DE4133087C2 - Umschalteinrichtung für ein mehrlösiges Steuerventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein mehrlösiges Steuerventil mit einer Um­ schalteinrichtung, durch die Druckluftbremsen sowohl mehrlösig als auch einlösig betrieben werden können.

Bekannt sind einlösige Steuerventile, welche durch Hinzufügen einer Zusatzeinrichtung, beispielsweise eines Dreidruckorganes, auch mehrlösig betrieben werden können. Diese Kategorie von Steuer­ ventilen sind, bedingt durch das Wirkungsprinzip, erschöpfbar, und damit für eine Zulassung im internationalen Verkehr nicht geeignet. Bekannt, in den DE 33 38 699 A1 und 3 327 903 A1 beschrieben und in der Praxis realisiert, sind auch technische Lösungen für eine Löse­ erleichterung, welche die Umstellbarkeit mehrlösig/einlösig ein­ schließen bzw. nahe legen.

Bei ihnen wird zur Steuerung der Angleichung die Druckdifferenz zwischen der Steuerkammer und der Leitung ausgenutzt.

Der Grundgedanke dieser technischen Lösung bedingt ein gesondertes Angleichvolumen mit der Folge vermehrter bewegter Abdichtungen der Steuerkammer.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Umschalteinrichtung für ein mehrlösiges Steuerventil zur Verwendung bei einlösigem Betrieb zu schaffen, bei der im Rahmen der überwacht gesteuerten Angleichung zusätzlich bewegte Radialdichtungen gegenüber der Steuerkammer total gemieden und die Zahl der axial wirkenden Dichtelemente auf ein Mini­ mum beschränkt sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel für die Erfindung eine Umschalteinrichtung schematisch in seinen für die Erfindung wesent­ lichen Teilen dargestellt.

Die Umschalt­ einrichtung ist über die Leitung 32 sowohl mit der durchgehenden Hauptluftleitung 31, als auch über den Leitungsast 29 mit der Steuerkammer 37 eines bekannten mehr­ lösigen Steuerventiles 34 verbunden, welches seinerseits eben­ falls Verbindung hat zur Hauptluftleitung 31, zum Vorratsluftbe­ hälter 35 und zum Bremszylinder 36.

Dabei ergibt sich für die Umschalteinrichtung folgende Ausgestaltung: In einem Gehäuse 1 ist durch eine Feder 2 ein an einem Ende als Federteller 3 ausgebildeter, einem Ventilorgan 4 zugehöriger und im Gehäuse 1 gasdicht geführter Ventilschaft 5 im Schließsinn des Ventilorganes 4, und durch eine weitere Feder 6 über einen am Ge­ häuseanschlag 7 anliegenden Federteller 8 in spiegelbildlicher Lage zur Feder 2 verspannt. Zwischen den auf gemeinsamer Achse gelegenen Federtellern 3 und 8 wird ein gegen die Feder 2 und 6 beweglicher Kolben 9 geführt, dessen mit einem Hohlraum 10 ausge­ stattete Kolbenstange 11 eine Gehäusewand 12 durchdringt, die einen der Unterseite des Kolbens 9 zugekehrten und mit einer Leitung 32 verbundenem Druckraum 13 von einem mit der Atmosphäre verbun­ denem Raum 14 trennt. Die Gehäusewand weist zugleich eine die Kolben­ stange 11 gasdicht umschließende Ringkammer 15 auf, die in der Hub­ mittenlage des Kolbens 9 über eine am unteren Ende der Kolbenstange 11 eingebrachte und als Drossel ausgeführte Radialbohrung 16 mit dem Hubraum 10 in Verbindung steht. Der Hubraum 10 ist über eine an seinem oberen Ende eingebrachte Radialbohrung 17 ständig mit einem der Oberseite des Kolbens 9 zugekehrtem Druckraum 18 verbunden. Das Ventilorgan 4 weist außer dem ihm zugeordneten Sitz 25 einen mit ihm fest verbundenen Schieber 26 auf, in dessen Hubbereich Radial­ bohrungen 27 und 28 angeordnet sind, welche zugleich eine in ihrem Querschnitt veränderliche Verbindung eines Leitungsastes 29 zu einem den Sitz 25 umgebenden Raum 30 bilden.

Die Radialbohrung 28 kann ersetzt werden durch mehrere kalibrierte Radialbohrungen, welche in der Zylinderführung des Schiebers 26 auf einer wendelartigen Linie angeordnet sind, wobei die Steigung dieser Wendel mit dem Hub des Schiebers 26 abgestimmt ist.

Durch diese Anordnung erfolgt die Angleichung des Steuerkammerdruckes in Bezug auf die Zeit nicht zweistufig, sondern angenähert konti­ nuierlich. Der dem Ventilorgan 4 nachfolgende Leitungsast 19 mündet über eine Drossel 20 und ein Rückschlagventil 21 in den Druckraum 13, wobei sich das Rückschlagventil 21 öffnungsseitig im Kontakt­ bereich eines Kolbens 22 befindet, dessen dem Rückschlagventil 21 zugewandte Fläche den Druck des Druckraumes 13 empfängt. Die dem Rückschlagventil abgewandte Fläche ist durch eine Feder 23 im Schließsinn des Rückschlagventiles 21 belastet.

In die Verbindung des Druckraumes 13 zu einer Leitung 32 ist ein Umschaltorgan 33 eingefügt, welches sowohl die Verbindung als auch die Trennung bei gleichzeitiger Leerung des Druckraumes 13 herzu­ stellen vermag.

Es ergibt sich folgende Wirkung:
Bei einer Anhebung des Druckes in der Hauptluftleitung 31 von 0 auf 5 bar, wobei die Druckverläufe im Vorratsluftbehälter 35, im Brems­ zylinder 36 und in der Steuerkammer 37 in bekannter Weise erfolgen, gelangt Druckluft über die Leitung 32 und das Umschaltorgan 33 in den Druckraum 13, zugleich auch in den das Rückschlagventil 21 um­ gebenden Raum und belastet zunehmend den Kolben 22 gegen die Kraft der Feder 23. Mit Erreichen eines der Vollbremsung entsprechenden Sollwertes von 3,5 bar bewegt sich der Kolben 22 in die rechte End­ lage und gibt das bis zu diesem Zeitpunkt gesperrte Rückschlagventil 21 frei. Der im Druckraum 13 steigende Druck bewegt den Kolben 9 gegen die Kraft der Feder 2 aufwärts bis die Radialbohrung 16 aus der Ringkammer 15 heraus in den Druckraum 13 gelangt. An diesem Aufwärtshub nimmt das Ventilorgan 4 teil und gibt den Sitz 25 frei, so daß über Leitungsast 29 Radialbohrungen 27 und 28, Leitungsast 19 und Drossel 20 Luft aus der Steuerkammer 37 bis zum Rückschlag­ ventil 21 gelangt.

Die Druckluft aus dem Raum 13 tritt über die Radialbohrung 16 in den Hohlraum 10 ein und gelangt über die Radialbohrung 17 in die Druckkammer 18. Damit wird im Druckraum 18 ein Vergleichsdruck auf­ gebaut. Bei eintretendem Beharrungszustand bewegt sich der Kolben 9 durch die Kraft der Feder 2 soweit abwärts, bis das Eintauchen der Radialbohrung 16 in die Ringkammer 15 die Trennung des Druckraumes 18 vom Druckraum 13 vollzogen hat. Dabei bleibt das Ventilorgan 4 von seinem Sitz 25 abgehoben.

Bei Ausführung einer Vollbremsung, das heißt Absenkung des Druckes in der Leitung 31 und damit im Druckraum 13, senkt sich der Kolben 9 gegen die Kraft der Feder 6 herab, bis die Radialbohrung 16 in den mit der Atmosphäre verbundenen Raum 14 übertritt. Somit wird nach Maßgabe des Druckes im Druckraum 13 der Vergleichsdruck im Druckraum 18 über die Radialbohrung 17, Hohlraum 10 und Radial­ bohrung 16 zur Atmosphäre abgebaut.

Insbesondere aber wird stets bei fallendem Druck im Druckraum 13 das Ventilorgan 4 geschlossen und die Steuerkammer 37 bleibt un­ beeinflußt. Das Steuerventil 34 arbeitet normal in bekannter Weise, zum Beispiel auch abgestuft beim Bremsen, bei entsprechenden Druck­ änderungen in der Leitung.

Bei der Ausführung einer Schnellbremsung laufen alle Vorgänge in gleicher Weise ab, lediglich der Kolben 22 gelangt nach Unter­ schreiten von 3,5 bar in die linke Endlage und sperrt damit das Rückschlagventil 21. Wird nach Ausführung einer Vollbremsung der Druck in der Hauptluftleitung 31 und damit im Druckraum 13 angehoben, so bewegt sich der Kolben 9 bei einer ersten Anhebungsstufe in schon erwähnt er Weise aufwärts und öffnet das Ventilorgan 4.

Druckluft aus der Steuerkammer 37 gelangt nunmehr über die Radial­ bohrungen 27 und 28, den geöffneten Sitz 25, den Leitungsast, 19, die Drossel 20 und das Rückschlagventil 21 in die Leitung 32. Die so zustande kommende Angleichung des Druckes in der Steuerkammer 37 an den Druck in der Hauptluftleitung 31 bewirkt auf bekannte Weise ein völliges Lösen des Steuerventiles 34. Die schon erwähnte Sperrung des Rückschlagventiles 21 bei Unterschreiten von 3,5 bar in der Hauptluftleitung 31 begrenzt die Angleichung des Druckes in der Steuerkammer 37 auf eben diesen Druck.

Die als Drossel ausgeführte Radialbohrung 16 ist so bemessen, daß bei langsamen Druckanstieg im Druckraum 13 das Auffüllen des Druck­ raumes 18 ohne Druckverzug erfolgt, wobei der Sitz 25 zwar freige­ geben, der Schieber 26 aber noch eine Lage unterhalb der Radial­ bohrungen 27 und 28 einnimmt. Die Angleichgeschwindigkeit des Steuerkammerdruckes wird daher maßgeblich durch die in ihrem Quer­ schnitt gegenüber Radialbohrung 28 größere Drossel 20 bestimmt. Steigt dagegen der Druck im Druckraum 13 gegenüber dem Druckraum 18 schneller an, so kommt ein vergrößerter Aufwärtshub des Kolbens 9 zustande mit der Folge, daß die Radialbohrung 27 durch Über­ schleifen des Schiebers 26 ausgeschaltet wird. Für die Angleich­ geschwindigkeit ist jetzt die in ihrem Querschnitt gegenüber Drossel 20 kleinere Radialbohrung 28 bestimmend.

Wie schon beschrieben, ist das völlige Lösen der Bremse bei geringer Anhebung des Druckes in der Hauptluftleitung vorprogrammiert. Ande­ rerseits ist in bekannter Weise der Bremsdruck abhängig vom Druck in der Steuerkammer 33. Das heißt, das Tempo der Angleichung ist maßgebend für die Bremslösezeit. Durch die hubabhängige Steuerung der Radialbohrung 28 bzw. Drossel 20 entsprechend obiger Darlegung tritt damit bei schneller Druckerhöhung im Druckraum 13 am Zug­ anfang eine Verlängerung der Zeit für das Angleichen und damit der Bremslösezeit ein. Bei langsamer Druckerhöhung am Zugende erfolgt eine Verkürzung der Zeit für das Angleichen und damit eine entsprechende Bremszeitverkürzung.

Damit ist die gewünschte Einlösigkeit des Steuerventiles 34 und auch die Abhängigkeit der Lösezeit von der, Zuglänge durch den Einfluß einer Zusatzeinrichtung dargelegt. Durch das Umschalt­ organ 33 kann der Zugang über die Leitung 32 gesperrt werden, bei gleichzeitiger Leerung der Druckräume 13 und 18. Damit ist in der Folge das Ventilorgan 4 geschlossen und die Steuerkammer 37 bleibt unbeeinflußt, das heißt, das Steuerventil 34 ist mehr­ lösig.

Claims (4)

1. Umschalteinrichtung für ein mehrlösiges Steuerventil, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in einem Gehäuse (1) eine erste Feder (2) vermittels eines als Federteller (3) ausgebildeten und einem Ventilorgan (4) zugehörigen und im Gehäuse (1) gasdicht geführten Ventilschaftes (5) im Schließsinn des Ventilorganes (4) und eine weitere Feder (6) durch einen an einem Gehäuseanschlag (7) anliegenden Federteller (8) in spiegelbildlicher Lage zur ersten Feder (2) verspannt ist, daß zwischen den auf gemeinsamer Achse gelegenen Federtellern (3 und 8) ein gegen die Federn (2 und 6) beweglicher Kolben (9) geführt ist, dessen mit einem Hohlraum (10) ausgestattete Kolbenstange (11) eine Gehäusewand (12) durchdringt, welche einen der Unterseite des Kolbens (9) zugekehrten und mit einer Leitung (32) verbundenen ersten Druckraum (13) von einem mit der Atmosphäre verbundenen Raum (14) trennt und zugleich eine die Kolbenstange (11) gasdicht umschließende Ringkammer (15) aufweist, die in der Hubmittenlage des Kolbens (9) über eine am unteren Ende der Kolbenstange (11) eingebrachte und als Drossel ausgeführte Radialbohrung (16) mit dem Hohlraum (10) in Verbindung steht, und daß der Hohlraum (10) über eine an seinem oberen Ende eingebrachte Radialbohrung (17) ständig mit einem der Oberseite des Kolbens (9) zugekehrten zweiten Druckraum (18) verbunden ist.

2. Umschalteinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Ventilorgan (4) außer dem ihm zugeordneten Sitz (25) einen mit ihm fest verbun­ denen Schieber (26) aufweist, in dessen Hubbereich Radialbohrungen (27 und 28) angeordnet sind, welche zugleich eine in ihrem Querschnitt veränderliche Verbin­ dung eines Leitungsastes (29) zu einem den Sitz (25) umgebenden Raum (30) bil­ den, wobei eine Radialbohrung (28) ersetzt werden kann durch mehrere kalibrierte Radialbohrungen, welche in der Zylinderführung des Schiebers (26) auf einer wendelartigen Linie angeordnet sind, deren Steigung mit dem Hub des Schiebers (26) abgestimmt ist.

3. Umschalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß der dem Ventilorgan (4) nachfolgende Leitungsast (19) über eine Drossel (20) und ein Rückschlagventil (21) in den ersten Druckraum (13) mündet, wobei sich das Rückschlagventil (21) öffnungsseitig im Kontaktbereich eines Kolbens (22) befindet, dessen dem Rückschlagventil (21) zugewandte Fläche den Druck des ersten Druck­ raumes (13) empfängt und die dem Rückschlagventil (21) abgewandte Fläche mit einer Feder (23) im Schließsinn des Rückschlagventiles (21) belastet ist.

4. Umschalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß in die Verbindung des ersten Druckraumes (13) zu der Leitung (32) ein Umschalt­ organ (33) eingefügt ist, welches sowohl die Verbindung als auch die Trennung bei gleichzeitiger Leerung des ersten Druckraumes (13) herzustellen vermag.