DE3607299A1 - Druckregler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der automatischen Regelung, insbesondere auf Druckregler der Pneumatiksysteme von Fahrzeugen zur Aufrechterhaltung des Drucks in pneumatischen Bremsanlagen in den vorgegebenen Grenzen, zu ihrer Sicherung gegen übermäßigen Druckanstieg und zum Schutz gegen Verunreinigung mit Möglichkeit der Druckluftentnahme beispielsweise zum Aufpumpen von Reifen.

Am erfolgreichsten kann die vorliegende Erfindung in Konstruktionen von Druckreglern angewendet werden, die bei ihrer Arbeit eine periodische Entlastung des Verdichters und die Aufrechterhaltung des Drucks in den vorgegebenen Grenzen mit bestimmter Genauigkeit sowie eine Erhöhung der Empfindlichkeit und der Betriebszeit desselben gewährleisten.

Bekannt sind Bauarten von Druckreglern (siehe z. B. das Buch von T. M. Jurkovsky u. a. "Avtomobil KamAZ, Ustroistvo, tekhnicheskoe obsluzhivanie, expluatatsia" [Kraftfahrzeug KamAZ, Aufbau, technische Wartung, Betrieb], Verlag DOSAAF, M., 1975, S. 292, Abb. 124), enthaltend ein Gehäuse, das mit einem Eintrittskanal, einem Austrittskanal und einem Entlastungskanal in Verbindung steht, in welchem Gehäuse ein durch eine Vorgabefeder belasteter Kolben angeordnet ist, der mit einer Stange starr verbunden ist und das Gehäuse in zwei Hohlräume aufteilt, wobei in einem von ihnen, der mit der Atmosphäre verbunden ist, sich die Vorgabefeder befindet, und in dem anderen, der mit dem Austrittskanal verbunden ist, sich die Stange befindet, ein Entlastungsventil von Kolbentyp, das zwischen dem Eintritts- und dem Entlastungsventil angeordnet ist, und ein Regelventil. Das Regelventil ist in Form von zwei abgefederten gekuppelten Ventilen ausgebildet, die mit der Stange und dem Gehäuse zusammenwirken, indem sie in einer der Endstellungen der Stange den über dem Kolben liegenden Hohlraum des Entlastungsventils mit der Atmosphäre und in der anderen Endstellung mit dem Hohlraum abwechselnd in Verbindung setzen, der mit dem Austrittskanal in Verbindung steht, in welchem ein Rückschlagventil eingebaut ist.

Die besagte Konstruktion kennzeichnet sich durch einen recht komplizierten Aufbau des Regelventils, das aus zwei Ventilen besteht, durch das Vorhandensein einer Andrückfeder sowie durch das an der starr mit dem Kolben verbundenen Stange vorhandene Dichtungselement, welches einen negativen Einfluß von Reibungskräften und als Folge davon eine Erhöhung der Empfindlichkeitsschwelle des Druckreglers, eine Verschlechterung der Genauigkeitswerte, eine Vergrößerung der Nichtlinearität und der Hysteresis hervorruft (siehe das Buch A. I. Emelyanov und V.A. Emelyanov "Ispolnitelnye ustroistva promyshlennykh regulatorov" [Stelleinrichtungen von industriellen Reglern], M. 1975, S. 64-65). Außerdem kennzeichnet sich diese Konstruktion durch eine erhebliche Schwierigkeit hinsichtlich der Herstellung von sphärischen Sitzen und Sitzflächen für die Abdichtung der Stange sowie hinsichtlich der Erreichung der Gleichachsigkeit der Sitzflächen von Kolben und Stange, die starr miteinander verbunden sind.

Bekannt ist weiterhin ein Druckregler nach dem UdSSR-Urheberschein Nr. 826295, Kl. G 05 D 16/06, veröff. am 30.04.81. Dieser Druckregler enthält ebenfalls ein Gehäuse, das mit einem Eintritts-, einem Austritts- und einem Entlastungskanal in Verbindung steht, in welchem Gehäuse eine durch eine Vorgabefeder belastete Membran angeordnet ist, die das Gehäuse in zwei Hohlräume aufteilt: einen hinter der Membran liegenden, mit der Atmosphäre verbundenen Hohlraum, in dem sich die Vorgabefeder befindet, und einen vor der Membran liegenden, mit dem Austrittskanal verbundenen Hohlraum, in dem sich eine Stange befindet, die an einem Ende mit der Membran starr verbunden ist, ein Entlastungsventil vom Kolbentyp, bei welchem der Kolben hohl mit einer Mittenbohrung und einem Sitz an seiner inneren Stirnfläche ausgeführt ist. Innerhalb des hohlen Kolbens ist ein abgefedertes Regelventil eingebaut, das mit dem Sitz im Hohlraum des Kolbens und mit dem Ende der Stange abwechselnd zusammenwirkt. Hierbei ist in der Stange ein Axial- und ein Radialkanal vorgesehen, welche Kanäle den vor der Membran liegenden Hohlraum mit dem über dem Kolben liegenden Hohlraum des Entlastungsventils mittels des Regelventils verbinden.

Außerdem ist im Entlastungsventil ein Axialkanal ausgeführt, der den Kolbenraum des Entlastungsventils mit dem Entlastungskanal mittels des Regelventils verbindet. Dadurch findet während der Arbeit des Reglers eine periodische Verbindung des über dem Kolben liegenden Hohlraumes des Entlastungsventils mit dem vor der Membran liegenden Hohlraum oder eine Verbindung des über dem Kolben liegenden Hohlraumes des Entlastungsventils mit der Atmosphäre vermittels des Entlastungskanals statt.

Bei der in Rede stehenden Einrichtung ist der Einfluß der Achsabweichung der Stange und des Kolbens, die starr miteinander verbunden sind, ausgeschlossen, da die Stange mit der Membran starr verbunden und das Regelventil in Form eines Tellerventils ausgebildet ist, welches mit der Stange und mit dem Sitz zusammenwirkt, der an der inneren Stirnfläche derselben ausgeführt ist. Das Vorhandensein eines Dichteelementes an der Stange ruft jedoch eine negative Einwirkung von Reibungskräften und als Folge davon eine Erhöhung der Empfindlichkeitsschwelle und eine Verschlechterung der Genauigkeitswerte hervor; das Vorhandensein einer Andrückfeder, die einen Widerstand beim Abheben des Regelventils vom Sitz erzeugt, der an der inneren Stirnfläche des hohlen Kolbens ausgeführt ist, setzt die Empfindlichkeit des Druckreglers herab. Diese Konstruktion kennzeichnet sich auch durch erhebliche Kompliziertheit und beträchtlichen Arbeitsaufwand bei der Herstellung der Sitzflächen für die Abdichtung der Stange und des Sitzes an der inneren Stirnfläche des hohlen Kolbens.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Druckregler zu schaffen, bei dem die konstruktive Ausführung des Regelventils eine Vereinfachung der Konstruktion sowohl des Ventils selber als auch des Druckreglers im ganzen sowie eine Verminderung des Metallanteils und des Arbeitsaufwandes bei der Herstellung des Reglers, eine Erhöhung der Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit durch Vermeidung des Einflusses von Reibungskräften und Sitzstellen an der Stange und Ausschaltung der Rückführfeder auf die Empfindlichkeit des Druckreglers gewährleisten würde.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß im Druckregler, der ein Gehäuse, welches mit einem Eintritts-, einem Austritts- und einem Entlastungskanal in Verbindung steht, in welchem Gehäuse eine durch eine Vorgabefeder belastete Membran angeordnet ist, die das Gehäuse in zwei Hohlräume aufteilt: einen hinter der Membran liegenden, mit der Atmosphäre verbundenen Hohlraum, in dem sich die Vorgabefeder befindet, und einen vor der Membran liegenden, mit dem Austrittskanal verbundenen Hohlraum, in dem sich eine Stange befindet, die an einem Ende mit der Membran starr verbunden ist, ein Entlastungsventil vom Kolbentyp, welches zwischen dem Eintritts- und dem Entlastungskanal angeordnet ist, ein Regelventil, das mit der Stange beweglich verbunden ist und den über dem Kolben liegenden Hohlraum des Entlastungsventils abwechselnd in einer der Endstellungen der Stange mit der Atmosphäre und in der anderen Endstellung mit dem vor der Membran liegenden Hohlraum in Verbindung setzt, und ein Rückschlagventil enthält, das im Austrittskanal vor der Verbindungsstelle desselben mit dem vor der Membran liegenden Hohlraum in Strömungsrichtung des Arbeitsmittels eingebaut ist, erfindungsgemäß das Regelventil in Form einer Düse, welche zwischen dem vor der Membran liegenden Hohlraum und dem über dem Kolben liegenden Hohlraum des Entlastungsventils angeordnet ist und in welcher das freie Ende der Stange mit einem Spalt in bezug auf die Düsenwände untergebracht ist, und einem elastischen torusförmigen Ring besteht, der mit einer Vorspannung an einer Ringeindrehung angebracht ist, die an der Stange ausgeführt und mittels eines Radial- und eines Axialkanals in der Stange mit der Atmosphäre in Verbindung steht, wobei der Ring in einer der Endstellungen der Stange sich gegen die Kante der Düse und die der Kante gegenüberliegende Fläche der Eindrehung abstützt, indem er den über dem Kolben liegenden Hohlraum des Entlastungsventils mit der Atmosphäre verbindet, während er in der anderen Endstellung sich gegen die beiden Flächen der Ringeindrehung abstützt, indem er den über dem Kolben liegenden Hohlraum des Entlastungsventils mit dem vor der Membran liegenden Hohlraum verbindet.

Dadurch, daß in dem erfindungsgemäßen Druckregler das Regelventil in Form einer Düse und einer in dieser mit einem Spalt untergebrachten Stange sowie eines torusförmigen elastischen Rings ausgebildet ist, wurde es möglich, die Konstruktion sowohl des Regelventils selbst als auch des Druckreglers im ganzen zu vereinfachen.

Die Anordnung des freien Endes der Stange in der Düse mit einem Spalt gewährleistet, daß der Einfluß der Reibungskräfte und der Achsabweichung auf die Verschiebung derselben und als Folge davon auf die Empfindlichkeit des Druckreglers ausgeschlossen wird, und schaltet auch die Notwendigkeit aus, Sitzflächen auszuführen und einen Dichtring anzubringen.

Der gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführte Druckregler ist nicht kompliziert bei der Herstellung und betriebssicher.

Es ist zweckmäßig, an der Stange einen als ringförmiger Vorsprung ausgebildeten Begrenzer des Wegs des Rings anzubringen und ihn zwischen der Ringeindrehung und der Membran anzuordnen.

Bei einer solchen Ausführung wird die Begrenzung des Weges des Rings bei dessen Zusammenwirkung mit der Düse sichergestellt, wodurch seine Endstellungen bei der Verbindung des über dem Kolben liegenden Hohlraumes des Entlastungsventils mit der Atmosphäre bestimmt werden.

Hierbei ist es wünschenswert, die Arbeitsfläche des Begrenzers in einem Abstand von der nahegelegenen Kante der Ringeindrehung anzuordnen, der kleiner als der halbe Durchmesser des Querschnitts des torusförmigen Rings ist, d. h. solcherweise, daß der Mittelpunkt des Querschnitts des torusförmigen Rings bei dessen Abstützung gegen die Arbeitsfläche des Begrenzers in einem Abstand liegt, der größer oder gleich dem Abstand ist von der Arbeitsfläche des Begrenzers bis zu der bei dieser Arbeitsfläche nahegelegenen Fläche der Eindrehung.

Dies ermöglicht die Rückführung des torusförmigen Rings in die Ringeindrehung aus der Endstellung, in welcher er sich gegen den Begrenzer abstützt. Hierdurch entfällt die Notwendigkeit, eine Andrückfeder des Ventils einzubauen.

Es ist zweckmäßig, die Abmessungen des Rings und der Ringeindrehung ausgehend von der Bedingung der Einhaltung des Verhältnisses

D₁ 1,5b₁

zu wählen, worin bedeuten:

D₁- Durchmesser des Querschnitts des torusförmigen Rings; b₁- Breite der zylindrischen Ringeindrehung.

Hierdurch werden eine fixierte Lage des torusförmigen Rings in der Ringeindrehung und die Möglichkeiten seines Übergangs in die Endstellung gewährleistet, bei der der Ring mit der Arbeitsfläche des Begrenzers und der ihm nahegelegenen Fläche der Ringeindrehung kontaktiert, wobei die zweite Fläche der Ringeindrehung mit dem torusförmigen Ring nicht kontaktiert.

Es ist weiterhin zweckmäßig, die Abmessungen des Rings und der Düse ausgehend von der Bedingung der Einhaltung des Verhältnisses

D₂ < D₃ < D₄

zu wählen, worin bedeuten:

D₂ - mittlerer Durchmesser des torusförmigen Rings,
D₃ - Durchmesser der Düse,
D₄ - Innendurchmesser des torusförmigen Rings.

Dies gewährleistet bei der Zusammensetzung des torusförmigen Rings mit der Düse die Entstehung eines Kräftemomentes, das den torusförmigen Ring in die Endstellung bringt, bei welcher sich dieser von der bei der Düse nahegelegenen Fläche der Eindrehung löst und mit der Arbeitsfläche des Begrenzers kontaktiert. Dabei ist das freie Ende der Stange in der Düse mit einem Spalt in bezug auf die Wände derselben untergebracht.

Um den Verschleiß des torusförmigen Rings in der Zone des Kontaktes mit der Düse zu eliminieren und seine Betriebszeit zu erhöhen, ist es erwünscht, die Düse auf der Seite des unter der Membran liegenden Hohlraumes in Form eines zylindrischen Vorsprungs auszubilden, der im Fuß in einen Kegel übergeht, in welchem Kanäle zur Verbindung des unter der Membran liegenden Hohlraumes mit der Atmosphäre ausgeführt sind.

Man kann die Kanäle als Radialnuten im Kegel ausbilden.

Andere Vorteile der Erfindung werden aus den folgenden konkreten Beispielen ihrer Ausführung und aus den Zeichnungen verständlicher; es zeigt

Fig. 1 den erfindungsgemäßen Druckregler im Längsschnitt bei einer der Endstellungen des Regelventils, wobei das Entlastungsventil geschlossen ist;

Fig. 2 die Einzelheit A in Fig. 1, vergrößert;

Fig. 3 den erfindungsgemäßen Druckregler bei einer der Endstellungen des Regelventils, wobei das Entlastungsventil geöffnet ist;

Fig. 4 die Einzelheit B in Fig. 3, vergrößert;

Fig. 5 das Regelventil in einer der Endstellungen mit der Düse, die in Form eines mit einem Kegel gekoppelten zylindrischen Vorsprungs ausgebildet ist;

Fig. 6 die Draufsicht auf die Düse gemäß Fig. 5.

Der Druckregler enthält ein Gehäuse 1 (Fig. 1) mit einem Eintrittskanal 2, einem Austrittskanal 3 und einem Entlastungskanal 4, in welchem Gehäuse eine Stelleinrichtung in Gestalt einer Membran 5 mit unterer Scheibe 6 und oberer Scheibe 7 angeordnet ist, die mit einer Stange 8 in Verbindung steht und durch eine Vorgabefeder 9 belastet ist. Die Membran 5 teilt das Gehäuse 1 in einen vor der Membran liegenden Hohlraum 10, der über eine Öffnung 11 mit dem Austrittskanal 3 in Verbindung steht, und einen hinter der Membran liegenden Hohlraum 12, der mittels einer Öffnung 13 mit der Atmosphäre in Verbindung steht und in dem sich die Vorgabefeder 9 befindet. Außerdem ist im Gehäuse 1 zwischen dem Eintrittskanal 2 und dem Entlastungskanal 4 ein Entlastungsventil 14 vom Kolbentyp eingebaut, und in dem vor der Membran liegenden Hohlraum 10 befindet sich ein Regelventil, das aus einer Düse 15 (Fig. 2) und einem elastischen torusförmigen Ring 16 besteht, der mit Vorspannung an einer zylindrischen Ringeindrehung 17 angebracht ist, welche an der Stange 8 ausgeführt ist, die mit einem mit der Membran 5 zusammenwirkenden Begrenzer 18 versehen ist. Der Begrenzer 18 stellt einen ringförmigen Vorsprung an der Stange 8 zwischen der Ringeindrehung 17 und der Membran 5 dar. Die zylindrische Ringeindrehung 17 ist über einen Radikalkanal 19 und einen Axialkanal 20 der Stange 8 und die Öffnung 13 im oberen Deckel 21 (Fig. 1) des Gehäuses 1 mit der Atmosphäre verbunden. Das freie Ende 22 (Fig. 2) der Stange 8 ist mit einem Spalt in der Düse 15 untergebracht, die zwischen dem Austrittskanal 3 und dem über dem Kolben liegenden Hohlraum 23 des Entlastungsventils 14 angeordnet ist. Der Hohlraum 23 ist durch das Gehäuse 1 und den hohlen Kolben 24 des Entlastungsventils 14 gebildet.

Die zylindrische Ringeindrehung 17 (Fig. 2) mit Flächen 25 und 26 ist der Sitz des elastischen torusförmigen Rings 16 an der Stange 8. Der elastische torusförmige Ring 16 ist an der Stange 8 mit der Möglichkeit der abwechselnden Zusammenwirkung mit der Kante 27 der Düse 15, mit der Fläche 25 und der Arbeitsfläche 28 des Begrenzers 18 (wie dies in Fig. 2 gezeigt ist) oder mit den Flächen 25 und 26 der zylindrischen Ringeindrehung 17 (wie dies in Fig. 4 gezeigt ist) angeordnet. Der Mittelpunkt des Querschnitts des elastischen torusförmigen Rings 16 liegt bei der Zusammenwirkung des letzteren mit der Arbeitsfläche 28 des Begrenzers 18, der Fläche 25, der Kante 27 der Düse 15 unterhalb des Niveaus der Fläche 25 der zylindrischen Ringeindrehung 17 der Stange 8.

Die Fläche 25 ist in einem Abstand kleiner als der halbe Durchmesser D₁ des Querschnitts des elastischen torusförmigen Rings 16 von der Arbeitsfläche 28 des Begrenzers 18 ausgeführt. Hierbei sind die Verhältnisse eingehalten:

D₁ 1,5b₁, D₂ < D₃ < D₄,

worin bedeuten:

D₁- Durchmesser des Querschnitts des elastischen torusförmigen Rings 16; b₁- Breite der zylindrischen Ringeindrehung 17; D₂- Durchmesser der Mittelpunkte der Querschnitte des elastischen torusförmigen Rings 16, D₃- Durchmesser der Düse 15, D₄- Innendurchmesser des elastischen torusförmigen Rings 16 (Fig. 4).

Das Entlastungsventil 14 (Fig. 3) ist in Form einer Klappe 29 und eines Sitzes 30 ausgebildet, welcher durch den unteren Deckel 31 des Gehäuses 1 fixiert wird. Die Klappe 29 ist durch eine Feder 32 angedrückt. Zur Reinigung der Druckluft von Feststoffteilchen ist innerhalb des Gehäuses 1 ein (nicht gezeichnetes) Filter eingebaut. Zur Begrenzung des Weges der Klappe 29 ist im unteren Deckel 31 ein Anschlag 33 ausgeführt.

In der Ausgangslage ist die Membran 5 vermittels der Feder 9 an einen Anschlag 34 (Fig. 2) angedrückt, während die Klappe 29 des Entlastungsventils 14 an den Sitz 30 angepreßt ist.

Im Austrittskanal 3 ist ein Rückschlagventil 35 eingebaut, das den Eintrittskanal 2 und den Austrittskanal 3 trennt. Das Ventil 35 ist vor der Stelle der Verbindung des Kanals 3 mit dem vor der Membran liegenden Hohlraum 10 in Strömungsrichtung des Arbeitsmittels, d. h. vor der Öffnung 11, eingebaut.

Der Druckregler ist mit einem Sicherheitsventil und einem Ventil zur Druckluftentnahme z. B. zum Aufpumpen von Reifen (beide Ventile sind nicht gezeigt) ausgestattet.

Bei der in Fig. 5, 6 gezeigten Ausführungsform des Regelventils ist zur Vermeidung des Verschleißes in der Zone des Kontaktes der Kante 27 der Düse mit dem torusförmigen Ring 16 die Düse 15 in Form eines zylindrischen Vorsprungs 36 ausgebildet, der im Fuß mit einem Kegel 37 gekoppelt ist, in welchem Kanäle - Radialnuten 38 - zur Verbindung des vor der Membran liegenden Hohlraumes mit der Atmosphäre ausgeführt sind.

Die Konfigurationen des zylindrischen Vorsprungs 36 und des Kegels 37 sind ausgehend von der Bedingung gewählt:

α = 2°-10°
h = (0,05-0,15)D₁,

worin bedeuten:

α - Winkel der Seitenlinie des Kegels 37 mit der Grundfläche des Kegels 37, h - Höhe des zylindrischen Vorsprungs 36 der Düse 15.

Der Druckregler arbeitet folgenderweise:
Die Druckluft wird von einem Verdichter dem Eintrittskanal 2 (Fig. 1) und über die Innenräume des Gehäuses 1 und das Filter dem Rückschlagventil 35 zugeführt, indem sie dieses abdrückt und weiter über den Austrittskanal 3 einem Verbraucher in das Pneumatiksystem zugeleitet wird.

Hierbei gelangt ein Teil der Luft über die Öffnung 11 im Gehäuse 1 in den Hohlraum 10 vor der Membran 5.

Die Klappe 29 des Entlastungsventils 14 ist unter dem Druck der Feder 32 an den Sitz 30 angedrückt und verhindert den Austritt der in den Eintrittskanal 2 gelangenden Druckluft in die Atmosphäre. In diesem Augenblick kontaktiert der torusförmige Ring 16 (Fig. 2), der durch die Kante 27 der Düse 15 angedrückt ist, mit der Arbeitsfläche 28 des Begrenzers 18 und mit der Fläche 25 der zylindrischen Ringeindrehung 17. Der über dem Kolben liegende Hohlraum 23 (Fig. 1) des Entlastungsventils 14 ist über den Spalt zwischen dem freien Ende 22 (Fig. 2) der Stange 8 und den Wänden der Düse 15, die Kanäle 19 und 20, den Innenraum des oberen Deckels 21 (Fig. 1) und die Öffnung 13 mit der Atmosphäre verbunden. Hierbei stützt sich die untere Scheibe 6 der Membran 5 gegen den Anschlag 34 des Gehäuses 1 ab und schließt dadurch eine Verformung des torusförmigen Rings 16 unter der Kraftwirkung der Vorgabefeder 9 aus.

Beim Erreichen eines vorgegebenen Drucks im Pneumatiksystem, auf den die Vorgabefeder 9 eingeregelt ist, hebt sich die Membran und verschiebt die Stange 8 (Fig. 3, 4) nach oben, wobei der torusförmige Ring 16 von der Einwirkung der Kante 27 der Düse 15 frei wird und sich unter der Wirkung der Elastizitätskräfte, die auf seine Rückführung in die Ringeindrehung gerichtet sind, sich auf ihre Flächen 25 und 26 setzt, wodurch die Ringeindrehung 17 von dem über dem Kolben liegenden Hohlraum 23 des Entlastungsventils 14 getrennt wird.

Der Ring 16, der nur die Fläche 25 berührt, befindet sich in einer instabilen Lage. In dieser Lage kontaktiert der torusförmige Ring 16 über seine gesamte Innenfläche mit der Fläche 25 (Fig. 2, 4) der zylindrischen Ringeindrehung 17, welche Fläche einen etwas größeren Durchmesser als der Innendurchmesser des Rings 16 (montiert mit Vorspannung) hat, und der Mittelpunkt des Querschnitts des torusförmigen Rings 16 befindet sich unterhalb des Niveaus der Fläche 25 der Ringeindrehung 17, wobei das entstehende und in dieser Lage wirkende Moment das Aufsetzen des torusförmigen Rings 16 auf zwei Flächen 25 und 26 der zylindrischen Ringeindrehung 17 beim Hub der Membran 5 mit der Stange 8 gewährleistet.

Hierbei wird die Möglichkeit der Einwirkung der Kante 27 der Düse 15 auf den Ring 16 ausgeschlossen.

Die Anbringung des torusförmigen Rings 16 mit Vorspannung an der zylindrischen Ringeindrehung 17 gewährleistet die erforderliche Dichtheit in den Endstellungen des torusförmigen Rings 16, und zwar beim Kontakt des torusförmigen Rings 16 entweder mit zwei Flächen 25 und 26 der zylindrischen Ringeindrehung oder mit der Fläche 25 der zylindrischen Ringeindrehung 17 und der Kante 27 der Düse 15. Der Kontakt des Rings 16 mit der Arbeitsfläche 28 des Begrenzers 18 gewährleistet seine Lagefixierung und begünstigt auch die Entstehung von zusätzlichen Elastizitätskräften in ihm selber, welche wiederum seine Verschiebung in Richtung der Rückführung in die Lage des Kontaktes mit den zwei Flächen 25 und 26 der zylindrischen Ringeindrehung 17 fördern und sein Festkleben verhindern.

Die Größe der zusätzlichen Elastizitätskräfte im torusförmigen Ring 16 wird durch die Größe der Verformung des Rings 16 bestimmt.

Die Verformung des Rings 16 infolge der Einwirkung der Vorgabefelder 9 auf die Membran 5 wird durch die Anlage der Scheibe 6 an den Anschlag 34 des Gehäuses 1 begrenzt, was lediglich den Kontakt des Rings 16 mit der Arbeitsfläche 28 des Begrenzers 18 ohne weitere Verformung gewährleistet.

Der weitere Hub der Stange 8 (Fig. 3, 4) ermöglicht es der Druckluft, aus dem unter der Membran liegenden Hohlraum 10 über den Spalt zwischen dem torusförmigen Ring 16 und der Kante 27 der Düse 15 sowie über den Spalt zwischen dem freien Ende 22 der Stange 8 und den Wänden der Düse 15 in den über dem Kolben liegenden Hohlraum 23 des Entlastungsventils 14 überzutreten.

Unter der Wirkung des Drucks im Hohlraum 23 beginnt der Kolben 24 zusammen mit der Klappe 29 des Entlastungsventils 14 sich nach unten zu bewegen, indem er die Feder 32 des Entlastungsventils 14 bis zu ihrer Berührung mit dem Anschlag 33 zusammendrückt. Hierbei wird die Öffnung im Sitz 30 freigegeben, und die Druckluft strömt längs der Wände des Gehäuses 1 und des unteren Deckels 31 über das Entlastungsventil 14 in die Atmosphäre, d. h., es findet das Umpumpen der Luft aus dem Verdichter in die Atmosphäre (Fig. 3) statt.

Der Druck im Hohlraum des Gehäuses 1 zwischen dem Eintrittskanal 2 und dem Rückschlagventil 35 wird niedriger, wobei das Rückschlagventil 35 geschlossen wird.

Beim Verbrauch der Druckluft nimmt der Druck im Pneumatiksystem und im vor der Membran liegenden Hohlraum 10 ab.

Bei der Druckabsenkung auf den vorgegebenen Wert entspannt sich die Vorgabefeder 9 (Fig. 2), die Membran 5 senkt sich ab und verschiebt die Stange 8 nach unten, indem sie das Einströmen der Druckluft aus dem Hohlraum 10 in den Hohlraum 23 absperrt, weil sich der torusförmige Ring 16 auf die Kante 27 der Düse 15 setzt und mit der Arbeitsfläche 28 des Begrenzers 18 und der Fläche 25 der zylindrischen Ringeindrehung 17 der Stange 8 kontaktiert. Die untere Scheibe 6 der Membran 14 stützt sich dabei gegen den Anschlag 34 des Gehäuses 12 ab. Der Hohlraum 23 des Ventils 14 wird über den Spalt zwischen dem freien Ende 22 der Stange und den Wänden der Düse 15, die Kanäle 19 und 20, den Innenraum des oberen Deckels 21 und die Öffnung 13 mit der Atmosphäre in Verbindung gesetzt. In diesem Augenblick verschiebt die Feder 32, indem sie sich entspannt, die Klappe 29 und den Kolben 24 des Entlastungsventils 14 nach oben und drückt den Sitz 30 an die Klappe 29 an. Der Austrittskanal wird dabei vom Entlastungsventil 14 und der Atmosphäre getrennt.

Es setzt der Prozeß des Einpumpens der Luft in die pneumatische Bremsanlage ein. Der Prozeß wiederholt sich.

Zur Vermeidung des Verschleißes des torusförmigen Rings 16 in der Zone seines Kontaktes mit der Kante 27 der Düse 15 (Fig. 2) und zur Erhöhung der Betriebszeit derselben ist die Kante 27 der Düse 15 in Form eines zylindrischen Vorsprungs 36 (Fig. 5, 6) ausgebildet, der im Fuß mit einem Kegel 37 gekoppelt ist, in welchem Radialnuten 38 ausgeführt sind.

Bei einer solchen Ausführung wirkt der torusförmige Ring 16 bei der Einwirkung auf die Kante 27 der Düse 15 zuerst mit dem zylindrischen Vorsprung 36 zusammen und wird in der Kontaktzone in den Grenzen der Elastizität seines Materials verformt, indem er dabei die Dichtheit in der Kontaktzone gewährleistet. Bei der weiteren Einwirkung der Kante 27 der Düse 15 beginnt der Ring 16 mit der Oberfläche des Kegels 37 zu kontaktieren, wodurch die weitere Verformung des torusförmigen Rings 16 in der Zone des Kontaktes mit der Kante 27 und der Verschleiß derselben in der Kontaktzone vermieden werden.

Auf diese Weise wird die Hauptbelastung, die auf den torusförmigen Ring 16 wirkt und zur Überführung desselben in die Endstellung erforderlich ist, bei welcher er von der nahestehenden Fläche 26 der Ringeindrehung 17 abhebt und sich gegen die Arbeitsfläche 28 des Begrenzers 18 abstützt, von der Oberfläche des torusförmigen Rings 16 aufgenommen, die mit der Oberfläche des Kegels 37 kontaktiert, was seine Verformung und seinen Verschleiß wegen der großen Kontaktfläche ausschließt. Hierbei wird die Zuführung der Druckluft zum zylindrischen Vorsprung 36 der Düse 15 durch die Radialnuten 38 sichergestellt.

Claims (8)

1. Druckregler, enthaltend

• - ein Gehäuse (1), das mit einem Eintrittskanal, einem Austrittskanal und einem Entlastungskanal (2, 3, 4) in Verbindung steht, in welchem Gehäuse eine durch eine Vorgabefeder (9) belastete Membran (5) angeordnet ist, die das Gehäuse (1) in zwei Hohlräume (12, 10) aufteilt: einen hinter der Membran liegenden, mit der Atmosphäre verbundenen Hohlraum, in dem sich die Vorgabefeder (9) befindet, und einen vor der Membran liegenden, mit dem Austrittskanal (3) verbundenen Hohlraum, in dem sich eine Stange (8) befindet, die an einem Ende mit der Membran (5) starr verbunden ist,
• - ein Entlastungsventil (14) vom Kolbentyp, das zwischen dem Eintritts- und dem Entlastungskanal (2, 4) angeordnet ist,
• - ein Regelventil, das mit der Stange (8) beweglich verbunden ist und den über dem Kolben liegenden Hohlraum (23) des Entlastungsventils (14) abwechselnd in einer der Endstellungen der Stange (8) mit der Atmosphäre und in der anderen Endstellung mit dem vor der Membran liegenden Hohlraum (10) in Verbindung setzt, und
• - ein Rückschlagventil (35), das im Austrittskanal (3) auf dem Abschnitt vor der Verbindungsstelle dieses Kanals (3) mit dem vor der Membran liegenden Hohlraum (10) in Strömungsrichtung des Arbeitsmittels, eingebaut ist,

dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil aus

• - einer Düse (15), welche zwischen dem vor der Membran liegenden Hohlraum (10) und dem über dem Kolben liegenden Hohlraum (23) des Entlastungsventils (14) angeordnet ist und in welcher das freie Ende (22) der Stange (8) mit einem Spalt in bezug auf die Düsenwände untergebracht ist,
• - und einem elastischen torusförmigen Ring (16) besteht, der mit Vorspannung an einer Ringeindrehung (17) angebracht ist, die an der Stange (8) ausgeführt und mittels eines Radialkanals (19) mit dem Axialkanal (20) der Stange (8) verbunden ist, welcher seinerseits mit der Atmosphäre in Verbindung steht, wobei der Ring (16) in einer der Endstellungen der Stange (8) sich gegen die Kante (27) der Düse (15) und die der Kante (27) gegenüberliegenden Fläche (25) der Eindrehung abstützt, indem er den über dem Kolben liegenden Hohlraum (23) des Entlastungsventils (14) mit der Atmosphäre verbindet, während er in der anderen Endstellung sich gegen die beiden Flächen (25, 26) der Ringeindrehung (17) abstützt, indem er den über dem Kolben liegenden Hohlraum (23) des Entlastungsventils (14) mit dem vor der Membran liegenden Hohlraum (10) verbindet.

2. Druckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange (8) mit einem Begrenzer (18) des Wegs des Rings (16) versehen ist, welcher in Form eines ringförmigen Vorsprungs ausgebildet ist, der zwischen der Ringeindrehung (17) und der Membran (15) angebracht ist.

3. Druckregler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsfläche (28) des Begrenzers (18) sich von der nahegelegenen Kante (25) der Ringeindrehung (17) in einem Abstand befindet, der kleiner als der halbe Durchmesser (D₁) des Querschnitts des torusförmigen Rings (16) ist.

4. Druckregler nach einem beliebigen der Ansprüche 1, 2, 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen des Rings (16) und der Ringeindrehung (17) ausgehend von der Bedingung der Einhaltung des Verhältnisses D₁ 1,5bgewählt sind, worin bedeuten:D₁- Durchmesser des Querschnitts des torusförmigen Ringes, b- Breite der zylindrischen Ringeindrehung.

5. Druckregler nach einem beliebigen der Ansprüche 1, 2, 3, 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen des Rings (16) und der Düse (15) ausgehend von der Bedingung der Einhaltung des Verhältnisses D₂ < D₃ < D₄gewählt sind, worin bedeuten:D₂ - mittlerer Durchmesser des torusförmigen Rings,
D₃ - Durchmesser der Düse,
D₄ - Innendurchmesser des torusförmigen Rings.

6. Druckregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (15) auf der Seite des unter der Membran liegenden Hohlraumes (10) in Form eines zylindrischen Vorsprungs (36) ausgebildet ist, der in einen Kegel (37) übergeht, wobei der torusförmige Ring (16) in der Endstellung der Stange (8) gleichzeitig mit der Kante des zylindrischen Vorsprungs (36) und mit der Oberfläche des Kegels (37) zusammenwirkt, in welchem Kanäle zur Verbindung des vor der Membran liegenden Hohlraumes (10) mit der Atmosphäre ausgeführt sind.

7. Druckregler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle als Radialnuten (38) ausgebildet sind.