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Steuerventil für durch Druckluft betriebene elektrisch gesteuerte
Türöffnungs- und Schließvorrichtungen, insbesondere für Fahrzeuge Gegenstand der
Erfindung ist ein Steuerventil für eine Türöffnungs- und Schließvorrichtung, wie
sie besonders an Fährzeugen verwendet wird, die mit einem an einer Schiebe- oder
Falltür angreifenden Öffnungs- und Schließzylinder arbeitet, der mit Druckluft oder
einem anderen Druckmittel beaufschlagt wird, wobei zur Steuerung der Druckmittelzu-
und -abfuhr zu und von den Arbeitskammern des Türbewegungszylinders ein besonderes
Steuerventil vorgesehen ist. Die Verstellung dieses Steuerventils erfolgt ,dabei
durch ein Doppelventil, das durch einen Elektromagnet gesteuert wird, dessen Erregerstrom
durch Druckschalter geschlossen oder unterbrochen wird.
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Eine ältere Ausführung eines solchen Steuerventils verwendet zur Erfüllung
der Forderung auf Anwendung gesonderter Druckknöpfe für öffnen und Schließen zwei
vollständige Steuersätze, bestehend aus Doppelventil und Elektromagnet, wobei dann
ein Elektromagnet durch den Öffnungsdruckknopf und der andere Magnet durch den Schließdruckknopf
mit der Stromquelle verbunden oder von ihr getrennt wird. Zur eigentlichen Steuerung
der Druckmittelzu- und -abfuhr zu und von den Arbeitskammern des Türzylinders dient
ein Flachschieber, der durch von den Steuersätzen beeinflußte Steuerkolben verstellt
wird. Diese Bauart ist wegen der doppelten Anordnung der Steuersätze teuer und wenig
betriebssicher.
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Eine neuere Ausführung des Türsteuerventils verwendet wohl nur einen
aus Doppelventil und Elektromagnet bestehenden Steuersatz, benutzt
jedoch
zur Füllung und Entleerung der Arbeitskammern des Türzylinders einen Drehschieber,
dessen Stellungen für öffnen und Schließen der Tür abwechselnd einander folgen.
Der Steuersatz betätigt einen Druckluftzylinder, dessen Kolbenstange mittels einer
Art Ratsche den Drehschieber ruckweise ständig in derselben Drehrichtung weiterbewegt.
Soll die elektrische Steuerung durch für öffnen und Schließen gesonderte Druckknöpfe
erfolgen, so wird ein mit der Drehschieberachse verbundener Drehschalter zwischen
die Druckknöpfe und den Elektromagnet des Steuersatzes geschaltet. Durch die besondere
Anordnung des Ratschenantriebes ist jedoch die Bauart dieses Steuerventils kompliziert
und teuer.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist nun eine vereinfachte Ausführung
eines Türsteuerventils, das wie das vorbeschriebene nur einen Steuersatz besitzt
und zur Steuerung der Druckmittelzu- und -abfuhr zum und vom Türzylinder nur einen
durch einen Doppelkolbensatz verstellten Flachschieber benutzt, wobei die Verbindung
zwischen dem Doppelventil und den Schalträumen des Kolbensatzes durch einen auf
dem Rücken des Flachschiebers gleitenden Oberschieber geregelt wird.
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An Hand der Fig. i bis 3 sei nun Aufbau und Wil(kungsweise dieses
Steuerventils beschrieben. Fig. i zeigt das Steuerventil mit Grundschieber ip Linkslage,
das ist bei geschlossener Tür.
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Das Gehäuse i trägt an seiner Unterseite innen die Schieberbahn 2,
auf welcher der Grundschieber 3 gleitet. Auf dessen Rücken befindet sich der Oberschieber
4, der durch einen die beiden Steuerkolben 5 und 6 verbindenden Rahmen 7 geführt
wird. Dieser Rahmen führt auch mit einem gewissen Leergang 8 den Grundschieber 3.
Die an den Außenseiten der Kolben 5 und 6 angeordneten Federn 9 besitzen eine Vorspannung,
die größer ist als der Bewegungswiderstand der beiden Kolben und des Oberschiebers.
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Die beiden Arbeitskammern des Türzylinders io sind durch Rohrleitungen
mit den Kanälen i i und 12 der Schieberbähn 2 verbunden.
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Der elektrische Steuersatz besteht aus dem Doppelventil 13 und 14
und dem Elektromagnet 15. Der Druckknopf 16 regelt die Stromzufuhr zu letzterem.
Die Unterseite des Ventils 13 ist durch den Kanal 17 mit dem Innenraum des Steuerventils
und weiter über 19 mit der Druckquelle, der Raum zwischen den Ventilen 13 und 14
mit dem Kanal 18 der Schieberbahn verbunden.
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Die über die Leitung D und die Öffnung 19 in das Innere des Steuerventils
eintretende Druckluft gelangt durch die Grundschieberbohrung 20 und den Kanal 12
der Schieberbahn 2 in die rechte Arbeitskammer des Türzylinders io, dessen Kolben
nach links in die gezeichnete Lage getrieben wird und dabei die Tür schließt. Die
linke Arbeitskammer des Türzylinders ist über den Kanal i i, die Schiebermuschel
21 und den Kanal 22 entlüftet.
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Die Innenseiten der beiden Steuerkolben 5 und 6 sind also mit Druckluft
beaufschlagt. Die linke Schaltkammer 23 ist über 24. 25, 26, 27 und 18 mit dem Doppelventil
13, 1 4 in Verbindung und daher über das angehobene Ventil 1,4 entlüftet. Die rechte
Schaltkammer 2.8 steht über 29, 30 und 31 mit 21 und damit über 22 gleichfalls
mit der Außenluft in Verbindung. Demnach sind beide Außenseiten der Steuerkolben
5 und 6 entlüftet. Da deren Kolbenflächen gleich groß ausgeführt sind, befindet
sich der Kolbensatz im Gleichgewicht und verbleibt daher in der gezeichneten Lage.
Die Schiebetür wird demnach unter Druckluft geschlossen gehalten.
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Soll nun die Tür geöffnet werden, so wird der Druckknopf 16 niedergedrückt
und damit der Stromkreis der Magnetspule 15 geschlossen. Deren Anker wird angezogen
und damit das Ventil 14 geschlossen und das Ventil 13 geöffnet. Der Steuersatz steht
damit in der Lage der Fig. 2. Da sich aber der Steuerkolbensatz samt beiden Schiebern
noch in der Stellung der Fig. i befindet, gelangt nun die Druckluft vom Ventil 13
Tiber 18, 27, 26, 25 und 24 in den linken Schaltraum 23, so daß auf beiden Seiten
des Steuerkolbens 5 gleicher Druck herrscht. Da der rechte Schaltraum 28, wie bereits
erwähnt, weiterhin entlüftet bleibt, ist nun die Stell'kraft des Steuerkolbens 6
allein wirksam und verschiebt daher den Steuerkolbensatz samt beiden Schiebern in
die Lage der Fig. 2, wobei die rechte Feder 9 verkürzt wird. Deren Vorspannung ist
zwar, wie eben beschrieben, größer als der Bewegungswiderstand beider Kolben und
des Oberschiebers, jedoch zugleich nur ein Bruchteil der vollen Stellkraft eines
Steuerkolbens. Die Relativlage der beiden Schieber zueinander bleibt bei deren Rechtsbewegung
unverändert.
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In der neuen Lage des Grundschiebers 3 ist die rechte Arbeitskammer
des Türzylinders io über 12, 21 und 22 entlüftet, wogegen die linke Arbeitskammer
über 19 und i i mit Druckluft beschickt und die Tür daher geöffnet wird.
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Wird nun der Druckknopf nach vollendeter Verstellung der beiden Schieber
wieder losgelassen, so schließt sich das Ventil 13 bei gleichzeitigem Wiederöffnen
des Ventil: 1.4. Damit wird der linke Schaltraum 23 über 24, 25, 26, 27 und 18 wieder
entlüftet, so daß sich nun die Stellkräfte der beiden Steuerkolben 5 und 6 wieder
aufheben. Die rechte Feder 9 schiebt dann die beiden Steuerkolben und den Oberschieber
4 in die Lage der Fig. 3. Der Leergang 8 zwischen Kolbenrahmen 7 und Grundschieber
3 ist so bemessen, daß bei dieser Bewegung keine Verstellung des Grundschiebers
eintritt. Keine Größe gleicht daher dem Weg, um .den bei der Rechtsverstellung des
Kolbensatzes die rechte Feder 9 verkürzt wurde.
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In dieser neuen Relativlage zwischen Grund- und Oberschieber ist die
rechte Schaltkammer 28 über 29, 30, 31, 27 und 18 über den Raum zwischen den Ventilen
13 und 14 mit der Atmosphäre verbunden. wogegen die linke Schaltkammer 23 über 24,
25, 26, 21 und 22 entlüftet ist. Damit ist also die genau entgegengesetzte Lage
zu der nach Fig. i hergestellt, so daß auch die Linksverstellung des
,Kolbensatzes
und damit das Schließen der Tür durch neuerliches Betätigen des Druckknopfes 16
wieder bewirkt werden kann.
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Es genügt also wiederholtes unterbrochenes Betätigen eines einzigen
Druckknopfes zur Durchführung der abwechselnden Offnungs- und Schließbewegung der
Tür. Naturgemäß können auch mehrere Druckknöpfe in Parallelschaltung angeordnet
werden, um die Tür auch von verschiedenen Stellen des Wageninneren aus bedienen
zu können. Ebenso können auch mehrere Türen gleichzeitig durch Parallelschaltung
mehrerer Türsteuerventile von einem oder mehreren parallel geschalteten Druckknöpfen
aus gesteuert werden.
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Soll dagegen, wie von manchen Verkehrsbetrieben gewünscht, das Öffnen
und Schließen der Tür nur durch Betätigen von für jede Bewegungsrichtung gesonderten
Druckknöpfen möglich sein, so muß an dem Steuerventil ein durch die Schieberbewegung
angetriebener elektrischer Umschalter angeordnet werden, wobei aber die beschriebene
pneumatische Arbeitsweise des Steuerventils völlig unverändert bleibt. In Fig. 4
ist diese Sonderbauart des Steuerventils dargestellt und sei im folgenden kurz beschrieben.
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Der elektrische Umschalter besteht aus einem Hebel 32, der auf einer
durch das Steuerventilgehäuse hindurchgehenden waagerechten Welle 33 befestigt ist
und an seinem unteren Ende einen Kontaktstreifen 34 trägt. Dieser stellt über das
Kontaktsegment 35 die Verbindung mit der Magnetspule 15 und, je nach der Lage des
Hebels 32, über die Segmente 36 oder 37 die Verbindung mit den Druckknöpfen 16"
oder 16b her.
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Die Welle 33 trägt in der Mittelebene der Schieber einen Kulissenstein
38, der die Kulisse 39 führt. Diese stützt sich mit ihrem unteren kugeligen Ende
auf den Grundschieber 3 und wird durch die Feder 40, die zwischen ihrem oberen Ende
und dem Gehäuse i mit Spannung eingesetzt ist, nach unten gedrückt.
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Wie aus dem in Fig.4 eingetragenen Kräftediagramm hervorgeht, ergibt
diese Anordnung der Feder 40 eine schiefliegende Schieberanpreßkraft P,. Diese besitzt
eine lotrechte Komponente, die .in allen Stellungen den Grundschieber 3 auf seine
Schieberbahn drückt. Größe und Richtung der waagerechten Komponente ist veränderlich,
und zwar wirkt sie zu Beginn der Schieberbewegung dieser entgegen und unterstützt
diese Bewegung gegen Ende derselben. In der Schiebermittellage besitzt diese Komponente
den Wert Null. Da die am Ende der Schieberbewegung auftretende waagerechte Komponente
wesentlich größer ist als die Spannung der Federn 9, sind an den Enden der Schieberbahn
besondere Anschläge 41 und 42 zur Abstützung des Grundschiebers 3 angeordnet.
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Die in Fig.4 dargestellte Lage entspricht der geöffneten Tür. Soll
diese nun geschlossen werden, so muß der Druckknopf 16" niedergedrückt werden, wodurch
über 36, 34 und 35 der Stromkreis der Magnetspule 15 geschlossen wird. Deren Kern
wird nach unten gezogen und dabei das Ventil 14 geschlossen und das Ventil 13 geöffnet.
Hierdurch wird über i9, 17, 13, 18, 27, 31, 30 und 29 der rechte Schaltraum
28 mit Druckluft beaufschlagt und dadurch die Stellkraft des rechten Steuerkolbens
6 vernichtet. Die nach links gerichtete Stellkraft des linken Steuerkolbens 5 gelangt
nun, da der linke Schaltraum 23 über 24, 25, 26, 21 und 22 dauernd entlüftet ist,
voll zur Wirkung und verstellt den Kolbensatz samt beiden Schiebern nach links.
Diese Bewegung kann jedoch wegen der kräftigen Gegenwirkung der Schieberpreßkraft
PS erst bei nahezu völliger Auffüllung des Raumes 28 beginnen. Im Laufe der Schieberbewegung
nimmt die waagerechte, der Bewegung entgegenwirkende Komponente von PS rasch ab,
doch stellt sich vor Erreichung der Mittellage die Spannung der linken Feder 9 der
Bewegung entgegen, so daß noch knapp vor der Mittellage nahezu Volldruck im Raume
28 erforderlich ist. Nach Überschreitung der Mittellage vollendet der Kolbensatz
unter dem Einfluß der nun die Schieberbewegung unterstützenden Schieberanpre&kraft
rasch seinen Weg. Die in der Mittellage eintretende Kontaktabschaltung der Magnetspule
und die damit beginnende langsame Entlüftung des Schaltraumes 28 hat infolge der
zu diesem Zeitpunkt hohen Geschwindigkeit der Schieberbewegung (keinen Einflug mehr
auf die Schieberverstellung.
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Wird zur Einleitung dieser Türbewegung versehentlich der Druckknopf
16b niedergedrückt, so kann dadurch das Schließen der Tür nicht bewirkt werden,
da zwischen den Kontaktmagnet 37 und 35 keine elektrisch leitende Verbindung besteht.
Werden dagegen irrtümlich oder mißbräuchlich beide Druckknöpfe zugleich niedergedrückt,
so wird .die Schieberbewegung, wie beschrieben, ablaufen. Hinsichtlich der Arbeitsweise
besteht dann nur der eine Unterschied, daß beim Durchlaufen der Mittelstellung der
Magnetkern kurzzeitig hochgeht und dann sofort wieder angezogen wird, so daß die
Vollfüllung des Raumes 28 so lange bestehenbleibt, bis zumindest der Druckknopf
16b wieder losgelassen wird. Dann erst beginnt die Entleerung des Raumes 28, gegen
deren Ende, wie beschrieben, der Kolbensatz samt Oberschieber 4 durch die linke
Feder 9 um den Leergang zwischen Kolbenrahmen 7 und Grundschieber 3 nach rechts
verschoben wird. Erst dann ist die Bereitschaft zur Rechtsverstellung :der Schieber
(Öffnen der Tür) gegeben, die durch Niederdrücken des Druckknopfes 16b oder beider
Druckknöpfe eingeleitet werden kann.
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Irrtümliches oder mißbräuchliches gleichzeitiges Bedienen beider Druckknöpfe
hat also keine Störung der Arbeitsweise zur Folge.