DE3611753C2 - Vorrichtung zum gleichmäßigen Heben und Senken sowie gleichmäßigen horizontalen Verschieben von Bauwerken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum gleichmäßigen Heben und Senken sowie zum gleich­ mäßigen horizontalen Verschieben von Bauwerken. Insbesondere können Brücken mittels der Hub- und Schiebebewegungen durch Anwendung hydraulischer Kolbentriebwerke gehoben und seitwärts verschoben werden.

Hydraulische Hub- bzw. Bewegungsvorrichtungen für Bauwerke sind bekannt, beispielsweise aus der DE 30 23 892 A1 und DE-OS 21 63 880.

Die Verfahrensweise zum Beheben von Schieflagen von Gebäuden, vor allem in Bergsenkungsgebieten nach der erstgenannten Schrift, besteht darin, daß zunächst die IST-Werte der Schieflage und die Ausgangs­ positionen der einzelnen Zylinder-Kolben-Einheiten festgestellt werden, um die SOLL-Werte für die Hub­ höhen der einzelnen Zylinder-Kolben-Einheiten zu bestimmen und sie den SOLL-IST-Wertvergleichern der jeweiligen Regel-Strecken vorzugeben.

Diese Sollwertvorgaben erfolgen über einen Zentral­ regler, der durch eine Melde-Hin- und Rückleitung mit den einzelnen die Hubkolben hinsichtlich des Hubweges steuernden Regelstrecken in Verbindung steht und der außerdem dazu dient, die zurückgeleg­ ten Hubwege der einzelnen Zylinder-Kolben-Einheiten rückzumelden und das Erreichen der vorgegebenen Hub­ werte zu bestätigen. Geschieht das nicht, wird der Hebevorgang wegen einer anzunehmenden Störung abge­ brochen.

Diese Überwachung und ggf. eintretende Abschaltung kann unter Umständen nicht ausreichend sein, da Druckstörungen in der Versorgung der Hubkolben auf­ treten können und eventuell falsche zurückgelegte Hubwege an den Zentralregler übermittelt werden. Der Meßweggeber ist nämlich in das Kolbentriebwerk weit­ gehend integriert und vermag ein Nachgeben des für die Abstützung der Zylinderkolbeneinheit maßgeblichen Untergrundes nicht zu berücksichtigen. Dabei kann es auch unter den einzelnen Zylinder-Kolben-Einheiten zu nicht hinreichend aufeinander abgestimmten Hubbewe­ gungen kommen.

Bei der Hubvorrichtung nach der DE-OS 21 63 880 ist jeder Hubzylindergruppe eine eigene Druckmittelquelle zugeordnet. Diese Vorrichtung verfügt ebenfalls über eine unzureichende Steuerung und Überwachung des Hub­ vorganges.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Vorrichtung zum gleichmäßigen Heben und Senken und zum gleichmäßigen horizontalen Verschieben von Bauwerken zu schaffen, mit der in einfacher Weise eine größere Betriebssicher­ heit und Genauigkeit des Hub- und Verschiebevorganges ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination des Patentanspruchs 1 gelöst.

Im Unterschied zum Stand der Technik sind die Meßweg­ geber bzw. Wegstreckenaufnehmer in ihrer Anordnung unabhängig von den Kolbentriebwerken vorgesehen und können an den für die Überwachung des Hub- und Verschiebe­ vorganges maßgeblichen Festpunkten eingesetzt werden. Hierdurch wird die tatsächliche zurückgelegte Hubhöhe am Bauwerk gemessen und es werden Fehler ausgeschaltet, die sich eventuell aus nachgiebigen Auflagerstellen für die Zylinder-Kolben-Einheiten ergeben.

Mit den so von den Wegstreckenaufnehmern ermittelten und kontinuierlich dem Zentralrechner zugeführten Werten über die zurückgelegten Wegstrecken wird eine zuver­ lässige Überwachung und Steuerung des Hubvorganges der Bauwerke ermöglicht. Im Zentralrechner werden die Hub­ werte der einzelnen Kolbentriebwerke ständig mit den Soll-Werten verglichen und zur Erzielung eines Gleich­ laufes der Kolbentriebwerke werden die Steuerventile aller Kolbentriebwerke im Master-Slave-Verhalten durch den Zentralrechner gesteuert.

Darüber hinaus ist eine Öldrucküberwachung vorgesehen, um Beschädigungen oder Zerstörungen des Bauwerkes beim Hub- und Verschiebevorgang zu vermeiden. Dazu weist jede Regelstrecke, die einem Kolbentriebwerk oder einer Gruppe von Kolbentriebwerken zugeordnet ist, einen Öldruckauf­ nehmer auf, der in einer solchen Weise mit dem Soll-Ist- Wertvergleicher und dem Zentralrechner zusammenwirkt, daß bei Überschreiten eines zulässigen Öldruckbereiches die Anlage abgeschaltet wird. Hierdurch wird eine hohe Sicher­ heit in Bezug auf Öldruckstörungen erzielt.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird erreicht, daß der Hubvorgang des Bauwerks ruckfrei ohne slip-stick- Effekt gleichmäßig erfolgt, und daß beim unvorgesehenen, den Toleranzbereich überschreitenden Abweichungen hiervon die Anlage vor Beschädigungen durch Stillsetzen geschützt wird. Zudem ist die erfindungsgemäße Hub- und Verschiebe­ vorrichtung in ihrer Druckmittelversorgung einfach und wenig aufwendig ausgeführt, da mehrere Kolbentriebwerke oder Gruppen von Kolbentriebwerken an eine gemeinsame Druckmittelversorgung angeschlossen sind.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß jeder Wegstreckengeber aus einem fotoelektrischen Im­ pulsgeber besteht, der an einer feder- oder magnetfeld­ belasteten Seiltrommel angeordnet ist, deren Winkeldrehung dem Seilauszug entspricht und ein Maß für die Wegstrecke darstellt. Diese Ausbildung ist sehr wenig aufwendig, betriebssicher und zuverlässig. Es können selbstverständ­ lich auch andere Meßverfahren, z. B. unter Laseranwendung benutzt werden.

Um sowohl Hub- und Senkbewegungen wie auch die erforder­ lichen Horizontal-Verschiebungen mit einer zentralge­ steuerten Anlage unter den oben angeführten Überwachungs- und Sicherheitsbedingungen durchführen zu können, müssen einfach- und doppeltwirkende Kolbentriebwerke in Verbindung mit Senkbremsventilen in einer Steuer- und Regelkombina­ tion zusammengefaßt werden, und es kann vorteilhaft sein, wenn von zwei oder mehr eine Triebwerksgruppe bildenden Kolbentriebwerken ein einfachwirkendes Kolben-Hubtriebwerk oder ein doppeltwirkendes Kolben-Schiebetriebwerk von jeweils einer Ventilgruppe beaufschlagbar sind, von der ein Steuerventil wechselweise jeweils mit dem kolbensei­ tigen Zylinderraum des Hub- oder des Schiebetriebwerkes verbindbar und ein zweites Steuerventil mit dem kolben­ stangenseitigen Zylinderraum des Schiebetriebwerks verbun­ den und ein Senkbremsventil in die Drucköl-Zu- und Rück­ leitung des Hubtriebwerkes eingeschaltet ist.

Außerdem kann vorgesehen sein, daß von den an den Zentral­ rechner angeschlossenen Triebwerksgruppen und/oder einzelne Triebwerke mit ihren Regelstrecken und mit ihren Kolben­ triebwerken, Wegstrecken- und Öldruckaufnehmern wenigstens eine der Triebwerksgruppen mit ihren Meßpunkten oder wenigstens eines der Triebwerke als Master-Triebwerk und alle übrigen Triebwerke oder angeschlossenen Triebwerks­ gruppen als Slave-Triebwerke schaltbar sind.

Weitere vorteilhafte Ausbildungsmerkmale ergeben sich aus den nachgeordneten Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen im folgenden näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 den schematisch dargestellten Verschiebevorgang einer Brücke,

Fig. 2 eine zur Verschiebung vorbereitete Einfeld- Brücke in Ansicht in Schieberichtung;

Fig. 3 eine Ansicht quer zur Schieberichtung nach Fig. 2;

Fig. 4 ein Blockschaltbild der Verschiebesteuerung des Beispiels nach den Fig. 2 und 3;

Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Regelstrecke 21 in ihrem Prinzip-Aufbau;

Fig. 6 ein Hydraulik-Schaltbild zum Beispiel einer Heb- und Senk- und Verschiebe-Anordnung für eine Brücke;

Fig. 7 ein Steuerschema einer Hub- und Verschiebean­ ordnung einer Mehrfeldbrücke.

Die Darstellung Fig. 1 zeigt einen typischen Brücken-Ver­ schiebevorgang, wie er häufiger vorkommt. Die Brücke 1 (rechts im Bild) ist auf einer Hilfskonstruktion 5 fertig­ gestellt und wird in die strichpunktiert dargestellte Ge­ brauchslage 6 verschoben. Auf diese Weise ist es beispiels­ weise auch möglich, eine etwa noch dem Straßen- oder Schie­ nenverkehr dienende alte Brücke in der Position 6 auf der verlängerten Verschiebebahn 3, die auf dem Fundament 4 an­ geordnet ist, aus ihrer bisherigen Position heraus- und die neu hergestellte Brücke 1 in diese Position hineinzuverschie­ ben.

Zum Verschieben sind beide Brücken auf Schiebeschlitten 2 aufgesetzt, die auf der Verschiebebahn 3 gleiten. Die Ver­ schiebekraft wird von doppeltwirkenden Kolben-Schiebetrieb­ werken 12 aufgebracht. Die Verschiebung erfolgt taktweise, und nach jedem Takt wird das Schiebetriebwerk 12 selbsttätig nachgesetzt, wobei es sich selbst um den Verschiebetaktweg nachzieht.

Der Bewegungsverlauf der Verschiebung wird kontinuierlich vom Wegstreckenmeßgerät 13 überwacht und vom nicht darge­ stellten Wegstreckengeber an den Rechner übertragen. Das Wegstreckenmeßgerät 13 besteht im wesentlichen aus dem am Brückenkörper 1 befestigten Seil 16, welches unter der Spannung einer federbelasteten Seiltrommel 15 steht, de­ ren Winkeldrehung dem Seilauszug 16 entspricht. An der Seiltrommel 15 ist der nicht dargestellte Impulsgeber an­ geordnet. Beispielsweise ergibt 0,1 mm Seilauszug einen Impuls.

In Verbindung mit dem Querverschieben einer Brücke, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, muß auch ein Heben und Sen­ ken der Brücke durchgeführt werden können, um diese bei­ spielsweise von einer hochgelegenen Auflage auf einer Hilfs­ konstruktion auf eine Verschiebebahn oder in besonderen Fällen auch direkt auf die endgültige Auflagerstelle abzu­ senken. Auch kommt ein Anheben in Betracht, um unter den Brückenauflagern eine Verschiebebahn einzubauen.

Ein Beispiel für das Absenken von einer hochgelegenen Stütz­ konstruktion auf eine (nicht dargestellte) Verschiebebahn ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt. Mit 1 ist die Brücken­ platte und mit 7 sind die Hilfskonstruktionen bezeichnet, auf denen die Kolben-Hubtriebwerke 11 aufgebaut sind, auf welche die Brücke abgestützt ist. Das Absenken erfolgt wegen der begrenzten Hubhöhe der Kolben-Hubtriebwerke 11 absatzweise, und zwar auf die Absetzstapel 8. Danach wird die Hilfskonstruktion 7 um die zulässige Hubhöhe der Hubtriebwerke 11 abgebaut, und es erfolgt der nächste Absenktakt auf die niedrigere Hilfskonstruktion 7.

Auch für die Hubbewegung der Brücke sind für jede Auf­ lagerstelle an den Meßpunkten 41 (Fig. 4) Weg­ streckenmeßgeräte 13 angeordnet, die ebenfalls aus dem am Brückenkörper 1 befestigten Seil 16 besteht, welches un­ ter der Spannung einer federbelasteten Seiltrommel 15 steht, an welcher der nicht dargestellte Impulsgeber an­ geordnet ist. Ferner ist jedes Kolbentriebwerk 11, 12 mit nicht dargestellten Öldruck-Meßgeräten und Öldruckgebern ausgerüstet.

In Fig. 4 ist die Brücke 1 nach den Fig. 2 und 3 auf den vier gleichdimensionierten Kolben-Hubtriebwerken 11 auf­ gelagert, denen jeweils die an den Meßpunkten 41 (Fig. 4) vorgesehenen Wegstreckengeber 13 zugeordnet sind. Die Kolbentrieb­ werke 11 werden von den Hydraulik-Aggregaten 50, 51 mit gleichen Druckölmengen beaufschlagt. Der Soll-Ist-Wertver­ gleicher 27 erhält über Leitungen von den Meßpunkten 41 die Wegstreckensignale der Kolben-Hubtriebwerke 11 sowie deren Öldruckwerte und steuert die nicht besonders dargestellten, in die Hydraulik-Aggregate 50, 51 integrierten Steuerven­ tile für die Kolben-Hubtriebwerke 11. Auf dem Datensichtge­ rät 42 werden die Wegstrecken digital angezeigt, und mittels des Keybords 43 kann die Bewegungsart und -folge (Heben/Ab­ senken/Schieben) vorgewählt, und es können bei Gleichlauf- Abweichungen manuell Korrektur-Eingaben erfolgen. Es ist mit dieser Anordnung auch eine Programmsteuerung der Bewegungs­ abläufe durchführbar, welche eine Abschaltautomatik enthält, die die Steuerung bei größeren Gleichlaufabweichungen als ± 5 mm und/oder bei Abweichungen vom zulässigen Drucköl- Sollwertbereich von z. B. <100< 450 bar stillsetzt. Dies könnte z. B. bei Schlauchbruch oder Ventilstörung eintre­ ten.

Das Blockschaltbild Fig. 5 zeigt eine Regelstrecke 21 in ihrem Prinzip-Aufbau. Die Brücke 1 liegt auf den Kolben- Hubtriebwerken 11, die mit nicht dargestellten Öldruckge­ bern und den angedeuteten, mit 13, 14 bezeichneten Wegmeß­ vorrichtungen und Wegstreckengebern ausgerüstet sind. Mit 18 sind die Öldruckaufnehmer und mit 19 die Wegstreckenauf­ nehmer bezeichnet. Diese stehen über den Summierverstärker 26 mit dem Soll-Ist-Wertvergleicher 27 in Verbindung, an den ein Datensichtgerät 28 und ein Drucker 29 angeschlossen sind. Das dargestellte Steuerventil ist mit 22 und das Hydraulik- Aggregat mit 50 bezeichnet. Der elektronische Schalter 31 steuert das Magnetventil 22 nach den Rechnersignalen des Soll-Ist-Wertvergleichers 27.

Für das Senken - Heben - Verschieben einer Mehrfeldbrücke ist in Fig. 6 als Beispiel die Hydraulikschaltung darge­ stellt. Die Kolben-Hubtriebwerke sind mit 11 und die Kol­ ben-Schiebetriebwerke mit 12 bezeichnet. Es sind insgesamt vier Gruppen von Kolbentriebwerken 11, 12 dargestellt, von denen die Gruppen 1 und 3 (GR 1 und GR 3) aus je einem ein­ fachwirkenden und einem doppeltwirkenden Hubtriebwerk 12 be­ stehen, während die Gruppen 2 und 4 (GR 2 und GR 4) aus nur je einem einfachwirkenden Hubtriebwerk 11 bestehen. Für jede der Gruppen 1 bis 4 (GR 1 bis GR 4) sind zwei 4/2-Wege-Mag­ netventile 22, 23 vorgesehen. Diese dienen zur Beaufschla­ gung der Kolbentriebwerke, und zwar ist mittels des Mag­ netventils 22 über die Abzweigkupplung 61 abwechselnd je­ weils der kolbenseitige Zylinderraum jedes der beiden Triebwerke 11 und 12 beaufschlagbar; diese Ausbildungswei­ se ist ausreichend, weil ein gleichzeitiges Heben und Schieben nicht vorkommt. Das Magnetventil 23 dient zur Be­ aufschlagung des kolbenstangenseitigen Zylinderraums nur des Schiebetriebwerks 12.

Jedes Hubtriebwerk 11 ist kolbenseitig ferner an ein Senk­ bremsventil 24 angeschlossen, welches als Proportionalven­ til ausgebildet und in die Zu- und Rückleitung 25 dieses Triebwerks eingeschaltet ist. Die Druckölversorgung des Sy­ stems erfolgt durch die Pumpe 51 des Hydraulik-Aggregats 50, in deren Versorgungsleitung ein Mengenteilventil 52 einge­ schaltet ist, welches zur gleichmäßigen Mengenversorgung der beiden Zweige der Gruppen 1 und 2 sowie 3 und 4 dient.

Weiterhin sind in die Versorgungs-Zweigleitungen einstellba­ re Druckbegrenzungsventile 53 eingeschaltet, die normal auf 400 bar eingestellt sind. Mit 54 und 55 sind die jeweiligen Zuleitungen zu den Kolbentriebwerken 11 und 12 bezeichnet. In die Rückleitungen sind jeweils 2/2-Wege-Magnetventile 56, 57 und außerdem ein Stromregelventil 58 zur Stromsteuerung eingeschaltet. In der Rück-Umlaufleitung befindet sich ferner noch als primäre Absicherung ein Höchstdruck-Begrenzungsven­ til 59, welches normal auf 450 bar eingestellt ist. Mit 60 ist ein Filter in der Rückleitung bezeichnet.

Die hydraulische Schaltungsanordnung ermöglicht mit einem minimalen Aufwand an Schaltgliedern eine zuverlässige Feinsteuerung der Kolbentriebwerke.

Beim Senken - Heben - Verschieben von mehrgliedrigen Bauwer­ ken, beispielsweise Mehrfeldbrücken ist eine große Zahl von Kolbentriebwerken und eine entsprechend große Zahl von Meß­ punkten 41 erforderlich. Ein Beispiel hierfür ist in dem Blockschaltbild Fig. 7 dargestellt. Darin sind mit 11 und 12 die Kolben- Hub- und Schiebetriebwerke und mit 13 die zugehö­ rigen Wegstreckengeber bezeichnet. Bei der Anzahl von Trieb­ werken, hier z. B. eingeteilt in sechs Gruppen, sind die ins­ gesamt 54 vorhandenen Meßpunkte mit 41 bezeichnet. Jeder der sechs Gruppen von Kolbentriebwerken ist eine Regelstrecke 21 zugeordnet, die mittels der Zuleitungen 46 ihre Dateneingabe erhalten und die mit dem Zentralrechner 40 verbunden sind. An diesen ist wiederum ein Keybord 43 und Datensichtgerät 42 und ein Drucker 44 angeschlossen. Das Keybord dient zur Abfrage der Einzel-Meßstellen und zur Codierung, während auf dem Datensichtgerät alle Anzeigen ablesbar sind. Der Drucker ist zum Festhalten der Bewegungsabläufe mit ihren Zwischenwerten vorgesehen. Der Zentralrechner 40 steuert die Regelstrecken 21; diese arbeiten im Master-Slave-Ver­ halten, so daß dadurch ein Gleichlauf aller angeschlossenen Kolben­ triebwerke 11, 12 erreicht wird.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum gleichmäßigen Heben und Senken und zum gleichmäßigen horizontalen Verschieben von Bauwerken, mit

• a) einzelnen oder Gruppen von mehreren Kolbentriebwerken (11, 12),
• b) einer gemeinsamen Druckmittelversorgung mehrerer einzelner Kolbentriebwerke oder Gruppen von Kolbentriebwerken (11, 12),
• c) Vorschubsteuerungen jedes einzelnen Kolbentriebwerks oder jeder Gruppe von Kolbentriebwerken (11, 12) durch impuls- oder analogsignal-betätigbare Steuerventile (22, 23),
• d) einem jeden Kolbentriebwerk oder jeder Gruppe von Kolben­ triebwerken (11, 12) zugeordnete Öldruck-Aufnehmer (18),
• e) jeweils einem gesondert jedem einzelnen Kolbentriebwerk (11, 12) oder jeder Gruppe von Kolbentriebwerken (11, 12) zuge­ ordneten Wegstreckenaufnehmer (13, 14, 15, 16),
• f) einer Regelstrecke (21) für jedes einzelne Kolbentriebwerk (11, 12) oder Regelstrecken (21) für jede Gruppe von Kolben­ triebwerken (11, 12), enthaltend die Steuerventile (22, 23) mit ihren Steuerschaltern (31) , die Wegstrecken- und Öldruck­ aufnehmer (13, 14, 15, 18) mit einem Summierverstärker (26) und Soll-Ist-Wertvergleichler (27), wobei jede der Regel­ strecken (21) mit einem Zentralrechner (40) derart verbunden ist, daß über die Öldruck-Aufnehmer (18) die Steuerung der Kolbentriebwerke (11, 12) bei Abweichungen von dem zuläs­ sigen Öldruck-Grenzbereich abgeschaltet wird, und ferner, daß zum Gleichlauf aller angeschlossenen Kolbentriebwerke (11, 12) die Betätigung der Steuerventile (22, 23) im Master-Slave-Verhalten erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Wegstreckengeber (13) aus einem fotoelektrischen Im­ pulsgeber (14) besteht, der an einer feder- oder magnetfeldbe­ lasteten Seiltrommel (15) angeordnet ist, deren Winkeldrehung dem Seilauszug (16) entspricht und ein Maß für die Wegstrecke darstellt.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß von zwei oder mehr eine Triebwerksgruppe (GR) bildenden Kolbentriebwerken (11, 12) je ein einfachwirkendes Kolben-Hubtriebwerk (11) oder ein doppeltwirkendes Kolben-Schie­ betriebwerk (12) von jeweils einer Ventilgruppe (22, 23, 24) be­ aufschlagbar sind, von der ein Steuerventil (22) wechselweise jeweils mit dem kolbenseitigen Zylinderraum des Hub- oder des Schiebetriebwerkes (11 oder 12) verbindbar und ein zweites Steu­ erventil (23) mit dem kolbenstangenseitigen Zylinderraum des Schiebetriebwerks (12) verbunden und ein Senkbremsventil (24) in die Drucköl-Zu- und Rückleitung (25) des Hubtriebwerkes (11) eingeschaltet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß von den an den Zentralrechner (40) ange­ schlossenen Triebwerksgruppen (GR) und/oder einzelne Triebwerke (11 und/oder 12) mit ihren Regelstrecken (21) und mit ihren Kol­ bentriebwerken (11, 12), Wegstrecken- und Öldruckaufnehmern (13, 14, 15, 16, 17, 18) wenigstens eine der Triebwerksgruppen (GR) mit ihren Meßpunkten (41) oder wenigstens eines der Triebwerke (11/12) als Master-Triebwerk und alle übrigen Triebwerke oder angeschlossenen Triebwerksgruppen (GR) als Slave-Triebwerke schaltbar sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Zentralrechner (40) mit einem Drucker (29) zum Ausdrucken der Wegstrecken-Ist-Abweichungen von den Sollwerten sowie der Öldruck-Istwerte versehen ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Codieren und Abfragen der Einzelstellen und zur vom Rechner unabhängigen Steuerung von Einzeltriebwerken oder Triebwerks­ gruppen an den Zentralrechner (40) ein Keyboard (42) angeschlos­ sen ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anzeige der Eingaben, der Öldruckmeßwerte und der Weg­ streckenabweichungen vom Sollwert ein Datensichtgerät (43) an den Zentralrechner (40) angeschlossen ist.