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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Sichern der Endlagen bei hydraulischen Stellantrieben für Weichen- oder Kreuzungsteile, bei welchen wenigstens ein mit Fluid beaufschlagbarer Kolben in seiner Endlage mit einem Ventil zusammenwirkt.The invention relates to a device for securing the end positions in hydraulic actuators for switch parts or crossing parts, in which at least one piston which can be acted upon by fluid interacts with a valve in its end position.
Einrichtungen der eingangs genannten Art können entweder mit einem Druckspeicher oder einer Hydraulikpumpe betrieben werden. Alternativ kann ein mechanischer Antrieb vorgesehen sein, wobei die Verstellbewegung von einem hydraulischen Zylinderkolbenaggregat aufgenommen wird und das jeweils je nach Verstellrichtung verdrängte Volumen dieser als Hydraulikpumpe wirkenden ersten Einrichtung weiteren hydraulischen Stellantrieben zugeführt wird, sodaß eine entsprechende Synchronverschiebung von Weich-enteilen, insbesondere langen Weichenzungen über eine große Länge derselben, vorgenommen werden kann. Zum Ausgleich unterschiedlicher Volumina des hydraulischen Fluids oder Volumsänderungen aufgrund unterschiedlicher Temperaturen kann der Verstellweg derartiger hydraulischer Antriebe durch Anschläge begrenzt sein, wobei mit Vorzug bei Erreichen eines derartigen Anschlages ein Aufstoßventil betätigt wird. Druck- und Temperaturschwankungen, welche sich über einen längeren Zeitraum erstrecken, können mit derartigen Ventilen im wesentlichen ausgeglichen werden. Da bei geöffnetem Aufstoßventil keine zusätzlichen Verstellkräfte wirksam werden, können aber Erschütterungen, wie sie beim rollenden Verkehr unvermeidlich sind, sowie permanent wirkende Kräfte aus der Weiche die Einhaltung der definierten Endlagen in Frage stellen, sodaß ein unerwünschtes Öffnen und Schließen der Aufstoßventile durch mechanische Erschütterungen und in der Folge durch neuerliche Druckbeaufschiagung erfolgt.Devices of the type mentioned can be operated either with a pressure accumulator or a hydraulic pump. Alternatively, a mechanical drive can be provided, the adjustment movement being recorded by a hydraulic cylinder piston unit and the volume displaced depending on the adjustment direction being fed to this first device, which acts as a hydraulic pump, to further hydraulic actuators, so that a corresponding synchronous displacement of soft parts, in particular long switch tongues, is carried out a large length of the same can be made. In order to compensate for different volumes of the hydraulic fluid or changes in volume due to different temperatures, the adjustment path of such hydraulic drives can be limited by stops, a pusher valve preferably being actuated when such a stop is reached. Pressure and temperature fluctuations that extend over a longer period of time can be substantially compensated for with such valves. Since no additional adjustment forces are effective when the poppet valve is open, vibrations such as are unavoidable in rolling traffic, as well as permanent forces from the switch, can jeopardize compliance with the defined end positions, so that undesired opening and closing of the poppet valves by mechanical vibrations and subsequently carried out through renewed pressure monitoring.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit welcher auch bei starken mechanischen Erschütterungen sowie bei permanent wirkenden Kräften die jeweils gewählte Endlage bis zum neuerlichen Aufbringen eines definitiven positiven hydraulischen Druckes eingehalten wird. Zur Lösung dieser Aufgabe besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß koaxial zum Kolben radial verlagerbare Sperrglieder angeordnet sind, welche in der Sicherungslage federnd mit einer Aniageschulter des Kolbens in axialer Richtung Zusammenwirken. Dadurch, daß koaxial zum Kolben radial verlagerbare Sperrglieder angeordnet sind, welche in der Sicherungslage federnd mit einer Anschlagschulter des Kolbens in axialer Richtung Zusammenwirken, wird eine federnde Verrastung der Kolben in der jeweiligen Endlage gewährleistet. Zum Umsteuern muß neuerlich Druck aufgewendet werden, wobei dieser Druck zunächst unter Überwindung der Kraft der Feder die Sperrglieder wiederum außer Eingriff bringen muß, worauf, der gewünschte Verschiebeweg wiederum freigegeben ist. Die Federkraft muß hierbei so bemessen sein, daß sie bei üblichem Betriebsdruck für die Umstellbewegung mit Sicherheit überwunden werden kann. Andererseits muß die Federkraft hinreichend stark bemessen sein, um auch bei starken Erschütterungen die Kolben in ihrer jeweils eingenommenen Endlage sicher zu halten.The invention now aims to provide a device of the type mentioned at the outset, with which the respectively selected end position is maintained even with strong mechanical vibrations and with permanently acting forces until a definite positive hydraulic pressure is applied again. To achieve this object, the invention essentially consists in that radially displaceable locking members are arranged coaxially to the piston, which in the securing position cooperate resiliently with an Ania shoulder of the piston in the axial direction. The fact that radially displaceable locking members are arranged coaxially to the piston, which cooperate resiliently in the securing position with a stop shoulder of the piston in the axial direction, a resilient locking of the pistons is ensured in the respective end position. For reversing, pressure has to be applied again, this pressure first having to disengage the locking members while overcoming the force of the spring, whereupon the desired displacement path is released again. The spring force must be such that it can be surmounted at the usual operating pressure for the changeover movement. On the other hand, the spring force must be dimensioned sufficiently strong to hold the pistons securely in their respective end positions even in the event of strong vibrations.
In besonders einfacher Weise ist die erfindungsgemäße Konstruktion hierbei so getroffen, daß die Sperrglieder in radialen Durchbrechungen einer Hülse geführt sind, wobei die Hülse entgegen der Kraft einer Feder koaxial verschieblich ist. In einer derartigen Hülse können bevorzugt von Kugeln gebildete Sperrglieder gelagert sein, wobei die Sperrglieder, und im Falle von Kugeln der Durchmesser der Kugeln, in radialer Richtung größer sein soll als die radiale Erstreckung der Hülse. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß durch eine Verschiebung der Hülse entgegen der Kraft der Feder die Sperrglieder aus einer ersten Position, in welcher die Sperrglieder bzw. Kugeln elastisch mit einer Anlageschulter des Kolbens Zusammenwirken, in eine zweite Position verschoben werden können, in welcher die Kugeln bzw. die Sperrglieder in radialer Richtung nach auswärts verlagert werden, sodaß der Hub des Kolbens in keiner Weise mehr durch Federkräfte belastet ist.In a particularly simple manner, the construction according to the invention is such that the locking members are guided in radial openings in a sleeve, the sleeve being coaxially displaceable against the force of a spring. Locking members formed by balls can preferably be mounted in such a sleeve, the locking members and, in the case of balls, the diameter of the balls, being greater in the radial direction than the radial extent of the sleeve. In this way it is ensured that a displacement of the sleeve against the force of the spring, the locking members from a first position, in which the locking members or balls cooperate elastically with an abutment shoulder of the piston, can be moved to a second position, in which the Balls or the locking members are displaced outwards in the radial direction, so that the stroke of the piston is no longer loaded by spring forces.
Um den jeweiligen Raum für das Ausweichen der Verriegelungsglieder in die Verriegelungslage oder in die Außereingriffslage sicherzustellen, kann in besonders einfacher Weise die Konstruktion so getroffen sein, daß die Hülse federnd am Kolben abgestützt ist und daß der Kolben und der Zylinder wenigstens eine Umfangsnut für das Eintauchen der Sperrglieder in jeweils einer Endlage aufweisen.In order to ensure the respective space for the locking members to escape into the locking position or into the disengaged position, the construction can be made in a particularly simple manner in such a way that the sleeve is resiliently supported on the piston and that the piston and the cylinder have at least one circumferential groove for immersion the locking members each have an end position.
Insbesondere dann, wenn ein großer Verstellhub eines Zylinderkolbenaggregates freigegeben werden soll und andererseits nur kleinbauende Hülsen zum Einsatz gelangen sollen, kann die Ausbildung mit Vorteil so getroffen werden, daß die die Sperrglieder führende Hülse zweiteilig ausgebildet ist, wobei eine Innenhülse koaxial zu einer Außenhülse verschieblich gelagert ist und in einer Verschiebelage die Durchbrechungen für die Sperrglieder überschleift. Bei einer derartigen Ausbildung können die Kolben aus der Hülse austauchen, ohne daß die Sperrglieder aus den radialen Durchbrechungen der Hülse herausfallen können. Die Innenhülse hält die insbesondere von Kugeln gebildeten Sperrglieder in ihrer Position, in welcher sie in der Folge nach dem Eintauchen des Kolbens wiederum gegen eine Anlageschulter des Kolbens federnd gepreßt werden können. Mit Vorteil ist die Ausbildung hierbei so getroffen, daß die Innenhülse federnd am Zylinder bzw. dem Boden des Zylinders abgestützt ist, wobei mit Vorteil der Kolben eine Anschlagschulter für die Innenhülse der zweiteiligen Hülse aufweist, wodurch eine besonders betriebssichere Ausbildung gewährleistet wird, bei welcher die Kugeln sicher in ihrer Position gehalten werden. 2In particular, if a large adjustment stroke of a cylinder-piston unit is to be released and, on the other hand, only small sleeves are to be used, the design can advantageously be made such that the sleeve guiding the locking members is made in two parts, an inner sleeve being slidably mounted coaxially with an outer sleeve is and the openings for the locking members are looped over in a displacement position. With such a design, the pistons can emerge from the sleeve without the locking members falling out of the radial openings in the sleeve. The inner sleeve holds the locking members, in particular formed by balls, in their position in which, after the plunger has been immersed, they can in turn be resiliently pressed against an abutment shoulder of the piston. Advantageously, the design is such that the inner sleeve is resiliently supported on the cylinder or the bottom of the cylinder, the piston advantageously having a stop shoulder for the inner sleeve of the two-part sleeve, thereby ensuring a particularly reliable design in which the Balls are held securely in place. 2nd
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 die prinzipielle Anordnung hintereinander geschalteter Stellantriebe für Weichen- und Kreuzungsteile, Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen hydraulischen Stellantrieb mit Endlagensicherung und Fig. 3, Fig. 4, Fig. 5 Querschnitte durch eine Weiterbildung des hydraulischen Stellantriebes mit Endlagensicherung in einer sicheren Endlage (Fig. 3), in einer Übergangslage (Fig. 4), und in einer Verstellage (Fig. 5).The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments schematically illustrated in the drawing. 1 shows the basic arrangement of actuators connected in series for switch and crossing parts, FIG. 2 shows a longitudinal section through a hydraulic actuator with end position securing and FIG. 3, FIG. 4, FIG. 5 cross sections through a further development of the hydraulic actuator with end position securing in a safe end position (Fig. 3), in a transition position (Fig. 4), and in an adjustment position (Fig. 5).
In Fig. 1 sind hydraulische Stellantriebe 1 über hydraulische Leitungen 2 hintereinander miteinander verbunden. Oie hydraulischen Stellantriebe sind als Zylinderkolbenaggregate ausgebildet und weisen einen Kolben 3 auf, welcher in zwei Zylindern 4 axial gleitend gelagert ist. Bei Druckbeaufschlagung der Arbeitsräume 5 durch über die Leitung 2 zugeführte Flüssigkeit wird der Kolben 3 axial verschoben. Der Kanal 6, in welchem zwei Aufstoßventile 7 entgegengesetzt wirkend eingebracht sind, verbindet die beiden Arbeitsräume 5 als Bohrung miteinander so, daß bei Erreichen einer Endlage, das jeweils der Bewegungsrichtung entsprechend geschlossene Sperrventil geöffnet wird und Kolben 3 die Endlage einnimmt. Eine Anschlagschulter 8 des Kolbens 3 wirkt in dieser Lage mit einer Einrichtung zum Sichern der Endlage 9 zusammen, wobei sichergestellt wird, daß der Kolben 3 entgegen der Kraft einer Feder 10 in der Endlage verbleibt. Fig. 2 zeigt unter Beibehaltung der Bezugszeichen die Endlagensituation und stellt die Einrichtung zum Sichern der Endlage detaillierter dar. Der hydraulische Stellantrieb 1 wird unter Beibehaltung der Bezugszeichen entsprechend Fig. 1 aus in einem Zylinder 4 gleitend gelagerten Kolben 3 gebildet, wobei die Dichtigkeit der Arbeitsräume durch Dichtringe 11 gewährleistet ist. Der Kolben 3 wird hiebei in der jeweiligen Endlage durch die Sicherungseinrichtung der Endlage 9 auf einer Seite des Zylinderkolbenaggregates gehalten. In dieser Lage taucht ein vom Zylinderkolben 3 während des Verschiebevorganges in einer Kolben-Umfangsnut 12 mitgeführtes, radial verlagerbares Sperrglied 13, z.B. in Form einer Kugel, in eine in den Zylinder eingebrachte Zylinder-Umfangsnut 14 ein, wobei ein Bereich des Sperrgliedes 13 an die Stirnseite 15 der Umfangsnut 14 und gleichzeitig der radial weiter innengelegene Bereich des Sperrgliedes 13 an die Anlageschulter 16 der mit dem Kolben in Verbindung stehenden Mitnehmerhülse 17 anschlägt. Die Hülse 17 zur Führung der Sperrglieder 13 weist hierbei Durchbrüche 18 auf, in welchen die Sperrglieder 13 axial gelagert sind und ist entgegen der Kraft der axial in der Umfangsnut 12 gelagerten Feder 10 ebenfalls axial verschiebbar gelagert. Um den Kolben 3 aus der Endlagensicherung zu bringen, ist die Hülse 17 entgegen der Federkraft so zu verschieben, daß das Absperrglied 13 in die Kolbenumfangsnut 12 eintaucht. Die Betriebsbereitschaft für einen etwaigen Verstell Vorgang ist gegeben, wenn die Sperrglieder 13 zur Gänze in die Umfangsnut 12 eintauchen, so daß der Kolben 3 längs des Zylinders 4 freilaufend verschiebbar ist. Die Lage der radial verlagerbaren Sperrglieder 13 während des Verschiebevorganges entspricht hierbei den Verhältnissen auf der den sich im gesicherten Zustand befindlichen Sicherungseinrichtung gegenüberliegenden Seite des Zylinderkolbenaggregates in Fig. 2.In Fig. 1, hydraulic actuators 1 are connected to one another via hydraulic lines 2. The hydraulic actuators are designed as cylinder piston units and have a piston 3, which is axially slidably mounted in two cylinders 4. When the working spaces 5 are pressurized by liquid supplied via the line 2, the piston 3 is displaced axially. The channel 6, in which two poppet valves 7 are introduced acting in opposite directions, connects the two working spaces 5 as a bore so that when an end position is reached, the shut-off valve, which is closed in accordance with the direction of movement, is opened and piston 3 assumes the end position. In this position, a stop shoulder 8 of the piston 3 interacts with a device for securing the end position 9, it being ensured that the piston 3 remains in the end position against the force of a spring 10. Fig. 2 shows the end position situation while retaining the reference numerals and shows the device for securing the end position in more detail. The hydraulic actuator 1 is formed while maintaining the reference numerals according to Fig. 1 from pistons 3 slidably mounted in a cylinder 4, the tightness of the working spaces is ensured by sealing rings 11. The piston 3 is hereby held in the respective end position by the securing device of the end position 9 on one side of the cylinder-piston unit. In this position, a radially displaceable locking member 13, e.g. in the form of a ball, into a cylinder circumferential groove 14 which is introduced into the cylinder, a region of the locking member 13 on the end face 15 of the circumferential groove 14 and at the same time the radially further inner region of the locking member 13 on the contact shoulder 16 of the piston standing driving sleeve 17 strikes. The sleeve 17 for guiding the locking members 13 has openings 18 in which the locking members 13 are axially mounted and is also axially displaceable against the force of the spring 10 axially mounted in the circumferential groove 12. In order to bring the piston 3 out of the end position securing device, the sleeve 17 is to be displaced counter to the spring force in such a way that the shut-off member 13 dips into the piston circumferential groove 12. The operational readiness for any adjustment process is given when the locking members 13 are completely immersed in the circumferential groove 12, so that the piston 3 is freely movable along the cylinder 4. The position of the radially displaceable locking members 13 during the displacement process corresponds to the situation on the side of the cylinder-piston unit in FIG. 2 opposite the securing device which is in the secured state.
Fig. 3 stellt eine zu Fig. 2 abgewandelte Ausführung eines Stellantriebes dar, wobei nunmehr die Konstruktion so ausgeführt ist, daß die verlagerbaren Sperrglieder 13, durch welche die Endlagensicherung bewerkstelligt wird, nicht am Kolben gelagert während des VerstelVorganges eigens mitgeführt werden müssen. Fig. 3 zeigt dabei die gesicherte Endlagenztellung, bei der am Ende des Kolbens ein Kolbenendteil 19 angebracht ist. Der gesamte Kolben ist wiederum in einen Zylinder 4 axial verschieblich gelagert, wobei die Arbeitsräume 3 durch Dichtungen 11 wiederum abgedichtet sind. Die beiden Arbeitsräume 5 des hydraulischen Stellantriebes sind durch die den Kolben 3 koaxial durchsetzende Bohrung 6 miteinander verbunden. Am Ende des auf die Kolbenstange gesetzten Endstückes 19 ist ebenfalls das Aufstoßventil 7 angeordnet. Dieses ist hier als Rückschlagventil mit einem Absperrorgan, z.B. in Form einer Kugel 20 ausgeführt. Bei Erreichen der Endlage wird die Kugel 20 durch einen am Boden 21 des Zylinders 4 angebrachten Vorsprung, z.B. in Form eines Bolzens 22, vom Ventilsitz entgegen der Kraft einer Ventilfeder 23 abgehoben, wodurch das Fluid des hydraulischen Stellantriebsystems durch die Bohrung 6 über einen Ringspalt zwischen Absperrorgan 20 und Ventilsitz in den Arbeitsraum 5 und durch die Öffnungen 24 in die Hydraulikleitungen 2 gemäß Fig. 1 abfließen kann. Die somit definierte Endlage wird durch die Einrichtung zum Sichern der Endlage 9 entgegen der Kraft einer koaxial zum Kolben wirkenden Feder 10 gewährleistet, sodaß etwaige Schläge oder sonstige äußere Einflüsse keinen Versatz der Weiche aus der Weichenstellung verursachen können. Ein kugelförmiges radial verlagerbares Sperrglied 13 ist hiebei wiederum in einer koaxial verschlieblich gelagerten Mitnehmerhülse 17 mit Durchbrüchen 18 geführt. Die Mitnehmerhülse 17 ist auf einer abgestuften äußeren Führungshülse 25 geführt, welche bei abgenommenen Zylinderboden 21 in den Zylinder 4 von der Stirnseite her ersetzbar ist, was gegenüber der Ausführungsform gemäß Fig.3 den Vorteil ergibt, daß die radial verlagerbaren Sperrglieder 13 nicht mitbewegt werden müssen. Stirnseitig weist die Führungshülse 25 einen Bereich geringsten Radius 26 auf, an welchem sich ein Bereich größeren Radius 27 anschließt, auf dem die Mitnehmerhülse 17 axial verschiebbar gelagert ist. In der Sicherungslage, wie in Fig. 3 dargestellt, ist das Sperrglied 13 durch den mittleren Bereich der Führungshülse 25 so radial 3Fig. 3 shows a modified version of Fig. 2 of an actuator, wherein the construction is now carried out so that the relocatable locking members 13, through which the end position is secured, do not need to be carried on the piston during the adjustment process. Fig. 3 shows the secured end position, in which a piston end part 19 is attached to the end of the piston. The entire piston is in turn axially displaceably mounted in a cylinder 4, the working spaces 3 being in turn sealed by seals 11. The two working spaces 5 of the hydraulic actuator are connected to one another by the bore 6 which coaxially penetrates the piston 3. At the end of the end piece 19 placed on the piston rod, the poppet valve 7 is also arranged. This is here as a check valve with a shut-off device, e.g. executed in the form of a ball 20. When the end position is reached, the ball 20 is secured by a projection attached to the bottom 21 of the cylinder 4, e.g. in the form of a bolt 22, lifted off the valve seat against the force of a valve spring 23, whereby the fluid of the hydraulic actuator system through the bore 6 through an annular gap between the shut-off element 20 and the valve seat into the working space 5 and through the openings 24 in the hydraulic lines 2 according to FIG. 1 can flow off. The end position thus defined is ensured by the device for securing the end position 9 against the force of a spring 10 acting coaxially to the piston, so that any impacts or other external influences cannot cause the switch to be displaced from the switch position. A spherical, radially displaceable locking member 13 is in turn guided in a coaxially displaceably mounted driving sleeve 17 with openings 18. The driving sleeve 17 is guided on a stepped outer guide sleeve 25, which can be replaced from the front side when the cylinder base 21 is removed in the cylinder 4, which has the advantage over the embodiment according to FIG. 3 that the radially displaceable locking members 13 do not have to be moved . On the face side, the guide sleeve 25 has an area of the smallest radius 26, which is adjoined by an area of larger radius 27, on which the driving sleeve 17 is axially displaceably mounted. In the secured position, as shown in FIG. 3, the locking member 13 is radial 3 through the central region of the guide sleeve 25
