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Steuervorrichtung für druckluftbetriebene Geräte, insbesondere Druckluftbremsen
Die Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung der im Patent 9Io 552 beschriebenen
Erfindung, die eine Steuervorrichtung für druckluftbetriebene Geräte, insbesondere
Druckluftbremsen, zum Gegenstand hat, beider in bekannter Weise ein Behälter von
einer Druckluftquelle über eine Steuerkammer, die mit einem sich unter dem Einfluß
des Druckes in dieser Kammer verschiebenden Organ versehen ist, und einen sich an
die Steuerkammer anschließenden, gegenüber dieser verengten Durchlaß aufgefüllt
wird. Nach der Erfindung des Hauptpatents steht das genannte Organ unter dem Einfluß
eines in einer Hilfssteuerkammer erzeugten Druckstoßes, der dem Druck in der erstgenannten
Steuerkammer entgegenwirkt, zum Zwecke, die Wirkung des durch Stauung der in den
Behälter fließenden Druckluft in der Steuerkammer erzeugten, vorübergehenden Druckes
auf das genannte Organ zu beseitigen. Nach der zusätzlichen Erfindung ist für die
den Druckstoß erzeugende Druckluft ein Auslaß von veränderlicher Weite vorgesehen,
der von einem einstellbar angeordneten., das Übersetzungsverhältnis eines mit dem
Behälter verbundenen Druckübersetzers bestimmenden Organ verstellt wird.
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Die Erfindung wird zweckmäßigerweise bei Druckluftbremsen von Eisenbafinen
verwendet, bei denen
das genannte einstellbar angeordnete Organ
in Abhängigkeit des Fahrzeuggewichts verstellt wird. Bei derartigen Druckluftbremsen
besteht der Nachteil, saß infolge des (kleinen Übersetzungsverhältnisses des Druckübersetzers
bei leerem Fahrzeug der Druck im Bremszylinder gegenüber dem Druck in dem mit dem
Druckübersetzer verbundenen und vom Dreidruckregler aufgefüllten Expansionsbehälter
verhältnismäßig langsam ansteigt, so. saß der für das Anlegen der Bremsklötze notwendige
Mindestdruck im Bremszylinder nicht genügend rasch erreicht wird. Durch die Erfindung
kann dieser Nachteil beseitigt werden, indem bei leerem Fahrzeug die den Druckstoß
erzeugende Druckluft über einen Auslaß von geringer Weite nach der Außenluft abgelassen
wird; der Druckstoß kann such infolgedessen voll auswirken und damit eine schnellere
und stärkere Aufladung des mit dem Druckübersetzer verbundenen Expansionsbehälters
bewirken als, bei beladenem Fahrzeug. In dieser Weise kann der genannte langsame
Druckanstieg im .Bremszylinder korrigiert und gleichzeitig erreicht werden, saß
bei leerem Fahrzeug ein geringerer Mindestdruck im Bremszylinder entsteht als bei
beladenem Fahrzeug.
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Es sind zwar schon Steuervorrichtungen für mit nur einem Bremszylinder
je Fährzeug ausgerüsteten Druckluftbremsen bekannt, bei denen der erste Druckanstieg
im Bremszylinder stets mit derselben Steilheit erfolgt, unabhängig davon, ob das
Fahrzeug leer oder beladen ist. Jedoch war es bei diesen bekannten Ausführungen
bisher nicht möglich, die Höhe des im Bremszylinder erreichten Mindestdruckes dem
Fahrzeuggewicht nicht anzupassen.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
schematisch dargestellt. In einem Gehäuse 55 ist ein .auf einem Teil seiner Länge
mit einer Bohrung 56 versehener Ventilstößel 57 verschiebbar geführt. Sein unteres
Ende ragt in einen von einer Membran 58 in zwei Kammern 59; 6I geteilten Gehäuseteil
und ist an einem mit der Membran 58 verbundenen Teller 62 befestigt. Die Kammer
59 ist über die Leitung 6o an die Hauptluftleitung L und die Kammer 6I an den Steuerluftbehälter
S angeschlossen. Das obere Ende des Stößels 57 ragt in einen durch eine Membran
63 ebenfalls in zwei Kammern 64, 65 geteilten Gehäuseteil und ist mit dieser Membran,
fest verbunden. Die Kammer 64 besitzt eine durch ein federbelastetes Ventil 66 von.ihr
getrennte, über die Leitung 67 mit dem Hilfsluftbehälter H verbundene Vorkammer
und ist im übrigen an einen Expansionsbehälter F über eine Leitung 32 angeschlossen.
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Der mit dem Dreidruckregler E zusammengebaute Beschleuniger B weist
in seinem unteren Teil eine als zylindrische Führung ausgebildete und mit der Kammer
59 verbundene Kammer 69 auf. In dieser ist ein Körper 7I, an dem ein. rechtwinklig
abgekröpfter Hebel 72 drehbar gelagert ist, parallel zur Achse des Stößels 57 verschiebbar
geführt, wobei er normalerweise auf dem Teller 62 .aufliegt. Der rechtwinklig zur
Achse des Stößels stehende Teil des Hebels 72 ragt durch einen Schlitz 73 in der
genannten Führung in solcher Weise in die Kammer 59 hinein, saß er bei einer Aufwärtsbewegung
des Körpers 7I an der oberen Begrenzungswand der Kammer 59 zum Anschlagen kommt
und sich dabei um seinen Anlenkungspunkt am Körper 7I dreht. Die Kammer 69 mündet
über ein Strömungsventil 74 in eine größere Übertragungskammer 75., die über eine
Drosselstelle 76 einen Ausgang nach der Kammer 65 besitzt. Der federbelastete Ventilkörper
8o ist mit einem Stößel 77 versehen, der in der dargestellten Ruhestellung des Beschleunigers
auf lem ihm parallelen Teil des Hebels 72 aufliegt. Mit dem Ventilkörper 8ö ist
ein bis nahe an die Gehäusewandung sich erstreckender Kolben 8I fest verbunden,
der bei geöffnetem Ventil 74 ein Abströmen von Druckluft in die Kammer 75 gestattet
und der das Ventil offen hält, solange die Strömung anhält.
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Die Ventileinrichtung M besitzt zwei voneinander durch die Membran
50 getrennte Steuerkammern 45, 46, von denen die erstere mit der Kammer 64 des Dreidruckreglers
E verbunden ist. Die Kammer 46 steht dagegen einerseits mit der Kammer 65 des Dreidruckreglers
E und andererseits über die Leitung 47 und die veränderliche Drosselstelle 48 mit
der Außenluft in Verbindung. Der Ventilkörper des Ventils 43 ist mittels des Stößels
49 mit der Membran 5o verbunden und wird normalerweise durch die Feder 51 von seinem
Sitz abgehoben. Parallel zum Ventil 43 ist die Drosselstelle 52 angeordnet.
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Ein Druckübersetzer T ist mit zwei Gehäusen 30, 33 versehen, in denen
je eine Membran 2o, 44 untergebracht ist, die die Druckkammern 53, 54 abschließen
und mit den Enden eines Waagebalkens 82 mechanisch verbunden sind. Der letztere
liegt an einem abgerundeten. Vorsprung 83 einer in den Lagern 84, 85 verschiebbar
gelagerten Stange 86 auf. Diese Stange wird in nicht näher dargestellter Weise in
Abhängigkeit der Beladung des Fahrzeuges nach rechts oder links verschoben, wobei
eine Verschiebung in Pfeilrichtung einer Zunahme der Beladung entspricht. Das linke
Ende der Stange 86 bewirkt bei dieser Verschiebung in Pfeilrichtung eine stetige
Zunahme der Weite der Drosselöffnung 48. Während die Membran, 2o dazu dient, um
unter dem Einfluß des Druckes in der mit dem Expansionsbehälter F verbundenen Druckkammer
54 das linke Ende des Wiegebalkens 82 nach oben zu drücken, dient die Membran 44
dazu, um ein Doppelventil 93 zu steuern. Der federbelastete: und mit einer nach
der Außenluft führenden Biohrung versehene Ventilkörper 94 wird normaaerweise auf
leinen Sitz gedrückt, welcher in der die Kammer 5.3 abschließenden Trennwand 9,5
liegt. In dieser Stellung dein Ventils ist daher die mit dem Hilfsluftbehältrr H
verbundene Kammer 96 von der mit dem Bremszylinder Z verbundenen Kammer 53 :abgeschlossen,
während diese letzterie über die, Bohrung im Ventilkörper 94 mit dein Außenluft
verbunden ist. Wird das rechte Ende des Waagdbalkems 82 nach unten gedrückt, so
kommt ein an der Membran 44 befestigter Stößel 97 auf dem Ventilikörper 94 zum Aufliegen,.
wobei vorerst die Bohrung in letzterem
abgeschlossen und bei weiterer
Verschiebung der Membran 44 der Ventilkörper von seinem Sitz abgehoben wird und
damit die Kammern 53 und 96 miteinander verbunden werden.
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Die Arbeitsweise der Einrichtung ist folgende: Bei einer Drucksenkung
in der Hauptluftleitung L wird der Teller 62 unter dem Einfluß des Steuerluftbehälters
S unter Mitnahme des Stößels 57 und des Körpers 71 nach oben bewegt. Der Hebel 72
stößt dabei gegen den Stößel 77 und öffnet das Ventil 74, so daß Druckluft aus der
Hauptleitung L in die Übertragungskammer 75 abgezapft wird. Der Stößel 57 kommt
bei seiner Aufwärtsbewegung am Ventilkörper des Ventils 66 zum Anliegen und schließt
dadurch die bis dahin vorhandene Verbindung des Behälters F über die Leitung 32,
die Kammer 64 und die Bohrung 56 nach der Außenluft ab. Bei der weiteren Aufwärtsbewegung
des Stößels 57 hebt dieser den Ventilkörper des Ventils 66 von seinem Sitz ab und
verbindet dadurch den Hilfsluftbehälter H über das offene Ventil 43, die Leitung
67, die Kammer 64 und die Leitung 32 mit dem Behälter F. Da dieser Zufluß von Druckluft
im wesentlichen ungehindert erfolgt, erhält der Behälter einen raschen ersten Einschuß
von Druckluft, der sich auch auf die Kammer 54 des Druckübersetzers J auswirkt.
Das linke Ende des Waageh:a.lkens 82 geht infolgedessen nach oben und drückt sein
rechtes Ende nach unten. Der Stößel 97 schließt nun die Bohrung im Ventilkörper
94 ,ab und verbindet die beiden Kammern 53 und 96, so daß Druckluft aus dem Hilfsluftbehälter
H in den Bremszylinder fließt und die Bremsklötze zum Anliegen bringt. Infolge der
in der Leitung 32 vorhandenen Reibungswiderstände entsteht dabei in. der Kammer
64 eine Stauung, die einen auf die. Membran 63 wirkenden unerwünschten Druck zur
Folge, hat, da dieser Druck auftritt, bevor sich im Bremszylinder ein Druck aufbauen!
kann. Infolge der Verbindung der Übertragungskammer 75 über die Drosselstelle 76
mit der Kammer 65 entsteht aber in dieser letzteren ein dem Druck in der Kammer
64 entgegenwirkender Druck, der ein vorzeitiges Schließen des Ventils 66 verhindert.
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Bei der beschriebenen Betätigung des Beschleunigers B ist der rechtwinklig
zur Achse des Stößels 57 stehende Teil des Hebels 72 gedreht worden. und ist dadurch
außer Berührung mit dem Ventilstößel 77 gekommen. Damit ist der Einfluß der Membran
58 auf das Ventil 74 ausgeschaltet; dieses wird jedoch von der abströmenden Hauptleitungsluft
weiterhin offen gehalten., bis der Druck in der Übertragungskammer 75 so weit angestiegen
ist, daß die Strömung aufhört. Das Ventil wird nun von seiner Feder geschlossen,
so daß die Abzapfung unterbrochen ist. Die in den Kammern 75, 65 und 46 noch vorhandene
Druckluft gleicht sich nun allmählich über die Drosselstelle 48 nach der Außenluft
aus, so daß die Membran 63 des Dreidruckreglers E nur noch unter dem Druck in der
Kammer 64 steht.
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Mit dem Abklingen des Druckes in der Kammer 65 ist aber auch der von
der Stauung der dem Behälter F zufließenden Druckluft aus dem Hilfsluftbehälter
entstandene Druck in der Kammer 64 gesunken, da unterdessen die Ventileinrichtung
M angesprochen und an Stelle der direkten Verbindung über das Ventil 43 die Drosselstelle
52 eingeschaltet hat. Damit ist der Dreidruckregler in denjenigen Betriebszustand
übergegangen, in dem er unter dem alleinigen Einfluß der Drucke in der Leitungskammer
59, der mit dem Steuerluftbehälter H verbundenen Kammer 61 und der mit dem Behälter
F verbundenen Kammer 64 steht.
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Die veränderliche Drosselbohrung 48 bewirkt, daß das Abklingen des
Druckes in den Kammern 65 des Dreidruckreglers E und 46 der Ventileinrichtung M
je nach der Beladung des Fahrzeuges verschieden. schnell erfolgt. Wie aus der Figur
ersichtlich ist, steht die Drosselbohrung 48 bei am stärksten nach rechts verschobener
Stange 86 am weitesten offen; d. h., die Drucke in den Kammern 64 und 45 klingen
rasch .,ab. Umgekehrt ist die Bohrung 48 bei leerem Wagen nur wenig offen, so daß
in diesem Fall der Dreidruckregler E und das Mindestdruckventil M länger unter dem
Einfluß des Gegendruckes in den Kammern 65 und 46 stehen. Hierdurch wird zu Beginn
des Auffüllens des Expansionsbehälters F, also bei offenem Ventil 43. diesem Behälter
mehr und schneller Druckluft zugeführt als bei beladenen Wagen. Durch die Charakteristik
des Druckübersetzers J, nach welcher der Druck im Bremszylinder Z bei leerem Wagen
langsamer ansteigt als bei beladenem Wagen, wirkt sich die schnellere Aufladung
des Behälters F im Bremszylinder nur in abgeschwächtem Maße aus. Durch geeignete
Wahl der Kammern 46 und 65 im Verhältnis zur Drosselbohrung 48 läßt sich erreichen,
daß einerseits der erste Druckanstieg im Bremszylinder bei leeren und bei beladenen
Wagen zeitlich ungefähr gleich rasch erfolgt und daß andererseits der bei Schließung
des Mindestdruckventils M erreichte Druck im Bremszylinder mit zunehmender Beladung
des Wagens ungefähr proportional dem zulässigen Höchstdruck im Bremszylinder Z ansteigt.
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Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, nicht das ganze aus der Hauptluftleitung
abgezapfte Luftvolumen über die Drosselbohrung 48 abzuleiten, sondern beispielsweise
die Übertragungskammer 75 mit einer in die Außenluft mündenden Bohrung zu versehen.
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Die Erfindung ist ferner auch auf Druckluftbremsen anwendbar, bei
denen ein der Stange 816 entsprechendes Organ nicht stetig, sondern in zwei oder
mehr Stufen einstellbar ist. Auch bei der an Hand der Zeichnung beschrIe!b.enen
Ausführungsform könnte an Stelle der veränderlichen. Dro@sselhohrung 48 ein beliebiges
anderes Organ verwendet werden, das einen Durchlaß von veränderlicher Weite bildet.
Beispielsweise könnte das Küken eines Hahns mit der Stange 86 in Antriebsverbindung
stehen, wobei durch Drehung desselben eine veränderliche Bohrung erzeugt wird. Im
weiteren kann in der Verbindung zwischen der Kammer 46, der Ventileiinrichtung 3,1
und der Leitung 47 eine zusätzliche Düse vorgesehen sein, um nötigenfalls die
Wirkung
der der Kammer 46 zugeführten Druckluft gegenüber der Wirkung in der Kammer 65 des
Dreidruckreglers abzuschwächen.