CN101663437A

CN101663437A - 用于道床的泡沫充填的方法和装置

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Publication number: CN101663437A
Application number: CN200880013000A
Authority: CN
Inventors: W·波利克; J·沃思; A·彼得森
Original assignee: Hennecke GmbH
Current assignee: Hennecke GmbH
Priority date: 2007-04-24
Filing date: 2008-04-12
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2028-04-12
Also published as: MX2009011240A; CA2684082A1; RU2448211C2; CN101663437B; UA94815C2; JP4960499B2; BRPI0810398B1; US20100140367A1; DE102007019669A1; AU2008241025A1; RU2009143327A; WO2008128665A1; BRPI0810398A2; KR101468245B1; EP2150652B1; AU2008241025B2; JP2010525198A; EP2150652A1; ES2546207T3; KR20100015852A

Abstract

一种利用反应性塑料以用于其下方布置有路基(7)的道床的道碴结构中的空腔的部分的或完全的泡沫充填的方法和装置，其中，反应性成分在高压混合器(1，26)中被混合，且其中，反应性混合物(4)的起动时间如此地被调整，即，使得基本上当反应性混合物到达路基(7)时发泡过程才开始。

Description

用于道床的泡沫充填的方法和装置

本发明涉及这样一种方法，其利用反应性塑料(Reaktivkunststoff)而用于其下方布置有路基(Planum)的道床(Schotterbett)的道碴结构(Schottergeruest)中的空腔的部分的或完全的泡沫充填(Ausschaeumen)，其中，反应性成分(Reaktivkomponenten)在高压混合器中被混合，且其中，反应性混合物(Reaktivgemisch)的起动时间(Startzeit)如此地调整，即，基本上直至反应性混合物到达路基时发泡过程才开始。

传统的铁路轨道大致包括被放置在所谓的路基上的道床，在道床中嵌入有可由木材、混凝土或者钢材构成的枕木(Schwelle)，且在枕木上固定有铁轨。

但该已被证明可行的技术的一个大问题是由列车运行引起的道床磨损。在此，磨损被理解为由巨大的动态的水平的和垂直的轨道力(Gleiskraefte)所引起的道石(Schottersteine)的逐渐碎化。该碎化基本上因如下原因而产生，即，道石可转动且可相对彼此移动，其中，由在此产生的过度压力而使得微粒从道石上脱落。

道床的磨损最终导致须通过复杂且昂贵的维修措施来消除的轨道挠曲和在铁路轨道中的不平。在此，通过将道石补塞到轨道格下并将所补塞的道石重新压实来进行维修。

许多发明家已致力于该整个课题。

例如，文件DD 86201提出了如下任务，即，使侧向移动阻力显著提高，并建议通过如下方式来固定枕木间空间，即，通过喷洒或浇灌方法将可硬化的塑性树脂以经计量的方式(dosierend)应用到路段上，其中，塑料被粉碎或被浇灌成膜。这就是说，该专利描述了用于通过将在道碴结构的上部区域中的道石彼此粘结来改善对于水平轨道力的道床稳定性的措施。

但是，在该专利中未描述用于改善对于垂直轨道力的稳定性的措施。

与之相反，在文件DE-OS 20 63 727中建议了用于改善针对水平的和垂直的轨道力的道床稳定性的措施。在该公开文件中，也应通过粘合剂将道碴结构的各个道石粘结，从而抑制道石的转动和移动。

然而在此两种方法区别在于：

关于水平轨道力的稳定性应该由此而被改善，即，侧面地位于两根铁轨之外的道碴结构“在任何情况下”直达约枕木底边地在接触部位处被粘结。

关于垂直轨道力的稳定性应该由此而被改善，即，在枕木基座下方的区域中的道碴结构的空腔部分地或完全地直至到底土(Untergrund)地被填充(fuellen)并由此以面的方式将石块粘结。

在此，应通过“降雨或灌溉”来实现在道碴结构的上部区域中的道石的接触部位处的粘结。

直到底土的道石的面式的粘结应该通过粘合剂的“注射(Injizieren)”来进行。

申请文件DE-OS 24 48 978、US-A-3 942 448和EP-A-1 619 305的发明人也许受到了文件DE-OS 20 63 727中的如下提示所引导，即，将反应性塑料注射到道碴结构中。因为，文件DE-OS 24 48 978和US-A-3 942 448都描述了具体的注射枪的实施形式。

不过，文件EP 1 619 305也涉及到泡沫枪，用于将反应性塑料注射到道碴结构中。

甚至文件DE-OS 23 05 536(其原本的任务是作为维修措施的轨道的提升)也描述了一种特别的填充导管，用于将反应性塑料注射到铁轨和枕木之间的交叉点下方。

但是，在所引用的文献中所描述的填充导管、泡沫枪或者其它用于将液态反应性塑料注射到道床的道碴结构中的装置都有相同的问题：

它们易于因反应性塑料而堵塞且在每次注射后须利用溶剂、至少利用水来冲洗且随后利用空气来吹干，这是一种现今在生态上不再可被接受的措施。而且用于注射装置的清洁的时间耗费和在此无法避免的原料损失在经济性上同样完全不值得讨论。

因此，存在这样的任务，即，开发合适的方法和合适的装置，用于利用反应性塑料来进行的道床的道碴结构中的空腔的已知地且完全有意义的泡沫充填(就如在文件DE-OS 20 63 727中所描述的)，从而防止在道碴结构中的道石的转动和移动并由此引起道床寿命的显著提高，然而其中，用于反应性混合物的混合和排出系统的清洁(Reinhaltung)可以在生态方面毫无缺陷且无原料损失的方式来进行。

本发明涉及一种利用反应性塑料来进行的、用于道床(其下布置有路基)的道碴结构中的空腔部分的或完全的泡沫充填的方法，其中

a)反应性成分被以经计量的方式输送给至少一个高压混合头(Hochdruckmischkopf)并在那里被混合，且

b)从高压混合头中排出的(ausgetragene)液态反应性混合物被以自由流动的方式(frei fliessend)施加(auftragen)到道碴结构的表面上，

其特征在于，

c)使液态反应性混合物流动穿过道床直至达到路基，且

d)随后以如下方式使反应性混合物起泡(aufschaeumen)并由此而升高，即

e)如此地调整用于反应性混合物的起动时间，即，使得，基本上，直至该反应性混合物到达路基，然后发泡过程才开始。

优选地，该反应性塑料为聚氨酯(Polyurethan)。

路基是在轨道结构的上部结构(Oberbau)和下部结构(Unterbau)之间的分隔层。在此，上部结构通常包括轨道、枕木(轨道固定在其上)和道床(枕木位于其中)。

在此，下部结构指的是吸收上部结构的力并将其引到土壤中的结构的整体。

为了持久地确保下部结构的承载能力，通常须在下部结构和上部结构之间引入额外的保护层。

所述保护层可用作为承载层，其将负载更好地分散到底土(Untergrund)上；可用作为防冻层，特别是当底土由对霜敏感的(frostempfindlichen)土地构成时；并且，可用作为过滤和分隔层，其防止道碴(Schotter)与下部结构的混合；并且，可用作为带有低渗水性的覆盖物，从而保护对水敏感的土地免受地表水影响。

对于路基的进一步说明位于由Tetzlaff出版社出版的“HandbuchGleis(轨道手册)”，第2版2004，(ISBN 3-87814-804-6)的193-196页上。

道床理解为道石堆。优选地，道床为用于轨道设施的道床，也就是说，在该道床的上部区域中布置有枕木，在其上又固定有铁轨。为了获得高的道碴致密度和压紧力，道碴一般以层的方式被压实。

在此，可使用不同颗粒大小(Koernung)的道碴。通常使用例如22.4至63mm颗粒大小的道碴。必要时它也可与16至22mm颗粒大小的道碴混合。

关于在轨道床中所使用的道碴颗粒大小的详情位于由Tetzlaff出版社出版的“Handbuch Gleis(轨道手册)”，第2版2004，(ISBN3-87814-804-6)的173-175页上

道碴结构被理解为限定空腔的道床的道碴部分。

图1至6示例性地显示了所描述任务的解决方案。它们形象地说明了一种利用反应性塑料，例如聚氨酯，以用于道床的道碴结构中的空腔的部分的泡沫充填的方法，其中，在道床的上部区域中布置有枕木，在其上又固定有铁轨。

在此，反应性成分被以经计量的方式输送给至少一个高压混合头并在其中被混合，且随后，在道床的上方通过该高压混合头本身而将液态反应性混合物施加到道碴结构上，并且，使其流动穿过道床直至到道床下方的路基。之后，反应性混合物起泡并因此而升高。为了实现该过程，如此设定所谓的用于反应性混合物的起动时间，即，使得，反应性混合物到达路基后，发泡过程基本上才开始。

利用根据本发明的方法，完完全全地满足了所提出任务中所描述的用于道床的道碴结构中的空腔的部分的泡沫充填(利用反应性塑料，例如聚氨酯)以便防止道碴结构中的道石的转动和移动的准则。在此重要的是，使用高压混合头用于反应性成分的混合。

在高压混合头中，通过将压力能转化为流动能的喷嘴将成分喷洒到小混合腔中，在该混合腔中，成分由于其高动能而彼此混合。在此，在流入到喷嘴中时，成分压力处于超过25bar的绝对压力处，优选地在30至300bar之间的范围中。一般来说，在喷射终结之后，借助于推杆(Stoessel)以机械的方式清洁混合腔。但也存在有利用空气而被吹排的混合头。高压混合头的重要优点在于，这些混合头可在每次喷射(Schuss)后显著更好地且无需使用溶剂地被清洁。

作为高压混合头，可考虑均为自动清洁式(selbstreinigend)的单、双或者三滑块混合头(Dreischiebermischkoepfe)。这就是说，在这些混合头构造形式中，通过滑块以机械的方式来清洁整个混合和输出系统、除去反应性混合物，以使得，随后不再需要复杂的冲刷和清洁过程。

依赖于反应性混合物的混合任务困难程度而决定是使用单、双还是三滑块混合头。

在易于混合的原料系统中，单滑块混合头，例如在PUR(聚氨酯)行业中普遍已知的所谓“凹槽混合头(Nutenmischkopf)”，已完全足够。

对于较困难的混合任务，需要双滑块混合头，例如Hennecke公司的MT混合头。

对于很难混合的原料系统，应使用三滑块混合头，例如Hennecke公司的MX混合头。在该高值混合系统中存在有用于混合腔区域的控制滑块、用于节流区的节流滑块和独立的用于输出区域的滑块。

利用这样的混合头不仅出色的混合是可能的，而且，通过独立出口通道，混合物排出也是完全层状(laminar)且无飞溅的。

因此，优选地使用这样的高压混合头，其具有独立出口通道，且通过其可层状地且无飞溅地排出反应性混合物。

此外，对于这种新方法而言重要的是以过程优化的方式被调整的反应性混合物起动时间。因为仅有这样，才可能在道床上方将反应性混合物施加到道碴结构上、使其流动穿过道床到达在道床下方的路基、并使其紧接着起泡并因此而升高。

起动时间优选地通过合成物(Rezeptur)中活化剂(Aktivator)的量来设定。在合成物的中较高的比例导致短的起动时间，而较低的比例导致长的起动时间。当活化剂单独地被计量时，该方法尤其灵活(flexible)，因为由此可直接且灵活地对其它条件(道床高度、颗粒大小、温度)作出反应。

在此，原则上可使用在聚氨酯化学(PU-Chemie)中通用的普遍已知的含胺的或有机金属的催化剂(Katalysatoren)作为活化剂。但是，优选地应使用不会被雨水所洗提(eloiert)的低排放或无排放的催化剂。尤其优选地使用这样的催化剂——其与雨水反应形成生态上可接受的产物。

通过这些措施，可使PUR反应性混合物如此地流动穿过道床并在其中起泡，即，使得在枕木下方的卸载锥体(Lastabtragungskegel)完全地被泡沫充填而不会有相当数量的泡沫部分流到邻近区域中，这又是本发明经济性的相当重要的标准。

因此，利用这种新的令人惊讶地简单的方法，在生态上完全可接受的过程是可能的，而且其还在经济性上有重大的优点，因为，在此通过混合和排出过程丝毫不会出现原料损失。

该方法就此而言相当简单，即，无需浸入到堆中的喷枪就可通过自由流动令在仅向下受限的堆中的确定区域被泡沫充填。

反应性混合物的起动时间应为3至30秒，优选地为4至20秒，特别优选地为5至15秒。在此，待调整的起动时间依赖于原料系统的混合物粘性、道床的紧密度和颗粒大小，但首要地是依赖于道床高度H，其可以为20至40cm，而在转弯处也可以为70至80cm。此外，道碴温度也对流动特性有影响且因此对待调整的起动时间有影响。合适的起动时间可容易地通过将所产生的泡沫锥体视作依赖于所选择的起动时间而根据经验获得。

为能考虑到这种相互关系，如已提到地，单独地计量确定起动时间的催化剂或活化剂并将其混合到系统中是有利的。在此，如下的不同的变型是可行的，即，直接混入(Eingemischung)到混合腔中或者混入到其中一个反应性主成分(多元醇(Polyol)或异氰酸酯(Isocyanat))的供应管道中。

一种另外的变型在于，主成分中的一种设有基本活化作用(Grundaktivierung)或基本催化作用且仅在需要时混合入另外的催化剂或活化剂。

灵活性较低但由此而成本非常低的是这样的变型，即，在其中，活化剂以所期望的量被计量并混入到主成分(尤其为多元醇成分)的补填量流(Nachfuellmengenstrom)中。

但原则上自然也可考虑使用预制的配方(Formulierung)，其中，催化剂或活化剂已被混合到主成分中的一种(优选为多元醇成分)中，前提是，该配方在存储方面是稳定的。

在一个另外的方法优化中同样可行的是，将路基和反应性塑料之间的接触面F的大小和在道床内起泡的反应性塑料的上升高度Z_S加以改变，更确切地说，基本上通过所施加的反应性混合物的质量M来加以改变，前提是，化学或物理参数，例如混合物粘性，起泡剂，且由此，泡沫材料密度，是恒定的。所施加的质量M又由每个时间单位的质量流

和计量时间t_D的乘积得出。

对于理想的流程而言，同样非常重要的是，出自高压混合头的流出口(Austritt)处的混合物排出尽可能为层状的、从而确保基本上定向在垂直方向上的不受干扰的穿过道床的反应性混合物的通流(Durchfliessen)，因为在紊乱的(turbulenten)飞溅的混合物排出中，反应性混合物在道碴结构中几乎是在“奔跑(verlaufen)”。在此，如已提到地，混合头结构形式起到重要的作用，但速度(混合物以该速度流出混合头)同样很重要。对于层状混合物排出而言所允许的速度很大程度上依赖于混合物粘性。那么，在混合物粘性超过1000mPas时，达10m/s的流出速度完全是可能的。但是在混合物粘性小于500mPas时，仅约1至3m/s是允许的。

优选地，如此地调整出自高压混合头出口的流出速度，即，使得在混合头流出口处反应性混合物呈层状流。

混合头出口和道碴结构之间的距离d也是额外的对层状混合物排出的影响量。在优化的条件下，例如，使用三滑块混合头以及约2至5m/s的混合物流出速度和在500至1000mPas数量级中的混合物粘性，则达50cm的距离完全是可行的。

但是优选地，距离应仅为0.5至10cm。

在该新方法的另一设计方案中，道床中的道石被调温(temperieren)。这就是说，冬天在零下温度时道石被加热而在盛夏中在极高温时被冷却。

这是有利的，因为以这种方式可以获得几乎恒定的过程条件，例如恒定的反应性混合物粘性和在反应动力学(Reaktionskinetik)中的恒定性。道石理想的工作温度在约20至50℃，优选地在25至40℃，特别优选地在约30至35℃处。

该新方法的一个特别重要的应用是在道床的上部区域中被嵌入且其上又固定有铁轨(见图3，4，5和6)的枕木的泡沫背衬(Unterschaeumen)。

以这种方式，可将枕木下方的所谓的卸载锥体(通过该卸载锥体将由列车行驶产生的轨道力导入到路基中)中的道石固定在其位置中，从而使道石不再可转动和移动，由此达到道床寿命的显著提高。

枕木的泡沫背衬此时这样地产生，即，反应性混合物在两侧邻近地在枕木旁(unmittelbar neben den Schwellen)，且更确切地说，优选为以同时的方式，被施加到所述道碴结构上。

在此，有利的是，在枕木上的轨道的每个支座(Auflager)附近布置有至少两个注射点，因为负载从这些点出发通过枕木和道床而被引到土壤中。在根据本发明的方法的一种优选的实施形式中，对于枕木上的轨条(Gleisstrange)的每个支座，分别2至8个注射点应距离枕木上的轨条的该支座不超过40cm。优选地，在枕木的两个侧面上各存在有一半的注射点。

在关于原料使用方面被优化的过程中，甚至可考虑仅在该区域中注射反应性混合物。但是更好的是，在整个枕木宽度上布置有额外的注射点，以便可总体上减少由于负荷的横向移动阻力和轨道下沉。然而，在此每个枕木多于24个注射点则不再有意义，因为在这种情况中每个注射点的输入量太少，以至于不再能形成合适的泡沫火山筒(Schaumschlote)。因此，在每个枕木处，反应性混合物应在4个至最多24个点处、优选地在8个至最多20个点处被注射。

当仅有一个计量设备和一个混合头可供使用时，存在这样的可能性，即，在该一个混合头下游布置所谓的“叉角”(见图3和4)。在此，涉及到简单的至若干个出口管的流分配。但是，在此流速应至少为0.5m/s，以便该叉角不会太快被堵塞。然而，该“叉角”不是自动清洁式的且因此须不时地被更换。

这样的叉角的耐用时间依赖于反应性混合物的反应性(Reaktivitaet)。因此，这种方法仅适用于低反应性的原料系统。

在此，这样的“叉角”可以是由塑料制成的便宜的一次性用品。在“叉角”由金属制成的情形下，可在每次使用后对其进行爆燃(ausbrennen)，以便其可被再次被使用。

从投资费用而言无疑是较昂贵的解决方案在于，使用两个计量设备和两个混合头，其将反应性混合物同时施加到枕木的两侧(见图5和6)。然而在另一方面，这种方法有不受限制的适用性的优点。这就是说，这种变型也可被用于极高反应性的原料系统。

在该方法的另一设计方案中，混合物输入(Gemischeintrag)沿枕木，也就是说，基本上平行于枕木的纵轴(也就是说，在图8中Y轴的方向上)，并且优选地基本上以一次完成(in einem Durchgang)的方式(其仅在横越铁轨期间相应地短暂地中断)来进行。这就是说，在这些时期中仅混合物排出被中断，而混合头的向前输送不被中断。

当仅有一个计量设备和一个混合头可供使用时，同样可行的是，沿枕木、也就是说、基本上平行于枕木的纵轴(也就是说，在图8中Y轴的方向上)地进行混合物输入。在此，反应性混合物优选地在每个枕木侧面等间距地在至少6个点处被注射。在此，优选地在沿图8中的Y轴的该至少6个位置中的每个位置处，在驶到沿枕木(在Y轴上)的下一位置前，分别地首先在一Y位置处在枕木两侧上输入反应性混合物。

当相应地关于枕木的纵轴镜像对称的两个混合物输入所用的、更确切地说、相应地到达路基上所用的时长(Zeitablauf)在反应性混合物的起动时间之内时，这种操作方式尤其可行。

该方法变型从关于设备花费的投资费用来看虽然比在两个混合头情形下的设备花费价格便宜，但关于制造费用，也就是说，主要是关于生产所需时间，则明显是较不利的。

在该方法另一设计方案中，沿枕木的混合物输入(kg反应性混合物/cm路程)是路程的(也就是在图8中的Y的)函数，以使得在道碴结构中升高的泡沫的上升高度Z_S也是路程的(也就是在图8中的Y的)函数(对此见图7和8)。

为了实现这一点，原则上有两种可能性。一方面，尤其地在带有枕木两侧的同时的混合物输入的变型中，可以考虑，在混合头进给恒定情形下改变每个单位时间的混合物排出。但更简单的是，在混合物排出恒定情形下改变混合头进给速度。

但是，在带有沿枕木交替的混合物输入的变型中，计量时间的逐步的调整是更有意义的方法。

这种方法变型(上升高度Z_S＝f(Y)，即平行于枕木纵轴的路程的函数)使如下成为可能，即，如在图7和8中所示，Z_S从道床的一侧到另一侧持续上升，其中，斜度为约2°至10°，优选3°至8°，特别优选4°至6°。这导致Z_R同样相应地从道床的一侧至另一侧而上升(再次参看图7和8)。Z_R＝f(Y)即是在相邻的枕木中的两个泡沫山(Schaumbergen)之间所形成的相交线。因此，可通过在泡沫山之间形成的槽的该倾斜来进行位于泡沫山上的自由的道碴区域的排水，从而可使得在整个道床中不会产生有害的积水。

一种用于道床排水的变型在于，将(在行驶方向上观察的)的道床中间线在一定程度上构造成分水岭，也就是说，最大的上升高度Z_Smax位于枕木中部且排流槽从道床中间延伸至道床侧面。

这使得双倍大小的斜率(Gefaelle)成为可能。这种提高的斜率不仅可导致改善的排水性，还可提供较大的有关局部倾斜角波动的公差宽度(其完全可能由塑料道的上升高度公差所产生)。

在本发明的一个优选的设计方案中，在枕木的下端处的泡沫输入时刻道床截止且可在必要时紧接着继续被填料。在这种情况下可直接在枕木旁将反应性混合物输入。由此，可更有针对性地仅使卸载锥体被泡沫充填，由此可使原料消耗稍许减少，其自然会对本方法的经济性产生积极的作用。

本发明还涉及一种利用反应性塑料而用于其下布置有路基的道床的道碴结构中的空腔的泡沫充填的装置，包括

a)轨道车辆，和

b)至少一个布置在轨道车辆上的用于含多元醇的反应性成分的计量的计量设备，其通过管路与所属的用于多元醇成分的容器以液压方式相连，和

c)至少一个布置在轨道车辆上的用于异氰酸酯成分的计量的计量设备，其通过管路与所属的用于异氰酸酯成分的容器相连，和

d)至少一个高压混合头，其通过管路与用于含多元醇的反应性成分的计量设备和用于异氰酸酯成分的计量设备以液压方式相连，和

e)至少一个用于活化剂或催化剂的计量设备，其通过管路与用于反应性成分中的一种的计量设备或所属的容器、或者直接与高压混合头以液压方式相连。

在任何情况下，作为混合头，自动清洁式高压混合头(不管是单滑块、双滑块还是三滑块混合头)是优选的。虽然也存在有空气清洁式高压混合头，但其使用将大大地、尤其在生态方面、减少所描述方法的优点。

为了给高压混合头供应反应性成分，用于该两种反应性成分(多元醇和异氰酸酯)的计量设备须适合用于施加至少25bar，优选30至300bar的绝对压力。

为能够灵活地对其它给定条件(道床高度、颗粒大小、温度)作出反应，活化剂的计量设备是重要的。最灵活的解决方案在于，将活化剂单独地计量到混合头中。一个备选的方案表现为向多元醇流注入(Impfen)活化剂，其随后通过多元醇喷嘴而被注射到混合腔中。但是在此，活化剂仅可在喷射时间期间被注射，因为否则的话，其将在多元醇容器中以未经定义的方式积聚。向异氰酸酯流注入活化剂也是可考虑的。

将活化剂计量到其中一种反应性成分的经计量的补填流(Nachfuellstrom)中是一种较有利的且通常同样实用的解决方案。以这种方式，以带有合适的活化作用(Aktivierung)的方式，成批装料可供使用。这种变型自然灵活性较低，因为在此无法在每次喷射中改变活化作用。但是因为其它条件，如温度、道床高度或者颗粒大小，一般也不会突然变化，所以这在需要时也是一种实用的解决方案。

活化剂的计量设备一般为合适的计量泵。但也可考虑其它的计量形式。例如，也可借助于预压力和可灵活地被控制的、快速开关的阀而将活化剂计量到反应性成分中的一种中。

为了在每个季节都可使用该装置，在轨道车辆上还须布置有用于道床调温的设备。即，为了得到约15℃至35℃的理想的温度以用于发泡过程，须在寒冷的季节相应地加热道床而在炎热的夏日须冷却道床。

对于发泡过程而言同样重要的是，将道床加以干燥，因为水会与异氰酸酯反应，以使得在潮湿的道床中发泡过程完全不受控制地进行。

因此，在本方法的一个优选的实施形式中，道床首先由经冲洗、干燥和压实的道碴制成。干燥的道床要么随后立即与根据本发明的出自权利要求1的特征相应地直接被进行泡沫充填，要么在此期间以合适的方式被覆盖以防雨水，以便在直至进行泡沫充填的时刻之前使道床保持干燥。为了这个目的，可例如将防水布放置在干燥的道床上。也可考虑使用这样的简单的活动车厢，其在最简单的情况中仅由带有盖板和轮子的支架构成。这种变型的优点在于，显然地，当道碴还未位于轨道床中时，其可显著更容易地被干燥。否则，只有通过非常大的能量消耗才可将直到路基的道碴加以干燥。理想的是，泡沫充填机直接布置在制造道床的机器后面，从而使干燥的道床始终直接地被进行泡沫充填。

当在轨道车辆上具有用于该至少一个混合头的引导的手操纵工具(Handhabungsgeraete)可供使用时，同样是有利的，因为自动清洁的混合头可能相对较重。这样的混合头的重量可能为10kg，但也完全可能达50kg。

在该装置的另外一种的设计方案中，也可为手操纵工具分配有传感器，以便定位混合头。以这种方式，可使泡沫充填过程完全自动地进行。

优选地，高压混合头的出口基本上定向在垂直的方向上(也就是说，带有相对于垂直线的最大为10°的倾斜角)，从而可将反应性混合物尽可能层状地(也就是在避免飞溅的情形下)以自由流动的方式在垂直方向上排出。以另一种方式表达就是，高压混合头的出口基本上定向成垂直于轨道车辆的行驶方向(也就是说，带有相对于行驶方向的垂线的最大为10°的倾斜角)。

在该装置的另一设计方案中，轨道车辆具有轮子，其中，沿高压混合头的排出方向，高压混合头的出口位于轮子的在排出方向上的最后的界限(hintersten Ausdehnung)之前最多为30cm，并且，特别优选地，甚至凸出超过轮子在排出方向上的最靠后的界限。尤其特别优选地，高压混合头的出口凸出超过轮子在排出方向上的最后界限达15cm，尤其优选地超出达10cm。由此可实现，优选层状的出自高压混合头的混合物排出目标精确地落在道碴结构上，从而确保了大致定向上垂直方向上的、不受干扰的、穿过道床的反应性混合物的通流。因为在紊乱的飞溅的混合物排出中，反应性混合物将在道碴结构的表面上方广阔地散布且反应性混合物几乎是在道碴结构中“乱跑”。

借助以下示意图对本发明作进一步说明。

其中：

图1和图2示例性地显示了根据本发明的方法的原则上的流程，

图3和图4示例性地显示了利用带有在下游的叉角的高压混合头进行的枕木的泡沫背衬，

图5和图6示例性地显示了利用一前一后的(Tandem)混合头系统进行的枕木的泡沫背衬，

图7示例性地显示了在截面A-A(与图8相对应)中的带有若干个被加有泡沫背衬的枕木的轨道段，

图8示例性地显示了在截面B-B(与图7相对应)中的道床，和

图9示例性地显示了一种根据本发明的利用反应性塑料(例如利用聚氨酯)以用于道床的道碴结构中的空腔的部分的泡沫充填的装置。

在图1中，聚氨酯反应性成分从储存容器经过计量设备(在图中未示出)借助于连接管路2，3而被输送给自动清洁式的高压混合头1并在该处被混合。随后，在道床5上方将液态反应性混合物4施加到道碴结构6(也就是道床的道碴部分)上并使其流过道碴结构直至到达路基7。

在混合物粘性为约600mPa sec且排出速度为约3m/s时，在道碴结构和混合头出口之间的距离d为约50mm的情形下，混合物排出完全是层状且无飞溅的。

在图2中所示的例子中，道床具有为约30cm的高度H。计量时间为约2秒。在约4秒后，液态反应性混合物到达路基并在路基7上在为约350cm²的面F上散布。又过约2秒后，聚氨酯反应性混合物的化学反应开始(见图4)。这就是说，用于聚氨酯反应性混合物的起动时间同样地为约6秒。通过化学反应产生起泡气体(Treibgas)，通过该起泡气体使反应性混合物起泡并上升穿过道床5中的道碴结构6。

起泡的反应性塑料的上升高度Z_S为约25cm。在反应开始后约30秒，发泡过程结束且反应性塑料硬化，由此在道床的道碴结构中形成由反应性塑料构成的火山筒(Schlot)9，在火山筒的范围中道石8在其位置中被固定且因此既无法转动也无法移动。

图3示例性地显示了根据本发明的方法的一个特别的应用，即，枕木的泡沫背衬。在此，聚氨酯反应性成分从储存容器经过计量设备(在图中未示出)借助于连接管路2，3被输送向自动清洁式的高压混合头1并在该处被混合。在高压混合头1下游布置有所谓的叉角10，借助于叉角10可以关于布置在道床5的上部区域中的枕木12的垂直的横轴线(Querachse)11对称的方式将液态反应性混合物4施加到道碴结构6上。混合物输入以在两侧邻近地在枕木12旁边的方式而进行，且更确切地说，在这种情况中，以同时的方式来进行。在该例中，在枕木的每侧上，枕木和进入道碴结构中的混合物进入流之间的侧向距离为约20mm。

在该应用中，同样在道床5的上方将液态反应性混合物4施加到道碴结构6上并使其流动穿过道碴结构直到路基7。

在混合物粘性为约600mPas且排出速度为约3m/s时，在约为50mm的道碴结构6与出自叉角10的混合物出口之间的距离d的情形下，混合物输入完全是层状且无飞溅的。

在该例中，道床同样具有为约30cm的高度H。

计量时间为约2秒。在约4秒后，液态反应性混合物4到达路基7并在路基上在图4中所示的为约350cm²的面F上散布。又过约2秒后，聚氨酯反应性混合物的化学反应开始(同样参看图4)。这就是说，聚氨酯反应性混合物的起动时间同样为约6秒。

通过化学反应产生起泡气体，通过该起泡气体使反应性混合物起泡并上升穿过道床5中的道碴结构6。经起泡的反应性塑料的上升高度Z_S为约25cm。

在反应开始后共约30秒后，发泡过程结束且反应性塑料硬化，由此在道床的道碴结构中产生了由反应性塑料形成的火山筒状物9(同样参看图4)，其一直伸到枕木12的下部区域中且在枕木12下方所谓的卸载锥体中的道石8被固定在其位置中且被紧固以防止转动和移动。

以这种方式可减少道石间的由通过列车行驶而导入到道床中的力所引起的边缘压力且由此又防止了道石的磨碎，从而显著提高道床的寿命。

图5和6显示了布置在道床5上部区域中的枕木12的泡沫背衬的一种变型。在此，聚氨酯反应性成分同样地从储存容器、但在该情况中经过两个计量设备(在图中未示出)而被输送至两个高压混合头1a，1b并在该处被混合。

出自两个高压混合头1a，1b的混合物排出又以相对于枕木12的垂直的横轴线11对称的方式、且更确切地说、优选以同时的方式来进行。枕木和进入到道碴结构中的各混合物进入流之间的侧向距离为约20mm。直到约50mm的较大的侧向距离使得混合头引导系统(见图9)的显著地更大的允差成为可能且是完全允许的。该方法流程与已在图1和2及3和4中所描述的相同。道床高度H也为30cm。

但是，在该例中计量时间稍许较长。其为约2.5秒。由此，液态反应性混合物穿过道床结构的通流时间变为约5秒，但是总是还在为6秒的起动时间之内。路基上的被液态反应性塑料所浸润的面F同样相应地较大，如在图6中所示。此时，它为约440cm²。上升高度Z_S也变大。此时，其大约相应于30cm的道床高度。

图7示例性地显示了带有若干个被加有泡沫背衬的枕木12a，12b的轨道段。在此特别清楚的是，枕木12a，12b下方卸载区域内的道石是如何通过聚氨酯塑料而被固定在其位置中的。图7还显示了，在枕木下方在各个塑料火山筒9a，9b之间形成有槽13a，13b。

在与图7相对应的图8中，显示了这样一种解决方案，在其中，通过槽13a，13b来促进排水。

(图7是图8中的截面A-A而图8是图7中的截面B-B)

在该例中，枕木12a，12b下方的塑料火山筒9a，9b之间的槽13b横向于道床5而倾斜。以这种方式，在塑料火山筒9a，9b上方的自由的道碴区域中无法形成积水(其也许是有害的)。

在所示的例子中，倾斜角为约5°。在该例中，最大可能的倾斜角大致由枕木长度和枕木厚度所确定，因为最大可能的上升高度差(Z_Smax-Z_Smin)大约对应于枕木厚度。因为，在任何情况下，Z_Smin须仍足够高以使得枕木下方于该位置处仍存在有无缺陷地被泡沫充填的卸载锥体而Z_Smax又应基本上不超过道床高度。

因为(Z_Smax-Z_Smin)近似与(Z_Rmax-Z_Rmin)成比例，则对于排水槽也可得出相应的倾斜角。

图9示例性地显示了一种根据本发明的利用反应性塑料、例如利用聚氨酯以用于道床5的道碴结构6中的空腔的部分的泡沫充填的装置20。

在带有驱动装置22的轨道车辆21上布置有用于反应性成分的容器23和双计量设备24。此外，用于带有两个混合头26的一前一后式混合头系统的三坐标混合头引导系统25也位于轨道车辆21上。容器、双计量设备和混合头之间的连接管路在该图中未示出。

为了沿枕木27引导混合头26，Y坐标引导是必须的。

一方面为了将混合头26提升到铁轨28上，且特别是为了将混合头定位到相对道碴结构6的所必需的距离中，Z坐标引导是必须的。

因为轨道线路不仅以直线的方式伸延，而且还包含曲线，所以X坐标引导也是必须的。

为了使自动运行成为可能，混合头引导系统还关联有传感器29，其将枕木和铁轨的位置传输给上级的(uebergeordneten)控制仪器30并控制混合头引导系统25的X-，Y-，Z-运动。

为实现这一点，脉冲线路(由虚线所示)从传感器29通向控制仪器30并从其而通向混合头引导系统25。

当枕木区域的泡沫充填完成时，控制仪器30给出脉冲到轨道车辆21的驱动装置22，从而，行驶到下一个枕木位置。

在轨道车辆21上还布置有调温仪器31。通过在图中未示出的温度传感器，道石的温度被传输给控制仪器30，其又在需要时接通调温仪器31。对发泡过程而言理想的温度位于约30℃处。这就是说，在冬天，道石须被加热而在大的暑热下须被冷却。

借助于在图中未示出的指示器，容器23和双计量设备25的状态(压力、温度、填充状态)同样被监察并被传输给控制仪器30，其在超过公差时或者发出信号或者引入相应的措施(尽管在图中未示出)。

图9同样显示了优选的实施形式，其中，在出自高压混合头的排出方向上(也就是，基本上在垂直方向上)，出自高压混合头26的出口凸出超过轮子的在排出方向上的最后的界限(也就是，轮子与轨道28的接触点)。由此可实现，优选层状的混合物排出自高压混合头而目标精确地落在道碴结构上，从而确保了穿过道床的反应性混合物的基本上定向在垂直方向上的不受干扰的通流。

Claims

1.一种利用反应性塑料以用于在其下方布置有路基(7)的道床的道碴结构中的空腔的部分的或完全的泡沫充填的方法，其中

a)反应性成分被以经计量的方式输送给至少一个高压混合头(1，26)并在该处被混合，且

b)从所述高压混合头中排出的液态反应性混合物(4)被以自由流动的方式施加到所述道碴结构(6)的表面上，

其特征在于，

c)使所述液态反应性混合物流动穿过所述道床(5)直到所述路基(7)，且

d)随后这样地使所述反应性混合物起泡并因此而升高，即，

e)如此地调整用于所述反应性混合物(4)的起动时间，即，使得，基本上直到所述反应性混合物到达所述路基(7)时发泡过程才开始。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于所述反应性混合物的起动时间为3至30秒。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述起动时间由被单独计量入所述高压混合头中且被混入的催化剂或活化剂所确定。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述起动时间由被单独注入到主成分中的一种的计量流中的催化剂或活化剂所确定。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述起动时间由被单独计量到所述反应性成分中的一种的补填量流中且被混入的催化剂或活化剂所确定，其中，所述反应性混合物随后被供应给工作容器。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，通过反应性混合物(4)的被施加质量的调整来确定所述路基(7)与反应性塑料之间的接触面F的大小以及在所述道床(5)内起泡的反应性塑料的上升高度Z_S。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述反应性混合物以0.5至10m/s，优选1至8m/s，特别优选以2至5m/s的速度从所述至少一个高压混合头中流出。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个高压混合头和所述道碴结构之间的距离d最大为50cm，优选地最大为30cm，特别优选地最大为10cm。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述所述道床中的道石被调温。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述反应性混合物在两侧邻近地在枕木旁、更确切地说、同时地被施加到所述道碴结构上。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，混合物输入沿着所述枕木的纵向方向且基本上一次完成地进行，其中，在横越铁轨期间所述混合物输入相应地短暂地中断。

12.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，在所述道床的上部区域中布置有枕木(12，12a，12b，27)，并且，所述混合物输入沿着所述枕木的纵向方向双步骤地，更确切地说，相应地从所述枕木一侧到另一侧地交替地进行。

13.根据权利要求11或12中任一项所述的方法，其特征在于，沿着所述枕木的混合物输入(kg/cm)是沿着所述枕木的纵向方向的路程的函数，以使得升高的泡沫的上升高度Z_S也是沿着所述枕木的纵向方向的路程的函数。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，Z_S从所述道床的一侧到另一侧持续地升高，其中，斜度为2°至10°。

15.一种利用反应性塑料而用于其下方布置有路基(7)的道床(5)的道碴结构(6)中的空腔的泡沫充填的装置(20)，包括

a)轨道车辆(21)，和

b)至少一个布置在所述轨道车辆上用于含多元醇反应性成分的计量的计量设备(24)，其通过管路与所属的用于多元醇成分的容器(23)以液压方式相连，和

c)至少一个布置在所述轨道车辆上用于异氰酸酯成分的计量的计量设备，其通过管路与所属的用于所述异氰酸酯成分的容器相连，和

d)至少一个高压混合头(26)，其通过管路与用于所述含多元醇反应性成分的计量设备和用于所述异氰酸酯成分的计量设备以液压方式相连，和

e)至少一个用于活化剂或催化剂的计量设备，其通过管路与用于所述反应性成分中的一种的计量设备或所属容器以液压方式相连或者直接地与所述高压混合头以液压方式相连。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，在所述轨道车辆上存在有包含由多元醇和所述活化剂或催化剂组成的混合物的工作容器，并且，所述工作容器通过管路与另外的用于多元醇成分的计量设备并与用于所述多元醇成分的储存容器并且与用于所述活化剂的所述计量设备和储存容器以液压方式相连，其中，在所述计量设备和所述工作容器之间存在有将所述活化剂或催化剂混入到多元醇流中的混合装置。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，在所述轨道车辆上还布置有用于所述道床的调温的设备(31)。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的装置，其特征在于，在所述轨道车辆上还布置有用于使所述道床干燥的设备。

19.根据权利要求15至18中任一项所述的装置，其特征在于，在所述轨道车辆上还布置有用于所述至少一个高压混合头的引导的手操纵工具(25)。

20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，还为所述手操纵工具(25)分配有用于获取布置在所述道床上的枕木(27)或铁轨(28)的位置的传感器(29)。

21.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述轨道车辆具有轮子，其中，在出自所述高压混合头的排出方向上出自所述高压混合头的出口位于所述轮子的在排出方向上的最后的界限之前最多30cm且优选地甚至凸出超过所述轮子的在排出方向上的最后的界限。

22.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，出自所述高压混合头的出口基本上垂直于所述轨道车辆的行驶方向而定向。