugende um die Steuerventile ohne besondere Hilfsmittel
richtig umstellen zu können. Schwache Bremsungen kommen daher oft nur vorn am Zuge
zur Geltung. Beim Lösen erfordert das Wiederauffüllen deri Hilfsbehälter sehr viel
Druckluft und da die Hilfsbehälter der vorderen Wagen praktisch die ganze der Hauptleitung
zugeführte Luft wegnehmen, so wird der Leitungsdruck der Fahrzeuge im hinteren Teil
des Zuges manclnnal nicht genügend erhöht, um die Steuerventile in die Lösestellung
umzusteuern. Weiter neigen die Bremsen dazu, infolge zufälliger Schwankungen im
Leitungsdruck,. Leitungsundichtigkeiten und ähnlichen Ursachen, sich unerwünschterweise
anzulegen.
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Gemäß der vorliegendenErfindung wird den obigen Nachteilen dadurch
begegnet, daß die Bewegungen des Steuerventilkolbens beim Anziehen und Lösen der
Bremsen so geregelt werden, daß die Einleitung des Anziehens oder Lösens der Bremsen
durch das Steuerventil so lange verhindert wird, bis eine im wesentlichen gleichmäßige
Veränderung des Leitungsdruckes stattgefunden hat, und daß dann eine kräftige Einwirkung
auf den Steuerkolben ausgeübt wird, die das schnelle und sichere Umsteuern desselben
gewährleistet.
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Es sind bereits Einrichtungen bekannt, die ähnlichen Zwecken dienen.
Dabei sind z. B. federbelastete Ventile zwischen die Haupt-Leitung und Steuerkammer
eingeschaltet, die in diesen Räumen einen bestimmten Druckunterschied aufrechterhalten.
Dadurch werden nur die Druckverhältnisse in der Steuerkammer geregelt, aber nicht
die Bewegungen des Steuerkolbens selbst. Das Öffnen dieser vorgeschalteten Ventile
verursacht beim Bremsen eine Verzögerung der Wirkung, und beim Lösen wird kein besonderer
Einfluß auf den Steuerkolben erzielt, der ein sicheres Umstellen desselben gewährleistet.
Andere bekannte Einrichtungen bezwecken, ein gleichmäßiges Lösen dadurch zu erreichen,
daß das Entlüften der Bremszylinder und Auffüllen der Hilfsluftbehälter bei außergewöhnlich
hohem Leitungsdruck gedrosselt wird, oder durch besondere vom Steuerkolben unbeeinflußte
Löse- und Füllventile erfolgt, wenn ein bestimmter Leitungsdruck erreicht ist. Andere
Einrichtungen sehen Hubbegrenzungen vor, durch die bezweckt wird, daß die Steuerkolben
an den verschiedenen Teilen des Zuges verschiedene Hublängen zurücklegen, oder die
das unbeabsichtigte Umschlagen des Steuerkolbens in die Notbremsstellung verhindern.
Nach
der Erfindung wird der Durchgang von der Hauptleitung nach der Steuerkolbenkammer
durch ein auf einer Seite vom Hauptleitungsdruck beeinflußtes Ventil überwacht,
dessen andere Seite unter dem Druck einer Feder steht und beim Anziehen der Bremse
mit dem Hilfsluftbehälter verbunden wird, so daß sich der Luftdruck auf beiden Ventilseiten
ausgleicht und der Federdruck das Ventil schließt. Die Einrichtung ist so getroffen,
daß sich das Ventil in dieser Abschlußstellung so auf seinen Sitz legt, daß der
Leitungsdruck nur noch auf einen Teil der vorher diesem Druck ausgesetzten Ventilfläche
wirkt. Zum Wiederoffnen des Ventils beim Lösen der Bremse muß daher -der Leitungsdruck
erst um ein bestimmtes Maß höher werden, als der auf der vollen Ventilfläche ruhende
Behälterdruck. Sobald alsdann das Öffnen erfolgt, wirkt der Leitungsdruck wieder
auf die volle Ventilfläche, treibt das Ventil schnell in die entgegengesetzte Endstellung
und strömt mit erheblichem Überdruck nach der Steuerkammer, so daß der Steuerkolben
schnell und sicher in. die Lösestellung umgesteuert wird. -Mit dieser Einrichtung
kann zur Verbesserung der Wirkung-beim Anziehen der Bremsen eine Sperrvorrichtung
für den Steuerkolben vorgesehen werden. Dieselbe besteht aus einem Sperrkolben,
der auf einer, der Steuerkammer zugekehrten Seite vom Hauptleitungsdruck beeinflußt
wird und andererseits bei gelöster Bremse mit der Steuerschieberkammer verbunden
ist, die mit dem Hilfsbehälter und der Hauptleitung in freier Verbindung steht.
Der Sperrkolben trägt auf der Steuerkammerseite eine Feder, die bei Abnahme des
Leitungsdruckes durch den in bekannter Weise fortbewegten Steuerkolben gespannt
wird und einen Widerstand auf den Kolben ausübt, der bei geringen Druckschwankungen
die Kolbenbewegung verhindert. Bei stärkeren Druckerminderungen wird die Feder jedoch
vom Steuerkolben zusammengedrückt und bei Erreichung einer bestimmten Federspannung
ist der Kolbenweg so bemessen, daß der Steuerschieber die Behälterseite des Sperrkolbens
j mit der Außenluft verbindet. Der auf die entgegengesetzte Seite wirkende Hauptleitungsdruck
preßt alsdann den Sperrkolben mit der darauf ruhenden gespannten Feder schnell zurück,
so daß der Steuerkolben plötzlich entlastet wird, und nun schnell und sicher. völlig
in. die Bremsstellung umsteuert.
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Fig. i zeigt das- Steuerventil im Längsschnitt in der Lösestellung
und Fig. 2 in der Bremsstellung. Fig:3 veranschaulicht eine Fahrzeugbremsausrüstung
in ihrer Gesamtanordnung.
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Die Steuerkammerkappe . ist durch das Gehäuse 6 ersetzt, welches das
Kolbenventil enthält, dessen eine Seite unter dem Druck steht, der in dem zur Hauptleitung
9 führen= den Kanal 8 herrscht, während von seiner anderen Seite der Kanal io zur
Bahn des Steuerschiebers 5 führt. Dies Kolbenventil kann zwei Abschlußstellungen
einnehmen; es überwacht die Bohrungen i i, die eine Verbindung zwischen dem Hauptleitungskanal
8 und dem zur Kolbenkammer 2 führenden Kanal 12 herstellen.
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Von dem Hauptleitungskana18 führt der Kanal 13 über das Rückschlagventil14
zur Kolbenkammer 2. Dieses Rückschlagventil verhindert, daß Luft von der Hauptleitung
zur Kolbenkammer strömt, dagegen gestattet es ein Durchströmen von Druckluft in
umgekehrter Richtung.
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In dem Gehäuse 6 befindet sich ferner eine Sperrvorrichtung für den
Steuerkolben; sie enthält die Stoßstange ig, die von einem in der Kolbenkammer 2i
geführten Sperrkolben 2o. gehalten wird. Die Stange i9 besitzt den in die Kolbenkammer
2 hineinragenden Ansatz 22, der zur Aufnahme eines in der Stange ig sitzenden Stiftes
23 geschlitzt ist. Auf die Stange ig drückt die Feder 24, -die ihre Anfangsspannung
dadurch erhält, daß sich der Stift 23 gegen das Ende des Schlitzes legt, während
gegen den Kolben 2o eine Feder 25 drückt, die die Sperrteile in der normalen Stellung
zu halten sucht, in der die Stange"ig in die Kolbenkammer 2 hineinragt. Auf der
Federseite des Sperrkolbens führt ein Kanal 26 zur Bahn des . Schiebers Die Wirkungsweise
ist folgende: Beim Auffüllen strömtLuft von derHauptleitung 9 durch Kanal 8 über
das Löseventil 7 und drückt es auf seinen unteren Sitz. Die Luft kann dann durch
die Bohrungen 11 und Kanal i2 zur Kolbenkammer 2 strömen und dort den Steuerkolben
3 in die in Fig. 1 gezeichnete Lösestellung umsteuern.
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In dieser Lösestellung wird der Hilfsluftbehälter 28 in der gewöhnlichen
Weise durch die Füllnut 29 aufgefüllt, während der Schieber den Bremszylinderkanal
3o durch die Schieberhöhlung 31 mit der Ausströmung 32 verbindet. In dieser Stellung
ist ferner der Kanal io durch eine in die Höhlung 31 mÜndende Bohrung 3:3 ebenfalls
mit der Ausströmung 32 verbunden, so daß unterhalb des Kolbenventils 7 der Druck
der Außenluft herrscht und das Ventil selbst durch den auf i seine obere Fläche
wirkenden Hauptleitungsdruck offengehalten wild. Der Kanal 26
steht durch
eine Bohrung 34 im Schieber mit der Schieberkammer 4 in Verbindung, so daß auf der
Federseite - des Sperrkolbens 2o der Hilfsbehälterdruck herrscht.
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Wird zum Anziehen. der - Bremsen der
Hauptleitungsdruck
'vermindert, so strömt Luft aus der Kolbenkammer :2 durch Kanal 13 und Rückschlagventil
14, -sowie zu Beginn des Druckabfalles auch durch Kanal I2. und Bohrungen i i, zur
Hauptleitung.
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Der Steuerventilkolben bewegt sich nun nach rechts, wobei er die Füllnut
29 schließt, bis er gegen den Bolzen z9 stößt.
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Bei fortgesetzter Leitungsdruckabnahme wird die Feder 24 zusammengedrückt,
und dabei gelangt der Kanal 2-6 mit der Höhlung 31 des Schiebers in Verbindung.
Die Federseite der Sperrkolbenkämmer 21 wird dadurch entlüftet und der Sperrkolben
durch den auf seine andere Seite wirkenden Hauptleitungsdruck gegen die Lederscheibe
35 gepreßt. Dadurch wird der Widerstand der Feder 24 gegen den Kolben 3 aufgehoben,
der sich nun schnell und sicher in die Betriebsbremsstellung (Fig. 2) bewegt, in
welcher Luft vom Hilfsbehälter durch die Schieberbohrung 36 in der gewöhnlichen
Weise zum Bremszylinderkanal 3o strömt. Auf diese Weise wird verhindert, daß sich
das Steuerventil bei geringem Leitungsdruckabfall in die Bremsstellung bewegt.
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Die Feder 24 kann für jeden gewünschten Druckunterschied eingerichtet
werden. Entspricht z. B. der zu überwindende Gesamtwiderstand einschließlich des
Widerstandes der Feder und der -Schieberreibung einem Luftdruck auf den Kolben von
0,3 Atin., so ist der Hauptleitungsdruck um etwas mehr als 0,3 Atm.
zu vermindern, damit sich der Steuerventilkolben bewegt und die Feder 24 leicht
zusammendrückt.
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In der Betriebsbremsstellung wird der unter das Kolbenventil 7 führende
Kanal 1o durch die Bohrung 16 im Schieber mit dem zum Hilfsbehälter führenden Kanal
18 verbunden, so daß auf die Unterseite dieses Kolbenventils Hilfsbehälterdruck
wirkt. Da dieser ungefähr gleich dem auf die Oberseite wirkenden Hauptleitungsdruck
ist,. so drückt die Feder 37 das Kolbenventil 7 gegen seinen oberen Sitz, wie in
Fig. 2 dargestellt.- Dadurch wird die Verbindung zwischen Haupt-. Leitung und Steuerkolbenkammer
2 durch die Bohrungen 1i und Kanal 12 aufgehoben. Wird nun zum Lösen derBremsen
derHauptleitungsdruck erhöht, so bleibt das Kolbenventil solange auf seinem oberen
Sitz, bis der Hauptleitungsdruck um ein bestimmtes Maß, das von dem Unterschied
der oberen und unteren Ventilfläche und dem Druck der Feder 37 abhängt, den Hilfsbehälterdruck
überwiegt. Sobald der Leitungsdruck diesen bestimmten Druckunterschied nur um ein
geringes überschreitet, wird das Kolbenventil von seinem oberen Sitz abgehoben und,
da nun sein voller Querschnitt dem--Luftdruck ausgesetzt ist, schnell und sicher
in die geöffnete Stellung bewegt, in der eine Verbindung zwischen Hauptleitung und
Steuerkolbenkammer hergestellt wird. Jetzt .gelangt Leitungsluft von wesentlich
höherem Druck als im Hilfsbehälter verblieb, in die Steuerkolbenkammer und bewegt
den Steuerkolben schnell in die Lösestellung.
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Wichtig ist bei der Erfindung, daß mit der Einrichtung zur Überwachung
des Lösens eine solche, die das Anziehen der Bremsen nur bei einem festgesetzten
Druckabfall gestattet, vereinigt ist. Ist nämlich nur eine Überwachung des Lösens
vorhanden, die beispielsweise das Lösen erst bei einem Drucküberschuß in der Leitung
von 0,3 Atm. zuläßt, und wird nun eine Bremsung mittels einer Leitungsdruckverminderung
von weniger als 0,3, z. B. nur o,2 Atm. bewirkt, so könnte zum Lösen der
Leitungsdruck nur um o,2 Atm. wieder erhöht werden, und das würde nicht ausreichen,
um die Löseüberwachungseinrichtung umzusteuern, die Bremsen könnten also nicht gelöst
werden. Dadurch jedoch, daß die Einrichtung zur Überwachung des Lösens mit derjenigen,
die das Anziehen der Bremsen erst bei einem festgesetzten Druckabfall zuläßt, vereinigt
ist und dadurch, daß der zum Betätigen der Bremsüberwachung erforderliche Druckabfall
etwas größer gewählt wird, als die zur Betätigung der Löseüberwachung nötige Druckzunahme,
kann ein ausreichender Spielraum zur sicheren Erzielung des Lösens geschaffen werden.