Устройство и способ для дозирования оптимизирующей коэффициент трения смеси - RU2741454C1

Чертежи

Описание

Изобретение относится к устройству для дозирования оптимизирующей коэффициент трения смеси в виде по меньшей мере одного смазочного материала и по меньшей мере одного абразивного материала в зазор между колесом рельсового транспортного средства и рельсом, содержащее по меньшей мере один резервуар для по меньшей мере одного смазочного материала; по меньшей мере один резервуар для по меньшей мере одного абразивного материала; по меньшей мере один дозирующий узел для дозирования по меньшей мере одного смазочного материала; по меньшей мере один дозирующий узел для дозирования по меньшей мере одного абразивного материала; по меньшей мере одно подающее устройство для подачи по меньшей мере одного смазочного материала; и по меньшей мере одно подающее устройство для подачи по меньшей мере одного абразивного материала; и общую дозирующую форсунку для дозирования по меньшей мере одного смазочного материала и по меньшей мере одного абразивного материала в зазор между колесом рельсового транспортного средства и рельсом.

Изобретение также относится к способу дозирования оптимизирующей коэффициент трения смеси в виде по меньшей мере одного смазочного материала и по меньшей мере одного абразивного материала в зазор между колесом рельсового транспортного средства и рельсом, при этом по меньшей мере один смазочный материал из по меньшей мере одного резервуара дозируется посредством по меньшей мере одного дозирующего узла и подаётся посредством по меньшей мере одного подающего устройства и по меньшей мере один абразивный материал из по меньшей мере одного резервуара дозируется посредством по меньшей мере одного дозирующего узла и подаётся посредством по меньшей мере одного подающего устройства к общей дозирующей форсунке для дозирования по меньшей мере одного смазочного материала и по меньшей мере одного абразивного материала в зазор между колесом рельсового транспортного средства и рельсом.

Контакт рельсового транспортного средства между колесом рельсового транспортного средства и рельсом играет важную роль для динамики, так как приводные и тормозные усилия, а также усилия для фиксации ширины колеи и сила тяжести должны передаваться через относительно небольшую контактную область. Соотношение сил трения между колесом рельсового транспортного средства и рельсом определяет оптимальную передачу усилия. Пока рельсовое транспортное средство осуществляет движение, в переходе между колесом рельсового транспортного средства и рельсом преобладают постоянно изменяющиеся состояния. Наряду со степенью загрязнения, продольный профиль пути, в частности, на поворотах, также играет важную роль, соответственно, для фактического состояния в точке соприкосновения колеса рельсового транспортного средства и рельса. Для минимизации экстремальных воздействий и связанных с ними негативные последствий на тормозной путь и износ (эффект неравномерного движения), в рельсовых транспортных средствах используются системы подачи абразивного и смазочного материала.

Например, в документе EP 2 379 394 B1 описана система для подачи абразивного материала перед колёсами транспортных средств, в частности, рельсовых транспортных средств, в которой абразивный материал, в частности, песок, при необходимости может пневматическим образом подаваться в зазор между колесом и полотном, для увеличения трения между колесом и полотном и, вследствие этого уменьшается тормозной путь и/или облегчается начало движения транспортного средства.

В таких традиционных устройствах подачи абразивного материала эффективность дозируемого количества очень сильно зависит от аэродинамических факторов влияния, поскольку они устанавливаются в непосредственной близости перед зазором между колесом и рельсом, и с нарастанием скорости рельсового транспортного средства отклоняют поток абразивного материала, как правило, наружу.

Также используют смазочные материалы для оптимизации коэффициента трения для снижения износа колеса рельсового транспортного средства и рельса, в частности, в зоне обода колеса и, снижать возникающий шум, при движении на поворотах или маятниковых движениях рельсового транспортного средства.

Например, в документе AT 515 059 B1 описано дозирующее устройство установки для смазки обода колеса рельсового транспортного средства, для дозирования и подачи текучего смазочного материала.

Использование смазочного материала, из соображений безопасности, не должно негативно влиять на длину тормозного пути рельсового транспортного средства. Чтобы иметь возможность обеспечить это в смазочный материал добавляются частицы твёрдого вещества. По истечении определённого времени работы, будучи обусловленным динамикой движения, обычно имеет место разделение обоих рабочих материалов. Вследствие этого может изменяться характеристика всего смазочного материала. В дополнение высокая концентрация твёрдых веществ может приводить к закупорке дозирующего устройства.

В документах WO 2013/034740 A1 и WO 2015/52307 A1 описаны дозирующие устройства для смесей модификаторов коэффициента трения для рельсового транспортного средства, причём предусмотрено несколько резервуаров для модификаторов коэффициента трения из различных материалов, и/или различной величины, и/или различной конструкции, чтобы при необходимости смешать их и нанести на рельс определённую смесь из этих частиц. При этом смесь из частиц посредством подающего устройства через транспортировочную трубу подаётся в зазор между колесом рельсового транспортного средства и рельсом.

Задача изобретения заключается в создании вышеуказанного устройства и вышеуказанного способа для дозирования оптимизирующей коэффициент трения смеси, которая обеспечивают эффективное и бесперебойное дозирование оптимизирующей коэффициент трения смеси из по меньшей мере одного смазочного материала и по меньшей мере одного абразивного материала в зазор между колесом рельсового транспортного средства и рельсом. Устройство и способ должны работать максимально надёжно и безопасно, а также должно быть предотвращено разделение компонентов оптимизирующей коэффициент трения смеси. Недостатки известных устройств и способов должны быть устранены или по меньшей мере снижены.

Задача решается посредством вышеуказанного устройства, в котором подающее устройство для подачи по меньшей мере одного смазочного материала и подающее устройство для подачи по меньшей мере одного абразивного материала отделены друг от друга и входят в общую дозирующую форсунку, так что оптимизирующая коэффициент трения смесь образуется из по меньшей мере одного смазочного материала и по меньшей мере одного абразивного материала только во время её дозирования в зазор между колесом рельсового транспортного средства и рельсом, при этом предусмотрен дополнительный трубопровод для сжатого воздуха, который входит в общую дозирующую форсунку. В соответствии с изобретением предусмотрено, что смешивание по меньшей мере одного смазочного материала и по меньшей мере одного абразивного материала для образования оптимизирующей коэффициент трения смеси происходит только в непосредственном рабочем месте, т.е. во время дозирования в зазор между колесом рельсового транспортного средства и рельсом, в общей дозирующей форсунке. Благодаря этому, может быть предотвращено разделение по меньшей мере двух компонентов оптимизирующей коэффициент трения смеси, а также обеспечивается оптимальное использование необходимого количества смазочного материала и абразивного материала, в зависимости от соответствующего случая применения. Как правило, смазочный материал и абразивный материал смешиваются. Однако, для образования оптимизирующей коэффициент трения смеси может привлекаться и смешиваться большее количество смазочных материалов и большее количество абразивных материалов. Устройство позволяет осуществлять оптимальное порционирование по меньшей мере двух компонентов оптимизирующей коэффициент трения смеси, которая смешивается предпочтительно в зависимости от соответствующего фактического состояния на переходе между колесом рельсового транспортного средства и рельсом и с соответствующей дозирующей скоростью и энергией дозирования в зазор между колесом рельсового транспортного средства и рельсом. Подающие трубопроводы, по меньшей мере двух компонентов, смазочного материала и абразивного материала, оптимизирующей коэффициент трения смеси подводятся к общей выпускной форсунке отдельно от соответствующих резервуаров. Дозирование смазочного материала и абразивного материала может быть произведено по отдельности и вне зависимости друг от друга. За счёт наличия дополнительного и автономного трубопровода для сжатого воздуха энергия дозирования потока оптимизирующей коэффициент трения смеси может быть усилена, и компоненты оптимизирующей коэффициент трения смеси могут быть поданы в зазор между колесом рельсового транспортного средства и рельсом более концентрировано.

В соответствии с изобретением по меньшей мере один дозирующий узел для по меньшей мере одного смазочного материала и/или по меньшей мере один дозирующий узел для по меньшей мере одного абразивного материала образованы по меньшей мере одним ячеистым диском. Ячеистый диск представляет собой возможный вариант реализации дозирующего устройства. Для подачи жидкого смазочного средства, естественно, может быть использован и насос.

Также по меньшей мере один дозирующий узел для по меньшей мере одного смазочного материала и/или по меньшей мере один дозирующий узел для по меньшей мере одного абразивного материала могут быть образованы посредством по меньшей мере одним поршнем. Это является альтернативной или дополнительным вариантом для дозирующего узла. При этом поршень может быть скомбинирован, в частности, с электромагнитом или с цилиндром в качестве приводного средства.

По меньшей мере одно подающее устройство для подачи по меньшей мере одного смазочного материала и/или по меньшей мере одно подающее устройство для подачи по меньшей мере одного абразивного материала предпочтительно образованы посредством источником сжатого воздуха и трубопроводом для сжатого воздуха. Использование сжатого воздуха для подачи по меньшей мере одного смазочного материала и по меньшей мере одного абразивного материала проявило себя как особо надёжно и эффективно.

Кроме того, преимущественно, если дополнительный сжатый воздух входит в дозирующую форсунку вокруг отверстий для абразивного материала и смазочного материала, что в отношении подачи и эффективности дозирования оптимизирующей коэффициент трения смеси. Оптимизирующая коэффициент трения смесь защищается окружающим её сжатым воздухом, благодаря чему определённые воздействия, к примеру, боковой ветер, приводят к меньшим отклонениям потока. В предпочтительном варианте отверстие трубопроводов сжатого воздуха дозирующей форсунки расположено кольцеобразно вокруг отверстий для по меньшей мере одного абразивного материала и по меньшей мере одного смазочного материала.

Если предусмотрен блок управления, который соединён с каждым дозирующим узлом и каждым подающим устройством, то может быть достигнуто оптимальное дозирование отдельных компонентов оптимизирующей коэффициент трения смеси, то есть по меньшей мере одного смазочного материала и по меньшей мере одного абразивного материала. Оптимизирующая коэффициент трения смесь может быть смешана и дозирована на основании сохранённых данных или предписаний, так что всегда может быть обеспечено оптимальное использование и оптимальное действие для создания оптимального трения между колесом и рельсом.

Идеально, если блок управления соединён с датчиком для определения скорости рельсового транспортного средства, датчиками для определения параметров окружающей среды и/или датчиками для определения коэффициента трения между колесом рельсового транспортного средства и рельсом. Благодаря этому создаётся регулировочный контур, который предусматривает регулировку дозирования составных частей оптимизирующей коэффициент трения смеси в зависимости от параметров воздействия, например, параметров окружающей среды и/или фактического состояния контакта между колесом рельсового транспортного средства и рельсом, а также, в частности, от скорости рельсового транспортного средства. Параметры окружающей среды могут быть определены и учтены при регулировке таких параметров воздействия как температура, влажность, скорость ветра и прочее. Это всегда гарантирует использование оптимального количества и оптимального состава, по меньшей мере одного смазочного материала и по меньшей мере одного абразивного материала, в зависимости от соответствующего случая применения. Посредством измерения фактического состояния в зазоре между колесом рельсового транспортного средства и рельсом, с помощью соответствующего алгоритма, возможно определить коэффициент трения между колесом рельсового транспортного средства и рельсом. Соединение блока управления с устройством для определения положения рельсового транспортного средства, к примеру, GPS-приёмником, может быть использовано для зависящего от положения дозирования смазочного материала и абразивного материала.

По меньшей мере, один смазочный материал может быть предпочтительно образован биологически разлагаемой жидкостью. В качестве смазочного материала пригодны, в частности, жидкости, которые оптимально защищают борт рельса, и головку рельса, и реборду колеса рельсового транспортного средства, а также минимизируют износ и шум. Для предотвращения загрязнения окружающей среды за счёт дозирования оптимизирующей коэффициент трения смеси предпочтительно, если жидкость является биологически разлагаемой. Например, используются смазочные вещества, которые содержат керамические смазочные материалы и синтетические добавки. Возможны также смазочные материалы в твёрдой форме или в форме капсул, которые содержат жидкий смазочный материал.

В качестве альтернативы или дополнительно по меньшей мере один смазочный материал образован также предпочтительно посредством биологически разлагаемого твёрдого вещества. Твёрдые вещества в комбинации с жидкими смазочными материалами или без смеси с жидкими смазочными материалами также рассматриваются к применению.

В соответствии с изобретением по меньшей мере один абразивный материал образован песком, предпочтительно кварцевым песком. Песок отличается низкой ценой и практически безграничной возможностью доступа. Разумеется, что использование других абразивных материалов, к примеру, шлака, оксида алюминия или искусственно созданных гранулятов, также возможно.

Задача также решается способом, в котором по меньшей мере один смазочный материал и по меньшей мере один абразивный материал дозируются и подаются отдельно друг от друга к общей дозирующей форсунке, так что оптимизирующая коэффициент трения смесь образуется из по меньшей мере одного смазочного материала и по меньшей мере одного абразивного материала только во время её дозирования в зазор между колесом рельсового транспортного средства и рельсом, при этом сжатый воздух в дополнительном трубопроводе для сжатого воздуха подаётся в общую дозирующую форсунку. На преимущества, имеющие место вследствие этого, даётся ссылка в представленном выше описании устройства. За счёт использования дополнительного сжатого воздуха добиваются усиления энергии дозирования потока оптимизирующей коэффициент трения смеси в зазор между колесом рельсового транспортного средства и рельсом.

Как уже описано выше в отношении устройства по меньшей мере один смазочный материал и/или по меньшей мере один абразивный материал дозируются, например, посредством по меньшей мере одного ячеистого диска и/или по меньшей мере одного поршня.

По меньшей мере один смазочный материал и/или по меньшей мере один абразивный материал предпочтительно дозируются пневматическим способом посредством сжатого воздуха к общей дозирующей форсунке.

Идеально, по меньшей мере один смазочный материал и/или по меньшей мере абразивный материал дозируются раздельно друг от друга посредством блока управления. Благодаря этому, возможно, в зависимости от соответствующего случае применения, всегда добиться оптимального состава оптимизирующей коэффициент трения смеси и дозировать для оптимального применения минимального количества смазочного материала и абразивного материала.

Если дозирование и подача по меньшей мере одного смазочного материала и по меньшей мере одного абразивного материала регулируется в зависимости от скорости рельсового транспортного средства, от определенных параметров окружающей среды и/или от определенного коэффициента трения между колесом рельсового транспортного средства и рельсом, то возможно получить оптимальный состав оптимизирующей коэффициент трения смеси и оптимально отрегулировать количество в зависимости от соответствующих измеренных параметров и состояний. Географическое положение рельсового транспортного средства также может быть учтено при регулировке.

В качестве по меньшей мере одного смазочного материала предпочтительно может использоваться биологически разлагаемая жидкость и/или биологически разлагаемое твёрдое вещество.

В качестве по меньшей мере одного абразивного материала может быть использован песок, предпочтительно кварцевый песок.

Предложенное на рассмотрение изобретение поясняется далее более детально на основании приложенных чертежей, на которых представлены:

на фиг. 1 показан предпочтительный вариант выполнения устройства для дозирования оптимизирующей коэффициент трения смеси в виде по меньшей мере одного смазочного материала и по меньшей мере одного абразивного материала в зазор межу рельсовым транспортным средством и рельсом, и

на фиг. 2 – предпочтительный вариант выполнения общей дозирующей форсунки, вид в разрезе.

На фиг. 1 показано устройство 1 для дозирования оптимизирующей коэффициент трения смеси 2 в виде по меньшей мере одного смазочного материала 3 и по меньшей мере одного абразивного материала 4, в зазор 5 между колесом 6 рельсового транспортного средства 7 и рельсом 8. Для смазочного материала 3 предусмотрен резервуар 9, а для мелких твердых частиц 4 предусмотрен резервуар 10. Если применены разнообразные смазочные материалы 3 и разнообразные абразивные материалы 4, то, соответственно применяется несколько резервуаров 9 или 10. Посредством дозирующего узла 11 смазочный материал 3 может быть в желаемом количестве доставлен ниже по потоку в последующее подающее устройство 13. Дозирующий узел 12 может быть образован, например, посредством насоса (не показан), ячеистого диска 16 или поршня 17.

Также под каждым резервуаром 10 для абразивного материала 4 расположен дозирующий узел 12 для дозирования абразивного материала 4, который также может быть выполнен в виде ячеистого диска 16 или поршня 17, и дозирует желаемое количество абразивного материала 4 в подающее устройство 14. Подающие устройства 13, 14 для перемещения по меньшей мере одного смазочного материала 3 и по меньшей мере одного абразивного материала 4, входят в общую дозирующую форсунку 15, которая расположена в соответствующем месте перед колесом 6 рельсового транспортного средства 7. Благодаря этому, дозированное количество смазочного материала 3 и абразивного материала 4, которые образуют оптимизирующую коэффициент трения смесь 2, может быть оптимальным образом подано в зазор 5 между колесом 6 рельсового транспортного средства 7 и рельсом 8. Для подачи по меньшей мере одного смазочного материала 3 и по меньшей мере одной абразивного материала 4, могут быть использованы, соответственно, источник 18 сжатого воздуха и трубопровод 19 сжатого воздуха.

За счёт использования отведённого от источника 18 сжатого воздуха, дополнительного и автономного трубопровода 25 сжатого воздуха, который входит в общую дозирующую форсунку 15, достигается улучшенное дозирование оптимизирующей коэффициент трения смеси 2.

В предпочтительном варианте выполнения предусмотрен блок 20 управления, соединённый с каждым дозирующим узлом 11, 12 и с каждым подающим устройством 13, 14. Благодаря этому, в любом случае, с учётом факторов влияния и параметров окружающей среды, может быть достигнуто оптимальное дозирование и смешивание компонентов оптимизирующей коэффициент трения смеси 2. Для этой цели блок 20 управления может быть соединён с датчиком 21 для определения скорости v рельсового транспортного средства 7 и с датчиками 22 для определения параметров окружающей среды, например, температуры, влажности воздуха или скорости ветра. Наконец, блок 20 управления может быть соединён также с датчиками 23 для определения состояния между колесом 6 рельсового транспортного средства и рельсом 8. Такие датчики 23 могут быть в виде, например, оптических устройств. На основании определенных этими датчиками 23 значений через соответствующие алгоритмы может быть определён коэффициент µ трения между колесом 6 рельсового транспортного средства и рельсом 8. Далее с блоком 20 управления может быть соединён GPS-приёмник 24, для обеспечения возможности определения фактического географического положения рельсового транспортного средства 7 и осуществления регулировки выгрузки оптимизирующей коэффициент трения смеси 2, также в зависимости от положения рельсового транспортного средства 7.

По меньшей мере, один смазочный материал 3 предпочтительно образован биологически разлагаемой жидкостью и/или предпочтительно биологически разлагаемым твёрдым материалом. По меньшей мере, один абразивный материал 4 образован песком, например, из кварцевого песка.

Устройство 1 в соответствии с изобретением для дозирования оптимизирующей коэффициент трения смеси 2 в виде по меньшей мере одного смазочного материала 3 и по меньшей мере одного абразивного материала 4, в зазор 5 между колесом 6 рельсового транспортного средства 7 и рельсом 8, характеризующееся оптимальным использованием компонентов смазочного материала и абразивного материала для оптимального эффекта, т.е. для оптимального соотношения сил трения между колесом 6 и рельсом 8. За счёт раздельной подачи по меньшей мере одного смазочного материала 3 и по меньшей мере одного абразивного материала 4 к дозирующей форсунке 15 и за счёт предпочтительного использования сжатого воздуха для подачи, только непосредственно перед дозированием оптимизирующей трение смеси 2 в зазор 5 между колесом 6 рельсового транспортного средства и рельсом 8 происходит смешивание, вследствие чего разделение компонентов может быть предотвращено.

На фиг. 2 подробно показан предпочтительный вариант выполнения общей дозирующей форсунки 15 в разрезе. В дозирующую форсунку 15 входят трубопроводы подающего устройства 13 для транспортировки смазочного материала 3 и трубопроводы подающего устройства 14 для транспортировки абразивного материала 4, а также дополнительный трубопровод 25 для сжатого воздуха. Сжатый воздух входит в кольцевой зазор 26, который предпочтительно расположен кольцеобразно вокруг отверстий для смазочного материала 3 и абразивного материала 4. Благодаря этому, оптимизирующая трение смесь 2 защищена окружающим её потоком сжатого воздуха, за счёт чего может быть более эффективно выполнено дозирование оптимизирующей трение смеси 2 в зазор между колесом 6 рельсового транспортного средства и рельсом 8. Вместо окружающего кругового отверстия дополнительного трубопровода 25 для сжатого воздуха, над отверстием для смазочного материала 3 и ниже отверстия для абразивного материала 4 может быть расположено также отверстие для сжатого воздуха.

Реферат

Группа изобретений относится к устройствам для предотвращения буксования колес. Устройство для дозирования оптимизирующей коэффициент трения смеси в виде смазочного материала и абразивного материала в зазор между колесом рельсового транспортного средства и рельсом содержит резервуар для смазочного материала, резервуар для абразивного материала, дозирующий узел для дозирования смазочного материала, дозирующий узел для дозирования абразивного материала, подающее устройство для подачи смазочного материала, подающее устройство для подачи абразивного материала и общую дозирующую форсунку. При этом подающие устройства для подачи смазочного материала и для подачи абразивного материала отделены друг от друга и входят в общую дозирующую форсунку. Оптимизирующая коэффициент трения смесь образуется из смазочного и абразивного материалов только во время её дозирования в зазор между колесом и рельсом. При этом предусмотрен дополнительный трубопровод для сжатого воздуха, который входит в общую дозирующую форсунку. Способ дозирования оптимизирующей коэффициент трения смеси в виде смазочного материала и абразивного материала в зазор между колесом и рельсом. Технический результат заключается в повышении эффективности и надежности дозирования оптимизирующей коэффициент трения смеси. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 2 ил.

Формула