(19)
(11)EP 3 239 398 A1

(12)EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43)Veröffentlichungstag:
01.11.2017  Patentblatt  2017/44

(21)Anmeldenummer: 17161805.1

(22)Anmeldetag:  20.03.2017
(51)Int. Kl.: 
E01B 27/16  (2006.01)
B06B 1/18  (2006.01)
(84)Benannte Vertragsstaaten:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
Benannte Erstreckungsstaaten:
BA ME
Benannte Validierungsstaaten:
MA MD

(30)Priorität: 29.04.2016 AT 503842016

(71)Anmelder: HP3 Real GmbH
1010 Wien (AT)

(72)Erfinder:
  • Lichtberger, Bernhard
    4230 Pregarten (AT)

(74)Vertreter: Patentanwaltskanzlei Hübscher 
Spittelwiese 4
4020 Linz
4020 Linz (AT)

  


(54)STOPFAGGREGAT FÜR EINE GLEISSTOPFMASCHINE


(57) Stopfaggregat (3) für eine Gleisstopfmaschine, mit auf einem, in einem Stopfaggregatrahmen höhenverstellbar geführten, Träger (23) angeordneten, als Schwinghebel ausgebildeten Stopfwerkzeugpaaren, deren zum Eintauchen in ein Schotterbett (19) bestimmte untere Stopfpickelenden (17) mit einem Schwingungsantrieb (4, 5) gegenläufig antreibbar und hydraulisch zueinander beistellbar sind. Jedem der Stopfwerkzeuge (6) eines Stopfwerkzeugpaares ist ein Hydraulikzylinder (4, 5) zugeordnet, wobei die Hydraulikzylinder (4, 5) den Beistellantrieb als auch den Schwingungsantrieb der Stopfwerkzeuge (6) bilden und die Ansteuerung der Hydraulikzylinder (4, 5) öldurchflussabhängig erfolgt und wobei zur Betätigung der Hydraulikzylinder (4, 5) Hydraulikzylinderansteuerventile (12) vorgesehen sind, die vorzugsweise direkt am Hydraulikzylinder (4, 5) angeordnet sind.




Beschreibung


[0001] Die Erfindung bezieht sich auf ein Stopfaggregat für eine Gleisstopfmaschine mit auf einem, in einem Stopfaggregatrahmen höhenverstellbar geführten, Träger angeordneten, als Schwinghebel ausgebildeten Stopfwerkzeugpaaren, deren zum Eintauchen in ein Schotterbett bestimmte untere Stopfpickelenden mit einem Schwingungsantrieb gegenläufig antreibbar und hydraulisch zueinander beistellbar sind, wobei jedem der Stopfwerkzeuge eines Stopfwerkzeugpaares ein Hydraulikzylinder zugeordnet ist, wobei die Hydraulikzylinder sowohl den Beistellantrieb als auch den Schwingungsantrieb der Stopfwerkzeuge bilden und zur Betätigung der Hydraulikzylinder Hydraulikzylinderansteuerventile vorgesehen sind, die vorzugsweise direkt am Hydraulikzylinder angeordnet sind. Außerdem kann zur kontinuierlichen Öffnungsweiteneinstellung ein verstellbarer Öffnungsweitenzylinder oder ein Öffnungsweitendistanzsensor vorgesehen sein.

[0002] Stopfaggregate penetrieren mit Stopfwerkzeugen den Schotter eines Gleisbettes im Bereich zwischen zwei Schwellen (Zwischenfach), im Bereich des Auflagers der Schwelle im Schotter unter der Schiene und verdichten den Schotter durch eine dynamische Vibration der Stopfpickel zwischen den zueinander beistellbaren gegenüberliegenden Stopfpickeln. Stopfaggregate können in einem Arbeitszyklus eine, zwei oder mehr Schwellen stopfen (DE 24 24 829 A, EP 1 653 003 A2). Gemäß der Lehre der EP 1 653 003 A2 sind die als Linearantrieb wirksamen Beistellantriebe derart ausgeführt, dass diese nicht nur eine lineare Beistellbewegung, sondern gleichzeitig auch in einer aus der AT 339 358, der EP 0 331 956 oder der US 4 068 595 bekannten Weise die für die Stopfpickel erforderliche Vibration erzeugen. Damit können die Beistellgeschwindigkeit, die Schwingungsamplitude, deren Form und die Frequenz vorgegeben werden. Das Patent AT 513973 B1 beschreibt einen hydraulischen Linearantrieb der Beistellzylinder wobei jedem der Beistellzylinder ein Wegsensor zur Bestimmung der Hydraulikzylinderstellung zugeordnet ist.

[0003] Die Bewegungen eines Stopfaggregates umfassen das vertikale Eintauchen der Stopfpickel in den Schotter, die Beistellbewegung bei welcher die Stopfpickelenden zueinander geschlossen werden und die überlagerte dynamische Schwingung welche die eigentliche Verdichtung der Schotterkörner bewirkt. Bekannt ist es für die Beistellbewegung Hydraulikzylinder zu verwenden, die über Pleuel mit einer Vibrationswelle mit Exzentrizität verbunden sind und die der Beistellbewegung die vibratorische Schwingung überlagern (AT 369 455 B). Diese Vibrationswellen und Pleuel sind über Wälzlager gelagert, die regelmäßiger teurer Wartung bedürfen. Andere bekannte Lösungen verwenden eine lineare Anregung über Hydraulikzylinder. Dabei werden zwei Hydraulikzylinder in Serie mechanisch gekoppelt. Der eine Hydraulikzylinder führt die Beistellbewegung aus, der andere die vibratorische Bewegung. Die Größe der dabei entstehenden Schwingung wird mechanisch und durch die hydraulische Anregung bestimmt. Die Größe der Amplitude kann nicht frei eingestellt werden.

[0004] Aus der Literatur (Lichtberger, Bernhard: Vollhydraulisch Stopfen - eine neue Technologie für effiziente Instandhaltung; El-Eisenbahningenieur, Juli 2015, S18-22) ist überdies bekannt, dass sich der Schotter je nach seinen Eigenschaften nur bis zu einer bestimmten Verdichtkraft verdichten lässt. Bei weiterer Verdichtung (weiteres Schließen der Stopfwerkzeuge) kann die Verdichtung nicht weiter erhöht werden, der Schotter weicht aus und fließt ins Vorfach oder andere Bereich ab. Damit wird ungünstiger Weise die verdichtete Auflagefläche unter der Schwelle verkleinert. Bekannt ist aus obiger Literatur auch, dass die Verdichtungsarbeit ein Ausdruck für die Schotterbetthärte ist.

[0005] Optimale Stopffrequenzen zur Verdichtung liegen bekanntermaßen zwischen 25-40 Hz, wobei ein Eindringen der Stopfpickel in normalen Schotter mit höheren Frequenzen leichter möglich ist, da nur ein geringerer Eintauchstoß auftritt und damit die Beanspruchung der Lagerungen des Stopfpickelaggregates verringert werden kann. Bei irregulären stark verunreinigten harten Schotterbettungen trifft dies nicht mehr zu. Hier sind andere Einstellungen von Frequenz und Amplitude vorteilhaft.

[0006] Die heute im Einsatz befindlichen Stopfaggregate weisen einen sehr hohen und kostspieligen Wartungsaufwand auf. Typischerweise werden die Aggregate jede Saison zumindest partiell überholt und gewartet. Nach 1-2 Überholungen müssen die Aggregate durch neue ersetzt werden. Zusätzlich ist es bekannt Stopfaggregate mit rotierenden Vibrationswellen mit Schwungscheibe auszurüsten, damit die Frequenz bei zunehmender Verdichtung des Schotters nicht allzu sehr abfällt. Bekannt ist auch, dass bei der Ansteuerung der Beistellzylinder die Amplitude durch die Elastizität der Hydraulikschläuche abnimmt und damit die Verdichtungswirkung sinkt. Aus verschiedenen Untersuchungen ist bekannt, dass abfallende Stopfamplituden bzw. eine abnehmende Verdichtfrequenz die Verdichtung beeinträchtigen und ebenfalls das Eindringen in den Schotter reduzieren. Bei der unter AT 513973 B1 beschriebenen Ausführung eines Linearantriebes mit Wegsensor werden die beschriebenen Nachteile zwar vermieden, aber der in den Hydraulikzylinder eingebaute Wegsensor unterliegt sehr hohen Beschleunigungen und erhöht daher die Lebensdauerkosten. Zum anderen entspricht die Regelung der Amplitude und Beistellbewegung mit Hilfe eines Wegsensors einer indirekten Methode und verkompliziert diese. Konstruiert werden Proportionalventile oder Servoventile für die direkte Druck- oder Durchflussregelung oder einer Kombination aus beidem. Gesteuert werden diese meist elektrisch über eine Stromschleife (0-20mA, 4-20mA) oder einen Spannungseingang (0-10V, ±10V).

[0007] Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, Stopfaggregate der eingangs geschilderten Art mit einfachen Mitteln derart weiterzubilden, dass die Standfestigkeit des Vibrationsantriebes durch den Einsatz nur eines Hydraulikbeistellzylinders erheblich erhöht wird, wobei aber gleichzeitig auf den Einsatz hochbeanspruchter Wegsensoren im Zylinder und eine indirekte komplizierte Regelung mit den damit verbundenen Nachteilen verzichtet werden kann.

[0008] Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, dass im Hydraulikzylinderölversorgungskreislauf wenigstens ein Mittel zur Bestimmung des Öldurchflusses, insbesondere ein Öldurchflusssensor, vorgesehen ist und dass die Ansteuerung der Hydraulikzylinder in Abhängigkeit der Öldurchflussdaten öldurchflussabhängig derart erfolgt, dass ein vorgegebener Beistellweg der Stopfwerkzeuge erreicht wird. Jedem der Stopfwerkzeuge eines Stopfwerkzeugpaares ist ein Hydraulikzylinder zugeordnet, wobei die Hydraulikzylinder den Beistellantrieb als auch den Schwingungsantrieb der Stopfpickel bilden und die Ansteuerung des Proportional- oder Servoventils direkt über den elektrischen Ventileingang erfolgt. An diesen Steuereingang werden nun die Signale elektrisch derart vorgegeben dass sich die gewünschten Durchflüsse durch die Beistellzylinder ergeben.

[0009] Die Mittel zur Bestimmung des Öldurchflusses ermöglichen die Regelbarkeit der Hydraulikzylinder(stellungen). In einem vorteilhaften Fall kann der Durchfluss im Hydraulikzylinderansteuerventil gemessen werden, beispielsweise durch eine Auswertung der im Ventil gemessenen Stellung des Ventilkolbens.

[0010] Zur Einstellung einer beliebigen Öffnungsweite des Stopfaggregates wird ein Anschlagshilfszylinder eingebaut der hydraulisch vorgespannt ist. Andererseits werden die beiden Zylinderdrücke mittels Drucksensoren gemessen. Beim Hochfahren des Aggregates wird die Vibration ausgeschaltet und die Hydraulikzylinder geöffnet. Hat das Aggregat die obere Lage erreicht fährt das Aggregat zusammen bis ein mechanischer Anschlag am Beistellzylinder auf der Kolbenseite auf den vorher durch den Bediener eingestellten Anschlagshilfszylinder trifft. Dadurch steigt der Druck im Beistellzylinder kurzfristig an. Dieser Druckanstieg wird durch die Steuerung detektiert und ausgewertet und die Beistellbewegung gestoppt. Alternativ dazu kann mit z.B. einem Laserdistanzsensor oder einem anderen Distanzsensor zum Anschlag die Öffnungsweite gemessen werden und bei der vorgegeben Sollweite wird der Beistellzylinder beim Zusammenfahren gestoppt und in dieser Position gehalten. Eine weitere Alternative ist so genannte Stoßklappen einzubauen die z.B. über Druckluftzylinder als mechanische Anschläge eingeschwenkt werden.

[0011] Die Hydraulikzylinderkolbenstange wird dann so lange eingezogen bis der mechanische Anschlag erreicht ist. In diesem Falle hat man keine kontinuierlich einstellbare Öffnungsweite mehr sondern nur zwei Öffnungsweiten. Dies entspricht den heute meistens verwendeten Stopfaggregaten die immer noch Stoßklappen aufweisen. Falls Distanzsensoren zur Steuerung der Öffnungsweite eingesetzt werden, dann können diese auch zur Messung des Beistellweges verwendet werden.

[0012] Gemäß der Erfindung wird für die Beistellbewegung und die vibratorische Bewegung wenigstens eines Stopfpickels (gegebenenfalls auch von mehreren synchron angetriebenen Stopfpickeln mehrerer Stopfpickelpaare) ein einziger gemeinsamer Hydraulikzylinder verwendet.

[0013] Zur Betätigung der Hydraulikzylinder empfehlen sich Hydraulikzylinderansteuerventile insbesondere Servo- oder Proportionalventile, die direkt am Hydraulikzylinder angeordnet sind. Die Hydraulikleitungen sollten so kurz wie möglich sein, damit die Elastizität, die Speicherwirkung (Dämpfung) der Hydraulikschläuche unter der Stoßbelastung, niedrig gehalten wird. Typische Anforderungen sind Amplituden von 3-6 mm an den Stopfpickelenden bei einer maximalen Frequenz von 50 Hz. Verdichtamplituden nahe der oberen Grenze eignen sich beispielsweise für lockeren Schotter (nach Gleisreinigung und Gleisumbau oder Gleisneubau) besser.

[0014] Die Steuerung/Regelung gibt die Schwingung, die Schwingungsamplitude und die Schwingungsfrequenz, in Abhängigkeit von der Höhen- und der Beistelllage der Stopfpickelenden vor. Der linearen Beistellbewegung entspricht ein konstanter Öldurchfluss mit Druck auf der A-Seite des Ventils. Dieser konstante Ölfluss QBei errechnet sich mit der gewünschten Beistellgeschwindigkeit vBei und der Zylinderrohrfläche Az wie folgt



[0015] Der benötigte Ölfluss für die Vibrationserzeugung errechnet sich mit der Vibrationsamplitude A und der Frequenz f der Schwingung wie folgt



[0016] Der Solldurchfluss wird durch einen elektrischen Signalverlauf vorgegeben. Dazu wird für die lineare Beistellbewegung der wie oben entsprechende der Beistellbewegung erforderliche konstante Durchfluss dem das Vorzeichen wechselnden Vibrationsöldurchfluss superponiert. Die Amplitude der Wechselspannung für den Öldurchfluss entspricht dann der Vibrationsamplitude und die Frequenz der Wechselspannung der Stopffrequenz.

[0017] Falls an Stelle der Durchflusssteuerung eine Drucksteuerung angewendet werden soll, dann gilt der folgende Zusammenhang zwischen Druck und Durchfluss:

Q ...
tatsächlicher Volumenstrom
QN ...
Nennvolumenstrom
Δp ...
Druckabfall je Steuerkante Ventil
ΔpN ...
Nenndruckabfall pro Steuerkante Profil


[0018] Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist die einfache Bauweise. Zudem ist die Stopfaggregatöffnungsweite, also der Abstand zwischen den Stopfpickelenden, stufenlos einstellbar und ist eine beliebige freie Vorwahl der Stopffrequenz, beispielsweise ein Eintauchen der Pickel mit 50 Hz für einen geringen Eintauchstoß und ein Verdichten mit 35 Hz in Arbeitsstellung zur Verminderung des Verschleißes und des Lärms, problemlos möglich. Eine kontinuierliche Einstellung der Stopfamplitude und deren Signalform (Rechteck, Sinus, Dreieck, Sägezahn) erlaubt eine optimale Anpassung an die jeweiligen Oberbauverhältnisse. Ist ein Regelkreislauf vorgesehen erfolgt eine automatische Nachregelung der Stopfbewegung bei Widerstandsänderungen durch den Regelkreislauf, womit eine Einhaltung der gewünschten Stopfamplituden und Frequenzen sichergestellt ist.

[0019] Üblicherweise wird von der Steuerung/Regelung die Beistellbewegung gesteuert und/oder geregelt. Wenn der Schotter aber schon hoch verdichtet ist, dann wird die Ist-Bewegung von der Soll-Bewegung zwangsweise abweichen. Um den Schotter dann dennoch gezielt verdichten zu können, empfiehlt es sich, wenn die Steuerung/Regelung die Schwingung, die Schwingungsamplitude und die Schwingungsfrequenz, in Abhängigkeit vom Vergleich des Soll-Durchflusses zum Ist-Durchfluss, insbesondere mit einem Durchflussmesser, den Öldurchfluss entsprechend nachregelt. Mit Hilfe der Drucksensoren kann die erreichte Verdichtkraft gemessen werden. Ist der maximal mögliche Verdichtgrad erreicht, ist der optimale Zeitpunkt das Stopfen zu beenden. Andernfalls wird das verdichtete Auflager durch Abfluss von verdichtetem Schotter flächenmäßig verkleinert.

[0020] Die Verdichtarbeit ist proportional zur Schotterbetthärte. Die Verdichtarbeit W kann wie folgt aus dem gemessenen Durchfluss, der Stopfzeit und dem gemessenen Zylinderdruck angegeben werden:



[0021] Mit der Durchflussmessung und der Druckmessung im Hydraulikkreislauf kann so die Verdichtung des Schotterbettes berechnet werden. Dazu werden die Messsignale wie angegeben numerisch integriert.

[0022] Mit der Erfindung sind verschiedene Betriebsarten der Stopfaggregate oder der Einzelpickelsysteme möglich, wie insbesondere unterschiedliche Frequenz, unterschiedliche Amplituden u. dgl. für verschiedene Schotterbetthärten. Es sind auch Aussagen über den Zustand des Schotterbettes (locker, verkrustet, verschmutzt) über die Verdichtarbeit möglich. Auf eine Änderung der Schotterbettverhältnisse kann unmittelbar und automatisch reagiert werden. So könnte in lockerer Bettung die Beistellgeschwindigkeit zu Beginn erhöht werden und auch die Amplitude vergrößert werden. Wird die Bettung durch das Stopfen dichter können Amplitude und Frequenz stufenlos nachjustiert werden. Die Druckmessung der beiden Kammern des Hydraulikzylinders erlaubt die Angabe der erreichten Verdichtung (durch Angabe der Verdichtkraft). Die so gemessene Verdichtkraft ist indirekt auch eine Aussage über die Schotterqualität und die Bettungsverhältnisse. So kann abgerundeter Schotter z.B. nicht so hoch verdichtet werden wie grobkörniger Basalt.

[0023] Üblicherwise ist jedem Zylinder ein Hydraulikzylinderansteuerventil zugeordnet. Für eine Einschwellenstopfmaschine sind daher acht, für eine Zweischwellenstopfmaschine schon sechzehn und für eine Dreischwellenstopfmaschine zweiunddreißig Zylinder mit den zugeordneten Hydraulikzylinderansteuerventilen erforderlich. Neben den damit einhergehenden Kosten steigt mit der Anzahl der eingesetzten Ventile natürlich auch die Fehleranfälligkeit.

[0024] Zur Reduzierung dieser Fehleranfälligkeit wird vorgeschlagen, dass wenigstens zwei Hydraulikzylinder an ein gemeinsames Hydraulikzylinderansteuerventil angeschlossen ist, wobei zwischen dem Hydraulikzylinderansteuerventil und den Hydraulikzylindern ein Mengenteiler vorgesehen ist. Ein dann erforderliches, etwas größeres Ventil bedingt weniger Verlust- und Wärmeleistung als dies zwei einzelne verursachen würden. Der Mengenteiler teilt den Ölstrom in exakt zwei gleiche Teile auf. Es besteht zudem die Möglichkeit auch mehrere Hydraulikzylinder an ein Hydraulikzylinderansteuerventil anzuschließen, womit die Verluste nochmals verringert werden können.

[0025] In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen
Fig. 1
ein erfindungsgemäßes Stopfaggregat in Seitenansicht,
Fig. 2
ein Ausschnitt eines Stopfaggregates mit schematischem Hydraulikzylinderölversorgungskreislauf in Seitenansicht,
Fig. 3
ein Schema eines Beistellzylinders mit angegebener Schwingungsamplitude,
Fig. 4
ein Schema eines Beistellzylinders mit Beistellgeschwindigkeit,
Fig. 5
ein Schema zur Bestimmung der wirkenden Ölflüsse,
Fig. 6
ein Ventilansteuerschema mit Arbeitspunkten,
Fig. 7
ein Schema einer Steuerungs-/ Regeleinrichtung und
Fig. 8
eine Konstuktionsvariante eines erfindungsgemäßen Hydraulikzylinderölversorgungskreislaufes.


[0026] Ein Stopfaggregat 3 (Fig. 1, 2) für eine Gleisstopfmaschine umfasst unter anderem auf einem Träger 23 angeordnete, als Schwinghebel ausgebildete Stopfwerkzeugpaare 4, 5 mit Stopfwerkzeugen 6, 17 deren zum Eintauchen in ein Schotterbett 19 bestimmte untere Stopfpickelenden 17 mit einem Schwingungsantrieb 4, 5 gegenläufig antreibbar und hydraulisch zueinander, mit einem Beistellweg 20, beistellbar sind. Die Stopfwerkzeuge 4, 5, 6, 17 sind als zweiarmige Hebel ausgebildet. Ein Arm des jeweiligen Stopfwerkzeuges 6 wird von einem Stopfpickel 17 gebildet und an diesem greift ein Hydraulikzylinder 5 an, der andern Ends an einem Träger 23 gelagert ist. Über Drucksensoren 11 werden die Zylinderdrücke gemessen. Der Zylinder 5 wird über ein Servoventil oder ein Proportionalventil 12 elektrisch angesteuert 13. Im Hydraulikzylinderölversorgungskreislauf befindet sich ein Öldurchflusssensor 14. Der Druck wird über eine Hydraulikpumpe 15 erzeugt. Das Öl wird durch die Pumpe 15 aus dem Hydrauliktank 16 angesaugt über den Öldurchflusssensor 14 zum Steuerventil 12 geführt. Je nach Aussteuerung des Ventils 12 wird entweder der A-Anschluss oder der B-Anschluss mit Druck versorgt.

[0027] Die Beistellbewegung findet statt, wenn die A-Seite mit Druck beaufschlagt wird, die Öffnungsbewegung wenn die B-Seite mit Druck beaufschlagt wird. Der Schotter 19 wird durch den Stopfpickel 17 unterhalb der Schwelle 18 verdichtet. Die Verdichtbewegung 20 des Pickels 17 besteht aus einer kontinuierlichen Schließbewegung 22 und einer überlagerten Schwingbewegung 21. Ein hydraulisch vorgespannter Stellungszylinder 8 mit integriertem Wegsensor 24 kann vom Bediener kontinuierlich auf die gewünschte Öffnungsweite 25 eingestellt werden. Beim Hochfahren in Arbeitsstellung schließt nun der Beistellzylinder 5 solange bis der mechanische Anschlag 7 auf dem Anschlag 9 auftritt. Der Widerstand erzeugt eine Druckspitze im Beistellzylinder 5 die über die Druckaufnehmer 11 gemessen wird. Die Elektronik 25 detektiert diese Druckspitze und schaltet automatisch die weitere Bewegung des Beistellzylinders 5 ab. Mit dieser Einrichtung kann jede gewünschte Öffnungsweite 25 durch den Bediener eingestellt werden. Die Beistellbewegung des Beistellzylinders 3 ist durch 22 ersichtlich.

[0028] Alternativ zum Stellungszylinder 8 kann z. B. ein berührungsloser Laserdistanzmesser 10 oder ein anderer Positionssensor eingesetzt werden, der den Abstand des mechanischen Anschlages 7 misst. Bei Erreichen der vorgegebenen gewünschten Öffnungsweite 25 wird ebenfalls der Beistellzylinder 5 abgeschaltet. In der oberen Arbeitsstellung ist die Vibration immer abgeschaltet. 29 kennzeichnet schematisch die Position des Stopfaggregates 3 in der oberen Arbeits-Ruhestellung. Die Höhe Δh bezeichnet man als Stopftiefe. 30 stellt schematisch einen einschwenkbaren mechanischen Anschlag dar, oft auch als Stoßklappe bezeichnet. Eingeschwenkt liefert sie den normalen Öffnungswinkel wie er bei Einzelschwellen verwendet wird. Liegen allerdings Doppelschwellen vor (bei einem Schienenstoß) dann werden die Stoßklappen 37 ausgeschwenkt und die Stopfarme werden weiter geöffnet.

[0029] Fig. 3 zeigt schematisch einen Beistellzylinder mit der Zylinderrohrfläche Az und der Kolbenfläche Ak. Der Beistellzylinder bewegt sich schwingend mit der Amplitude A.

[0030] Fig. 4 zeigt schematisch einen Beistellzylinder der sich beistellend mit der Beistellgeschwindigkeit vB bewegt. Beim Arbeiten überlagern sich die Schwingung mit der Amplitude A und die kontinuierliche Beistellbewegung vB.

[0031] Im oberen Diagramm (Fig. 5) ist der Ölfluss QVib der für die Vibration mit der Periodendauer T gebraucht wird in Abhängigkeit von der Zeit t aufgetragen. Druck auf Ventilanschluss P-A heißt verdichtende vorwärts gerichtete Schwingungsbewegung unten am Pickel 17. Druck auf Ventilanschluss P-B meint schwingende nicht verdichtende Rückzugbewegung. Das Diagramm in der Mitte zeigt den zeitlichen Verlauf für den erforderlichen Ölfluss QBei für eine konstante Beistellbewegung. Im unteren Diagramm schließlich sind die beiden Ölflüsse überlagert dargestellt. Der konstante Beistellfluss wirkt sich wie ein Offset für den Vibrationsölfluss QVibA, QVibB aus. Es ergibt sich (siehe unteres Diagramm) damit ein Ölfluss der zwischen Qmin und Qmax schwankt.

[0032] Fig. 6 zeigt die Steuerkennlinie eines Steuerventils. Vertikal aufgetragen ist der Durchfluss. Horizontal das Steuersignal in %. Positiver Durchfluss 2, P-A bedeutet Ausschieben der Kolbenstange und damit Verdichten, negativer Durchfluss 1, P-B bedeutet Durchflussumkehr und Einziehen der Kolbenstange. Dem Diagramm kann entnommen werden, dass sich der Arbeitspunkt bei QBei befindet und um diesen Arbeitspunkt die Ölflüsse für die Schwingung sich bewegen. Im gezeichneten Fall würde der Sollwert mit der Beistellfrequenz f zwischen ca. -20% und 80% schwanken. Die sich ergebenden Flüsse wären Qmin mit negativer Aussteuerung und Qmax mit positiver Aussteuerung. Die Sollwertvorgabe in % erfolgt elektrisch z.B. durch eine Stromschleife von 0-20mA. 0mA (-100%) würde dabei volle negative Aussteuerung, bei 10mA (0%) würde sich kein Durchfluss einstellen und bei 20mA (100%) volle positive Aussteuerung.

[0033] Fig. 7 zeigt schematisch eine Steuer-/Regelungseinrichtung 25. An die Steuer-/Regelungselektronik 25 sind die Drucksensoren 11, der Durchflusssensor 14 und die Positionssensoren 10, 24 angeschlossen. Der Bediener kann über Touchdisplay 26 oder ein Keyboard 28 die Amplitude A, die Frequenz f und die Beistellgeschwindigkeit vB eingeben. Über einen Steuerausgang wird das Steuerventil 12 angesteuert. Die Recheneinheit kann einen Soll-Ist-Vergleich 27 des gewünschten Durchflusses mit dem gemessenen Ist-Durchfluss durchführen und so nachsteuern, dass sich die gewünschte Verdichtungsamplitude und die gewünschte Beistellgeschwindigkeit ergeben.

[0034] Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 sind zwei Hydraulikzylinder 4, 5 an ein gemeinsames Hydraulikzylinderansteuerventil 12 angeschlossen, wobei zwischen dem Hydraulikzylinderansteuerventil 12 und den Hydraulikzylindern 4, 5 ein Mengenteiler 31 vorgesehen ist. Zwischen dem Mengenteiler 31 und den Hydraulikzylindern 4, 5 ist je ein Öldurchflusssensor 14 angeordnet. Es könnte allerdings auch lediglich ein Öldurchflusssensor vor dem Mengenteiler 31 vorgesehen sein.


Ansprüche

1. Stopfaggregat (3) für eine Gleisstopfmaschine mit auf einem, in einem Stopfaggregatrahmen höhenverstellbar geführten, Träger (23) angeordneten, als Schwinghebel ausgebildeten Stopfwerkzeugpaaren, deren zum Eintauchen in ein Schotterbett (19) bestimmte untere Stopfpickelenden (17) mit einem Schwingungsantrieb (4, 5) gegenläufig antreibbar und hydraulisch zueinander beistellbar sind, wobei jedem der Stopfwerkzeuge (6) eines Stopfwerkzeugpaares ein Hydraulikzylinder (5) zugeordnet ist, wobei die Hydraulikzylinder (4, 5) sowohl den Beistellantrieb als auch den Schwingungsantrieb der Stopfwerkzeuge (6) bilden und zur Betätigung der Hydraulikzylinder (4, 5) Hydraulikzylinderansteuerventile (12) vorgesehen sind, die vorzugsweise direkt am Hydraulikzylinder (4, 5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass im Hydraulikzylinderölversorgungskreislauf wenigstens ein Mittel zur Bestimmung des Öldurchflusses, insbesondere ein Öldurchflusssensor (14), vorgesehen ist und dass die Ansteuerung der Hydraulikzylinder (4, 5) in Abhängigkeit der Öldurchflussdaten öldurchflussabhängig erfolgt.
 
2. Stopfaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Stopfaggregatrahmen (23) ein hydraulisch vorgespannter Anschlagzylinder (8) mit Anschlag (9) und Drucksensoren (11) zur Druckmessung der Zylinderdrücke aufgebaut sind.
 
3. Stopfaggregat nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den hydraulisch vorgespannten Anschlagzylinder (8) ein Wegsensor (24) integriert ist.
 
4. Stopfaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wegsensor (10) als Laserdistanzmesser ausgebildet aufgebaut ist der die Öffnungsweite (25) des Beistellzylinders (4, 5) misst.
 
5. Stopfaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wegsensor (10) als Ultraschalldistanzsensor ausgebildet aufgebaut ist der die Öffnungsweite (25) des Beistellzylinders (4, 5) misst.
 
6. Stopfaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wegsensor (10) als Seilzuggeber ausgebildet aufgebaut ist der die Öffnungsweite (25) des Beistellzylinders (4, 5) misst.
 
7. Stopfaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein fixer Anschlag (30) ein- und ausschwenkbar ist, der zwei Öffnungsweiten (25) des Beistellzylinders (4, 5) vorgibt.
 
8. Stopfaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung/ Regelung (25) die Schwingung (21), die Schwingungsamplitude (A) und die Schwingfrequenz (f) in Abhängigkeit vom, insbesondere mit einem Durchflussmesser (14), gemessenen Durchfluss vorgibt.
 
9. Stopfaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikzylinderansteuerventile (12) Servo- oder Proportionalventile sind.
 
10. Stopfaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hydraulikzylinderstellung von einer Steuerung/Regelung (25) in Abhängigkeit des Durchflusses (14, QSoll) vorgebbar ist.
 
11. Stopfaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass einer linearen Beistellbewegung (vB) des Hydraulikzylinders (4, 5) eine Schwingung (21) überlagert ist.
 
12. Stopfaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung/Regelung (25) die Schwingung (21), die Schwingungsamplitude (A) und die Schwingungsfrequenz (f), in Abhängigkeit von der Höhenlage (Δh) der Stopfpickel (17) vorgibt.
 
13. Stopfaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung/Regelung (25) die Schwingung (21), die Schwingungsamplitude (A) und die Schwingungsfrequenz (f), in Abhängigkeit vom Druckabfall je Steuerkante (Δp), dem Nennvolumen (QN) und dem Nenndruckabfall (ΔpN) des Steuerventils vorgibt.
 
14. Stopfaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gegennzeichnet, dass der Distanzsensor (10) den Beistellweg (20) misst.
 
15. Stopfaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gegennzeichnet, dass wenigstens zwei Hydraulikzylinder (4, 5) an ein gemeinsames Hydraulikzylinderansteuerventil (12) angeschlossen sind, wobei zwischen dem Hydraulikzylinderansteuerventil (12) und den Hydraulikzylindern (4, 5) ein Mengenteiler (31) vorgesehen ist.
 




Zeichnung


























IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE



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In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente




In der Beschreibung aufgeführte Nicht-Patentliteratur