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Bei schienengebundenen Fahrzeugen ist die Reibung zwischen Rädern und Fahrbahn, also der
Lauffläche der Schienen, wesentlich geringer als bei Strassenfahrzeugen zwischen den Gummireifen und der
Strassenoberfläche. Bei allen Fahrzeugen, und so auch bel den schienengebundenen Fahrzeugen, müssen bei Richtungsänderungen zusätzliche Kräfte zwischen Rädern und Untergrund aufgebracht werden, welche zur Abnützung beider führen. Bel den schienengebundenen Fahrzeugen treten die Kräfte zwischen der
Flanke des Kopfteiles der Schiene und der inneren Spurkranzfläche auf. Um die Reibung zu verringern, ist es bekannt, im Kurvenbereich Schmiermittel vorzusehen.
Diese Schmiermittel müssen sowohl orts- als auch mengenmässig exakt appliziert werden, um einerseits die Kraftübermittlung zwischen Rad und Schienenlauf- fläche nicht zu verringern und anderseits, um durch eine zu geringe Schmiermittelmenge eine unerwünscht hohe Reibung zu vermeiden.
Zur Aufbringung der Schmiermittel in den Richtungsänderungsbereichen, also insbesondere den
Kurven, bestehen zwei unterschiedliche Möglichkeiten. Es kann das Schmiermittel über eine stationär Im
Kurvenbereich angeordnete Vorrichtung oder durch eine Vorrichtung, die an der Lokomotive od. dgl. angebracht ist, aufgebracht werden.
In der EP-0 027 983 A1 wird eine Vorrichtung für die Zufuhr von Schmiermitteln im Kopfbereich einer
Schiene beschrieben, wobei durch den Schienenkopf eine Bohrung geführt ist, die ein Appli zierungsrohr für das Schmiermittel aufweist. Der besondere Nach teil einer derartigen Vorrichtung besteht dann, dass die
Schiene im Kopfbereich, also jenem Bereich, welcher die Kräfte in axialer und radialer Richtung aufnehmen muss, besonders geschwächt ist, so dass bei Streckenbereichen, die mit höherer Geschwindigkeit befahren werden, eine vorzeitige Zerstörung des Schienenkopfes verursacht wird.
Eine weitere technische Umsetzung besteht darin, dass die Vorrichtung zum Applizieren des Schmier- mittels mobil ist, also am schienengebundenen Fahrzeug, insbesondere an der Lokomotive, vorgesehen wird.
Aus der US-5, 054, 582 A wird eine Vorrichtung zum Applizieren eines Schmiermittels auf die Innenseite eines Spurkranzes bekannt, wobei das Schmiermittel als druckfester Stab ausgebildet Ist und erforderlichenfalls mechanisch gegen die Innenfläche des Spurkranzes gedrückt wird. Obwohl eine derartige Vomchtung scheinbar ein exaktes Applizieren des Schmiermittels erlaubt, muss einerseits berücksichtigt werden, dass die geringste Inkonsistenz des Schmiermittelstabes unterschiedlichste Schmiermittelmengen am Rad verursacht und dass bei jenen Streckenbereichen, In welchen keine Applizlerung von Schmiermittel erforderlich ist, die Gefahr der Schmiermittelabgabe auf das Schienenrad durch Haften des Stabes an demselben und damit in die Umwelt bedingt ist.
Zur App ! iz) erung des Schmiermittels kann dasselbe entweder für sich oder gemeinsam mit einem Trager lulu zum Einsatz gebracht werden. Aus der US-4, 425, 986 A wird eine Vorrichtung zur Aufbringung eines Schmiermittels ohne Stützung durch ein Trager lulu bekannt. Hiebei wird das Schmiermittel rn den reibungsgefährdeten Teilen im Gleisinneren des Kopfes der Schiene aufgetragen.
Um sicherzustellen, dass an allen einer Reibung unterliegenden Stellen Schmiermittel vorliegt, muss eine relativ breite Bündelung des Schmiermittelstrahles durchgeführt werden, damit die gesamte Seitenfläche des Schienenkopfes besprüht werden kann, wobei weiters keine Reduzierung der Menge durch eine tröpfchenförmige Aufteilung derselben erfolgt, so dass neben einem besonders grossen Schmiermittelverbrauch gleichzeitig eine dadurch bedingte erhöhte Belastung der Umwelt gegeben ist.
Aus der CH-570. 897 A5 wird eine Spurkranz-Schmiereinrichtung an einer Lokomotive bekannt, wobei das Schmiermittel gemeinsam mit einem Fördermedium, u. zw Druckluft, gegen die Innenfläche des Spurkranzes gesprüht wird. Zur ungestörten Appt) Z) erung des Schmiermittels ist eine zylinderförmige Hülse, welche die Austnttsdüse für das Schmiermittel-Luft-Gemisch umschliesst und nahezu bis zur Innenfläche des Spurkranzes reicht, vorgesehen. Mit einer derartigen Vorrichtung soll erreicht werden, dass sich am Rad kein Schmiermittel aufbaut und weiters die Kräfte zur Applizierung des Schmiermittels reduziert werden können, da der Einfluss der mit dem Rad an den Grenzflächen mitbewegte Luft geringer gehalten werden kann.
Eine derartige Vorrichtung weist jedoch den Nachteil auf, dass ein Austausch der Düsen, aber auch der dieselbe umgebende Hülse, nur mit erhöhtem Arbeitsaufwand durchgeführt werden kann, wobei gleichzeitig im Inneren der Hülse auf Grund eines Luftrückstaues vom Schienenrad ein Aufbau von Schmiermittel stattfindet, welcher ein vorzeitiges Zuwachsen der Düsenöffnung bedingt. Damit wird eine unregelmässige Applizierung des Schmiermittels und somit ungleichmässige Reibung und Abnützung des Rades bzw. der Schiene bedingt.
In der EP-0 274 568 A1 wird eine Vorrichtung zur Aufbringung eines Schmiermittels auf den einer Reibung unterliegenden Bereichen von Rädern beschneben, wobei der Schmiermittelstrahl aussen von
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Öffnung der Schmiermittelabgabe durch Beaufschlagung mit der zum Einsatz kommenden Druckluft bedient wird. Mit einer derartigen Vorrichtung ist sichergestellt, dass der Druckluftstrahl vor dem Schmiermittelstrahl auf das Rad gerichtet wird, so dass eine bessere Bündelung des Schmiermittelstrahles erreicht wird. Der Schmiermittelstrahl ist jedoch nicht tröpfchenförmig verteilt, so dass relativ hohe Schmiermittelmengen auf eng ausgebildeten Räumen aufgebracht werden müssen.
Damit ist, um eine entsprechende Schmierung sicherzustellen, ein hoher Schmiermittelverbrauch und damit oftmaliger Waschvorgang für den mit diesem beaufschlagten Schotter od. dgl. des Gleisoberbaues bedingt.
Aus dem praktischen Einsatz ist eine Sprühdüse mit einem Düsenkörper bekannt. welcher eine Bohrung aufweist. In diese Bohrung münden eine Schmiermittel- und eine Druckluftleitung. Weiters ist in diese Bohrung in Strahlnchtung des Schmiermittels eine Mischkammer einführbar, die ein Aussengewinde aufweist, welches mit einem Innengewinde der Bohrung kooperiert. In diese Mischkammer wird Druckluft über eine Ringbohrung und radiale, gegebenenfalls tangentiale, Bohrungen eingeleitet. In die Mischkammer reicht weiters ein axial eingeführter Schmiermittelzuführungsteil, welcher über eine Schraube dichtend in der Mischkammer gehalten ist.
Dieser Schmiermittelzuführungsteil weist Im Inneren eine in Schmiermittelstrahlrichtung abgesetzt sich verjüngende Bohrung auf, wobei die verjüngte Bohrung radiale Austrittsbohrungen für das Schmiermittel aufweist. Die Zufuhr des Schmiermittels erfolgt über eine äussere Ringnut In den Mischkammerteil, In welche die Schmiermittelleitung mündet und in eine äussere Ringnut des Schmier- mittelzuführungsteiles, welche mit der äusseren Ringnut des Mischkammerteiles über Bohrungen verbunden ist. Eine derartige Sprühdüse weist den Nachteil auf, dass sowohl die Zuführung der Druckluft als auch des Schmiermittels über ringförmige Nuten erfolgt, wobei die Zuleitung des Schmiermittels über zwei ringförmige Nuten erhöhte Wartungsarbeiten bedarf, um eine regelmässige Schmierung sicherzustellen.
Ist die Schmiermittelzufuhr nicht funktionstüchtig, so wird zwar Druckluft gegen das Schienenrad gefördert, eine Schmiermittelzufuhr erfolgt allerdings nicht. Die spezifische Anordnung erfordert weiters eine überlange Dimensionierung der Mischkammer, so dass ein hoher Energieverbrauch In derselben verursacht ist. Weiters Ist die Befestigung der einzelnen Teile der Düse durch gegenseitiges Verschrauben realisiert, so dass relativ feingängige Gewinde zum Einsatz kommen müssen, die dem rauhen Bahnbetneb nur mit besonderer Sorgfalt gewachsen sind.
Eine weitere Vorrichtung zur Applizlerung von Schmiermitteln, die aus der Praxis bekannt ist und von welchem Stand der Technik die vorliegende Erfindung ausgeht, weist einen Düsenkörper auf, In welchem eine Druckluftleitung und eine Schmiermittelleitung münden. Im Düsenkörper ist ein Ventil für das Schmiermittel angeordnet. Dasselbe wird über Druckbeaufschlagung mit dem Schmiermittel geöffnet, wobei das Ventil aus einer Überwurfmutter, mit welcher dasselbe gegen den Düsenkörper gehalten wird, ragt. Der Verschluss des Ventiles erfolgt über ein entgegen die Spritznchtung beim Schliessen bewegter Ventilerschlusskörper.
Dieser Ventilverschlusskörper verursacht gleichzeitig eine Streuung des aus dem Düsenkörper austretenden Schmtermittelstrahles, der aussen von einem ringförmigen Luftstrahl umgeben 1St. Eine derartige Vorrichtung ermöglicht zwar eine störungsfreie Zufuhr des Schmiermittels zum und vom Düsenkörper, jedoch ist der Strahl gering gebündelt, wobei gleichzeitig die Zerteilung des Strahles nur untergeordnet und in unterschiedlich grossen Portionen stattfindet, so dass eine, bezogen auf den Umfang des Rades, diskontinuierliche Schmierung erfolgt.
Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt. eine Misch- und Sprühvornchtung zum Aufbnngen von Schmiermitteln zu schaffen, welche die angegebenen Nachteile vermeidet
Die erfindungsgemässe Misch- und Sprühvorrichtung zum Aufbnngen von Schmiermitteln auf den Spurkranz von Rädern schienengeleiteter Fahrzeuge, insbesondere Triebfahrzeuge, Steuerwägen od.
dgl., mit zumindest einem über eine Druckluftleitung mit einer Druckluftquelle und über eine Schmiermittelleitung mit einer Schmiermittelquelle fluiddicht verbundenen Düsenkörper, In welchem ein im wesentlichen rotationssymmetnsch ausgebildeter mehrteiliger Einsatz über einen diesen übergreifenden, eine Austnttsöff-
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der Austrittsrichtung des Schmiermittels auf ein Gewinde des Düsenkörpers aufschraubbar ist, besteht im wesentlichen dann, dass der Einsatz einen inneren Schmiermittelzuführungsteil und einen diesen teilweise umschliessenden Mischkammerteil mit einer Mischkammer aufweist, in die für das aus dem Schmiermittel- zuführungsteil eintretende Schmiermittel Bohrungen und für die Druckluft Bohrungen münden,
die quer zur Austrittsrichtung des Schmiermittels, insbesondere tangential zum Schmiermittelzuführungsteil, verlaufen, wobei Im Mtschkammerteil ein vorzugsweise in Achsnchtung verlaufende Bohrung mit einer Austrittsöffnung für das austretende Schmiermittel-Druckluft-Gemisch vorgesehen ist.
Dadurch, dass der Einsatz m Düsenkörper über einen Halteteil mit Gewinde an demselben gehalten ist, wobei diese entgegen die Strahlrichtung, also von vorne, auf den Düsenkörper aufgebracht werden kann, ist es möglich, die Mischkammer In ihrer Axialerstreckung den erwünschten Erfordernissen entsprechend auszubilden, so dass kein zu grosser Energieverbrauch In derselben stattfindet, womit eine erwünschte hohe Zerstäubung des Schmiermittel-
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strahles und gleichzeitig axialer Beschleunigung der Tröpfchen des Schmiermittels erfolgen kann. Weiters kann mit einem Halteteil der mehrteilige Einsatz im Sprühdüsenteil festgelegt werden.
Dadurch, dass der Einsatz einen inneren Schmiermittelzuführungsteil und einen diesen teilweise umschliessenden Mischkam- merteil aufweist, kann bei Wartungsarbeiten eine besonders einfache Reinigung dieser beiden Teile erfolgen. Tritt sowohl das Schmiermittel als auch die Druckluft in die Mischkammer radial, bezogen auf die Achse der rotationssymmetrisch ausgebildeten Mischkammer, ein, so kann eine besonders gute Bündelung des Strahles erreicht werden, die noch durch einen tangentialen Eintritt der Druckluft, bezogen auf die Aussenkontur des in die Mischkammer ragenden Teiles des Schmiermittelzuführungsteiles und gegebenenfalls des Schmiermittels, erhöht werden kann.
Mit einer vorzugsweise In Achsrichtung verlaufenden Bohrung aus der Mischkammer für das Schmiermittel-Druckluft-Gemisch wird jegliche zusätzliche axiale Verzögerung des Strahles vermieden.
Beträgt die axiale Längserstreckung der Bohrung der Mischkammer zumindest das 1, 0-fache, insbesondere das bis 3-fache, des Durchmessers der zylindrischen Bohrung, so Ist eine axiale Ausrichtung des Strahles des Schmiermittel-Luft-Gemisches unter Berücksichtigung der Viskosität des Schmiermittels und der erwünschten Auffächerung des Strahles gewährleistet.
Sind der Durchmesser der Bohrung der Mischkammer und der Durchmesser der Austrittsöffnung ident, so ist eine Bündelung des Strahles entlang der gesamten Bohrung gewährleistet und es tritt keine Zerfächerung desselben ausserhalb der Düse ein.
Ist der Schmiermittelzuführungsteil in einer Bohrung des Düsenkörpers fluiddicht mit der Schmiermittelleitung verbunden und mit einer eine gleichbleibende Querschnittsfläche aufweisende Hauptbohrung versehen, an welche die In der Mischkammer mündende quer verlaufende, z. B. radiale, Bohrungen angeschlossen sind, so ist ein strömungstechnisch besonders günstig ausgebildeter Verlauf des Schmiermittels gewährleistet, wobei der Schmiermittelzuführungsteil besonders einfach penodisch gereinigt werden kann.
Ist im Schmiermittelzuführungsteil In Austnttsrichtung des Schmiermittels gesehen vor der Hauptbohrung eine sich zur Hauptbohrung verjüngende Ausnehmung vorgesehen, so kann das Schmiermittel mit besonders geringer strömungsmässigen Belastung in die Hauptbohrung eingeleitet werden.
Ist die Querschnittsfläche der In die Mischkammer mündenden Bohrungen für die Schmiermittelzufuhr kleiner als Jene der Hauptbohrung, so werden Verunreinigungen in den quer zur Achse verlaufenden Bohrungen festgehalten, die besonders einfach von aussen gereinigt werden können.
Weist der in die Mischkammer ragende Abschnitt des Schmiermittelzuführungsteiles in der Aussenkontur die Form eines Kegels, insbesondere eines Kegelstumpfes, auf, so kann der Schmiermittelzuführungstell gemeinsam mit dem Halteteil in besonders einfacher Weise zur Zuführung zur dienen.
Weist der Schmiermittelzuführungsteil In Austnttsrichtung des Schmiermittels vor dem die Form eines Kegels bzw. Kegelstumpfes aufweisenden Abschnitt einen zylinderförmigen Abschnitt auf, in welchem die Bohrung für die Schmiermittelzufuhr angeordnet sind, so kann eine besonders genau definierte axiale und radiale Beschleunigung dem Schmiermittel erteilt werden.
Sind die in die Mischkammer mündenden Bohrungen für die Druckluft ! m Bereich des die Form eines Kegels bzw. Kegelstumpf aufweisenden Abschnittes des Schmiermittelzuführungsteiles vorgesehen, so wird der Druckluft zusätzlich eine besonders starke axiale Beschleunigung erteilt.
Ist zwischen dem Einsatz, insbesondere dem Mischkammerteil und dem Haltetell ein ringförmiger Raum vorgesehen, In den die Druckluftleitung mündet, so kann ein relativ grosser Druckausgleichsraum gebildet werden, womit die einzelnen Bohrungen des Mischkammerteiles gleichmässig mit der Druckluft beaufschlagt werden können, so dass ein symmetrischer Sprühtet mit symmetrischer Aufteilung des Sprühmittels gewährleistet ist.
Ist zwischen dem Mischkammerteil und dem Halteteil eine Dichtung, insbesondere eine O-Rmg- Dichtung angeordnet, so ist sichergestellt, dass die aus der Düse austretende Luft In ihrer Gesamtheit aus der Mischkammer strömt.
Ist die Austnttsöffnung der Bohrung aus der Mischkammer in Austnttsnchtung des Schmiermittels gesehen in der Höhe einer, insbesondere vor einer, RIngfläche des Haltetelles angeordnet, so ist die Austnttsöffnung vor mechanischen Zerstörungen besonders einfach und sicher geschützt, womit selbst nach langen Betriebszeiten ein gleichmässiger rotationssymmetrisch ausgebildeter Strahl des SchmiermittelLuft-Gemisches sichergestellt ist.
Ist zwischen dem Halteteil und dem Düsenkörper eine Metaiidichtung, insbesondere eine Kupferdich- tung, angeordnet, so ist auch in diesem Bereich jeglicher Verlust an Druckluft und gegebenenfalls Austntt von Schmiermittel besonders einfach verhindert
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen :
Fig. 1 In schematischer Darstellung eine Einrichtung zum Besprühen von Spurkränzen,
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Fig. 2 einen Düsenkörper samt Düse vor einem Spurkranz eines Rades,
Fig. 3 den Schnitt durch einen Düsenkörper samt Einsatz und Halteteil und
Fig. 4 den Schnitt durch den Einsatz für einen Düsenkörper gemäss Fig. 3 in vergrösserter Darstellung.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Einrichtung zum Schmieren des Spurkranzes von Rädern, beispielsweise eines Triebfahrzeuges oder Steuerwagens, weist einen Druckluftbehälter 1 mit Luft unter einem Druck von 5 bar bis 10 bar auf. Aus diesem Behälter gelangt die Luft über die Druckluftleitung 2, das Ventil 3 zu den Sprüheinrichtungen 4, 5 und zur Pumpe P. Im Behälter 6 ist ein Schmiermittel vorgesehen, das über die Schmiermittelleitung 7 unter Vordruck zur mit der Druckluft angetriebenen Pumpe P und über das Ventil 8 zu den Sprüheinrichtungen 4 und 5 gelangt. Es kann auch für jede Sprüheinrichtung je eine Pumpe vorgesehen sein. Das Schmiermittel wird unter einem Druck von ca. 2 bar in Abhängigkeit von der Viskosität des Schmiermittels und dem Gesamtströmungswiderstand zur Sprüheinnchtung gefördert.
Um zu verhindern, dass Schmiermittel oder Druckluft in den jeweiligen anderen Behälter bzw. in die entsprechenden Leitungen gelangt, können im Bereich der Sprüheinrichtung in den Leitungen jeweils nicht dargestellte Rückschlagventile vorgesehen sein. Der Sprühvorgang wird nun derart eingeleitet, dass unmittelbar vor Einlangen des Triebfahrzeuges, Waggons od. dgl. im Gleisbereich, wo eine Schmierung erwünscht ist. das Ventil 3 geöffnet wird und damit gleichzeitig die Pumpe P betätigt und das Ventil 8 entweder geöffnet oder in Offenstellung gehalten wird. Das Schmiermittel wird hiebei m einer Menge von 5 ml bis 50 ml abgegeben. Die Abgabe des Schmiermittels kann entweder in Form eines Strahles oder in Form mehrer Impulse erfolgen. Die Viskosität des Schmiermittels kann z.
B. 100 cP bis zur Konsistenz von Schmierfetten betragen, so dass der Bereich eines mittelviskosen Schmieröles bis fliessfähigen Fettes besonders leicht verarbeitet werden kann. Noch vor Verlassen des eine Schmierung erforderlich machenden Gleisbereiches wird die Pumpe abgeschaltet und auch die Pressluftzufuhr unterbrochen, da das am Inneren des Spurkranzes anhaftende Schmiermittel für das Verlassen des Bereiches noch ausreichend ist.
Der In Fig. 2 dargestellte Düsenkörper 9 weist zwei Öffnungen 10 auf, über welche mittels Schrauben der Düsenkörper 9 im Bereich der Räder am Fahrzeug montiert werden kann. Der Düsenkörper ist mit einer Druckluftleitung 2 und einer Schmiermittelleitung 7 fluiddicht verbunden. Die Überwurfmutter 11 hält den nicht dargestellten Einsatz in einem Abstand a von ca. 20 mm zur Inneren Fläche 12 des Spurkranzes des Schienenrades 13. Der Düsenkörper 9 ist ca. 160. in Drehrichtung vor dem Berührungspunkt des Schienenrades auf der Schiene (nicht dargestellt) angeordnet.
In Fig. 3 ist der Düsenkörper 9 im Schnitt dargestellt, wobei die Druckluftleitung 2 und Schmiermittelleitung 7 als solche nicht wiedergegeben sind, und nur die entsprechenden Gewindeöffnungen 14, 15 für dieselben abgebildet sind. Von der Gewindeöffnung 15 geht eine Leitung 16 aus, die In einer Bohrung 17 des Düsenkörpers 9 mündet. In dieser Bohrung ist ein zweiteiliger Einsatz 18 mit einem Schmiermittelzu- führungsteil 18a und einem Mischkammerteil 18b angeordnet. Der Einsatz 18 Ist über die Überwurfmutter 11 in dem Düsenkörper 9 gehalten. Die Abdichtung zwischen Düsenkörper 9 und Überwurfmutter 11 erfolgt über eine ringförmige Kupferdichtung 34.
Der Schmiermittelzuführungsteil 18a ist in der Bohrung 17 des
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! erm ! ttetie ! tungSchmiermittels verbleiben somit im Bereich der Bohrungen 22 und können damit von aussen bel demontiertem Einsatz leicht entfernt werden. Die Bohrungen 22 sind in einem zylinderförmigen Abschnitt 24 angeordnet, unter welchem ein kegelstumpfförmiger Abschnitt 25 In die Mischkammer ragt. Der Durchmesser der Bohrung 22 beträgt 1 mm, so dass das Schmiermittel bel keiner Druckbelastung In der Bohrung
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dichtet über eine O-Ring-Dichtung 26 gegenüber dem Düsenkörper 9 ab. Die Druckluft gelangt nun über die Druckluftleitung 2, die Druckluftleitung 27 in den Ringraum 28 zwischen Mischkarnmerteil 18b und Überwurfmutter 11.
Dieser ringförmige Raum 28 ist nach unten durch den O-Ring 29 abgedichtet. Die Luft tntt von dem ringförmigen Raum 28 über die quer zur Achse des Schmiermittelzuführungsteiles 18a, die der Austrittsnchtung b des Schmiermittels entspricht, angeordneten Bohrungen 30 in die Mischkammer ein Die Bohrungen 30 sind auch tangential angeordnet zu dem Bereich der Bohrungen 22 des Schmiermittelzu- führungsteiles 18a, der in die Mischkammer ragt.
Wie besonders deutlich aus Fig. 4 ersichtlich, weist der Mischkammerteil 18b eine Bohrung 33 mit einer Austrittsöffnung 31 auf, die nicht abgefast od. dgl. ist, so dass ein durchgehender Querschnitt der
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äusseren Ringfläche 32 der Überwurfmutter 11 angeordnet und ist somit von Zerstörungen weitgehendst geschützt. Die axiale Längserstreckung x der Bohrung beträgt 2 mm, wohingegen der Durchmesser d 1, 5 mm beträgt.