DE3233782A1

DE3233782A1 - Steuerventilanordnung, schienenfahrzeug- bzw. eisenbahnbremssystem und bremszylinderventilanordnung

Info

Publication number: DE3233782A1
Application number: DE19823233782
Authority: DE
Inventors: David John Chippenham Wiltshire Wickham
Original assignee: Westinghouse Brake and Signal Co Ltd
Current assignee: Siemens Mobility Ltd
Priority date: 1981-09-11
Filing date: 1982-09-11
Publication date: 1983-03-31
Also published as: AU8790082A; CA1205504A; GB2109070A; US4571008A; BR8205316A; AU549108B2; GB2109070B; AR228679A1; NZ201865A; ZA826331B; KR840001496A; DE3233782C2

Description

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W.28757/82 20/Ne

Westinghouse Brake and Signal Company Limited, Chippenham, Wiltshire (Großbritannien)

Steuerventilanordnung, Schienenfahrzeug- bzw. Eisenbahnbremssystem und Bremszylinderventilanordnung.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerventilanordnung, die in der Lage ist, ein Pilotsignal zu erzeugen und aufrecht zu erhalten. Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Schienenfahrzeug- bzw. Eisenbahnbremssystem und eine Bremszylinderventilanordnung.

Gemäß der Erfindung ist eine Steuerventilanordnung vorgesehen, in welcher ein Eingangssignal an ein erstes membrangesteuertes Ein-Aus-Ventil in Gegenwirkung zu einem Standardbezugsdruck so angelegt wird, daß, wenn sich das Ventil in der Ein-Stellung befindet, ein Signal erzeugt wird und als Pilotdruck aufrechterhalten bleibt, wobei die Anordnung ein zweites membrangesteuertes Ein-Aus-Ventil aufweist, welches auf einen Abfall im Eingangssignaldruck anspricht, um den Pilotdruck auszulöschen.

Die Ventilanordnung kann als Steuerventil in einem Eisenbahnbremssystem angewendet werden, wobei das erste membrangesteuerte Ventil als Anlegeventil und das zweite membrangesteuerte Ventil als Freigabeventil verwendet wird.

Die beiden Ventile bilden zusammen eine bistabile Funktionseinheit oder einen bistabilen Operator. In dem einen Zustand des Operators wird das Pilotsignal erzeugt und konstant gehalten. Im anderen Zustand wird das Pilotsignal gelöscht.

Ein drittes membrangesteuertes Ein-Aus-Ventil kann in der Ventilanordnung eingeschlossen sein, um Luft in eine Pilotdruck-Einspeisungskammer zu speisen, um auf diese Art und Weise den Druck in dieser Kammer gegenüber irgendeiner Leckage aufrechtzuerhalten.

Der durch das Ventil erzeugte Pilotdruck kann in einem Eisenbahnbremssystem mit direkter Freigabe verwendet werden, um das Schalten oder Umschalten anderer Funktionen pneumatisch durchzuführen bzw. zu dirigieren.

Um diesen speziellen Anwendungszweck der Ventilanordnung zu erläutern, wird darauf hingewiesen, daß dort, wo sehr lange Wagenzüge eingesetzt werden, pneumatische Bremssysteme eingesetzt werden, um einen raschen Freigabevorgang des Bremssystems über sehr lange Abstände zu erreichen (einige Züge können eine Länge von mehr als 1,7 km haben), und es ist notwendig, ein Bremssystem mit direkter Freigabe an Stelle.eines Systems mit abgestufter oder allmählicher Freigabe zu haben.

In den meisten Systemen verläuft ein sogenanntes

erstreckung
Bremsrohr über die Längs/des Zages und wird auf einem

oder 70 bis 110 t hohen Druck gehalten (beispielsweise etwa 3,5 bis ^S bar/), und aus diesem Bremsrohr werden Behälter oder Reservoire an jedem Wagen geladen.

Die Bremsen werden für gewöhnlich in ihrer Freigabelage gehalten, und um die Bremsen anzulegen, wird ein Kolben verwendet, welcher mit Hilfe von Luftdruck betätigt wird.

Ein Steuerventil fühlt die Drucksituation ab und stellt sicher, daß kein Druck im Bremszylinder vorhan-5 den ist, so daß die Bremsen in zurückgehaltener Lage sind.

Um die Bremsen anzulegen, wird der Druck im Bremsrohr verringert, das Steuerventil ( welches ein Dreifachventil sein kann oder ein solches mit einschließen kann) fühlt die Druckverringerung im Bremsrohr ab und legt Bremsdruck im Verhältnis zur Verringerung des Drucks im Bremsrohr an.

Das Steuerventil legt Druck an, um die Bremsen anzuziehen, indem Luft aus dem Behälter herangezogen wird, welcher schon durch das Bremsrohr zügeführt worden ist.

Die Verringerung des Bremsrohrdruckes von beispielsweise etwa 5 auf/3 1/2 bar bedingt das volle Anlegen der Bremsen. Es würde eine sehr lange Zeitspanne erfordern, die Bremsen zu lösen, wenn die Bremsen auf einem Abstufungsprinzip betätigt werden würden.

Um diese zeitliche Verzögerung zu vermeiden, handelt es sich bei dem Steuerventil für gewöhnlich um ein Dreifachventil, welches die Form eines bistabilen Ventils hat, welches auf Druckdifferenzen anspricht, wobei es sich

so
hierbei um'geringe Drücke wie etwa 0,07 bis 'νΟ,Ι¹+ bar (1 oder. 2 p-.s.i.) handelt.

Obgleich das Anlegen der Bremsen in Stufen ausgeführt werden kann, resultiert die Freigabe der Bremsen aus einem sehr kleinen Anstieg im Druck im Bremsrohr, welcher das bistabile Steuerventil betätigt, welches seinerseits eine Reihe von anderen Ventilen betätigt, um die Bremsen freizugeben und um andere Vorgänge durchzuführen.

Es sind viele Steuerventile oder Dreifachventile bekannt, beispielsweise das Westinghouse 21A-Ventil (GB-PS 1 280 263).

Dieses Steuerventil arbeitet pneumatisch und betätigt seinerseits mechanisch eine Reihe von anderen Ventilen. Diese anderen Ventile können beispiels-5 weise ein Ventil zum Schalten des Hilfsdruckes, ein

■·.· .·' ·»·.:.. 32337S2

Ventil zum Schalten des Bremsrohrdruckes, Ventile für den Bremszylinderauslaß und den Einlaß und dgl. mit einschließen.

Alle diese Hilfseinrichtungen dienen dazu, um zu einem leicht unterschiedlichen Zeitpunkt zu wirken, und dies bedeutet in der Praxis, daß die Hilfseihrichtungen schwierig bzw. in kritischer Weise mit hohen Toleranzen hergestellt werden müssen, damit eine Reihe von Funktionen durchgeführt werden, welche genau in der richtigen Reihenfolge stattfinden müssen.

Ein Zweck der vorliegenden Erfindung liegt darin, die Funktionen des Steuerventils von der nachfolgenden Betätigung der Hilfseinrichtungen so zu trennen, daß die Hilfseinrichtungen pneumatisch betätigt werden.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, eine Reihe von- Standardmodulschaltern zu schaffen, welche verwendet werden können, um die Hilfsfunktionen zu betätigen und zu steuern, wobei alle diese Schalter pneumatisch durch einen bistabilen Operator betätigt werden.

In einer speziellen Ventilanordnung, welche die Erfindung verkörpert, weist der Ventilaufbau wenigstens zwei Bauteile auf, wobei der erste Bauteil oder Modul ein Anlegemodul und der zweite ein Freigabemodul ist.

Der Anlegemodul arbeitet als ein Ein-Aus-Ventil, wobei es sich um ein Kugelventil handeln kann, um den Pilotdruck anzulegen, um auf diese Art und Weise andere Funktionsventile im System pneumatisch zu betätigen. Der Freigabemodul arbeitet beim Anstieg des Bremsrohrdruc'ks, um auf diese Art und WEise den Pilotdruck abzusenken oder zu entspannen, um auf diese Art und Weise einen Druckabfall zu erzeugen, welcher seinerseits verwendet wird, um Funktionsventile zu betätigen. Ein dritter Modul kann für einen Pilotdruckaufrechterhaltungsdruck 5 sorgen, welcher in Tätigkeit gebracht wird, wenn das Anlegeventil betätigt wird.

Der Anlegemodul weist vorzugsweise ein Membranventil auf, welches an der einen Seite mit Hilfsbehälterdruck und arvöer anderen Seite mit dem Bremsrohrdruck beaufschlagt wird und ein Ein-Aus-Ventil betätigen kann, welches Pilotdruck aus einer zweckmäßigen Quelle herleitet, um all die anderen Funktionen unter Einschluß des Anlegens der Bremsen pneumatisch zu betätigen.

Der Pilotdruck kann vom Hxlfsbehälterdruck oder vom Bremsrohrdruck hergeleitet werden. Falls der Bremsrohrdruck verwendet wird, muß ein Prüfventil oder Schnüffelventil in der Leitung zum Ein-Aus-Ventil vorhanden sein.

Der zweite oder Freigabemodul kann einen einem Membranventil ähnlichen Aufbau aufweisen, wobei der Bremsrohrdruck an der einen Seite der Membran und der Pilot-Druck an der anderen Seite angelegt wird, so daß das Freigabeventil auf einen sehr geringen Anstieg des Druckes (beispielsweise I₅S psiim Bremsrohrdruck) anspricht, um das Membranventil so zu betätigen, daß das Ein-Aus-Ventil geöffnet wird, so daß der Pilotdruck abfällt. Sobald wie dies eintritt, schljeßtpas Ein-Aus-Ventil des Anlegeventils wieder.. Auf diese Art und Weise ist ein unmittelbarer Abfall im Pilotdruck im Bremsanlegezylinder vorhanden, so daß die Bremsfreigabe eingeleitet wird.

Ein dritter Modul kann in seinem Aufbau zu den beiden anderen Modulen ähnlich sein, wobei Pilotdruck an die eine Seite seiner Membran und atmosphärischer Druck oder irgendein anderer Druck auf der anderen Seite der Membran wirksam ist. Wenn Pilotdruck zur Verfügung steht, öffnet, als Folge der Betätigung des Ein-Aus-Ventils, das Anlegemembranventil, welches im dritten Modul mit untergebracht ist, um Hilfsbehälterdruck in den Pilotdruckstromkreis zu speisen, um auf diese Art und Weise den Pilotdruck gegenüber irgendwelcher Leckage beizuerhalten.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Bremssteuerventil mit einer pneumatisch betätigten Membran gemäß der Erfindung.

Fig. 2 zeigt das Bremssteuerüngsventil nach Fig.

bfi'tfiebs welches in einem Dreifacfy/entil untergebracht

ist und die Art und Weise erläutert, in welcher der Pilotdruck aus der Bremssteuerungs- ventileinrichtung hergeleitet wird, um andere

Funktionen pneumatisch zu betätigen, die normalerweise in einem Steuerventil-Betriebsventil durchgeführt werden.

Das pneumatisch betätigte Membranventil in Fig. 1 weist drei Module 1, 2 und 3 auf. Der Modul 1 ist der Bremsanlegenmodul, der Modul 2 der Freigabemodul und der Modul 3 ein wahlweise vorhandener Pilotdruckaufrechterhaltungsmodul.

Der Anlegemodul 1 weist eine nachgiebige Membrane 5 auf, welche als Trennwand zwischen den beiden Kammern 4 und 6 wirkt. An der Membran 5 anliegend, jedoch nicht mit ihr verbunden, ist ein Ventilstößel 7, welcher ein Ein-Aus- oder Kugelventil 8 betätigt. Der Stößel 7 geht durch eine Abdichtung 10 hindurch.

Die Membran 5 ist durch eine Feder 9 in die in Fig.

1 gezeigte Lage vorgespannt. Das Kugelventil 8 ist durch eine Feder 11 in die geschlossene Lage vorgespannt.

Hilfsbehälterdruck (AR) wird in die Kammer 4 über einen Einlaß 12 geführt und Bremsrohrdruck (BP) wird über einen Einlaß 13 in die Kammer 6 geführt. Entweder der Druck AR oder der Druck BP wird über eine Rohrleitung 14 zum Kugelventil 8 geführt. Falls der Druck BP verwendet wird, wird er durch ein Rückschlagventil 15 5 geführt.

Ein Abfall im Druck BP bewirkt, daß die Membran überspringt bzw. ihre Form verändert, wodurch wiederum das Kugelventil 8 geöffnet wird, so daß entweder der Druck AR oder der Druck BP je nachdem welcher verwendet wird, über einen Durchgang 16 wirksam wird und auf diese Art und Weise einen Pilotdruck zur Verfügung stellt, um das Anlegen der Bremsen einzuleiten und um auch andere Funktionen pneumatisch durchzuführen.

Der Modul 2 hat einen entsprechenden Aufbau, er weist Kammern 24· und 25 und eine Membran 2 6 auf, an welcher ein Stößel 2 8 anliegt, welcher durch eine Abdichtung 29 hindurchgeht, um ein Kugelventil 30 zu betätigen, dessen Betätigungsteil mit Hilfe einer Feder 30a auf seinem Sitz gehalten wird. An der anderen Seite des Kugelventils 30 ist eine Verbindung zur Atmosphäre über ein Pilotauslaßchoke 31 vorgesehen, während die gegenüberlxegende Seite des Kugelventils 30 mit dem Durchgang 16, der Kammer 25 und einer Kammer 17 des dritten Moduls 3 verbunden ist.

Die Kammer 24· des Moduls 2 ist mit dem Druck BP über einen Einlaß 32 verbunden, wobei das Bremsrohr bei 33 gezeigt ist. Die Membran 26 ist in die gezeigte Stellung vermittels einer Feder 27 vorgespannt.

Der Modul 3, der Pilotdruckaufrechterhaltungsmodul, ist mechanisch ähnlich· zu den anderen beiden Modulen aufgebaut, er weist die bereits erwähnte Kammer 17 und eine Kammer 18 auf, welche durch eine Membran 19 voneinander getrennt sind, wobei die Membran 19 durch eine Feder 19a vorgespannt ist. Die untere Kammer 17 ist mit der Leitung 16 und dem Freigabemodul verbunden. Die obere Kammer 18 ist über einen Durchgang 18a mit der Atmosphäre verbunden. Die Membran 19 liegt an einem Stößel 20 an, welcher durch eine Dichtung 22 hindurchgeht und ein Kugelventil 21 betätigt, dessen Schließteil in Schließlage vermit-5 tels einer Feder 21a vorgespannt ist. Die untere Seite des

Kugelventils 21 ist mit der Pilotdruckleitung 16 verbunden und die obere Seite ist mit dem Druck AR über ein Pilotdruckaufrechterhaltungschoke 23 verbunden.

Die drei Membrane 5, 19 und 26 können Teile eines einzigen Blattes aus Kunststoff-Sandwich-Material sein. Das wesentliche Konzept der vorliegenden Erfindung liegt in dem Ersetzen konventioneller in Reihenfolge durchgeführter Hauptfunktionen durch einen einfachen bistabilen Operator, welcher die Schaltungen der anderen Funktionen dirigiert. Der Grund, warum dadurch die Dinge so vereinfacht werden, liegt vielmehr darin, daß komplizierte Ventilausgleichseinrichtungen, welche gegenwärtig verwendet werden, nicht länger notwendig sind, und ersetzt werden durch Ventile, welche lediglich die Pilotfunktion durchführen.

Das Fallenlassen von Ventilketten bedingt: a) daß keine hohe Toleranzen mehr erforderlich sind, und daß der gesamte Aufbau hinsichtlich seiner Eigenart nicht mehr besonders kritisch ist.

b) daß lediglich ein kurzer Betätigungsimpuls notwendig ist, so daß keine änlagebedingte Verzögerung zu berücksichtigen ist und der Grad der Kompliziertheit der Anlage sich verringert. Der kurze Impuls oder Druckstoß bedeutet weiterhin, daß die Einspannradien der Membran nicht mehr kritisch sind, und daß darüber hinaus eine längere Lebensdauer der Bauteile garantiert werden kann.

c)/ineinander räumlich versetzte Belastungen verringert werden oder die Notwendigkeit genauer Führungen entfällt.

Dadurch daß geführte bzw. über Pilotsignale geführte Funktionen durchgeführt werden, bedeutet, daß diese Funktionen:

1) weniger kritisch und weniger empfindsam zu herstellungsbedingten Veränderungen sind, und

5 2) das einfacher aufgebaute und noch weiter standar-

* A (ft*

disierte Teile verwendet werden können.

Es ist eine Vielzahl von bistabilen Pilotventilanordnungen möglich. Die oben Beschriebene verwendet Hilfsbehälterdrückeals Pilotdruck und führt eine Federkraft nach dem Anlegen ein. Eine umgekehrte Anordnung kann ebenfalls verwendet werden, bei welcher 'Druck abgesenkt wird, um die Funktionen zu steuern bzw. zu dirigieren, wobei in diesem Fall keine Feder notwendig ist.

Die durch die Erfindung erzielten Vorteile sind:

Die Ventilanordnung gemäß der Erfindung ist klein, einfach und betriebssicher, Reibungseinflüsse werden auf ein Minimum verringert, das Arbeiten ist zwangsläufig bistabil und eine Bewegung, um das Anlegen oder das Freigeben

einzuleiten, wird auf einem absoluten Minimum gehalten. '

Das Arbeiten der Anordnung gemäß der Erfindung wird nachfolgend beschrieben. Die Kugelventile 8 und und die entsprechenden Membrane 5 und 19 befinden sich in der in Fig. 1 gezeigten Lage, jedoch ist das Freigabeventil für gewöhnlich offen, d.h. die Kugel des Kugelventils 30 befindet sich nicht auf ihrem Sitz und die Membran 26 befindet sich in ihrer anderen Stellung, nicht in derjenigen, in der sie in Fig. 1 gezeigt ist. Um die Bremsen anzulegen, verringert die Bedienungsperson den Bremsdruck in bezug auf den Hilfsbehälterdruck um eine geringe Menge, beispielsweise um ungefähr 0,07

(1 p.s.x.;
bar/. Dies bewirkt, daß die Membran 5 im Modul 1 rasch umschaltet, um auf diese Art und Weise das Ein-Aus- oder Kugelventil 8 zu öffnen, welches entweder mit dem Druck AR oder dem Druck BP beaufschlagt wird. Dieser Hilfsbehälterdruck oder Bremsrohrdruck wird dann als Pilotdruck verwendet, um alle notwendigen oben beschrie-5 benen Funktionen durchzuführen.

-IH-

Dieser Pilotdruck würde sich direkt über das offene Ventil 30 entspannen, bis das Freigabemodul 2 in Tätigkeit tritt und das Ventil 30 schließt, und dieses würde einen Druckverlust bewirken. Um diesen Druckverlust zu begrenzen, ist ein kleines Pilotauslaßchoke 31 vorgesehen, welches in der Nähe des Kugelventils 30 "des Freigabemoduls 2 angeordnet ist.

Sobald wie der Pilotdruck sich dem Druck BP in der Kammer 18 nähert, schließt das Ventil 30 uuter Einwir~ kung der Feder 30a, um einen weiteren Druckverlust zu verhindern, d.h. die Membran 26 und das Ventil 30 nehmen die in Fig. 1 gezeigte Lage an.

Andere Teile des Ventilsystems bewirken, wenn sie in Tätigkeit treten, daß der Druck AR abfällt, bis er gleich dem Druck BP ist. In der Pilotdruckleitung 16 ist dann Luft
/eingeschlossen und, falls dort die leichteste Leckage vorhanden wäre, würde dieser Druck absinken. Dieser Druck in der Leitung 16 hält alle anderen Ventile und Bauteile in ihrer richtigen Lage, so daß Druckverluste vermieden werden müssen.

Es könnte notwendig sein, diese Position für eine Stunde oder mehr aufrechtzuerhalten. Um dieses Problem zu umgehen, wird der dritte Modul 3 eingesetzt. Dieser Modul 3 spricht auf den Pilotdruck an, wenn er in der 5 Kammer 17 wirksam wird', um die Membran 19 umzuschalten und um ihr zugehöriges Kugelventil 21 gegen den Druck der Feder 21a zu öffnen. Dieser Vorgang speist Druck aus dem Hilfsbehälter über den kleinen Choke 2 3 an der Kugel 21 vorbei und in die Kammer 17 hinein, wobei der Pilotdruckstromkreis die Leitung 16 mit einschließt.

Dadurch wird irgendeine geringfügige Leckage aufrechterhalten.

Solange wie der Druck AR nicht unter den Druck BP

fällt, wird die Bremse nicht freigegeben. Wenn der

2 Bremsrohrdruck um mehr als ungefähr 0,1 kp/cm über

»« «ft

den Hilfsbehälterdruck ansteigt, wird der Modul 2 tätig werden. Der Pilotdruck ist unter diesen Bedingungen gleich dem Hilfsbehälterdruck, da er durch den Hilfsbehälterdruck über den Modul 3 aufrechterhalten wird« Wenn der Bremsrohrdruck über ungefähr 0,1 bar (1,5 p.s,

/halb des Hilfsbehälterdrucks ansteigt, schaltet die Membran 26 um, um. das Kugelventil 30 zu Öffnen, um auf diese Art und Weise den Pilotdruck über den Choke 31 abzusenken. Der Choke 31 hat einen Durchmesser von 0,8 mm, der Choke 23 von 0,3 mm. Die leichteste öffnung des Ventils 30 bewirkt, daß der Pilotdruck rasch abfällt. Wenn er auf den Betriebsdruck des Moduls 3 abfällt, schaltet die Membran 19 um, um das Kugelventil 21 zu schließen, um den Druck abzutrennen, der den Pilotdruck aufrechterhält.

Wie bereits erwähnt, können entweder der Hilfsbehälterdruck oder der Bremsrohrdruck als Pilotdruck verwendet werden. Falls der Hilfsbehälterdruck verwendet wird, ist ein Prüfventil nicht notwendig. Falls jedoch der Bremsrohrdruck verwendet wird, ist das Rückschlagventil 15 notwendig, um eine Rückströmung des Hilfsbehälterdruckmittels aus dem Modul 1 in das Bremsrohr auszuschließen, wenn der Druck BP geringer als der Druck AR ist, d.h. bei einer Notbremsung. Der Vorteil der Ver-Wendung des Hilfsbehälterdruckes ist, daß dadurch ein rascher Betätigungsvorgang möglich ist, weil die geringe Druckverringerung, welche bewirkt wird, wenn der Bremsdruck fällt, den Pilotstromkreis füllt.

en
Die Anordnung/sind soweit wie notwendig ausbalaneiert. Bei allen kritischen Operationen sind der Luftbehälter und der Bremsrohrdruck ausreichend ausbalanciert, um auf diese Art und Weise die Notwendigkeit zu verringern, sich in großem Maße mit dem kritischen Ausbalancieren zu beschäftigen. Beispielsweise hat das Kugelventil 8 des Moduls 1 einen Ventilsitzdurchmesser

. — Io —

in unmittelbarer Nähe zum Durchmesser des Stößels, so daß die Kräfte im wesentlichen ausgeglichen sind. In jeder kritischen Situation wird bei dieser Kugelventil-Stößelanordnung ein Ausgleich erreicht.

Fig. 2 zeigt die Anordnung der pneumatisch betätigten Membran nach Fig. 1, wobei sich diese"Anordnung in einem Dreifach-Betriebsventil wiederfindet, welche die Funktionsventile aufweist, deren Tätigkeit durch den Pilotdruck einzuleiten ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 ist festzustellen, daß alle Funktionen des bistabilen Operatorventils nach Fig. 1 auch in Fig. 2 enthalten sind. Jedoch führen einige dieser Membrane in Fig. 2 eine Doppelrolle im gesamten Aufbau nach Fig. 2 durch.

Jedoch ist ein wesentlicher Unterschied in Fig.

enthalten, der nicht in Fig. 1 gezeigt ist. Um ähnliche Stabilitätspegel in der Anwendung auf das bekannte Westinghouse ZlAW-Steuerventil und das W-Dreifachventil zu erhalten, ist es wünschenswert, die Bremsrohrversorgung beim Einsatz des bistabilen Operators' zu verwenden, anstatt die Hilfsbehälterversorgung heranzuziehen. Dies ist in Fig. 1 in unterbrochenen Linien im Zusammenhang mit der Leitung 14 gezeigt. Um die Bremsrohrversorgung für das Anlegeventil zu schaffen, ist es 5 notwendig, eine Art Absperr- oder Rückschlageinrichtung vorzusehen, und dies ist ebenfalls in unterbrochenen Linien in Fig. 1 mit der Bezugszahl 15 gezeigt. Ein derartiges Rückschlagventil ist außergewöhnlich schwierig zu realisieren, weil sehr niedrige Differentiale und sehr hohe Strömungskapazität erforderlich sind. In Fig. 2 wird ein neuer Versuch durchgeführt und anstelle dieses Rückschlagventils wird ein mit Pilotdruck versorgtes Ventil zu dem Freigabeventil hinzugeführt. Dieses bildet einen Teil des bistabilen Ope-5 rators und ermöglicht zu Anfang eine unbegrenzte bzw.

unbeeinträchtigte Strömung der Bremsrohrluft zum Anlegeventil, jedoch auf das Anlegen folgend schließt das Ventil /jedwede Rückströmung van Hilfsbehälter in das Bremsrohr zurück zu vermeiden, wenn der Bremsrohrdruck unterhalb den Ausgleichs- bzw. Gleichgewichtsdruck verringert wird. Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird nun die Ladesituation betrachtet, die in einer unbegrenzten Zahl von Arten und Weisen auftreten kann, beispielsweise kann an einem einzelnen Fahrzeug oder an der Spitze eines Zuges der Bremsrohrdruck rasch seinen vollen Druckwert einnehmen. Im Gegensatz hierzu kann der Bremsrohrdruck am Ende eines Zuges sich sehr langsam erhöhen, und irgendeine andere Ladegeschwindigkeit zwischen diesen beiden Geschwindigkeiten wird an irgendeinem Punkt in einem Zug auftreten.

Der Einlaß ist speziell in bezug auf das Empfindlichkeitschoke ausgebildet, um einen hohen Druck während einer raschen Ladung des Bremsrohres zu verhindern, damit dieser nicht die Stößel und die Kugelventile dahingehend beeinflußt, daß diese sich aus ihren Sitzen während der Aufladungsphase als Folge des hohen Druckes unter dem Stößel und eines niedrigen Druckes auf das Kugelventil herausbewegen.

Aufladen
Wie in Fig. 2 gezeigt, gelangt der Bremsrohrdruck in das Ventil am Einla'ß 101 hinein und die Luft strömt über den Einlaß 102 zur Kammer F unter der Membran 40 des Pilotspeiseventils M-I und des Freigabeventils 41A. Das Freigabeventil 41A ist eines der bistabilen Operatorventile und entspricht dem Ventil 30 in Fig. 1. Der Einlaß 102 gibt außerdem den Bremsdruck zum Kugelventil 41 des Pilotspeiseventils, welches anfänglich geschlossen ist. Wenn jedoch ein Druck von ungefähr Ojl bar/ im "Brems rohr erreicht wird, überwindet der Druck in der Kammer F die Kraft der Feder 42, um das Ventil 41 zu öffnen und 5 dem Bremsrohrdruck zu ermöglichen, über einen Einlaß 107

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in den oberen Bereich des geschlossenen Anlegekugelventils 43 zu gelangen. Über Verbindungen 103 und gelangt der Bremsrohrdruck auch in den oberen Teil der Kammer A des Anlegeventils. Er gelangt auch über den Einlaß 104 und den verzögerten Entladechoke 44 zum Einlaß 109.

Falls jedoch die Bremsrohrladung rasch durchgeführt wird, beispielsweise an der Spitze des Zuges, wirkt der Differenzdruck, welcher über den Choke 44 erzeugt wird, an der kleinen Membran 45 des verzögerten Entladeventils, um die Kraft der Feder 46 zu überwinden, welche ungefähr gleich 0,2 bar ist und auf den Membranbereich einwirkt, um das verzögerte Entladeventil zu schließen und die weitere Strömung durch den Choke 44 zu verhindern. Für eine langsame Aufladung oder während der späteren Phase einer raschen Ladung tritt ein Gleichgewicht am verzögerten Entladeventil und dem Choke als Folge der zusätzlichen Bremsrohrzufuhr durch den Hilfsbehälterladechoke und das Empfindlichkeitschoke 47 und den Dur-chlaß 109 auf. Wenn der nach unten gerichtete und der nach oben gerichtete Druck des verzögerten Entladeventils 45 in den Bereich von ungefähr 0,2 bar zueinander übergeht, öffnet das Ventil 45 und bleibt offen, bis eine nachfolgende Ladung oder Entladung auftritt.

Der Bremsrohrdruck wirkt außerdem direkt über den Einlaß 106 und 111 in die Kammer M oberhalb des QS-Ventils 56 und des Pilotaufrechterhaltungsventils 52, der Membran 5 5 und über einen Einlaß HlA in die Kammer J oberhalb der Membran 48 des AR-Abtrennventils und des BC-Auslaßventils. Das AR-Abtrennventil 49 und das BC-Auslaßventil 50 sind anfänglich unter der Wirkung ihrer entsprechenden Federn 51 und 52 geschlossen, wenn jedoch der Bremsrohrdruck ungefähr 0,35 bar erreicht, 5 öffnen diese Ventile und verbleiben offen, während das

Dreifachventil in der Freigabelage ist. Der Bremsrohrdruck, welcher in das Dreifachventil am Hilfsbehälterlade- und Empfindlichkeitschoke 47 eintritt, gelangt Über einen Einlaß in die Kammer C oberhalb der Membran 54 des Bremszylindereinlaßventils und über einen Einlaß 110 zum AR-Abschneidkugelventil 49, welches,"nachdem es wie vorangehend beschrieben geöffnet hat und der Luft ermöglicht, über die Leitung 112 direkt in den Hilfsbehälter zu gehen. Das Pilotaufrechterhaltungsventil bildet ein Teil des bistabilen Operators und entspricht dem Ventil 21 nach Fig. 1.

Eine Leitung 108 bringt den vollen Bremsrohrdruck vom Einlaß 101 zum Schnellschaltventil 56, welches anfänglich offen ist und dem Bremsrohrdruck ermöglicht, über eine Leitung 12 5 in den unteren Teil des Prüfventiles X zu gelangen. Weil das Schnellbetätigungsventil 56 seine Einspeisung direkt von einer externen Quelle erhält (vom vollen Bremsrohrdruck anstatt von einer hinsichtlich des Drucks begrenzten Quelle über ein Pilotaufrechterhaltungschoke 61), wird ein Oberschießen des BC-Einlaßventils vermieden, welches aus einem zu langsamen Druckaufbau resultieren würde. Die Feder an dem Prüf- oder Rückschlagventil X ist so bemessen, daß ein relativ hohes Differential ermöglicht wird, beispielsweise 1,0 kp/cm , und dies verhindert, daß der Bremsrohrdruck über das Prüfventil zu dieser Zeit hinausgeht. Wenn der Druck in der Kammer M ungefähr 0,3 5 bar erreicht, wird die Kraft der Feder 58 oberhalb der Membran 55 überwunden, und dies ermöglicht dem Schnellbetriebsventil 56 zu schließen, so daß jede weitere Zufuhr von Luft über die Leitung 125 zum Prüfventil X und zum Schnellbetriebsbehälter 59A verhindert wird.

Bremsleitungsluft, welche über die Leitung 112 in den Hilfsbehälter strömt, wirkt zurück auf die Flansch-5 stirnfläche des Dreifachvehtils an der Hilfsbehälter-

.Λ;:. 3233732

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einlaßöffnung 113, sie strömt über die Leitung 114 in die Kammer B unterhalb der Membran des Anlegeventils und über die Leitung 115 und 117 in den oberen Bereich des Kugelsventils 60 des Bremszylindereinlaßventils. Man beachte, daß das Anlegeventil 43 das dritte Ventil des bistabilen Operators ist und dem Ventil 8 der Figo 1 entspricht.

Hilfsbehälterdruckluft kann über die Leitung 116 zum Kugelventil 62 des Pilotaufrechterhaltungsventils strömen.

Wenn das System vollständig geladen ist, nehmen die Ventile die folgenden Stellungen ein:

1. Das Anlegeventil 43 ist geschlossen.

2. Das Bremszylindereinlaßventil 60 ist geschlossen. 3. Die Pilotzufuhr- bzw. Freigabeventile 41 und 41A

sind offen.

4. Das Inshot-Ventil 63 und das BOAufrechterhaltungsventil 64 sind offen.

5. Das AR-Abschneidventil 49 und das BC-Auslaßventil 50 sind offen.

6. Das Schnellschaltventil 56 und das Pilotaufrechterhaltungsventil 62 sind geschlossen.

7. Das verzögerte Wiederaufladungsventil 4 5 ist offen.

Zu diesem Zeitpunkt sind alle Bremsrohreinlässe und alle Hilfsbehältereinlässe auf den gleichen Druck aufgeladen. Der Bremszylinderdruck befindet sich auf atmosphärischem Druck, welches der Pilotdruck ist*

Anlegen

Wenn der Bremsrohrdruck verringert wird, um das Anlegen der Bremsen zu bewirken, gelangt zuerst Hilfs™· behälterdruck über den Einlaß 112 zum AR-Abschneidventil 49, welches offen ist, über den Einlaß 110 und zurück durch das Hilfsbehälterlade- und Empfindlichkeits-5 ventil 47 in den Bereich des sich verringernden Brems-

O c. ά ο ιΌί.

rohrdruckes. Zusätzlich kann Hilfsbehälterdruck über die Leitung 109 und das offene Ventil 4 5 und den Choke 44 in den Einlaß 104 hineingelangen und zurück aus dem Dreifachventil über die Einlasse 103 und 101 strömen. Ein Rückschlagventil ist erforderlich, um eine Rückströmung an dem verzögerten Aufladungsvehtil 45 vorbei zwecks Verbesserung der Empfindlichkeit zu verhindern. Für sehr langsame Bremsrohrdruckabfälle würde kein Anlegen der Bremsen resultieren, da der Hilfsbehälterdruck lediglich,ohne eine ausreichende Druckdifferenz zu erzeugen, sich über die Membran 59 des Bremsanlegeventi]s verringern bzw. entspannen würde.

Wenn jedoch Bremsrohrdruckverringerungen mit einer ausreichend raschen Geschwindigkeit auftreten, würde eine Druckdifferenz von ungefähr 0,07 bar/an der Membran 59 des Bremsanlegeventils eine Aufwärtsbewegung gegen die Federlast bewirken und das Kugelventil 43 würde öffnen. Dies ermöglicht, daß der Bremsrohrdruck aus der Leitung 101 über das geöffnete Pilotspeiseventil 41 in die Leitung 107 an dem geöffneten Anlegeventil 43 vorbei in die Leitung 127 und darauffolgend in alle Pilotmembrankammern gelangen würde, nämlich in die Kammern E, K und L. Wenn der Druck in den Kammern K und L sich dem Bremsrohrdruck in der Kammer J bzw. M auf innerhalb von ungefähr 5 p.s.i.

(ungefähr 0,35bar) nähert, treten die Ventile 49, 50, 56 und 62 unter der Wirkung ihrer Federn in Tätigkeit. Das AR-Abschneidventil 49 schließt, um jede weitere Rückleitung von Hilfsbehälterdruck in das Bremsrohr zu unterbinden, und das BC-Auslaßventil 50 schließt ebenfalls gleichzeitig. Das Schnellbetriebsventil öffnet, um den Bremsrohrdruck von der Leitung 108 zum Schnellbetätigungsbehälter über die Leitung 125 zu führen, wobei dann Luft durch das Prüfventil X, bevor sie durch die Leitung 126 zum offenen BC-Aufrecht-

geht,zu
erhaltungsventil 64/ dem BC-Aufrechterhaltungschoke 65

und in den Bremszylinder über die Leitung 120 gelangt.

Das Pilotaufrechterhaltungsventil 62 öffnet, um über den Pilotaufrechterhaltungschoke und die Leitung 134 Hilfsbehälterdruck zu den Pilotkammern E, K und L zu führen. Wenn der Druck in den Pilotkammern ungefähr 1,5 p.s.i. (ungefähr O₅I kp/cm ) weniger als der Bremsrohrdruck erreicht, schließen die Ventile 41 und 41A unter Einwirkung der Feder 42 in der Kammer E. Zu dieser Zeit ist der bistabile Operator in Einsatzlage und die Pilotkammern werden über den Pilotaufrechterhaltungschoke 61 und das Pilotaufrechterhaltungsventil 62 aus dem Hilfsbehälterdruck gespeist. Das Bremszylindereinlaßventil 60 wird nun dem Bremsrohrdruck in der Kammer C und dem Hilfsbehälterdruck ausgesetzt, welcher über die Leitung 115, das Pilotaufrechterhaltungsventil 6 2 und die Leitung 116A in die Kammer D geführt wird. Die Verringerung des Bremsrohrdruckes unter den Hilfsbehälterdruck, wodurch das Anlegen eingeleitet wird, und jede weitere darauffolgende Verringerung im Bremsrohrdruck bewirkt dann, daß das BC-Einlaßventil 60 öffnet, und Hilfsbehälterdruck von der Leitung 113 und 117 in den Bremszylinder über die Leitung 118 und das Bremszylinderanlegechoke 66 gespeist wird. Bis zum Schließen des Inshot-Ventils 63, bed/ingefähr 0,7 bar im Bremszylinder wird außerdem Luft über die Leitung 119, das geöffnete Inshofr-Ventil 63 und die Leitung 120 in den Bremszylinder geführt. Das BC-Einlaßventil 60 ist ein selbstüberlappendes Ventil, da Verringerungen im Bremsrohrdruck unterhalb des Hilfsbehälterdruckes, welche auch dahingehend wirken, das Kugelventil zu öffnen, auch darin resultieren, daß der Hilfsbehälterdruck abgesenkt wird. Daher wird der Druck in der Kammer D bis zu dem Zeitpunkt abgesenkt, wo die Drücke in den Kammern C und 5 D fast ausgeglichen sind,und das Kugelventil 60 wird

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erneut geschlossen.

Überlappung

In der Überlappungslage sind alle Ventile mit der Ausnahme der Schnellbetriebs- und Pilotaufrechterhaltungs-, ventile 56 und 62 und des verzögerten Wiederaufladeven-„ t ils 45 geschlossen. Sollte der Bremszylinderdruck nachfolgend auf ungefähr 10 p.s.i (0,7 bar) absinken, wird ; das BC-Aufrechterhaltungsventil 64 unter der Einwirkung der Feder 67 in der Kammer G erneut öffnen, um Luft vom Bremsrohr über das BC-Aufrechterhaltungschoke 65 in den Bremszylinder bei der Leitung 120 einzuspeisen, um ihn auf nicht weniger als nominell 10 p.s.i.(D,7 kp/cm ) zu halten.

Freigabe

Um eine Freigabe zu bewerkstelligen, wird der Brems-.rohrdruck erhöht. Wenn der Bremsrohrdruck in der Kammer F des Pilotspeiseventils 41 und des Freigabeventils 41A .den Druck in der Kammer um ungefähr 0,1 bar überschreitet, bewegt sich die Membran 40 nach oben, um die Kugelventile 41 und 41A zu öffnen. Die öffnung des Pilotspeiseventils 41 führt lediglich Bremsrohrdruck über die Leitung 107 zum geschlossenen Anlegeventil 43 und trägt nichts zur Freigabe des bistabilen Operators bei. Die öffnung des Freigabeventils 41A oder des Pilotauslaßventile bewirkt, daß der Pilotdruck von den verschiedenen Membrankammern zur Atmosphäre über das Pilotauslaßchoke 68 sich ausgleicht. Diese Drosselstelle ist so bemessen, daß sie in der Lage ist, den Pilotdruck sogar dann zu verringern, wenn er über das Pilotaufrechterhaltungschoke 65 aus dem Hilfsbehälterdruck nachgespeist wird. Eine Verringerung des Druckes in der Kammer K von ungefähr 0,3 5 bar führt zur öffnung des Bremszylinderauslaßventils 50 und ermöglicht, daß der Bremszylinderdruck Über die Leitungen 121 zur Auslaßleitung 124 und zum BC-Auslaßchoke 70 abgeleitet wird. Zur gleichen Zeit wird das AR-Abschneidventil 49 geöffnet, um das nachfolgende

erneute Laden des Hilfsbehälterdruckes aus dem Bremsrohrdruck zu bewerkstelligen. Eine entsprechende Verringerung in der Kammer L bewirkt, daß das Schnellserviceventil 56 schließt und damit die weitere Zufuhr von Luft zum Schnellbetätigungsbehälter 59 und zum Bremszylinder verhindert. Zum gleichen Zeitpunkt verhindert das Schließen des Pilotaufrechterhaltungsventils 6 2 jede weitere Luftzufuhr durch die Pilotaufrechterhaltungsdrosseisteile 61 vom Hilfsbehälter in die Pilotkammern. Der Pilotdruck fährt fort auf den atmosphärischen Druck abzufallen, genauso wie der Bremszylinderdruck, und zwar mit einer gesteuer~ ten Geschwindigkeit, welche durch die BC-Auslaßdrosselstelle 70 geregelt ist. Zu diesem Zeitpunkt hat die gesamte Ventilanordnung eine entsprechende Lage zur Aufladesituation angenommen, wie dies vorangehend beschrieben worden ist.

Leerseite

Claims

* Λ 1

KÖHLER GERNHARDT GLAESER

PATENTANWÄLTE

European Patent Attorneys

MÖNCHEN

DR. E. WIEGAND t

!1932-1960)

DR. M. KÖHLER

DIPL-ING. C GERNHAPDT

HAMBURG
DIPL.-ING. J. GLAESEP

DIPL.-ING. W. NIEMANN Of COUNSEL

KDNIGSTRASSE 28

D-2000 HAMBURG

TELEFON (040) 3812 33 TELEGRAMME. KARPATENT TELEX 212979 KARP D

9. September 19 82
W.28757/82 20/Ne

Patentansprüche

Iy Steuerventilanordnung, in welcher ein Eingangssignal an ein erstes membranbetätigtes Ein/Aus-Ventil in Gegenwirkung zu einem Standardbezugsdruck so angelegt ist, daß, wenn das Ventil in seiner EIN-Stel-. lung ist, ein Signal erzeugt und als Pilotdruck verwendet ist, gekennzeichnet durch ein zweites membrangesteuertes Ein/Aus-Ventil (2; 30), welches auf einen Abfall im Eingangssignaldruck anspricht, um den Pilotdruck auszulöschen.
2. Steuerventilanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ventile (1; 43.und 2; 30) zusammen einen bistabilen Operator bilden, so daß in dem einen Zustand des Operators das Pilotsignal erzeugt und konstant gehalten und in dem anderen Zustand das Pilotsignal gelöscht ist.
3. Steuerventilanordnung nach einem der Ansprüche

1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein drittes membran-

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_ 2 —

gesteuertes Ein/Aus-Ventil (3; 21) vorgesehen ist, um Luft zu einer Pilotdruckspeisekammer zu speisen, so daß der Druck in dieser Kammer gegenüber jedweder Leckage aufrechterhalten bleibt.
4. Steuerventilanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung als Steuerventil in einem Fahrzeug- bzw. Eisenbahnbremssystem verwendet ist, wobei das erste membrangesteuerte Ventil (1; 43) als Anlegeventil und das zweite membran™ gesteuerte Ventil (2; 41A) als Freigabeventil eingesetzt sind.

5. Steuerventilanordnung nach Anspruch 4_s dadurch gekennzeichnet, daß das Schienenfahrzeug- bzw. Eisenbahnbremssystem mit direkter Freigabe arbeitet, in welchem der durch das Ventil erzeugte Pilotdruck verwendet ist, um die Schaltung anderer Funktionen pneumatisch zu leiten bzw. zu bewerkstelligen.

6. Schienenfahrzeug- bzw. Eisenbahnbremssystem, ge-

■ kennzeichnet durch wenigstens zwei Module (Ij 43 und 25 4 wobei der erste Modul (1; 43) ein Anlegemodul und der zwe te Modul (2; 41A) ein Freigabemödul ist, wobei der Anlegemodul (1; 43) als Ein/Aus-Ventil arbeitet, um einen Pilotdruck anzulegen, um auf diese Weise andere Funktionsventile (beispielsweise 49, 50, 56) im Eisenbahnbremssystem pneumatisch zu betätigen, und wobei der Freigabemodul (2; 41A) bei Erhöhung des Bremsrohrdrucks so arbeitet, um den Pilotdruck abzulassen, um auf diese Art und Weise einen Druckabfall zu erzeugen, welcher seinerseits verwendet ist, um die besagten funktionellen Ventile zu betätigen.

7. Eisenbahnbremssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Modul (3; 62) einen Pilotdruck-Aufrechterhaltungsdruck erzeugt, welcher eingesetzt ist, wenn das Anlegeventil (1; 43) betätigt ist.

8. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 6 oder

7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ahlegemodul (1) eine Membran (5) aufweist, welche an der einen Seite mit Hilfsbehälterdruck und an der anderen Seite mit Bremsrohrdruck beaufschlagt ist und ein Ein/Aus-Ventil (8) betätigt, welches Pilotdruck von einer zweckmäßigen Quelle liefert, um alle anderen Funktionen, unter Einschluß des Anlegens der Bremsen, pneumatisch zu betätigen.

9. Ventilanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis

8, dadurch gekennzeichnet, daß der Pilotdruck von dem Hilfsbehälterdruck oder von dem Bremsrohrdruck hergeleitet ist.

10. Ventilanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremsrohrdruck eingesetzt ist und ein Rückschlagventil (IS) oder Schnüffelventil in der Leitung (IM-) zum Ein/Aus-Ventil angeordnet ist.

11. Bremszylinderventilanordnung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Modul oder Freigabemodul (2) eine Membran (26) aufweist, wobei der Bremsrohrdruck an die eine Seite der Membran

(26) und der Pilotdruck an die andere Seite der Membran geleitet wird, so daß das Freigabeventil auf einen sehr

2 geringen Anstieg in der Größenordnung von (ca. 0,1 kp/cm ) 1,5 p.s.i. im Bremsrohrdruck anspricht, um die Membran (26) so zu betätigen, daß ein Ein/Aus-Ventil (30) öffnet und Pilotdruck über einen Auslaß (Drosselstelle 31) so entspannt, daß das Ein/Aus-Ventil (8) des Anlegeventils (1) wieder schließt, was zu einem unmittelbaren Abfall im Pilotdruck im Bremsanlegezylinder führt, wodurch die Freigabe der Bremse eingeleitet ist.

12. Ventilanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Modul (3) einen den beiden anderen Moduln (1 und 2) entsprechenden Aufbau aufweist und Pilotdruck an die eine Seite und atmosphärischer Druck an die andere Seite seiner Membran (19) angelegt ist, so daß, wenn der Pilotdruck als Ergebnis der Betätigung

-tiAnlegemembranventils zur Verfügung steht, das Ein/ Aus-Ventil (21), welches in dem dritten Modul (3) enthalten ist, öffnet, um Hilfsbehälterdruck zum Pilotdruckstromkreis zu speisen, um auf diese Art und Weise den Pilotdruck gegenüber Leckagen fest bzw. konstant zu halten.

13. Schienenfahrzeug- bzw. Eisenbahnbremssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die funktioneilen Ventile ein Ventil zum Schalten des Hilfsdrucks (49), ein Ventil zum Schalten des Bremsrohrdrucks (6^f), ein Bremszylinderauslaßventil und ein Bremszylindereinlaßventil (60) mit einschließen, wobei es sich hierbei um Standardmodulschalter handelt, welche verwendbar sind, um diese Hilfsfunktionen durchzuführen.