-
Dreidrucksteuerventil für Druckluftbremsen, insbesondere von Schienenfahrzeugen
Im Hauptpatent ist ein Dreidrucksteuerventil für Druckluftbremsen - wie es insbesondere
bei Schienenfahrzeugen Verwendung findet - unter Schutz gestellt, bei welchem eine
Überwachungseinrichtung, die den Querschnitt der in die Leitungsverbindung zwischen
der Kammer konstanten Druckes und der Hauptluftleitung eingeschalteten Empfindlichkeitsöffnung
vorübergehend verkleinert, mit einem Beschleuniger zur Anzapfung der Hauptluftleitung
kombiniert ist, .der sich schon in Bereitschaftsstellung befindet, wenn der Querschnitt
der Empfindlichkeitsöffnung bei geöffneter Leitungsverbindung zwischen der Kammer
konstanten Druckes und der Hauptluftleitung verkleinert ist: Dadurch wurde erreicht,
daß die Gefahr der sogenannten »statischen Erschöpfung« in dem Lösebereich der Bremse
von 4,85 atü Hauptleitungsdruck bis zur Vollösung trotz der geöffneten Verbindung
zwischen Hauptluftleitung und Steuerkammer konstanten Druckes infolge der Querschnittsverkleinerung
der Empfindlichkeitsöffnung praktisch nicht auftreten kann, wobei infolge der Betriebsbereitschaft
des Beschleunigers die Reaktionsgeschwindigkeit der Bremseinrichtung trotz dieser
Leitungsverbindung nicht herabgesetzt ist.
-
Die Beseitigung der statischen Erschöpfungsgefahr und damit die Erzielung
der kombinatorischen Gesamtwirkung setzen aber voraus, daB die
Querschnittsverminderung
der Empfindlichkeitsöffnung tatsächlich so lange bestehen bleibt, bis das Kolbensystem
im Dreidrucksteuerventil seine bei Vollösung bestehende Endstellung erreicht hat.
-
Es ist bekannt, zur Betätigung des Überwachungsventils, welches die
noch teilweise gedrosselte Empfindlichkeitsbohrung vollständig öffnen soll, den
in der Übertragungskammer des Beschleunigers herrschenden Druck zu benutzen. Dabei
ist der den Beschleuniger schaltende Schieber mit dem Kolben des Dreidruckventils
verbunden und gegenüber den Be- und Entlüftungskanälen so abgestimmt, daß eine vollständige
Entlüftung der Übertragungskammer und damit eine Beeinflussung der Überwachungseinrichtung
für die Empfindlichkeitsbohrung im Sinn der Freigabe des Gesamtquerschnittes derselben
erst dann erfolgt, wenn das Kolbensystem des Dreidruckventils bei vollständig gelöster
Bremse in der Endlage angekommen ist.
-
Diese Anordnung wird in bezug auf die Bereitschaft des Beschleunigers
und die Sicherheit für den ausreichend langen Bestand der Querschnittsverminderung
durch die Erfindung verbessert. Diese geht von einem Dreidruckventil nach Patent
925 117 aus, bei dem eine Überwachungsvorrichtung, die den Querschnitt
der in die Leitungsverbindung zwischen der Kammer konstanten Druckes und der Hauptluftleitung
eingeschalteten Empfindlichkeitsöffnung vorübergehend mit Hilfe eines einschiebbaren
nadelförmigen Gliedes verkleinert, mit einem Beschleuniger zur Anzapfung der Hauptluftleitung
kombiniert ist, der sich schon in Bereitschaftsstellung befindet, wenn der Querschnitt
der Empfindlichkeitsöffnung bei geöffneter Leitungsverbindung zwischen der Kammer
konstanten Druckes und der Hauptluftleitung verkleinert ist.
-
Die Erfindung besteht darin, daß bei diesem Dreidruckventil ein einen
Teil des Beschleunigers bildendes, im Dreidrucksteuerventil gelagertes und mit dessen
Kolbensystem verschiebbares Element mit dem den Querschnitt der Empfindlichkeitsöffnung
beeinflussenden nadelförmigen Glied mechanisch derart gekoppelt ist, daß eine Freigabe
des gesamten Querschnittes erst dann erfolgen kann, wenn das Kolbensystem des Dreidrucksteuerventils
seine Endstellung im Lösezustand der Bremse erreicht hat.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Zusatzerfindung unter
Anlehnung an die im Hauptpatent gezeigte Einrichtung in schematischer Weise dargestellt.
-
Gemäß dieser Darstellung ist an eine Hauptluftleitung I über einen
Leitungszweig 3 ein Dreidrucksteuerventil 5 der im wesentlichen dem Steuerventil
des Hauptpatentes entsprechenden Art angeschlossen. In diesem Dreidrucksteuerventil
5 ist ein Kolben 7 gegen die Kraft einer Feder g verschiebbar gelagert, welcher
im Steuerventilgehäuse einen Raum II von einem weiteren Raum 13 trennt. Der Raum
13 ist durch einen Behälter in seinem Volumen vergrößert und bildet mit diesem zusammen
die Steuerkammer konstanten Druckes. Von dieser Steuerkammer führt eine Leitung
15 zu einem Ventil I7, dessen Teller durch einen Kolben I9 gegen Federkraft auf
seinen Sitz gepreßt wird. In die vom Ventil 17 abzusperrende Leitung 15 ist die
für die Ansprechempfindlichkeit des Steuerventils maßgebende Empfindlichkeitsöffnung
21 eingegliedert, an welche anschließend die Leitung 15 in den Ast 3 der Hauptluftleitung
I mündet. Das Ventil 17 und die Empfindlichkeitsöffnung 21 sind somit in der Leitung
15 hintereinandergeschaltet. Der Querschnitt der Empfindlichkeitsöffnung 21 kann
durch eine mit Spiel in sie einzuführende Nadel 23 verkleinert werden, deren
Betätigungskolben 25 in einem in den Gehäuseraum II eingebauten Zylinder 27 verschiebbar
gelagert ist. Der Zylinder 27 weist in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise
Öffnungen 29 auf, so daß der im Raum II herrschende jeweilige Druck der Hauptluftleitung
I, 3 die in der Zeichnung linke Fläche des Kolbens 25 beaufschlagt. Entgegengesetzt
zur Nadel 23 gerichtet, trägt der Kolben 25 einen Taststift 3I, dessen Spitze einen
kegelstumpfförmig gestalteten Abschnitt 33 einer bei 35 verschiebbar gelagerten
Hülse 37 abtastet. Diese Hülse gehört zu einem in seinen übrigen Teilen noch zu
beschreibenden Beschleuniger und wird von einer Feder 39 beeinflußt. Auf ihrem in
der Zeichnung oberen offenen Ende liegt ein Ventilteller 44 welcher seinerseits
über ein entsprechend geformtes Gestänge 43 mit dem Kolben 7 mechanisch verbunden
ist. Dieser Kolben 7 betätigt über dieses Gestänge 43 und einen weiteren Verbindungsteil
45 ein rohrförmiges Glied 47, welches in der bei Dreidrucksteuerventilen üblichen
Weise den Rückführkolben 49 trägt. Das obere offene Ende des Rohres 47 wirkt mit
einem federbelasteten Einlaßventil 51 zusammen, welches seinen Sitz bei 53 findet,
während das untere, ebenfalls offene Rohrende als Auslaß dient, der sich in einer
Gehäuseöffnung 55 ins Freie fortsetzt. In der gezeigten, vom Ventilteller 51 abgehobenen
Stellung des Endes des Rohres 47 liegt ersterer Teller auf seinem Einlaßsitz 53
auf und unterbricht damit eine Verbindungsleitung 57 zwischen dem Bremsluftbehälter
59 und dem Bremszylinder 61. Letzterer Zylinder ist dafür über den Auslaß 55 entlüftet.
An die zum Bremszylinder 6 1 führende Leitung 57 sind zwei weitere Leitungen
63 und 65 angeschlossen, von denen die Leitung 63 zur Beaufschlagung des das Absperrventil
17 betätigenden Kolbens ig mit Druckluft vom im Bremszylinder jeweils herrschenden
Überdruck dient. Die Leitung 65 führt zu einem zur Beschleunigungseinrichtung gehörenden
Gehäuse 67, in welchem ein Kolben 69 unter der Beaufschlagung des ihm über
die Leitung 65 vermittelten Überdruckes gegen Federwirkung bewegt wird. Dieser Kolben
69 betätigt einen Ventilteller 71, der bei seiner Auflage auf einem Sitz
73 eine zur Aufnahme von Druckluft aus der Hauptluftleitung i bzw. aus dem mit dieser
verbundenen Raum i i des Steuerventils dienende Übertragkammer 75 von einer Vorkammer
76 bzw. einer Leitung 77 trennt. Die Übertragkammer 75 ist über eine Drosselöffnung
79
mit der Außenluft dauernd verbunden. Die Leitung 77 mündet am Zylinder 27, dessen
Raum 81 durch den Kolben 25 vom Raum 83 getrennt ist, welcher seinerseits über die
Öffnungen 29 mit dem Innenraum II des Steuerventils und damit mit der Hauptluftleitung
I in Verbindung steht. Der Betätigungskolben 25 für die Nadel 23 und das Abtastglied
31 steht somit auf seiner in der Zeichnung linken Seite unter dem Druck der Hauptluftleitung
und auf seiner rechten Seite unter dem in der Vorkammer 76 sich aufbauenden Überdruck.
Hinzu kommt auf letzterer Seite die Wirkung einer Feder 85. Das Hülsenglied 37 ist
beidseitig offen und enthält einen Kanal 87.
-
Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Im gelösten
Zustand de@ Bremse nehmen die Teile die aus der Zeichnung ersichtliche Lage ein.
Infolge des fehlenden Überdruckes im Bremszylinder 61 ist das Ventil 17 geöffnet,
so daß die Steuerkammer 13 über die Leitung 15 und die Empfindlichkeitsöffnung 2I
mit dem höchsten Regeldruck in der Hauptluftleitung I gefüllt ist. Der gleiche Druck
herrscht auch im Raum II des Steuerventils, so daß dessen Kolben 7, 49 durch die
Feder 9 in ihrer unteren Endlage gehalten werden, in der das Einlaßventil 51 geschlossen
und der Bremszylinder entlüftet ist. Auf der Hülse 37 liegt der Ventilteller 41
auf und sperrt den Raum II vom Hülseninneren 87 und vom mit letzterem verbundenen
Zylinderraum 8 1 ab. Der Raum 8 1 und die mit ihm über die Leitung 77 verbundene
Vorkammer 76 sind bei geöffnetem Ventil 71 mit der Übertragkammer 75 verbunden und
zusammen mit der letzteren über die Drosselöffnung 79 entlüftet. Der Kolben 25 ist
somit auf seiner einen Seite vom Höchstdruck in der Hauptluftleitung, auf seiner
anderen Seite aber nur von der verhältnismäßig schwachen Feder 85 beaufschlagt,
was zur Folge hat, daß die Nadel 23 aus der Empfindlichkeitsöffnung 2I herausgezogen
ist und der Teststift 31 gegen die Oberfläche des Kegelstumpfes 33 gedrückt wird
und damit die Hülse 37 festhält. Es steht der volle Querschnitt der Empfindlichkeitsöffnung
21 zur Verfügung - das. Steuerventil besitzt also seine normale Ansprechempfindlichkeit.
-
Veranlaßt der Lokomotivführer durch Absenken des Druckes in der Hauptluftleitung
I eine Bremsung, so kommt es infolge der drosselnden Wirkung der Empfindlichkeitsöffnung
21 zu einer nur einseitigen Druckverringerung im Raum II gegenüber dem Raum 13 des
Steuerventils und damit zu einem Aufwärtsbewegen des Kolbens 7 gegen die Wirkung
der Feder 9. Bereits mit Beginn dieser Aufwärtsbewegung wird der Ventilteller 41
vom Ende des Hülsengliedes 37 abgehoben, weil das letztere infolge der zunächst
weiterbestehenden Blockierung durch den Stift 31 die Kolbenbewegung nicht mitmachen
kann. Die Druckluft aus dem Raum II und damit auch aus der Hauptluftleitung I kann
somit durch den Hülsenkanal 87 in den Zylinder 81 und weiter in die Vorkammer 6
sowie in die Übertragkammer 75 einströmen, und diese Anzapfung der Hauptluftleitung
bedingt eine weitere Intensivierung der Druckverringerung mit der Folge eines entsprechend
raschen Öffnens des Einlaßventils 51 unter Abschluß des Auslasses des Bremszylinders
61.
-
Der in dem letzteren sich aufbauende Druck führt zu einer Beaufschlagung
des Kolbens I9 und damit zur Trennung der Steuerkammer 13 von der Hauptluftleitung
durch das Ventil 17 sowie zu einer Beaufschlagung des Kolbens 69 mit dem Abschluß
des Ventils 71. Durch letzteren Ventilschluß wird die inzwischen gefüllte und sich
über die Drosselöffnung 79 langsam wieder entleerende Übertragkammer 75 von der
Vorkammer 76 getrennt, und in der letzteren bleibt somit der inzwischen erreichte
Ausgleichsdruck mit dem Druck in Hauptluftleitung I und Raum II erhalten. Mit diesem
Ausgleich der Drücke ist der Kolben 25 nur mehr durch die Feder 85 einseitig beaufschlagt,
bewegt sich in der Zeichnung nach links und entfernt das Ende des Teststiftes
31 von der Oberfläche des kegelstumpfförmigen Abschnittes 33 des Hülsengliedes
37, so daß das letztere nunmehr dem Teller 41 bis zum Auftreffen auf die Innenwand
des Zylinders 81 nachfolgen kann. Außerdem wird die Nadel a3 in die Empfindlichkeitsöffnung
21 eingeführt, was jedoch bei geschlossenem Ventil 17
keine funktionelle Bedeutung
hat. Je nach der gewählten Druckabsenkung in der Hauptluftleitung I. kommt es in
bekannter Weise früher oder später. zu einer solchen Beaufschlagung des Rückführkolbens
49 durch den sich aufbauenden Bremszylinderdruck, daß sich ein neuer Gleichgewichtszustand
einstellt und das Einlaßventil 51 ohne Öffnen des Auslasses wieder geschlossen wird.
Erst eine weitere Druckverringerung hat dann eine Bremsverstärkung zur Folge, bis
es schließlich zur Vollbremsung kommt. Bei diesen Bremsstufen sowie auch bei den
auf die Vollbremsung folgenden, durch Erhöhung des Hauptleitungsdruckes bedingten
ersten Lösestufen ändert sich an der Stellung der Ventile 17 und 71 nichts, sie
bleiben durch die herrschenden Überdrücke im Bremszylinder 61 geschlossen.
-
Der Teller 41 hat im bisherigen Löseverlauf das Ende der Hülse 37
noch nicht wieder erreicht, so daß die letztere von der Feder 39 auch während dieser
ersten Teillösungen an der als Anschlag wirkenden Wand des Zylinders 27 gehalten
wird.
-
Mit weiterer Fortsetzung des Lösens der Bremse, wobei im Zusammenhang
mit der Erfindung Lösevorgänge ohne Tüllstoßwirkung, wie sie z. B. in den hinteren
Wagen eines langen Zuges auftreten, interessieren, legt sich, bedingt durch den
verhältnismäßig großen, infolge der anfänglichen Blockierung der Hülse 37 ohne nachteilige
zeitliche Verzögerung der Beschleunigungswirkung ermöglichten Hub dieser Hülse,
der Ventilteller 41 bereits vor Erreichen der Endstellung des Kolbens 7 wieder anf
das Ende der Hülse 37 und schließt damit deren Inneres sowie die Räume 81 und 76
gegenüber dem Raum i i ab. Ist der Druck in der Hauptluftleitung wieder auf' ungefähr
4,85 atü angestiegen, so kann der Restdruck im
Bremszylinder 6I
die Kraft der die Kolben I9 und 69 belastenden Federn nicht mehr überwinden, und
die Ventile I7 bzw. 7I werden durch diese Federn geöffnet. Damit kommt es beim Öffnen
des Ventils 7I zu einer Verbindung der Räume 8I und 76 mit der entlüfteten Übertragkammer
75, womit der Beschleuniger wieder betriebsbereit ist, da es bei einer etwaigen
Zwischenbremsung aus diesem noch nicht voll gelösten Zustand heraus nur eines erneuten
Abhebens des Tellers 4I von der Hülse 37 bedürfte, um Druckluft aus der Hauptluftleitung
I bzw. dem Raum II des Steuerventils 5 in die Übertragkammer 75 einschießen zu lassen.
-
Mit dem durch das Öffnen des Ventils 7I bedingten Druckabfall im Raum
8I wird der Kolben 25 mit einseitigem Überdruck aus dem Raum II beaufschlagt, was
an sich eine Kolbenbewegung gegen die Feder 85 mit der Folge des Herausziehens der
Nadel 23 aus der Empfindlichkeitsöffnung 2I bedeuten würde. Diese Freigabe des vollen
Querschnittes der Empfindlichkeitsöffnung 2I bei wieder geöffnetem Ventil I7 darf
aber mit Rücksicht auf die bereits im Hauptpatent geschilderte Gefahr der statischen
Erschöpfung vor Erreichen der Endstellung des Kolbensystems 7, 49 auf keinen Fall
eintreten und tritt -auch nicht ein, weil der Taststift 3I durch sein Anliegen am
Kegelstumpf 33 an einer entsprechenden Axialbewegung gehindert ist. Die aus der
Zeichnung ersichtliche Anordnung und Formung des Kegelstumpfes 33 sorgt dabei dafür,
daß der Stift 3I trotz seiner Anlage keine bremsende Wirkung auf die folgenden Abwärtsbewegungen
der vom Kolben 7 über den Ventilteller 4I mitgenommenen Hülse 37 ausüben kann, seine
Bremswirkung kommt nur bei der entgegengesetzten Bewegungstendenz der Hülse zur
Geltung. Außerdem ist die Steigung der Kegelfläche 33 so gewählt, daß die Nadel
23 erst mit Erreichen der unteren Endlage des Kolbens 7 und damit auch des Hülsengliedes
37 die Empfindlichkeitsöffnung 2I verlassen und deren vollen Querschnitt freigegeben
hat. In dieser Endstellung nehmen die Teile dann wieder die aus der Zeichnung ersichtliche
Lage ein.
-
Die erfindungsgemäße Kopplung der Überwachungseinrichtung für den
Querschnitt der Empfindlichkeitsöffnung mit der Beschleunigungseinrichtung bei einem
gemäß dem Hauptpatent gestalteten Dreidrucksteuerventil sorgt also dafür, daß im
Lösebereich vor der Vollösung, bei welchem die Leitungsverbindung zwischen der Hauptluftleitung
und der Steuerkammer konstanten Druckes über die Empfindlichkeitsöffnung wieder
freigegeben ist, die Querschnittsverringerung dieser Empfindlichkeitsöffnung durch
Teile der bereits betriebsbereiten Beschleunigungseinrichtung so lange gesichert
wird, bis das bewegliche System des Dreidrucksteuerventils seine Endstellung erreicht
hat.