AT519284B1 - Vorrichtung zum Testen der Druckertüchtigung von Türen, Fenstern u. dgl., von Eisenbahnwaggons - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zum Testen von Türen, Fenster, Abdeckungen, Portalen und dergleichen Bauteilen von Eisenbahnwaggons im Hinblick auf deren Druckertüchtigung. Sie weist zumindest eine hydraulische Zylinder-Kolben-Einheit (2) und zumindest zwei den zu testenden Gegenstand kontaktierenden oder an ihm haftenden Druckplatten (6) auf. Zur gleichmäßigen Druckaufbringung ist vorgesehen, dass zwischen der hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit (2) und den Druckplatten (6) zumindest ein Verteilerstab (3) oder eine Verteilerplatte (7) vorgesehen ist, die einerseits, gegebenenfalls indirekt, mit der hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit (2) verbunden ist, und andererseits, gegebenenfalls indirekt, mittels zumindest zweier Übertragungsstäbe (5) mit den Druckplatten (6) verbunden ist. Durch entsprechende Kaskadierung - Anordnen mehrerer derartiger Kraftteilungsvorrichtungen hintereinander - erreicht man eine besonders gleichmäße Druckaufbringung.

Description

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Testen von Türen, Fenstern, Abdeckungen, Portalen und ähnlichem von Eisenbahnwaggons im Hinblick auf deren Druckertüchtigung, insbesondere für Waggons, die für hohe Geschwindigkeiten ausgelegt sind, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

[0002] Der Oberbegriff geht teilweise von der CN 102 818 729 A aus, die ausschließlich für andere Objekte und andere, statische, Belastungen gedacht und brauchbar ist, ist somit, streng genommen, fiktiv.

[0003] Aus dieser Druckschrift ist es bekannt, zur Überprüfung der statischen Festigkeit von Fassadenteilen bei sogenannter „Gleichlast“ die von einem hydraulisch betätigten Stempel geschaffene zentrale Druckkraft über ein System brückenartiger Balken kaskadenartig auf eine Vielzahl von Aufbringungspunkten am Fassadenteil zu verteilen, wobei die Aufbringungspunkte, ebenso wie die zwischen dem Stempel und den Aufbringungspunkten liegenden Verteilerpunkte, die Form von Rollen aufweisen. Diese Vorrichtung ist einerseits wegen der ungleichen dynamischen Charakteristik parallel zur Rollenachse - normal zur Rollenachse und andererseits wegen der linienförmigen Kraftaufbringung schon bei statischer, besonders aber bei dynamischer Belastung nicht in der Lage, genaue und wiederholbare Resultate zu erzielen.

[0004] Im Fahrbetrieb treten bei Zugsbegegnungen oder bei Tunnelfahrten merkliche aerodynamische Belastungen auf, die sowohl Überdrücke als auch Unterdrücke, gemessen jeweils am normalen Umgebungsdruck, mit sich bringen. Es ist notwendig, dass nicht nur die Fahrzeuge an sich, sondern auch deren Anbauteile wie z.B. die Türen und deren Lagerung in den Türportalen diesen Anforderungen dauerhaft Stand halten können, sodass es notwendig ist, Versuchsstände zu bauen, die in der Lage sind, derartige Druckbelastungen auf die Türen bzw. Portale aufzubringen, um so deren ausreichende Festigkeit nachweisen zu können.

[0005] Bisher wurden derartige Druckbelastungen über Ventilatoren auf speziell abgedichteten Versuchsständen aufgebracht, was vom Aufwand her sehr teuer und voluminös ist und auch nur geringe Taktfrequenzen erlaubt. Mit geringerem Aufwand, weil keine Abdichtung von Nöten ist, sind Versuchsstände, bei denen pneumatische Zylinder, die mit den entsprechenden Stempeln versehen sind, Einzelkräfte aufbringen. Auch hier liegt der Nachteil in der geringen Taktfrequenz, die beispielsweise beim Nachweis von 100.000 Lastzyklen (zur Dauerfestigkeit hin) sehr lange Testzeiten benötigen.

[0006] Es werden aus diesen Gründen verschiedentlich Teststände mit hydraulisch betätigten Zylindern verwendet, bei denen zwar höhere Taktraten gefahren werden können, aber nachteilig ist, dass die Kolben nur relativ kleine Anlageflächen aufweisen. Um diesen Mangel zu beseitigen oder zumindest zu verringern, wird die Kraft über Zwischenplatten auf das Testobjekt verteilt. Dies führt allerdings dazu, dass durch die Versteifung, die durch die Zwischenplatten unvermeidbar erfolgt, einerseits die Kraftaufbringung wiederum nicht den dynamischen Belastungen in der Realität angepasst ist, und darüber hinaus durch die Versteifung zufolge der Zwischenplatten das Ergebnis an sich verändert wird, da sowohl die lokalen Belastungen als auch die Deformation des Testobjekts von den realen Größen abweicht. Es ist Ziel und Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden oder zumindest weitgehend zu vermeiden und eine den natürlichen Gegebenheiten deutlich besser entsprechende Kraftaufbringung zu erreichen.

[0007] Diese Ziele werden erfindungsgemäß durch eine Testvorrichtung erreicht, die die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale aufweist. Mit anderen Worten, es sind zwischen dem Testobjekt und der hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit zweiarmige oder dreiarmige Balkenelemente vorgesehen, bei denen vorzugsweise in deren Mitte die aufzubringende Kraft angreift und jeweils in den Endbereichen diese Kraft über Verbindungselemente an weitere derartige Elemente vorzugsweise mittig weitergegeben wird oder über Stößel auf flächige Druckaufbringungselemente, die im Kontakt mit dem Testobjekt stehen.

Dabei sind die Stößel und die anderen Verbindungselemente jeweils durch Kugelgelenke, kardanische Aufhängungen oder in Sonderfällen auch über Drehgelenke miteinander verbunden, um keine Momente einzuleiten.

[0008] Zur gleichmäßigen Druckaufbringung ist somit vorgesehen, dass zwischen der hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit und den Druckplatten zumindest ein Verteilerstab oder eine Verteilerplatte vorgesehen ist, die einerseits, gegebenenfalls indirekt, mit der hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit verbunden ist, und andererseits, gegebenenfalls indirekt, mittels zumindest zweier Übertragungsstäbe mit den Druckplatten verbunden ist. Durch entsprechende Kaskadierung - Anordnen mehrerer derartiger Kraftteilungsvorrichtungen hintereinander - erreicht man eine besonders gleichmäße Druckaufbringung.

[0009] Es kann so auch bei zu testenden Objekten wie Türblättern mit merklicher Krümmung eine großflächige und sehr homogene Kraftaufbringung erreicht werden, die dem Druckstoß, wie er in der Realität auftritt, sehr ähnlich ist.

[0010] Wenn die Kontaktplatten zum Testobjekt als Saugblatten ausgebildet sind, ist es möglich, mit dieser Vorrichtung nicht nur den Druckstoß sondern auch die Belastung durch die auftretenden Druckminderungen mit hoher Taktfrequenz und damit den dynamischen Bedingungen besser als bisher angepasst durchzuführen. Wenn andere Druckübertragungselemente verwendet werden, ist nach dem Aufbringen des Überdrucks auf der Außenseite in einem eigenen Verfahrensgang durch das Aufbringen auf der Innenseite des Türflügels eine entsprechende Simulation für äußeren Unterdruck durchzuführen.

[0011] Wenn zweiarmige Balkenelemente verwendet werden, so ist es zumeist günstig, wenn zwei, drei oder auch mehrere solcher Reihen parallel zu einander angeordnet sind, es ist dann, wenn nur eine hydraulische Kolben-Zylinder-Einheit verwendet wird, sinnvoll eine Verteilung der aufzubringenden Kraft quer zur Balkenrichtung vorzunehmen, was letztlich wieder über einen oder mehrere derartige Balken mit entsprechender Orientierung geschieht.

[0012] Beim Vorsehen dreiarmiger Balkenelemente ergibt sich automatisch durch die sternförmige Anordnung der Stellen der Krafteinleitung, die in Draufsicht Zentriwinkel von jeweils 120° zeigt, eine räumliche Aufteilung von selbst, hier kann unter Umständen eine Kombination mit zweiarmigen Balken nützlich oder notwendig sein, um die zu beaufschlagende Fläche gut abdecken zu können.

[0013] Es ist auch möglich, die doch kostspieligen Gelenke, die zur Vermeidung von das Resultat verfälschenden stoßenden Belastungen spielfrei ausgebildet sein müssen, durch Federelemente zu ersetzen, wobei diese Federelemente in Belastungsrichtung steif sind und in den Richtungen normal zur Belastungsrichtung relativ weich elastisch verformbar ausgebildet sind. Damit ist es möglich, auch mit solchen Federelementen, die aufzubringenden Druckkräfte ohne das Induzieren von nennenswerten (größeren), störenden Drehmomenten zu übertragen.

[0014] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, wobei [0015] die Fig. 1 das zugrunde liegende Prinzip rein schematisch, [0016] die Fig. 2 eine tatsächliche Ausgestaltung in Draufsicht, [0017] die Fig. 3 die Vorrichtung der Fig. 2 in Seitenansicht, [0018] die Fig. 4 die Vorrichtung der Fig.2 in perspektivischer Darstellung, [0019] die Fig. 5 ein erstes und [0020] die Fig. 6 ein weiteres Detail [0021] zeigt.

[0022] Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 einen linearen Antrieb, bevorzugt eine hydraulisch Zylinder-Kolben-Einheit 2 auf, der mit einer Kraft F auf eine Verteilerplatte oder, wie dargestellt, einen Verteilerstab 3, wirkt, im angegebenen Beispiel mittig. Nach dem Schneeballprinzip wirken von den Endbereichen des Verteilerstabes 3 Übertragungsgelenke 4 mittig auf weitere Verteilerstäbe 3, sodass bereits nach dieser Kaskade insgesamt vier Wirkpunkte zur Verfügung stehen, an denen jeweils ein Übertragungsstab 5 mit einem seiner Enden gelenkig angeordnet ist, wobei an dessen anderem Ende eine Druckplatte 6 befestigt ist. Falls die Druckplatte 6 starr mit dem Testobjekt verbunden ist, dann ist auch der Übertragungsstab 5 gelenkig mit der Druckplatte 6 zu verbinden. Naturgemäß wirkt auf jede dieser Druckplatten 6 ein Viertel der Kraft F.

[0023] Diese Vorrichtung 1 kann nahezu beliebig weiter kaskadiert werden, für eine flächige Belastung werden mehrere derartige Vorrichtungen nebeneinander (vor bzw. hinter der Zeichenebene liegend), gegebenenfalls fluchtend zueinander angeordnet. Wenn gewünscht, können durch Quer-Verteilerstäbe, die normal zur Zeichenebene angeordnet sind, mehrere solcher Vorrichtungen mit einem gemeinsamen Antrieb 2 betätigt werden.

[0024] Wenn es gewünscht ist, weil beispielsweise die Druckplatten 6 unterschiedliche Größe aufweisen, kann durch passende Wahl der Hebellängen von den Angriffspunkten der Verteilerstäbe her eine Anpassung der wirkenden Kräfte über der abzudeckenden Fläche erfolgen.

[0025] Die Fig. 2 bis 4 zeigen unterschiedliche Ansichten einer Variante mit Verteilerplatten 7, die, in Kraftrichtung gesehen, „hinter" zwei kaskadierenden Verteilerstäben 3 angeordnet sind.

[0026] Die Verteilerplatten entsprechen in funktioneller Hinsicht dreiarmigen Hebeln, die Symmetrie bezüglich der Stelle der Krafteinleitung (auf der Seite der Zylinder-Kolben-Einheit 2) kann bei ungleich großen Druckplatten aufgegeben werden.

[0027] Die Gelenkigkeit der einzelnen Verbindungen ist durch die Kugelform der Gelenke angedeutet. Die Länge der Übertragungsstäbe ist sehr kurz gewählt, die Knickgefahr daher gering, trotz der zarten Ausbildung.

[0028] Welche der Verbindungen in welcher Richtung und in welchem Ausmaß gelenkig ausgebildet sein muss, hängt von der Form des zu beaufschlagenden Gegenstandes (Tür, Fenster, Rahmen, etc.) ab und ist in Kenntnis der Erfindung für den Fachmann auf dem Gebiete des Waggonbaus oder der Bauphysik ohne Probleme bestimmbar.

[0029] Eine Variante für einen Übertragungsstab 5 zeigt die Fig. 5: Eine Druckplatte 6 ist einstückig mit ihrem Übertragungsstab 5 ausgebildet, der an seinem anderen Ende ein Montageelement 8 zur Verbindung mit einer Verteilerplatte 7 aufweist. In anderer Form des Montageelementes (nicht dargestellt) ist eine Verbindung mit einem Verteilerstab 3 möglich. Durch Einschnürungen 9 in den Endbereichen des Stababschnittes wird eine federnde, weiche Ausbildung normal zur Stabachse 10 erreicht, in Richtung der Stabachse 10 bleibt dieses Element steif.

[0030] Eine Variante ist in Fig. 6 dargestellt: Hier wird durch Verwendung einer Art Blattfeder 11 an Stelle des Übertragungsstabes Steifigkeit sowohl in axialer Richtung 12, entsprechend der Richtung der Stabachse in den anderen Beispielen, als auch in Richtung der Blattfederebene erreicht, in Richtung normal zu dieser Ebene ist das Übertragungselement weich.

[0031] Die Auswahl und Dimensionierung derartiger Übertragungselemente samt der entsprechenden Materialauswahl ist für den Fachmann in Kenntnis der Erfindung kein Problem.

[0032] Es ist für den Fachmann in Kenntnis der Erfindung ein Leichtes, die einzelnen Elemente bzw. Bauteile der einzelnen Beispiele anders als dargestellt und beschrieben zu kombinieren bzw. durch gleichwirkende Elemente oder Bauteile zu ersetzen; als Hydraulikflüssigkeit kann jede passende Flüssigkeit verwendet werden, dies, ebenso wie der Aufbau der Vorrichtung in einem Gerüst oder Rahmen ist für den Fachmann in Kenntnis der Erfindung kein Problem. BEZUGSZEICHENLISTE: 01 Vorrichtung 07 Verteilerplatte 02 Hydraulische Zylinder-Kolben- 08 Montageelement

Einheit 09 Einschnürung 03 Verteilerstab 10 Stabachse 04 Übertragungsgelenk 11 Blattfeder 05 Übertragungsstab 12 Axiale Richtung 06 Druckplatte F Kraft

Claims (9)

1. Patentansprüche

   1. Vorrichtung (1) zum Testen von Türen, Fenster, Abdeckungen, Portalen und dergleichen Bauteilen von Eisenbahnwaggons im Hinblick auf deren Druckertüchtigung mit zumindest einer hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit (2) und zumindest zwei den zu testenden Gegenstand kontaktierenden oder an ihm haftenden Aufbringungspunkten, wobei zwischen der hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit (2) und den Aufbringungspunkten zumindest ein Verteilerstab (3) oder eine Verteilerplatte (7) vorgesehen ist, die einerseits, gegebenenfalls indirekt, mit der hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit (2) verbunden ist, und andererseits, gegebenenfalls indirekt, mittels zumindest zweier Übertragungsstäbe (5) mit den Aufbringungspunkten verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufbringungspunkte Druckplatten (6) sind.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verteilerstab (3) oder der Verteilerplatte (7) und der hydraulischen Zylinder-Kolben- Einheit (2) zumindest ein weiterer Verteilerstab (3) und/oder eine weitere Verteilerplatte (7) vorgesehen ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verteilerstab (3) oder der Verteilerplatte (7) und den Druckplatten (6) zumindest ein weiterer Verteilerstab (3) und/oder eine weitere Verteilerplatte (7) vorgesehen ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Verteilerstab (3) oder eine Verteilerplatte (7) auf der zur hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit (2) gerichteten Seite mittig mit dieser oder einem Übertragungsstab (5) verbunden ist.
5. 5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Verteilerstab (3) oder eine Verteilerplatte (7) auf der zur hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheit (2) gerichteten Seite mittig mit dieser oder einem Verteilerstab (3) oder einer Verteilerplatte (7) mittels eines Übertragungsgelenkes (4) verbunden ist.
6. 6. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Verbindung zwischen einem Verteilerstab (3) oder einer Verteilerplatte (7) einerseits und einem Übertragungsstab (5) andererseits mittels eines sphärischen Gelenkes wie Kugelgelenk oder Kardangelenk erfolgt.
7. 7. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Verteilerstab (3) die Form einer Blattfeder (11) aufweist.
8. 8. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Verteilerstab (3) Einschnürungen (9) in seinen Endbereichen und zumindest an einem Ende ein Montageelement (8) aufweist.
9. 9. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Druckplatten (6) als Saugplatten ausgebildet sind. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen