AT18627U1 - Hydraulikventilanordnung eines Stopfaggregatwerkzeuges - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Hydraulikventilanordnung (13) zum Stellen eines Stopfaggregatwerkzeuges (8A, 8B), umfassend ein Hydraulikventil (15) mit Steuerleitungen (145, 146), Eingangsleitungen (141, 142), Ausgangsleitungen (143, 144) und mindestens zwei Schaltendstellungen, einen hydraulischen Aktor (7, 7A, 7B) mit zwei voneinander getrennten Druckkammern (72, 73), einem Kolben und einem damit verbundenen Stellelement (71) sowie ein hydraulisches Leitungsnetz (14) mit einem Hochdruckanschluss (17) und einem Niederdruckanschluss (18), wobei das Hydraulikventil (15) mittels des hydraulischen Leitungsnetzes (14) eingangsseitig mit dem Hoch- und dem Niederdruckanschluss (17, 18) sowie ausgangsseitig mit den beiden Druckkammern (72, 73) des hydraulischen Aktors (7) verbunden ist und wobei das Hydraulikventil (15) mittels zweier Steuerölanschlüsse (X, Y) hydraulisch direkt geschalten ist, wobei von einer ersten Ausgangsleitung (143), die mit einer ersten Druckkammer (72) verbunden ist, eine hydraulische Steuerleitung (145) abzweigt und mit dem ersten der Steuerölanschlüsse (X) verbunden ist und von einer zweiten Ausgangsleitung (144), die mit einer zweiten Druckkammer (73) verbunden ist, eine weitere hydraulische Steuerleitung (146) abzweigt und mit dem zweiten der Steuerölanschlüsse (Y) verbunden ist, wodurch sich aufgrund einer ausgeprägten Schwingung des Volumenstromregimes eine durch Frequenz und Offset charakterisierte periodische Bewegung des Stellelements (71) des hydraulischen Aktors (7, 7A, 7B) einstellt.

Description

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Beschreibung

HYDRAULIKVENTILANORDNUNG EINES STOPFAGGREGATWERKZEUGES

[0001] Die Erfindung betrifft eine Hydraulikventilanordnung zum Stellen eines Stopfaggregatwerkzeuges umfassend ein Hydraulikventil mit Steuerleitungen, Eingangsleitungen, Ausgangsleitungen und mindestens zwei Schaltendstellungen, einen hydraulischen Aktor mit zwei voneinander getrennten Druckkammern, einem Kolben und einem damit verbundenen Stellelement sowie ein hydraulisches Leitungsnetz mit einem Hoch- und einem Niederdruckanschluss, wobei das Hydraulikventil mittels des hydraulischen Leitungsnetzes eingangsseitig mit dem Hoch- und dem Niederdruckanschluss sowie ausgangsseitig mit den beiden Druckkammern des hydraulischen Aktors verbunden ist.

[0002] Stopfaggregate dienen zum Umlagern und Verdichten des Schotters der Schotterschicht eines Schienenfahrweges unterhalb von Schwellen, die gemeinsam mit den auf ihnen befestigten Schienen einen Gleisrost bilden, auf dem die Räder eines Schienenfahrzeuges abrollen.

[0003] Neben Stopfaggregaten, die die Schotterunterlage nur einer Schwelle bearbeiten, bevor sie mit einem als Gleisbaumaschine ausgebildeten Schienenfahrzeug, auf dem sie befestigt sind, um einen Schwellenabstand in Arbeitsrichtung weiterbewegt werden, gibt es auch Mehrschwellen-Stopfaggregate für die gleichzeitige Bearbeitung der Schotterunterlage von zwei, drei oder vier Schwellen.

[0004] Allerdings sind die Baubreiten der meisten bekannten Stopfaggregate zur Bearbeitung einer Schwelle größer als ein Schwellenabstand, wodurch es nicht möglich ist, eine Anzahl n baugleicher Aggregate derart hintereinander zu reihen, um entsprechend viele Schwellen n gleichzeitig zu unterstopfen.

[0005] EP 3 239 398 A1 legt ein Stopfaggregat für eine Gleisstopfmaschine offen, wobei jedem als Schwinghebel ausgebildeten Stopfwerkzeug eines Stopfwerkzeugpaares des Stopfaggregats jeweils ein Hydraulikzylinder zugeordnet ist, der sowohl den Beistellantrieb als auch den Schwingungsantrieb bildet.

[0006] AT 525 272 A4 offenbart ein Stopfaggregat zum Unterstopfen eines Gleises mit paarweise angeordneten Stopfwerkzeugen, die mittels eines jeweiligen Beistellzylinders zueinander beistellbar sind, wobei im jeweiligen Beistellzylinder ein Beistellkolben angeordnet ist und jedem Beistellzylinder ein Vibrationskolben zugeordnet ist, um einer Beistellbewegung eine Vibration zu überlagern.

[0007] Die Verwendung vollhydraulischer Stopfaggregate, die neben der Beistellbewegung der Stopfwerkzeuge auch deren Vibration mittels hydraulischer Aktoren anstatt einer Exzenterwelle erzeugen, ermöglicht eine derartige Verkürzung der Baubreite, so dass die Baubreite eines Stopfaggregatmodules für eine Schwelle einen Schwellenabstand nicht überschreitet.

[0008] Zur Vibrationserzeugung werden dabei Volumenstromregime hoher Amplitude und Frequenz benötigt.

[0009] Diese können beim Einsatz von Proportionalventilen mit elektromagnetischer Ansteuerung bestenfalls in verminderter Qualität bereitgestellt werden, woraus insbesondere unerwünschte Einbrüche der Vibrationsamplitude oder Vibrationsfrequenz resultieren.

[0010] Ein solches geregeltes Proportionalventil mit elektromagnetischer Ansteuerung zur Vibrationserzeugung nach dem Stand der Technik begrenzt daher die betriebsmäßig zulässigen Bereiche von Amplitude und Frequenz des Volumenstromregimes.

[0011] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Hydraulikventilanordnung zum Stellen eines Stopfaggregatwerkzeuges eingangs genannter Art eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik anzugeben.

[0012] Insbesondere sollen eine Erweiterung der Beschränkungen bezüglich Amplitude und Fre-

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quenz des durch die Hydraulikventilanordnung erzeugten Volumenstromregimes erreicht werden, bei gleichzeitiger Einhaltung der Baubreite eines Stopfaggregatmoduls von höchstens einem Schwellenabstand.

[0013] Weiters ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben der Ventilanordnung offenzulegen.

[0014] Schließlich ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Hydraulikventilanordnung in einem Stopfaggregat und in einer Gleisbaumaschine anzugeben.

[0015] Erfindungsgemäß werden diese Aufgaben gelöst durch eine Hydraulikventilanordnung gemäß Anspruch 1, ein Stopfaggregat nach Anspruch 6, ein Schienenfahrzeug nach Anspruch 7 und ein Verfahren nach Anspruch 8.

[0016] Abhängige Ansprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung an.

[0017] Eine Hydraulikventilanordnung zum Stellen eines Stopfaggregatwerkzeuges umfasst ein Hydraulikventil mit Steuerleitungen, Eingangsleitungen, Ausgangsleitungen und mindestens zwei Schaltendstellungen, einen hydraulischen Aktor mit zwei voneinander getrennten Druckkammern, einem Kolben und einem damit verbundenen Stellelement sowie ein hydraulisches Leitungsnetz mit einem Hoch- und einem Niederdruckanschluss, wobei das Hydraulikventil mittels des hydraulischen Leitungsnetzes eingangsseitig mit dem Hoch- und dem Niederdruckanschluss sowie ausgangsseitig mit den beiden Druckkammern des hydraulischen Aktors verbunden ist und das Hydraulikventil mittels zweier Steuerölanschlüsse hydraulisch direkt geschaltet ist, wobei von einer ersten Ausgangsleitung, die mit einer ersten Druckkammer verbunden ist, eine hydraulische Steuerleitung abzweigt und mit dem ersten der Steuerölanschlüsse verbunden ist und von einer zweiten Ausgangsleitung, die mit einer zweiten Druckkammer verbunden ist, eine weitere hydraulische Steuerleitung abzweigt und mit dem zweiten der Steuerölanschlüsse verbunden ist.

[0018] Das Hydraulikventil ist als Hauptventil zwischen dem hydraulischen Aktor und den Quellen und Senken des Hydraulikmediums, insbesondere eines Hydrauliköls, angeordnet und mittels Hydraulikleitungen des hydraulischen Leitungsnetzes mit den genannten weiteren Komponenten der Gesamtanordnung verbunden.

[0019] Hydraulische Quellen sind insbesondere Hydraulikpumpen oder hydraulische Motor-Pumpen-Einheiten, die durch elektrische Aggregate oder durch Verbrennungskraftmaschinen angetrieben werden.

[0020] Eine hydraulische Senke ist im Fall eines offenen hydraulischen Kreises ein Tank, in den das Hydraulikmedium geleitet und aus dem das Hydraulikmedium entnommen wird.

[0021] Bei einem geschlossenen Hydraulikkreis entspricht die hydraulische Senke dem Niederdruckanschluss der Hydraulikopumpe bzw. der Motor-Pumpen-Einheit.

[0022] Zur Veränderung der Dynamik des Volumenstromregimes im hydraulischen Leitungsnetz können an einer oder mehreren Stellen des Hydraulikkreises auch Speicher für das Hydraulikmedium angeordnet sein.

[0023] Die Steuerölanschlüsse dieses Hydraulikventils sind im vorliegenden Fall direkt mit seinen Arbeitsanschlüssen verbunden, wodurch Anderungen des Volumenstromregimes an den Ventilausgängen auf die Steuereingänge rückgekoppelt sind.

[0024] Das Volumenstromregime für die hydraulischen Aktoren der Werkzeuge eines Stopfaggregats weist bei Ansteuerung mit der erfindungsgemäßen Ventilanordnung eine ausgeprägte Schwingung auf.

[0025] Durch höhere Schaltkräfte eines direkt geschalteten Hydraulikventils ergeben sich geringere Schaltzeiten gegenüber elektromagnetisch geschalteten Ventilbauformen.

[0026] Es sind durch diese Hydraulikventilanordnung daher höhere Vibrationsamplituden und h6öhere Vibrationsfrequenzen im Vergleich zu Ausführungsformen nach dem Stand der Technik erzielbar.

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[0027] Ein weiterer Vorteil dieser Ventilanordnung ist, dass eine Vibrationserzeugung mittels ausschließlich hydraulischer Komponenten gegenüber einer Ausführungsform mit elektromagnetischen Schaltelementen des Hydraulikventils eine erhöhte Ausfallsicherheit aufweist.

[0028] In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Hydraulikventil, das den hydraulischen Aktor mittels eines hydraulischen Leitungsnetzes mit dem Hochdruckanschluss und dem Niederdruckanschluss verbindet, ein Proportionalventil mit zwei Eingängen, zwei Ausgängen und zwei diskreten Schaltendstellungen.

[0029] Es ist günstig, wenn mindestens ein weiteres Hydraulikventil in mindestens einer der hydraulischen Steuerleitungen zwischen der Abzweigung von mindestens einer der Ausgangsleitungen des ersten Hydraulikventils und mindestens einer der Steuerölanschlüsse dieses ersten Hydraulikventils angeordnet ist.

[0030] Durch das Einfügen von mindestens einem weiteren Hydraulikventil ergibt sich eine indirekte Verbindung eines der Arbeitsanschlüsse des ersten Hydraulikventils mit einem seiner Steueranschlüsse.

[0031] Stellsignale dieses elektromagnetisch betätigten weiteren Hydraulikventils beinhalten bei dieser Anordnung der Hydraulikventile nicht die Grundschwingung der sich aufgrund der Rückkopplung einstellenden ausgeprägten Schwingung des Volumenstromregimes, womit sich günstigere regelungstechnische Eigenschaften ergeben.

[0032] Insbesondere weist die Hydraulikventilanordnung gegenüber Ausführungsvarianten nach dem Stand der Technik eine geringere Regelabweichung auf und es müssen nur zusätzlich auftretende Störungen ausgeregelt werden.

[0033] Solche Störungen beeinflussen den stationären Schwingbetrieb der Stopfwerkzeugpaare eines Stopfaggregats während des Stopfvorgangs oder stellen sich aufgrund weiterer externer Faktoren wie der Öltemperatur, den Schmierverhältnissen, insbesondere von Lagern und Führungen, sowie der Alterung von beim Stopfvorgang beteiligten Teilen und Elementen des Aggregats und der Maschine ein.

[0034] Vorzugsweise umfasst das mindestens eine weitere Hydraulikventil einen Eingang, einen Ausgang und zwei Schaltendstellungen und es ist günstig, wenn das weitere Hydraulikventil mittels manueller und/oder elektromagnetischer Betätigung zwischen einer ersten passiven Schaltendstellung und einer zweiten aktiven Schaltendstellung kontinuierlich verstellbar ist.

[0035] Weiters ist es vorteilhaft, wenn die erste passive Schaltendstellung des weiteren Hydraulikventils die Rückführung von Hydraulikmedium von mindestens einer der Ausgangsleitungen zu mindestens einem der Steuerölanschlüsse des ersten Hydraulikventils unterbricht und wenn in der zweiten aktiven Schaltendstellung des weiteren Hydraulikventils eine gedrosselte Rückführung des Hydraulikmediums erfolgt.

[0036] Durch die Anordnung dieses drosselnd wirkenden, weiteren Hydraulikventils kann die Zeitdauer, in der das erste Hydraulikventil in einer seiner Schaltendstellungen verbleibt bzw. die Zeitdauer zwischen dem Umschalten von einer Schaltendstellung in eine andere Schaltendstellung und dem darauffolgenden Umschalten von der anderen Schaltendstellung in ein weitere Schaltendstellung, die im Fall von zwei Schaltendstellungen wieder die erste Schaltendstellung ist, variiert werden.

[0037] Vorzugsweise sind die hydraulischen Aktoren eines Stopfaggregats und/oder eines Stopfaggregatmoduls durch die erfindungsgemäße Hydraulikventilanordnung angesteuert.

[0038] Durch Ansteuerung eines Stopfaggregatmoduls mittels der erfindungsgemäßen Hydraulikventilanordnung ist es möglich, dieses Stopfaggregatmodul mit einer Baubreite bam zu realisieren, die einem Schwellenabstand entspricht oder geringer als dieser ist.

[0039] Es ist günstig, wenn Schienenfahrzeuge oder Schienenfahrzeugverbünde mit Arbeitsaggregaten zur Herstellung oder Instandhaltung eines Schienenfahrweges ein Stopfaggregat oder eine Anordnung von Stopfaggregatmodulen als Arbeitsaggregat aufweisen, das oder die mittels

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der erfindungsgemäßen Hydraulikventilanordnung angesteuert wird.

[0040] Die gesamte Baubreite Bam in Bearbeitungsrichtung einer Anordnung von n Stopfaggregatmodulen ergibt sich bei einem Schwellenabstand ds dabei zu

Bam [0041] Mit einer solchen Baubreite Bam können auch Stopfaggregate realisiert werden, die mehr als vier Schwellen gleichzeitig unterstopfen, also insbesondere Stopfaggregate zum synchronen Unterstopfen einer Schwellenanzahl n=5, n=6, n=7, etc. [0042] Auch bei Mehrschwellen-Stopfaggregaten mit n<4 ist es vorteilhaft, Stopfaggregatmodule mit einer Aggregatbreite bam kleiner als den Schwellenabstand ds zu verwenden, weil diese Stopfaggregatmodule im Gegensatz zum Stand der Technik symmetrisch und gleichartig aufgebaut sind. [0043] Die Anordnung von n dieser gleichartigen Stopfaggregatmodule mit symmetrischem Aufbau in einem Mehrschwellen-Stopfaggregat vermindert die Kraftwirkungen auf Aggregatrahmen und Maschine und ist im Betrieb laufruhiger und leiser. [0044] Zur Bestimmung der gesamten Baubreite Bam eines Mehrschwellen-Stopfaggregates ist auch der Rahmen, in dem diese Stopfaggregatmodule angeordnet sind, zu berücksichtigen. [0045] Vorteilhafterweise sieht ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Hydraulikventilanordnung vor, dass aufgrund der Verbindung der Hydraulikventilausgangsleitungen mit den Hydraulikventilsteuerleitungen ein zeitlich veränderliches Volumenstromregime erzeugt wird, das eine durch Amplitude und Frequenz charakterisierte Schwingung des Stellelements des angesteuerten hydraulischen Aktors verursacht. [0046] Dabei ist es günstig, wenn aufgrund der Ansteuerung des mindestens einen der beiden weiteren Hydraulikventile die Frequenz f der periodischen Bewegung des Stellelements des hydraulischen Aktors eingestellt wird. [0047] Es ist besonders günstig, wenn das Verfahren so ausgestaltet ist, dass aufgrund gleichsinniger Ansteuerung der beiden weiteren Hydraulikventile die Frequenz f der periodischen Bewegung des Stellelements des hydraulischen Aktors eingestellt wird. [0048] Weiters ist es günstig, aufgrund der Ansteuerung des mindestens einen weiteren Hydraulikventils den Offset der periodischen Bewegung des Stellelements des hydraulischen Aktors einzustellen. [0049] Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn durch das Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Hydraulikventilanordnung ermöglicht wird, aufgrund einer gegensinnigen Ansteuerung der beiden weiteren Hydraulikventile den Offset der periodischen Bewegung des Stellelements des hydraulischen Aktors einzustellen. [0050] Durch das Einstellen des Offsets der periodischen Bewegung des Stellelements des hydraulischen Aktors kann der periodischen Bewegung eine gerichtete Bewegung überlagert werden. [0051] Somit sind durch die Ansteuerung der hydraulischen Aktoren eines Stopfaggregats, eines Stopfaggregatmoduls oder einer Anordnung von Stopfaggregatmodulen mittels der erfindungsgemäßen Hydraulikventilanordnung sowohl Beistellbewegungen als auch Vibrationen der Stopfwerkzeugpaare realisierbar. [0052] Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. [0053] Es zeigen in schematischer Darstellung: [0054] Fig. 1 Ein Stopfaggregat mit zwei linearen Aktoren zur Ausführung der Beistellbewegung und der Vibration der Stopfwerkzeugpaare [0055] Fig. 2 Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hydraulikventilanordnung zum

[0042] Auch bei Mehrschwellen-Stopfaggregaten mit n<4 ist es vorteilhaft, Stopfaggregatmodule mit einer Aggregatbreite bam kleiner als den Schwellenabstand ds zu verwenden, weil diese Stopfaggregatmodule im Gegensatz zum Stand der Technik symmetrisch und gleichartig aufgebaut sind.

[0043] Die Anordnung von n dieser gleichartigen Stopfaggregatmodule mit symmetrischem Aufbau in einem Mehrschwellen-Stopfaggregat vermindert die Kraftwirkungen auf Aggregatrahmen und Maschine und ist im Betrieb laufruhiger und leiser.

[0044] Zur Bestimmung der gesamten Baubreite Bam eines Mehrschwellen-Stopfaggregates ist auch der Rahmen, in dem diese Stopfaggregatmodule angeordnet sind, zu berücksichtigen.

[0045] Vorteilhafterweise sieht ein Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Hydraulikventilanordnung vor, dass aufgrund der Verbindung der Hydraulikventilausgangsleitungen mit den Hydraulikventilsteuerleitungen ein zeitlich veränderliches Volumenstromregime erzeugt wird, das eine durch Amplitude und Frequenz charakterisierte Schwingung des Stellelements des angesteuerten hydraulischen Aktors verursacht.

[0046] Dabei ist es günstig, wenn aufgrund der Ansteuerung des mindestens einen der beiden weiteren Hydraulikventile die Frequenz f der periodischen Bewegung des Stellelements des hydraulischen Aktors eingestellt wird.

[0047] Es ist besonders günstig, wenn das Verfahren so ausgestaltet ist, dass aufgrund gleichsinniger Ansteuerung der beiden weiteren Hydraulikventile die Frequenz f der periodischen Bewegung des Stellelements des hydraulischen Aktors eingestellt wird.

[0048] Weiters ist es günstig, aufgrund der Ansteuerung des mindestens einen weiteren Hydraulikventils den Offset der periodischen Bewegung des Stellelements des hydraulischen Aktors einzustellen.

[0049] Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn durch das Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Hydraulikventilanordnung ermöglicht wird, aufgrund einer gegensinnigen Ansteuerung der beiden weiteren Hydraulikventile den Offset der periodischen Bewegung des Stellelements des hydraulischen Aktors einzustellen.

[0050] Durch das Einstellen des Offsets der periodischen Bewegung des Stellelements des hydraulischen Aktors kann der periodischen Bewegung eine gerichtete Bewegung überlagert werden.

[0051] Somit sind durch die Ansteuerung der hydraulischen Aktoren eines Stopfaggregats, eines Stopfaggregatmoduls oder einer Anordnung von Stopfaggregatmodulen mittels der erfindungsgemäßen Hydraulikventilanordnung sowohl Beistellbewegungen als auch Vibrationen der Stopfwerkzeugpaare realisierbar.

[0052] Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert.

[0053] Es zeigen in schematischer Darstellung:

[0054] Fig. 1 Ein Stopfaggregat mit zwei linearen Aktoren zur Ausführung der Beistellbewegung und der Vibration der Stopfwerkzeugpaare

[0055] Fig. 2 Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hydraulikventilanordnung zum

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Stellen eines Stopfaggregatwerkzeugs gemäß Figur 1

[0056] Fig. 3 Anordnung von n=5 Stopfaggregatmodulen mit einer Baubreite bam von jeweils höchstens einem Schwellenabstand ds in einem gemeinsamen Rahmen

[0057] Fig. 4 Schienenfahrzeugverband mit der Stopfaggregatmodulanordnung aus Figur 3

[0058] Figur 1 zeigt ein Stopfaggregat 1 mit halb abgesenktem Stopfwerkzeugpaar 8A, 8B über einer Schwelle 10, die mittels einer Schienenbefestigung 12 mit einer Schiene 9 verbunden ist und einen Gleisrost bildet, der auf einer Schotterschicht 11 gelagert ist.

[0059] Das Stopfaggregat 1 umfasst einen Rahmen 2, an dem der Zylinder eines linearen Aktors 3 befestigt ist.

[0060] Dieser lineare Aktor 3 dient zur vertikalen Absenkung der Stopfwerkzeuge 8A, 8B von einer Ruhestellung, in der sich die Stopfpickel der Stopfwerkzeuge 8A, 8B oberhalb der Schotterschicht 11 befinden, in eine Arbeitsstellung, in der die Stopfpickel der Stopfwerkzeuge 8A, 8B in ausreichender Tiefe in der Schotterschicht 11 eintauchen, um den Schotter der Schotterschicht 11 unterhalb der Schwelle 10 umzulagern.

[0061] Dazu ist ein Schlitten 4, der in vertikaler Richtung entlang mit dem Rahmen 2 verbundenen Führungsstangen 5A, 5B bewegt wird, mit einem Werkzeugträger 6 und mit dem Stellelement des linearen Aktors 3 verbunden.

[0062] Auf dem Träger 6 sind die Stopfwerkzeugpaare 8A, 8B drehbar gelagert, wobei das obere Ende des Hebelarms des jeweiligen Stopfwerkzeugs 8A, 8B jeweils drehbar mit dem stangenförmigen Stellelement des entsprechenden linearen Aktors 7A, 7B verbunden ist.

[0063] Bewegungen der stangenförmigen Stellelemente der linearen Aktoren 7A, 7B werden durch die Hebelarme der Stopfwerkzeugpaare 8A, 8B auf deren Stopfpickel übertragen und sind sowohl für die Beistellbewegung als auch für die Vibration der Stopfpickel verantwortlich.

[0064] Die zylindrischen Gehäuse dieser linearen Aktoren 7A, 7B sind drehbar mit dem Träger 6 verbunden.

[0065] Da die Distanz d1 vom Einleitungspunkt der Kraft F1 durch die linearen Aktoren 7A, 7B zum Drehpunkt der Hebelarme der Stopfwerkzeuge 8A, 8B aufgrund der dargestellten schmalen Ausführungsform des Stopfaggregats 1 geringer ist als die Distanz d2 vom Drehpunkt zu der Stelle der Übertragung der Kraft F2 auf den Schotter der Schotterschicht 11 durch die Stopfpickel der Stopfwerkzeuge 8A, 8B und weil die Krafteinleitung von F1 mit einem Winkel a gegenüber der Normalen auf die Verbindungslinie zwischen Krafteinleitungspunkt und Drehpunkt erfolgt, ist es nötig, eine Kraft F1 von den linearen Aktoren 7A, 7B auf die Stopfwerkzeuge 8A, 8B zu übertragen, die größer ist als die Kraft F2, die auf den Schotter wirkt.

[0066] Die einzuleitende Kraft Fı wird mittels folgender Formel bestimmt, unter der Voraussetzung, dass die Werte für F2, dı, d2z und a bekannt bzw. gegeben sind:

1 d, cos a d;,

Fı 2

[0067] Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Hydraulikventilanordnung 13 umfassend einen linearen, hydraulischen Aktor 7 mit einem aus Kolben und Stange gebildeten Stellelement 71, das den zylindrischen Raum für das Hydraulikmedium in eine stangenseitige Druckkammer 72 und in eine kolbenseitige Druckkammer 73 trennt, ist Figur 2 zu entnehmen.

[0068] Die Hydraulikventilanordanung 13 umfasst neben diesem hydraulischen Aktor 7 ein Hydraulikventil 15, dessen Eingänge P, T mittels Leitungen 141, 142 des hydraulischen Leitungsnetzes 14 mit einem hydraulischen Hochdruckanschluss 17 und einem Niederdruckanschluss 18 verbunden sind.

[0069] Die Ausgänge A, B dieses Hydraulikventils 15 sind mittels der Leitungen 143, 144 des hydraulischen Leitungsnetzes 14 mit den Druckkammern 72, 73 des hydraulischen Aktors 7 verbunden.

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[0070] Von Verzweigungspunkten dieser Verbindungsleitungen 143, 144 sind die Ventilausgänge A, B auch über die weiteren Hydraulikventile 16A, 16B und die Steuerleitungen 145, 146 auf die Steuereingänge X, Y des ersten Hydraulikventils 15 rückgeführt.

[0071] Das erste Hydraulikventil 15 ist ein Proportionalventil mit zwei Eingangsanschlüssen P, T und zwei Ausgangsanschlüssen A, B.

[0072] Mittels der Steuerölanschlüsse X, Y kann zwischen den zwei Schaltendstellung dieses 2/2-Wegeventils gewechselt werden, wobei die Ausführungsform des Hydraulikventils 15 vorsieht, dass der bewegliche Ventilschieber einrastet, wenn eine der beiden Schaltendstellungen erreicht ist.

[0073] In einer ersten Schaltendstellung verbindet das Hydraulikventil 15 fluidleitend einerseits mittels der Leitung 141 und der Leitung 143 den hydraulischen Hochdruckleitungsanschluss 17 mit der stangenseitigen Druckkammer 72 des hydraulischen Aktors 7 und andererseits mittels der Leitungen 144 und 142 die kolbenseitigen Druckkammer 73 mit dem hydraulischen Niederdruckanschluss 18.

[0074] In dieser ersten Schaltendstellung bewegt sich das Stellelement 71 des hydraulischen Aktors 7 nach rechts, wobei das Volumen der stangenseitigen Druckkammer 72 zunimmt und jenes der kolbenseitigen Druckkammer 73 gleichzeitig abnimmt.

[0075] Aufgrund der Druckverhältnisse in den Leitungen 143, 144, die mittels der weiteren Hydraulikventile (hydraulische Steuerventile) 16A, 16B und der Steuerleitungen 145, 146 auf die Steuerölanschlüsse X, Y des ersten Hydraulikventils (Hauptventil) 15 wirken, wird in der Folge, bei fluidleitender Schaltstellung der Steuerventile 16A, 16B, der Ventilschieber so lange von der ersten in Richtung der zweiten Schaltendstellung bewegt, bis er in dieser Schaltendstellung einrastet.

[0076] Mittels der zweiten Schaltendstellung verbindet das erste Hydraulikventil 15 fluidleitend einerseits mittels der Leitungen 141 und 144 den hydraulischen Hochdruckanschluss 17 mit der kolbenseitigen Druckkammer 73 und andererseits mittels der Leitungen 143 und 142 die stangenseitige Druckkammer 72 mit dem hydraulischen Niederdruckanschluss 18.

[0077] Diese zweite Schaltendstellung hat eine Bewegung des Stellelements 72 nach links zu Folge, bei gleichzeitiger Zunahme des Volumens der kolbenseitigen Druckkammer 73 und Abnahme jenes der stangenseitigen Druckkammer 72.

[0078] Zusätzlich wird, aufgrund der nun geänderten Druckverhältnisse in den Leitungen 143, 144, die, bei fluidleitend geschalteten hydraulischen Steuerventilen 16A, 16B, auf die Steuerleitungen 145, 146 und somit auf die Steuerölanschlüsse X, Y des Hauptventils 15 wirken, der Ventilschieber dann so lange von der zweiten Schaltendstellung wegbewegt, bis er wieder in der ersten Schaltendstellung einrastet.

[0079] Es stellt sich bei der fluidleitenden Schaltstellung der Steuerventile 16A, 16B somit aufgrund der Ansteuerung des Hauptventils 15 ein sich zeitlich periodisch veränderndes Volumenstromregime des Hydraulikmediums in den Leitungen 143, 144 und in der Folge eine periodische Schwingbewegung des Stellelements 71 des hydraulischen Aktors 7 ein.

[0080] Die hydraulischen Steuerventile 16A, 16B weisen jeweils einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss sowie ein passive Schaltendstellung und eine aktive Schaltendstellung auf, zwischen denen kontinuierlich mittels einer elektromagnetischen Steuerung oder durch ein manuelles Betätigungselement umgeschaltet werden kann.

[0081] Die passive Schaltendstellung ist jeweils durch eine mechanische Feder in ihrer Position gehalten und die Steuerung und Betätigung muss die Federkraft überwinden, um auf die aktive Schaltendstellung umzuschalten.

[0082] Die passive Schaltendstellung der Steuerventile 16A, 16B unterbricht die jeweilige Rückführung der Ausgänge A, B des Hauptventils 15 auf seine Steuerölanschlüsse X, Y und unterbindet damit das Schwingen des Volumenstromregimes und des Stellelements 71.

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[0083] Die aktive Schaltendstellung der Steuerventile 16A, 16B stellt eine Verbindung zwischen den Ausgängen A, B und den Steuerölanschlüssen X, Y des Hauptventils 15 mittels einstellbarer Drosselung her.

[0084] Durch die Steuerventile 16A, 16B können somit Frequenz und Offset der Schwingungen des Volumenstromregimes und damit der Bewegungen des Stellelements 71 des hydraulischen Aktors 7 eingestellt werden.

[0085] Bei der Einstellung von Frequenz f und Offset der periodischen Bewegung des Stellelements 71 ist zu beachten, dass aufgrund der in der Regel unterschiedlichen Wirkflächen des hydraulischen Aktors 7, die entsprechenden Empfindlichkeiten der weiteren Hydraulikventile 16A, 16B unterschiedlich sein können.

[0086] Ein Stopfaggregat 1‘, umfassend eine Anzahl n>4 von Stopfaggregatmodulen 1A, 1B, 1C, 1D, 1E mit einer Modulbaubreite bam, ist in Figur 3 in einem gemeinsamen Rahmen 2°‘ oberhalb eines Schienenfahrwegabschnitts angeordnet.

[0087] Dieser Schienenfahrweg ist unter anderem durch einen Gleisrost charakterisiert, der sich aus Schienen 9 zusammensetzt, die mittels Schienenbefestigungen 12 auf Schwellen 10A, 10B, 10C, 10D, 10E, 10F montiert sind, wobei für den Abstand ds zwischen den Schwellen folgender Zusammenhang gilt:

ds > bay

[0088] Die Stopfwerkzeugpaare 8A, 8B dieser Stopfaggregatmodule 1A, 1B, 1C, 1D, 1E können dabei trotz des gemeinsamen Rahmens 2°‘ mittels den vertikal wirkenden hydraulischen Aktoren 3A, 3B, 3C, 3D, 3E nach Stopfverfahren aus dem Stand der Technik und/oder innovativen Stopfverfahren unabhängig voneinander in die Schwellenfächer und die nicht dargestellte Schotterschicht 11 des Oberbaus abgesenkt werden, um ein für die Herstellung einer vorgegebenen und/oder die Berichtigung einer vorgefundenen Gleislage möglichst günstiges Ergebnis zu erzielen.

[0089] Ein Mehrschwellen-Stopfaggregat 1“ mit fünf Stopfaggregatmodulen 1A, 1B, 1C, 1D, 1E, wie sie in Figur 3 dargestellt sind, zum synchronen Unterstopfen von bis zu fünf Schwellen 10, 10A, 10B, 10C, 10D, 10E des Gleisrostes eines Schienenfahrwegs und mit einer gesamten Baubreite Bam, ist in Figur 4 am Fahrzeugteil 19B eines Schienenfahrzeugverbandes 19 angeordnet.

[0090] Der Schienenfahrzeugverband 19 besteht aus einem Triebkopf 19A mit einem als Pantograph ausgeführten Stromabnehmer 20 zur Versorgung von elektrischen Verbrauchern, insbesondere Traktionsantrieb und Arbeitsaggregatantrieb, mittels einer nicht dargestellten elektrischen Oberleitung.

[0091] Der Triebkopf 19A bewegt sich mittels eines Schienenfahrwerks 21A auf den Schienen 9 eines Schienenfahrweges und ist mit einem Fahrzeugteil 19B, insbesondere mittels Kuppelvorrichtungen, kraftschlüssig verbunden.

[0092] Der Fahrzeugteil 19B trägt das Mehrschwellen-Stopfaggregat 1“ und ist auf den Schienen 9 eines Schienenfahrwegs mittels der Fahrwerke 21B, 21C, 21D abgestützt.

[0093] Die Fahrwerke 21B, 21C, 21D weisen entweder selbst Traktionsantriebe auf oder das Fahrzeugteil 19B des Schienenfahrzeugverbundes 19 wird mittels des Triebkopfes 19A auf dem Schienenfahrweg bewegt, während das Mehrschwellen-Stopfaggregats 1‘ eine vorgegebene Gleislage herstellt oder eine vermessene bestehende Gleislage gemäß Vorgaben berichtigt.

[0094] Der durch die Ansprüche offenbarte Erfindungsgegenstand ist nicht auf die beispielhaft dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt.

[0095] Insbesondere sind weitere Varianten von Hydraulikventilanordnungen 13, von Kombinationen von Stopfaggregatmodulen 1, 1‘, 1“ und von Schienenfahrzeugverbänden 19 durch die folgenden Ansprüche mitumfasst.

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Claims (10)

A hes AT 18627 U1 2026-01-15 Ss N Ansprüche

1. Hydraulikventilanordnung (13) zum Stellen eines Stopfaggregatwerkzeuges (8A, 8B) umfassend ein Hydraulikventil (15) mit Steuerleitungen (145, 146), Eingangsleitungen (141, 142), Ausgangsleitungen (143, 144) und mindestens zwei Schaltendstellungen, einen hydraulischen Aktor (7, 7A, 7B) mit zwei voneinander getrennten Druckkammern (72, 73), einem Kolben und einem damit verbundenen Stellelement (71) sowie ein hydraulisches Leitungsnetz (14) mit einem Hochdruckanschluss (17) und einem Niederdruckanschluss (18), wobei das Hydraulikventil (15) mittels des hydraulischen Leitungsnetzes (14) eingangsseitig mit dem Hoch- und dem Niederdruckanschluss (17, 18) sowie ausgangsseitig mit den beiden Druckkammern (72, 73) des hydraulischen Aktors (7) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikventil (15) mittels zweier Steuerölanschlüsse (X, Y) hydraulisch direkt geschalten ist, wobei von einer ersten Ausgangsleitung (143), die mit einer ersten Druckkammer (72) verbunden ist, eine hydraulische Steuerleitung (145) abzweigt und mit dem ersten der Steuerölanschlüsse (X) verbunden ist und von einer zweiten Ausgangsleitung (144), die mit einer zweiten Druckkammer (73) verbunden ist, eine weitere hydraulische Steuerleitung (146) abzweigt und mit dem zweiten der Steuerölanschlüsse (Y) verbunden ist, wodurch sich aufgrund einer ausgeprägten Schwingung des Volumenstromregimes eine durch Frequenz und Offset charakterisierte periodische Bewegung des Stellelements (71) des hydraulischen Aktors (7, 7A, 7B) einstellt.

2. Hydraulikventilanordnung (13) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydraulikventil (15), dass den hydraulischen Aktor (7, 7A, 7B) mittels des hydraulischen Leitungsnetzes (14) mit dem Hochdruckanschluss (17) und dem Niederdruckanschluss (18) verbindet, ein Proportionalventil (15) mit zwei Eingängen (P, T), zwei Ausgängen (A, B) und zwei diskreten Schaltendstellungen ist.

3. Hydraulikventilanordnung (13) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein weiteres Hydraulikventil (16A, 16B) in mindestens einer der hydraulischen Steuerleitungen (145, 146) zwischen der Abzweigung von mindestens einer der Ausgangsleitungen (143, 144) des ersten Hydraulikventils (15) und mindestens einer der Steuerölanschlüsse (X, Y) dieses Hydraulikventils (15) angeordnet ist.

4. Hydraulikventilanordnung (13) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine weitere Hydraulikventil (16A, 16B) einen Eingang, einen Ausgang und zwei Schaltendstellungen aufweist, wobei es mittels manueller und/oder elektromagnetischer Betätigung zwischen einer ersten passiven Schaltendstellung und einer zweiten aktiven Schaltendstellung kontinuierlich verstellbar ist.

5. Hydraulikventilanordnung (13) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste passive Schaltendstellung die Rückführung von Hydraulikmedium von mindestens einer der Ausgangsleitungen (143, 144) zu mindestens einem der Steuerölanschlüsse (X, Y) des ersten Hydraulikventils (15) unterbricht und in der zweiten aktiven Schaltendstellung eine gedrosselte Rückführung des Hydraulikmediums erfolgt.

6. Stopfaggregat (1, 1‘, 1“) mit Stopfwerkzeugen (8A, 8B), die mit hydraulischen Aktoren (7, 7A, TB) gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulischen Aktoren (7, 7A, 7B) durch eine Hydraulikventilanordnung (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 angesteuert sind.

7. Schienenfahrzeug (19, 19A, 19B) und/oder Schienenfahrzeugverbund (19) mit Arbeitsaggregaten zur Herstellung und/oder Bearbeitung eines Schienenfahrweges, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Arbeitsaggregate ein Stopfaggregat (1, 1‘, 1“) nach Anspruch 6 ist.

8. Verfahren zum Betreiben einer Hydraulikventilanordnung (13) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund der Verbindung der Hydraulikventilausgangsleitungen (143, 144) mit den Hydraulikventilsteuerleitungen (145, 146) ein zeitlich veränderliches Volumenstromregime erzeugt wird, das eine durch Amplitude und Frequenz cha-

rakterisierte Schwingung des Stellelements (71) des angesteuerten hydraulischen Aktors (7, 7A, 7B) verursacht.

9. Verfahren nach Ansprüche 8, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund der Ansteuerung des mindestens einen weiteren Hydraulikventils (16A, 16B) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5 die Frequenz der periodischen Bewegung des Stellelements (71) des hydraulischen Aktors eingestellt (7, 7A, 7B) wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass aufgrund der Ansteuerung des mindestens einen weiteren Hydraulikventils (16A, 16B) gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5 der Offset der periodischen Bewegung des Stellelements (71) des hydraulischen Aktors (7, 7A, 7B) eingestellt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen