DE4309386A1 - Steuerventil für indirekt wirkende Druckluftbremse von Schienenfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steuerventil für indirekt wirkende Druckluftbremsen mit einem Zweidruckorgan und einem Dreidrucksteuerventil.

Solche Steuerventile sind seit langem bekannt. In der Geschichte der Steuerventilentwicklung entstanden Zweidruckorgane und Dreidrucksteuerventile zunächst als selbständige Steuerventile, z. B. in den Bauformen der selbsttätigen Einkammerbremse, deren Grundform im Jahre 1872 erfunden wurde bzw. als Dreidrucksteuerventil, z. B. nach der Patentschrift GB 3167 von 1892.

Grundsätzlich besteht der Nachteil der Zweidruckorgane bis heute darin, daß ein stufenweises Lösen der Bremsen nicht möglich ist, außerdem speisen diese Steuerventile Bremsdruckverluste durch undichte Bremszylinder nicht nach.

Der Nachteil der Dreidrucksteuerventile besteht darin, daß zum Lösen der Bremse der Druck in einer Hauptluftleitung bis nahe an einen Regelbetriebsdruck erhöht werden muß. Fortschrittliche Konstruktionsprinzipien, aber auch hochentwickelte Führerbremsventile, die die Füllung der Hauptluftleitungen auf Regelbetriebsdruck schnell und sicher erreichen, haben dazu geführt, daß dieser Nachteil im Bereich der dem Internationalen Eisenbahnverband UIC angeschlossenen Bahnverwaltungen nicht mehr in Erscheinung tritt.

Bevor dieser Entwicklungsstand erreicht wurde, bemühte man sich auch auf dem Territorium der UIC, die genannten Nachteile dadurch zu überwinden, daß Zwei- und Dreidruckorgan zu einem Steuerventil verbunden wurden. Solche Steuerventile, bekannt z. B. als Breda-Bremse oder als Hildebrandt-Knorr-Steuerventil wurden bei einem Großteil der Eisenbahnfahrzeuge verwendet und stellten den Stand der Technik dar, bevor hochentwickelte Dreidrucksteuerventile allein ausreichten.

Im Bereich von Bahnverwaltungen mit besonders schwierigen Betriebsbedingungen und großen Zuglängen, z. B. in Nordamerika und im russischen Breitspursystem, konnten sich selbständige Dreidrucksteuerventile bis heute nicht durchsetzen, da man hier nicht von der Möglichkeit ausgehen kann, daß die Hauptluftleitung zum Lösen der Bremsen ausreichend schnell auf einen Regelbetriebsdruck aufgefüllt werden kann. In Rußland werden deshalb weiterhin kombinierte Zweidruck/Dreidruck- Steuerventile verwendet, die als Matrossow-Bremse bekannt sind.

In Verbindung mit dieser unterschiedlichen Entwicklung haben sich in den genannten Ländergebieten auch unterschiedliche Vorschriftenwerke herausgebildet, die dazu geführt haben, daß die Kompatibilität der UIC-Dreidrucksteuerventile mit den Zweidruck/Dreidrucksteuerventilen nicht mehr gegeben ist. Dadurch wird der freizügige Verkehr der Fahrzeuge behindert.

Die Bedingungen des UIC-Bereichs betreffen überwiegend Merkmale, die mit einer sehr genauen, zwischen Bremsen und Lösen mit geringer Hysterese versehenen und durch geringe Erschöpfbarkeit gekennzeichneten Steuerung des Bremsdruckes zusammenhängen.

Die Bedingungen der Länder des 1520 mm Breitspursystems betreffen überwiegend Eigenschaften, die die Bremsdrucksteuerung bei sehr langen Zügen ermöglichen. Für solche Züge ist es in größerem Maße erforderlich, daß die sich von der Zugspitze zum Zugschluß fortpflanzenden Brems- und Lösevorgänge durch die im Zug verteilten Steuerventile beschleunigt werden. Durch diese Beschleunigung wird naturgemäß die Korrelation zwischen der durch den Lokführer eingeleiteten Änderung des Druckes in der Hauptluftleitung und dem erreichten Bremszylinderdruck schwächer, als es die UIC-Bedingungen zulassen.

Wie eingangs erläutert wurde, ist die Verbindung von Dreidruck- und Zweidruck-Steuerventil bekannt. Durch die Zielstellung - Schaffung eines Steuerventil für den systemüberschreitenden Verkehr - entsteht jedoch erstmals das Problem, daß ein solches kombiniertes Steuerventil aus Komponenten besteht, die inkompatible Eigenschaften besitzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerventil zu schaffen, das aus einem Dreidrucksteuerventil, vorzugsweise einem solchen, das den Bedingungen des internationalen Eisenbahnverbandes UIC entspricht, und einem Zweidruckorgan (z. B. nach der Patentschrift SU 557 944) besteht und durch entsprechenden Mitteln deren Kompatibilität so herzustellen, daß sie bei gemeinsamer Wirkung eine Brems- und Lösebeschleunigung nach den Bedingungen des 1520-mm-Breitspursystems ausführen, wobei das Dreidrucksteuerventil durch die angewendeten Mittel nicht zu berühren ist, damit es bei alleiniger Wirksamkeit die Bedingungen des internationalen Eisenbahnverbandes weiterhin erfüllt. Die Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 genannten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Das Grundprinzip der Erfindung besteht darin, daß die Komponenten des kombinierten Steuerventils in einer Betriebsart, in der die Bedingungen des Breitspursystems zu erfüllen sind, mit einem Zusatzorgan und untereinander verbunden sind, wobei das Zusatzorgan selbsttätig solche Luftwege schaltet, die die an sich widersprüchlichen Eigenschaften der Komponenten insbesondere hinsichtlich der Bremsbeschleunigung und des Wiederauffüllens von Vorratsluftbehältern beim Lösen der Bremsen in Einklang bringen. Folgende Verbindungen sind vorhanden:

• 1. Eine Verbindung LL von einer Kammer LK des Dreidrucksteuerventils zu einer Hauptluftleitung, die über ein Zusatzorgan Z führt, das ein Ventil V1 enthält,
• 2. eine Verbindung LS von der Kammer LK zu einer Kammer SK des Zweidruckorgans,
• 3. eine Verbindung LA von einer Steuerkammer A des Dreidrucksteuerventils zum Zweidruckorgan,
• 4. eine Verbindung LM von der Hauptluftleitung L zu einer Kammer MK des Zweidruckorgans.

Entsprechend der Aufgabenstellung bestehen diese Verbindungen in der genannten Betriebsart und existiert eine zweite Betriebsart, in der das Dreidrucksteuerventil allein wirksam ist, wozu es wie bekannt mit der Hauptluftleitung verbunden ist. Zur Umschaltung der Betriebsarten kann z. B. ein Mehrwegehahn oder -ventil üblicher Bauart dienen, der im folgenden aus Gründen der Übersichtlichkeit keine weitere Darstellung findet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Dazu zeigen:

Fig. 1: Die Anordnung der Komponenten und das Grundprinzip der Schaltung der Luftwege zwischen ihnen,

Fig. 2: eine Schaltungsanordnung des Zusatzorgans,

Fig. 3: eine Ausführung des Zusatzorgans,

Fig. 4a: ein Diagramm der Ausbildung von Drücken im Steuerventil im Zusammenhang mit der Beschleunigung eines eingeleitete Bremsvorganges unter Bedingungen des Breitspursystems, wie es mit einem Zusatzorgan nach Fig. 2 und 3 erreicht wird,

Fig. 4b: Die Bewegung der Kolben und Ventile bei der in Fig. 4a gezeigten Ausbildung von Drücken.

Anhand von Fig. 1 wird zunächst der grundlegende Aufbau des erfindungsgemäßen Steuerventils erläutert.

Das Steuerventil besteht aus den Komponenten Dreidrucksteuerventil DO, Zweidruckorgan ZO und Zusatzorgan Z. Es befindet sich an einem Fahrzeug, das eine Hauptluftleitung L enthält.

Das Dreidrucksteuerventil enthält wie bekannt zwei miteinander verbundene Kolben K5 und K6, von denen einer durch die Drücke aus einer Steuerkammer A und einer Kammer LK, der andere durch einen Bremszylinder-Vorsteuerdruck CV belastet sind und die durch ihre Bewegung Verbindungen von einem Vorratsluftdruck R zu dem Bremszylinder-Vorsteuerdruck CV oder von diesem zur Atmosphäre At wechselweise öffnen und schließen und eine Beschleunigungseinrichtung Ü, die bei Bremsbeginn eine Verbindung von der Kammer LK zur Atmosphäre At oder zu einer Übertragungskammer herstellt. Die Wirkungsweise des Dreidrucksteuerventils einschließlich seiner üblichen und nicht dargestellten Nebeneinrichtungen wird an dieser Stelle als bekannt vorausgesetzt. Es ist für den Erfindungsgedanken unwesentlich, ob die Beschleunigungseinrichtung Ü mit den Kolben K5 und K6 verbunden ist oder unabhängig wirkt.

Das Zweidruckorgan ZO enthält wie bekannt einen Kolben K7, der durch den Druck aus der Kammer MK und einem von diesem abgeleiteten Druck in einer Kammer SK bewegt wird. Es enthält die üblichen Nebeneinrichtungen zur Angleichung des Drucks in der Kammer SK an den Druck aus der Hauptluftleitung, zur Verbindung der Hauptluftleitung L und der Kammer SK mit der Atmosphäre zum Zwecke der Bremsbeschleunigung und zur Verbindung der Steuerkammer A mit der Kammer SK und der Hauptluftleitung L zum Zwecke der Lösebeschleunigung, deren Wirkungsweise hier als bekannt vorausgesetzt wird.

Weiterhin zeigt Figur die bereits genannten Verbindungen LM, LL, LS und AA sowie den Kanal KDR, der im Zusatzorgan Z an einem Ventil V3 mündet, das eine Verbindung zur Atmosphäre At herstellt.

Die Aufgabenstellung erfordert, daß die Zusammenarbeit der an sich inkompatiblen Komponenten Zweidruckorgan ZO und Dreidrucksteuerventil DO zu sichern ist. Inkompatibel sind die Komponenten deshalb, weil die Verbindung ihrer Kammern SK und LK über die Verbindung LS besteht, wobei die übliche Wirkungsweise des Zweidruckorgans voraussetzt, daß keine von außen kommende Störung des Drucks der Kammer SK eintritt, während der Druck in der Kammer LK durch die übliche Wirkungsweise des Dreidrucksteuerventils aktiv beeinflußt wird. Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß an den bekannten Komponenten keinerlei Neuerung zur Herstellung der Kompatibilität erforderlich ist, sondern daß diese durch das äußerst einfach aufgebaute Zusatzorgan Z und durch die Verbindungen LL, LS und AA zwischen Dreidrucksteuerventil DO, Zweidruckorgan ZO und Zusatzorgan Z geschaffen wird, wie im folgenden weiter zu erläutern ist.

Das Zusatzorgan Z ist an die Kammer LK, die Kammer SK und die Hauptluftleitung L angeschlossen, wodurch die Verbindungen LL und LS realisiert sind und enthält ein Ventil V1, das eine schaltbare Verbindung zwischen der Kammer LK und der Hauptluftleitung L innerhalb der Verbindung LL darstellt sowie eine Verbindung D1 zwischen der Kammer LK und der Kammer SK als Teil der Verbindung LS.

Anhand von Fig. 2 ist eine Schaltungsanordnung des Zusatzorgans Z zu erläutern. Das Ventil V1 wird hier durch eine Druckfeder F2 in Schließrichtung belastet und ist mit einem Kolben K1 verbunden, der in Öffnungsrichtung vom Druck aus der Kammer SK, in Schließrichtung vom Druck aus der Kammer LK belastet ist. Der Kolben bildet so eine Trennwand zwischen den genannten Kammerdrücken, die durch eine Verbindung D1 überbrückt ist, so daß die Verbindung D1 einen Abschnitt der Verbindung LS (Fig. 1) bildet.

Anhand von Fig. 3 ist eine Ausführung des Zusatzorgans zu beschreiben, die eine Ausgestaltung und Ergänzung der in Fig. 1 und 2 dargestellten Schaltungen beinhaltet.

Das Zusatzorgan enthält erfindungsgemäß das Ventil V1, das durch den Kolben K1 geöffnet wird, ist mit den Kammern LK und SK sowie der Hauptluftleitung L zur Realisierung der Verbindungen LL und LS verbunden und enthält die Verbindung D1 von LK nach SK als Brücke über den Kolben K1.

Die Ausgestaltung des Zusatzorgans beinhaltet zunächst die Gestaltung der Verbindung D1. Diese besteht darin, daß die Verbindung D1 durch einen zweiteiligen Kanal geführt ist, der so in eine Buchse B mündet, in der der Kolben K1 beweglich ist, daß der Kolben K1 bei einer Bewegung in Richtung der Öffnung des Ventils V1 in eine Lage kommt, bei der er mindestens einen Teil der in die Buchse mündenden Verbindung D1 überdeckt. Weiterhin wird das Zusatzorgan durch ein ein zweites Ventil V2 und eine Verbindung D2 ergänzt, die einerseits mit dem vom Dreidruckorgan kommenden Bremszylinder-Vorsteuerdruck CV, andererseits mit einem Luftweg, der in Richtung eines nicht dargestellten Bremszylinders über ein ggf. zwischengeschaltetes Relaisventil verbunden sind, wobei im geöffneten Zustand des Ventils V2 eine wenig gedrosselnde Öffnung, im geschlossenen Zustand durch die Wirkung der Verbindung D2 eine stärker drosselnde kleinere Öffnung für den sich in Richtung Bremszylinder fortpflanzenden Bremszylinder-Vorsteuerdruck CV bildet. Erfindungsgemäß kann diese kleinere Öffnung durch eine nicht dargestellte manuelle Umschalteinrichtung nochmals verstellt werden, indem ein zusätzlicher Bypass geschältet wird. Das Ventil V2 liegt dem Ventil V1 auf einem Körper gegenüber und ist dadurch ebenfalls mit dem an das Ventil V1 lose anstoßenden Kolben KI verbunden. Die Verwendung des Kolbens K1 stellt dabei eine Vereinfachung des Aufbaus dar, weil dadurch die Notwendigkeit eines separaten, aber mit den gleichen Drücken belasteten nicht dargestellten Kolbens K3 entfällt. Die Druckfedern F1, F2 und F3 sichern definierte Ausgangslagen, Öffnungs- und Schließdrücke.

Weiterhin ist auf Fig. 3 dargestellt, daß ein drittes Ventil V3 mit einem Kolben K4 vorhanden ist, wobei das Ventil einen Luftweg von einem Kanal KDR zur Atmosphäre schaltet und der Kolben in Schließrichtung entgegen der Kraft einer Druckfeder F4 vom Bremszylinder-Vorsteuerdruck CV belastet ist. Der Kanal KDR bildet eine Verlängerung eines am Zweidruckorgan üblicherweise vorhandenen Kanals, der ein Überströmkanal für die Bremsbeschleunigung des Zweidruckorgans ist.

Im folgenden wird der Ablauf von Vorgängen am Steuerventil erläutert, um seine Wirkungsweise zu verdeutlichen.

Vor der Einleitung von Bremsvorgängen befindet sich das Steuerventil in einem Zustand, bei dem die Drücke in L, A, SK, LK und R einem Regelbetriebsdruck entsprechen. Zur Einleitung einer Bremsung wird der Druck in der Hauptluftleitung L an der Zugspitze gesenkt. Sobald die Senkung das erste Steuerventil im Zug erreicht, beginnt das Zweidruckorgan, die Hauptluftleitung mit dem Kanal KDR zu verbinden, um die Fortpflanzung der Bremswelle im Zug zu beschleunigen (Bremsbeschleunigung). Außerdem wird auch die Kammer SK mit der Atmosphäre verbunden, wie es der bekannten Wirkungsweise des Zweidruckorgans entspricht. Die Kammer SK des Zweidruckorgans ist mit der Kammer LK des Dreidrucksteuerventils über die Verbindung LS verbunden, die über die Verbindung D1 im Zusatzorgan Z führt. Auf diesem Weg kommt es zu einer Absenkung des Drucks in LK und das Dreidrucksteuerventil nimmt ebenfalls seine Bremsstellung ein. Dabei verbindet es mit seiner Beschleunigungseinrichtung Ü die Kammer LK mit der Atmosphäre oder einer Übertragungskammer.

Dadurch wird die Druckabsenkung in der Kammer LK heftig verstärkt, während der Druck in der Kammer SK langsamer fällt. Die sich entwickelnde Druckdifferenz wirkt auf den Kolben K1, der an das Ventil V1 anstößt und dieses öffnet. Durch das geöffnete Ventil V1 strömt jetzt Luft aus der Hauptluftleitung in die Kammer LK nach, solange ein entsprechendes Druckgefälle besteht. Gleichzeitig mit dem Öffnen des Ventils V1 überschleift der Kolben K1 die Verbindung D1. Da diese einen Teil der Verbindung LS zur Kammer SK ist, führt dies zu einer Drosselung bzw. zu einem Verschluß, so daß ein Ausströmen von Luft aus der Kammer SK unmöglich ist.

Neben der so erreichten Sicherung des Drucks in der Kammer SK ist es für die Erzielung der für das Breitspursystem gewünschten Eigenschaften von besonderer Bedeutung, daß Zweidruckorgan und Dreidrucksteuerventil bei Bremsbeginn für die Bremsbeschleunigung eine exakt gesteuerte Luftmenge aus der Hauptluftleitung entnehmen.

Eine erste Voraussetzung hierfür ist, daß beide Komponenten diesen Vorgang gleichzeitig ausführen. Dies ist durch die Verbindungen LS und LL erreicht, über die sich das Ansprechen einer Komponente stets augenblicklich auf die andere überträgt. Da der sich ändernde Druck in der Hauptluftleitung zuerst das Zweidruckorgan erreicht, hat dieses i.allg. den Vorrang, zumal die Empfindlichkeit des Ansprechens des Dreidrucksteuerventils durch den begrenzten Strömungsquerschnitt der Verbindung D1 gedämpft ist. Es wird als Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung angesehen, daß das Dreidrucksteuerventil mit seiner bekannten Beschleunigungseinrichtung in jedem Fall am Beschleunigungsvorgang teilnimmt, weil dadurch die Vitalität des Umschaltens in die Bremsstellung gefördert und ein unbeschleunigtes Einbremsen verhindert wird.

Die Begrenzung der entnommenen Luftmenge wird durch die Kombination des Ventils V3 mit dem Kolben K4 gesteuert. Hierfür ist von Bedeutung, daß die Dreidrucksteuerventile aufgrund der für sie geltenden Bedingungen des internationalen Eisenbahnverbandes UIC mit ihrer Beschleunigungseinrichtung Ü nur eine Luftmenge aus der Hauptluftleitung entnehmen können, die wesentlich geringer ist, als als es der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabenstellung entspricht. Das Kennzeichen einer Luftentnahme in richtiger Höhe ist die Entstehung eines bestimmten Bremszylinder-Vorsteuerdruckes CV als Folge dieser Luftentnahme. Deshalb wird der Kolben K4 mit dem Bremszylinder- Vorsteuerdruck entgegen der Kraft der entsprechend ausgelegten Druckfeder F4 belastet, so daß der Kolben K4 bei Erreichung des gewünschten Bremszylinder-Vorsteuerdruckes das Ventil V3 schließt. Da die zur Bremsbeschleunigung durch das Zweidruckorgan entnommene Luft, wie beschrieben, in den mit dem Ventil V3 verbundenen Kanal KDR eingeleitet wird, ist die Bremsbeschleunigung mit dem Schließen des Ventils V3 beendet.

Der weitere Verlauf des Bremsvorganges hängt davon ab, ob sich die Bewegung des Kolbens K1 fortsetzt und zu einem Verschluß des Ventils V2 führt. Das Ventil V2 bestimmt zusammen mit der Verbindung D2 die Füllzeit der Bremszylinder, wobei bei geschlossenem Ventil V2 eine verzögerter Aufbau des Bremszylinder-Vorsteuerdruckes CV aufgrund der Drosselwirkung der Verbindung D2 eintritt. Für das Bremsen längerer Züge ist es charakteristisch, daß es an der Zugspitze zu einer schnellen Verminderung des Drucks in der Hauptluftleitung kommt, während sie am Zugschluß nach der Beschleunigungsphase mit einem flachen Gradienten erfolgt. Der flache Gradient hat zur Folge, daß zwischen dem Druck aus der Kammer SK, der am Kolben K1 wirkt, und dem Druck aus der Kammer LK zu einem so geringen Druckgefälle kommt, daß die am Kolben K1 entstehende Kraft die Druckfedern F3 und F2 nicht so weit zusammendrückt, daß das Ventil V2 schließt. Auf diese Weise wird der am Zugschluß ohnehin langsame Anstieg des Bremszylinder-Vorsteuerdruckes CV nicht noch zusätzlich gedrosselt. Bei besonders langsamen Druckänderungen, die durch die Ausgeglichenheit der Drücke in den Kammern SK, LK und in der Hauptluftleitung gekennzeichnet ist, schließt auch das Ventil V1 wieder, und die Verbindung D1 wird freigegeben.

An der Zugspitze kann der Druck in der Hauptluftleitung L bei Voll- und Schnellbremsungen schnell und stark abfallen, wohingegen sich der Druck in der Kammer SK stets langsam ändert, wie dies der üblichen Bauart der Zweidruckorgane entspricht. Nach einem geringen ungedrosselten Aufbau des Bremszylinder- Vorsteuerdruckes CV bis auf einen Mindestdruck schließt das Ventil V2 und verlangsamt den Druckaufbau, was zur Vermeidung von Längskräften im Zug erforderlich ist. Da die Zeit bis zum Verschluß des Ventils V2 vom Gradienten des Drucks in der Hauptluftleitung abhängt, stellt sich der Mindestdruck um so höher ein, je weiter das Fahrzeug von der Lokomotive entfernt ist, wodurch eine hohe Gleichmäßigkeit der Bremsung erreicht wird. Es sei angemerkt, daß die Wirkung einer solchen Einrichtung naturgemäß begrenzt bleiben muß, da sie die Bremsung nicht beschleunigt, sondern nur eine zusätzliche Drosselung verhindert. Aus diesem Grund schließt der Erfindungsgedanke auch solche Ausführungen des Zusatzorgans ein, bei denen zur Schaltung des Ventils V2 ein separater, nicht dargestellter Kolben K2 vorhanden ist, der in Schließrichtung durch den Bremszylinder-Vorsteuerdruck CV und in Öffnungsrichtung durch eine nicht dargestellte Druckfeder belastet ist, wodurch sich an jeder Stelle des Zuges ein gleich großer Mindestdruck ergibt.

Analog verläuft das Lösen der Bremsen durch Erhöhung des zuvor abgesenkten Drucks in der Hauptluftleitung. Wie üblich reagiert das Zweidruckorgan ZO auf die Druckerhöhung einerseits mit Erhöhung des Drucks in der Kammer SK, andererseits kann es auch eine Absenkung des Drucks in der Steuerkammer A durch Öffnung von Verbindungen von dieser zur Kammer SK bzw. zur Atmosphäre verursachen. Diese Druckänderungen pflanzen sich über die Verbindungen LS und AA zum Dreidrucksteuerventil fort, so daß es seine Lösestellung einnimmt.

Die Besonderheit im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß die Einnahme der Lösestellung mit der Entstehung eines Luftverbrauchs aus der Kammer LK verbunden ist, weil durch eine Nebeneinrichtung des Dreidrucksteuerventils üblicherweise ein Vorratsluftbehälter aus dieser Kammer wiederaufgefüllt wird. Entsprechend der Aufgabenstellung darf dieser Luftverbrauch nicht zu einer Rückwirkung auf den Druck in der Kammer SK führen. Dies wird wiederum durch das Ventil V1 folgendermaßen erreicht: Der Luftverbrauch in der Kammer LK führt zunächst zu einem Druckgefälle von der Kammer Sk zur Kammer LK, weil nicht genügend Luft über die Verbindung D1 nachströmen kann. Dieses Druckgefälle wirkt am Kolben K1, der sich dadurch in Öffnungsrichtung des Ventils V1 bewegt. Das geöffnete Ventil V1 gestattet die Ergänzung der verbrauchten Luft aus der Hauptluftleitung. Gleichzeitig kann der Druck in der Kammer LK nur so schnell steigen, wie der in der Kammer SK, weil sonst das Ventil V1 wieder schließen würde. Dadurch ist der zeitgleiche Ablauf des Lösevorgangs an Zweidruckorgan ZO und Dreidrucksteuerventil DO gesichert.

Zur Verdeutlichung der beschriebenen Wirkungsweise werden die sich ausbildenden Drücke und Bewegungen der Ventile und Kolben anhand Fig. 4a und 4b erläutert. Das Beispiel zeigt den Beginn eines Bremsvorganges mit der Beschleunigungsphase.

Dabei bedeuten:

L - der Druck in der Hauptluftleitung
LK - der Druck in der Kammer LK
SK - der Druck in der Kammer SK
CV - der Bremszylinder-Vorsteuerdruck
i - weitere interne Drücke des Dreidrucksteuerventils
1 - die Bewegung der Kolben K5 und K6 des Dreidrucksteuerventils DO
2 - die Bewegung des Kolbens K7 des Zweidruckorgans ZO
3 - die Bewegung des Ventils V3, wobei der Wert 2 dem geschlossenen Ventil entspricht, und ein kleinerer einem geöffneten
4 - Die Bewegung des Kolbens K1, wobei der Wert 3 dem rechten Anschlag des Kolbens K1 (vgl. Fig. 3) entspricht, der Wert 1 entspricht dem Schließen des Ventils V1, der Wert -1 entspricht dem Anschlag des Kolbens K1 an der Druckfeder F3 und der Wert -3 entspricht dem Schließen des Ventils V2: Bei Werten kleiner als 2,5 ist der rechte Teil der Verbindung D1 (vgl. Fig. 3) verdeckt, bei Werten von 1,0 und kleiner auch der linke Teil.

Während der ersten 0,2 s des Vorgangs ist das Steuerventil in Ausgangsstellung. Dann beginnt der übliche Ablauf am Zweidruckorgan ZO mit der Bewegung seines Kolbens K7 und der Tätigkeit seiner Beschleunigungseinrichtung. Diese ist in den Druckschaulinien daran erkennbar, daß der Druck in der Kammer SK bei 0,3 s zügig zu sinken beginnt, gleichzeitig vergrößert sich der Gradient des Abfalls des Drucks L, der jedoch aufgrund der dem Zweidruckorgan immanenten Drosselung nicht sehr scharf ausgeprägt ist. Nach etwa 0,35 s bewegt sich der Kolben K1 unter der Wirkung des fallenden Drucks SK nach rechts (nach Fig. 3), d. h. der dargestellte Hub 4 steigt kurzzeitig auf über 2 an. Noch ehe der große Querschnitt der Verbindung D1 freigegeben wird, springt das Dreidrucksteuerventil DO an, erkennbar daran, daß sich der Kolbenhub 1 sehr schnell vergrößert.

Durch die Wirkung der Beschleunigungseinrichtung Ü, deren interne Drücke durch die Schaulinien i dargestellt sind, kommt es zu einer schnellen Absenkung des Drucks LK um etwa 0,3 bar, wobei der Druck SK wesentlich langsamer absinkt. Infolgedessen kehrt der Kolben K1 seine Bewegung um, der dargestellte Hub 4 unterschreitet das Niveau 1 mm, was eine Öffnung des Ventils V1 bedeutet. Durch die Öffnung des Ventils V1 wird der Abfall des Drucks LK gestoppt, der des Drucks L jedoch verstärkt, bis sich beide nach etwa 0,75 s ausgeglichen haben.

Der weitere Gradient der Druckverminderung der Drücke L und LK entspricht einer Anordnung des Fahrzeuges in einer vorderen Stellung eines Zuges, d. h. es ist eine zusätzliche Drosselung des Aufbaus des Bremszylinder-Vorsteuerdruckes CV erforderlich. Das äußert sich darin, daß dieser Gradient größer als der des Drucks SK ist, welcher eine Gerätekonstante des Zweidruckorgans ZO ist. Infolgedessen setzt sich die Bewegung des Kolbens K1 (Linie 4, Fig. 4b)) fort und nach 1,5 s wird das Ventil V2 geschlossen. Danach kann sich der Bremszylinder-Vorsteuerdruck CV nur noch über die Verbindung D2 fortpflanzen, so daß der Druckanstieg deutlich verlangsamt wird.

Die Größe der beschleunigungsbedingten Verminderung des Drucks in der Hauptluftleitung L wird durch den Zeitpunkt des Schließens des Ventils V3 bestimmt, der bei 0,75 s liegt (Linie 3 Fig. 4b erreicht das Niveau 2 mm). Nach dem Schließen vermindert sich der Druck L noch etwas um einen konstanten Wert, der durch den Druckausgleich der Kammer LK bedingt ist und geht dann in den Gradienten über, der durch die Bremsbetätigung an der Lokomotive und den Abstand des Fahrzeugs zu dieser bestimmt ist.

Bezugszeichenliste

A Steuerkammer
AA Verbindung
At Atmosphäre
B Buchse
CV Bremszylinder-Vorsteuerdruck
DO Dreidrucksteuerventil
D1 Verbindung
D2 Verbindung
F1 Druckfeder
F2 Druckfeder
F3 Druckfeder
F4 Druckfeder
i interne Drücke
KDR Kanal
K1 Kolben
K2 Kolben
K3 Kolben
K4 Kolben
K5 Kolben
K6 Kolben
K7 Kolben
L Hauptluftleitung
LK Kammer
LL Verbindung
LM Verbindung
LS Verbindung
R Vorratsluftdruck
RV Rückschlagventil
SK Kammer
Ü Beschleunigungseinrichtung
V1 Ventil
V2 Ventil
V3 Ventil
V4 Ventil
Z Zusatzorgan
ZO Zweidruckorgan
1 Bewegung der Kolben des Dreidrucksteuerventils
2 Bewegung des Kolbens des Zweidruckorgans
3 Bewegung des Ventils V3
4 Bewegung des Ventils V1.

Claims (10)

1. Steuerventil für indirekt wirkende Druckluftbremsen mit einem Zweidruckorgan (ZO), das einen Kolben (K7), der durch den Druck aus einer Kammer (MK) und einen von diesem abgeleiteten Druck in einer Kammer (SK) bewegt wird, und einen Kanal (KDR), der über eine schaltbare Verbindung des Zweidruckorgans (ZO) mit der Hauptluftleitung (L) verbunden ist, enthält und einem Dreidrucksteuerventil (DO) mit einem Kolben (K5), der durch den Druck aus einer Steuerkammer (A) und einem Eingangsdruck aus einer Kammer (LK) belastet und mit einem zweiten Kolben (K6) verbunden ist, der durch einen Bremszylinder-Vorsteuerdruck (CV) belastet ist und durch seine Bewegungen Verbindungen von einem Vorratsluftdruck (R) zu dem Bremszylinder-Vorsteuerdruck (CV) oder von diesem zur Atmosphäre (At) wechselweise öffnet und schließt und einer dem Dreidrucksteuerventil (DO) zugeordneten Beschleunigungseinrichtung (Ü), die bei Bremsbeginn eine Verbindung von der Kammer (LK) zur Atmosphäre (At) oder zu einer Übertragungskammer herstellt,
dadurch gekennzeichnet,
daß in einer ersten Betriebsart des Steuerventils druckluftführende Verbindungen so angeordnet sind, daß die Kammer (LK) über eine Verbindung (LL) mit der Hauptluftleitung (L), die Steuerkammer (A) über eine Verbindung (AA) mit dem Zweidruckorgan (ZO), die Kammer (MK) über eine Verbindung (LM) mit einer Hauptluftleitung (L) und die Kammer (LK) über eine Verbindung (LS) mit der Kammer (SK) verbunden ist und die Verbindung (LL) über ein Ventil (V1) in einem Zusatzorgan (Z) geführt ist,
und daß in einer zweiten Betriebsart die Verbindungen (LS), (LM) verschlossen und die Kammer (LK) direkt mit der Hauptluftleitung (L) verbunden ist.

2. Steuerventil für indirekt wirkende Druckluftbremsen nach 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Ventil (V1) mit einem es schaltenden Kolben (K1) verbunden ist, der in Öffnungsrichtung des Ventils (V1) durch den Druck aus der Kammer (SK) und in Gegenrichtung durch den Druck aus der Kammer (LK) belastet ist.

3. Steuerventil für indirekt wirkende Druckluftbremsen nach 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Verbindung (LS) durch das Zusatzorgan (ZO) über eine Verbindung (D1) geführt ist, der so in eine Buchse (B) mündet, in der der Kolben (K1) beweglich ist, daß der Kolben (K1) bei einer Bewegung in Richtung der Öffnung des Ventils (V1) in eine Lage kommt, bei der er mindestens einen Teil der in die Buchse mündenden Verbindung (D1) überdeckt.

4. Steuerventil für indirekt wirkende Druckluftbremsen nach 1, gekennzeichnet dadurch, daß
im Zusatzorgan (Z) ein Ventil (V2) vorhanden ist, daß
einerseits mit dem vom Dreidrucksteuerventil (DO) kommenden Bremszylinder-Vorsteuerdruck (CV), andererseits mit einem Luftweg, der in Richtung eines Bremszylinders über ein ggf. zwischengeschaltetes Relaisventil verbunden ist und im geöffneten Zustand eine wenig drosselnde Öffnung, im geschlossenen Zustand eine stärker drosselnde kleinere Öffnung (D2) für den sich in Richtung Bremszylinder fortpflanzenden Bremszylinder-Vorsteuerdruck (CV) bildet.

5. Steuerventil für indirekt wirkende Druckluftbremsen nach 1 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß das Ventil (V2) mit einem es schaltenden Kolben (K2) verbunden ist, der in Öffnungsrichtung des Ventils (V2) durch eine Druckfeder, in Schließrichtung durch den Bremszylinder- Vorsteuerdruck (CV) belastet ist.

6. Steuerventil für indirekt wirkende Druckluftbremsen nach 1 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß das Ventil (V2) mit einem es schaltenden Kolben (K3) verbunden ist, der in Öffnungsrichtung des Ventils (V2) durch den Druck aus der Kammer (SK), in Schließrichtung durch den Druck aus der Kammer (LK) belastet ist.

7. Indirekt wirkendes Steuerventil für Druckluftbremsen nach 1, 2 und 6, gekennzeichnet dadurch, daß sich die Ventile (V1) und (V2) auf einem Körper gegenüberliegen, der mit dem Kolben (K1) verbunden ist.

8. Indirekt wirkendes Steuerventil für Druckluftbremsen nach 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Luftkanal (KDR) vom Zweidruckorgan (ZO) mit dem Zusatzorgan (Z) verbunden ist und an diesem an einem durch einen Kolben (K4) geschalteten Ventil (V3) mündet, das im geöffneten Zustand eine Verbindung des Luftkanals (KDR) mit der Atmosphäre (At) darstellt, wobei der Kolben (K4) in Öffnungsrichtung des Ventils (V3) durch eine Druckfeder (F4) und in Schließrichtung durch den Bremszylinder-Vorsteuerdruck (CV) belastet ist.

9. Steuerventil für indirekt wirkende Druckluftbremsen nach 1 und 4, gekennzeichnet dadurch, daß dem Ventil (V2) eine manuell bedienbare Umschalteinrichtung mit den Stellungen "schnelle Bremszylinderfüllung" und "langsame Bremszylinderfüllung" zugeordnet ist, die einen verschließbaren Bypass des Ventils (V2) enthält.

10. Steuerventil für indirekt wirkende Druckluftbremsen nach 1, gekennzeichnet dadurch, daß sich in der Verbindung (LL) zwischen dem Zusatzorgan (Z) und der Hauptluftleitung (L) ein in Richtung Zusatzorgan (Z) öffnendes Rückschlagventil (RV) befindet.