AT504126B1

AT504126B1 - Einrichtung zum aufbringen von schmiermitteln auf die lauffläche von schienen für schienenfahrzeuge

Info

Publication number: AT504126B1
Application number: AT0153906A
Authority: AT
Inventors: Christian Gunacker; Bernhard Ing Nowak
Original assignee: Gunacker Richard
Priority date: 2006-09-14
Filing date: 2006-09-14
Publication date: 2008-03-15
Also published as: AT504126A4; US8196706B2; US20090095570A1

Description

2 AT 504 126 B1

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Aufbringen von Schmiermitteln auf die Lauffläche von Schienen für Schienenfahrzeuge, bei welcher an der der Anlagefläche für den Spurkranz der Laufräder abgewandten Außenfläche des Schienenkopfes wenigstens eine nach oben gerichtete Ausgabedüse für Schmiermittel vorgesehen ist.

Dies dient dazu, vor allem in Gleisbögen, die charakteristischen Quietschgeräusche und damit verbundenen Abnutzungserscheinungen bzw. Riffelung der Schiene zu vermeiden, die durch den Schlupf der Laufräder der starren Achse des Schienenfahrzeugs in einem Kurvenbogen auf Grund der unterschiedlichen zurückgelegten Wegstrecke bedingt sind.

Bei einer bekannten Einrichtung wird das Schmiermittel von unten durch Schrägbohrungen durch die Schiene bis hin zum Schienenkopf gedrückt und dort durch die Laufräder des Schienenfahrzeuges verteilt. Diese Ausführungsform schwächt jedoch die Statik des Schienenkopfes und ist daher von Schienennetzbetreibern nicht erwünscht.

Eine weitere bekannte Einrichtung der genannten Art betrifft das Aufbringen von Schmiermitteln mittels einer an die Seitenfläche des Schienenkopfes angelegten Schmiermittelausgabedüse. Das Schmiermittel wird bei dieser Einrichtung mittels Pumpe aus einem Vorratsbehälter von der Seite her zum Schienenkopf gedrückt, wobei das Schmiermittel so weit nach oben gedrückt wird, dass das Laufrad des Schienenfahrzeuges das Schmiermittel erfassen kann und dieses über die Lauffläche des Schienenkopfes verteilt. Ein Nachteil dieser Einrichtung ist, dass die Schmiermittelmenge nicht gut dosierbar ist und somit einerseits zu Verlusten und zu Umweltbelastungen führt und andererseits nicht vermieden werden kann, dass zu große Mengen an Schmiermittel aufgebracht werden, was zu einer Verminderung der Traktion und damit auch der Haftung beim Bremsen führen kann. Weiters ist der Aufbau des Schmiermittelwulstes an der Aufbringungsstelle von der Viskosität des Schmiermittels abhängig. Die Viskosität des Schmiermittels ist wiederum sowohl von der Schmiermitteltemperatur als auch von der Schienentemperatur abhängig, sodass bei höheren Temperaturen und damit geringeren Viskositäten Schmiermittel seitlich abfließen kann, bevor es vom Laufrad erfasst wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welcher die Schmiermittelmenge gut dosiert werden kann, wodurch die oben erwähnten Nachteile, nämlich der hohe Schmiermittelverlust und die dadurch hervorgerufenen Umweltschäden verringert bzw. verhindert werden, insbesondere aber eine Verringerung der Haftung der Räder an der Schienenlauffläche vermieden ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass oberhalb jeder Ausgabedüse eine auf die Oberkante der Ausgabedüse und den Schienenkopf gerichtete Luftdüse eingesetzt ist. Damit wird erreicht, dass nur eine geringe Menge an Schmiermittel von der Ausgabedüse an die obere Rundung der Seitenflanke des Schienenkopfes ausgegeben wird, und das Schmiermittel dann mit Blaseluft aus einer über der Oberkante der Ausgabedüse und dem Schienenkopf angeordneten Luftdüse über die obere Rundung des Schienenkopfes gedrückt und quer über die Lauffläche des Schienenkopfes als Film verteilt wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die Luftdüse horizontal oder in Bezug auf die Horizontale um bis zu 10 ° nach oben gerichtet einstellbar angeordnet sein. Die Einstellbarkeit der Ausrichtung der Luftdüse hat den Vorteil, dass der aus der Luftdüse austretende Blaseluftstrahl das ausgebrachte Schmiermittel optimal über die obere Rundung der Seitenflanke des Schienenkopfs drücken und über die Lauffläche des Schienenkopfs verteilen kann, d.h. das der Blaseluftstrahl auf das aus der Ausgabeöffnung der Schmiermittelausgabedüse austretende Schmiermittel wirkt, ohne dass Schmiermittel ungenutzt wegrinnen kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Luftdüse eine Flachstrahldüse, vorzugsweise eine Winkeldüse, sein. Eine Flachstrahldüse bietet den Vorteil, dass der auf das Schmiermittel wirkende Blaseluftstrahl im Verhältnis zur Breite der Schmiermittels unmittelbar 3 AT 504 126 B1 nach der Ausgabeöffnung der Schmiermittelausgabedüse breit ist und so das Schmiermittel gleichmäßig und als dünnen Film über die Lauffläche des Schienenkopfes verteilt wird. Ein punktförmiger Blaseluftstrahl würde nur das im Auftreffbereich befindliche Schmiermittel verteilen, anstelle einen gleichmäßigen und dünnen Schmiermittelfilms auszubilden, wobei beim Auftreffen eines scharfen punktförmigen Strahles das Schmiermittel im angrenzenden Bereich wegspritzen wird, ohne auf die Schienenlauffläche zu gelangen. Weiters kann wie angeführt die Luftdüse auch als Winkeldüse ausgebildet sein, wodurch die seitliche Ausladung der Einrichtung verringert wird. Die Ausbildung der Düse in der vorliegenden Anmeldung hängt erstens von der Ausrichtung der Luftdüse und zweites von der Anordnung der Luftdüse im Bezug auf die Schmiermittelausgabedüse ab. Die exakte Ausbildung der Luftdüse ist so gewählt, dass möglichst der gesamte Blaseluftstrahl auf das Schmiermittel wirkt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann eine Prozesssteuereinheit für das Aufbringen einer definierten mit der Ausgabedüse ausgegeben Menge an Schmiermittel vorgesehen sein. Dabei kann die die Prozesssteuerungseinheit für die Umwandlung einer oder mehrerer Prozesseingangsgrößen in Steuerungsausgangsignale für die Schmiermittelmenge und die Luftmenge bzw. den Druck für die Blaseluft eingerichtet sein. Diese individuelle Steuerung der Komponenten bietet gegenüber den im Stand der Technik bekannten Einrichtungen den Vorteil, dass einerseits die Schmiermittelmenge dosiert werden kann und andererseits die für die Verteilung des Schmiermittels über die Lauffläche des Schienenkopfs verantwortliche Blaseluft - sowohl Menge als auch Druck - gesteuert werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform können die Prozesseingangsgrößen die Viskosität des Schmiermittels beeinflussende Parameter, vorzugsweise die Schmiermitteltemperatur und die Schienentemperatur sein. Weiters können die Prozessausgangsgrößen die Schmiermittelmenge, der Druck und die Menge der Blaseluft und /oder Beblasungsdauer sein. Die Viskosität und somit die Fließeigenschaften des Schmiermittels hängen auch von der Temperatur ab. Im Allgemeinen ist das Schmiermittel umso flüssiger, desto höher die Temperatur ist. Daraus folgt, dass bei niedriger Viskosität des Schmiermittels weniger Schmiermittel auf den Schienenkopf aufgebracht werden muss und damit eine geringere Blaseluftmenge bzw. ein geringerer Blaseluftdruck erforderlich ist, um das Schmiermittel über die obere Rundung der Flanke des Schienenkopfs zu drücken und in weiterer Folge auf der Lauffläche des Schienenkopfs zu verteilen.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Druck der Blaseluft im Bereich von 5 bis 8 bar gewählt sein, wobei bei dickflüssigeren Schmiermitteln ein höherer Druck der Blaseluft erforderlich sein wird.

Die Schmiermittel zur Verwendung mit der Einrichtung der vorliegenden Verbindung bestehen im Allgemeinen aus einem synthetischen Schmierfett, Verdickern, Metallzusätze und Sulfate. Bevorzugt kann das Schmiermittel aus den Viskositätsklassen (nach NGLI) von 000 bis 3 ausgewählt sein. Die Auswahl der Viskositätsklasse des Schmiermittels wird je nach Anwendung und Klimabedingungen variieren.

In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung können die Blaseluftzufuhr und die Schmiermittelzufuhr über elektrische oder pneumatische Schaltventile gesteuert werden. Die Verwendung von elektrischen und pneumatischen Schaltventilen bietet den Vorteil, dass die Steuerung der Einrichtung nicht nur einfach gestaltet werden kann sondern auch im Verhältnis zur Schmiermittelausgabe- bzw. Beblasungsdauer ohne große Zeitverzögerung auf die entsprechenden Signale ansprechen kann.

In einer weiteren Ausführungsform kann der Aufbringungszyklus bestehend aus Schmiermittelauftragung, Druckbeaufschlagung und Verteilung über den Schienenkopf, eines auf die charakteristische Geräuschentwicklung ansprechende Sonde, vorzugsweise durch einen Schwin-gungs-/Frequenzaufnehmer, wie zum Beispiel einem Audiomikrophon ausgelöst werden. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass das Schmiermittel nur dann auf die Gleiskörper, ins- 4 AT 504 126 B1 besondere Gleisbögen, aufgebracht wird, wenn auf Grund des charakteristischen „Quietschen“ signalisiert wird, dass die auf dem Gleiskörper vorhandene Schmiermittelmenge zu gering ist. In einer alternativen Ausführungsform kann schließlich der Aufbringungszyklus bestehend aus Schmiermittelauftragung, Druckbeaufschlagung und Verteilung über den Schienenkopf, durch eine Zähleinrichtung ausgelöst werden, die nach Überschreiten einer vorher definierten Zahl von Zügen einen Impuls an die Prozesssteuereinheit sendet.

Die erfindungsgemäße Einrichtung kann an jeder beliebigen Stelle des Gleiskörpers angebracht werden, vorzugsweise jedoch bei Gleisbögen, da speziell bei diesen die obgenannten Abnutzungserscheinungen bzw. charakteristischen Riffelungen der Schienenoberfläche auftreten. Weiters ist zu erwähnen, dass eine unterschiedliche Anzahl der erfindungsgemäßen Einrichtungen an dem Gleiskörper installiert werden kann und von Faktoren wie den Umweltbedingungen, der Frequenzhäufigkeit der Schienenfahrzeuge, der Länge des Zuges etc. abhängt. Die Schmiermittelmenge wird aufgrund gleichlanger Schmiermittelzuleitungsschläuche gleichen Innendurchmessers gleichmäßig auf die einzelnen Einheiten aufgeteilt.

Der Gegenstand der Erfindung wird nachstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und der beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigt,

Figur 1 eine schematische Darstellung der an einer Schiene montierten Einrichtung der vorliegenden Erfindung, wobei die Blaseluftdüse horizontal ausgerichtet angeordnet ist;

Figur 2 eine schematische Darstellung der an einer Schiene montierten Einrichtung der vorliegenden Erfindung, wobei die Blaseluftdüse in Bezug auf die Horizontale um 10° nach oben gerichtet angeordnet ist;

Figur 3 schematisch die Anordnung bei aus der Schmiermittelausgabedüse der Einrichtung auf die obere Rundung der Flanke des Schienenkopfes ausgegebenem Schmiermittel;

Figur 4 schematisch die Anordnung bei Beginn der Einwirkung der durch die Blaseluftdüse der Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf das Schmiermittel aufgebrachten Blaseluft; Figur 5 schematisch die Anordnung bei durch die Blaseluft auf dem Schienenkopf verteiltem dünnem Schmiermittelfilm.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Schmiermittelausgabedüse 1, die auf die obere Rundung der Flanke des Schienkopfes 3 gerichtet ist, und eine Blaseluftdüse 2 vorgesehen, die entweder horizontal (Fig. 1) oder in Bezug auf eine Horizontale um bis zu 10° nach oben gerichtet (Fig. 2) über der Schmiermittelausgabedüse 1 angeordnet ist. Die Schmiermittelausgabedüse 1 und Blaseluftdüse 2 sind auf der dem Spurkranz 5 des Laufrads 4 abgewandeten Seite der Schiene angeordnet. Die Schmiermittelausgabedüse 1 ist mittels Ausgabedüsenhalterung 7 über ein Drehgelenk 10 an einem, ein Langloch 9 enthaltendes Halteelement 8 drehbar befestigt, welches wiederum über ein Drehgelenk 11 an dem Klemmstück 13 der Schienenhalterung befestigt ist. Das Klemmstück 13 zusammen mit dem Schienenhalter 12 fixiert die Schiene auf der Schwelle 14. Die Blaseluftdüse 2 wird durch die Luftdüsehalterung 6, welche an der Schmiermittelausgabedüse 1 fixiert ist, relativ zu der Schmiermittelausgabedüse 1 in Position gehalten. Das Schmiermittel 17 sowie die Blaseluft 19 werden über entsprechende Zuleitungen 15, 16 den jeweiligen Düsen 1, 2 zugeführt. Die Schmiermittelausgabedüse 1 bzw. die Blaseluftdüse 2 können mittels der beiden Drehgelenke 10, 11 und des im Haltelement 8 befindlichen Langloches 9 in die optimale Position in Bezug auf die obere Rundung des Schienenkopfes 3 gebracht werden, wobei die Schmiermittelausgabedüse 1 an den Schienenkopf an der Schmiermittelausgabestelle 18 angelegt ist.

Das Schmiermittel 17 wird aus einem Schmiermittelsvorratsbehälter mittels Pumpe über die Schmiermittelzuleitung 15 zu der Schmiermittelausgabedüse 1 befördert und an der Schmiermittelausgabestelle 18 ausgeben (Fig. 3). Die Schmiermittelmenge wird über die Förderleistung bzw. Pumpdauer gesteuert, wobei die Schmiermittelmenge bei Bedarf von der Prozesssteuereinheit aufgrund der Schienentemperatur bzw. Schmiermitteltemperatur ermittelt wird. Im nächsten Schritt wird über ein pneumatisches Schaltventil die Blaseluft 19 über die Blaseluftzu-

Claims

5 AT 504 126 B1 leitung 16 zu der Blaseluftdüse 2 geleitet und die Blaseluft 19 drückt das an der Schmiermittelausgabestelle 18 an der Oberkante der Düse 1 austretende Schmiermittel 17 über die obere Rundung des Schienenkopfs 3 (Fig. 4). In weitere Folge verteilt der flache Strahl der Blaseluft das Schmiermittel 17 gleichmäßig quer über die Lauffläche 21 des Schienenkopfs 3, um einen dünnen Schmiermittelfilm 20 zu ergeben (Fig. 5). Nach Abschluss des Verteilens des Schmiermittels 17 wird die Blaseluft-Zufuhr durch ein pneumatisches Schaltventil beendet und das Schmiermittel 17 wird dann durch die Laufräder 4 des Schienenfahrzeugs weiter verteilt, wobei die Blasdauer von der Prozesssteuereinheit basierend auf dem Druck der Blaseluft, Schienen-und Schmiermitteltemperatur, ermittelt und eingestellt wird. Somit ist ein Aufbringungszyklus abgeschlossen. Ein neuer Aufbringungszyklus wird dann zum Beispiel durch ein Audiomikrophon, welches das charakteristische „Quietschen“ der Schienenfahrzeuge wahrnimmt, oder ein Zählwerk, das die Anzahl der vorbeilaufenden Räder zählt, indem ein entsprechendes Signal an die Prozesssteuerungseinheit gesendet wird, ausgelöst. Wird ein neuer Aufbringungszyklus ausgelöst, dann wird eine aufgrund der Viskosität vorbestimmte Menge an Schmiermittel 17 durch die Schmiermittelausgabedüse 1 auf die obere Rundung des Schienenkopfes 3 ausgebracht und je nach Viskosität des Schmiermittels 17 für 1 bis 2 Sekunden mit einem Druck von 5 bis 8 bar beblasen, um das Schmiermittel 17 gleichmäßig quer über die Lauffläche des Schienenkopfes zu verteilen. Die benötigte Luftmenge liegt dabei im Bereich von 8 bis 20 Liter /Sekunde. Patentansprüche: 1. Einrichtung zum Aufbringen von Schmiermittel (17) auf die Lauffläche (21) von Schienen für Schienenfahrzeuge, bei welcher an der der Anlagefläche für den Spurkranz (5) der Laufräder (4) abgewandten Außenfläche des Schienenkopfes (3) wenigstens eine nach oben gerichtete Ausgabedüse (1) für Schmiermittel (17) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass oberhalb jeder Ausgabedüse (1) eine auf die Oberkante der Ausgabedüse (1) und den Schienenkopf (3) gerichtete Luftdüse (2) vorgesehen ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftdüse (2) horizontal oder in Bezug auf die Horizontale um bis zu 10 0 nach oben gerichtet einstellbar anordenbar ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet dass, die Luftdüse (2) eine Flachstrahldüse, vorzugsweise eine Winkeldüse, ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass weiters eine Prozesssteuereinheit für das Aufbringen einer definierten mit der Ausgabedüse (1) ausgegeben Menge an Schmiermittel (17) vorgesehen ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesssteuerungseinheit für die Umwandlung einer oder mehrerer Prozesseingangsgrößen in Steuerungsausgangsignale für die Schmiermittelmenge und die Luftmenge bzw. den Druck für die Blaseluft (19) eingerichtet ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesseingangsgrößen die Viskosität des Schmiermittels (17) beeinflussende Parameter, vorzugsweise die Schmiermitteltemperatur und die Schienentemperatur sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Prozessausgangsgrößen die Schmiermittelmenge, der Druck und die Menge der Blaseluft (19) und /oder Bebla- 6 AT 504 126 B1 sungsdauer sind.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, wobei der Druck der Blaseluft (19) im Bereich von 5 bis 8 bar wählbar ist.
9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Schmiermittel (17) aus den Viskositätsklassen von 000 bis 3 ausgewählt ist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Blaseluftzufuhr und/oder die Schmiermittelzufuhr über elektrische oder pneumatische von der Prozesssteurereinheit betätigbare Schaltventile gesteuert ist.
11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auslösung des Aufbringungszyklus bestehend aus Schmiermittelauftragung, Druckbeaufschlagung und Verteilung über den Schienenkopf (3), eines auf die charakteristische Geräuschentwicklung ansprechende Sonde, vorzugsweise ein Schwingungs-/Frequenzaufnehmers, wie zum Beispiel einem Audiomikrophon vorgesehen ist.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Auslösung des Aufbringungszyklus bestehend aus Schmiermittelauftragung, Druckbeaufschlagung und Verteilung über den Schienenkopf (3), eine Zähleinrichtung vorgesehen ist, die nach Überschreiten einer vorher definierten Zahl von Zügen einen Impuls an die Prozesssteuereinheit sendet. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen