CN102259353A - 一种切割聚氨酯铁路道床的方法、装置及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种切割聚氨酯铁路道床的方法和装置。本发明将水射流喷射至所述聚氨酯铁路道床的表面，以切割聚氨酯铁路道床中的聚氨酯材料，其中，水射流的压强为10-600MPa，喷射水射流的喷嘴直径为0.1-1.0mm。本发明提供的用于切割聚氨酯铁路道床的装置包括一个水射流喷射装置，该水射流喷射装置中设有一个保护装置，该保护装置可以阻隔所述水射流对铁轨和/或枕木的冲击。

Description

一种切割聚氨酯铁路道床的方法、装置及其应用
技术领域
本发明涉及聚氨酯领域，尤其涉及一种切割聚氨酯铁路道床的方法、装置及其应用。
背景技术
铁路道床常指轨枕下方、路基上方铺设的道碴层，它是轨道框架的基础，主要作用是支承轨枕，把钢轨和轨枕传来的巨大铁路车辆荷载均匀地分布到路基基床面上，减少路基变形，保证行车安全。
为了减少高速或重载列车经过时道碴道床承受的巨大载荷和冲击，可以在铁路道床的道碴空隙间浇注或喷涂聚氨酯材料，以固化道碴，减少道碴发生碰撞、移位和切割沙化的几率，从而实现减缓铁路道床变形，延长道床养护维修周期，提高道床使用寿命的目的。
然而目前，当聚氨酯铁路道床损坏或者使用至使用寿命届满时，如何简单便捷地拆除并回收聚氨酯铁路道床，仍是困扰业界的一大难题。
现有技术中，已有一些方法被尝试用于拆除回收聚氨酯铁路道床，例如，可以用金刚石切割刀具切割聚氨酯铁路道床，然而，由于聚氨酯铁路道床和枕木相接触，没有平整的切割工作面，所以，使用金刚石切割刀具切割聚氨酯铁路道床可能会同时伤及枕木及枕木上的铁轨。并且，金刚石切割刀具在工作时噪音高、磨损严重、切割厚度有限，一般切割厚度只有30-50毫米，无法完全切割厚度约为350毫米的聚氨酯铁路道床。
又如，可以用由空气压缩机提供动力的手动冲击锤拆除聚氨酯铁路道床，然而，该方法需要由操作人员手持手动冲击锤操作，劳动强度大、噪音高、不适合大规模作业。
再如，可以采用强极性溶剂溶解聚氨酯铁路道床中的聚氨酯材料，使其溶解或者分解，然而，这种方法会产生大量化学废料，污染环境。
发明内容
本发明的目的之一，在于提供一种切割聚氨酯铁路道床的方法。根据本发明的一个实施例，所述方法包括一个步骤：将水射流喷射至所述聚氨酯铁路道床的表面，以切割所述聚氨酯铁路道床中的聚氨酯材料，其中，所述水射流的压强为10-600MPa，喷射所述水射流的喷嘴直径为0.1-1.0mm。
优选地，所述水射流的压强为30-600MPa，喷射所述水射流的喷嘴距离聚氨酯材料的距离为1-12cm。
优选地，所述水射流中还可以包括一种或多种磨料，所述磨料选择下列的一种或多种：二氧化硅、氧化铝、石榴石；所述磨料的粒度为50-120目。
优选地，所述加入磨料的水射流的压强为10-100MPa，喷射所述水射流的喷嘴直径0.4-1.0mm，喷射所述水射流的喷嘴距离聚氨酯材料的距离为1-12cm。
优选地，喷射所述水射流的喷嘴上包括一个保护装置，所述保护装置用于阻隔所述水射流对铁轨和/或枕木的冲击。
本发明的另一目的，在于提供一种用于切割聚氨酯铁路道床的装置。根据本发明的一个实施例，所述用于切割聚氨酯铁路道床的装置包括一个水射流喷射装置，所述水射流喷射装置还包括一个保护装置，所述保护装置用于阻隔所述水射流对铁轨和/或枕木的冲击。
本发明提供的切割聚氨酯铁路道床的方法将水射流喷射至聚氨酯铁路道床的表面，以切割所述聚氨酯铁路道床中的聚氨酯材料，使用该方法不会产生有毒的物质或者蒸汽，有利于保护环境；其次，由于水的冷却特质，切割区域不会出现过热现象、从而避免了切割过程中过热的温度对钢轨、扣件、垫片等部件造成不良影响；此外，本发明还提供了一种用于切割聚氨酯铁路道床的装置，可以在切割聚氨酯道床的同时阻隔水射流冲击铁轨和/或枕木。
附图说明
所列附图用于进一步描述本发明公开的具体实施例和方法，该描述是示例性而非限制性的。
图1A为根据本发明的一个实施例1提供的切割聚氨酯铁路道床的示意图。
图1B为根据本发明的一个实施例1提供的一种用于切割聚氨酯铁路道床的装置的示意图。
图1C为图1A沿枕木方向的截面示意图
图2A为根据本发明的一个实施例2提供的一种用于切割聚氨酯铁路道床的装置的示意图。
图2B为根据本发明的一个实施例2提供的将图2A所示的装置用于切割聚氨酯铁路道床的示意图。
图3A为根据本发明的一个实施例3提供的切割聚氨酯铁路道床的示意图。
图3B为根据本发明的一个实施例3提供的一种用于切割聚氨酯铁路道床的装置的示意图。
图3C为图3A沿枕木方向的截面示意图
图4A为根据本发明的一个实施例4提供的一种用于切割聚氨酯铁路道床的装置的示意图。
图4B为根据本发明的一个实施例4提供的将图4A所示的装置用于切割聚氨酯铁路道床的示意图。
具体实施方式
根据本发明提供的方法，将水射流喷射至聚氨酯铁路道床的表面，以切割所述聚氨酯铁路道床中的聚氨酯材料，其中，所述水射流的压强为10-600MPa，喷射所述水射流的喷嘴直径为0.1-1.0mm。
所述聚氨酯铁路道床可以是包括道碴的聚氨酯铁路道碴道床，也可以是全部由聚氨酯材料构成的聚氨酯铁路道床。
所述聚氨酯材料的密度为20-1200kg/m3。所述聚氨酯材料的硬度由低到高涉及四个硬度单位(Asker C、Shore A、Shore B、Shore D)，所述聚氨酯材料的硬度为5Asker C-90Shore D。所述聚氨酯材料的拉伸强度为0.2-60MPa。
喷射所述水射流的喷嘴距离聚氨酯材料的距离，优选但不限于1-12cm。
所述水射流，优选但不限于，纯水水射流、加入磨料的水射流。
所述磨料，优选但不限于，二氧化硅、氧化铝、石榴石。所述磨料的粒度为50-120目。
当选用纯水水射流时，水射流的压强为30-600MPa，喷射所述水射流的喷嘴直径为0.1-1.0mm；优选地，所述水射流的压强为30-150MPa，喷射所述水射流的喷嘴直径为0.1-1.0mm。
当选用加入磨料的水射流时，水射流的压强为10-100MPa，喷射所述水射流的喷嘴直径为0.1-1.0mm；优选地，所述水射流的压强为10-30MPa，喷射所述水射流的喷嘴直径为0.1-1.0mm；另一优选地，所述水射流的压强为35-100MPa，喷射所述水射流的喷嘴直径为0.4-1.0mm。
当所述水射流的压强为250-600MPa时(若选用加入磨料的水射流，则压强为10-25MPa时)，所述水射流不仅可以切割聚氨酯铁路道床中的聚氨酯材料，而且可以切割分布在聚氨酯材料中的道碴。被切割的道碴可以和被切割的聚氨酯材料一起运走，并随后加入工业焚烧装置，经焚烧冷却后，回收道碴。
可以将所述水射流连续喷射至聚氨酯铁路道床的表面，以切割所述聚氨酯铁路道床中的聚氨酯材料，并用水流冲刷、机械挖掘或其他合理的方式清除或转移被切割的聚氨酯铁路道床碎块；也可以分数次分层切割聚氨酯铁路道床，待清理或转移一层被切割的聚氨酯铁路道床碎块后再切割下一层。优选地，切割速度优选但不限于5-50cm/min，每次喷射水射流切割的聚氨酯铁路道床(可以是包括道碴的聚氨酯铁路道碴道床，也可以是全部由聚氨酯材料构成的聚氨酯铁路道床)的厚度(以下简称“切割厚度”)为5-35cm。
优选地，采用本发明提供的切割聚氨酯铁路道床的装置将水射流喷射至聚氨酯铁路道床的表面冲击聚氨酯铁路道床中的聚氨酯材料，可以在切割聚氨酯铁路道床的同时阻隔水射流对铁轨和/或枕木的冲击。
下面结合附图进一步描述本发明提供的切割聚氨酯铁路道床的方法和用于切割聚氨酯铁路道床的装置，该描述是示例性而非限制性的。
图1A为根据本发明的一个实施例1提供的切割聚氨酯铁路道床的示意图。
如图1A所示，待切割的聚氨酯铁路道床10包括聚氨酯材料20和分布在聚氨酯材料20中的道碴30。聚氨酯铁路道床10上设置有枕木40，聚氨酯铁路道床10与枕木40之间设有枕木垫50，铁轨70通过扣件60固定在枕木40上，所述枕木沿铁轨方向的横截面为一个正方形或长方形。
如图1B所示，本发明所提供的用于切割聚氨酯铁路道床的装置包括一个水射流喷射装置，所述水射流喷射装置包括一个喷嘴90、一个高压水管80、一个供压装置和一个供水装置。所述用于切割聚氨酯铁路道床的装置包括一个或多个所述水射流喷射装置，所述多个水射流喷射装置可以排列呈一列或多列。所述水射流喷射装置还包括一个保护装置100，所述保护装置100的横截面为一个正方形或长方形，所述保护装置用于阻隔所述水射流对铁轨和/或枕木的冲击。
如图1A、图1C所示，将设有保护装置100的喷嘴90紧靠在枕木40上，启动水射流喷射装置(喷口压强为30-150MPa，喷射所述水射流的喷嘴直径为0.1-1.0mm，喷射所述水射流的喷嘴距离聚氨酯铁路道床表面的距离为1-12cm，切割速度为5-50cm/min，切割厚度为5-35cm)。当喷嘴90随保护装置100沿枕木40的一个侧面移动时，可以将水射流沿该侧面向下喷射到聚氨酯铁路道床10的表面，切割聚氨酯铁路道床10中的聚氨酯材料，同时阻隔所述水射流对铁轨70和/或枕木40的冲击。
待所述聚氨酯道床10切割完成后，可以采用配有叉状抓爪或铲斗的挖掘机将切割后的聚氨酯道床碎块从铁轨和枕木下方取出，转移至运输车运走。
该实施例中，采用纯水水射流切割聚氨酯道碴道床中的聚氨酯材料，不会产生有毒的物质或者蒸汽，有利于保护环境；其次，由于水的冷却特质，切割区域不会出现过热现象、从而避免了切割过程中过热的温度对钢轨、扣件、垫片等部件造成不良影响。此外，除了阻隔水射流冲击铁轨70和/或枕木40的作用，保护装置100还避免了切割聚氨酯道床的过程中飞溅的聚氨酯材料、水流、道碴对喷嘴90造成损坏。
图2A为根据本发明的一个实施例2提供的一种用于切割聚氨酯铁路道床的装置的示意图。相较于图1B中提供的用于切割聚氨酯铁路道床的装置，图2A提供的装置中增加了一个连接喷嘴和高压水管的弯管110。
如图2B所示，将设有保护装置100的喷嘴90紧靠在枕木40上，启动水射流喷射装置(喷口压强为250-600MPa，喷射所述水射流的喷嘴直径为0.1-1.0mm，喷射所述水射流的喷嘴距离聚氨酯材料的距离为1-12cm，切割速度为5-50cm/min，切割厚度为5-35cm)。当喷嘴90随保护装置100沿枕木40的一个侧面移动时，可以将水射流沿该侧面向下喷射到聚氨酯铁路道床10的表面，切割聚氨酯铁路道床10中的聚氨酯材料20和道碴30，同时阻隔所述水射流对铁轨70和/或枕木40的冲击。此外，由于喷嘴90通过一个弯管110与高压水管30连接，所以，喷嘴90可以方便地在位于铁轨70下方的位置将水射流喷射到聚氨酯铁路道床20的表面。
待所述聚氨酯道床10切割完成后，可以采用配有叉状抓爪或铲斗的挖掘机将切割后的聚氨酯道床碎块从铁轨和枕木下方取出，转移至运输车运走。
该实施例中，采用纯水水射流切割聚氨酯道碴道床中的聚氨酯材料和道碴，不会产生有毒的物质或者蒸汽，有利于保护环境；其次，由于水的冷却特质，切割区域不会出现过热现象、从而避免了切割过程中过热的温度对钢轨、扣件、垫片等部件造成不良影响。此外，除了阻隔水射流冲击铁轨70和/或枕木40的作用，保护装置100还避免了切割聚氨酯道床的过程中飞溅的聚氨酯材料、水流、道碴对喷嘴90造成损坏。
图3A为根据本发明的一个实施例3提供的切割聚氨酯铁路道床的示意图。
如图3A所示，待切割的聚氨酯铁路道床10包括聚氨酯材料20和分布在聚氨酯材料20中的道碴30。聚氨酯铁路道床10上设置有枕木40，聚氨酯铁路道床10与枕木40之间设有枕木垫50，铁轨70通过扣件60固定在枕木40上，所述枕木沿铁轨方向的横截面为一个梯形。
如图3B所示，本发明所提供的用于切割聚氨酯铁路道床的装置包括一个水射流喷射装置，所述水射流喷射装置包括一个喷嘴90、一个高压水管80、一个供压装置和一个供水装置。所述用于切割聚氨酯铁路道床的装置包括一个或多个所述水射流喷射装置，所述多个水射流喷射装置可以排列呈一列或多列。所述水射流喷射装置还包括一个保护装置100，所述保护装置100的横截面为一个梯形，所述保护装置用于阻隔所述水射流对铁轨和/或枕木的冲击。
如图3A、图3C所示，将设有保护装置100的喷嘴90紧靠在枕木40上，启动水射流喷射装置(该水射流中含有磨料，喷口压强为10-30MPa，喷射所述水射流的喷嘴直径为0.4-1.0mm，切割速度为5-50cm/min，切割厚度为5-35cm)。当喷嘴90随保护装置100沿枕木40的一个侧面移动时，可以将水射流沿该侧面向下喷射到聚氨酯铁路道床10的表面，切割聚氨酯铁路道床10中的聚氨酯材料，同时阻隔所述水射流对铁轨70和/或枕木40的冲击。
待所述聚氨酯道床10切割完成后，可以采用配有叉状抓爪或铲斗的挖掘机将切割后的聚氨酯道床碎块从铁轨和枕木下方取出，转移至运输车运走。
该实施例中，采用加入磨料的水射流切割聚氨酯道碴道床中的聚氨酯材料，不会产生有毒的物质或者蒸汽，有利于保护环境；其次，由于水的冷却特质，切割区域不会出现过热现象、从而避免了切割过程中过热的温度对钢轨、扣件、垫片等部件造成不良影响。此外，除了阻隔水射流冲击铁轨70和/或枕木40的作用，保护装置100还避免了切割聚氨酯道床的过程中飞溅的聚氨酯材料、水流、道碴对喷嘴90造成损坏。
图4A为根据本发明的一个实施例4提供的一种用于切割聚氨酯铁路道床的装置的示意图。相较于图3B中提供的用于切割聚氨酯铁路道床的装置，图4A提供的装置中增加了一个连接喷嘴和高压水管的弯管110。
如图4B所示，将设有保护装置100的喷嘴90紧靠在枕木40上，启动水射流喷射装置(喷口压强为35-100MPa，喷射所述水射流的喷嘴直径为0.4-1.0mm，喷射所述水射流的喷嘴距离聚氨酯材料的距离为1-12cm，切割速度为5-50cm/min，切割厚度为5-35cm)。当喷嘴90随保护装置100沿枕木40的一个侧面移动时，可以将水射流沿该侧面向下喷射到聚氨酯铁路道床10的表面，切割聚氨酯铁路道床10中的聚氨酯材料20和道碴30，同时阻隔所述水射流对铁轨70和/或枕木40的冲击。此外，由于喷嘴90通过一个弯管110与高压水管80连接，所以，喷嘴90可以方便地在位于铁轨70下方的位置将水射流喷射到聚氨酯铁路道床20的表面。
待所述聚氨酯道床10切割完成后，可以采用配有叉状抓爪或铲斗的挖掘机将切割后的聚氨酯道床碎块从铁轨和枕木下方取出，转移至运输车运走。
该实施例中，采用加入磨料的水射流切割聚氨酯道碴道床中的聚氨酯材料和道碴，不会产生有毒的物质或者蒸汽，有利于保护环境；其次，由于水的冷却特质，切割区域不会出现过热现象、从而避免了切割过程中过热的温度对钢轨、扣件、垫片等部件造成不良影响。此外，除了阻隔水射流冲击铁轨70和/或枕木40的作用，保护装置100还避免了切割聚氨酯道床的过程中飞溅的聚氨酯材料、水流、道碴对喷嘴90造成损坏。
本发明所采用的保护装置的长度，优选但不限于1-20cm；保护装置的外径，优选但不限于1-15cm；保护装置的厚度，优选但不限于1-15mm，特别优选2-12mm。
本发明所采用的保护装置的材料优选但不限于金属材料、橡胶材料、工程塑料、或它们的任意组合。
本发明所采用的挖掘机，可以是轮式挖掘机，也可以是履带式挖掘机，特别优选具有铁路轨道行走轮的挖掘机，最优选可以分别在铁路轨道和普通道路上行走的轮式挖掘机。
可以将包含道碴的聚氨酯材料碎块加入工业焚烧装置，经焚烧冷却后，回收道碴。所述工业焚烧装置，优选但不限于脉冲抛式炉排焚烧炉、机械炉排焚烧炉、流化床焚烧炉、回转式焚烧炉或CAO焚烧炉，特别优选，集自动送料、分筛、烘干、焚烧、清灰、除尘、自动化控制于一体的工业焚烧装置。
虽然本发明已将较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此发明的保护范围应以申请专利的权利要求范围为准。

Claims (10)

1.一种切割聚氨酯铁路道床的方法，包括一个步骤：将一个水射流喷射至所述聚氨酯铁路道床的表面，以切割所述聚氨酯铁路道床中的聚氨酯材料，其中，所述水射流的压强为10-600MPa，喷射所述水射流的喷嘴直径为0.1-1.0mm。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水射流的压强为30-150MPa。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水射流中包括一种或多种磨料。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述水射流的压强为10-100MPa。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，喷射所述水射流的喷嘴直径0.4-1.0mm。
6.如权利要求1-5所述的方法，其特征在于，喷射所述水射流的喷嘴上包括一个保护装置，所述保护装置用于阻隔所述水射流对铁轨和/或枕木的冲击。
7.一种用于切割聚氨酯铁路道床的装置，包括一个或多个水射流喷射装置，所述水射流喷射装置还包括一个保护装置，所述保护装置用于阻隔所述水射流对铁轨和/或枕木的冲击。
8.如权利要求7所述的用于切割聚氨酯铁路道床的装置，其特征在于，所述保护装置的横截面为正方形、长方形或为梯形。
9.如权利要求7或8所述的用于切割聚氨酯铁路道床的装置，其特征在于，所述多个水射流喷射装置排列呈一列或多列。
10.如权利要求7或8所述的用于切割聚氨酯铁路道床的装置在切割聚氨酯铁路道床的用途。
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