Vorrichtung zur gleichzeitigen Kraftausübung mittels hydraulisch hintereinandergeschalteter hydraulischer Stelleinheiten

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Vorrichtung kann z.B. zum Umstellen von Eisenbahnweichen mit großen Radien, deren Zungen beim Stellvorgang an mehreren Stellen gleichzeitig mit Stellkraft beaufschlagt werden müssen, eingesetzt werden und ist in dieser Verwendung unter dem Begriff "Hydraulisches Gestänge" bekannt. Zur Betätigung einer Weiche genügt hier ein einziges Pumpenaggregat, auch dann, wenn es sich um eine extrem schlanke Weiche mit sehr langen Weichenzungen handelt. Eine derartige Vorrichtung ist z.B. aus der Druckschrift DE 2 144 564 bekannt.

[0002] Die Hintereinanderschaltung von hydraulischen Stelleinheiten, bei der die in der jeweils vorhergehenden Stelleinheit verdrängte Hydraulikflüssigkeit die jeweils folgende Stelleinheit antreibt, vermeidet zwar ein bei Parallelschaltung von Stelleinheiten zu beobachtendes Voreilen von leichtgängigen gegenüber schwergängigen, stärker belasteten Komponenten, das bei einer Weiche zur Verspannung des ganzen Antriebssystems führen kann, es bringt aber andere unerwünschte Probleme mit sich. Diese hängen damit zusammen, daß zwischen den einzelnen Stelleinheiten liegende Teile des Hydrauliksystems in sich vollständig abgeschlossen sind und bei Ausdehnung oder Volumenabnahme der eingeschlossenen Flüssigkeitsmenge, z.B. infolge von Temperaturänderungen, die Entstehung von Über- oder Unterdruck zulassen, der zu unkontrollierten Stellbewegungen und, im Falle der Entstehung von Unterdruck, zur Bildung von evakuierten oder teilweise gasgefüllten Zonen innerhalb des jeweiligen abgeschlossenen Teils des Hydrauliksystems führen kann.

[0003] Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so zu verbessern, daß äußere Einflüsse, insbesondere Temperaturänderungen, keine nennenswerten Druckänderungen in den zwischen den Stelleinheiten gelegenen Teilen des Hydrauliksystems mehr verursachen können.

[0004] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

[0005] Durch die erfindungsgemäß vorgesehenen steuerbaren Ventile, welche im Ruhezustand der Vorrichtung geöffnet sind und eine Verbindung zum Hydraulikflüssigkeitsbehälter herstellen, können sich Änderungen der Flüssigkeitsvolumina, die in den bisher abgeschlossenen, zwischen den Stelleinheiten gelegenen Teilen des hydraulischen Druckverteilsystems und den mit diesen verbunden Räumen der Stellglieder entstehen, ausgleichen, wobei bei Ausdehnung der Hydraulikflüssigkeit überschüssige Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikflüssigkeitsbehälter strömt, bei Volumenverkleinerung der Hydraulikflüssigkeit dagegen zusätzliche Hydraulikflüssigkeit aus dem Hydraulikflüssigkeitsbehälter angesaugt wird. Dadurch können sich keine höheren Über- oder Unterdrucke in den zwischen den Stelleinheiten gelegen Teilen des Hydrauliksystems mehr aufbauen. Während des Betriebes der Vorrichtung sind die steuerbaren Ventile geschlossen und erlauben den im Betrieb erforderlichen Druckaufbau in den dann hermetisch dicht abgeschlossenen, die Stelleinheiten miteinander verbindenden Teilen des Hydrauliksystems.

[0006] Weiterbildungen der Vorrichtung nach der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 5 angegeben.

[0007] So beschreibt Anspruch 2 die erfindungsgemäße Vorrichtung in Verbindung mit einer von der Vorrichtung angetriebenen Weiche. Da Weichen im Freien großen Temperaturunterschieden ausgesetzt sind, kommen die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung hier besonders zum Tragen.

[0008] Die Ansprüche 3 und 4 betreffen Art und Anschaltung der verwendeten Ventile. Die gemeinsame Anschaltung mit dem Hydraulikpumpenmotor erspart gesonderte Schaltmittel.

[0009] Anspruch 5, schließlich, betrifft die Möglichkeit, auch hydraulische Stelleinheiten, die an der Betätigung der Weichenzungen nicht beteiligt sind, wie z.B. den Antrieb eines Weichenherzstückes in die hydraulische Reihenschaltung der die Weichenzungen antreibenden Stelleinheiten einzubeziehen und eine hydraulische Verbindung zwischen Weichenzungenantrieb und Herzstück-Stelleinheit gegen Über- oder Unterdruck zu schützen.

[0010] Anhand einer Figur soll nun ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der Erfindung im Detail beschrieben werden.

[0011] Die Figur zeigt schematisch die Vorrichtung nach der Erfindung, eingesetzt zur Betätigung einer Weichenzunge WZ.

[0012] Die Weichenzunge WZ sei Bestandteil einer Schlankweiche W mit großem Krümmungskreisradius. Um Verbiegungen der Weichenzunge beim Stellen zu vermeiden, wird sie an zwei Punkten P1 und P2 gleichzeitig mit Kraft beaufschlagt. Als Kraftquelle dienen zwei doppeltwirkende hydraulische Arbeitszylinder Z1 und Z2, die sowohl in Schubrichtung als auch in Zugrichtung Kraft auf die Weichenzunge ausüben können.

[0013] Beide Arbeitszylinder sind hydraulisch hintereinandergeschaltet, d.h., das im Zylinder Z1 verdrängte Hydraulikflüssigkeitsvolumen dient zum Antrieb des nachgeschalteten Zylinders Z2.

[0014] Zylinder Z1 wird hierbei von einem aus Elektromotor M und Pumpe P bestehenden Hydraulikaggregat H über eine Druckleitung L1 mit Druck beaufschlagt. Mit der Druckleitung L1 ist ein Überdruckventil V1 verbunden, das sich öffnet, wenn ein einstellbarer Druck, der einer vorgegebenen Stellkraft entspricht, überschritten wird. Das im Zylinder Z1 vom Kolben K verdrängte Volumen wird über die Druckleitung L3 in den Zylinder Z2 gedrückt und setzt dessen Kolben in Bewegung. Wegen der Inkompressibilität der Hydraulikflüssigkeit erfolgt die Bewegung der beiden Kolben synchron. Die von den Zylindern auf die Weichenzunge ausgeübten Kräfte wirken somit gleichzeitig. Ihre Größe sowie der von den Kolben der Arbeitszylinder jeweils zurückgelegte Weg, der auf den Stellweg der Weichenzunge am jeweiligen Krafteinwirkungspunkt abgestimmt ist, hängen von den geometrischen Abmessungen der Zylinder ab. Das im Zylinder Z2 verdrängte Flüssigkeitsvolumen strömt über eine Druckleitung L2 in die Pumpe zurück. Zur Rückstellung der Weiche drückt die reversierbare Pumpe P in umgekehrter Richtung Hydraulikflüssigkeit über die Druckleitung L2 in den Arbeitszylinder Z2. Das dort verdrängte Volumen wird über die Leitung L3 in den Arbeitszylinder Z1 gedrückt. Das im Zylinder Z1 verdrängte Volumen gelangt über die Leitung L1 zur Pumpe zurück.

[0015] Gemäß der Erfindung gibt es in dem hier beschriebenen Hydrauliksystem ein weiteres Ventil, das Magnetventil V3. Dieses verbindet über eine Leitung L4 die zwischen den beiden Arbeitszylindern Z1 und Z2 verlaufende Druckleitung L3 direkt mit dem Hydraulikflüssigkeitsbehälter. Das Ventil V3, das elektrisch über eine Steuerleitung EL mit dem Pumpenmotor M verbunden sein, aber auch separat angesteuert werden kann, ist nur geschlossen während die Hydraulikpumpe arbeitet und die Weichenzunge bewegt wird. Ist die Hydraulikpumpe in Ruhe, so ist das Ventil V3 geöffnet und Über- oder Unterdruck in der Leitung L3 kann sich durch Austritt von Hydraulikflüssigkeit in den Behälter FB oder durch Ansaugen von Flüssigkeit aus dem Behälter FB ausgleichen.

[0016] Rückschlagventile RV, die sowohl die Druckleitung L1 wie auch die Druckleitung L2 mit dem Hydraulikflüssigkeitsbehälter verbinden, treten nur dann in Aktion, wenn, beispielsweise bei Schwergängigkeit oder Blockierung der Weiche der Pumpendruck zu stark ansteigt, so daß ein Überdruckventil öffnet. Das dann in den Flüssigkeitsbehälter strömende Flüssigkeitsvolumen saugt die Pumpe auf ihrer Ansaugseite über das dort befindliche Rückschlagventil aus dem Behälter heraus wieder nach, so daß kein Flüssigkeitsverlust im Drucksystem entsteht.

[0017] Die hier beschriebene Vorrichtung ist nicht auf zwei hintereinandergeschaltete Stelleinheiten beschränkt. Es können auch weit mehr derartige hydraulische Stelleinheiten in Reihe liegen. In diesem Falle muß jeder zwischen zwei Stelleinheiten liegende abgeschlossene Bereich des Hydrauliksystems über eine Verbindungsleitung zum Hydraulikflüssigkeitsbehälter und ein diese öffnendes und schließendes Magnetventil verfügen. Die durch die Vorrichtung betätigten Elemente können auch unterschiedliche Funktionen haben und brauchen nicht notwendig mit einer Eisenbahnweiche in Verbindung zu stehen.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur gleichzeitigen Kraftausübung an räumlich voneinander getrennten Orten (P1, P2), mit einem hydraulischen Druckverteilsystem, einer Hydraulikpumpe (P), einem mit dieser verbundenen Hydraulikflüssigkeitsbehälter (FB) und mehreren von der Hydraulikpumpe mit Druck beaufschlagbaren, hydraulisch hintereinandergeschalteten Stelleinheiten (Z1, Z2),
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Stelleinheiten gelegene, durch diese abgeschlossene Bereiche (L3) des hydraulischen Druckverteilsystems über mindestens je ein steuerbares, im Ruhezustand der Vorrichtung geöffnetes Ventil (V3) mit dem Hydraulikflüssigkeitsbehälter (FB) verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulisch hintereinandergeschalteten Stelleinheiten in Abständen voneinander, entlang einer Eisenbahnweiche (W) angeordnet sind und während des Weichen-Stellvorganges an verschiedenen Stellen (P1, P2) Kraft auf eine oder beide Weichenzungen (WZ) ausüben.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbaren Ventile (V3) elektrisch angetrieben sind und zeitgleich mit der Anschaltung der Hydraulikpumpe geschlossen werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbaren Ventile unter Strombeaufschlagung schließende Magnetventile sind, deren Wicklungen je einer Wicklung eines die Hydraulikpumpe antreibenden Drehstrommotors parallelgeschaltet sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mit mindestens einer eine oder beide Weichenzungen antreibenden Stelleinheit mindestens eine weitere hydraulische Stelleinheit hydraulisch hintereinandergeschaltet ist, die ein von den Weichenzungen separat zu betätigendes Stellelement der Weiche antreibt.

Claims

1. An apparatus for simultaneous force application at spatially separated locations (P1, P2), comprising a hydraulic pressure distribution system, a hydraulic pump (P), a hydraulic tank (FB) connected with the hydraulic pump (P), and two or more actuating units (Z1, Z2) to which pressure can be applied from the hydraulic pump and which are hydraulically connected in series,
characterized in that portions (L3) of the hydraulic pressure distribution system located between and closed by the actuating units are connected with the hydraulic tank (FB) via one controllable valve (V3) each which is open when the apparatus is in a state of rest.

2. An apparatus as claimed in claim 1, characterized in that the hydraulically series-connected actuating units are arranged at intervals along a railroad switch and, during a switch-operating process, exert pressure on one or both switch points (WZ) at different locations (P1, P2).

3. An apparatus as claimed in claim 1 or 2,
characterized in that the controllable valves (V3) are driven electrically and are closed simultaneously with the connection of the hydraulic pump.

4. An apparatus as claimed in claim 3, characterized in that the controllable valves are solenoid valves whose windings are each connected with a respective winding of a three-phase motor driving the hydraulic pump.

5. An apparatus as claimed in any one of claims 2 to 4, characterized in that at least one actuating unit driving one or both switch points has at least one further hydraulic actuating unit hydraulically connected in series therewith which drives a switch operating element to be operated separately from the switch points.

Revendications

1. Dispositif destiné à exercer simultanément une force en deux lieux (P1, P2) distincts et séparés dans l'espace, comprenant un système distributeur ou répartiteur de pression hydraulique, une pompe hydraulique (P) à laquelle est relié un réservoir de fluide hydraulique (FB), et plusieurs actionneurs de positionnement (vérins) (Z1, Z2) montés en série sur le plan hydraulique et pouvant être alimentés en pression par la pompe hydraulique,
caractérisé en ce que des zones (L3) du système distributeur de pression hydraulique, placées entre les actionneurs de positionnement et délimitées ou fermées par ceux-ci, sont reliées au réservoir de fluide hydraulique (FB), chacune par l'intermédiaire d'au moins une vanne (V3) pouvant être commandée et qui est ouverte dans l'état de repos du dispositif.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les actionneurs de positionnement montés en série sur le plan hydraulique sont disposés de manière mutuellement espacée le long d'une aiguille (W) de chemin de fer, et exercent, durant la phase de positionnement de l'aiguille, en différents lieux (P1, P2), une force sur une lame d'aiguille ou les deux lames d'aiguille (WZ).

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les vannes (V3) pouvant être commandées sont entraînées par voie électrique et sont fermées simultanément avec la mise en marche de la pompe hydraulique.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les vannes pouvant être commandées sont des électrovannes fermant lorsqu'elles sont alimentées en courant, et dont les enroulements sont montés en parallèle respectivement avec un enroulement d'un moteur triphasé entraînant la pompe hydraulique.

5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'avec au moins un actionneur de positionnement entraînant une lame d'aiguille ou les deux lames d'aiguille, est monté en série sur le plan hydraulique, au moins un autre actionneur de positionnement hydraulique, qui entraîne un élément de positionnement de l'aiguille, devant être actionné séparément des lames d'aiguille..

Zeichnung