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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung bezieht sich auf einen getrenntes Stopfwerkzeug nach dem
Oberbegriff des Anspruches 1 zum Stopfen von Schotter eines Eisenbahn-Gleisstranges.
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Beschreibung des Standes
der Technik
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Der
unter einem Eisenbahngeleise liegende Schotter muss bei der Aufstellung
einer neuen Gleisspur oder bei der Reparatur einer alten Spur zusammengepresst
werden. Das typische Mittel zum Zusammenpressen des Schotters eines
Eisenbahn-Gleisstranges liegt im Vibrieren und/oder Stopfen des
Schotters unter Verwendung einer Stopfmaschine. Ein Stopfmaschine
besteht typischer Weise aus zwei Paaren von Stopfwerkzeugen. Wenigstens jedes
Paar dieser Stopfwerkzeuge, welche zu beiden Seiten eines Eisenbahn-Gleisstranges
zum Einsatz kommen, besitzt eine gemeinsame Vibrationseinrichtung.
Beispiele für
solche Konstruktionen können
der US-A-3 901 159, der EP-A-0 698 687, der US-A-3 736 879 oder
der US-A-3 669 025 entnommen werden. Die gemeinsame Vibrationseinrichtung
veranlasst die Stopfwerkzeuge zu einer sehr raschen Schwingung um
die Achse der Ausgangswelle.
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Da
Stopfeinrichtungen so ausgebildet sind, dass sie ein Paar von Stopfwerkzeugen
besitzen, welche voneinander beabstandet sind, damit sie zu beiden
Seiten einer Eisenbahnschiene positioniert werden, hat man mit den
bekannten zueinander parallelen Stopfwerkzeugen keinen Zutritt zu
dem Flächenbereich
zwischen konvergierenden und/oder divergierenden Schienen, wie bei
Schienenweichen und -kreuzungen. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wurden
schon Gleisstopfwerkzeuge hergestellt, welche nur an einer einzigen
Seite montiert sind, siehe z.B. die US-A-5 343 810. Diese Stopfeinrichtung sieht
jedoch weiterhin zwei Stopfwerkzeuge vor, welche von einer einzigen
Vibrationseinrichtung betrieben werden. Diese Konfiguration hat ähnliche
Nachteile wie der Stand der Technik, indem wesentliche Teile des
Schotters nahe einer Weiche und/oder einer Kreuzung ungestopft bleiben
können.
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Daher
besteht ein Bedarf an einer Stopfeinrichtung, die dazu im Stande
ist, im wesentlichen den gesamten Gleisschotter, einschließlich der
Schotterteile nahe von Weichen und/oder Kreuzungen zu stopfen.
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Ein
weiterer Bedarf besteht für
eine Gleisstopfeinrichtung mit einem Stopfwerkzeug, welche unabhängig von
anderen Stopfwerkzeugen der Stopfeinrichtung zu arbeiten vermag.
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KURZFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Diese
Bedürfnisse
sowie weitere werden erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichens
des Anspruches 1 befriedigt. Indem man ein einziges Werkzeug derart
beweglich ausbildet, dass es selbst die schmälsten Spalte zwischen konvergierenden
Schienen erreicht, kann eine bessere Stopfwirkung als bisher erreicht
werden.
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Weitere
Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und
der folgenden Beschreibung der Zeichnungen.
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KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
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Ein
volles Verständnis
der Erfindung lässt sich
aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
gewinnen, wenn diese zusammen mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird,
worin:
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1 eine Seitenansicht, teilweise im Querschnitt,
eines erfindungsgemäßen getrennten
Stopfwerkzeuges veranschaulicht.
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2 ist eine Einzelheit des Oberteils des getrennten
in einem teilweisen Querschnitt Stopfers mit getrenntem Werkzeug.
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3 ist eine teilweise Querschnittsansicht von
oben des Stopfers mit getrenntem Werkzeug.
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4 ist eine Seitenansicht, welche den an einem
Rahmen angebrachten Stopfer mit getrenntem Werkzeug darstellt.
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5 ist eine schematische Draufsicht auf den
Stopfer mit getrenntem Werkzeug, wobei sich die exzentrische Nabe
in der Zwölfuhr-Stellung
befindet.
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6 ist eine schematische Draufsicht auf den
Stopfer mit getrenntem Werkzeug, wobei sich die exzentrische Nabe
in der Dreiuhr-Stellung befindet.
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7 ist eine schematische Draufsicht auf den
Stopfer mit getrenntem Werkzeug, wobei sich die exzentrische Nabe
in der Neunuhr-Stellung befindet.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Wie
in 1 gezeigt ist, umfasst das getrennte
Stopfwerkzeug 10 nach der vorliegenden Erfindung einen
Motor 11, wie einen Hydraulikmotor, eine Umformeinrichtung 50 und
eine einzige Werkzeugwelle 90. Das getrennte Stopfwerkzeug 10 kann schwenkbar
an einem im wesentlichen vertikalen Rahmen 12 angebracht
sein. Der Rahmen 12 kann an einer Vertikalverschiebeeinrichtung,
wie einem hydraulischen Kolben 13 (4)
befestigt sein. Die Vertikalverschiebeeinrichtung kann an einen
(nicht dargestellten) Eisenbahnwagen oder einem anderen geeigneten
Fahrzeug angekuppelt werden, welches über ein Schotterbett eines
Gleisstranges zu fahren vermag. Die Umformeinrichtung 50 ist von
einem Gehäuse 20 umschlossen.
Das getrennte Stopfwerkzeug 10 umfasst ferner eine Werkzeugwelle 90 und ein
Stopfwerkzeug 100. Die Werkzeugwelle 90 ist von
einem Ausgangswellengehäuse 91 umschlossen.
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Das
Gehäuse 20 kann
einen unteren Montagevorsprung 14 und einen oberen Montagevorsprung 24 aufweisen.
Wie in den 2–4 gezeigt wird,
kann der untere Montagevorsprung 14 von einem Paar von
Lappen 14a, 14b (3)
gebildet sein. Jeder Lappen 14a, 14b weist eine
durchgehende Öffnung 15a bzw. 15b auf.
Der Rahmen 12 weist ein Paar von Lappen 16a, 16b auf,
die so dimensioniert und voneinander beabstandet sind, dass sie
den Gehäuselappen 14a, 14b entsprechen.
Jeder Rahmenlappen weist eine durchgehende Öffnung auf. Ein Bolzen 17a bzw. 17b mit
einem Gewindeende 18a, 18b verläuft durch
jeden Rahmenlappen 16a, 16b bzw. Gehäuselappen 14a, 14b.
Eine Mutter 19a, 19b greift in die Gewindeenden 18a, 18b ein,
wodurch das Gehäuse 20 am
Rahmen 12 schwenkbar montiert ist.
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Das
Gehäuse 20 ist
ferner mit dem Rahmen 12 an einem oberen Montagevorsprung 24 verbunden.
Der obere Montagevorsprung 24 kann Lappen 24a, 24b aufweisen,
von denen ein jeder eine durchgehende Öffnung 25a, 25b besitzt.
Der Rahmen 12 weist einen oberen Rahmenlappen 26 nahe
dem oberen Montagevorsprung 24 auf. Der obere Rahmenlappen 26 weist
eine durchgehende Öffnung
auf. Ein Streckorgan 30, wie ein hydraulischer Zylinder, verläuft zwischen
dem Rahmen 12 und dem oberen Montagevorsprung 24.
Das Streckorgan 30 weist ein erstes Kupplungsende 31 und
ein zweites Kupplungsende 32 auf. Die Kupplungsenden 31, 32 können eine Öffnung für einen
Bolzen aufweisen. Durch Montagestifte 33, 34 kann
das Streckorgan 30 am Rahmen 12 angekuppelt sein.
Wie dargestellt, ist der Montagebolzen 33 durch die Öffnung am
ersten Kupplungsende 31 und am Lappen 26 gesteckt.
Der andere Montagebolzen 34 steckt im zweiten Kupplungsende 32 und
in den Öffnungen 25a, 25b.
Das Streckorgan 30 besitzt eine erste, geschlossene Lage
und eine zweite, maximal gestreckte Lage. Vorzugsweise kann das
getrennte Stopfwerkzeug 10 durch Strecken des Streckorganes 30 um
0 bis 13 Grad von der Vertikalen abgewinkelt werden. In der ersten,
geschlossenen Lage ist das Streckorgan so ausgebildet, dass es die
Werkzeugwelle 90 im wesentlichen parallel zum Rahmen 12 ausrichtet.
In der zweiten, gestreckten Lage bewirkt das Streckorgan 30,
dass sich das Gehäuse 20 im
Uhrzeigersinne um die Montagebolzen 17a, 17b dreht,
wie in 1 gezeigt ist, so dass die
Werkzeugwelle 90 relativ zum Rahmen 12 nach unten
und einwärts
abgewinkelt wird. Das Streckorgan kann an ein hydraulisches System 38 angekuppelt
sein, welches das Streckorgan 30 dazu veranlassen kann,
sich annähernd
alle drei Sekunden zwischen der ersten und der zweiten Lage zu bewegen.
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Der
Motor 11 weist eine sich drehende Ausgangswelle 40 mit
einer im wesentlichen horizontalen Achse auf, wenn sich das Streckorgan 30 in
der ersten Lage befindet. Die sich drehende Ausgangswelle 40 ist
an die Umformeinrichtung 50 angeschlossen. Wie aus dem
Stande der Technik wohl bekannt ist, dreht der Motor 11 die
Ausgangswelle 40 um eine im wesentlichen horizontale Achse.
Vorzugsweise dreht der Motor 11 die Ausgangswelle 40 mit
ungefähr 3000
Umdrehungen/min. Wie unten noch beschrieben wird, bewirkt der Motor 11 zusammen
mit der Umformeinrichtung 50 eine hin- und hergehende Drehbewegung
der Werkzeugwelle 90.
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Wie
in den 1 und 2 gezeigt
ist, weist die an die sich drehende Ausgangswelle 40 angeschlossene
Umformeinrichtung 50 eine exzentrische Nabe 52 mit
im wesentlichen horizontaler Achse und einer exzentrischen Nabenmontageeinrichtung,
wie ein erstes Rollenlager 54 und ein zweites Rollenlager 55, auf.
Die exzentrische Nabenmontageeinrichtung erstreckt sich zwischen
dem Gehäuse 20 und
einer (unten noch beschriebenen) äußeren Lagerfläche 70.
Die exzentrische Nabe 52 der Umformeinrichtung 50 ist
im wesentlichen becherförmig
und besitzt eine Scheibe 56 mit einer Seitenwand 57,
die sich über den
Umfang der Scheibe 56 erstreckt. Die Seitenwand 57 bildet
eine Ausnehmung 60 mit offener Fläche. Die Scheibe 56 ist
im wesentlichen kreisförmig und
weist eine mittige, durchgehende Öffnung 62 auf, so
dass die Welle 40 sie durchdringen kann. Die Seitenwand 57 besitzt
eine dicken Abschnitt 64 und einen dünnen Abschnitt 66.
Der dicke Abschnitt 64 ist an der dem dünnen Abschnitt 66 gegenüberliegenden
Seite der Scheibe 56 vorgesehen. Die Seitenwand 57 nimmt
dabei vom dicken Abschnitt 64 zum dünnen Abschnitt 66 nach
und nach ab. Die Außenfläche der
Seitenwand 57 wird von einer äußeren Lagerfläche 70 gebildet.
Die Seitenwand 57 weist auch eine Innenwand auf, welche
als innere Lagerfläche 71 ausgebildet
ist.
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Die
Umformeinrichtung 50 weist ferner ein Kugellager 72 auf.
Das Kugellager 72 ist toroidförmig mit einer mittigen Öffnung 74 und
einer äußeren Lagerfläche 76.
Das Kugellager 72 ist innerhalb der Ausnehmung 60 der
exzentrischen Nabe angeordnet. Die Aussenfläche 76 des Kugellagers
steht mit der inneren Lagerfläche 71 der
Seitenwand in Kontakt. Das Kugellager 72 weist auch eine
innere Lagerfläche 78 auf.
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Die
Umformeinrichtung 50 weist ferner ein Joch 80 mit
einer Welle 81, einer vertikal verlaufenden Aushöhlung 82 und
einer horizontalen Bolzenöffnung 83 auf.
Die Welle 81 hat eine äußere Lagerfläche 86.
Die Welle 81 ist innerhalb eines mittigen Loches 74 mit
einem Kugellager angeordnet, wobei die Lagerfläche 86 eine innere
Lagerfläche 78 des
Kugellagers kontaktiert. Ein Verbindungsbolzen 84 ist in der
horizontalen Bolzenöffnung 83 angeordnet.
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Die
Werkzeugwelle 90 weist ein oberes Ende 92 und
ein unteres Ende 94 auf. Das obere Ende hat eine Montagestütze 96 mit
einer durchgehenden Öffnung 97 ausgebildet.
Die Öffnung 97 der
Werkzeugwelle ist derart dimensioniert, dass sie am Verbindungsbolzen 84 angreift.
Das untere Ende 94 der Welle weist ein Stopfwerkzeug 100 auf.
Das Stopfwerkzeug 100 besitzt ein unteres Ende 101,
welches so ausgebildet ist, dass es mit dem Gleisschotter in Kontakt
kommt. Die Werkzeugwelle 90 wird durch zwei voneinander
in einem Abstand befindliche Lager 98 im Gehäuse 20 getragen.
Dabei wird die Werkzeugwelle 90 von den Lagern 98 derart
getragen, dass sich die Werkzeugwelle 90 im wesentlichen
senkrecht zur Drehwelle 40 erstreckt.
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Wie
oben angemerkt wurde, ist das getrennte Stopfwerkzeug 10 am
Rahmen 12 mit Hilfe der Montagebolzen 17a und 17b schwenkbar
montiert. Der Rahmen 12 ist über einen hydraulischen Kolben an
ein (nicht dargestelltes) Eisenbahnfahrzeug derart angekuppelt,
dass sich die Achse der Montagebolzen 17a und 17b im
wesentlichen in senkrechter Richtung zur Ausrichtung der Einsenbahnschienen erstreckt.
Wenn sich nun das Streckorgan 30 in geschlossener Lage
befindet, erstreckt sich die Achse der Drehwelle 40 im
wesentlichen in senkrechter Richtung zur Achse der Montagebolzen 17a und 17b. Die
Achse der exzentrischen Nabe 52, welche an der Drehwelle 40 angebracht
ist, sowie das sich innerhalb der exzentrischen Nabe 52 untergebrachte
Kugellager 72 erstreckt sich ebenfalls im wesentlichen in
senkrechter Richtung zur Achse der Montagebolzen 17a und 17b.
Die Welle 81 ist innerhalb des Rollenlagers 72 angeordnet
und erstreckt sich im wesentlichen senkrecht zur Achse der Montagebolzen 17a und 17b.
Das Joch 80 kann so positioniert werden, dass die Achse
des Verbindungsbolzens 84 im wesentlichen parallel zur
Achse der Montagebolzen 17a und 17b verläuft. Die
Montagestütze 96 ist
an die Umformeinrichtung 50 angekuppelt, indem der Verbindungsbolzen 84 durch
die horizontale Bolzenöffnung 83 verläuft. Bei
dieser Konfiguration erstreckt sich die Werkzeugwelle 90 im
wesentlichen in vertikaler Richtung, wenn sich das Streckorgan 30 in
der ersten Lage befindet. Der Winkel der Werkzeugwelle 90 kann
aber durch das Streckorgan 30 zu jeglichem Punkte verändert werden,
bis sich das Streckorgan 30 in der maximal gestreckten
Lage befindet. Wie oben angemerkt wurde, kann das getrennte Stopfwerkzeug 10 vorzugsweise
um 0 bis 13 Grad zu Vertikalen abgewinkelt werden.
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Im
Betrieb übt
der Motor 11 eine Drehkraft aus, um die Welle 40 zu
drehen. Die Drehwelle 40 dreht auch die exzentrische Nabe 52.
Auf Grund der exzentrischen Form der exzentrischen Nabe 52 wird beim
Drehen der Welle 40 die Achse der exzentrischen Nabe 52 horizontal
und vertikal hin- und herbewegt. Dabei wird das innerhalb der exzentrischen Nabe
angeordnete Kugellager 72 ebenfalls horizontal und vertikal
hin- und herbewegt. Die hin- und hergehende Bewegung der exzentrischen
Nabe 52 wird vom Kugellager 72 auf die Welle 81,
das Joch 80 und den Verbindungsbolzen 84 auf die
Werkzeugwelle 90 übertragen.
Die vertikale Lage der Werkzeugwelle 90 wird dabei von
den Lagern 98 aufrecht erhalten. Somit wird das Joch 80 in
vertikaler Richtung um den Bolzen 84 hin- und herschwenken.
Die horizontale Hin- und Herbewegung wird dagegen auf die Werkzeugwelle 90 übertragen,
wie unten beschrieben wird.
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Für diese
Erläuterung
soll die Lage des dicken Abschnittes 64 der Seitenwand
der exzentrischen Nabe mit dem Uhrzeiger in Verbindung gebracht
werden. Wenn daher von der exzentrischen Nabe 52 ausgesagt
wird, sie befinde sich in der Zwölfuhr-Position,
dann befindet sich der dicke Abschnitt 64 der Seitenwand
in der obersten Stellung. Wie nun in 5 gezeigt
wird, befindet sich dort die exzentrische Nabe 52 in der
Zwölfuhr-Position. Sobald
sich also die exzentrische Nabe 52 in dieser Lage befindet,
dann sind die Achse der Welle 81 und die Achse der Welle 40 in
Draufsicht aufeinander ausgerichtet. Wie in 6 gezeigt
wird, liegt die Achse der Welle 81 in Draufsicht annähernd um
2,5 Grad im Gegenuhrzeigersinn gegenüber der Achse der Welle 40,
gemessen von der Achse der Welle 90, versetzt, wenn sich
die exzentrische Nabe 52 in der Dreiuhr-Position befindet.
Wenn sich die exzentrische Nabe in der (nicht dargestellten) 6:00-Uhr-Position
befindet, dann sind die Achse der Welle 81 und die Achse
der Welle 40 in Draufsicht wieder aufeinander ausgerichtet. Wie
aber in 7 gezeigt wird, liegt die
Achse der Welle 81 in Draufsicht annähernd um 2,5 Grad im Uhrzeigersinn
gegenüber
der Achse der Welle 40, gemessen von der Achse der Welle 90,
versetzt, wenn sich die exzentrische Nabe 52 in der Neunuhr-Position
befindet. Somit ergibt die Drehung der exzentrischen Nabe 52 eine
hin- und hergehende Drehbewegung in der Werkzeugwelle 90.
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Obwohl
spezifische Ausführungsformen
der Erfindung im einzelnen beschrieben wurden, ist für Fachleute
klar, dass verschiedene Modifikationen und Alternativen dieser Einzelheiten
im Lichte der Gesamtlehre der Offenbarung entwickelt werden können. Beispielsweise
kann der Motor ein hydraulischer, pneumatischer oder jede andere
Art von Motor sein. Dementsprechend sollen die geoffenbarten besonderen
Anordnungen nur als illustrativ und nicht als einschränkend für den Rahmen
der Erfindung verstanden werden, dem die gesamte Weite der beigefügten Ansprüche zukommen
soll. So, wie er in den beigefügten
Patentansprüchen
gebraucht wird, soll „gekuppelt" eine direkte oder
indirekte Verbindung bedeuten, so lange eine Verbindung besteht.