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Steuerungsvorrichtung für wahlweise in eine von zwei Stellungen bewegbare
Arbeitsvorrichtungen, insbesondere Weichen Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuervorrichtung
für wahlweise in eine von zwei Stellungen bewegbare Arbeitsvorrichtung, z. B. `'eichen,
Wettertüren und Bremsvorrichtungen, bei welcher die entsprechenden beiden Endstellungen
eines Arbeitskolbens durch die Entlüftung eines Steuerzylinders oder Schiebers auf
der einen oder anderen Seite herbeigeführt werden. Stehen beide Seiten des Steuerzylinders
unter der Wirkung des Druckmittels, insbesondere Druckluft, und wird auf einer Seite
der Druck ganz oder teilweise weggenommen, so bewegt sich der Steuerkolben nach
der entlüfteten Seite hin. Durch diese Umstellung des Steuerkolbens wird die eine
Seite des Arbeitszylinders an die Druckluft, die andere an den Auspuff gelegt, so
daß der Arbeitskolben ebenfalls seine Endstellung wechselt. Um von einer Schaltstelle,
z. B. einem Weichengabelstrang, den Arbeitskolben und damit die Weiche in eine bestimmte
Endstellung zu verbringen, ist eine Entlüftungsleitung erforderlich, welche an die
betreffende Steuerzylinderseite gelegt ist. Durch Entlüften dieser Leitung wird
der Steuerkolben nach der betreffenden Zylinderseite hin bewegt. Wird entlüftet,
obwohl er sich schon auf dieser Seite befindet, so verbleibt er in dieser. Entsprechendes
gilt für die andere Steuerzylinderseite, wenn diese mit einer anderen Schaltstelle,
z. B. mit einer solchen an dem anderen Gabelstrang der Weiche, durch eine Entlüftungsleitung
verbunden ist. In diesen Fällen bedarf es daher für die Handhabung keiner Überlegung
oder Rücksichtnahme auf die jeweilige Stellung des Arbeitskolbens; in jedem Fall
ist bei Betätigung der
Schaltstelle die dieser zugeordnete Stellung
des Arbeitskolbens sichergestellt.
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Soll dagegen von einer Schaltstelle aus wahlweise die eine oder andere
Endstellung des Arbeitskolbens herbeigeführt werden, wie dies z. B. für den Einlaufstrang
der Weiche der Fall ist, so sind entweder zwei Schaltgeber anzuordnen, die je zu
einer Steuerzylinderseite führen und zwischen denen der Bedienende die Wahl zu treffen
hat, oder es ist ein einziger Schaltgeber vorhanden, der in eine von zwei Schaltstellungen
eingestellt wird, welche den beiden Stellungen des Arbeitskolbens entsprechen, so
daß er den Schaltgeber nur zu betätigen braucht, falls dieser sich nicht in der
der entsprechenden Schalt- oder Signalstellung befindet.
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In beiden Fällen sind zwei Entlüftungsleitungen zwischen der Schaltstelle
und dem Steuerungszylinder erforderlich. Während bei der erstgenannten Anordnung
zwei Schaltgeber vorgesehen sind und die Notwendigkeit ihrer jeweiligen Auswahl
durch den Bedienenden zu Fehlsteuerungen führen kann, ist bei der zweiten Anordnung
noch eine dritte Druckluftleitung zwischen dem Arbeitskolben und dem Schaltgeber
sowie ein an letzterer angeordneter Hilfszylinder vorzusehen, durch den der Schaltgeber
jeweils auf die Stellung des Arbeitskolbens eingestellt wird. Es ist auch eine Anordnung
mit einer einzigen Entlüftungsleitung zwischen Schaltstelle und Steuerungszylinder
bekanntgeworden, die mittels eines Differentialkolbens, einer Drosseleinrichtung
und einer Fortschaltvorrichtung so arbeitet, daß der Arbeitskolben bei einem Schaltimpuls
einen Hin- und bei dem nächsten Schaltimpuls einen Rückhub ausführt, so daß die
Arbeitsvorrichtung entweder durch einen Schaltimpuls in die gewünschte Arbeitslage
gebracht werden kann oder durch Nichtbetätigung der Schaltstelle in dieser belassen
wird.
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Abgesehen davon, daß das hierbei verwendete Drehventil leicht zu Undichtheiten
führt, besitzt diese Anordnung den Nachteil, daß die beiden Steuerzylinderseiten
nicht atfch zusätzlich von gesonderten Entlüftungsventilen bzw. Entlüftungsleitungen
beeinflußt werden können, die je eine bestimmte Endlage des Arbeitskolbens sicherstellen
sollen.
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Die Nachteile der bekannten Vorrichtungen werden unter Erzielung einer
einfacheren Bauart und betriebssichereren Arbeitsweise vermieden, indem gemäß der
Erfindung eine einzige Entlüftungsleitung benutzt wird und die beiden sich von dieser
abzweigenden Eintrittsventile in den Steuerzylinder wahlweise so geschlossen werden,
daß der Eintritt der nicht entlüfteten Steuerzylinderseite geschlossen und der andere
offen bleibt, bis der Steuerkolben in seine neue Steuerlage übergegangen ist.
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Die Vornahme des wechselseitigen Schließens der beiden Eintrittsventile
kann auf verschiedenste Weise erfolgen, z. B. dadurch, daß am Ende der Umstellbewegung
des Steuerkolbens unabhängige Kraftimpulse ausgelöst werden, welche die beiden Eintrittsventile
entsprechend betätigen. Um besondere Bewegungskolben u. dgl. für die Betätigung
der Ventile zu erübrigen, wird die Umschaltung der beiden Eintrittsventile vermittels
einer durch die Bewegung des Steuerkolbens verursachten Kraftspeicherung und unter
Kontrolle eines am Ende der Entlüftung in Gang gesetzten Zeitschalters bewirkt.
Dabei sind die beiden Ventilteller zu gemeinsamer Bewegung miteinander verbunden.
Der Ventilteller der nicht entlüfteten Steuerzylinderseite wird durch die dort vorhandene
Druckluft geschlossen gehalten, während der andere Ventilteller sich in seiner Öffnungslage
befindet. Erfolgt eine Entlüftung durch die einzige Entlüftungsleitung, so kann
sich diese auf die Steuerzylinderseite des offenen Ventiltellers auswirken, indem
der Steuerkolben nach dieser Seite gezogen wird, wobei er eine auf das Ventiltellerpaar
wirkende Feder spannt, die dieses umschaltet, sobald der Druck in der entlüfteten
Steuerzylinderseite und in der Entlüftungsleitung wieder so stark geworden ist,
daß er im Verein mit der Federspannung den Druck auf der nicht entlüfteten Seite
des geschlossenen Ventiltellers überwinden kann. Das Wiederauffüllen der entlüfteten
Räume mit Preßluft geschieht durch gewollte Undichtigkeit an den Steuerungsteilen
oder durch einen besonderen gedrosselten Durchlaß (Zeitschalter).
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Der Steuerzylinder wird in der Nähe der gesteuerten Arbeitsvorrichtung
angeordnet und kann unmittelbar auf eine Signalvorrichtung einwirken, durch welche
die jeweilige Stellung des Steuerkolbens und damit des Arbeitskolbens und der gesteuerten
Arbeitsvorrichtung angezeigt wird, damit der Bedienende erkennen kann, ob die Betätigung
des Schaltgebers für die einzige Entlüftungsleitung erforderlich ist.
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Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung
und den Ansprüchen.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt,
und zwar zeigt Fig. i eine schematische Darstellung der zur Umstellung einer Weiche
benutzten erfindungsgemäßen Steuerungsvorrichtung, Fig.2 eine Seitenansicht einer
Steuerungsvorrichtung, bei welcher die Ventilteller für die Eintritte der Entlüftungsleitung
außen angeordnet sind, Fig.3 eine entsprechende Ansicht einer Ausführungsform, bei
welcher die Ventilteller zwischen den Kolbenteilen der Steuerungsvorrichtung sich
befinden, Fig. 4 eine Abänderung eines Teiles der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform.
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Bei der in Fig. i als gesteuerte Arbeitsvorrichtung beispielsweise
dargestellten Weiche ist das Weichenzungenpaar i mit der Arbeitskolbenstange 2 des
Arbeitszylinders 3 verbunden. Dieser steht durch die beiden Leitungen 4, 5 mit dem
Steuerzylinder 6 in Verbindung, welchem die Druckluft über eine Leitung 7, die sich
in die beiden Abzweige 8, 9 spaltet, zuströmt. Fährt der Wagen von dem Weichengabelstrang
i i aus durch die
Weiche, so muß das Weichenzungenpaar i die in
Fig. i dargestellte Stellung einnehmen und umgestellt werden, falls es sich nicht
in dieser Stellung befindet. Fährt der Wagen von dem Weichengabelstrang 12 aus durch
die Weiche, so muß das Weichenzungenpaar i die andere Endstellung einnehmen. Diesen
Forderungen kann in einfacher Weise dadurch genügt werden, daß sowohl von dem Weichengabelstrang
i i als auch vom Weichengabelstrang 12 aus je eine Entlüftungsleitung 13, 14 nach
je einer Steuerzylinderseite gelegt ist, welche durch entsprechende Schaltgeber
15, 16 entlüftet werden.
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Wie Fig. 2 erkennen läßt, erhält bei Entlüftung der Leitung 14 die
Steuerzylinderseite 17, die ebenso wie die Steuerzylinderseite 18 an der Druckluftleitung
7 liegt, Unterdruck, so daß der Steuerkolben i9, 21, falls er sich in der strichpunktierten,
rechten Endstellung befindet, nach links gezogen wird. Dadurch werden die Zuleitung
4 zum Arbeitskolben an Gien Auspuff und die Zuleitung 5 an die volle Druckluft gelegt,
so daß der Arbeitskolben 22 ebenfalls nach links bewegt wird, falls er rechts gestanden
hat und eine Umschaltung des Weichenzungenpaares i stattfindet, so daß dieses für
die Durchfahrt von dem Weichengabelstrang 12 aus bereitsteht. Befand sich das Weichenzungenpaar
i bereits in dieser Stellung, so hat eine Betätigung der Entlüftungsleitung 14 keinen
Einfluß, d. h. die Weiche bleibt in ihrer Stellung stehen. Entsprechend sind die
Vorgänge für die Durchfahrt der Weiche von dem Weichengabelstrang i i aus. 1)a die
Schaltgeber 15 und 16 die Weiche für jedes auf deal Abzweiggleisen i i oder 12 fahrende
Fahrzeug bei Betätigung von dort aus stets in die richtige Stellung bringen oder
in der richtigen Stellung belassen, können sie für zwangsläufige Betätigung durch
das vorüberfahrende Fahrzeug ausgebildet werden.
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Soll dagegen die Weiche in der umgekehrten lZichtung von dem Einlaufstrang
23 aus durchfahren werden, so muß das Weichenzungenpaar i entweder in der einen
oder anderen Endlage stehen, je nachdem, in welchen der beiden Weichengabelstränge
eingefahren werden soll. Der Bedienende hat daher die Wahl zwischen diesen beiden
Einstellungen zu treffen. Um diese mittels einer einzigen Entlüftungsleitung durchführen
zu können, ist folgende Einrichtung getroffen: Die von dem Schaltgeber oder dem
Entlüftungsventil 24 ausgehende einzige Entlüftungsleitung 25 gabelt sich kurz vor
dem Steuerzylinder 6. Von den Gabelteilen 26, 27 tritt der eine in der Steuerzylinderseite
17, der andere in die Steuerzylinderseite 18 ein. An den Eintrittsstellen 28, 29
ist je ein Ventilteller 31, 32 angeordnet. Beide Ventilteller sind durch eine Stange
33 zu einer Bewegungseinheit miteinander verbunden. Die Stange geht durch eine mittlere
Bohrung 34 des Steuerkolbens 19, 21 hindurch. "Zwischen den Ventilteller 31 bzw.
32 und den Steuerkolben i9 bzw. 21 sind Federn 35, 36 vorgesehen.
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Der Steuerkolben 19, 21 ist durch ein Gestänge 37 mit einem um einen
Zapfen 38 gelagerten Signalhebel 39 verbunden, so daß das Signal jeweils
die Stellung des Steuerkolbens und damit auch die Stellung des Arbeitskolbens 22
sowie der gesteuerten Arbeitsvorrichtung, hier der Weiche i, anzeigt. Ferner sind
die beiden Abzweige 8, 9 der Druckluftleitung 7 mit je einer Drosselstelle 41, 42
versehen.
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Die beschriebene Vorrichtung arbeitet folgendermaßen: Befinden sich
der Steuerkolben i9, 21 sowie der Arbeitskolben 22 in ihrer linken Endlage, so ist
der Weichengabelstrang 12 zur Durchfahrt von dem Einlaufstrang 23 aus freigegeben.
Dies wird dadurch angezeigt, daß das Signal 39
sich in der rechten Endstellung
befindet. Der Fahrer wird dadurch darauf hingewiesen, daß er frei durchfahren kann
und den Schaltgeber 24 nicht zu betätigen hat. Will der Fahrer dagegen in den Weichengabelstrang
i i einfahren, so zeigt ihm das Signal 39 an, daß die Weiche umzustellen ist und
der Schaltgeber 24 betätigt werden muß. Wie weiter unter noch klar werden wird,
ist im Ruhezustande der Vorrichtung immer dasjenige Tellerventil 31 bzw. 32 geschlossen,
auf welches der Steuerkolben i9, 21 zu bewegt worden ist, d. h., bei der in Fig.
2 dargestellten Lage des Steuerkolbens 19, 21 und Arbeitskolbens 22 ist der Ventilteller
31 geschlossen, der Ventilteller 32 geöffnet. Beide Steuerzylinderseiten 17, 18
stehen unter dem vollen Druck der durch die Gabelungen 8 und 9 zugeleiteten Druckluft.
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Wird die Leitung 25 entlüftet, so ändert sich hierdurch an dem Druckzustand
der Steuerzylinderseite 17 zunächst nichts, da das Eintrittsventil 28 geschlossen
ist, dagegen wird die Steuerzylinderseite 18 entlüftet, so daß hier ein Unterdruck
entsteht und der Steuerkolben 19, 21 durch den Überdruck in 17 nach rechts geworfen
wird. Auch an dieser Rechtsbewegung ist das Ventiltellerpaar 31, 32 zunächst nicht
beteiligt, da der volle Druck von rechts her auf dem Ventilteller 31 lastet. Jedoch
trifft die Kolbenseite 21 auf die Feder 36 auf und setzt sie unter Spannung, so
daß das Ventiltellerpaar 31, 32 eine der Druckwirkung des auf die rechte Fläche
des Ventiltellers 31 wirkenden Luftdruckes entgegengesetzte Druckwirkung erhält.
Letztere reicht aber nicht aus, um den Ventilteller 31 von dem Sitz 28 abzureißen.
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Sobald aber das Entlüftungsventil 24 wieder geschlossen ist und die
Entlüftung in der Zylinderseite 18 aufhört, strömt durch die Gabelleitung g und
die Drosselstelle 42 Druckluft nach, welche über die Gabelleitungen 27, 26 auf die
Rückseite des geschlossenen Ventiltellers 31 gelangt. Je höher der Luftdruck auf
diese Weise in der Zylinderseite 18 und hinter dem Ventilteller 31 steigt, um so
geringer wird die Differenz zwischen dem vollen Luftdruck der Zylinderseite 17 einerseits
und dem Druck der gespannten Feder 36 zuzüglich dem Luftdruck auf der Rückseite
des Ventiltellers 31 andererseits, bis diese Differenz null und negativ wird und
das Ventiltellerpaar 31, 32 in die strichpunktierte, rechte Endlage übergeführt
wird,
in welcher das Eintrittsventil 29 geschlossen und das Eintrittsventil 28 geöffnet
ist und sich der Steuerungskolben 19, 21 in der rechten Endlage befindet, welcher
auch eine Nachrechtsbewegung des Arbeitskolbens 22, sowie die Umstellung des Weichenzungenpaares
i zur Folge hat. Bei dieser Rechtsbewegung des Steuerkolbens 21 stellt sich auch
das Signal 39 nach links um, wodurch angezeigt wird, daß die Fahrt in den Weichengabelstrang
i i nunmehr frei ist.
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Bevor der Ventilteller der entlüfteten Zylinderseite geschlossen wird,
erhält der Steuerkolben unter dem ansteigenden Luftdruck in dieser Zylinderseite
und unter Mitwirkung der gespannten Feder die Neigung, sich etwas zurückzubewegen.
Um dies zu verhindern, kann eine Art Kippgesperrt vorgesehen sein, das den Kolben
jeweils in der erreichten Endlage nachgiebig festhält. Dieses Gesperrt kann z. B.
dadurch gebildet werden, daß der Signalhebel 39 etwa an der Signalscheibe eine Gewichtsbelastung
erhält, welche den Hebel und damit den Steuerkolben i9, 21 in der jeweiligen Endstellung
nachgiebig festhält. Bei der Umstellung des Weichenzungenpaares i bzw. des Arbeitskolbens
in die andere Endstellung spielen sich die entsprechenden Vorgänge ab. Wesentlich
bei diesen Vorgängen ist es, daß stets dasjenige Eintrittsventil 28 oder 29 geöffnet
ist, dessen Steuerzylinderseite entlüftet werden soll, und daß nach Durchführung
der durch die Entlüftung verursachten Bewegung des Steuerkolbens eine Umstellung
der beiden Eintrittsventile erfolgt.
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Damit die Vorrichtung ordnungsgemäß arbeitet, muß die Umstellung nach
einer gewissen einstellbaren Zeitspanne erfolgen. Der hierfür erforderliche Zeitschalter
wird durch die beiden Drosselventile 4i, 42 gebildet, an deren Stelle auch ein all
sich bekanntes, wechselseitiges, undicht arbeitendes Kugelventil treten kann. Durch
die Zusammenwirkung der Ventilteller 31, 32 mit dem Steuerkolben i9, 21 und durch
die Verbindung der beiden Ventilteller zu gemeinsamer Bewegung unter Mitwirkung
der Federn 35, 36 ist eine im Aufbau einfache Anordnung gebildet. Der erfindungsgemäße
Zweck läßt sich auch erreichen, wenn die beiden Ventilteller 31, 32 unabhängig voneinander
arbeiten und durch besondere Bewegungsvorrichtungen, welche in den Endstellungen
des Steuerkolbens ausgelöst werden, umgestellt werden.
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Das in Fig,3 dargestellte Ausführungsbeispiel arbeitet grundsätzlich
in gleicher Weise wie das nach Fig.2. Während im Fall der Fig.2 die Ventilteller
31, 32 außerhalb des Steuerkolbens i9, 21 liegen, sind in Fig. 3 die Ventilteller
31, 32 innen angeordnet. Steuerkolben i9, 21 und Arbeitskolben 22
arbeiten gegenläufig. Die Ventilteller 31, 32 nehmen ihre Einstellage ein, die sie
nach Abschluß der Entlüftung der rechten Steuerzylinderseite 18 erhalten haben,
wobei der Ventilteller 32 in seine geschlossene Lage überging. Die Zufuhr der Druckluft
über die Zuleitung 7 erfolgt über einen Ringraum 43 und Umfangsöffnungen 44 des
die beiden Ventilteller 31, 32 verbindenden Hohlzylinders 45. Innerhalb einer inneren
Ausnehmung 4.6 dieses Hohlzylinders ist ein Dichtungsring 47 auf der die beiden
Kolbenteile 19, 21 verbindenden Stange 48 verschiebbar angeordnet, der sich jeweils
nach der Seite der gerade entlüfteten Steuerzylinderseite 18 verschiebt, so daß
der volle Luftdruck sich auf die nicht entlüftete Steuerzylinderseite 18 auswirken
kann. Die zur Umstellung der Ventilteller 31, 32 erforderliche Wiederauffüllung
des Druckes in der entlüfteten Steuerzylinderseite wird durch entsprechende Undichthaltung
des Dichtungsringes 47 herbeigeführt. Ebenso kann bei dem Ausführungsbeispiel der
Fig. 2 zu diesem Zweck an Stelle der Drosselventile 41, 42 eine Urdichtheit der
Stange 33 in der Bohrung 34 des Steuerkolbens o. dgl. treten.
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Bei der Ausführungsforen der Fig.4 wird die Druckluft Tiber die Leitung
7, einen Ringraum 43 und über dem Umfang verteilte Lochreihen 49, 51 zugeleitet,
die durch einen fest in dein Hohlzylinder 45 angeordneten Dichtungsring 52 voneinander
getrennt sind. Auch hier Nvird (las zur zeitrichtigen Umstellung der beiden Ventilteller
31, 32 erforderliche Drosselventil durch eilte entsprechende Urdichtheit des Dichtungsringes
52 an der Verbindungsstange 48 gebildet.