CN114922127A - 一种高速铁路小阻力扣件快速除冰设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高速铁路小阻力扣件快速除冰设备，包括支撑体，所述支撑体上安装有移动组件，蒸汽发生组件以及蒸汽融除组件，所述移动组件用于沿钢轨移动，所述蒸汽发生组件用于产生高温蒸汽，并导入所述蒸汽融除组件，所述蒸汽融除组件依靠高温蒸汽升温后，与钢轨接触进行除冰。本发明依靠移动轮实现在钢轨上移动，在移动的同时，蒸汽发生组件会对液态水进行加热产生高温蒸汽至蒸汽融除组件的蒸汽罩内，位于前端的蒸汽罩会在移动过程中实现对钢轨与小阻力扣件之间冰碴的融化，并采用防冻剂喷射装置将防冻剂喷射至钢轨与小阻力扣件之间，确保对小阻力扣件的冰碴可靠且高效的清除，同时减缓了二次结冰的情况发生。
Description
技术领域
本发明涉及铁路除冰技术领域，特别涉及一种高速铁路小阻力扣件快速除冰设备。
背景技术
为了消除钢轨接头对列车平顺度的影响，铁路建设中常常将不同长度的长钢轨进行焊接，因此被称为“无缝线路”。在温度荷载的作用下，若采用常阻力扣件约束，此时钢轨由于纵向变形相对较小，容易导致无缝线路存在不良的内力作用，进而造成结构的失稳或破坏。我国高速铁路广泛采用桥上无缝线路结构，其中桥跨结构因温度而收缩，同时受到列车荷载作用而挠曲，列车在桥上制动及钢轨在低温下折断，都会形成梁、轨纵向附加力。因此，在大跨度桥梁的特殊地段，为了降低梁轨之间巨大的相互作用力，常采用小扣件阻力，使扣件阻力小于道床阻力，可以有效降低梁轨间的相互作用。
我国幅员辽阔，其中冬季寒潮导致的小阻力扣件与钢轨之间形成的冰渣将直接影响钢轨在温度荷载下自由伸缩的灵活度。对于大跨长联桥梁无缝线路，如果钢轨无法自由伸缩，将增大梁轨相互作用，造成无缝线路结构局部应力加剧，在不利情况下可能导致钢轨的拉断。
结冰现象一般发生在我国北方地区，然而随着气候异常，我国南方地区在冬季同样会经历异常寒潮的影响。以福建省为例，其沿海地区虽然结冰较少，但是在西北部地区经常遭遇较为严重的结冰病害，从12月至第二年2月之间均有大范围结冰病害发生。因此，在我国铁路高速与重载化的进程中，针对高速铁路小阻力扣件的布置特点，需要建立完善的应急机制，进而及时处理结冰可能导致的钢轨难以自由伸缩的问题。
传统的铁路除冰方法主要有喷灯化冰、铁锹除冰等，这些除冰方式效率偏低，难以完全将小阻力扣件内部的冰渣去除，且仍具有一定的安全隐患，容易对小阻力扣件的结构造成破坏。基于此，本发明提供了一种更加可靠、高效的高速铁路小阻力扣件快速除冰设备，旨在解决现有技术的不足问题。
发明内容
本发明的目的是：针对上述背景技术中存在的不足，提供一种更加可靠、高效的高速铁路小阻力扣件快速除冰设备。
为了达到上述目的，本发明提供了一种高速铁路小阻力扣件快速除冰设备，包括支撑体，所述支撑体上安装有移动组件，蒸汽发生组件以及蒸汽融除组件，所述移动组件用于沿钢轨移动，所述蒸汽发生组件用于产生高温蒸汽，并导入所述蒸汽融除组件，所述蒸汽融除组件依靠高温蒸汽升温后，与钢轨接触进行除冰。
进一步地，所述支撑体为支撑板，所述移动组件包括移动轮。
进一步地，所述支撑板底部的两侧均布设有限位板，所述限位板卡在钢轨的两侧，所述移动轮转动设置在所述限位板上，与钢轨的侧壁滚动接触。
进一步地，所述蒸汽发生组件包括安装室，所述安装室连接有蒸汽罐，所述蒸汽罐内设置有蒸汽发生装置，所述蒸汽发生装置将灌入所述蒸汽罐内的液态水生成高温蒸汽，所述蒸汽罐顶部开设有出气口，所述出气口通过输汽管与所述蒸汽融除组件连接，将生产的高温蒸汽导入所述蒸汽融除组件。
进一步地，所述蒸汽发生装置包括铺设在所述蒸汽罐内的电阻式加热板、双轴电机以及扇叶，所述电阻式加热板用于电加热液态水生成高温蒸汽，所述双轴电机的第一输出端延伸至所述出气口，并与所述扇叶固定连接，以驱动所述扇叶旋转，将蒸汽抽吸输送。
进一步地，所述双轴电机竖直布置，还包括向下延伸的第二输出端，所述安装室顶部开设有传动口，所述双轴电机的第二输出端贯穿至所述传动口内，并固定连接有竖直锥齿轮，所述竖直锥齿轮啮合连接有传动锥齿轮，所述传动锥齿轮固定连接有呈水平设置的传动轴，所述传动轴与所述安装室通过轴承转动连接，所述传动轴套设有蜗杆层，所述蜗杆层与转轴套设的蜗轮啮合，所述转轴用于传动至所述移动组件，使设备沿钢轨移动。
进一步地，所述蒸汽融除组件包括蒸汽罩，所述蒸汽罩内布设有多个散发罩，所述散发罩底部密布开设有多个用来散发蒸汽的散热孔，所述散发罩顶部设置有贯穿蒸汽罩顶壁的管道口，所述输汽管的末端与所述管道口接通，作业时所述蒸汽罩底部与钢轨接触。
进一步地，所述蒸汽罩设置有密封结构，所述密封结构包括开设在蒸汽罩两侧侧壁内的移动口，所述移动口通过抵触弹簧连接有移动密封板，所述移动密封板底部设置有柔性橡胶层，所述柔性橡胶层与钢轨面相抵触。
进一步地，所述密封结构还包括安装在所述蒸汽罩前后的多个铰接轴，所述铰接轴转动连接有转动密封板，所述转动密封板采用橡胶材质制成。
进一步地，还包括喷射组件，所述喷射组件安装在所述支撑件上，同时位于所述蒸汽融除组件后方，所述喷射组件包括与所述支撑件固定的水平板，所述水平板底部固定连接有竖直块，所述竖直块固定连接有防冻剂喷射装置，在所述防冻剂喷射装置外侧壁上设有添加孔，能够补充防冻剂。
本发明的上述方案有如下的有益效果：
本发明提供的高速铁路小阻力扣件快速除冰设备，依靠移动组件能够稳定沿钢轨移动，在移动的同时，蒸汽发生组件会对液态水进行加热产生高温蒸汽至蒸汽融除组件的蒸汽罩内，位于设备前端的蒸汽罩会在移动过程中实现对钢轨与小阻力扣件之间冰碴的融化，并采用防冻剂喷射装置将防冻剂喷射至钢轨与小阻力扣件之间，确保对小阻力扣件的冰碴可靠且高效的清除，同时减缓了二次结冰的情况发生；
本发明的其它有益效果将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
图1为本发明的整体结构三维示意图；
图2为本发明的整体结构剖视图；
图3为本发明的整体结构侧视图；
图4为本发明的移动轮传动结构示意图。
【附图标记说明】
1-支撑板；2-移动轮；3-安装室；4-蒸汽罐；5-电阻式加热板；6-双轴电机；7-扇叶；8-出气口；9-输汽管；10-蒸汽罩；11-散发罩；12-管道口；13-竖直锥齿轮；14-传动锥齿轮；15-传动轴；16-转轴；17-蜗轮；18-蜗杆层；19-限位板；20-支撑柱；21-移动口；22-移动密封板；23-铰接轴；24-转动密封板；25-水平板；26-防冻剂喷射装置；27-竖直块；28-添加孔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。在具体实施方式中所描述的各个具体技术特征和各实施例，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征/实施例的组合可以形成不同的实施方式，为了避免不必要的重复，本发明中各个具体技术特征/实施例的各种可能的组合方式不再另行说明。
需要说明的是，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是直接设置、安装、连接，也可以通过居中元部件、居中结构间接设置、连接。另外，本发明中的“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系或常规放置状态或使用状态，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的结构、特征、装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明限制。
本发明涉及铁路除冰技术领域，冬季寒潮导致的小阻力扣件与钢轨之间形成的冰渣直接影响钢轨在温度荷载下自由伸缩的灵活度，进而增大梁轨相互作用，造成无缝线路结构局部应力加剧，在不利情况下可能导致钢轨的拉断。传统的铁路除冰方法主要有喷灯化冰、铁锹除冰等，这些除冰方式效率偏低，难以完全将冰渣去除，且仍具有一定的安全隐患，容易对小阻力扣件的结构造成破坏。基于此，本发明的实施例提供了一种更加可靠、高效的高速铁路小阻力扣件快速除冰设备，旨在解决上述问题。
具体如图1-图3所示，该高速铁路小阻力扣件快速除冰设备包括作为主体安装结构的支撑板1，支撑板1上安装有移动轮2，移动轮2与钢轨的两侧抵触，以使整个设备能够沿钢轨移动行驶，完成安设有小阻力扣件的钢轨位置的除冰。
支撑板1上安装有蒸汽发生组件以及蒸汽融除组件。蒸汽发生组件包括安装室3，安装室3顶部设置有蒸汽罐4，蒸汽罐4内设置有蒸汽发生装置。蒸汽发生装置具体包括铺设在蒸汽罐4内的电阻式加热板5、双轴电机6以及扇叶7。其中，电阻式加热板5用于将灌入蒸汽罐4内的液态水加热生成蒸汽。蒸汽罐4顶部开设有锥形的出气口8，双轴电机6的第一输出端延伸至出气口8，并与扇叶7固定连接，从而驱动扇叶7旋转，使其在持续旋转过程中将位于蒸汽罐4内的蒸汽进行抽吸输送，经过与出气口8连接的输汽管9输送至蒸汽融除组件。
蒸汽融除组件包括蒸汽罩10，蒸汽罩10内布设有多个散发罩11，散发罩11底部密布开设有多个用来散发蒸汽的散热孔，以使蒸汽更加均匀地发散。散发罩11顶部设置有贯穿蒸汽罩10顶壁的管道口12，输汽管9的末端与管道口12接通。蒸汽经输汽管9输送至散发罩11内，依靠设置在散发罩11上的散发孔排出，在依靠密封结构密封的蒸汽罩10作用下聚集在蒸汽罩10内部，从而让蒸汽罩10内的温度急剧上升。因此，蒸汽罩10与钢轨接触时，能够依靠高温实现对钢轨与小阻力扣件之间冰碴的快速融化。
在本实施例中，双轴电机6布设在安装室3内，双轴电机6自身为现有常见的电机，在此不做赘述。双轴电机6竖直布置，包括向上延伸的第一输出端和向下延伸的第二输出端，其中第一输出端与扇叶7连接用于驱动蒸汽输送，第二输出端用于驱动移动轮2旋转，而使设备在双轴电机6动力作用下沿钢轨移动。
同时请参阅图4，安装室3顶部开设有传动口，双轴电机6的第二输出端贯穿至传动口内，并固定连接有竖直锥齿轮13，竖直锥齿轮13啮合连接有传动锥齿轮14，传动锥齿轮14固定连接有呈水平设置的传动轴15，传动轴15与安装室3通过轴承实现转动连接。同时，安装室3内开设空腔，转轴16的顶部延伸至空腔内，且固定连接有蜗轮17。传动轴15同样位于空腔内，且套设有蜗杆层18，蜗杆层18与蜗轮17相啮合，从而通过传动轴15驱动转轴16旋转，带动移动轮2同步转动，进而使设备沿钢轨移动。
作为优选的实施方式，本实施例中支撑板1底部的两侧均布设有呈“C”型的限位板19，转轴16转动设置在限位板19上，移动轮2固定套设在转轴16上，即移动轮2绕竖直轴旋转，同时与钢轨的侧壁滚动接触。
当然在其他实施例中，移动轮2的驱动还可以采用其他方式，例如通过另外单独的驱动电机驱动等，此处不作具体限制。不过采用双轴电机6能够更简化地布置，使整体结构更加紧凑，因此优选的实施方式还是采用前述的双轴电机6同步驱动方式。
在本实施例中，支撑板1上表面通过多个支撑柱20连接支撑蒸汽罩10，蒸汽罩10的密封结构包括开设在蒸汽罩10两侧侧壁内的移动口21，移动口21内壁通过抵触弹簧连接有移动密封板22，移动密封板22底部设置有柔性橡胶层，柔性橡胶层能与钢轨面相抵触，实现相对密封的状态。
另外，蒸汽罩10前、后侧壁上均匀安装有多个铰接轴23，铰接轴23转动连接有转动密封板24，转动密封板24同样采用橡胶材质制成，且相邻的转动密封板24之间相互接触，转动密封板24与铰接轴23之间可通过复位扭簧连接。当设备正在移动时，转动密封板24能根据线路条件的变化改变转动的角度，从而使得橡胶材质的转动密封板24始终与钢轨面接触，形成蒸汽罩10内相对密封的空间，而使蒸汽能在蒸汽罩10内聚集，实现对下方钢轨的加热，避免蒸汽从前、后、侧泄露。总之，依靠移动密封板22以及转动密封板24配合能保证较好的蒸汽罩10密封效果。
由于高温的蒸汽罩10会使钢轨与小阻力扣件之间冰碴快速融化，然而钢轨在蒸汽除冰后仍然存在二次结冰的风险。因此本实施例中还设置有喷射组件，其布设在支撑板1的后侧，而蒸汽融除组件布设在支撑板1的前侧，因此设备向前行驶的过程中，蒸汽融除组件先完成钢轨与小阻力扣件之间冰碴的快速融化，再通过喷射组件将防冻剂喷射至钢轨与小阻力扣件之间。
具体地，喷射组件包括安装在支撑板1上的水平板25，水平板25底部布设有防冻剂喷射装置26。其中，水平板25底部固定连接有竖直块27，竖直块27固定连接有防冻剂喷射装置26，添加孔28设在防冻剂喷射装置26外侧壁上，能够补充防冻剂。设备沿钢轨移动时，防冻剂喷射装置26能够将防冻剂喷射于钢轨接缝处，从而减缓了后续积水再次结冰的情况发生。
当然，还可以对喷射组件进一步改进，使其喷射的防冻剂能够集中于钢轨相互接触处，以提高防冻剂的使用效率。
采用本实施例提供的高速铁路小阻力扣件快速除冰设备进行作业时，将设备移动至安设有小阻力扣件的钢轨上，使得支撑板1与钢轨的上表面进行接触，限位板19卡在钢轨的两侧，限位板19上的移动轮2与钢轨的侧壁滚动接触，以使设备能够稳定地在钢轨上行驶。
向蒸汽罐4内注入水，通过电阻式加热板5对液态水进行持续不断的加热，加热会产生大量的蒸汽，此时，开启安装室3内的双轴电机6，使得双轴电机6的第一输出端带动扇叶7进行旋转，扇叶7会在转动中产生吸力，将位于蒸汽罐4内的蒸汽进行输送，经输汽管9输送到散发罩11内，再经散发罩11上的散发孔排出，在蒸汽罩10及其密封结构的作用下会使蒸汽聚集在蒸汽罩10内，而让蒸汽罩10的温度急剧上升；与此同时，双轴电机6的第二输出端通过对应的传动结构带动移动轮2旋转，实现设备在钢轨上移动的动力驱动。
设备移动过程中蒸汽罩10会先一步与钢轨进行接触，实现对钢轨与小阻力扣件之间冰碴的快速融化，此时设备在继续向前移动时，防冻剂喷射装置26将防冻剂喷射至钢轨与小阻力扣件之间，确保对钢轨与小阻力扣件之间的冰碴可靠且高效的清除，同时减缓了二次结冰的情况发生。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高速铁路小阻力扣件快速除冰设备，其特征在于，包括支撑体，所述支撑体上安装有移动组件，蒸汽发生组件以及蒸汽融除组件，所述移动组件用于沿钢轨移动，所述蒸汽发生组件用于产生高温蒸汽，并导入所述蒸汽融除组件，所述蒸汽融除组件依靠高温蒸汽升温后，与钢轨接触进行除冰。
2.根据权利要求1所述的一种高速铁路小阻力扣件快速除冰设备，其特征在于，所述支撑体为支撑板(1)，所述移动组件包括移动轮(2)。
3.根据权利要求2所述的一种高速铁路小阻力扣件快速除冰设备，其特征在于，所述支撑板(1)底部的两侧均布设有限位板(19)，所述限位板(19)卡合在钢轨的两侧，所述移动轮(2)转动设置在所述限位板(19)上，与钢轨的侧壁滚动接触。
4.根据权利要求1所述的一种高速铁路小阻力扣件快速除冰设备，其特征在于，所述蒸汽发生组件包括安装室(3)，所述安装室(3)连接有蒸汽罐(4)，所述蒸汽罐(4)内设置有蒸汽发生装置，所述蒸汽发生装置将灌入所述蒸汽罐(4)内的液态水生成高温蒸汽，所述蒸汽罐(4)开设有出气口(8)，所述出气口(8)通过输汽管(9)与所述蒸汽融除组件连接，将生成的高温蒸汽导入所述蒸汽融除组件。
5.根据权利要求4所述的一种高速铁路小阻力扣件快速除冰设备，其特征在于，所述蒸汽发生装置包括铺设在所述蒸汽罐(4)内的电阻式加热板(5)、双轴电机(6)以及扇叶(7)，所述电阻式加热板(5)用于电加热液态水生成高温蒸汽，所述双轴电机(6)的第一输出端延伸至所述出气口(8)，并与所述扇叶(7)固定连接，以驱动所述扇叶(7)旋转，将蒸汽抽吸输送。
6.根据权利要求5所述的一种高速铁路小阻力扣件快速除冰设备，其特征在于，所述双轴电机(6)竖直布置，还包括向下延伸的第二输出端，所述安装室(3)顶部开设有传动口，所述双轴电机(6)的第二输出端贯穿至所述传动口内，并固定连接有竖直锥齿轮(13)，所述竖直锥齿轮(13)啮合连接有传动锥齿轮(14)，所述传动锥齿轮(14)固定连接有呈水平设置的传动轴(15)，所述传动轴(15)与所述安装室(3)通过轴承转动连接，所述传动轴(15)套设有蜗杆层(18)，所述蜗杆层(18)与转轴(16)套设的蜗轮(17)相啮合，所述转轴(16)用于传动至所述移动组件，使设备沿钢轨移动。
7.根据权利要求4所述的一种高速铁路小阻力扣件快速除冰设备，其特征在于，所述蒸汽融除组件包括蒸汽罩(10)，所述蒸汽罩(10)内布设有多个散发罩(11)，所述散发罩(11)底部密布开设有多个用来散发蒸汽的散热孔，所述散发罩(11)顶部设置有管道口(12)，所述输汽管(9)的末端与所述管道口(12)接通，作业时所述蒸汽罩(10)底部与钢轨接触。
8.根据权利要求7所述的一种高速铁路小阻力扣件快速除冰设备，其特征在于，所述蒸汽罩(10)设置有密封结构，所述密封结构包括开设在所述蒸汽罩(10)两侧侧壁内的移动口(21)，所述移动口(21)通过抵触弹簧连接有移动密封板(22)，所述移动密封板(22)底部设置有柔性橡胶层，所述柔性橡胶层与钢轨面相抵触。
9.根据权利要求8所述的一种高速铁路小阻力扣件快速除冰设备，其特征在于，所述密封结构还包括安装在所述蒸汽罩(10)前后的多个铰接轴(23)，所述铰接轴(23)转动连接有转动密封板(24)，所述转动密封板(24)采用橡胶材质制成。
10.根据权利要求1所述的一种高速铁路小阻力扣件快速除冰设备，其特征在于，还包括喷射组件，所述喷射组件安装在所述支撑件上，同时位于所述蒸汽融除组件后方，所述喷射组件包括与所述支撑件固定的水平板(25)，所述水平板(25)底部固定连接有竖直块(27)，所述竖直块(27)固定连接有防冻剂喷射装置(26)，所述防冻剂喷射装置(26)上设有添加孔(28)。
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2022
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