CZ21157U1 - Hydraulické zarízení záverové soustavy s paralelne zapojenými hydraulickými válci u železnicních výhybek - Google Patents

Description

Oblast techniky

Technické řešení se týká hydraulického zařízení závěrové soustavy s paralelně zapojenými hydraulickými válci, pro přestavování výměn, u železničních výhybek.

Dosavadní stav techniky

Dosud známé a používané hydraulické závěrové soustavy pro přestavování jazyků výměn železničních výhybek používají buď individuální hydraulický pohon u každého jednotlivého závěru nebo centrální hydropohon s paralelním nebo sériovým zapojením hydraulických válců jednotlivých závěrů závěrové soustavy v hydraulickém okruhu. Synchronizace pohybu jazyků u závěrových soustav s více hydraulickými válci je prováděna obvykle postupným spouštěním elektromotorů jednotlivých hydropohonů nebo elektronickou regulací jejich otáček. U společných hydropohonů hydraulických válců se sériovým zapojením zajišťuje kompromisní synchronizaci samotný sériový princip zapojení jednotlivých válců v okruhu, doplněný obvykle o soustavu přepouštěcích dorazových ventilů, zajišťující provoz při různých geometrických objemech válců a pracovních podmínkách, přestavných odporech. U paralelního zapojení jsou dosud v železniční oblasti známá řešení s ručně nastavitelným škrcením průtoku hydraulické kapaliny k jednotlivým válcům a využitím samosynchronizační schopnosti jazyků železniční výměny. Dále jsou známá inteligentní řešení s elektronicky ovládanými proporcionálními ventily s plynulou regulací průtoku kapaliny.

Ruční nouzové přestavení závěrových soustav je obvykle řešeno pomocí externího ručního čerpadla s kyvným nebo rotačním pohybem s použitím trojcestného ventilu ke změně funkce. Také je známé řešení s využitím hřídele elektromotoru pro ruční přestavení soustavy klikou s použitím rychloběžné převodovky, zvyšující otáčky elektromotoru během procesu ručního přestavení.

Omezení maximální přestavné síly jednotlivých válců je u individuálních pohonů řešeno přepouštěcími ventily nebo mechanickou spojkou s řízeným prokluzem. U soustav se společným hydropohonem je známý princip mechanických dorazů s teleskopickými koncovkami a tlačnými pružinami.

Nevýhodou individuálních hydraulických pohonů a popsané synchronizace chodu je vysoká složitost a výrobní náročnost řešení. Další nevýhoda spočívá v prostorové náročnosti samostatných pohonů a zhoršení obslužnosti, zhoršení podbíjení a údržby těchto soustav. Nevýhodou sériově zapojených soustav jsou vysoké požadavky na tlakové pokrytí soustavy a tím zvýšené riziko úniku tlakové kapaliny a možné poruchy v soustavě. Jen velmi obtížně lze u těchto soustav zajistit omezení maximální přestavné síly na jednotlivých válcích. Synchronizace je zajištěna skokově postupným plněním jednotlivých válců. Dosud známé soustavy s paralelním zapojením nemají z hlediska principu spolehlivě vyřešen systém synchronizace pohybu pístnic jednotlivých válců s různým geometrickým objemem. Známé řešení s pevně nastaveným omezením, škrcením, průtoku u jednotlivých válců je velmi závislé na teplotě hydraulické kapaliny a přestavných odporech výměny v jednotlivých přestavných místech. Samosynchronizační schopnost jazyků lze využít pouze u 2 a 3-závěrových soustav. Další známý systém řízení synchronizace vícezávěrových soustav je využití inteligentního proporcionálního regulátoru s elektricky plynule řízenými šoupátky nebo ventily. Nevýhodou řešení je vysoká cena, prostorová náročnost, malá odolnost vůči nízkým teplotám a vibracím a tím nižší spolehlivost.

Nevýhodou ručního nouzového přestavení hydraulických soustav pomocí samostatného ručního Čerpadla je vysoká prostorová náročnost řešení, vyšší složitost a nižší pohotovost v důsledku nutnosti přepínání funkce. Nevýhodou soustav ručního přestavení, využívajícího otáčení hřídele elektromotoru hlavního čerpadla klikou prostřednictvím mechanické převodovky, je složitost a výrobní náročnost konstrukce převodovky a případné rozpínatelné mechanické spojky.

- 1 CZ 21157 U1

Nevýhodou řešení s omezovači přestavné síly u konstrukcí se společným hydropohonem je funkčnost pouze v krajních dorazových polohách a nespolehlivá funkce v průběhu celého zdvihu válců.

Podstata technického řešení

Úkolem tohoto technického řešení je v co největší míře odstranit nedostatky stávajících známých zařízení.

Toho se značnou měrou dosáhne u hydraulického zařízení s paralelně zapojenými hydraulickými válci podle tohoto technického řešení, jehož podstata spočívá v tom, Že obsahuje hlavní reverzní čerpadlo a s ním na společné hřídeli uložené pomocné reverzní Čerpadlo, které je propojené jednak s hydraulickým obvodem hlavního reverzního čerpadla přes dvojici jednosměrných ventilů výtlaku a dvojici jednosměrných ventilů při sávání, jednak přes škrticí prvek s nádrží hydraulické kapaliny, na kterou jsou hlavní reverzní čerpadlo a pomocné reverzní čerpadlo připojeny přes jednosměrné sací ventily.

Výhodou tohoto uspořádání je, že poskytuje možnost jednoduchého, pohotového a provozně spolehlivého nouzového přestavení výměnové nebo srdcovkové části výhybky pomocí kliky nasunuté přímo na hřídel elektromotoru hydropohonu. Vhodně zvolenými parametry popsaných čerpadel a ventilů lze dosáhnout odpovídající hydraulický převod, jmenovitý výstupní tlak kapaliny a dostatečnou účinnost systému i při nízkých otáčkách kliky cca 60-100 ot/minutu. Další výhodou uvedeného řešení je prostorově nenáročná zástavba, absence trojcestných ventilů a možnost přestavení všech zámkových válců celého systému z jednoho místa jednou osobou v reálném čase.

S ohledem na jednoduchou a provozně spolehlivou synchronizaci hydraulických válců ve 2 až 3závěrových systémech je výhodné, když v hydraulickém obvodu hlavního reverzního čerpadla jsou hydraulické válce připojeny paralelně pres samoregulační ventily průtoku s obtokem na vstupní i výstupní straně válců.

Pro synchronizaci hydraulických válců v případě většího počtu závěrů je výhodné, když hydraulické válce jsou připojeny v hydraulickém obvodu hlavního reverzního Čerpadla přes pulzně ovládané elektromagnetické ventily. Pulzní řízení provádí řídicí jednotka s využitím zpětné vazby, čímž se dosáhne se zvýšené spolehlivosti, odolnosti proti vibracím a velmi dobré synchronizace jednotlivých závěrů.

Pro zajištění spolehlivého omezení přestavné síly v hydraulických válcích v jednotlivých závěrech, pro usnadnění rozřezu výhybky drážním vozidlem a pro umožnění filtrace kapaliny centrálním filtračním můstkem je výhodné, když v hydraulických válcích jsou písty opatřeny přepouštěcími ventily.

Přehled obrázků na výkresech

Technické řešení bude blíže objasněno s použitím výkresů, na kterých je na obr. 1 znázorněn hydraulický okruh s hlavním reverzním čerpadlem a pomocným reverzním čerpadlem, na obr. 2 uspořádání hydraulických válců s přepouštěcími ventily v pístech a jejich připojení na hydraulický okruh přes samočinné regulační ventily průtoku a na obr. 3 alternativní připojení hydraulických válců na hydraulický okruh přes pulzně řízené elektromagnetické ventily.

Příklady provedení technického řešení

Hydraulické zařízení závěrové soustavy podle obr. 1 obsahuje hlavní reverzní čerpadlo 1 a pomocné reverzní čerpadlo 2 uspořádané na společné hřídeli 0 s elektromotorem 3. Hlavní reverzní Čerpadlo 1 je zubové čerpadlo a je dimenzované s ohledem na požadavky hydraulického obvodu 17. Pomocné reverzní Čerpadlo 2 má obvykle nižší výkon a je výhodné rovněž jako zubové čerpadlo. Do hydraulického obvodu 17 hlavního reverzního čerpadla 1 je pomocné

-2CZ 21157 U1 reverzní čerpadlo 2 zapojeno přes dva výtlakové jednosměrné ventily 8 a dva přisávací jednosměrné ventily 9. Regulace tlaku v přeplňovacím okruhu 18 je provedena pomocí Škrticího prvku 6. Regulace tlaku hlavního obvodu 17 je provedena pojistnými přepouštěcími regulačními ventily 10. Pracovní tekutina je do hlavního reverzního čerpadla 1 a do pomocného reverzního čerpadla 2 nasávána u každého z nich vždy přes dvojici jednosměrných sacích ventilů 4 z nádrže 5. Součástí hlavního hydraulického obvodu 17 je reverzní tlakový filtr 7. V hlavním hydraulickém obvodu 17 jsou v provedení podle obr. 2 hydraulické válce 11 závěrové soustavy připojeny na hlavní hydraulicky obvod 17 paralelně přes dvojici samoregulačních ventilů 14 průtoku s obtokem. Toto zapojení je vhodné pro závěrové soustavy s maximálně 3-mi hydraulickými válci 1L Pro závěrové soustavy s větším počtem hydraulických válců 11 je vhodné paralelní, zapojení hydraulických válců 11 přes elektromagnetické ventily 15 pulzně řízené elektronickou jednotkou 16 podle obr. 3. V obou případech jsou řídicí prvky, tvořené ventily 14, 15. zabudovány přímo na hydraulických válcích H. U provedení jak podle obr. 2, tak podle obr. 3 jsou u hydraulických válců 11 písty 12 opatřeny integrovanými přepouštěcími ventily 13, které mohou být s výhodou kuličkové.

Hydraulické zařízení pro závěrové soustavy železničních výhybek je založeno na principu přeplňování hydraulického obvodu 17 hlavního reverzního čerpadla 1 výtlačným množstvím pracovní tekutiny pomocného reverzního čerpadla 2. Přeplnění nastává vždy v aktuální sací části hydraulického obvodu 17 hlavního reverzního čerpadla 1 prostřednictvím sání přes otevřený příslušný výtlakový jednosměrný ventil 9. Výtlakové jednosměrné ventily 8 omezují sání pomocného reverzního čerpadla 2 pouze z nádrže 5.

Přeplňování aktuálního sání hlavního reverzního čerpadla 1 jednak zabrání roztržení sloupce pracovní tekutiny, jednak, což je podstatné, zvýší účinnost hlavního reverzního čerpadla X při nízkých otáčkách při ručním pohonu neznázoměnou klikou nasazenou na hřídeli 0 elektromotoru 3. Stálý tlakový přebytek pracovní tekutiny v přeplňovacím okruhu 18 je zajištěn škrticím prvkem 6, přes který je pracovní tekutina odpouštěna zpět do nádrže 5. Škrticí prvek 6 může mít podobu clony nebo přepouštěcího ventilu.

Synchronní pohyb pístů 12 hydraulických válců 11 je u provedení podle obr. 2 zajištěn samoregulačními ventily 14 průtoku s obtokem, které mohou být běžného provedení a pouze upraveny tak, aby pracovaly v nej výhodnější oblasti regulační charakteristiky pro daný průtok daný geometrickým objemem konkrétního hydraulického válce 11 a Časem jeho přestavení. Tento typ regulace však neobsahuje zpětnou vazbu a pracuje korektně pouze s využitím samoregulační schopností jazyků výhybky, kterou je zpětná vazba částečně nahrazena.

Synchronizace pohybu pístů 12 je dosažena u provedení podle obr. 3 pulzně řízenými elektromagnetickými ventily 15, které jsou z primárního otevřeného stavu zavírány elektrickými pulzy z řídicí jednotky 16. U tohoto provedení je třeba snímat vhodnými neznázoměnými snímači polohy pístů 12, jejichž signál tvoří zpětnou vazbu pro provedení příslušného regulačního zásahu.

Přepouštěcí ventily 13 v pístech 12 hydraulických válců 11 jsou seřízeny na přepouštěcí tlak odpovídající požadované přestavné síle pístů 12, čímž je umožněno, aby hydraulický tlak zdroje tlakové kapaliny byl o něco vyšší pro umožnění správné činnosti samočinných regulačních ventilů 10. Tento tlak omezují běžné pojistné přepouštěcí ventily 13. K otevření přepouštěcích ventilů 13 dochází příkladně při vniknutí přepážky mezi jazyk a opomici výhybky a tím způsobenému nárůstu tlaku hydraulické tekutiny na straně pístu 12 před přepouštěcím ventilem 13. Přepouštěcí ventily 13 plní i rozřezovou funkci při najetí drážního vozidla na nesprávně nastavenou výhybku, poněvadž umožní rychlé přepuštění pracovní tekutiny z jedné strany pístu 12 na druhou stranu. Současně přepouštěcí ventily 13 plní i řízenou filtrační funkci dosaženou tím, že elektromotor 3 je ponechán v chodu ještě po krátký čas po dosažení krajní polohy pístu 12, kdy nárůstem tlaku dojde k otevření přepouštěcích ventilů 13 a tím k pohybu a následné filtraci pracovní kapaliny v hydraulickém reverzním tlakovém filtru 7.

Claims (3)

1. Hydraulické zařízení závěrové soustavy s paralelně zapojenými hydraulickými válci u železničních výhybek, vyznačující se tím, že obsahuje hlavní reverzní čerpadlo (1) a s ním na společné hřídeli (0) uložené pomocné reverzní čerpadlo (2), které je propojené jednak s

5 hydraulickým obvodem (17) hlavního reverzního čerpadla (1) přes dvojici jednosměrných ventilů (8) výtlaku a dvojici jednosměrných ventilů (9) přisávání, jednak přes Škrticí prvek (6) s nádrží (5) hydraulické kapaliny, na kterou jsou hlavní reverzní čerpadlo (1) a pomocné reverzní čerpadlo (2) připojeny přes jednosměrné sací ventily (4).

2. Hydraulické zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že v hydraulickém ío obvodu (17) hlavního reverzního čerpadla (1) jsou hydraulické válce (11) připojeny paralelně přes samoregulační ventily (14) průtoku s obtokem.

3. Hydraulické zařízení podle nároku 1, vyznačující se tím, že v hydraulickém obvodu (17) hlavního reverzního čerpadla (1) jsou hydraulické válce (11) připojeny přes pulzní řídicí jednotku (16) ovládané rychlé elektromagnetické ventily (15).

15 4. Hydraulické zařízení podle nároku 2 nebo 3, vyznačující se tím, že v hydraulických válcích (11) jsou písty (12) opatřeny vhodně dimenzovanými přepouštěcími ventily (13).