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Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Druckbegrenzungsvorrichtung, die dazu dient, einen Gleichgewichtsdruck zwischen
zwei geschlossenen, unter Druck stehenden Behältern
aufrechtzuerhalten. Eine derartige Vorrichtung ist zwischen den
Druckgaszuleitungen der beiden Behälter montiert.
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Eine derartige Vorrichtung wird insbesondere in den
Aufhängungssystemen von Eisenbahnwaggons verwendet, die
Luftfedern aufweisen. In diesem Fall ist die Vorrichtung zwischen
den rechts und links an einem Ende des Waggons befindlichen
Luftfedern so montiert, daß der Druck in den beiden Federn
praktisch identisch bleibt. Damit wird jegliche Gefahr
verhindert, daß man den Waggonkasten bezüglich der Drehgestelle
in eine Schräglage bringt.
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Es ist bekannt, eine Druckbegrenzungsvorrichtung zu verwenden,
die von einem Gehäuse gebildet wird, das zwei Einlaßstutzen
aufweist, die untereinander durch zwei parallel angeordnete und
gegeneinander montierte Ventile verbunden sind, wobei jeder der
beiden Stutzen mit einem der beiden Behälter verbunden ist, deren
Druck ausgeglichen werden soll; jedes Ventil weist eine
bewegliche Ventilklappe auf, die auf einem starren Sitz ruht und
durch eine geeichte Feder gegen den Sitz gedrückt wird. Die
beiden Ventile sind so gegeneinander montiert, daß ein Überdruck
in einem ersten Stutzen das Öffnen eines ersten Ventils und ein
Überdruck in dem zweiten Stutzen das Öffnen des anderen Ventils
bewirkt, wobei das Öffnen des einen oder anderen Ventils eine
kommunizierende Verbindung zwischen den beiden Stutzen herstellt
und folglich den Druckausgleich in den beiden Stutzen und in den
beiden unter Druck stehenden Behältern, mit denen sie verbunden
sind, ermöglicht. Der zur Öffnung eines Ventils notwendige
Überdruck ΔP wird durch die entgegenwirkende Kraft bestimmt, mit
der die Feder die bewegliche Ventilklappe gegen ihren starren
Sitz drückt.
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Diese Vorrichtung begrenzt daher den Druck in einer Feder
gegenüber dem in der anderen Luftfeder herrschenden Druck. Durch
diese Begrenzung ist es möglich, die Schräglage des Waggons bei
einer Funktionsstörung gering zu halten, bei der das
Luftfederungsventil, das eine Luftfeder versorgt, diese Feder
weiter versorgt, während ihr Auslaß verstopft ist, oder in dem
Fall, wo der Druck folglich über den für den Ausgleich
notwendigen Druck steigt. Der Druck kann daher den in der anderen
Feder nicht um einen größeren Wert als Δp übersteigen, der als
Funktion der Form und des Gewichts des Waggons gewählt wird.
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Bei den bisher bekannten Vorrichtungen, verwendet man kalibrierte
Federn, die teuer sind, denn sie müssen sorgfältig aus einer
gegebenen Produktionsserie ausgewählt werden, wobei die
verschiedenen Federn der gleichen Produktionsserie merkliche
statistische Abweichungen ihrer Merkmale um den festen Mittelwert
der Produktionsserie aufweisen. Andererseits ändert sich die
Federkraft durch Metallermüdung mit der Zeit, wobei diese
Veränderungen bei den beiden Federn nicht notwendigerweise gleich
verlaufen; in einem solchen Fall werden die Federkräfte der
beiden Federn derselben Begrenzungsvorrichtung unterschiedlich
und die beiden Federn müssen ausgewechselt werden, um die
Funktionszuverlässigkeit sicherzustellen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer
Druckbegrenzungsvorrichtung, die diese Nachteile dadurch
vermeidet, daß in der Vorrichtung eine Regeleinrichtung für die
Federkraft durch Xompression der Feder vorgesehen ist. Gemäß WO
89/02047, vergl. Oberbegriff des beigefügten Anspruchs 1, wurde
bereits in einer Vorrichtung der oben bezeichneten Art eine
Verstelleinrichtung für die Federkraft durch Kompression der
Feder vorgeschlagen; die bekannte Vorrichtung befindet sich im
Innern des Gehäuses. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die
Bereitstellung einer Druckbegrenzungsvorrichtung, bei der es von
außerhalb des Gehäuses möglich ist, die Federkraft beim
Zusammenbau der Druckbegrenzungsvorrichtung und/oder während der
Benutzung einzustellen, um die Metallermüdung zu kompensieren.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist folglich eine
Druckbegrenzungsvorrichtung, die von einem Gehäuse gebildet wird,
das zwei Einlaßstutzen aufweist, die untereinander durch zwei
Ventile verbunden sind, wobei jedes eine Ventilklappe aufweist,
die mittels einer Feder, deren eines Ende auf der Klappe anliegt,
gegen einen starren Sitz gedrückt wird, wobei die beiden Ventile
parallel und gegeneinander so zwischen den Stutzen angeordnet
sind, daß ein Überdruck in dem ersten Stutzen die Öffnung eines
ersten Ventils bewirkt, und daß ein Überdruck in dem zweiten
Stutzen die Öffnung des zweiten Ventils bewirkt, wobei die
Öffnung des einen oder des anderen Ventils eine kommunizierende
Verbindung zwischen den beiden Stutzen herstellt, wobei der
Öffnungsüberdruck der beiden Ventile im wesentlichen gleich ist,
wobei in jedem Ventil die Feder mit ihrem Ende, das demjenigen,
welches auf die Klappe wirkt, gegenüberliegt, an eine
Verstelleinrichtung in Anlage kommt, die es ermöglicht, die
Kompression der Feder zu verändern, dadurch gekennzeichnet, daß
die Verstelleinrichtung aus einem entlang der Achse der Feder
verschiebbaren Dichtungsstopfen besteht, wobei der Stopfen die
Veränderung der Kompression der Feder von außerhalb des Gehäuses
ermöglicht. Die Verschiebung des Stopfens ist vorteilhaft durch
Verschrauben des Stopfens in einem Bauteil der Wand des Gehäuses
der Druckbegrenzungsvorrichtung erhältlich.
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Wenn der Stopf en die der gewünschten Kompression der Feder
entsprechenden Position erreicht hat, wird er bevorzugt mit einem
Blockiermittel in seiner Lage festgehalten. Dieses Mittel besteht
bevorzugt aus einem System aus Schlitz und Stift, das in dem
Fall, wo der Stopfen verschraubt ist, jegliche Drehung des
Stopfens nach der Einstellung verhindert: Dieses Mittel kann
einerseits wenigstens einen in den Außenrand des Stopfens
eingebrachten Schlitz und andererseits einen Fixierstift
aufweisen, der eine Ausnehmung durchquert, die in dem Element, in
welchem der Stopfen verschraubt ist, ausgespart ist, wobei der
Stift nach der Einstellung in einen Schlitz des Stopfens
eindringen kann, um die Blockierung zu gewährleisten. Gemäß einer
ersten Ausführungsform weist der Stopfen mehrere Schlitze auf,
die mit einer einzigen in das Element des Gehäuses, in welches
der Stopfen geschraubt ist, eingebrachten Stiftaufnehmung
zusammenwirken: Durch das Einführen des Stiftes durch die
Ausnehmung in den Schlitz blockiert man den Stopfen. Gemäß einer
zweiten Ausführungsform weist das Gehäuseelement mehrere
Aufnahmen um den Stopfen auf und einen oder mehrere Schlitze. Es
versteht sich, daß die Einstellung der Federkompression um so
genauer möglich ist, je größer die Anzahl der Stifte und/oder
Aufnahmen ist.
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Die folgende, lediglich zur Erläuterung und keineswegs zur
Einschränkung dienende Beschreibung einer Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Vorrichtung, sowie die beigefügte Zeichnung,
erlauben ein besseres Verständnis der Erfindung:
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In der Zeichnung zeigt
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- Figur 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße
Druckbegrenzungsvorrichtung;
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- Figur 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Figur 1;
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- Figur 3 eine perspektivische Detailansicht des Stopfens der
Vorrichtung der Figur 1.
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Die Druckbegrenzungsvorrichtung wird allgemein mit der
Bezugsziffer 1 bezeichnet. Sie besteht aus einem Gehäuse 2, das
zwei Einlaßstutzen 3a und 3b und zwei Bauteile aufweist, die
ringförmige Vorsprünge 15a und 15b bilden; die ringförmigen
Vorsprünge 15a, 15b weisen jeder eine radiale, zylindrische
Aufnahme 28a bzw. 28b auf, in die ein Stift 29a, 29b eingesetzt
werden kann, der aus einem Finger besteht, der durch radiales
Umschlagen eines freien Endes eines elastischen, auf Metall
geschnittenen Rings gebildet ist, wobei der Ring in einer
entsprechenden Nut der beiden, die ringförmigen Vorsprünge 15a,
15b bildenden Bauteile fixiert ist. Die Stutzen 3a, 3b dienen zur
dichten Aufnahme der Enden der Leitungen für die Druckluft, deren
Drücke man ausgleichen will. Die beiden Stutzen 3a und 3b
besitzen parallele Achsen und verlängern sich in das Gehäuse 2
hinein, um zwei getrennte Räume E&sub1;, E&sub2; zu bilden. In dem Gehäuse
2 befinden sich zwei Ventile 4a und 4b, die jeweils einen Stopfen
5a, 5b, eine Feder 6a, 6b und eine bewegliche Ventilklappe 7a, 7b
aufweisen. Die Räume E&sub1; und E&sub2; des Gehäuses 2 sind durch eine Wand
8 getrennt, die einen integralen Bestandteil der Wand des
Gehäuses 2 bildet; in dieser Trennwand sind zwei kreisförmige
Öffnungen 9a, 9b ausgespart; der Rand dieser Öffnungen 9a, 9k
dient auf jeweils einer der beiden Seiten als Sitz für die
Ventilklappen 7a bzw. 7b. Die Ventile 4a, 4b haben ihre Achsen
senkrecht zur Mittelebene der Trennwand 8 und sind auf beiden
Seiten dieser Mittelebene gegeneinander montiert.
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Zur Vereinfachung erfolgt die detaillierte Beschreibung der
Ventile im folgenden unter Bezugnahme auf das Ventil 4a, wobei es
sich versteht, daß das Ventil 4b identisch ist. Die Ventilklappe
7a des Ventils 4a besteht aus einer Scheibe 10a die auf ihrer
gegen den Sitz in Anlage kommenden Seite mit einer ringförmigen
Nut 11a versehen ist, in der ein torusförmiger Dichtungsring 12a
angeordnet ist. Die dem Sitz gegenüberliegende Seite der Scheibe
10a weist einen Ventilschacht 13a auf, der hohl ist und dessen
achsialer Kanal über eine Öffnung 14a mit dem Raum E&sub1;
kommuniziert, damit sich der Druck im Stutzen 3a auch in dem
Kanal 25a einstellt, in welchem der Ventilschacht verschiebt;
wenn die Drücke in den Räumen E&sub1; und E&sub2; gleich sind, unterliegt
die Ventilklappe dadurch einer anderen Anpreßkraft gegen ihren
Sitz, als der durch die Feder 6a erzeugten Kraft. Die Feder 6a
ist eine Spiralfeder, die zwischen der Scheibe 10a und dem
Stopfen 5a befestigt ist. Der Stopfen 5a weist ein Gewinde auf
und ist in den ringförmigen Vorsprung 15a des Gehäuses 2
eingeschraubt. Die zylindrische Innenwand dieses Vorsprungs weist
2 Bereiche auf: einen Bereich 6a mit Gewinde in seinem äußersten
Bereich und einen glatten Bereich 17a mit geringerem Durchmesser
in seinem, sich zum Raum E&sub1; öffnenden Abschnitt. Der Stopfen 5a
besitzt eine im wesentlichen zylindrische äußere Form mit solchen
Abmessungen und einer solchen Gestalt, daß er in den ringförmigen
Vorsprung 15a eingefügt werden kann; seine Außenwand weist einen
Bereich 18a mit Gewinde und mit größerem Durchmesser auf, der mit
der gewindeten Zone 16a des ringförmigen Vorsprungs 15a
zusammenwirken kann, und außerdem weist er einen glatten Bereich
19a auf in welchem eine Ringnut 20a ausgespart ist, die einen
torusförmigen Dichtungsring 21a enthält. In dem nach außen
gerichteten Bereich des Stopfens ist eine zylindrische Ausnehmung
22a ausgespart, deren Tiefe geringer ist als die Höhe des
gewindeten Bereichs 18a, wobei die Ausnehmung 22a von einem Kranz
23a begrenzt ist. In diesem Kranz 23a sind sechs radiale Schlitze
24a ausgespart, deren Tiefe geringer ist als die Höhe des Kranzes
23a. In seinem zum Raum E&sub1; gerichteten Abschnitt, ist ein
achsialer Kanal 25a in den Stopfen eingestochen, dessen Innenwand
durch die einer zylindrischen Schürze 26a verlängert wird. Der
Kanal 25a hat derartige Abmessungen, daß der Ventilschaft 13a
frei in seinem Inneren verschiebbar ist; eine zylindrische
Lagerbuchse ist zwischen der Schürze 26a und dem Schaft 13a
angeordnet und sorgt bei der Verschiebung der Ventilklappe
bezüglich des Stopfens für die Führung. Eine ringförmige Nut 27a
ist um die Schürze 26a in dem Stopfen ausgespart: Die Feder 6a
ist in dieser Nut 27a angeordnet und umgibt folglich die Schürze
26a, die für sie eine achsiale Führung bildet.
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Die Druckbegrenzungsvorrichtung 1 arbeitet in der im folgenden
beschriebenen Weise. Wenn in dem Stutzen 3b und folglich in dem
Raum E&sub2; ein Überdruck herrscht, der auf die Ventilklappe 7a eine
größere Kraft ausübt als die Federkraft 6a des Ventils 4a, wird
die Ventilklappe 7a zurückgestoßen und die kommunizierende
Verbindung zwischen den Räumen E&sub1; und E&sub2; ist hergestellt. Wenn der
Überdruck einen geringeren Wert als die Kraft der Feder 6a
annimmt, kehrt die Ventilklappe 7a unter der Wirkung der Feder 6a
in ihre Ausgangslage zurück und wirkt gegen ihren Sitz.
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Die Einstellung der Feder 6a im Sinne der Erfindung ist einfach.
Man sorgt im Raum E&sub2; für einen Druck, der dem Überdruck
entspricht, bei dem man möchte, daß die Ventilklappe 7a öffnet,
wobei sich der Raum E&sub1; unter Atmosphärendruck befindet, und man
schraubt den Stopfen 5a so weit ein, bis die Feder 6a die
Kompression erreicht, die ihr eine ausreichende Kraft verleiht,
um den Verschluß des Ventils zu gewährleisten. Dann blockiert man
den Stopfen 5a durch Eindrücken des Fingers des Rings 29a in die
Öffnung 28a des ringförmigen Vorsprungs 15a und in den Schlitz
24a, der sich gegenüber und in der Nähe dieser Öffnung 28a
befindet.
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Bei der dargestellten Ausführungsform weist der Stopfen 5a sechs
Schlitze 24a und der ringförmige Vorsprung 15a eine einzige
Öffnung 28a auf. Es versteht sich, daß der ringförmige Vorsprung
mehrere Öffnungen aufweisen kann, wobei die Anzahl der Schlitze
identisch oder unterschiedlich sein kann; man kann daher die
Federkompression dadurch präziser gestalten, daß die Anzahl der
Schlitze 24a und/oder die Anzahl der Öffnungen 28a erhöht wird.
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Nach Einstellung der Feder 6a, geht man in der gleichen Weise
vor, um die Einstellung der Feder 6b durchzuführen; die
Vorrichtung ist dann einsatzbereit.