DE688340C - Steuerventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Steuerventil für Druckluftbremsen, das nur vom Hauptleitungs-, Bremszylinder- und Federdruck einerseits und dem annähernd konstanten Druck in einer · Steuerkammer andererseits beeinflußt ist.

Bei den bekannten derartigen Druckluftbremsen wird das Verhältnis zwischen dem Hauptleitung«- und dem Bremszylinderdruck im wesentlichen durch das Flächen verhältnis der vom Hauptleitungs- und Bremszylinderdruck beeinflußten Kolbenflächen bestimmt. Wirken bei einem derartigen Steuerventil lediglich die Drücke in den drei genannten Räumen, so ergibt sich der Zusammenhang zwischen dem Hauptleitungsdruick und dem zugehörigen Bremszylinderdruck entsprechend einer geraden Charakteristik; das Verhältnis zwischen diesen beiden Drücken ist also bei den bekannten Steuerventilen dieser Gattung konstant, und zwar während des ganzen Bremsvorganges. Daraus ergeben sich Nachteile, weil während eines gesamten Bremsvorganges oder während eines gesamten Lösevorganges einer bestimmten Änderung des Hauptleitungsdruckes auch immer die gleich große Änderung des Bremszylinderdruckes entspricht, gleichgültig, ob es sich um einen hohen oder um einen niedrigen Hauptleituingsdruick handelt. Die bekannten Einrichtungen haben also eine nachteilige Starrheit des Bremsvorganges zur Folge; dies ändert sich auch nicht, wenn eine Lösesicherung in bekannter Weise berücksichtigt ist.

Erfinidunigsgemäß werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß die das Verhältnis zwischen dem Hauptleitungs- und dem Bremszylinderdruck darstellende Charakteristik infolge der Wirkung einer erst bei einem vorbestimmten Hauptleitungsdruck eine Änderung der wirksamen Kolbenfiäche vermittelnden Feder oder eines gleichartig wirkenden

Mittels eine gebrochene Linie ist. Hierbei verläuft der eine Ast dieser Charakteristik von einem im Abstand von dem Koordinatenursprung auf der Abszissenachse liegenden Punkt steil aufwärts bis zu einem Bruchpunkt, woran sich in diesem Bruchpunkt der andere, weniger geneigte Ast anschließt, dessen Richtung zweckmäßig durch den Koordinatenursprung geht.

ίο Jn der Zeichnung ist in Fig. ι die erfindungsgemäße Charakteristik im Vergleich mit den Charakteristiken bekannter Bauarten dargestellt. Fig. 2 und 3 zeigen in Längsschnitten zwei der möglichen Ausbildungen des Steuerventils für die erfindungsgemäße Charakteristik.

In Fig. ι sind auf der Abszisse die Hauptleitungsidriicke und auf der Ordinate die Bremiszylinderdrücke dargestellt. Die Schau-

ao linien betreffen also ausschließlich reine Druck-Druck-Diagramme im Gegensatz zu der Schaulinie nach ähnlich aussehenden Zeit-D ruck-Diagr aminen. Mit α ist eine geradlinige Charakteristik bezeichnet, wie sie dem bisher Bekannten entspricht. Aus dieser Charakteristik ergibt sich, daß die Bremse einerseits bei dem geringsten Druckabfall in der Hauptleitung anspricht, andererseits aber erst dann gelöst werden kann, wenn der Leitungsdruck wieder genau seinen ursprünglichen Wert gemäß Fig. 1, z.B. 5 Atm., erreicht hat. Da der letztere Umstand im Betrieb sehr unangenehm ist, hat man bereits vorgeschlagen, den Ausgangspunkt der Charakteristik vom Koordinatenursprung um die Strecke s nach rechts zu verlegen, so erwünscht auch das Ansprechen nach der Geraden« wäre. Um diesen Vorschlag zu verwirklichen, fügt man eine im Sinne des Hauptleitungsdruckes, wir-

no kende Feder in das System ein, wodurch sich bei gleichzeitiger entsprechender Wahl des Flächenverhältnisses der Kolben eine Charakteristik nach der Geraden b in Fig. 1 ergibt. Die Verschiebung s, die man auch als LÖsesicherung bezeichnet, muß mit Rücksicht auf ■die praktischen Ungenauigkeiten im Einstellbereich der Leitungsdruckregler in Kauf genommen werden.

Man erkennt sofort, daß ein gemäß diesem bekannten Vorschlag gebautes Steuerventil zwar die gewünschte Sicherung beim Lösen bietet, jedoch einen erheblich größeren Druckabfall in der Hauptleitung erfordert, um einen bestimmten Bremszylinderdruck, z. B.

0,7 Atm., einzustellen, nämlich für 'das gewählte Beispiel etwa q, 5 Atm., gegenüber etwa 0,25 Atm. bei einem Ventil mit der Charakteristik nach der Geraden«. Dies macht sich im Betrieb sehr unangenehm bemerkbar, namentlich bei schwachen Bremsungen.

Demgegenüber wird durch die Erfindung eine Charakteristik vorgeschlagen, deren einer Ast C₁ von einem im Abstand s von dem Koordinatenursprung auf der Abszissenachse liegenden Punkt steil aufwärts bis zu einem Bruchpunkt P verläuft, woran sich in diesem Bruchpunkt P der andere, weniger geneigte Ast C₂ anschließt. Es wird durch, diese eigenartige Knickung der Charakteristik nach oben zu erreicht, daß das System zwar die gleiche hinreichende Lagesicherung s aufweist, wie im Falle der Charakteristik nach der Geraden b, dabei aber trotzdem in dem praktisch in Frage kommenden Bereich (Zylinderdrücke über 0,7 Atm.) die gleichen Ansprechverhältnisse aufweist wie ein System mit der Charakteristik nach der Geraden a. Man kann hierbei 'die Charakteristik derart legen, daß die Verlängerung ihres weniger geneigten Astes C₂ durch den Koordinatenursprung hindurchgeht, d.h. also mit der Geraden« zu-: sammenfällt; man kann 'diesen Ast der Charakteristik aber auch so legen, daß er die Abszissenachse links oder rechts in der Nähe des Koordinatenursprungs schneidet. Der neue Gedanke beim Erfindungsgegenstand besteht also darin, bei einem ganz genau vorbestimmten Hauptleitungsdruick selbsttätig eine Änderung des Relativverhältnisses der Drücke in der Hauptleitung und 101 Brems- go zylinder hervorzurufen. Das Verhältnis dieser Drücke zueinander, das bei den bekannten Steuerventilen während des ganzen Bremsvorganges konstant ist, wird beim Erfindungsgegenistand ein einziges Mal, und zwar genau bei Erreichen des vorbestimmten Hauptleitungisdruckes, geändert. Gemäß der Erfindung kommen ,somit während des Bremsvorganges zwei konstante, jedoch voneinander wertmäßig verschiedene Verhältnisse hinter- 100-einander zur Anwendung, so daß bereits bei geringen Druckabsenkungen in der Hauptleitung verhältnismäßig hohe Bremszylinderdrücke erhalten werden und trotzdem das volle Lösen der Bremse auch dann erreicht wird, wenn der Regeldruck in der Leitung noch nicht vollständig hergestellt ist.

Die praktische Verwirklichung dieses Problems der gebrochenen Charakteristik erfolgt dadurch, daß das Flächenverhältnis der bei- no den den verschiedenen Drücken ausgesetzten Kolbenflächen des Steuerventils veränderlich gemacht wird.

Die beispielsweise Ausführungsform gemäß Fig. 2 zeigt in dem Gehäuse des Steuerventils St drei Kolben eingebaut. Der Kolben 1 steht auf seiner Oberseite unter dem Druck der Hauptleitung 1, auf seiner unteren Seite unter dem der Steuerkammer Ιζ, die, wie dies bei derartigen Ventilen üblich ist, über eine Nut 12 von der Hauptleitung aus aufgefüllt wird. Der Kolben 1 überträgt seine Kraft mittels

einer in ' einer passenden Führung des . Gehäuses abgedichteten Stange .5 auf das Kolbensystem 2 und 2«. Der größere dieser beiden Kolben 2" wird durch eine Feder 8 ständig aufwärts gedruckt und findet an einem passenden Anschlag 13 ein Widerlager. Der kleinere, 2, der Kolben ist in einer entsprechenden mittleren Führung 14 des Kolbens 2° luftdicht, aber leicht verschieblich eingepaßt.

to Der Kolben 2 wird unter Vermittlung eines Federtellens 3 durch die Feder 9 abwärts an die. Kolbenstange 5 gedruckt. Er ist mit einer mittleren Bohrung 15 versehen, die an ihrem oberen Ende durch ein Ventil 10 abgeschloesen werden kann und durch eine Bohrung 7 an dem unteren Ende des Ventilgehäuses mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Ferner trägt der Kolben 2 einen Anschlag 6, der so angeordnet ist, daß die mittlere Führung des Kolbens 2^a sich bei dessen Abwärtsgang an ihn anlegt. In der gezeichneten Stellung, die der gelösten Bremse entspricht, ist zwischen dem Kolben 2° und dem Anschlag 6 ein Leerhub vorhanden und das Ventil 10 von seinem Sitz im Kolben 2 abgehoben. Der Ventülsatz 10 und 11 beherrscht in bekannter Weise die Verbindung des Bremszylinders Z mit dem Hilfsbehälter B bzw., wie z. B. in der gezeichnetem Stellung, -die Verbindung des BremszylindersZ mit der Atmosphäre über die mittlere Bohrung 15 des Kolbens2 und Bohrung/.

Die Wirkungsweise der Einrichtung ist folgende: Bei gelöster Bremse nehmen die Teile die gezeichnete Lage· ein. Hierbei steht die Hauptleitung Z. über die Nut 12 in Verbindung mit der Steuerkammer Ιζ. Der Bremszylinder Z ist, wie oben beschrieben, entlüftet; der Hilfsbehälter B wurde auf irgendeine bekannte, aber nicht gezeichnete Weise z. B.

von der Hauptleitung oder vom Hauptbehälter aufgefüllt. Soll gebremst werden, so ermäßigt der Führer den Druck in der Hauptleitung L. Da sich die Steuerkammer /< über die enge Nuit 12 nicht rasch genug mit der Hauiptleitung ausgleichen kann, so übt der Kolben 1 zufolge der auf seine Ober- und Unterseite wirkenden, verschieden großen Drücke eine Stellkraft nach oben aus, die er mittels der Kolbenstange 5 auf den Kolben 2 überträgt.

Ist die durch die Druckabsenkuing in der Hauptleitung entstandene Druckdifferenz groß genug geworden, um die Kraft der Feder 9 zu überwinden, .so wird der Kolben 2 aufwärts geschoben, und seine mittlere Bohrung wird durch den Ventilteller 10 verschlossen, so daß der Bremszylinder von der atmosphärischen Verbindung abgeschnitten ist.

Im weiteren Verlauf der Aufwärtsbewegung wird das Ventil 11 geöffnet, und Druckluft strömt in bekannter Weise aus 'dem Hilfsluftbehälterß in den Bremszylinder Z über. Es ist klar, daß man es durch entsprechende Wahl der Feder 9 in. der Hand hat, diesen Augenblick einem bestimmten Leitungsdrack zuzuordnen und damit den eingangs beschriebenen Ausgangspunkt der Charakteristik bzw. die Größe der Lösesicherung s den Erfordernissen der Praxis entsprechend zu wählen. Der Kolben 2^a arbeitet vorderhand noch nicht mit, und zwar so lange, als der Druck im Zylinder noch nicht hinreicht, um 'die Kraft der Feder 8 zu überwinden. Bis dahin hängt die Entwicklung der Charakteristik nur von den beiden Kolben ι und 2 sowie von der Feder 9 ab, und es wird, da der Durchmesser des KoI-bens 2 im Verhältnis zum Durchmesser des Kolbens 1 sehr klein ist, der durch diese beiden Kolben bestimmte AStC₁ der Charakteristik, sehr steil verlaufen, wie dies eingangs als wünschenswert dargelegt worden ist.

. Hat aber der Druck im Bremszylinder, der auch auf 'die Oberseite des Kolbens 2° wirkt, einen 'solchen Wert erreicht, daß die Stellkraft des Kolbens 2° die aufwärts wirkende Stellkraft der Feder 8 überwindet, so geht der Kolben 2" abwärts und überträgt mit Hilfe des Anschlages 6 am Kolben 2 seine Stellkraft auf den Kolben 2. Von diesem Zeitpunkt an wirken die Kolben 2 und 2° wie ein einziger größerer Kolben, und entsprechend dem Flächenverhäitnis dieser beiden Kolben und des ■ Kolbens 1 wird sich die Neigung der Charakteristik plötzlich ändern. Es entsteht somit 'die in der Fig. 1 dargestellte gebrochene. Charakteristik C₁, C₂ nach dem strichpunktierten Linienzug.

Es ist ohne weiteres klar, daß die Bedienung der. Bremse gegenüber bekannten Bauarten keine Änderung erfährt und ebensogut volle Bremsungen und volle Lösungen sowie Teilbremsungen und Teillösungen ausgeführt werden können. Beim Lösen der Bremse werden die beiden Äste der Charakteristik in umgekehrter Weise durchlaufen, und der Übergang von dem flacheren auf den ateileren Ast der . Charakteristik erfolgt wieder selbsttätig wie beim Bremsen.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Steuerventils gemäß der Erfindung ist in Fi,g. 3 dargestellt. Auch bei dieser Ausführungisfoirm sind drei Kolben im Gehäuse des Steuerventils leingebaut, nur besteht hier der vom Steuerkammer druck und Hauptleitungsdruck beaufschlagte Kolben 1 aus zwei ineinander beweglichen und dichtenden Kolben 1 und i", während der vom Bremszylinder beaufschlagte Kolben 2 ungeteilt ist. Die Inneneinrichtung der Steuerkammer «S^ ist wieder die gleiche wie bei dem Ausiführungsbeispiel gemäß Fig. 2, nur mit dem Unterschied, daß an Stelle der zwei Kolben der Fig. 2 ein einziger Kolben 2 vorgesehen ist.

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Die Wirkungsweise der Einrichtung gemäß Fig. 3 ist bis zum Erreichen des Bruchpunktes der Charakteristik wieder die gleiche wie bei der Einrichtung gemäß Fig. 2. Bis zu diesem Zeitpunkt wirken die beiden Kolben 1 und i^a wie'ein einziger Kolben, so daß also bei entsprechender Dimensionierung das Verhältnis der Gesamtfläche dieser beiden Kolben zu der Fläche des Kolbens 2 verhältnismäßig groß to ist. Es kann also wieder der anfänglich steile Anstieg der Charakteristik erzielt werden.

Sinkt der Druck in der Leitung L unter einen vorbestimmten Wert, so wird die Feder 8 zusammengedrückt, und der Kolben i" überträgt nur mehr die Kraft der Feder 8 auf den Kolben i. Der Kolben i" wird durch den auf seinem Ringquerschnitt lastenden Überdruck auf den Anschlag 17 gedrückt. Die Folge davon ist eine Änderung der Charakteristik wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2. Sowie dort wird auch bei dieser Ausführungsform das wirksame Flächenverhältnis kleiner und dadurch die Neigung der Charakteristik flacher. '.

Die Ausgestaltung des Steuerventils kann aber natürlich auch in jeder beliebigen anderen Weise erfolgen, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen. So· kann z. B. bei der Ausführungsform nach Fig. 2 statt der beiden gegeneinanderwirkenden Federn 8 und 9 nur eine einzige Feder verwendet werden, die zwischen den beiden Kolben 2 und 2" eingespannt ist.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Steuerventil für Druckluftbremsen, das nur vom Hauptleitungs-, Bremszylinder- und Federdruck einerseits und dem annähernd konstanten Druck in einer Steuerkammer andererseits- beeinflußt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die das Verhältnis zwischen dem Hauptleitungs- und dem Bremszylinderdruck darstellende Charakteristik infolge der Wirkung einer erst bei einem vorbestimmten Hauptleitungsdruck eine Änderung der wirksamen KoI-benfläche vermittelnden Feder oder eines gleichartig wirkenden Mittels eine gebrochene Linie ist, deren einer Ast (C₁) von einem im . Abstand (s) von dem Koordinatenursprung auf der Abszissenachse liegenden Punkt steil aufwärts bis zu einem Bruchpunkt (P) verläuft, woran sich in diesem Bruchpunkt (P) der andere, weniger geneigte Ast (c₂) anschließt, dessen Richtung zweckmäßig durch den KoordinatenuTsprung geht.
2. 2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flächenverhältnis bei Erreichen eines vorbestimmten Hauptleitungs- oder Bremszylinderdruckes selbsttätig durch Zu- oder Abschalten einer zusätzlichen Kolbenfläche (2° bzw. i°) an mindestens einem der beiden Kolben geändert wird.
3. 3. Steuerventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Bremszylinderdruck beaufschlagte Kolbenfläche aus zwei ineinander beweglichen und gegeneinander dichtenden Kolben (2, 2") gebildet ist, von denen der eine (2) bis zur Erreichung eines vorbestimmten Bremszylinderdruckes allein dem vom Hauptleitungsdruck beaufschlagten Kolben (1) entgegenwirkt, während der zweite (2°) erst nach Erreichung dieses Druckes im gleichen Sinne wie der erste (2) zur Wirkung gelangt (Fig. 2).
4. 4. Steuerventil nach Anspruchs oder 3, gekennzeichnet durch einen Anschlag (6) an dem bereits von Beginn der Bremsung an wirksamen Kolben (2), an welchem sich nach Zusammendrücken der Feder (8) unter der Wirkung des wachsenden Bremszylinderdruckes der zusätzliche Kolben (2") anlegt.
5. 5. Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Hauptleituingsdrucfc beaufschlagte Kolbenfläche ~~ aus zwei ineinander beweglichen und gegeneinander dichtenden Kolben (1, i") gebildet ist, die beide bis zum Absinken des Hauptleitungsdruckes auf einen vorbestimmten Wert dem vom Bremszylinder-'druck beaufschlagten Kolben (2) nach Maßgabe des j-eweiligen Hauptleiitungsdruckes entgegenwirken, während der eine ■dieser Kolben (i^a) nach Erreichung dieses Druckwertes nur mehr mit ungefähr konstanter Kraft wirkt (Fig. 3).

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen