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Dreidrucksteuerventil, insbesondere für Druckluftbremsen von Schienenfahrzeugen
Bei Dreidrucksteuerventilen von Druckluftbremsen ist es zur Unterstützung des Lösens
der Bremse üblich, die Verbindung zwischen. der Hauptluftleitung und' der Steuerkammer
konstanten Druckes des Steuerventils bereits bei einem Druck in der Hauptluftleitung
von 4;85 atü herzustellen. Außerdem soll bei diesem Druck, der noch unterhalb des
höchsten, dem vollgelösten Zustand entsprechenden Regeldruckes von 5 atü liegt,
auch die Beschleunigungseinrichtung bereits wieder betriebsbereit sein., damit ein
etwaiges neues bremsen sicher vonstatten geht.
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Es ist bekannt, bei einem Dreidrucksteuerventil mit vorstehend erläuterter
Wirkungsweise neben einer aus einem Absperrventil bestehenden Überwachungseinrichtung
für die Verbindung der Hauptluftleitung mit der Steuerkammer konstanten Druckes
noch eine weitere Überwachungseinrichtung für die Betriebsbereitschaft des Beschleunigers
vorzusehen, und zwar in Form eines Absperrventils in dem noch vor dem Be- und Entlüftungsventil
des Beschleunigers liegenden Anschlußteil zur Hauptluftleitung. Beide Überwachungseinrichtungen
sind in der Weise pneumatisch gekoppelt, daß deren Betätigungskolben für die Ventilkörper
vom Druck im Brernszylinder beaufschlagt werden mit der Absicht, die Öffnungs- und
Schließbewegung dieser Ventile möglichst gleichzeitig durchzuführen. Diese Gleichzeitigkeit
ist aber, bedingt durch die Elastizität der Druckluft als koppelndes Medium, zwischen
den beiden -Betätigungskolben der Überwachungseinrichtungen nur eine begrenzte.
Es können
Betriebsfälle eintreten, daß z. B. infolge starker Temperaturschwankungen
die anfänglich einwandfrei arbeitende pneumatische Kopplung zeitliche Unterschiede
im Wirksamwerden der einen gegenüber der anderen Überwachungseinrichtung mit sich
bringt, was ein schwerwiegender Nachteil ist. Tritt dann der Fall ein, daß die Beschleunigungseinrichtung
bei noch gesperrter Verbindungzwischen Hauptluftleitung und Steuerkammer konstanten
Druckes bereits wieder betriebsbereit wird, so hat dies eine Überempfindlichkeit
des Steuerventils zur Folge, die das Ventil schon bei kleinen, unvermeidlichen Druckschwankungen
in der Hauptluftleitung anspringen läßt und zu einer ungewollten Bremsung führt.
Tritt der gegenteilige Fall ein, daß die Beschleunigungseinrichtung erst nach der
Freigabe der Verbindung zwischen Hauptluftleitung und Steuerkammer konstanten Druckes
betriebsbereit wird, so besteht in dem Zeitabschnitt von der Freigabe dieser Leitungsverbindung
bis zur Beschleunigungsbereitschaft die Gefahr der Erschöpfung der Bremse.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, bei einem Dreidrucksteuerventil der
genannten Art die Kopplung der außer dem Be- und Entlüftungsventil des Bremsbeschleunigers
vorgesehenen Überwachungseinrichtung für die Betriebsbereitschaft des letzteren
mit der Überwachungseinrichtung für die Verbindung zwischen der Hauptluftleitung
und der Steuerkammer konstanten Druckes so zu gestalten, daß die Gefahr zeitlicher
Differenzen in der Wirkung der beiden Überwachungseinrichtungen beseitigt ist. Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das die Betriebsbereitschaft des
Beschleunigers beeinflussende Absperrventil, welches die Leitungsverbindung zwischen
Bremsbeschleuniger und Übertragkammer überwacht, und das für die Überwachung der
Leitungsverbindung zwischen der Hauptluftleitung und der Steuerkammer konstanten
Druckes vorgesehene Ventil zur Betätigung ihrer Ventilkörper mechanisch miteinander
mittels einer Stange gekoppelt sind, welche zwecks gleichzeitigen Öffnens und Schließens
der beiden Ventile von einem Kolben. betätigt wird, der im Öffnungssinn von der
Kraft einer Feder und im Schließsinn vom jeweiligen Druck im Bremszylinder beeinflußt
ist.
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Es ist zwar auch schon bekannt, bei einem Dreidrucksteuerventil für
Druckluftbremsen das Be-und Entlüftungsventil des Beschleunigers mit einem Ventil
für die Überwachung der Leitungsverbindung zwischen Steuerkammer konstanten Druckes
und Hauptluftleitung mittels einer Ventilstange mechanisch zu verbinden. Diese Ventilanordnung
erfüllt jedoch nicht die durch die Erfindung verfolgte Zweckbestimmung. Es fehlt
nämlich die besondere Überwachungseinrichtung für die Betriebsbereitschaft des Beschleunigers,
welche erfindungsgemäß mit der Überwachungseinrichtung für die genannte Leitungsverbindung
mechanisch gekoppelt ist. Diese bekannte mechanische Verbindung des Be- und Entlüftungsventils
des Beschleunigers mit der zweiten Überwachungseinrichtung löst aber die erfindungsgemäße
Aufgabe noch nicht; denn bei den derart gekoppelten Ventilen kommt es sowohl beim
Bremsen als auch beim Lösen zu Betriebszuständen, in welchen bei geschlossener Verbindungsleitung
zwischen der Steuerkammer konstanten Druckes und der Hauptluftleitung der Beschleuniger
betriebsbereit und damit das Steuerventil in unzulässiger Weise überempfindlich
ist.
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In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel schematisch
dargestellt. Hierbei ist ein Teil der Beschleunigungseinrichtung mit dem Steuerventil
vereinigt. Dieser Teil könnte jedoch auch aus dem Ventilgehäuse herausgenommen sein,
ohne daß sich damit am Wesen des Erfindungsgedankens etwas Entscheidendes ändert.
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An die Hauptluftleitung I ist über eine Zweigleitung 3 und, unter
Zwischenschaltung eines Rückschlagventils 5, über einen weiteren Leitungszweig 7
ein Dreidrucksteuerventil 9 angeschlossen, wobei der Leitungszweig 7 über den Raum
II des Steuerventils mit einem Bremsluftbehälter 13 in Verbindung steht. Der Aufbau
des Steuerventils 9 zeigt einen beweglich gelagerten Steuerkolben 15, welcher einen
Raum 17 von einem weiteren Raum 19 trennt. Der Raum I9 ist durch eine Kammer 21
vergrößert und steht über noch näher zu beschreibende Teile mit der Hauptluftleitung
in Verbindung. Der Steuerkolben 15. ist über mechanische Mittel 2o und 22 mit einem
Rohrglied 23 verbunden, welches den Rückführkolben 25 trägt. Außerdem weist das
Rohrglied einen Auslaß 27 auf, der sich über eine Öffnung 29 im Dreidrucksteuerventil
ins Freie fortsetzt. Das obere offene Ende des Rohres 23 bildet einen Sitz 31 für
ein Ventil 33, welches außerdem mit einem im Steuerventilgehäuse vorgesehenen, konzentrisch
zum Sitz 31 liegenden Sitz 35 zusammenwirkt. Das Ventil 33 ist durch eine Feder
37 belastet, und eine Feder 39 hält das Kolbensystem 15, 25 im voll gelösten Zustand
der Bremse in seiner aus der Zeichnung ersichtlichen unteren Endstellung. Das untere
Ende des rohrförmigen Gliedes 23 ist über die Ventilstange 22 mit einem Ventil 41
verbunden, welches mit einer bei 43 abgedichtet gelagerten, verschiebbaren Hülse
45 zusammenwirkt, die überdies einen zylindrischen Ansatz 47 besitzt und sich bis
zu einem Gehäuseanschlag 49 axial verschieben läßt. Eine Feder 51 ist bestrebt,
die Hülse 45 in Kraftschluß mit dem Ventil 41 zu halten. Gleichzeitig lastet jedoch,
vom Druck der Hauptluftleitung beaufschlagt, ein mit einem kleinen Kolben 61 versehener
Stößel 55 gegen die Kraft einer Feder 53 hemmend auf dem Ansatz 47 der Hülse und
ruft damit eine Bewegungsverzögerung der -Hülse und damit eine Verschlußverzögerung
bezüglich des Ventils 41 hervor, welches in- Öffnungsstellung ein Abströmen der
Druckluft des Raumes 17 in einen Raum 57 ermöglicht, der über eine Leitung 59 mit
einerÜberwachungseinrichtung63 für dieübertragkammer 65 verbunden ist. Diese Überwachungseinrichtung
63 für die mit Entlüftungsdüse 67 versehene Übertragkammer 65 enthält vier Kammern,
eine mit der übertragkammer über eine Leitung
69 verbundene Kammer
7I, eine über eine Düse 73 unter dem Bremszylinderdruck stehende Kammer 75, daneben
eine über eine Leitung 77 mit der Steuerkammer I9, 2I in Verbindung stehende Kammer
79 und schließlich eine vom Druck der Hauptluftleitung I beaufschlagte Kammer 8I.
Eine im Gehäuse der Überwachungseinrichtung 63 axial beweglich gelagerte Ventilstange
83 trägt an ihrem einen Ende ein Ventil 85, das mit einem Ventilsitz 87 der Kammer
7I zusammenwirkt. Ein ebenfalls mit der Ventilstange verbundener Kolben 89 wird
vom Druck des Bremszylinders 9I über die Leitung 93 gegen die Kraft einer Feder
95 beaufschlagt. Das andere Ende der Ventilstange 83 ist mit einem Ventilkörper
97 versehen, welcher ein nadelförmiges Glied 99 aufweist. Je nach Stellung des Ventilkörpers
97 und damit der Nadel 99 wird an einer Empfindlichkeitsbohrung IoI ein verschieden
großer Drosselquerschnitt für die Verbindung zwischen Hauptluftleitung und Steuerkammer
I9 freigegeben, was wiederum die Ansprechempfindlichkeit des Steuerventils bestimmt.
Die obenerwähnte Leitung 93 des Bremszylinders weist einen Leitungszweig
103 zu einem Raum 104 einer der Überwachungseinrichtung 63 in Reihe geschalteten
Einrichtung Io5 auf, deren mit einem Ventil Io7 über eine Kolbenstange Io9 verbundener
Kolben III vom Bremszylinderdruck beaufschlagt ist und sich gegen die Kraft einer
Feder II3 axial verschieben läßt. Das Ventil 1o7 ermöglicht das Schließen eines
Sitzes II5 und unterbricht in diesem Falle die Druckluftzufuhr von der Hauptluftleitung
zu einem Ventilraum II7, von welchem eine Leitung zur Kammer 8I der Einrichtung
63 führt. Unter bewußter Inkaufnahme des Nachteiles, daß sich die Steuerkammer konstanten
Druckes I9 während der Einleitung einer Bremsung über das geöffnete Ventil 97 teilweise
in die druckgeschwächte Hauptluftleitung I entleert, ließe sich die Überwachungseinrichtung
105 vermittels einer direkten Leitung II9 zur Kammer 8I ersetzen.
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Die Wirkungsweise der beschriebenen Einrichtung ist folgende: Im gelösten
Zustand nehmen die Teile die aus der Zeichnung ersichtliche Lage ein. Die Hauptluftleitung
I ist mit dem höchsten Regeldruck von 5 atü gefüllt, und dieser Druck herrscht auch
in den Räumen II und I7 des Dreidrucksteuerventils, im Bremsluftbehälter I3 und
in den Kammern II7 und 8I. Infolge des fehlenden Bremsdruckes hält die Feder 95
Ventil 85 und 97 der Einrichtung 63 geöffnet, so daß Kammer 79 und Steuerkammer
I9, 2I ebenfalls unter Einwirkung des höchsten Regeldruckes stehen. Gleichzeitig
ist der Bremszylinder 9I über die Leitung 92, das geöffnete Ventil 3I, die Bohrung
27 und 29 entleert und damit ebenso der unter Bremszylinderdruck stehende Raum 104
der Einrichtung Io5, demzufolge das Ventil 107 durch die Feder II3 geöffnet wird.
In dieser Lösestellung ist die Kammer 7I und die Übertragkammer 65 über die Düse
67 entleert.
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Wird nun zwecks Einleitung einer Bremsung der Druck in der Hauptluftleitung
durch den Lokomotivführer um einen der gewollten Bremsstufe entsprechenden Betrag
verringert,. so ist damit auch eine Druckverringerung im Raum I7 des Steuerventils
verbunden. Der Überdruck in der Steuerkammer I9 gegenüber dem verringerten Druck
im Raum I7 bewirkt ein Öffnen des Ventils 41, ein Schließen des Ventils 3I und gleichzeitiges
Öffnen des Ventils 33 gegen die Kraft der Feder 37. Damit ist der Bremszylinder
gegen die Atmosphäre abgeschlossen und füllt sich über dem Raum II und die Leitung
92 mit Druckluft aus dem Bremsluftbehälter I3. Über die Leitung 103 füllt sich der
Raum 104 und verschließt das Ventil 107
verzögerungsfrei, während die Düse
73 eine demgegenüber verzögerte Auffüllung der Kammer 75 und damit einen nur verzögerten
Verschluß der Ventile 85 und 97 bewirkt, so daß für die Belüftung der Übertragkammer
65 ans der Hauptluftleitung über das offene Ventil 41, die Kammer 57, das noch geöffnete
Ventil 85 und die Leitung 69 genügend Zeit verbleibt. Im Augenblick der Hubbewegung
des Kolbens I5 wird die Hülse 45 unter Einwirkung der am Ansatz 47 angreifenden
Einrichtung 53, 55, 6I in ihrer bisherigen Lage festgehalten, und zwar so lange,
bis sich die Übertragkammer über das geöffnete Ventil 41 und das offene Ventil 85
gefüllt hat und die Kammer 65, 71 und 57 sich ein derartig hoher Druck aufgebaut
hat, daß der-kleine Kolben 61 unter Mitwirkung der' F ederkräft 53 gegen den verminderten
Druck im Raum 17 axial verschoben wird, der Stößel 55 den Ansatz 47 freigibt und
die Hülse 45 unter Federkraft 51 der Hubbewegung des Kobens 15 bis zum Anschlag
49 nacheilt. Während der indessen in der Kammer 75 aufgebaute Bremsdruck das Ventil
85 schließt und die Kammern 71 und 65 sich langsam über die Düse 67 entleeren, hält
der im Raum 57 aufgebaute Druck die Einrichtung 53, 55, 61 außer Eingriff, so daß
die. Hülse 4.5 bei einem erneuten Lösen der Bremse ungehemmt in ihre in der Zeichnung
dargestellte Ausgangsstellung zurückbewegt werden kann.
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Dieser Druckerhöhung in dem Raum 17 zum Zwecke des Lösens der Bremse
hat eine Abwärtsbewegung des Kolbensystems 15, 25, ein öffnen des Ventils 31 und
damit die Entlüftung des Bremszylinders 9i über das Rohrglied 23 zur Folge. Bereits
vor Einsetzen der Vollösung schließt das Ventil 41 die Hülse und verhütet die Abzapfung
der Hauptluftleitung durch das infolge der Entlüftung des Bremszylinders und der
Kammer 75 geöffnete Beschleunigerventil 85, die Leitung 69 und die Düse 67. Gekoppelt
mit der Öffnung des Ventils 85 hebt sich das Ventil 97 in der Weise vom Sitz der
Empfindlichkeitsbohrung ioi ab, daß die Ventilnadel 99 den Strömungsquerschnitt
der Empfindlichkeitsbohrung noch stark verringert und erst mit der völligen Entlüftung
des Bremszylinders, also bei Vollösung freigibt. Bevor der Lösevorgang bis zur Vollösung
fortgeschritten ist, verringert die in die Empfindlichkeitsbohrung ioi eingeführte
Nadel 99 den Querschnitt derselben noch in einem solchen Maße, daß durch die daraus
sich ergebende Verzögerung des Druckausgleiches
zwischen der Hauptluftleitung
I und der Steuerkammer I9 die beabsichtigte, durch das vorzeitige Öffnen des Ventils
97 erreichte Löseerleichterung zwar nicht hinfällig, die sogenannte statische Erschöpfungsgefahr,
d. h. die bei ungehindertem Druckausgleich bestehende Gefahr, daß unter bestimmten
Bremsvoraussetzungen, die hier nicht im einzelnen erläutert werden sollen, der Druck
in der Kammer I9 absatzweise immer weiter bis zur Erschöpfung und damit zur Bremsunfähigkeit
absinken kann, jedoch völlig vermieden wird, so daß kein unzulässiges weiteres Absinken
des Druckes in der Steuerkammer I9 erfolgt, bevor die in der Zeichnung dargestellte
Endstellung der Kolbensysteme 15, 25 und 85, 89, 99 und damit die Volllösung
erreicht ist.