DE102004060804A1

DE102004060804A1 - Schienenschmier- und Benetzungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102004060804A1
Application number: DE200410060804
Authority: DE
Inventors: Martin Liesching; Klaus Hütner
Original assignee: MOKLANSA GmbH
Current assignee: MOKLANSA GmbH
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2006-07-06
Also published as: DE102004060804A8

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schienenschmier- und Benetzungsvorrichtung für gleisgeführte Fahrzeuge, bei welcher die Rille der Schienen oder dergleichen selbst als Schmiermittelreservoir, z. B. gesteuert auffüllbar ist, Verwendung findet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schienenschmier- und Benetzungsvorrichtung für gleisgeführte Fahrzeuge wie Straßenbahnen, Hochgeschwindigkeits-, Schwerlast-, Vollbahnen oder dergleichen.
Stand der Technik
Insbesondere bei der Bogenfahrt von schienengeführten Fahrzeugen rollen die Räder oftmals nicht genau tangential zur Schiene, sondern können einen Anlaufwinkel zwischen Rad und Schiene bilden. Die durch die Schiene vorgegebene tangentiale Geschwindigkeit der Bewegung setzt sich beim Kurvenfahren, also in Bögen aus einer Umfangsdrehgeschwindigkeit und einer quer dazu gerichteten Gleitgeschwindigkeit zusammen. Die Quergleitgeschwindigkeit ist in ihrer Größe abhängig von dem Anlaufwinkel. Diese Quergleitgeschwindigkeit im Bereich der Fahrfläche und des Anlaufens des Spurkranzes in Verbindung mit der Haftreibung ist für die Schwingungserregung an oder im Gleis verantwortlich. Die Haftreibung und die Schwingungserregung führen zu einem erhöhten Rad- und Schienenverschleiß und zu einer Umweltbelästigung durch Körper- und Luftschallemissionen.
Um die Haftreibung zu reduzieren und die Schwingungen zu minimieren wurden bereits unterschiedliche Schmieranlagen vorgeschlagen, die in der Regel mit synthetischen oder mineralischen Fetten arbeiten oder Öl als Schmiermittel verwenden. Dabei werden oftmals nur die Schienenflanken geschmiert. Reibschwingungen auf den Fahrflächen können bei zahlreichen dieser Vorrichtungen nicht oder nur sehr schwer verhindert werden, da die Reibungsreduktion auch das Bremsvermögen des Fahrzeuges nachhaltig negativ beeinflusst.
Es sind Schienen für gleisgebundene Fahrzeuge vorbekannt, denen Schienenschmieranlagen zugeordnet sind, um bei der Fahrt durch Weichen und Kurven den Verschleiß an Spurkränzen und Schienen zu mindern und auch um lästige Reibschwingungen und damit die Lärmbelästigung der Umgebung wesentlich abzumildern. Deshalb wird mittels derartigen Schienenschmieranlagen an Fahrflanken, Leitflanken und gegebenenfalls auch am Schienenkopf geschmiert. Vorbekannt sind sogenannte elektronische Schienenschmieranlagen, die eine wirtschaftliche und effektive umweltfreundliche Schmierung ermöglichen. Derartige Anlagen weisen im wesentlichen drei Komponenten auf, nämlich einen Anlagekern mit zentraler Prozesssteuerung, zum Beispiel speicherprogrammgesteuerter Steuereinheit, Schmierleisten bzw. Schmierkanälen und eine Sensorstation. Letztere registriert das sich nähernde Schienenfahrzeug und meldet es an die zentrale Prozesssteuerung im Anlagenkern, die den Schmiervorgang auslöst. Das Schmiermittel wird dabei durch Hochdruckschläuche zu den Schmierleisten bzw. Schmierkanälen in den Schienen transportiert. Dabei wird das austretende Schmiermittel, das in der Regel eine hohe Konsistenz aufweist, zwischen Spurkranz und Fahrflanke gebracht. Der vorbeilaufende Spurkranz nimmt das Schmiermittel auf, wälzt es an der Fahrflanke ab, und sorgt so für die Verteilung in den Verschleißzonen an Rad und Schiene. Von der Prozesssteuerung wird das Signal der Sensorstation aufgenommen, sie ermöglicht die individuelle Anpassung von Schmiermittelmenge, Schmiermittelintervall und Anzahl der Schmierungen pro Fahrzeugeinheit auf die Notwendigkeit vor Ort. Bei dem Schmiermittel handelt es sich um hochviskoses, nicht ansaugfähiges Material, was aufgrund seiner Zusammensetzung ein hohes Haftvermögen an Stahl sowie eine außerordentlich hohe Druckfestigkeit aufweist. Schmiermittel in Verbindung mit der Prozessteuerung sowie die eingebaute Ventiltechnik mit geometrischer Mengenteilung sorgen für einen hohen Wirkungsgrad, so dass Gleisverschmutzungen durch wegschleuderndes Fett, wie bei ähnlichen Anlagen bekannt, weitestgehend vermieden werden und der Fettvorrat wirtschaftlich eingesetzt werden kann.
Der Anlagenkern kann entweder in einem Gehäuse außerhalb des Gleises platziert oder in einem überfahrbaren Erdkasten versenkt in der Gleismitte oder auch überfahrbar im eingedeckten Bereich, neben der Gleisanlage, installiert werden. Das Schmiermittel wird dabei in einem Schmiermittelbehälter bereitgehalten, der eine einfache und saubere Nachfüllung ermöglicht. Dabei wird ein leerer Schmiermittelbehälter durch einen gefüllten Schmiermittelbehälter ausgetauscht, der auf eine mit Gewinde oder Schnellverschluss versehene Anschlussbuchse aufgeschraubt wird. Der Schmiermittelbehälter ist durch eine Membran unterteilt. Der Raum zwischen Membran und Außenwand ist mit Gas gefüllt, wobei der Behälterdruck zum Beispiel acht bis neun bar oder mehr bei gefülltem Behälter und zwei bar bei entleertem Schmiermittelbehälter betragen kann. Beim Aufschrauben des gefüllten Schmiermittelbehälters auf das Gewinde der Anschlussbuchse wird ein Absperrkörper eines Rückschlagventils in Offenstellung gebracht, so dass das Schmiermittel unter der Einwirkung des auf die Membran einwirkenden Gasdruckes in die Schmiermittelzuführleitung zu einer in der Regel als Zahnradpumpe ausgebildeten Pumpe gedrückt wird, die das Schmiermittel wegen deren hohen Viskosität nicht ansaugen kann. Die Pumpe fördert das Schmiermittel in einen Mengenteiler und von dort über Hochdruckschläuche zu den Schmiermittelleisten oder bei Rillenschienen zu Bohrungen im Schienenstrang. Der geometrische Mengenteiler bewirkt eine gleiche und gleichbleibende Aufteilung auf die einzelnen Hochdruckschläuche. Der Pumpendruck kann zum Beispiel 150 bar betragen. Bei Überdruck, zum Beispiel bei verschlossenen Bohrungen in den Schmiermittelleisten oder den Rillenschienen, öffnet ein Druckbegrenzungsventil. Damit fördert die Pumpe das Schmiermittel in den Schmiermittelbehälter zurück. Die speicherpro grammierbare Steuerung überwacht die gesamte Anlage und schaltet für eine vorzugebende Zeit die Pumpe ein, wenn von der Sensorstation die entsprechenden Signale aktiviert werden.
Schienenschmieranlagen der vorbeschriebenen Art werden von Zeit zu Zeit durch Wartungspersonal begangen, die die Schmiermittelbehälter auf ihren Füllzustand kontrollieren und bedarfsweise gegen einen vollen Schmiermittelbehälter auswechseln. Dabei wird von Erfahrungssätzen ausgegangen, wobei es allerdings vorkommen kann, dass ein Schmiermittelbehälter noch gar nicht oder schon längst leergefördert ist, so dass entweder der Wartungsvorgang unnötig war oder er hätte viel früher stattfinden müssen. Bei stark frequentierten Anlagen ist daher der Schmiermittelbehälter häufig zu wechseln, was entsprechend personal- und damit lohnkostenintensiv ist. Außerdem hat man keine Fernkontrolle über den Zustand des betreffenden Schmiermittelbehälters.

Durch die DE 201 06 483.9 U1 ist eine Schienenschmieranlage für gleisgebundene Fahrzeuge mit wenigstens einem geschlossenen Schmiermittelbehälter als Schmiermittelspeicher vorbekannt, der einen Vorrat an Schmiermittel enthält, wobei der Schmiermittelbehälter eine durch ein Ventil verschließbare Entnahmeöffnung aufweist, mit der eine Schmiermittelzuführleitung bei geschlossen gehaltenem Ventil zu verbinden ist, die zu einer Förderpumpe führt, die das ihr von dem betreffenden Schmiermittelbehälter durch auf das Schmiermittel im Schmiermittel behälter einwirkenden Gasdruck zuführbare Schmiermittel gegebenenfalls über einen Mengenteiler oder direkt der Schiene über mehrere Schmiermittelleitungen und bedarfsweise über eine Schmiermittelleiste zufördert, mit einer Sensorstation, die das Herannahen des Fahrzeuges an eine Prozesssteuerung, insbesondere an eine speicherprogrammgesteuerte Steuereinheit (SPS) meldet, die bedarfsweise den Motor der Pumpe ein- und ausschaltet bzw. Ventile öffnet und schließt, wobei dem betreffenden Schmiermittelbehälter ein durch die Steuerung ansteuerbarer motorischer Antrieb zugeordnet ist, der das im Ruhezustand geschlossen gehaltene Ventil mindestens für die Dauer der Pumpenförderung in Offenstellung steuert, während der Absperrkörper des Rückschlagventils des Schmiermittelbehälters nach dem Steuern des Antriebes in Schließstellung durch den im Schmiermittelbehälter anstehenden Druckmitteldruck und/oder durch die Rückstellkraft eines auf den Absperrkörper des Rückschlagventils einwirkenden Federelementes in Schließstellung steuerbar ist.

Eine derartige Schienenschmieranlage kann außerdem derart ausgebildet sein, dass im Ruhestand das geschlossen gehaltene Ventil mindestens für die Dauer der Pumpenförderung in Offenstellung und anschließend wieder in Schließstellung steuert, oder nach einem entsprechenden Steuerbefehl an das Betätigungsglied und/oder durch die Rückstellkraft eines auf den Absperrkörper des Rückschlagventils einwirkenden Federelements in Schließstellung steuerbar ist. Dem Schmiermittelbehälter kann ein Sensor, z. B. ein Drucksensor, ein Durchfluss- Sensor oder dergleichen, zugeordnet sein, der der Prozessteuerung das Leerfördern des betreffenden Schmiermittelbehälters meldet.

Bei einer Schmiermittelanlage der vorbeschriebenen Art wird das Ventil des mit Schmiermittel gefüllten Schmiermittelbehälters nach dessen Verbinden mit der Schmiermittelzuführung nicht – wie beim Stand der Technik – sofort in Offenstellung gesteuert, sondern verbleibt in seiner den Schmiermittelbehälter abdichtenden, geschlossenen Stellung. Grundsätzlich bleibt das Ventil des Schmiermittelbehälters so lange geöffnet, bis der Behälter vollständig entleert ist. Anschließend wird es automatisch geschlossen und das Ventil des nächsten Behälters geöffnet. Nur wenn Schmiermittel benötigt wird, wird das Ventil des betreffenden Schmiermittelbehälters in Offenstellung gesteuert, und zwar nur so lange, wie Schmiermittel aus dem Schmiermittelbehälter entnommen wird. Danach wird der Absperrkörper des Ventils des betreffenden Schmiermittelbehälters wieder in seine Absperrstellung gebracht, so dass kein Schmiermittel mehr aus ihm in die Schmiermittelzuführleitung gelangen kann. Durch die Prozessteuerung wird das Ventil mindestens für die Dauer der Pumpenförderung in Offenstellung gesteuert. Das Zusteuern des Rückschlagventils, also das Zurückbringen des Absperrkörpers des Ventils in seine Schließstellung, geschieht dagegen durch das unter Druck stehende Schmiermittel selbst und/oder durch ein auf den Absperrkörper des Rückschlagventils einwirkendes Federelement, das vorzugsweise mit der entsprechenden Vorspannung stets den Absperrkörper in Schließstellung belastet. Außerdem kann das Offensteuern des Absperrkörpers des Ventils des betreffenden Schmiermittelbehälters durch einen ansteuerbaren motorischen Antrieb vorgenommen werden, so dass das Rückschlagventil durch diesen motorischen Antrieb mindestens für die Dauer der Pumpenförderung in Offenstellung gehalten wird und anschließend über den motorischen Antrieb auch wieder in Absperrstellung steuerbar ist. Bei sämtlichen in der vorerwähnten Druckschrift beschriebenen Lösungen ist die Schienenschmieranlage mit zahlreichen Schmiermittelbehältern ausgerüstet, die bedarfsweise leergefördert werden. Auf diese Weise wird der Fettvorrat der Schienenschmieranlage erheblich erhöht, die Intervalle zum Begehen der Anlage zwecks Auswechslung von Schmiermittelbehältern verringert und damit die Wartungsarbeiten wesentlich erleichtert, so dass im Bedarfsfalle eine derartige Schienenschmieranlage auch an schwer zugänglichen Orten oder bei extremen Witterungsverhältnissen lange Zeit wartungsfrei arbeiten kann.

In der Signaltechnik von gleisgeführten Schienenfahrzeugen wird vielfach mit sogenannten Gleisstromkreisen gearbeitet, bei denen die Fahrschienen als Stromleiter dienen. An den einzelnen Begrenzungsstellen – auch Blockabschnitte genannt – der Gleisstromkreise sind die Fahrschienen unterbrochen und müssen hier nicht stromleitend durch Isolierstöße gegen elektrischen Strom isoliert werden. Bei einem schon als überholt geltenden Stand der Technik wurden die Isolierstöße aus Holz hergestellt, während die Isolierstöße heute vorwiegend mit einem aus Kunstharz bestehenden Mehrkomponentenkleber mit beidseitig am Schienensteg angeordneten Stahllaschen hergestellt werden. Diese Verbindungen sind extrem stabil. Auch die beidseitig am Schienensteg angeordneten Stahllaschen sind von einem elektrisch nicht leitenden Kunststoff umgeben. Die Stahlschienen sind mit mehreren Durchgangsbohrungen versehen, die miteinander fluchten, so dass quer zum Schienensteg verlaufende Laschenschrauben hindurchgesteckt werden können, die ebenfalls gegenüber der Schiene elektrisch isoliert sind.

Der Schienenstoß selbst kann rechtwinklig, oder aber unter einem hiervon abweichenden spitzen Winkel verlaufen. Dieses ermöglicht ein sanftes Überrollen des Rades ohne stoßartige Unterbrechungen in der Isolierfuge. Z. B. 30 Grad Schrägstöße bieten gegenüber 90 Grad Isolierklebstößen den Vorteil, verschleiß- und geräuschärmer zu sein. Da Schrägstöße nur relativ geringe Längskräfte aufnehmen können, hat man auch schon vorgeschlagen, Schrägstöße nur im Schienenkopf auszubilden und die Isolierstöße im darunter liegenden Bereich, einschließlich Schienenfuß, wieder 90 Grad zur Schienenlängsachse auszurichten. Fahrdynamische Gründe haben dazu Veranlassung gegeben, Isolierstöße in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit im Abstand von z. B. 1,50 bis 6,00 m zu den Schweißstößen der Bauteile anzuordnen.

Sowohl bei den 90 Grad als auch bei den z. B. 30 Grad Isolierschrägstößen dienen die Schienen einer Gleisfreimeldung als Stromleiter. Bei sämtlichen Ausführungsformen mit Isolierstößen wird somit ein Gleisstromkreis als Befahrfeld gebildet, der als Block bezeichnet wird. Beim Überfahren schließt das Fahrzeug den Stromkreis und löst ein Sperrsignal aus. Dadurch kann z. B. ein anderer Zug daran gehindert werden, in dieser Phase den Blockabschnitt zu befahren. Verlässt ein Zug einen bestimmten Block, wird die Zone für den nachfolgenden Zug wieder freigegeben. In allen Fällen wird das Befahren der Schienen stets auf den Abstand eines Blockes sichergestellt, um Unfälle zu vermeiden.

Zum Stand der Technik zählen auch Gleisschmieranlagen, insbesondere auch elektronische Schienenschmiersysteme. Diese dienen dazu, Verschleiß und Geräusche in Kurven, an Weichen oder dergleichen, zu vermindern, den sogenannten neuralgischen Punkten im Schienenverkehr. In diesem Zusammenhang ist es bekannt, z. B. die Köpfe von Schienen zu durchbohren, um so Schmiermittelkanäle zu erzeugen. Dies führt zu einer Schwächung der Schienen, so dass diese Systeme im Schwerlastverkehr nur bedingt einsatzfähig sind.

Vorbekannt sind auch sogenannte Schmierleisten, die vornehmlich am sogenannten Vignolgleis für den Schwerlastverkehr eingesetzt werden. Das austretende Schmiermittel steigt am Gleis auf und füllt den Raum zwischen Fahrflanke und Spurkranz aus. Zur Schmierung von Radlenkern werden besonders flachbauende Schmierleisten eingesetzt, die auf dem Kopf des Radlenkers befestigt werden. Dadurch bildet sich zwischen Radlenker und Schmierleiste ein Raum, der mit Fett gefüllt als Reservoir für die kontinuierliche Schmierung der Anlauffläche dient.

Bekannt ist es auch, dass bei schienengebundenen Fahrzeugen einzelne oder mehrere Räder ungleichmäßig verschleißen oder durch extreme Beanspruchungen, sei es durch Fremdkörper, durch Notbremsung oder dergleichen, ungleichmäßig am Umfang verschleißen und dadurch nur unvollkommen auf der Schiene abrollen.

Wünschenswert wäre es bei sämtlichen schienengebundenen Gleisfahrzeugen, mit Isolierstößen das Schmiermittel ohne Schwächung des Schienenprofils an den hochbeanspruchten Oberflächenabschnitten zwischen Rad und Schiene aufzubringen, andererseits aber auch die Möglichkeit zu haben, den Bereich zwischen Rad und Schiene beim Überrollen zu beobachten.

Sofern z. B. zum Anschließen von Gleis- oder Weichenschmieranlagen Kanäle in dem Schienenprofil selbst angeordnet werden, z. B. in dem dieses mit Bohrungen versehen wird, wird dadurch das Schienenprofil geschwächt, so dass derartige Schienenprofile für Schwerlast- und Hochgeschwindigkeitszüge nicht mehr in Betracht kommen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optimale Benetzung der Schiene sowohl an der Flanke als auch an der Fahrfläche zu erzielen, um eigene Schwingungen der Schiene und dadurch eine Umweltbelästigung durch Schallemissionen zu verhindern, ohne das Bremsvermögen des betreffenden Fahrzeuges nachhaltig zu stark negativ zu beeinflussen.

Lösung

Die Aufgabe wird durch jeden der Patentansprüche 1, 2 oder 3 gelöst.

Einige Vorteile

Bei der Lösung nach Patentanspruch 1 dient die Rille der betreffenden Schiene selbst als Reservoir für den Schmierstoff, wobei ein fließfähiger Schmierstoff verwendet werden kann. Die Rille der Schiene selbst kann nur so weit mit dem fließfähigen Schmierstoff gefüllt werden, dass der Spurkranz des Rades leicht eintauchen kann. Durch die Drehbewegung des Rades und die Adhäsion des Schmierstoffes, zum Beispiel Wasser, wird der Schmierstoff nach oben an die Flanken und die Fahrfläche am Schienenkopf gefördert. Eine elektrische oder elektronische Steuerung kann die Menge und die Zeitintervalle des zugeführten Schmierstoffes, zum Beispiel Wasser, steuern, um einen gleich bleibenden Schmierstoffstand in der Rille der betreffenden Schiene zu garantieren. Der Schmierstoff kann durch eine an die Rille der Schiene angeschlossene Zulaufleitung durch eine Pumpe herangefördert werden, die von der elektrischen bzw. elektronischen Steuerung in ihrer Förderleistung und Förderdauer steuerbar ist. Die Steuerung kann zum Beispiel in Abhängigkeit von der Höhe des Schmierstoffstandes in der Rille, oder von der Frequenz der überrollenden Räder oder nach einem vorgegebenen Plan, zum Beispiel einen Fahrplan für die betreffende Strecke, steuerbar sein. Die Daten können in einem elektrischen bzw. elektronischen Speicher eines Prozessors hinterlegt werden, wobei der Prozessor über geeignete elektrische und/oder elektronische Bausteine die Steuerung so beeinflusst, dass der Schmierstoff in der gewünschten Weise der Rille der Fahrschiene förderbar ist.

Eine weitere erfinderische, selbständige Lösung besteht darin, dass neben der Schiene ein oder mehrere längliche Behälter angeordnet sind, die das betreffende Schmier- oder Benetzungsmittel aufnehmen und in die vorzugsweise das Rad eintaucht, um es durch Adhäsion mitzunehmen, um dadurch die betreffende Schiene und das Rad zu benetzen und zu schmieren. Der oder die Behälter können in dem Boden eingelassen und in einem solchen Höhenbereich angeordnet sein, dass zwar der Schmierstoff zu den zu schmierenden und zu benetzenden Oberflächen von Schienen und Rad gelangt, aber die Oberkante des Behälters den Fahrbetrieb nicht stört. Zu diesem Zweck können der oder die Behälter in den Boden im Bedarfsfalle eingelassen oder in sonstiger Weise angeordnet und befestigt sein – Patentanspruch 2.

Bei Patentanspruch 3 wird das Reservoir für das Benetzungs- und Schmiermittel durch ein Element gebildet, das ein Spurrillenprofil darstellt, das zusammen mit einer Kopfschiene einen Behälter für Schmier- und Benetzungsstoff bildet, der seitlich neben dem Kopf der betreffenden Schiene angeordnet ist.

Weitere erfinderische Ausgestaltungen

Weitere erfinderische Ausgestaltungen sind in den Patentansprüchen 4 bis 19 beschrieben.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform ist in Patentanspruch 4 definiert. Bei dieser sind der Rille der betreffenden Schiene Verschlusskörper zugeordnet. Auf diese Weise wird ein unerwünschtes und/oder zu schnelles Abströmen von Schmierstoffen aus der Rille verhindert. Zum Beispiel kann ein gewisser Kurvenabschnitt einer Schiene durch einen oder mehrere Verschlusskörper verschlossen werden, die den Schmierstoff in dem betreffenden Fahrabschnitt aufstauen. Zweckmäßigerweise werden solche Verschlusskörper mindestens am Anfang und am Ende des zu schmierenden Schienenabschnittes in der Rille angeordnet. Bei einem Gefälle der Schiene kann es zweckmäßig sein, mehrere oder zahlreiche solcher Verschlusskörper der betreffenden Rille zuzuordnen, wobei die Menge des Schmierstoffes durch die Steuerung so bestimmt werden kann, dass zum Beispiel die Rille bis zu einer gewissen Höhe mit Schmierstoffen gefüllt wird und ein Überströmen der Verschlusskörper erfolgt. Wird eine gewisse Schmierstoffhöhe in der betreffenden Schiene erreicht, schaltet die Steuerung die Schmierstoffzufuhr ab. Die Verschlusskörper können durch die Steuerung selbst in Offen- und in Verschlussstellung steuerbar sein. Es ist jedoch auch möglich, die Verschlusskörper durch das überrollende Rad in Offenstellung zu steuern, wobei die Verschlusskörper entweder durch Eigenspannung, zum Beispiel, weil sie elastisch ausgebildet sind, und/oder durch Beaufschlagung eines Federelementes in Verschlussstellung steuerbar sind. Die Verschlusskörper können dabei als klappenartige Elemente ausgebildet sein, die in ihrer Form der Rillenform angepasst sind, also formschlüssig in diese eingreifen und mit ihrer Unterkante unterhalb der Oberkante der Rille der betreffenden Rillenschiene bleiben.

Patentanspruch 5 beschreibt eine vorteilhafte Ausführungsform, bei der die Verschlusskörper aus einem elastischen Material, zum Beispiel aus einem kautschukartige Eigenschaften aufweisenden Kunststoff, zum Beispiel aus einem Polyurethan-Kunststoff, bestehen, der das erforderliche Rückstellvermögen aufweist sowie lichtecht ist und gegen den Schmierstoff die erforderliche Beständigkeit aufweist.

Bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 6 sind die Verschlusskörper um mindestens eine Schwingachse schwenkbeweglich angeordnet. Diese Schwingachse kann zum Beispiel parallel zur Lauffläche des Rades verlaufen.

Patentansprüche 7 bis 9 beschreiben weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.

Gemäß Patentanspruch 10 ist die Zulaufleitung für das Schmiermittel seitlich an der Rillenschiene angeschlossen, zum Beispiel an einer Bohrung, die den seitlichen Schienenflansch durchdringt. Diese Bohrung kann mit Gewinde versehen sein, um die Förderleitung hiermit zu verbinden. Es ist auch denkbar, die Förderleitung einzuschrauben, einzukleben oder in sonstiger Weise zu verbinden. An die Förderleitung ist eine Pumpe angeschlossen, durch die Schmiermittel heranförderbar ist. Es ist jedoch auch möglich, eine Verbindung zu einer unter dem üblichen Druck stehenden Wasserleitung herzustellen. Der motorische Antrieb der Pumpe kann durch eine Steuer- und/oder Regelanlage beeinflusst sein, um den Schmierstoff heranzufördern.

Um im Winter ein Einfrieren der Schienenschmiervorrichtung zu verhindern, kann zum Beispiel an die Rillenschiene eine Gaszufuhrleitung angeschlossen sein, durch die periodisch Gas in den Schmierstoff einblasbar ist, um den Schmierstoff aufzulockern – Patentanspruch 11. Es ist jedoch auch gemäß Patentanspruch 12 möglich, dem Schmierstoff ein Frostschutzmittel zuzuführen. Hierfür bieten sich Frostschutzmittel, wie sie aus dem Kühlerbau für Kfz bekannt sind, an. Es können jedoch auch Frostschutzmittel verwendet werden, wie sie zum Enteisen von Flugzeugen zur Anwendung kommen.

Bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 13 ist der Schienenschmiervorrichtung ein Behälter zugeordnet, in der der Schmierstoff, zum Beispiel Wasser – Patentanspruch 14 – oder eine Emulsion – Patentanspruch 15 – bereitgehalten wird.

Des weiteren ist es laut Patentanspruch 16 vorteilhafterweise auch möglich, den Schmierstoff zu erwärmen. Hierzu kann zum Beispiel dem Behälter für den Schmierstoff eine Heizung zugeordnet sein, die temperaturabhängig ein- und ausschaltbar ist.

Bei der Ausführungsform nach Patentanspruch 17 wird die Rillenschiene selbst durch eine Heizvorrichtung erwärmt, um den Schmierstoff flüssig zu halten.

Gemäß Patentanspruch 18 ist der Abstand der Verschlusskörper zueinander von der Spurkranzeintauchtiefe des überrollenden Rades abhängig.

Gemäß Patentanspruch 19 kann der Behälter bzw. das Reservoir für den Schmier- und Benetzungsstoff in mehreren Kammern unterteilt sein, die nach Art kommunizierender Röhren miteinander verbunden sind und bei Zulauf von Schmier- bzw. Benetzungsmittel sich selbsttätig unter dem Einfluss kommunizierender Röhren bis zu einer vorbestimmten Höhe auffüllen.

Weitere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnung, in der die Erfindung beispielsweise veranschaulicht ist. Es zeigen:
1 eine Schienenschmiervorrichtung gemäß der Erfindung in perspektivischer Darstellung;
2 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei geneigter Rillenschiene, und
3 eine Stirnansicht auf eine Schiene mit einer Sensorvorrichtung, und
4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit Kopfschiene und Spurrillenprofil und
5 die Veranschaulichung des Schmiermittel- bzw. Benetzungsmittelzuflusses nach Art kommunizierender Röhren.
Mit dem Bezugszeichen 1 ist eine Rillenschiene bezeichnet, die zusammen mit einer aus der Zeichnung nicht ersichtlichen, parallel dazu verlaufenden weiteren Rillenschiene eine Gleis bildet, auf dem Räder 2 eines aus der Zeichnung im einzelnen nicht ersichtlichen gleisgeführten Fahrzeugs – Straßenbahn, Hochgeschwindigkeit- oder Schwerlastzuges sowie Vollbahnen oder dergleichen – angeordnet ist. Die Rillenschiene 1 kann beliebige Querschnittsformen aufweisen, ist also nicht auf die aus der Zeichnung dargestellte Querschnittsform beschränkt. Sie besitzt jedoch eine Rille 3, die sich in Längsachsrichtung der Rillenschiene 1 erstreckt.
Bei der Ausführungsform nach 1 erstrecken sich die Rillenschienen 1a und 1b und die aus der Zeichnung nicht ersichtliche parallel dazu angeordnete Rillenschiene 1 im wesentlichen in einer horizontalen Ebene, während sie bei der Ausführungsform nach 2 zur Horizontalen einen Winkel α mit ihrer Längsachse bilden, so dass sich ein Gefälle zu der einen oder anderen Seite – in der Zeichnungsebene gesehen – ergibt.
Bei beiden Ausführungsformen ist mindestens eine der Rillenschienen 1 im Bereich der Fahrstrecke, die geschmiert werden soll – Kurvenstück, Weiche oder dergleichen – mit einer einen seitlichen Flansch 5 durchdringenden Bohrung 6 versehen, an die eine im einzelnen nicht dargestellte Zulaufleitung angeschlossen ist. Die Zulaufleitung führt zu einem ebenfalls aus der Zeichnung nicht ersichtlichen Reservoir, in dem flüssiger Schmierstoff, zum Beispiel Wasser, angeordnet ist, das über eine Pumpe durch die Zulaufleitung und durch die Bohrung 6 in die Rille 3 gesteuert zuleitbar ist. Sowohl bei der Ausführungsform nach 1 als auch bei der Ausführungsform nach 2 können am Boden der Rille 3 eine oder mehrere Durchbrechungen 7 angeordnet sein, durch die Gas, zum Beispiel Druckluft einleitbar ist, um besonders im Winter den in der Rille 3 vorhandenen fließfähigen Schmierstoff 8 in Bewegung zu halten, damit er nicht einfriert. Zusätzlich kann dem fließfähigen Schmierstoff, zum Beispiel Wasser, ein geeignetes Frostschutzmittel zugesetzt sein. Es ist auch möglich, als fließfähigen Schmierstoff eine Emulsion zu verwenden, wie sie zum Beispiel als Emulsion zur spanabhebenden Bearbeitung an Werkzeugmaschinen Verwendung findet.
Zusätzlich kann auch einer solchen Emulsion ein geeignetes Frostschutzmittel im Winter zugesetzt werden, das vorzugsweise biologisch abbaubar ist.
Die Oberseite des Schmierstoffes 8 ist mit dem Bezugszeichen 9 bezeichnet. Wie man bei der aus 1 ersichtlichen Ausführungsform erkennt, verläuft diese Oberseite 9 im wesentlichen horizontal.
Bei der Ausführungsform nach 1 sind am Anfang und Ende der Schmierstrecke klappenförmige Verschlusskörper 10 bzw. 11 vorgesehen, die Barrieren bilden und Ventilfunktion ausüben. Die Kontur dieser Verschlusskörper 10 und 11 ist dem inneren Querschnitt der Rille 3 angepasst, so dass sie ein Abfließen des Schmierstoffes 8 aus der Rille 3 und damit aus der Schmierzone weitgehend verhindern.
Dagegen sind bei der Ausführungsform nach 2 mehrere Verschlusskörper 12, 13, 14, 15, 16 und 18 vorgesehen, die die Rille 3 über die Länge der Schmierstelle in unterschiedliche Kammern unterteilen, so dass der Schmierstoff nicht ungenutzt aus der geneigten Schmierstelle zur benachbarten Rillenschiene 1 abfließen kann.
Die Verschlusskörper 10 bis 18 können aus einem elastischen Material bestehen, zum Beispiel aus einem kautschukähnliche Eigenschaften aufweisenden Kunststoff bestehen, der beim Überrollen durch das Rad 2 so verformt wird, dass die Verschlusskörper 10, 11 bzw. 12 bis 18 in eine Öffnungsstellung bewegt werden, was in 2 für den Verschlusskörper 15 veranschaulicht ist. Zu diesem Zweck können die Verschlusskörper 10 bis 18 zusätzlich um eine horizontale oder annähernd horizontal verlaufende Schwenkachse (nicht dargestellt) schwenkbar ausgebildet sein und durch eigene Federn oder durch eigene federnde Rückstellkraft wieder in ihre Verschlussstellung gelangen, nachdem das Rad 2 sie überrollt hat. Der Abstand X (2) zwischen den Verschlusskörpern, zum Beispiel 13 und 14, wird in Abhängigkeit von der Spurkranzeintauchtiefe in die Rille 3 und von dem Gefälle (Neigungswinkel α) gewählt.
Aus der Zeichnung ist außerdem erkennbar, dass die Oberkante, zum Beispiel die Oberkante 19 des Verschlusskörpers 17 im Abstand T von der Oberkante 20 der Rillenschiene 1 unterhalb derselben angeordnet ist. Beim Zuführen von Schmiermittel durch die Bohrung 6 werden die Verschlusskörper 18 überströmt. Auf diese Weise gelangt beim gesteuerten Zuführen von Schmierstoff dieses nacheinander in die durch die Verschlusskörper, zum Beispiel 12 bis 18 getrennten und durch diese Verschlusskörper und die Rille 3 gebildeten Kammern und füllt diese auf wie dies in 2 dargestellt ist. Neben der Rillenschiene 1 ist eine Sensorvorrichtung 21 (1) angeordnet. Beim Überrollen durch ein Rad 2 wird ein Steuersignal an den motorischen Antrieb der nicht dargestellten Förderpumpe für den Schmierstoff gegeben, so dass in Abhängigkeit von der Anzahl der die Rillenschiene 1 überrollenden Räder 2 einerseits und von der Frequenz pro Zeiteinheit andererseits die Schmierstoffmenge gesteuert der Rille 3 der betreffenden Rillenschiene 1 zuförderbar ist. Der Steuerung der Sensorvorrichtung 21 kann außerdem ein Speicher zugeordnet sein, in dem geeignete Steuerungsdaten ablegbar sind. So ist es zum Beispiel denkbar, in diesem Speicher – auch durch Ferneingabe – Zeitpläne zu hinterlegen, so dass die Rille 3 der betreffenden Rillenschiene 1 immer mit der erforderlichen Schmierstoffmenge gefüllt ist, wenn ein Zug sie überrollt.
Beim Überrollen der Rillenschienen 1 innerhalb der Schmierstoffstrecke taucht das Rad 2 in die Rille 3 und damit in den Schmierstoff 8 ein und nimmt durch Adhäsion an seinem Umfang Schmierstoff mit und schmiert dadurch die Schiene nicht nur tangential, sondern auch im Bereich des Schienenkopfes. Hierzu kann entweder Wasser, oder aber jeder beliebige andere geeignete fließfähige Schmierstoff in Betracht kommen.
Mit dem Bezugszeichen 22 ist in 4 eine sogenannte Kopfschiene bezeichnet, der einseitig ein Spurrillenprofil 23 zugeordnet ist, der über eine Befestigungsbolzenschraube 24 mit dem Schienensteg verbunden ist und einen seitlichen, sich in Längsachsrichtung der Kopfschiene 22 erstreckenden Behälter für Schmier- und Benetzungsmittel bildet, das von dem vorbeirollenden Rad aufgenommen und auf das Rad und die Kopfschiene 22 verteilt werden kann. In Längsachsrichtung der Kopfschiene 22 können mehrere derartiger Spurrillenprofile 23 im Bedarfsfalle hintereinander und fugendicht angeordnet werden und als Schmier- und Benetzungsmittelbehälter dienen, dem das Schmier- bzw. Benetzungsmittel gesteuert, entweder durch eine motorisch angetriebene Pumpe oder aber durch eine Versorgungsleitung zuführbar ist, die an das normale Frischwassernetz oder dergleichen angeschlossen sein kann.
In 5 sind für Teile gleicher Funktion die gleichen Bezugszeichen wie bei den Ausführungsformen nach den 1 bis 3 verwendet worden. Mit 25 ist eine kommunizierende Röhre bezeichnet, die bei 27 an eine Zulaufleitung für Schmier- bzw. Benetzungsmittel angeschlossen ist, die ihrerseits wiederum über die Bohrung 6 mit der Rille 3 der Rillenschiene 1 gleitend in Verbindung steht. In Längsachsrichtung der Rillenschiene 1 werden mehrere Kammern gebildet, die durch verschiedene Verschlusskörper in Längsachsrichtung der Rillenschiene 1 gegeneinander schmier- bzw. benetzungsmitteldicht abgeschlossen sind, aber beim Überrollen durch ein Rad in der im Zusammenhang mit den 1 bis 3 beschriebenen Art und Weise geöffnet werden können. Man erkennt, dass die Bohrung 6 tiefergelegt ist als die Oberseite 9, so dass nach Art kommunizierender Röhren beim Öffnen der Verschlusskörper das Schmier- bzw. Benetzungsmittel die verschiedenen in Längsachsrichtung der Rillenschiene 1 gebildeten Kammern aufgefüllt werden. Selbstverständlich brauchen die kommunizierenden Röhren 25 nicht so dargestellt zu werden wie in 5. Dies dient lediglich der prinzipiellen Veranschaulichung wie nach dem Prinzip der kommunizierenden Röhren die einzelnen Kammern der Rillenschiene mit dem Schmier- bzw. Benetzungsmittel auffüllbar sind.
Die korrespondierende Röhre dient als Mess- und Regeleinrichtung, die über einen integrierten Schalter oder Messfühler, auf einem festgelegten Höhenniveau, den Schmiermittelstand in der Rille 1, in einem Behälter oder dergleichen, regeln oder steuern.
Literaturverzeichnis

DE-U-201 06 483.9
DE-U-203 14 091.5
Nicht vorveröffentlichte eigene deutsche Patentanmeldung 10 2004 029 571.9
Prospekt der Firma Schreck-Mieves GmbH, Dortmund „ESA – Elektronische Schienenschmieranlage", Technische Beschreibung
„ESA Elektronische Schienenschmieranlage"
Werbeblatt der Firma Moklansa GmbH, betreffend „ESA" Schienenschmieranlage vom 20.03.2001
Prospekt der ESA Elektronische Schienenschmieranlage der Firma Schreck-Mieves GmbH, Dortmund
Prospekt der Anmelderin „moklansa E3S – Elektronisches Schienenschmiersystem"
Ausdruck aus dem Internet unter http://gleisbauwelt.de/site/material/isolierklebestoesse.htm vom 07.05.2004
Prospekt der Firma BWG Brandenburg-Butzbach-Gotha „Isolierstoß „IVG 30" – Das 30° Konzept für nahezu alle gängigen Schienenprofile

1: Rillenschiene
1a: Rillenschiene
1b: Rillenschiene
2: Rad
3: Rille
4: -
5: Flansch
6: Bohrung
7: Durchbrechung
8: Schmierstoff
9: Oberseite
10: Verschlußkörper
11: Verschlußkörper
12: Verschlußkörper
13: Verschlußkörper
14: Verschlußkörper
15: Verschlußkörper
16: Verschlußkörper
17: Verschlußkörper
18: Verschlußkörper
19: Oberkante
20: Oberkante
21: Sensorvorrichtung
22: Kopfschiene
23: Spurrillenprofil
24: Befestigungsbolzenschraube
25: kommunizierende Röhre
26: Bezugsebene
27: Schmiermittel- bzw. Benetzungsmittelanschluß
X: Abstand zwischen Verschlusskörpern
T: Abstand
α: Neigungswinkel der Rillenschiene 1 zur Horizontalen

Claims

Schienenschmier- und Benetzungsvorrichtung für gleisgeführte Fahrzeuge wie Straßenbahnen, Hochgeschwindigkeits-, Schwerlast-, Vollbahnen oder dergleichen, mit einem aus Rillenschienen (1), aus Kopfschienen, Vignolschienen, bestehendem Gleis, auf dem das betreffende Fahrzeug mit Rädern (2) zwangsgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rille (3) der Rillenschiene (1) als Schmiermittelreservoir dient, die über mindestens eine Zulaufleitung mit einem fließfähigen Schmierstoff bis zu einer vorbestimmten Höhe gesteuert mit dem Schmiermittel füllbar ist.
Schienenschmier- und Benetzungsvorrichtung für gleisgeführte Fahrzeuge wie Straßenbahnen, Hochgeschwindigkeits-, Schwerlast-, Vollbahnen oder dergleichen, mit einem aus Rillenschienen (1), aus Kopfschienen, Vignolschienen, bestehendem Gleis, auf dem das betreffende Fahrzeug mit Rädern (2) zwangsgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass neben der Rillenschiene (1) oder dergleichen mindestens ein länglicher Behälter als Schmiermittelreservoir angeordnet ist, der über eine oder mehrere Zulaufleitungen mit einem fließfähigen Schmierstoff bis zu einer vorbestimmten Höhe gesteuert mit dem Schmiermittel füllbar ist, wobei vorzugsweise das Rad (2) das Schmiermittel aus diesem Behälter durch Eintauchen aufnehmen kann.
Schienenschmier- und Benetzungsvorrichtung für gleisgeführte Fahrzeuge wie Straßenbahnen, Hochgeschwindigkeits-, Schwerlast-, Vollbahnen oder dergleichen, mit einem aus Rillenschienen (1), aus Kopfschienen, Vignolschienen, bestehendem Gleis, auf dem das betreffende Fahrzeug mit Rädern (2) zwangsgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schiene, insbesondere einer Kopfschiene (22) seitlich ein Spurrillenprofil (23) zugeordnet ist, das mit der Kopfschiene (22) ein Schmiermittelreservoir bildet, dem über eine oder mehrere Zulaufleitungen ein fließfähiger Schmierstoff bis zu einer vorbestimmten Höhe gesteuert zuführbar ist, wobei das Rad (2) in das Schmiermittel eintaucht.
Schienenschmier- und Benetzungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rille (3) Verschlusskörper (10–18) angeordnet sind, die die Rille (3) der Rillenschiene (1) über einen vorbestimmten Längenabschnitt schmiermitteldicht oder weitgehend schmiermitteldicht, absperren, wobei die Verschlusskörper (10–18) von dem überrollenden Rad (2) und/oder durch eine Steuervorrichtung und/oder durch Eigenbewegung in Absperr- oder Offenstellung steuerbar sind.
Schienenschmier- und Benetzungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusskörper (10–18) aus einem federelastischem Material bestehen.
Schienenschmier- und Benetzungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusskörper (10–18) um je mindestens eine Achse schwenkbar angeordnet sind.
Schienenschmier- und Benetzungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusskörper (10–18) mit ihrer Oberseite in einem gewissen Abstand (T) unterhalb der Oberkante (20) der Rillenschiene (1) angeordnet sind.
Schienenschmier- und Benetzungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der betreffenden Rillenschiene (1) eine Sensorvorrichtung (21) zugeordnet ist, die die Schmiermittelzufuhr zu der Rille (3) und/oder die Verschlusskörper (10–18) steuert bzw. Signale zu einer Steuervorrichtung gibt.
Schienenschmier- und Benetzungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorvorrichtung (21) das Schmiermittelvolumen bzw. den Schmiermittelstand in der Rille (3), in einem Behälter oder dergleichen, in Abhängigkeit von der Frequenz der überrollenden Räder (2) und/oder in Abhängigkeit von einem in einem Speicher hinterlegten Zeitplan detektiert und entsprechende Signale an eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung weiterleitet, die die Schmiermittelzufuhr zu der Rille (3), zu einem Behälter, zu einer Rillenschiene oder dergleichen steuert bzw. regelt.
Schienenschmier- und Benetzungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufleitung für den Schmierstoff an eine einen Flansch (5) durchdringenden Bohrung (5) angeschlossen ist und dass die Zulaufleitung mit einer motorisch angetriebenen Pumpe in Verbindung steht, oder an eine unter dem üblichen Wasserdruck stehende Versorgungsleitung, zum Beispiel Frischwasserleitung, angeschlossen ist, die den Schmierstoff aus einem Reservoir oder dergleichen zur Rille (3) bzw. zu dem Behälter oder der Spurrille (23) heranfördert.
Schienenschmier- und Benetzungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillenschiene (1), die Kopfschiene, die Vignolschiene, der Behälter oder dergleichen eine oder mehrere Durchbrechungen unterhalb der Schmiermitteloberfläche aufweist, durch die Gas – ggf. erwärmt – unter Druck – pulsierend oder stetig – zum Zwecke der Verhinderung des Zufrierens oder dergleichen zuführbar ist.
Schienenschmier- und Benetzungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Schmierstoff ein Frostschutzmittel zuzuführen ist.
Schienenschmier- und Benetzungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schmiermittelreservoir vorgesehen ist, dem eine Heizvorrichtung zugeordnet ist.
Schienenschmier- und Benetzungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Schmierstoff Wasser verwendbar ist.
Schienenschmier- und Benetzungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Schmierstoff eine Emulsion verwendbar ist.
Schienenschmier- und Benetzungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmierstoff (8) innerhalb der Zuführleitung erwärmbar ist.
Schienenschmier- und Benetzungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmierstoff in der betreffenden Rillenschiene (1) oder dergleichen durch eine hier angeordnete Heizvorrichtung gesteuert oder geregelt erwärmbar ist.
Schienenschmier- und Benetzungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Verschlusskörper (z. B. 13, 14) in Abhängigkeit von der Spurkranzeintauchtiefe in die Rille (3) und von dem Gefälle (α) bestimmbar ist.
Schienenschmier- und Benetzungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der betreffenden Schiene zugeordneten Reservoirs für das Schmier- und Benetzungsmittel in mehrere miteinander verbundene Kammern unterteilt sind, denen eine oder mehrere kommunizierende Röhren (6, 25, 26, 27) zugeordnet sind, die als Mess- und Regeleinrichtung dienen, wobei die korrespondierende Röhre oder Röhren über einen oder mehrere integrierte Schalter oder Messfühler den Schmiermittelstand in der betreffenden Rille (1), in dem Behälter oder in der Rillenschiene steuern oder regeln.