CN115989167A - 用于轨道车辆的撒砂系统的气动砂输送装置、撒砂系统和用于运行气动砂输送装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于轨道车辆的撒砂系统(500)的气动砂输送装置(100)，所述砂输送装置具有障碍装置(105)，该障碍装置与用于从储砂容器(505)接收砂的砂入口(200)流体连接，所述障碍装置成型用于在砂入口(200)和与障碍装置(105)流体连接的混合装置(110)之间形成障碍。此外，砂输送装置(100)具有用于借助于压缩空气从所述障碍装置(105)接收和传输砂的混合装置(110)；以及与混合装置(110)流体连接的、用于通过砂出口(203)将砂从砂输送装置(100)中排出的排出装置(115)。在此所述障碍装置(105)、混合装置(110)和排出装置(115)在砂输送装置(100)的准备运行状态(140)中设置在一个水平平面中。

Description

用于轨道车辆的撒砂系统的气动砂输送装置、撒砂系统和用于运行气动砂输送装置的方法

技术领域

本方法涉及一种用于轨道车辆的撒砂系统的气动砂输送装置、一种具有气动砂输送装置的撒砂系统和一种用于运行气动砂输送装置的方法。

背景技术

在轨道车辆中，撒砂系统用于将砂送入在轨道上滚动的车轮前方的轨道上或直接送入车轮轨道间隙中，以提高车轮与轨道之间的摩擦系数。为此，借助于砂输送装置或者说砂计量和输送装置从储砂容器——理想的是在其最低点处——获取并且相应地计量并且进一步输送砂。这个最低点与砂输送装置的出口之间的距离直接影响储砂容器的容积并且应相应地尽可能小。

发明内容

在此背景下，本方案的任务是提供一种用于轨道车辆的撒砂系统的改进的气动砂输送装置、一种具有气动砂输送装置的改进的撒砂系统和一种用于运行改进的气动砂输送装置的方法。

该任务通过具有独立权利要求的特征的气动砂输送装置、具有气动砂输送装置的撒砂系统和用于运行气动砂输送装置的方法解决。本发明的有利实施方式和扩展方案由下面的从属权利要求得出。

通过所提出的方案可实现的优点首先在于：产生特别紧凑的砂输送装置，在其中砂输送装置的砂入口——在该处在砂输送装置运行时从储砂容器获取砂——的位置和砂出口的位置之间的距离特别小并且因此例如可以使用较大的储砂容器，其也可以被称为砂箱。

提出一种用于轨道车辆的撒砂系统的气动砂输送装置，所述砂输送装置具有以下特征：

障碍装置，该障碍装置与用于从储砂容器接收砂的砂入口流体连接，所述障碍装置成型用于在砂入口和与障碍装置流体连接的混合装置之间形成障碍。此外，所述砂输送装置具有用于借助于压缩空气从所述障碍装置接收和传输砂的混合装置以及与混合装置流体连接的、用于通过砂出口将砂从砂输送装置中排出的排出装置，所述障碍装置、混合装置和排出装置在砂输送装置的准备运行状态中设置在一个水平平面中。

水平的布置尤其是具有如下优点：可以非常紧凑地成型并且砂输送装置的砂入口与砂出口之间的高度差比在准备运行状态中竖直地上下排列的布置中的高度差要小得多。相应地，当安装在具有尽可能大的储砂容器的轨道车辆上时，能够保持与轨道的尽可能大的距离。所述砂输送装置也可以构造用于输送不同于砂的其它可流动物料。

根据一种实施方式，障碍装置、混合装置和排出装置可以设置在一个共同的壳体之内。例如这些装置或装置部件也可以直接在壳体中加工出，由此可以实现砂输送装置的一体的并且附加或替代地方形的造型。这具有的优点是，砂输送装置可以尽可能紧凑地构造。

根据另一种实施方式，砂输送装置的最大高度可以小于砂输送装置的最大深度并且附加或替代地小于砂输送装置的最大宽度。例如障碍装置、混合装置和排出装置在准备运行状态中可以并排地设置在一个水平平面上，由此砂输送装置的宽度并且附加或替代地深度大于高度。砂输送装置获取砂的位置在理想情况下应相应于储砂容器的最低点，以便能够完全使用砂储备。因此，在其它方面相同的尺寸下，储砂容器的最低点越深，储砂容器的容积就越大。另一方面，砂输送装置的砂出口的位置不应太低，否则砂输送装置的该砂出口与靠近轨道的砂软管或管道出口之间的高度差对于最佳的且过程可靠的砂施来说过小。在这里描述的实施方式中，砂输送装置的砂入口和砂出口之间的距离可以有利地保持为最小。

根据另一种实施方式，所述砂出口的直径可以基本上与所述砂输送装置的最大高度一致。因此，砂输送装置的高度可以仅通过砂出口的直径和连接在那里的砂软管或管道来确定，由此，砂输送装置的高度可以有利地非常小并且砂输送装置整体上可以非常紧凑地成型。在这里所提出的方案的范围内，术语“基本上”尤其是可以指长度说明中的直至+/-20％的偏差。

根据另一种实施方式，所述砂入口和砂出口可以基本上相互垂直地设置。在准备运行状态中，砂入口例如可以设置在砂输送装置的主表面上，以便从设置在其上方的储砂容器的最低点接收砂。砂出口例如可以设置在砂输送装置的一个侧面上。这种布置的优点在于，能够最小化之前已经描述的砂入口和砂出口之间的距离。在这里所介绍的方案的范围内，术语“基本上”尤其是可以包括角度说明中的直至+/-20°的偏差。

根据另一种实施方式，所述障碍装置可以包括一个朝向混合装置设置的迷宫单元，该迷宫单元具有叶片和梯级，所述迷宫单元可以成型用于防止砂从障碍装置溢流到混合装置中。例如障碍装置可以具有在壳体中铣削出的凹部，并且朝向混合装置侧可以成型所述梯级。所述叶片可以略微偏移地与该梯级反向突出(entgegenragen)，从而一个有角的间隙或通道保持敞开。如此设置的迷宫式单元可以有利地防止来自障碍装置的砂自主地进入混合装置中，同时可以确保砂例如借助于负压被吸入混合装置(其也可以被称为混合腔)中。

根据另一种实施方式，所述障碍装置可以包括用于将砂从障碍装置排出的排泄口螺塞。所述排泄口螺塞例如可以设置在障碍装置的与砂入口相对置的侧面上并且附加或替代地在封闭状态中与砂输送装置的壳体齐平。有利的是，例如当为了维修目的而要将砂从障碍装置中完全排出时，可以打开排泄口螺塞。

根据另一种实施方式，砂输送装置可以具有节流阀，该节流阀设置在用于提供压缩空气的撒砂压缩空气接口与混合装置之间，所述节流阀构造用于对压缩空气进行节流。例如当供应的压缩空气应被减少到一定程度或压缩空气的流动速度应被降低时，可以使用所述节流阀。这具有的优点是，通过必要时节流的压缩空气供应可以尽可能精确地计量砂的输出。

根据另一种实施方式，所述排出装置可以具有设置在砂出口处的软管接头，该软管接头轴向于设置在混合装置中的用于供应压缩空气的喷嘴设置，尤其是所述软管接头在其内部变细并且附加或替代地可以成型为拉瓦尔喷嘴并且附加或替代地可以包括拉瓦尔喷嘴。例如压缩空气可以从撒砂压缩空气接口并且必要时经由节流阀流过喷嘴。喷嘴可以在混合装置中与例如成型为拉瓦尔喷嘴的软管接头结合产生负压。该负压可以经由迷宫单元从障碍装置抽吸砂，所述砂可以事先通过重力从储砂容器到达障碍装置中。在混合装置中，砂可与来自喷嘴的空气混合并且朝向砂出口加速并且进一步通过软管接头和连接的砂软管输送。在此将软管接头成型为拉瓦尔喷嘴或集成拉瓦尔喷嘴是特别有利的，以产生所需的负压。

根据另一种实施方式，砂输送装置可以包括用于提供吹出压缩空气以吹净混合装置的吹出压缩空气接口，所述吹出压缩空气接口基本上垂直于所述软管接头和喷嘴设置。

例如吹出压缩空气可以被施加在排气压缩空气接口上，该排气压缩空气接口也可以被称为压缩空气接口-吹出。空气流可以在排出装置的方向上和障碍装置的方向上分流。也就是说，该空气的一部分可以流过软管接头并且例如流过连接的砂软管并将仍存在于该区域中的砂吹出。这样可以有利地以简单的方式清洁软管接头和连接的砂软管。

同时，空气的另一部分可以经由所述迷宫单元例如流入到储砂容器中并因此使存在于障碍装置中和砂输送装置附近区域中的砂松散或流化。在吹出压缩空气接口上施加吹出压缩空气的同时，也可以选择性地在撒砂压缩空气接口上施加压缩空气。这具有的优点是，砂粒不会进入喷嘴中并且因此也不会堵塞该喷嘴。此外，因此可以影响空气流的分配，以有利于通过软管接头的空气流。这在具有较高空气阻力的长的砂软管中可以是有利的。

根据另一种实施方式，砂输送装置可以具有设置在撒砂压缩空气接口上并且附加或替代地设置在吹出压缩空气接口上的加热元件，以用于加热所供应的压缩空气并且附加或替代地加热吹出压缩空气。因此，空气可以被加热并且砂可以被热的空气加热并干燥。这具有的优点是，可以保护砂免受侵入的湿气并且附加或替代地免受例如冬季月份中的寒冷。

根据另一种实施方式，砂输送装置可以包括用于平衡混合装置中产生的负压的平衡空气通道，尤其是所述平衡空气通道可以通过第二迷宫单元与障碍装置流体连接。所述平衡空气通道也可以被称为假空气通道并且例如设置在障碍装置的一侧上。通过第二迷宫单元——其可以如前述迷宫单元那样包括梯级和叶片——平衡空气通道可以将平衡空气入口(其也可以被称为假空气入口)与障碍装置连接起来。该第二迷宫单元可以有利地防止砂经由平衡空气通道到达环境中，同时可以使空气(假空气)从平衡空气入口流向平衡空气通道。在此平衡空气通道例如可以构造成可封闭的，以便在需要时有利地实现障碍装置中的压力平衡。附加或替代地，障碍装置中的不期望的负压也可以通过来自储砂容器的补充流入的空气并且还可以通过例如储砂容器中的假空气开口由环境来平衡。

此外，提出一种撒砂系统，其具有前述气动砂输送装置的变型方案和用于储存砂的储砂容器，尤其是所述砂输送装置的主表面与储砂容器连接或成型为可与之连接的。在此，砂输送装置的主表面例如可以通过适合的密封件相对于储砂容器密封，以防止不期望的空气侵入。通过这样的组合可以优化地实现前面描述的优点。

此外，提出一种用于运行前述气动砂输送装置的变型方案的方法，该方法具有将压缩空气供应到砂输送装置的混合装置中的步骤，以使砂从砂输送装置的排出装置排出。替代或附加地，在供应步骤中可以将压缩空气供应到砂输送装置的障碍装置中，以便将砂从砂输送装置的障碍装置、混合装置和排出装置吹出。替代或附加地，在供应步骤中也可以在将压缩空气供应到砂输送装置的混合装置中的同时将压缩空气供应到砂输送装置的障碍装置中，以便利用增加的输送空气使砂从砂输送装置的排出装置排出。该方法例如可以以软件或硬件或以由软件和硬件组成的混合形式例如在控制器中实现。

附图说明

在下面的说明中参照附图详细阐述在此提出的方案的实施例。附图如下：

图1示出具有障碍装置、混合装置和排出装置的气动砂输送装置的一种实施例的示意图；

图2示出砂输送装置的一种实施例的示意图；

图3示出具有平衡空气通道的砂输送装置的一种实施例的示意图；

图4示出具有节流阀和吹出压缩空气接口的砂输送装置的一种实施例的俯视示意图；

图5示出撒砂系统的一种实施例的示意图；和

图6示出用于运行在此提出的砂输送装置的变型方案的方法的一种实施例的流程图。

具体实施方式

在本方案的有利实施例的以下说明中，对于在不同附图中示出的并且作用相似的元件使用相同或相似的附图标记并且放弃这些元件的重复描述。

图1示出具有障碍装置105、混合装置110和排出装置115的气动砂输送装置100的一种实施例的示意图。砂输送装置100的这三个主要部件(也可简称为障碍、混合器和排出部)在该实施例中以勾画的线彼此区分地示出。障碍装置105、混合装置110和排出装置115在砂输送装置100的在此示出的准备运行状态140中设置在一个水平平面中。仅作为示例，障碍装置105、混合装置110和排出装置115根据该实施例还设置在一个壳体120中，该壳体120以及因此整个砂输送装置100的高度125根据该实施例小于壳体120的深度130并且在此示例性地也小于壳体120的宽度135。壳体120在此仅示例性地整体成型为方形的和/或一体的。

图2示出砂输送装置100的一种实施例的示意图。在此可以涉及在图1中描述的砂输送装置100，区别在于：障碍装置105、混合装置110和排出装置115的边界并未如在图1中那样用附加的线突出。在图2中可以看到，障碍装置105与用于从在此未示出的储砂容器接收砂的砂入口200流体连接，障碍装置105成型用于在砂入口200和与障碍装置105流体连接的混合装置110之间形成障碍。混合装置110构造用于借助于压缩空气从障碍装置105接收和传输砂。排出装置115与混合装置110流体连接并且成型用于通过砂出口203从砂输送装置100输出砂。

在该实施例中，壳体120的主表面204包括用于相对于储砂容器密封砂输送装置100的密封件205。根据该实施例，壳体120的主表面204是相对于壳体120的其它表面的最大表面。在此，主表面204被部分敞开地示出，以便能够详细显示设置在其下方的部件。在使用安装孔207的情况下，主表面204并且整个砂输送装置100借助该主表面可连接到储砂容器上。

在该实施例中，障碍装置105成型为壳体120中的凹部，该凹部根据一种实施例在壳体120中被铣削出。根据该实施例，在障碍装置105的下部区域中示例性地设置有一个排泄口螺塞210，该排泄口螺塞提供为了维修目的而排出砂的可能性。在障碍装置105的在砂输送装置100中基本上居中设置的一侧上设置有一个从壳体120的底部突出的梯级215和一个略微偏移并且向相反方向突出的叶片220。在这里所示的布置中，所述梯级215和叶片220构成迷宫单元225。例如当砂位于障碍装置105中时，该迷宫单元225能够防止砂意外地进一步流到混合装置110中。但同时能够例如借助于负压主动地将砂抽吸通过梯级215和叶片220之间的开口。

根据该实施例，设置在障碍装置105旁的混合装置110包括喷嘴230，借助于该喷嘴可以将压缩空气引入混合装置110中。根据不同的实施例，混合装置110例如与障碍装置105同样地在壳体120中钻出或铣削出，喷嘴230轴向于混合装置110设置。通过由混合装置110和喷嘴230形成的系统，可以借助于负压经由障碍装置105从储砂容器中抽吸、相应地计量并且进一步通过排出装置115输送砂。

在该实施例中，排出装置115包括设置在砂出口203处的软管接头235，该软管接头轴向于喷嘴230定向。根据该实施例，软管接头235例如在内部变细或者也构造为拉瓦尔喷嘴，从而可以增强喷嘴230的抽吸作用。根据一种替代实施例，拉瓦尔喷嘴作为单独的部件安装在软管接头235的空腔中。

根据该实施例，在此示出的砂输送装置100有利地实现了具有水平的砂出口203的紧凑的砂计量和输送装置。

图3示出具有平衡空气通道300的砂输送装置100的一种实施例的示意图。这可以是图1或2中描述的砂输送装置100的实施例。借助砂输送装置100内的这种平衡空气通道300可以实现压力平衡。在该实施例中，平衡空气通道300设置在障碍装置105的与迷宫单元225相对置的一侧上并且成型为具有第二梯级310和第二叶片315的第二迷宫单元305。通过平衡空气入口320(其也可以被称为假空气入口)，空气可以从砂输送装置100的外部区域被引导到平衡空气出口325(其也可以被称为假空气出口)，即被引导到障碍装置105中。在此，第二迷宫单元305构成障碍，使得没有砂子能够从障碍装置105经由平衡空气通道300到达周围环境中。

图4示出具有节流阀400和吹出压缩空气接口405的砂输送装置100的一种实施例的俯视示意图。这可以是图1、2或3中描述的砂输送装置100的实施例。在该实施例中，节流阀400设置在撒砂压缩空气接口410(其也可以被称为压缩空气接口-撒砂)与喷嘴230之间。

节流阀400可以在需要时降低撒砂压缩空气接口410处的压力并且因此实现期望得较低的抽吸功率和相应的砂计量。在该实施例中，作为砂输送装置100的附加补充，在混合装置110上设置吹出压缩空气接口405(其也可以称为压缩空气接口-吹出)，根据该实施例，吹出压缩空气接口405垂直于喷嘴230设置。在吹出压缩空气接口405处可以施加吹出压缩空气，借助于该吹出压缩空气——例如为了清洁目的——可以将砂从砂输送装置100吹出。此外，在吹出压缩空气接口405处设置有加热元件415，以便能够加热吹出压缩空气并且因此干燥砂和/或砂输送装置100和/或保护砂输送装置100和砂免于结冰。

空气流例如可以在排出装置115的方向上和障碍装置105的方向上分配，使得吹出压缩空气的一部分可以流过软管接头235并且将仍存在于该区域中的砂吹出。吹出压缩空气的另一部分可以经由障碍装置105和砂入口200流入到储砂容器中并使存在于障碍装置105中的砂松散。如果附加地通过加热元件415加热空气，则还可以通过热的吹出压缩空气加热并干燥砂。

图5示出撒砂系统500的一种实施例的示意图。撒砂系统500具有在前述附图之一中描述的气动砂输送装置100和用于储存砂的储砂容器505。根据该实施例，砂输送装置100的主表面仅示例性地与储砂容器505连接。在该实施例中，储砂容器505设置在轨道车辆510上并且在其最低点处与砂输送装置100连接。砂软管515从砂输送装置100延伸至轨道车辆510的车轮520，该车轮520设置在轨道525上。通过将砂供应到车轮520前方的轨道525上，能够提高车轮520和轨道525之间的摩擦系数或使其达到最初更高的值。通过该措施可以改进轨道车辆510的牵引和制动。

图6示出用于运行在前述附图之一中描述的砂输送装置100的变型方案的方法600的一种实施例的流程图。方法600包括将压缩空气供应到砂输送装置的混合装置中的步骤605，以使砂从砂输送装置的排出装置排出。可选地，根据该实施例的方法600还包括在供应步骤605之前的提供步骤610，在该提供步骤中提供砂输送装置。替代地或附加地，在供应步骤中，可以将压缩空气供应615到砂输送装置的障碍装置中，以便将砂从砂输送装置的障碍装置、混合装置和排出装置吹出。替代地或附加地，在供应步骤中，可以在将压缩空气供应到砂输送装置的障碍装置中的同时将压缩空气供应605到砂输送装置的混合装置中，以便利用增加的输送空气使砂从砂输送装置的排出装置排出。

附图标记列表

100 气动砂输送装置

105 障碍装置

110 混合装置

115 排出装置

120 壳体

125 砂输送装置的高度

130 砂输送装置的深度

135 砂输送装置的宽度

140 准备运行状态

200 砂入口

203 砂出口

204 砂输送装置的主表面

205 密封件

207 安装孔

210 排泄口螺塞

215 梯级

220 叶片

225 迷宫单元

230 喷嘴

235 软管接头

300 平衡空气通道

305 第二迷宫单元

310 第二梯级

315 第二叶片

320 平衡空气入口

325 平衡空气出口

400 节流阀

405 吹出压缩空气接口

410 撒砂压缩空气接口

415 加热元件

500 撒砂系统

505 储砂容器

510 轨道车辆

515 砂软管

520 车轮

525 轨道

600用于运行气动砂输送装置的方法

605将压缩空气供应到砂输送装置的混合装置中的步骤

610提供步骤

615将压缩空气供应到砂输送装置的障碍装置中的步骤

Claims (14)

1.用于轨道车辆(510)的撒砂系统(500)的气动砂输送装置(100)，所述砂输送装置(100)具有以下特征：

障碍装置(105)，该障碍装置与用于从储砂容器(505)接收砂的砂入口(200)流体连接，所述障碍装置(105)成型用于在砂入口(200)和与障碍装置(105)流体连接的混合装置(110)之间形成障碍；

用于借助于压缩空气从所述障碍装置(105)接收和传输砂的混合装置(110)；以及

与混合装置(110)流体连接的、用于通过砂出口(203)将砂从砂输送装置(100)中排出的排出装置(115)，所述障碍装置(105)、混合装置(110)和排出装置(115)在砂输送装置(100)的准备运行状态(140)中设置在一个水平平面中。

2.根据权利要求1所述的气动砂输送装置(100)，其中，所述障碍装置(105)、混合装置(110)和排出装置(115)设置在一个共同的壳体(120)之内。

3.根据前述权利要求中任一项所述的气动砂输送装置(100)，其中，所述砂输送装置(100)的最大高度(125)小于所述砂输送装置(100)的最大深度(130)和/或最大宽度(135)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的气动砂输送装置(100)，其中，所述砂出口(203)的直径基本上与所述砂输送装置(100)的最大高度(125)一致。

5.根据前述权利要求中任一项所述的气动砂输送装置(100)，其中，所述砂入口(200)和砂出口(203)基本上相互垂直地设置。

6.根据前述权利要求中任一项所述的气动砂输送装置(100)，其中，所述障碍装置(105)包括朝向混合装置(110)设置的迷宫单元(225)，该迷宫单元具有叶片(220)和梯级(215)，所述迷宫单元(225)成型用于防止砂从障碍装置(105)溢出到混合装置(110)中。

7.根据前述权利要求中任一项所述的气动砂输送装置(100)，其中，所述障碍装置(105)包括用于将砂从障碍装置(105)排出的排泄口螺塞(210)。

8.根据前述权利要求中任一项所述的气动砂输送装置(100)，所述气动砂输送装置具有节流阀(400)，该节流阀设置在用于提供压缩空气的撒砂压缩空气接口(410)与混合装置(110)之间，所述节流阀(400)构造用于对压缩空气进行节流。

9.根据前述权利要求中任一项所述的气动砂输送装置(100)，其中，所述排出装置(115)具有设置在砂出口(203)处的软管接头(235)，该软管接头轴向于设置在混合装置(110)中的用于供应压缩空气的喷嘴(230)设置，尤其是所述软管接头(235)在其内部变细和/或成型为拉瓦尔喷嘴和/或包括拉瓦尔喷嘴。

10.根据权利要求9所述的气动砂输送装置(100)，所述气动砂输送装置具有用于提供吹出压缩空气以吹净混合装置(110)的吹出压缩空气接口(405)，所述吹出压缩空气接口(405)基本上垂直于所述软管接头(235)和喷嘴(230)设置。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的气动砂输送装置(100)，所述气动砂输送装置具有设置在撒砂压缩空气接口(410)和/或吹出压缩空气接口(405)上的加热元件(415)，以用于加热所供应的压缩空气和/或吹出压缩空气。

12.根据前述权利要求中任一项所述的气动砂输送装置(100)，所述气动砂输送装置具有用于平衡在混合装置(110)中产生的负压的平衡空气通道(300)，尤其是所述平衡空气通道(300)通过第二迷宫单元(305)与障碍装置(105)流体连接。

13.撒砂系统(500)，所述撒砂系统包括根据前述权利要求中任一项所述的气动砂输送装置(100)和用于储存砂的储砂容器(505)，尤其是所述砂输送装置(100)的主表面(204)与储砂容器(505)连接或成型为可与该储砂容器连接的。

14.用于运行根据权利要求1至12中任一项所述的气动砂输送装置(100)的方法(600)，其中，所述方法(600)具有以下步骤：

将压缩空气供应(605)到砂输送装置(100)的混合装置(110)中，以使砂从砂输送装置(100)的排出装置(115)排出，和/或将压缩空气供应(615)到砂输送装置(100)的障碍装置(105)中，以便将砂从砂输送装置(100)的障碍装置(105)、混合装置(110)和排出装置(115)吹出，和/或在将压缩空气供应(615)到砂输送装置(100)的障碍装置(105)中的同时将压缩空气供应(605)到砂输送装置(100)的混合装置(110)中，以便利用增加的输送空气使砂从砂输送装置(100)的排出装置(115)排出。

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