Hochdruckfilter von Eaton an Bord von Hochgeschwindigkeitszügen

Hintergrund

Der Betrieb von Hochgeschwindigkeitszügen war vor 1980 mit erheblichen Investitionen in Gleise mit sanften Gleisbögen und –anstiegen verbunden. Um hohe Investitionen in die Infrastruktur zu vermeiden, entwickelten die Alstom-Ingenieure die Neigetechnik. Mit ihr konnten die vorhandenen Gleise verwendet, die Geschwindigkeit und der Fahrgastkomfort verbessert und die Reisezeit verkürzt werden.

Da die Züge mit dieser Technologie in Kurven um bis zu 8 Grad geneigt werden können, ist eine höhere Geschwindigkeit und eine ruhige Fahrt möglich.

Alstom Ferroviaria SpA in Savigliano, Italien, vertraut bereits seit 1991 auf die Hydraulik- und Filtrationsprodukte von Eaton und verwendet diese als Kernstück für die Neigetechnik seiner Hochgeschwindigkeitszüge.

Bei den bis zu 260 km/h schnellen Fahrten zwischen den Großstädten beweisen die Eaton-Produkte in den Alstom-Zügen, welche Qualität in ihnen steckt. An Bord jedes Triebwagens befindet sich ein Eaton-Hydraulikaggregat, mit Servoventil, Einbauventilen und Wegeventilen, eine Kolbenpumpe, schlauch- und gewindelose Verbindungen sowie verschiedene Filtrationsprodukte.

Herausforderung

Als Alstom die Neigetechnologie entwickelte, machte das Unternehmen eine Ausschreibung bei den Herstellern von Hydrauliksystemen. Zu diesen gehörte damals auch die Hydrauliksparte von Eaton in Pessano in Italien.

Ein anderer Vorschlag für ein Hydrauliksystem in diesem Bereich sollte sich vom Anfang bis zum Ende des Fahrwerks an jedem Waggon erstrecken. Abgesehen vom Wartungsaufwand für dieses System hatten die Alstom-Ingenieure viele weitere ernste Bedenken, die sie mit Alessandro Piccolini, dem Engineering Manager für Industrieanwendungen bei Eaton besprachen.

"Für den vorgeschlagenen Entwurf war ein Servoventil am Anfang und am Ende des Waggons nötig. Alstom befürchtete, dass diese Konstruktion dazu führen könnte, dass die Waggons bei Fahrten in Kurven in eine Drehung gelangen könnten", meinte Piccolini.

"Außerdem hatte Alstom Bedenken, die Lebensdauer der vorgeschlagenen Kolbenpumpe und ihrer Ventile könnte zu kurz sein, da die Anforderungen der Neigetechnik an Leistung und Sicherheit hoch waren und das System aus Komponenten vieler unterschiedlicher Hersteller bestehen würde."

Lösung

Eaton war sich sicher, dass es eine bessere Lösung geben musste und entwarf ein Hydraulikaggregat inklusive Filtrationssystem, das für den Ausgleich der Beschleunigungskräfte im Fahrwerk jedes Waggons sorgen sollte.

Die Ingenieure schlugen ein zentrales leichtes Eaton-Aggregat vor, das aus einer Reihe von Ventilen, Pumpen und Zylindern bestand. Außerdem sollten ein HP.91-Druckfilter auf einer der Pumpen und ein HP.170-Druckfilter auf einer Platte montiert werden. Diese Filter sollten für eine optimale Filtration sorgen, um die Hydraulikkomponenten zu schützen und einen effizienten Betrieb unter extremen Bedingungen zu gewährleisten.

"Mit diesen Filtern stellen wir eine lange Lebensdauer der Komponenten im System sicher", sagte Walter Facchinelli, Sales Manager Italien für Hydraulik- und Schmierölfilter. "Sie werden in diesen Aggregaten normalerweise verwendet, um Verunreinigungen aus dem Hydrauliköl herauszufiltern. Sie sind ein integraler Bestandteil des gesamten Systems."

Als Kontamination wird jede flüssige oder feste Substanz bezeichnet, die kein Bestandteil des Arbeitsfluids in einem Hydrauliksystem ist. In einem typischen Hydrauliksystem kann Kontamination hauptsächlich auf drei verschiedene Arten entstehen: sie kann während der Montage in das System eindringen, sich während des Betriebs im System bilden oder während des Betriebs von außen in das System gelangen.

Verunreinigtes Hydrauliköl ist die Hauptursache für bis zu 80 Prozent aller Störungen in Hydrauliksystemen. Wenn das Hydrauliköl verunreinigt ist, kann dies unterschiedliche negative Auswirkungen haben, die die Leistung beeinträchtigen oder die Systemkomponenten beschädigen können.

Zu den möglichen Auswirkungen gehören Oberflächenkorrosion und eine beschleunigte Materialermüdung metallischer Komponenten. Ein anderer Effekt ist die deutliche Veränderung der physikalischen Eigenschaften des Öls selbst, die dazu führt, dass das Hydrauliköl eine andere Viskosität oder Komprimierbarkeit aufweist, was die Fähigkeit des Öls zur Druckweitergabe beeinträchtigt.

Aufgrund der hohen Schmutzaufnahmekapazität der Eaton-Filter ist eine durchgehende Filterleistung und hohe Lebensdauer der Komponenten gewährleistet. So werden Ausfallzeiten reduziert, Sicherheitsrisiken minimiert, die Effizienz des Systems verbessert und Wartungskosten gesenkt.

"Unsere Filter sorgen dafür, dass das Hydrauliksystem des Zugs dauerhaft funktioniert", sagte Facchinelli. "Die Filter müssen nach 360.000 Kilometern gewechselt werden und der Austausch der Filterelemente ist einfach und schnell, was die Ausfallzeit verkürzt."

Ergebnis

Alstom war von dem optimierten Vorschlag des Eaton- Hydraulikneigesystems mit seinen detaillierten Lösungen beeindruckt und erteilte Eaton einen Auftrag zur Lieferung von 103 Systemen für einen Zug, den Alstom für den italienischen Markt entwickelte.

In den folgenden 16 Jahren hat Eaton Italien ungefähr 500 Hydrauliksystemen an Alstom geliefert, die in Hochgeschwindigkeitszügen in ganz Europa zum Einsatz kommen.

Außerdem arbeiten Eaton und Alstom seit kurzem daran, elektromechanische Steuerungen für den Stromabnehmer der Pendolino-Hochgeschwindigkeitszüge durch Eaton-Servoventile zu ersetzen.