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Steuerventil für Druckluftbremsen, insbesondere von Schienenfahrzeugen
Die Erfindung bezieht sich auf Steuerventile insbesondere für Druckluftbremsen von
Schienenfahrzeugen, welche ein Zweidruckventil und ein Dreidruckventil enthalten,
wobei beide Ventile jeweils ein Doppelventil zur überwachung der Bremszylinderbeaufschlagung
aufweisen, dessen Einlaßkammer mit dem Hilfsluftbehälter und dessen Auslaßkammer
mit dem Bremszylinder in Verbindung steht und zum Lösen mit der Atmosphäre verbindbar
ist.
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Bei Druckluftbremsen von Schienenfahrzeugen finden Steuerventile entweder
für stufenloses oder stufenweises Lösen Anwendung. Steuerventile für stufenloses
Lösen der Bremsen entleeren den Bremszylinder schon bei einer geringen Druckerhöhung
in der Hauptluftleitung völlig und sind deshalb für lange, auf ebenen Strecken fahrende
Eisenbahnzüge geeignet, weil sie ein leichtes Lösen der Zugbremsen verbürgen.
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Steuerventile für stufenweises Lösen setzen den Bremszylinderdruck
allmählich herab, im selben Maße wie sich der Hauptluftleitungsdruck erhöht. Sie
eignen sich deshalb für den Zugverkehr auf Gebirgsstrecken, da sie die Unerschöpfbarkeit
der Bremse verbürgen.
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Steuerventile für stufenloses Lösen der Bremse enthalten üblicherweise
ein sogenanntes Zweidruckventil, welches die Füllung des Bremszylinders in Abhängigkeit
von den Drücken in der Hauptluftleitung und dem Hilfsluftbehälter regelt. Die Wirkungsweise
der Steuerventile für stufenweises Lösen wird zumeist durch ein mittels des Luftdruckes
in der Hauptluftleitung, in einem Steuerluftbehälter und dem Bremszylinder gesteuertes
Dreidruckventil geregelt. Bei einigen Bremssystemen - Hildebrand-Knorr, Breda, Hardy
- wird eine Kombination von Zweidruck- und Dreidruckventil für stufenweises Lösen
angewendet.
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Die oben angeführten Einrichtungen haben den Nachteil, daß sie entweder
nur stufenlos oder stufenweise lösend sind. Sie sind daher entweder nur für ebene
Strecken oder nur für Gebirgsstrecken geeignet.
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Es sind auch stufenlos oder stufenweise lösende Einrichtungen bekannt,
welche Federeinrichtungen und Kammern mit veränderlichem Druck aufweisen. Diese
Einrichtungen sind jedoch kompliziert.
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Es sind des weiteren Steuerventile bekannt, deren Steuerorgan durch
eine Umstellvorrichtung entweder als Dreidruck- oder als Zweidruckventil und folglich
stufenweise oder stufenlos lösend eingestellt werden kann. Bei der Einstellung dieser
Steuerventile als Zweidruckventile beim Bremsen hängt die Druckhöhe in den Bremszylindern
vom Hub der Zylinderkolben ab. Bei unterschiedlichem Hub der Kolben sind auch die
Drücke verschieden, und die einzelnen Fahrzeuge im Zug werden infolgedessen nicht
gleich gebremst, wodurch Längsstöße beim Bremsen des Zuges verursacht werden.
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Die umstehend erwähnten Nachteile sollen durch den Gegenstand der
Erfindung vermieden werden. Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß das Steuerventil
der eingangs genannten Art eine Umstellvorrichtung aufweist, mit deren Hilfe der
Hilfsluftbehälter zum Bremsen mit stufenlosem Lösen mit der Einlaßkammer des Zweidruckventils
sowie die Auslaßkammer des Zweidruckventils mit der Atmosphäre unter Absperren der
Auslaßkammer des Dreidruckventils von der Atmosphäre und zum stufenweisen Bremsen
und Lösen mit der Einlaßkammer des Dreidruckventils und die Auslaßkammer dieses
Ventils unter Absperren der Auslaßkammer des Zweidruckventils mit der Atmosphäre
verbindbar ist, wobei die Auslaßkammer des Zweidruckventils ständig mit der Einlaßkammer
des Dreidruckventils verbunden und das Doppelventil des Dreidruckventils durch ein
in Richtung zur Auslaßkammer des Zweidruckventils öffnendes Rückschlagventil überbrückt
ist.
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Beim Bremsen kommt die Druckluft aus dem Hilfsluftbehälter in den
Bremszylinder entweder nur durch das Dreidruckventil - beim Einstellen auf
stufenweises
Lösen - oder durch das Zweidruckventil und das Dreidruckventil - bei Einstellung
auf stufenloses Lösen. Die Druckhöhe in den Bremszylindern wird sowohl beim stufenweisen
als auch beim völligen Bremsen immer durch das Dreidruckventil bestimmt und hängt
vom Hub des Kolbens im Bremszylinder nicht ab. Beim Bremslösen dagegen arbeitet
nur ein Ventil - das Zweidruckventil beim Einstellen auf stufenloses Lösen und das
Dreidruckventil beim Einstellen auf stufenweises Lösen. Die erfindungsgemäße Einrichtung
behält folglich die guten Eigenschaften sowohl der stufenlos als auch der stufenweise
lösenden Steuerventile.
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Ein Steuerventil nach der Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise
schematisch dargestellt, in der A das Zweidruck- und B das Dreidruckventil
bezeichnet.
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An die Hauptluftleitung 11 ist mittels eines Flansches 53 ein Rückschlagventil
34 angeschlossen, welches durch eine Düse 35 und eine Leitung 36 mit einem Hilfsluftbehälter
38 verbunden ist. Die Leitung 36 steht über ein Anschlußstück 54 mit einem Raum
40 unterhalb Tier Membran 41 des Zweidruckventils A und mit einer Leitung 37, welche
eine Umstellvorrichtung 29 aufweist, in Verbindung. Auf der Membran 41 liegt eine
Stützplatte 42 mit einer Stange 43 auf, welche in ihrem Oberteil einen Hohlraum
44 aufweist, so daß die Auslaßkammer 45 des Zweidruckventils über eine Öffnung 56
mit einem Raum 55 in Verbindung steht. Die oberen Enden der Stange 43 mit einem
Sitz 70 münden in den Raum 45 ein.
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Der letztere wird durch einen Sitz 57 abgeschlossen, auf welchem eine
Ventilplatte 46 aufliegt. Eine Einlaßkammer 58 oberhalb der Ventilplatte 46 ist
über eine Leitung 39 mit der Umstellvorrichtung 29 verbunden.
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Weiterhin ist die Auslaßkammer 45 durch eine Leitung 33 mit einer
Rohrleitung 59 und der Raum 55 des Zweidruckventils A durch eine Leitung 52 mit
einer Umstellvorrichtung 30 verbunden, die eine Düse 47 enthält. Ein Raum oberhalb
der Membran' 41 hat über eine Rohrleitung 18 mit der Hauptluftleitung 11 Verbindung.
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An die Hauptluftleitung 11 ist ferner mittels eines Anschlußstückes
60 ein Rückschlagventil 12 angeschlossen, welches über eine Düse 13 und eine Leitung
61 mit einem Steuerluftbehälter 15 und über eine Leitung 14 mit der Steuerkammer
16 unterhalb der Membran 17 im Dreidruckventil B in Verbindung steht. Auf der Membran
liegt eine Stützplatte 19 auf, deren Stange 20 in ihrem oberen Teil einen Hohlraum
21 und einen Sitz 71 aufweist. An der Stange 20 ist eine Platte 23 zur Aufnahme
eines Gegendrucks befestigt. Auf der letzteren liegt eine Membran 24 auf. Der in
der Stange 20 befindliche Hohlraum 21 ist durch eine Öffnung 63 mit einem Raum 62
verbunden. Die Auslaßkammer 25 des Dreidruckventils B oberhalb der Membran 24 ist
durch einen Sitz 64 abgeschlossen, auf welchem eine Doppelventilplatte 27 aufliegt.
Ein Raum 68 unterhalb der Membran 24 steht über eine Öffnung 69 mit der freien Atmosphäre
in Verbindung.
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Die Einlaßkammer 65 des Dreidruckventils B oberhalb der Doppelventilplatte
27 ist über eine Düse 48 und eine Leitung 28 mit der Rohrleitung 59 verbunden. Weiterhin
steht die Kammer 50 oberhalb der Membran 17 im Dreidruckventil B über eine Leitung
66 mit der Rohrleitung 18 und der Raum 62 über eine Leitung 22 mit der Umstellvorrichtung
30 in Verbindung. Die Auslaßkammer 25 ist über Leitungen 26 und 31 sowie ein in
dieser Richtung öffnendes Rückschlagventil 32 mit der Rohrleitung 59 verbunden.
Der Bremszylinder 49 ist über eine Rohrleitung 67 mit den Leitungen 26 und 31 verbunden.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung ist wie folgt:
a) Füllen der Bremse auf Betriebsdruck Beim Füllen der Bremse strömt Druckluft aus
der Hauptluftleitung 11 über das geöffnete Rückschlagventil 12 durch die
Düse 13 und die Leitung 61 in den Steuerluftbehälter 15 und durch die Leitung 14
in den Raum 16 unterhalb der Membran 17. Gleichzeitig wird das Rückschlagventil34
durch Druckluft aus der Hauptluftleitung 11 geöffnet und der Hilfsluftbehälter 38
mit dem Raum 40 unterhalb der Membran 41 werden über die Düse 35 in die Leitung
36 aufgefüllt.
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Luft aus dem Hilfsluftbehälter 38 strömt auch durch die Leitung 37
zu der Umstellvorrichtung 29 und der Einstellung der Umstellvorrichtung entsprechend
entweder in die Einlaßkammer 58 des Zweidruckventils A oder in die Einlaßkammer
65 des Dreidruckventils B. Gleichzeitig wird der Raum 50 oberhalb der Membran 17
und der Raum 51 oberhalb der Membran 41 mit Druckluft aus der Hauptluftleitung
11 gefüllt. Auf diese Weise wird die Bremse auf einen Betriebsdruck von üblicherweise
5 kg/cm2 aufgefüllt.
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b) Bremsen mit stufenlosem Lösen Das Umstellen der Bremse auf stufenloses
Lösen wird mittels der Umstellvorrichtung 29 und 30 ausgeführt. Die durch die erwähnte
Umstellung entstehende Verbindung zwischen den Leitungen ist in der Zeichnung fettgezeichnet.
Die Bremsung erfolgt durch eine Drucksenkung in der Hauptluftleitung 11 und dadurch
auch im Raum 51 oberhalb der Membran 41. Durch Luftüberdruck im Hilfsluftbehälter
38 und im Raum 40 wird die Membran 41 mit der Stützplatte 42 angehoben.
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Die Ventilplatte 46 wird durch die Stange 43 der Stützplatte 42 gehoben
und Druckluft aus dem Hilfsluftbehälter 38 strömt über die Leitung 37, die Umstellvorrichtung
29 und den Kanal 39 in die Einlaßkammer 58 über die angehobene Ventilplatte 46 in
die Auslaßkammer 45 des Zweidruckventils A und von dort durch die Leitungen 33 und
28 sowie die Düse 48 in die Einlaßkammer 65 oberhalb der Doppelventilplatte 27 im
Dreidruckventil B. Durch eine Drucksenkung in der Hauptluftleitung 11 und im Raum
50 oberhalb der Membran 17 entsteht ein Überdruck im mit dem Steuerluftbehälter
15 verbundenen Raum 16.
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Durch diesen Überdruck werden die Membran 17, die Stützplatte
19, die Stange 20 und die Platte 23 mit der Membran 24 gehoben.
Der Sitz 71 der Stange 20 kommt in Berührung mit der Doppelventilplatte 27 und hebt
diese von ihrem Sitz 64 ab. An der gehobenen Doppelventilplatte 27 vorbei strömt
Druckluft in die Auslaßkammer 25 und von dort über die Leitung 26 in den
Bremszylinder 49. Der Druck im Bremszylinder 49 wirkt in der Auslaßkammer 25 auf
die Membran 24 und auf die Platte 23. Sobald der Druck m Bremszylinder
49 und der auf die Platte 23 dem Druckverlust in der Hauptluftleitung
11 und im
Raum 50 entspricht, bewegt sich der Ventilaufbau
in bekannter Weise nach unten. Dadurch liegt die Doppelventilplatte 27 auf den Sitz
64 auf. Der an der Stange 20 befindliche Sitz 71, welcher mit der Doppelventilplätte
27 zusammenwirkt, bleibt gleichfalls geschlossen. In dieser Abschlußstellung hat
der für die eingestellte Bremsstufe erforderliche Druck seine vorbestimmte Höhe
erreicht. Durch eine weitere Druckabsenkung in der Hauptluftleitung 11 werden eine
Stützplatte 19 und die Platte 23 samt der Doppelventilplatte 27 erneut nach aufwärts
bewegt, so daß weitere Druckluft in den Bremszylinder 49 strömt. Die Luftzufuhr
wird von neuem unterbrochen, sobald die Druckverringerung in der Hauptluftleitung
11 dem Druckanstieg im Bremszylinder 49 entspricht. Die Strömungsgeschwindigkeit
der Druckluft in den Bremszylinder 49 wird durch die Düse 48
gesteuert.
Da der Luftdruck in dem Hilfsluftbehälter 38 während des Bremsens höher ist als
der Luftdruck in der Hauptluftleitung 11, bleiben die Stützplatte 42 und die Ventilplatte
46 dauernd abgehoben. Die vorgesehene Bremsstufe wird nur durch das Dreidruckventil
B eingesteuert. c) Bremsenlösen bei der Einstellung auf stufenloses Lösen Das Lösen
der Bremse wird durch eine Druckerhöhung in der Hauptluftleitung 11 bewirkt. Sobald
der Druck in der Hauptluftleitung 11 und im Raum 51 mit Druck im Hilfsluftbehälter
38, der im Raum 40 wirkt, übereinstimmt, wird die Stützplatte 42 mit der Ventilplatte
46 nach unten bewegt. Die Ventilplatte 46 sitzt auf dem äußeren Sitz 57 auf, und
durch eine weitere Abwärtsbewegung der Stützplatte 42 hebt sich der bewegliche Sitz
70 von der Ventilplatte 46 ab. Druckluft aus dem Bremszylinder 49 strömt durch die
Leitung 31 über das geöffnete Rückschlagventil 32, durch die Leitung 33 in die Auslaßkammer
45. Von dort gelangt die Druckluft über den Hohlraum 44, die Öffnung 56, die Leitung
52, die Umstellvorrichtung 30 und die Düse 47 ins Freie. Auf diese Weise wird der
Bremszylinder 49 völlig entleert. Da der Luftdruck in der Hauptluftleitung 11 während
des Lösevorganges kleiner ist als der Betriebsdruck und folglich auch kleiner ist
als der Druck im Steuerbehälter 15 und dem Druck im Raum 16, werden die Stützplatte
19 und die Platte 23 mit der Doppelventilplatte 27 gehoben. Die Ventilplatte 46
des Zweidruckventils A bleibt jedoch geschlossen, so daß Druckluft aus dem Hilfsluftbehälter
38 nicht in den Bremszylinder 49 einströmen kann. Das Zweidruckventil A gewährleistet
ein völliges Entleeren des Bremszylinders 49. d) Bremsen mit stufenweisem Lösen
Die Lage der Umstellvorrichtungen 29 und 30 beim Umstellen auf stufenweises Lösen
der Bremse ist in der Zeichnung gestrichelt dargestellt. Das Zweidruckventil A ist
in diesem Falle ausgeschaltet, und das Beaufschlagen des Bremszylinders 49 wird
nur durch das Dreidruckventil B gesteuert.
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Druckluft aus dem Hilfsluftbehälter 38 wird direkt in die Einla.ßkammer
65 oberhalb der Doppelventilplatte 27 geführt, und der Bewegungsablauf im Dreidruckventil
B beim stufenweisen Bremsen ist der gleiche, wie bei auf stufenloses Lösen umgestellter
Bremse. e) Bremsenlösen bei der Einstellung auf stufenweises Lösen Bei einer Druckerhöhung
in der Hauptluftleitung 11 und im Raum 50 werden die Stützplatte 19, die Stange
20 und die Platte 23 nach unten gedrückt und somit der bewegliche Sitz 71 von der
Doppelventilplatte 27 abgehoben. Druckluft aus dem Bremszylinder 49 strömt durch
die Leitung 26 in die Auslaßkammer 25 und von dort über den Hohlraum 21 in der Stange
20, die Öffnung 63, die Leitung 22, die Umstellvorrichtung 30 und die Düse 47 in
die freie Atmosphäre. Durch eine Drucksenkung im Bremszylinder 49 und in der Einlaßkammer
25 wird die auf die Platte, 23 wirkende Kraft verringert und sobald diese Kraftverringerung
der auf die Stützplatte 19 wirkenden Krafterhöhung entspricht, die durch eine Druckerhöhung
in der Hauptluftleitung 11 erreicht wird, werden die Stützplatte 19 und die Platte
23 nach oben bewegt, und der bewegliche Sitz 71 sperrt die Verbindung zur Atmosphäre
ab. Dadurch wird das Entleeren des Bremszylinders 49 unterbrochen. Eine weitere
Druckverringerung im Bremszylinder 49 wird durch eine weitere Druckerhöhung in der
Hauptluftleitung 11 erreicht. Auf diese Weise ist es möglich, das Bremsenlösen in
beliebigen Stufen vorzunehmen. Bei einer Druckerhöhung in der Hauptluftleitung 11
wird die Steuereinrichtung des Zweidruckventils A in die Lösestellung umgestellt.
Die Leitung 52 ist jedoch durch die Umstellvorrichtung 30 abgesperrt, so daß Druckluft
aus dem Bremszylinder nicht durch das Zweidruckventil A in die Atmosphäre abgelassen
werden kann. Das Bremsenlösen wird daher nur durch das Dreidruckventil B gesteuert.
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Wie aus der Beschreibung des erfindungsgemäßen Steuerventils zu entnehmen
ist, kann durch ein einfaches Umstellen entweder ein stufenloses Lösen erzielt und
dadurch ein leichtes Lösen langer Eisenbahnzüge auf ebenen Strecken gesichert werden.
Es kann jedoch auch ein stufenweises Lösen der Bremsen eingeleitet werden, welches
die Unerschöpfbarkeit der Bremse im Zugverkehr auf Gebirgsstrecken verbürgt.
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Das Rückschlagventil 32, über das beim Lösen der Bremse Druckluft
aus dem Bremszylinder 49 in das Zweidruckventil A einströmt, kann in seiner Wirkungsweise
durch die Doppelventilplatte 27 ersetzt werden, welches dann durch den Überdruck
im Bremszylinder 49 abgehoben wird und Luft in das Zweidruckventil A einströmen
läßt.