CN113460096A - 一种用于轨道车辆的撒砂装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种用于轨道车辆的撒砂装置，包括储砂机构、气压机构和喷砂机构，所述喷砂机构包括控制组件和喷管组件；所述控制组件包括气控单元，用于控制气压机构的出气条件；所述喷管组件包括喷砂管，喷砂管一端与储砂机构连接，另一端设有喷砂口；所述喷管组件还包括与喷砂管连通的气道，气道通过气控单元与气压机构连接，气道设有喷气嘴。通过气压机构、以及气压机构与喷砂机构的连接设计，解决了砂粒在砂管中流速低、易堆积的问题。同时，由于砂粒从喷砂口喷出时具有一定的速度，能够消除横风干扰的影响。
Description
技术领域
本申请涉及轨道车辆机械设计领域，尤其涉及一种用于轨道车辆的撒砂装置。
背景技术
轨道车辆是指在轨道上行驶的各种车辆。当遇到例如冬季或者潮湿等恶劣天气时，轨道表面可能结冰或湿滑，轨道车辆在起、停车或紧急制动时，就容易出现空转或脱轨现象，造成安全隐患。因此，在轨道上行驶的车辆大多都装有撒砂装置，通过撒砂增加车轮和铁轨间的摩擦力，来实现车辆安全可靠运行。
相关技术中，因轨道车辆车体结构限制，撒砂橡胶管路线较长且口径较大。当撒砂器输出的气流量一定时，砂管路径越长、口径越大，就越容易出现砂粒流动缓慢和堆积的现象。当砂粒在砂管内堆积到一定程度时候，砂管后端堆积的砂粒逐渐增多，堆积的砂粒被推倒向前移动，如此反复，最终砂粒在低流速的压缩气体及重力的共同作用下沿砂管口呈抛物线状撒落至轮轨上，而不是直接喷射至轮踏面和轮轨之间。另外，撒砂过程还受到轨道车辆高速行驶过程中的横向风干扰，导致砂粒利用率进一步降低。
发明内容
有鉴于此，本申请提供一种用于轨道车辆的撒砂装置，能够解决砂粒在砂管中流速低、易堆积以及砂粒排出后在低速状态下受横风干扰的问题，帮助砂粒精准喷射至轮踏面和轮轨之间。
具体地，一种用于轨道车辆的撒砂装置，包括储砂机构、气压机构和喷砂机构，所述喷砂机构包括控制组件和喷管组件；
所述控制组件包括气控单元，用于控制气压机构的出气条件；
所述喷管组件包括喷砂管，喷砂管一端与储砂机构连接，另一端设有喷砂口；
所述喷管组件还包括与喷砂管连通的气道，气道通过气控单元与气压机构连接，气道设有喷气嘴。
通过气压机构、以及气压机构与喷砂机构的连接设计，解决了砂粒在砂管中流速低、易堆积的问题。同时，由于砂粒从喷砂口喷出时具有一定的速度，能够消除横风干扰的影响。
在一些可能的实施例中，喷砂口处设有加热器；所述控制组件还包括用于控制加热器的温控单元，所述温控单元包括用于感知环境温度的温度传感器。当环境的温度低于设定温度时，温控单元控制加热器开始加热，当环境温度高于设定温度时，温控单元控制加热器停止加热，实现智能降耗。
在一些可能的实施例中，所述控制组件还包括砂控单元，用于控制撒砂动作；砂控单元、气控单元和温控单元设于同一容器中。这种集成控制大幅节约了设备空间，更便于安装。
在一些可能的实施例中，所述气控单元包括第一电磁阀，所述第一电磁阀用于控制高压气流的输出。
在一些可能的实施例中，所述气控单元还包括设有调压风嘴的第二电磁阀，所述第二电磁阀用于控制低压气流的输出。
在一些可能的实施例中，喷气嘴的内孔呈锥形状，内孔直径由进气一端向出气一端逐渐缩小。
在一些可能的实施例中，所述内孔的锥度为2:3，内孔最大直径为6mm，内孔最小直径为2mm。
在一些可能的实施例中，所述喷砂管包括连通的第一砂道和第二砂道，且第一砂道的中心线和第二砂道的中心线形成的锐角夹角为15°～60°；第二砂道与喷砂口连通，第二砂道、气道、以及气道的喷气嘴，三者中心线重合。该设计避免了喷气嘴(17)向砂粒喷射气流时对其它部件的冲击磨损，同时又最大限度地与砂粒移动的推动力形成合力，最大限度利用气流，节约资源。
在一些可能的实施例中，气道远离喷砂管的一端设有可拆卸的堵塞。
在一些可能的实施例中，所述加热器为螺旋加热环，所述螺旋加热环嵌入喷砂口内壁设置。螺旋加热环呈螺旋状结构，嵌于喷砂口内部，将喷砂口整体包裹加热，防止冻结。喷砂口采用硅橡胶材料，硅橡胶材质能将螺旋加热环散发出的热量进行保温，也能防止人的误碰烫伤。
概括来说，本申请至少具有如下有益效果：
1)解决了砂粒在砂管中流速低、易堆积的问题，消除了横风干扰，帮助砂粒精准地射至轮踏面和轮轨之间；
2)解决了喷砂口被冻结的问题，实现对喷砂口高效加热、智能降耗；
3)避免了喷气嘴向砂粒喷射气流时对其它部件的冲击磨损，同时又最大限度地与砂粒移动的推动力形成合力，最大限度利用气流，节约资源；
4)整体装置集约化程度高，加工、安装和清理方便。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种用于轨道车辆的撒砂装置在轨道车辆上的安装示意图；
图2为图1中D处的结构放大图；
图3为图1中A处的结构放大图；
图4为图3中的A-A剖视图。
图中：A、喷管组件，B、电缆线，C、排石器架，D、控制组件，E、排石器，F、风管， G、撒砂橡胶管，H、撒砂器，J、砂箱；
1、第一电缆线接口，2、总线接口，3、温度传感器，4、第一进风法兰，5、第一电磁阀，6、第二电磁阀，7、调压风嘴，8、出风法兰，9、集成电路板，10、盒体；
11、卡箍，12、第二进风法兰，13、喷砂口，14、螺旋加热环，15、第二电缆线接口，16、风嘴安装座，17、喷气嘴，18、堵塞，19、喷砂管，20、第一砂道，21、气道，22、第二砂道。
具体实施方式
为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当理解，本申请中附图仅起到说明和描述的目的，并不用于限定本申请的保护范围。另外，应当理解，示意性的附图并未按实物比例绘制。
除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。本申请所使用的设备或材料均可通过常规途径购买获得，如无特殊说明，本申请所使用的设备或材料均按照本领域常规方式使用或者按照产品说明书使用。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本申请方法中。本申请中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
请参阅图1-图4，本申请实施例所提供的一种用于轨道车辆的撒砂装置，包括储砂机构、气压机构和喷砂机构，所述喷砂机构包括控制组件(D)和喷管组件(A)；
所述控制组件(D)包括气控单元，用于控制气压机构的出气条件；
所述喷管组件(A)包括喷砂管(19)，喷砂管(19)一端与储砂机构连接，另一端设有喷砂口(13)；
所述喷管组件(A)还包括与喷砂管(19)连通的气道(21)，气道(21)通过气控单元与气压机构(图中未示出)连接，气道(21)设有喷气嘴(17)。
如图1所示，在当本实施例中，储砂机构包括砂箱(J)和撒砂器(H)，撒砂器(H) 通过橡胶撒砂管(G)和喷砂管(19)连接。控制组件(D)包括盒体(10)，安装撒砂装置时，将盒体(10)固定在轨道车辆的排石器架(C)上，喷管组件(A)则安装在排石器 (E)上，使喷砂口(13)对着轨道车辆的轮对和轨道的夹角。本实施例所述安装方式只是示意性的，在另一些具体的实施例中，还可以根据不同的轨道车辆更换其他的安装方式，例如调整控制组件(D)的固定位置。
在本实施例中，气道(21)通过气控单元与气压机构(图中未示出)连接。具体地，结合图1和图2可知，气控单元包括第一进风法兰(4)和出风法兰(8)，第一进风法兰 (4)与气压机构(图中未示出)连接，出风法兰(8)通过风管(F)与风嘴安装座(16) 外部的第二进风法兰(12)连接；第二进风法兰(12)和气道(21)连通，从而实现气道 (21)与气压机构(图中未示出)连接。
启动撒砂装置后，砂箱(J)打开，砂粒从撒砂器(H)流出后经由橡胶撒砂管(G) 进入喷砂管(19)，压缩空气从气压机构(图中未示出)流出，通过第一进风法兰(4) 进入控制组件(D)的气控单元，然后从气控单元的出风法兰(8)流出后进入风管(F)，再从风管(F)中通过第二进风法兰(12)进入气道(21)。气道(21)与喷砂管(19) 连通，压缩空气通过喷气嘴(17)吹向砂粒，使砂粒加速从喷砂口(13)喷出，从而解决砂粒在砂管中流速低、易堆积的问题。同时，由于砂粒从喷砂口(13)喷出时具有一定的速度，能够消除横风干扰的影响，其原理是物理学中的动量定理以及惯性定律。
在本实施例中，喷砂口(13)处设有加热器；所述控制组件(D)还包括用于控制加热器的温控单元，所述温控单元包括用于感知环境温度的温度传感器(3)。加热器用于防止砂管冻结，在本实施例中，加热器为螺旋加热环(14)，所述螺旋加热环(14)嵌入喷砂口内壁。而在相关技术中，加热器位于喷砂管的单侧方位或者离喷砂口较远，导致在恶劣天气下加热器的热量无法有效的传导并覆盖至整个喷砂口，仍然出现喷砂口被冻结的现象。本实施例中，螺旋加热环(14)呈螺旋状结构，嵌于喷砂口内部，将喷砂口整体包裹加热，防止冻结。在本实施例中，喷砂口采用硅橡胶材料，硅橡胶材质能将螺旋加热环散发出的热量进行保温，也能防止人的误碰烫伤。
在本实施例中，温度传感器(3)用于感知环境的温度，所述环境是指轨道车辆运行时的自然天气环境。在本实施例中，当环境的温度低于2℃时，温控单元控制螺旋加热环(14)开始加热，当环境温度高于2℃时，温控单元控制螺旋加热环(14)停止加热，实现智能降耗。当然，在另一些具体的实施例中，还可以根据需要将加热启动温度设为其他温度值，例如5℃或8℃。
在本实施例中，所述控制组件(D)还包括砂控单元，用于控制撒砂动作；砂控单元、气控单元和温控单元设于同一容器中，所述容器即为盒体(10)。具体地，砂控单元、气控单元和温控单元的控制电路集成在同一块集成电路板(9)上，集成电路板(9)位于盒体(10)内。这种集成控制大幅节约了设备空间，更便于安装。
在本实施例中，所述气控单元包括第一电磁阀(5)，所述第一电磁阀(5)用于控制高压气流的输出，本申请中所述高压气流具体指压力大于等于300kpa的气流，在本实施例中，采用350kpa的气流。在另一些具体的实施例中，还可以采用其他压力大小的高压气流，当然，优选地，所述压力范围为300～400kpa。当砂控单元向撒砂器(H)发出开始撒砂指令时，气控单元同步开启第一电磁阀(5)，压力为350kpa的气流进入气道(21)，通过喷气嘴(17)高速射向喷砂管(19)中的砂粒，对砂粒进行加速。当砂控单元向撒砂器(H)发出停止撒砂指令时，气控单元延迟8s后关闭第一电磁阀(5)，延迟时间利于将喷砂管(19)内的的余砂吹净。当然，在另一些具体的实施例中，延迟时间的长度还可以根据需要改变，优选为2～10s。
在轨道车辆实际运行过程中，撒砂动作并非一直持续进行。在未进行撒砂动作的时，某些情况下，还是会出现雨雪、外界砂粒倒灌进入喷砂管的情况，此时若采用高压气流进入喷砂管(19)会过于浪费资源，为了解决该情况下的雨雪、外界倒灌问题，本实施例中采用向喷砂管(19)吹入低压气流的方式解决。具体地，所述气控单元还包括设有调压风嘴(7)的第二电磁阀(6)，所述第二电磁阀(6)用于控制低压气流的输出。本申请中所述的低压气流具体指压力低于300kpa的气流，在本实施例中，采用50kpa的低压气流；气控单元开启第二电磁阀(6)，高压气流经过调压风嘴(7)降至50kpa后进入气道(21)。
在本实施例中，所述喷砂管(19)包括靠近储砂机构的第一砂道(20)、以及靠近喷砂口的第二砂道(22)，第一砂道(20)和第二砂道(22)连通，且第一砂道(20)的中心线和第二砂道(22)的中心线形成的锐角夹角为15°～60°；第二砂道(22)、气道(21)、以及气道(21)的喷气嘴(17)，三者中心线重合。该设计避免了喷气嘴(17)向砂粒喷射气流时对其它部件的冲击磨损，同时又最大限度地与砂粒移动的推动力形成合力，最大限度利用气流，节约资源。两个砂道中心线的夹角度数设计，有利于使第二砂道(22)、气道(21)、以及气道(21)的喷气嘴(17)三者中心线重合的加工过程更方便。
在本实施例中，喷气嘴(17)的内孔呈锥形状，内孔直径由进气一端向出气一端逐渐缩小。具体地，所述内孔的锥度为2:3，内孔最大直径为6mm，内孔最小直径为2mm。在压力为300～400kpa的压缩空气下，喷气嘴(17)内孔截面变小而流速增大，最终携带着砂粒运动的压缩空气能达到15～20m/s的速率，帮助砂粒精准地射至轮踏面和轮轨之间。当然，在另一些具体的实施例中，还可以根据需要改变内孔的锥度，同时调整内孔最大直径和最小直径的具体长度。
在本实施例中，气道(21)远离喷砂管(19)的一端设有可拆卸的堵塞(18)。当喷气嘴(17)被砂粒侵入或者气道(21)有异物阻滞时，将堵塞(18)拆卸下来即可对喷嘴 (17)或气道(21)进行清理。
在本说明书中描述的“一些具体的实施例中”、“一些可能的实施例中”或“本申请”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书的不同之处出现的语句“一些具体的实施例中”、“一些可能的实施例中”或“本申请”等不是必然都参考相同的实施例，而意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。在本说明书中描述的“第一”和“第二”仅仅是用于表达不同区域的不同部件，不具备技术特征上的特殊含义，亦可采用其他用语进行表达。
以上所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制本申请的保护范围，而仅仅是表示本申请的选定实施例。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。此外，基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下可获得的所有其它实施例，都应属于本申请保护的范围。
Claims (10)
1.一种用于轨道车辆的撒砂装置，其特征在于：包括储砂机构、气压机构和喷砂机构，所述喷砂机构包括控制组件和喷管组件；
所述控制组件包括气控单元，用于控制气压机构的出气条件；
所述喷管组件包括喷砂管，喷砂管一端与储砂机构连接，另一端设有喷砂口；
所述喷管组件还包括与喷砂管连通的气道，气道通过气控单元与气压机构连接，气道设有喷气嘴。
2.根据权利要求1所述的撒砂装置，其特征在于：喷砂口处设有加热器；所述控制组件还包括用于控制加热器的温控单元，所述温控单元包括用于感知环境温度的温度传感器。
3.根据权利要求2所述的撒砂装置，其特征在于：所述控制组件还包括砂控单元，用于控制撒砂动作；砂控单元、气控单元和温控单元设于同一容器中。
4.根据权利要求3所述的撒砂装置，其特征在于：所述气控单元包括第一电磁阀，所述第一电磁阀用于控制高压气流的输出。
5.根据权利要求4述的撒砂装置，其特征在于：所述气控单元还包括设有调压风嘴的第二电磁阀，所述第二电磁阀用于控制低压气流的输出。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的撒砂装置，其特征在于：喷气嘴的内孔呈锥形状，内孔直径由进气一端向出气一端逐渐缩小。
7.根据权利要求6所述的撒砂装置，其特征在于：所述内孔的锥度为2:3，内孔最大直径为6mm，内孔最小直径为2mm。
8.根据权利要求1-5任意一项所述的撒砂装置，其特征在于：所述喷砂管包括连通的第一砂道和第二砂道，且第一砂道的中心线和第二砂道的中心线形成的锐角夹角为15°～60°；第二砂道与喷砂口连通，第二砂道、气道、以及气道的喷气嘴，三者中心线重合。
9.根据权利要求1-5任意一项所述的撒砂装置，其特征在于：气道远离喷砂管的一端设有可拆卸的堵塞。
10.根据权利要求2-5任意一项所述的撒砂装置，其特征在于：所述加热器为螺旋加热环，所述螺旋加热环嵌入喷砂口内壁设置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |