DE3233782C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerventil­ vorrichtung zur Steuerung des Pilotdrucks in einer Pilot­ druckleitung (16) im Ansprechen auf eine Veränderung des Steuerdrucks (BP) in einer Steuerdruckleitung (13), aufweisend eine Mehrzahl voneinander unabhängiger, bei Auftreten einer bestimmten Druckdifferenz öffnender Ventile (8, 30), eine erste Membran (5), die auf eine Druckdifferenz zwischen dem Steuerdruck (BP) und einem ersten Bezugsdruck (12 bzw. AR) bei Überschreiten eines ersten vorbestimmten Pegels anspricht, das erste Ventil (8) öffnet und eine erste Druckquelle (14 bzw. AR oder BP) mit der Pilotdruckleitung (16) verbindet, und ferner aufweisend eine zweite Membran (26), die auf eine Druck­ differenz zwischen dem Steuerdruck (32 bzw. BP) und einem zweiten Bezugsdruck (32) bzw. dem Pilotdruck (16) bei Über­ schreiten eines zweiten vorbestimmten Pegels anspricht, das zweite Ventil (30) öffnet und die Pilotdruckleitung (16) mit einem Auslaß (31) verbindet.

Eine derartige bekannte Steuerventilvorrichtung (US-PS 41 69 490) weist die wechselseitig wirksame Verschaltung von zwei oder vier membrangesteuerten Ventilen auf, wobei das zweite membrangesteuerte Ventil auf einen Abfall im Eingangssignaldruck anspricht, um den Pilotdruck auszulöschen.

Der Erfindung liegt hingegen die Aufgabe zugrunde, eine Steuerventilvorrichtung der eingangs genannten Art so auszuge­ stalten, daß der Pilotdruck aufrechterhalten bleibt.

Diese Aufgabe wird bei einer Steuerventilvorrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung er­ findungsgemäß gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Die Unteransprüche enthalten zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung, die insbesondere in Schienenfahrzeug-Brems­ einrichtungen Anwendung findet.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen beispielsweise erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Steuerventilvorrichtung gemäß der Erfindung als Bremssteuerventil.

Fig. 2 zeigt Einzelheiten des in Fig. 1 gezeigten Bremssteuerventils.

Das in Fig. 1 gezeigte Bremssteuerventil weist drei Bauteile 1, 2 und 3 auf, einen für das Bremsenanlegen, einen für die Bremsenfreigabe und einen für die Pilotdruckauf­ rechterhaltung.

Der erste Bauteil 1 weist eine Membran 5 auf, welche als Trennwand zwischen Kammern 4 und 6 wirkt. An der Membran liegt ein Ventilstößel 7 an, welcher ein erstes Ventil 8 betätigt. Der Stößel 7 geht durch eine Abdichtung 10 hin­ durch.

Die Membran 5 ist durch eine Feder 9 in die in Fig. 1 gezeigte Lage vorgespannt, während das erste Ventil 8 durch eine Feder 11 in die Schließlage vorgespannt ist.

Ein erster Bezugsdruck oder Hilfsbehälterdruck AR herrscht zufolge eines Einlasses 12 in der Kammer 4. Ein Steuerdruck oder Bremsdruck BP wird über einen Einlaß 13 in der Kammer 6 wirksam. Entweder der Druck AR oder der Druck BP wird über eine Rohrleitung 14 am ersten Ventil 8 wirksam, wird der Druck BP eingesetzt, so ist ein Rückschlagventil 15 erforderlich.

Ein Abfall im Druck BP bewirkt, daß die Membran 5 das erste Ventil 8 öffnet, so daß entweder der Druck AR oder der Druck BP in einer Pilotdruckleitung 16 wirksam wird, um die Bremsen anzulegen.

Der Bauteil 2 hat einen entsprechenden Aufbau, er weist Kammern 24 und 25, eine Membran 26, eine Feder 27, einen Stößel 28 mit Abdichtung 29 und ein zweites Ventil 30 auf, welches mit Hilfe einer Feder 30 in Schließlage ge­ halten wird. An der einen Seite des zweiten Ventils 30 besteht über ein Choke 31 eine Verbindung zur Atmosphäre, während die gegenüberliegende Seite mit der Pilotdruck­ leitung 16 verbunden ist, die im übrigen auch zur Kammer 25 führt. Die Kammer 24 ist über einen Einlaß 32 und ein Bremsrohr 33 unter dem Druck BP.

Der Bauteil 3 dient der Pilotdruckaufrechterhaltung, er ist mechanisch ähnlich zu den anderen beiden Bauteilen 1 und 3 aufgebaut und weist Kammern 17 und 18, eine Membran 19, eine Feder 19 a, einen Stößel 20 mit Abdichtung 22, ein drittes in Schließlage vorgespanntes Ventil 21 mit Feder 21 a und eine Öffnung 23 auf. Die untere Kammer 17 ist mit der Pilotdruckleitung 16 verbunden. Die obere Kammer 18 ist über eine Leitung 18 a mit der Atmosphäre verbunden. Der untere Teil des dritten Ventils 21 ist mit der Pilot­ druckleitung 16 verbunden. Die andere Seite ist mit einer zweiten Druckquelle bzw. mit dem Druck AR verbunden.

Die Steuerventilvorrichtung gemäß der Erfindung arbeitet wie folgt. Die Ventile 8 und 21 sind - wie gezeigt - geschlossen, das zweite Ventil 30 ist jedoch für gewöhnlich offen. Um die Bremsen anzulegen, verringert die Be­ dienungsperson den Steuerdruck bzw. Bremsdruck BP beispiels­ weise um ungefähr 0,07 bar. Dadurch wird das erste Ventil 8 geöffnet, so daß entweder Druck AR oder Druck BP als Pilot­ druck eingesetzt wird, um die Bremsfunktion durchzuführen.

Dieser Pilotdruck könnte sich über das offene Ventil 30 entspannen, so daß ein großer Druckverlust eintreten würde, bevor das Ventil 30 geschlossen hat. Um diesen Druckverlust zu begrenzen, ist der Choke 31 vorgesehen, andererseits schließt das Ventil 30, wenn sich der Pilotdruck dem Steuer­ druck bzw. dem Druck BP in der Kammer 18 genähert hat.

Andere Teile des Ventilsystems bewirken, wenn sie in Tätigkeit treten, daß der Druck AB abfällt. Falls in der Pilotdruckleitung 16 eine Leckage auftreten würde, würde der Pilotdruck absinken. Um dies zu verhindern, wird der dritte Bauteil 3 eingesetzt. Dieser spricht auf sinkenden Pilot­ druck an, das dritte Ventil 21 öffnet, so daß der Druck AR in der Pilotdruckleitung 16 wirksam wird.

Solange wie der Druck AR nicht über den Druck BP fällt, wird die Bremse nicht freigegeben. Wenn der Druck BP um mehr als ungefähr 0,1 kp/cm² über den Druck AR ansteigt, wird der zweite Bauteil 2 tätig. Der Pilotdruck ist unter diesen Bedingungen gleich dem Druck AR, da dieser Druck über den Bauteil 3 aufrechterhalten wird.

Wenn der Druck BP auf ungefähr 0,1 bar über den Druck AR ansteigt, öffnet das zweite Ventil 30 und senkt den Pilot­ druck ab. Die leichteste Öffnung des Ventils 30 bewirkt, daß der Pilotdruck rasch abfällt und das dritte Ventil 21 wieder schließt.

Fig. 2 zeigt das Bremssteuerventil nach Fig. 1 in einem Dreifach-Betriebsventil, welches die Funktionsventile aufweist, deren Tätigkeit durch den Pilotdruck einzuleiten ist.

In Fig. 1 ist das Rückschlagventil 15 gezeigt. Ein derartiges Rückschlagventil ist außergewöhnlich schwierig zu realisieren, weil sehr niedrige Druckdifferentiale und sehr hohe Strömungskapazität zu berücksichtigen sind. Nach Fig. 2 wird anstelle dieses Rückschlagventils ein mit Pilot­ druck versorgtes Ventil zusätzlich zum Freigabeventil einge­ setzt. Dieses ermöglicht eine nicht beeinträchtigte Strömung der Bremsrohrluft zum Anlegeventil, schließt jedoch auf das Anlegen folgend, um jedwede Rückströmung vom Hilfsbehälter in das Bremsrohr zurück zu vermeiden.

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 wird nun die Ladesituation betrachtet. Der Bremsrohrdruck kann an einem einzelnen Fahrzeug oder an der Spitze eines Zuges rasch seine volle Druckhöhe erreichen. Im Gegensatz hierzu kann sich der Brems­ rohrdruck am Ende eines Zuges nur sehr langsam erhöhen. Irgendeine andere zwischen diesen beiden Geschwindigkeiten liegende Ladegeschwindigkeit wird an irgendeinem Punkt in einem Zug auftreten.

Aufladen

Wie in Fig. 2 gezeigt, gelangt der Bremsrohrdruck in das Ventil am Einlaß 101 hinein, und die Luft strömt über einen Einlaß 102 zu einer Kammer F unter einer Membran 40 eines Pilotspeiseventils 41 und eines Freigabeventils 41 A. Das Freigabeventil 41 A entspricht dem Ventil 30 in Fig. 1. Der Einlaß 102 gibt außerdem den Bremsdruck zu einem Kugel­ ventil, welches anfänglich geschlossen ist. Wenn jedoch ein Druck von ungefähr 0,1 bar im Bremsrohr erreicht wird, überwindet der Druck in der Kammer F die Kraft einer Feder 42, um das Ventil 41 zu öffnen und Bremsrohrdruck über einen Einlaß 107 in den oberen Bereich eines geschlossenen Anlege- Ventils 43 zu führen. Über Verbindungen 103 und 105 ge­ langt Bremsdruck auch in eine Kammer A und über einen Einlaß 104 und einen Choke 44 zu einem Einlaß 109.

Falls jedoch die Bremsrohraufladung rascher erfolgt, beispielsweise an der Spitze des Zuges, wird der Differenz­ druck, welcher über den Choke 44 erzeugt wird, an einer kleinen Membran 45, überwindet die Kraft einer Feder und das Ventil schließt. Für langsamere Aufladungen oder in der späteren Aufladungsphase tritt ein Gleichgewicht am Ventil 43 auf, dieses öffnet und bleibt bis zu einer nachfolgenden Ladung oder Entladung offen.

Der Bremsrohrdruck wirkt außerdem über Einlässe 106 und 111 in eine Kammer M oberhalb einer Membran 55 eines QS-Ventils 56 und über einen Einlaß 111 A in eine Kammer J oberhalb einer Membran 48 eines AR-Abtrennventils 49 und eines Pilotdruckaufrechterhaltungsventils 50 oder eines BC-Auslaßventils. Das AR-Abtrennventil 49 und das BC-Auslaß­ ventil 50 sind anfänglich unter der Wirkung ihrer entsprechen­ den Federn 51 und 52 geschlossen, wenn jedoch der Bremsrohr­ druck ungefähr 0,35 bar erreicht, öffnen diese Ventile und verbleiben offen, während das Dreifachventil in der Freigabe­ lage ist. Der Bremsrohrdruck, welcher über das Dreifach­ ventil am Hilfsbehälterlade- und Empfindlichkeitschoke 47 eintritt, gelangt über einen Einlaß in eine Kammer C ober­ halb einer Membran 54 des Bremszylindereinlaßventils und über einen Einlaß 110 zum AR-Abtrennventil 49, welches, nach­ dem es wie vorangehend beschrieben geöffnet hat, Luft über eine Leitung 112 in den Hilfsbehälter gibt. Das Pilotdruckauf­ rechterhaltungsventil bildet einen Teil des bistabilen Operators und entspricht dem Ventil 21 nach Fig. 1.

Eine Leitung 108 bringt den Bremsrohrdruck vom Einlaß 101 zum Schnellschaltventil 56, welches anfänglich offen ist und Bremsrohrdruck über eine Leitung 125 in den unteren Teil eines Prüfventiles X speist. Weil das Schnellschalt­ ventil 56 direkt aus einer externen Quelle gespeist wird, wird ein Überschießen des BC-Einlaßventils 62 vermieden, welches über einen Choke 61 gespeist wird. Die Feder an dem Prüfventil X ist so bemessen, daß ein relativ hohes Differential ermöglicht wird, beispielsweise 1,0 kp/cm². Wenn der Druck in der Kammer M ungefähr 0,35 bar erreicht, wird die Kraft der Feder 58 oberhalb der Membran 55 über­ wunden, und das Schnellschaltventil 56 schließt, so daß jede weitere Zufuhr von Luft über die Leitung 125 zum Prüf­ ventil X und auch zu einem Schnellbetriebsbehälter 59 A ver­ hindert wird.

Bremsleitungsluft, welche über die Leitung 112 in den Hilfsbehälter strömt, wirkt zurück auf die Flansch­ stirnfläche des Dreifachventils an einer Hilfsbehälter­ einlaßöffnung 113, sie strömt über eine Leitung 114 in eine Kammer B unterhalb einer Membran 59 des Anlegeventils 43 und über Leitungen 115 und 117 in den oberen Bereich des Bremszylindereinlaßventils 60. Das Anlegeventil 43 ist das dritte Ventil des bistabilen Operators und entspricht dem Ventil 8 der Fig. 1.

Hilfsbehälterdruckluft kann über die Leitung 116 zum Pilotaufrechterhaltungsventil 50 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. Pilotdruckzufuhr- bzw. -freigabeventile 41 und 41 A sind offen.
• 4. Das Ventil 63 und das BC-Aufrechterhaltungsventil 64 sind offen.
• 5. Das AR-Abschneidventil 49 und das BC-Auslaßventil 50 sind offen.
• 6. Das Schnellschaltventil 56 und das Pilotdruck­ aufrechterhaltungsventil 62 sind geschlossen.
• 7. Das Wiederaufladungsventil 45 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 offenen AR-Abschneid­ ventil 49 in den Einlaß 110 und zum Choke 47. Zusätzlich kann Hilfsbehälterdruckmittel über die Leitung 109, das offene Ventil 45 und den Choke 44 in den Einlaß 104 hin­ eingelangen und zurück aus dem Dreifachventil über die Einlässe 103 und 101 strömen. Ein Rückschlagventil ist er­ forderlich, um eine Rückströmung an dem Aufladungsventil 45 vorbei zu verhindern. Bei sehr langsamen Bremsrohrdruck­ abfällen würden die Bremsen nicht angelegt werden, da der Hilfsbehälterdruck sich lediglich ohne eine aus­ reichende Druckdifferenz zu erzeugen, über die Membran 59 des Bremsanlegeventils 43 entspannen würde.

Wenn jedoch Bremsrohrdruckabfälle mit ausreichend hohen Geschwindigkeiten auftreten, bewirkt eine Druckdifferenz von ungefähr 0,07 bar an der Membran 59, daß das Bremsanlege­ ventil 43 sich öffnet. Dies ermöglicht, daß der Bremsrohrdruck in der Leitung 101 über das geöffnete Pilotdruckspeicherventil 41 in die Leitung 107 an dem geöffneten Anlegeventil 43 vorbei in die Leitung 127 und in die Kammern E, K und L gelangt. Wenn der Druck in den Kammern K und L sich dem Brems­ rohrdruck in der Kammer J bzw. M auf innerhalb von ungefähr 0,35 bar nähert, schalten die Ventile 49, 50, 56 und 62. Das AR-Abschneidventil 49 schließt, um jede weitere Rück­ leitung von Hilfsbehälterdruck in das Bremsrohr zu unter­ binden. Das BC-Auslaßventil 50 schließt gleichzeitig. Das Schnellbetriebsventil 56 öffnet, um den Bremsrohrdruck von der Leitung 108 in die Leitung 125 zu geben, so daß Luft durch das Prüfventil X, über die Leitung 126 zum offenen BC-Aufrechterhaltungsventil 64, zu dem Choke 65 und über die Leitung 120 in den Bremszylinder gelangt.

Das Pilotdruckaufrechterhaltungsventil 62 öffnet, um über einen Choke 61 und eine Leitung 134 Hilfbehälterdruck in die Kammern E, K und L zu geben. Wenn dort der Druck unge­ fähr 0,1 kp/cm² niedriger als der Bremsrohrdruck ist, schließen die Ventile 41 und 41 A. Zu dieser Zeit ist der bistabile Operator in Einsatzlage und die Kammern werden über den Choke 61 und das Pilotdruckaufrechterhaltungsventil 62 vom Hilfsbehälterdruck gespeist. Das Bremszylindereinlaßventil 60 wird nun dem Bremsrohrdruck in der Kammer C und dem Hilfsbehälterdruck ausgesetzt, welcher über die Leitung 115, das Pilotaufrechterhaltungsventil 62 und die Leitung 116 A in die Kammer D gespeist wird. Das Absenken des Bremsrohrdruckes unter den Hilfsbehälterdruck, wodurch das Anlegen der Bremsen eingeleitet wird, und jede weitere Druckverringerung bewirkt dann, daß das BC-Einlaßventil 60 öffnet und Hilfsbehälterdruck von den Leitungen 113 und 117 über die Leitung 118 in den Bremszylinder und den Choke 66 gelangt. Bis zum Schließen des Ventils 63, bei ungefähr 0,7 bar im Bremszylinder wird außerdem Luft über die Leitung 119, das geöffnete Ventil 63 und die Leitung 120 in den Bremszylinder geführt. Das BC-Einlaßventil 60 ist ein selbstüberlappendes Ventil, da Verringerungen im Bremsrohr­ druck unterhalb des Hilfsbehälterdruckes, welche auch dahin­ gehend wirken, das Ventil 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 D fast ausgeglichen sind, und das BC-Einlaßventil 60 wird erneut geschlossen.

Überlappung

In der Überlappungslage sind alle Ventile mit Ausnahme der Schnellbetriebs- und Pilotaufrechterhaltungsventile 56 und 62 und des Ladeventils 45 geschlossen. Sollte der Bremszylinderdruck nachfolgend auf ungefähr 0,7 bar ab­ sinken, so öffnet das BC-Aufrechterhaltungsventil 64, um Luft vom Bremsrohr über den Choke 65 in den Bremszylinder einzuspeisen, um ihn auf nicht weniger als nominell 0,7 kp/cm² zu halten.

Freigabe

Um eine Freigabe zu bewerkstelligen, wird der Brems­ rohrdruck erhöht, wenn der Bremsrohrdruck in der Kammer F des Pilotdruckspeiseventils 41 und des Freigabeventils 41 A den Druck in der Kammer um ungefähr 0,1 bar überschreitet, bewegt sich die Membran 40 nach oben, um die Ventile 41 und 41 A zu öffnen. Die Öffnung des Pilotdruckspeiseventils 41 führt lediglich Bremsrohrdruck über die Leitung 107 zum geschlossenen Anlegeventil 43, trägt sonst nichts zur Frei­ gabe bei. Die Öffnung des Freigabeventils 41 A oder des Pilotdruckauslaßventils bewirken, daß sich der Pilot­ druck in den Kammern zur Atmosphäre über das Choke 68 ausgleicht. Dieser Choke ist so bemessen, daß sich der Pilotdruck sogar dann verringert, wenn er über das Pilot­ aufrechterhaltungschoke 65 aus dem Hilfsbehälterdruck nachge­ speist wird. Eine Verringerung des Druckes in der Kammer K von ungefähr 0,35 bar führt zur Öffnung des Bremszylinder­ auslaßventils 50 und ermöglicht, daß der Bremszylinder­ druck 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 Bremsrohr­ druck zu bewerkstelligen. Eine entsprechende Verringerung in der Kammer L bewirkt, daß das Schnellserviceventil 56 schließt und damit die weitere Zufuhr von Luft zum Schnell­ betätigungsbehälter 59 und zum Bremszylinder verhindert. Zum gleichen Zeitpunkt verhindert das Schließen des Pilotauf­ rechterhaltungsventils 62 jede weitere Luftzufuhr über den Choke 61 vom Hilfsbehälter her in die Kammern. Der Pilot­ druck fährt genauso wie der Bremszylinderdruck fort, auf den atmosphärischen Druck abzufallen, und zwar mit einer ge­ steuerten Geschwindigkeit, welche durch einen Choke 70 geregelt ist.

Claims (3)

1. Steuerventilvorrichtung zur Steuerung des Pilot­ drucks in einer Pilotdruckleitung (16) im Ansprechen auf eine Veränderung des Steuerdruckes (BP) in einer Steuerdruckleitung (13), aufweisend eine Mehrzahl von­ einander unabhängiger, bei Auftreten einer bestimmten Druckdifferenz öffnender Ventile (8, 30), eine erste Membran (5), die auf eine Druckdifferenz zwischen dem Steuer­ druck (BP) und einem ersten Bezugsdruck (12 bzw. AR) bei Überschreiten eines ersten vorbestimmten Pegels an­ spricht, das erste Ventil (8) öffnet und eine erste Druck­ quelle (14 bzw. AR oder BP) mit der Pilotdruckleitung (16) verbindet, und ferner aufweisend eine zweite Membran (26), die auf eine Druckdifferenz zwischen dem Steuerdruck (32 bzw. BP) und einem zweiten Bezugsdruck (32) bzw. dem Pilot­ druck (16) bei Überschreiten eines zweiten vorbestimmten Pegels anspricht, das zweite Ventil (30) öffnet und die Pilot­ druckleitung (16) mit einem Auslaß (31) verbindet, gekenn­ zeichnet durch eine dritte Membran (19), die auf eine Druck­ differenz zwischen dem Pilotdruck (16, 17) und einem dritten Bezugsdruck (18) bzw. Atmosphäre bei Überschreiten eines dritten, vorbestimmten Pegels anspricht, ein drittes Ventil (21) öffnet und die Pilotdruckleitung (16) mit einer zweiten Druckquelle (23 bzw. AR) verbindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dritte Ventil (21) mit der zweiten Druckquelle (12) über eine Öffnung (23) verbunden ist, die im Verhältnis zu der des ersten Ventils (8) relativ klein ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, zur Verwendung in einem Eisenbahnbremssystem, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das erste Ventil (8) als Bremsanlegeventil, das zweite Ventil (30) als Bremsfrequenzventil und das dritte Ventil (21) als Pilotdruckaufrechterhaltungsventil geschaltet sind.