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Die vorliegende Erfindung betrifft
eine Gleisbaumaschine und insbesondere einen Steinblas-Arbeitskopf
und Blasrohre.
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Steinbläser werden bei der Wartung
von Eisenbahngleisen verwendet, um Bettungssteine unter die Querschwellen
zu blasen und dadurch das Gleis auf eine gewünschte Höhe zu bringen. Bei diesen Steinbläsern handelt
es sich um ein Radfahrzeug mit einem Aufbau, der eine Gleishebevorrichtung
trägt; einen
Nachschub an Bettungssteinen, eine Druckluftquelle, sowie eine Anzahl
von Arbeitsköpfen.
Jeder Arbeitskopf trägt
ein Paar Blasrohre. Im Betrieb hebt die Gleishebevorrichtung die
Gleise und die Querschwellen, an denen die Gleise befestigt sind,
an. Der Arbeitskopf schiebt die Blasrohre in das Bettungsmaterial
neben den angehobenen Gleisen, wobei jeweils ein Paar Blasrohre
ein Gleis spreizt. Danach werden Steine durch die Blasrohre in die
Hohlräume
unterhalb der angehobenen Gleise geblasen. Der Arbeitskopf zieht
die Blasrohre anschließend heraus,
und das Gleis wird wieder abgesenkt. Danach wird der Steinbläser zu den
nächsten
Querschwellen gebracht, wo der beschriebene Vorgang wiederholt wird.
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Die Blasrohre sind mit vertikalen,
länglichen Endöffnungen
ausgestattet, durch welche die Steine austreten. Es ist wünschenswert,
die Blasrohre so nahe wie möglich
an die Querschwellen heranzubringen, so dass der obere Umfang der Öffnungen
wirksam gegen die Querschwellen abgedichtet wird, damit die Steine
nur unter die Querschwelle gelangen können. Die Austrittsöffnung unterhalb
der Querschwelle kann allerdings verstopfen, wenn zu viele Steine
austreten. Einige Blasrohre sind mit einer zweiten Öffnung oberhalb
der Querschwellenstirnfläche
ausgestattet, damit Steine durch diese überfließen können, falls es zu einer Verstopfung
der Austrittsöffnung
kommt.
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Steinbläser wurden mit Arbeitskopibefestigungen
ausgestattet, mit dessen Hilfe es möglich ist, die Arbeitsköpfe in Längsrichtung
relativ zum Aufbau und zu den Gleisen zu bewegen, wodurch die Blasrohre
in der Nähe
der vorderen und hinteren Stirnflächen der Querschwellen angeordnet
werden können, bevor
die Rohre in das Bettungsmaterial eingeführt werden. Die Anpassbarkeit
der Steinbläser-Arbeitsköpfe in der
Längsrichtung
ermöglicht
eine gewisse Toleranz bei der Anordnung des Aufbaus über den Querschwellen
sowie einen Ausgleich von unregelmäßigen Abständen zwischen den Querschwellen. Die
Längsanpassbarkeit
alleine ermöglicht
jedoch keinen Ausgleich, wenn Querschwellen schräg liegen oder keine vertikalen
vorderen oder hinteren Stirnflächen
besitzen. Wenn eine Querschwelle nicht rechtwinkelig zu den Gleisen
liegt, ist es nicht möglich,
beide Blasrohre auf einem einzelnen Arbeitskopf nahe an den Querschwellenstirnflächen zu
positionieren. Wenn die Querschwelle einen trapezförmigen Querschnitt
besitzt, wie dies bei Gussbetonschwellen der Fall ist, besteht ein
Spalt zwischen der oberen Ausdehnung der Querschwellenstirnfläche und
der Blasrohröffnung.
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GB 2115463A offenbart eine Gleisbaumaschine
für Eisenbahnschienen,
welche einen Aufbau, einen vom Aufbau getragenen Arbeitskopf, sowie
ein längliches
Rohr umfasst, das vom Arbeitskopf in einer im allgemeinen vertikalen
Position gehalten wird.
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In der Vergangenheit wurden Blasrohre
aus Metallrohren oder Metallröhren
hergestellt. Die Steinaustrittsöffnungen
der Blasrohre wurden gebildet, indem ein länglicher Schlitz durch die
Rohrwand geschnitten und ein umfänglicher
Schnitt am oberen Ende des Schlitzes hergestellt wurde. Danach wurde die
Rohrwand entlang einer der beiden Seiten des Schlitzes nach außen gebogen.
Dies erzeugt einen abrupten Übergang
in der Form des Rohrs am oberen Ende der Austrittsöffnung.
Der abrupte Übergang erzeugt
eine Belastungserhöhung,
wodurch das Rohr leichter rissig wird und am Übergang Beschädigung erleidet.
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WO 93/03225 offenbart einen Mechanismus, durch
welchen die Arbeitsköpfe
von der vertikalen Ausrichtung so stark weggeneigt werden können, dass
sie parallel zu den Stirnflächen
der Querschwellen liegen, an denen gerade gearbeitet wird.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung schafft
einen Steinbläser
mit Arbeitsköpfen,
welche sich an nicht vertikale Querschwellenstirnflächen und
gegebenenfalls schräge
Querschwellen anpassen.
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In einer spezifischen Form der vorliegenden Erfindung
wird der Arbeitskopf von einem Hydraulikzylinder gehalten, und die
Rohre weisen eine negative "Vorneigung" hinsichtlich der
Querschwellenstirnflächen
auf. Wenn die Rohre an eine Querschwelle angreifen, wird der Arbeitskopf
geschwenkt, wodurch der Hydraulikzylinder ausfährt, um die "Vorneigung" zurückzusetzen,
und dem Steuermechanismus ermöglicht
das Signal zu geben, dass die Rohre korrekt positioniert sind.
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Gemäß einem ersten Merkmal wird
der Arbeitskopf positiv um die Achse geschwenkt, so dass die Blasrohre
in einem Winkel geneigt sind, welcher den Querschwellenstirnflächen entspricht.
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Gemäß einem zweiten Merkmal der
vorliegenden Erfindung sind die Arbeitsköpfe so befestigt, dass jeder
Arbeitskopf um eine im allgemeinen horizontale Querachse schwenken
oder pendeln kann.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird eine Gleisbaumaschine für
Eisenbahnschienen geschaffen, wobei die Maschine wie in Anspruch
1 festgelegt ausgeführt
ist.
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Die Maschine kann zwei der Blasrohre
umfassen, die vom Arbeitskopf gehalten werden, wobei der Arbeitskopf
ein Mittel aufweist, durch welches der Arbeitskopf um eine im allgemeinen
vertikale Achse drehen kann, wobei der Arbeitskopf so drehen kann, dass
beide Blasrohre an eine schrägliegende
Querschwelle im Gleis angreifen können.
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Der Arbeitskopf umfasst vorzugsweise
einen Schwenkrahmen, der schwenkbar an einem vertikalen Schlitten
befestigt ist, wobei der Arbeitskopf weiters ein elastisches Mittel
aufweist, mit dessen Hilfe der Schwenkrahmen in eine zentrierte
Position vorgespannt werden kann.
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Die Maschine weist vorzugsweise weiters ein
Fingerorgan auf, das sich vom Boden des Blasrohrs erstreckt, um
die Position einer Querschwelle der Gleise zu erfühlen.
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Das Blasrohr weist vorzugsweise ein
unteres Ende auf, wobei das Fingerorgan ein Blatt aufweist, das
sich vom unteren Ende des Blasrohrs weg erstreckt.
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Das Blasrohr begrenzt vorzugsweise
eine Öffnung,
wobei sich die Öffnung
entlang des Blasrohrs über
eine Distanz hinweg erstreckt, welche größer ist als die Höhe einer
herkömmlichen
Querschwelle, wobei, wenn das Blasrohr so gegen die Querschwelle
positioniert ist, dass die Öffnung
zur Querschwelle weist, die Öffnung
sich sowohl oberhalb als auch unterhalb der Querschwelle erstreckt.
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Vorzugsweise ist ein Antriebsmittel
zur positiven Verschiebung des Blasrohrs um das Schwenkmittel zwischen
der ersten und der zweiten Position vorgesehen, wodurch die Blasrohre
so angeordnet werden können,
dass sie im allgemeinen parallel zu den Querschwellenstirnflächen sind
und an der ersten und zweiten Position geneigt sind.
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Die Erfindung erstreckt sich auch
auf ein Verfahren zum Steineblasen von zusätzlichem Bettungsmaterial unter
den Querschwellen von Gleisen, dadurch gekennzeichnet, dass das
Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Vorsehen eines Steingebläse-Arbeitskopfs
mit einem Gebläserohr,
das um eine horizontale Achse schwenkbar ist und im allgemeinen
rechtwinkelig zur Längsrichtung
der Gleise verläuft;
Vorspannen des Gebläserohrs
um die Achse hin zu einer ersten Position; Verlagern des Steingebläse-Arbeitskopfs
in Längsrichtung
entlang der Gleise, bis das Gebläserohr
an eine Querschwelle angreift und von der ersten Position weg gegen
die Vorspannung schwenkt; Erkennen eines solchen Schwenkvorgangs
des Gebläserohrs;
und Stoppen des Steingebläse-Arbeitskopfs als
Reaktion auf diesen Erkennungsvorgang und das Bearbeiten des Gleises
an der Querschwelle.
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Das Blasrohr umfasst vorzugsweise
ein oberes und ein unteres Ende, sowie ein Fingerorgan, das ein
Blatt aufweist, welches sich vom unteren Ende des Blasrohrs weg
erstreckt.
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Ein Fühlfinger kann sich vom Blasrohr
nach unten weg erstrecken, um die Position der Querschwellen zu
erfühlen.
Der Finger ist an einer vertikalen Position so angeordndet, dass
er die Querschwelle "erfasst" oder erkennt, während der
Arbeitskopf weiter nach vorne bewegt wird. Der Finger bewegt sich
leicht durch das Ballastmaterial hindurch, wobei er durch Vibrationen
unterstützt
wird, während
sich der Arbeitskopf zur nächsten
Querschwelle weiter bewegt. Die Verwendung der Fingerkonstruktion
verhindert, dass die Rohre Steine "aufschaufeln", wenn sie sich zwischen den Querschwellen
bewegen.
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Die Austrittsöffnungen der Blasrohre sind vorzugsweise
so geformt, dass sie eine Überlauföffnung über der
Querschwelle bieten – und
zwar selbst dann, wenn die Rohre das Bettungsmaterial vollkommen
durchdringen. Wenn das Rohr gegen die Stirnfläche einer Querschwelle positioniert
wird, befindet sich der untere Abschnitt der Öffnung unterhalb der Querschwelle,
um die eingeblasenen Steine unterhalb der Querschwelle auszublasen,
und der obere Abschnitt der Öffnung
befindet sich oberhalb der Querschwelle, um einen Steinüberlaufaustritt
zu bilden.
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Diese und andere Aufgaben, Vorteile
und Merkmale der Erfindung sind leichter und besser unter Bezugnahme
auf die vorliegende Beschreibung und die angehängten Zeichnungen zu verstehen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine seitliche Teilansicht eines Steinbläsers im Aufriss mit einem Arbeitskopf
und Blasrohren gemäß der Erfindung;
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2 ist
eine Teilansicht eines Arbeitskopfs im Schaubild;
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3 ist
eine seitliche Teilansicht eines Arbeitskopfs;
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4 ist
eine Teilansicht eines Arbeitskopfs im Schnitt entlang der Linie
IV-IV von 2;
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5 ist
eine Teilansicht eines Arbeitskopfs im Schnitt entlang der Linie
IV-IV von 2;
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6 ist
eine Perspektivansicht eines längsverstellbaren
Arbeitskopfschlittens;
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7 ist
eine Perspektivansicht eines querverstellbaren Arbeitskopfschlittens;
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8 ist
eine Perspektivansicht einer Zylindergruppe zur Neigung des Arbeitskopfs;
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9 ist
eine Perspektivansicht eines vertikal verstellbaren Arbeitskopfschlittens;
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10 (Blatt
9) ist eine Perspektivansicht eines Arbeitskopf-Schwenkrahmens;
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11 (Blatt
10) ist eine Perspektivansicht einer Blasrohrhalterung;
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12 (Blatt
7) ist eine Perspektivansicht eines Blasrohrs;
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13 (Blatt
6) ist eine schematische Draufsicht eines Gleisabschnitts, welche
die Drehung der Arbeitsköpfe
rund um vertikale Achsen zeigt;
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14 ist
eine Aufrissansicht eines Blasrohrs von vorne;
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15 ist
eine seitliche Aufrissansicht eines Blasrohrs; und
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16 (Blatt
8) ist eine Aufrissansicht eines Blasrohrs von vorne, das an eine
Querschwellenstirnfläche
angreift.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
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Als Offenbarung einer bevorzugten
Ausführungsform
der Erfindung und nicht auf einschränkende Art und Weise ist in 1 ein Teil eines Steinbläsers 10 dargestellt,
der einen Aufbau 12, Räder 14 zum
rollenden Tragen des Aufbaus, Hebevorrichtungen 16 zum
Anheben der Gleise und der daran befestigten Querschwellen, ein
Bettungssteineförderband 17,
einen Bettungssteinetrichter 19 sowie Arbeitsköpfe 18 zum
Einbringen des Bettungsmaterials unter die angehobenen Querschwellen
umfasst. Weiters vorhanden, aber nicht dargestellt, ist ein Motor zum
Bewegen des Steinbläsers,
eine Zufuhrvorrichtung für
die Bettungssteine, eine Hydraulikpumpe und ein Druckluftkompressor.
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Die vorliegende Erfindung betrifft
den Arbeitskopf und dessen Betrieb. Im allgemeinen sind Steinbläser und
deren Funktionsweise den Fachleuten dieses Bereiches gut bekannt;
daher ist auch nur eine relativ kurze Beschreibung der Funktionsweise des
Steinbläsers
notwendig. Das Gleis wird typischerweise mittels einem von zwei
verschiedenen Systemen vermessen. Gemäß dem ersten System fährt ein
Gleisvermessungsfahrzeug eine Länge
der Gleisstrecke ab, um das Profil der Gleise zu messen und auf
diese Weise die Stellen zu bestimmen, an denen Gleiswartungsarbeiten
notwendig sind. Gemäß dem zweiten
System kann das Gleisprofil durch ein vom Steinbläser getragenes
Messsystem gemessen werden. Geeignete Messsysteme sind in der US- Patentanmeldung Nr.
08/361,571 mit dem Titel MAINTENANCE VEHICLE AND METHOD FOR MEASURING
AND MAINTAINING THE LEVEL OF A RAILROAD TRACK und der US-Patentanmeldung
Nr. 08/311,361 mit dem Titel RAILROAD MAINTENANCE VEHICLE REFERENCE
SYSTEM TRANSDUCER, veröffentlicht
unter US-A-5605099 bzw. US-A-5617639 nach dem Anmeldedatum der vorliegenden
Erfindung geoffenbart. Der Steinbläser bearbeitet das Gleis an
allen Stellen, an denen die Gleise uneben geworden sind, was durch
das Vermessungsprofil der Gleise angezeigt wird. An jeder dieser Stelle
heben die Hebevorrichtungen 16 die Gleise und die an den
Gleisen befestigten Querschwellen an. Danach schiebt der Arbeitskopf
die Blasrohre in das Bettungsmaterial unterhalb der angehobenen Gleisschwellen.
Das Steinmaterial wird in den Hohlraum unterhalb der angehobenen
Querschwellen geblasen, und zwar ungefähr entsprechend jener Menge,
die notwendig ist, um die Querschwellen eben auszurichten. Der Arbeitskopf
zieht die Blasrohre zurück,
das Gleis wird abgesenkt, und der Steinbläser fährt entlang des Gleises zur
nächsten
Einsatzstelle weiter.
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Jeder Arbeitskopf 18 wird über einer
der Gleisschienen R auf dem Aufbau 12 gehalten.
Wenngleich nur ein Arbeitskopf dargestellt und sichtbar ist (um Überschneidungen
im Bild zu vermeiden und eine deutlichere Beschreibung zu ermögliche),
umfasst der Steinbläser
vorzugsweise vier Arbeitsköpfe – von denen
jeweils zwei einer Schiene zugeordnet sind -, mit denen Bettungssteine
unter die zwei gegenüber
liegenden Enden der zwei Querschwellen bei jedem Stopp des Steinbläsers geblasen
werden. Der Aufbau 12 weist ein Paar Tragbalken auf, welche die
Arbeitsköpfe 18 tragen.
Die Tragbalken 22 erstrecken sich entlang gegenüber liegender
Längsseiten des
Aufbaus 12. Die Arbeitsköpfe 18 sind mittels
einer Reihe von Schlitten, welche die Bewegung des Arbeitskopfes
in zahlreiche Richtungen erlauben, an den Tragbalken 22 befestigt.
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Nun wird auch auf 2 Bezug genommen, wo der Längstragbalken 22 entlang
der unteren Mitte des Aufbaus verläuft. Obere und untere Führungsstangen 24, 26 sind
an der zentralen Verlängerung des
Tragbalkens 22 befestigt. Jeder Arbeitskopf besitzt einen
Längsschlitten 28,
der ein Innenglied 200 und einen Flügel 42 umfasst (siehe 6). Ein Paar Buchsen 206, 208 ist
an der Innenfläche
des Innenglieds 200 befestigt, um sich entlang der oberen
und unteren Führungsstangen 24, 26 zu
bewegen. Der Hydraulikzylinder 30 verschiebt den Längsschlitten 28 entlang
der Führungsstangen 24, 26,
wie dies durch den Pfeil 32 in 1 angezeigt wird, um den Arbeitskopf
in der richtigen Längsposition
zu jeder Querschwelle anzuordnen. Die oberen und unteren Querführungsstangen 34, 36 erstrecken sich
von Bohrungen 207, 209, die im Längsschlitten 28 ausgebildet
sind, nach außen.
Der Flügel 42 erstreckt
sich vom Längsschlitten 28 weg
schräg
nach außen
und weist ein Querelement 202 und ein Außenelement 204 auf.
Das Außenelement 204 umfasst
ein Paar Bohrungen 210, 212, welche die äußeren Enden
der oberen und unteren Querführungsstangen 34, 36 tragen.
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Der Arbeitskopf 18 umfasst
weiters einen Querschlitten 38, der vom Längsschlitten 28 getragen
wird. Nun wird auf 7 Bezug
genommen; der Querschlitten 38 weist parallele, voneinander
beabstandete Wände 230, 232 auf,
die sich zwischen der oberen Wand 234 und der unteren Wand 236 erstrecken.
Die obere Wand 234 umfasst vorzugsweise eine U-förmige Öffnung 244,
die, wie unten beschrieben, einem Hydraulikzylinder 50 die
Möglichkeit
gibt, an den vertikalen Schlitten 46 anzugreifen. Führungsstangenhalterungen 238 und 240 sind
an den Seitenwänden 230, 232 befestigt,
um die oberen Enden der vertikalen Führungsstangen 44 zu
halten. Die unteren Enden der vertikalen Führungsstangen 44 sind
direkt an der unteren Wand 236 befestigt. Ein im allgemeinen
U-förmiger
Winkel 242 erstreckt sich zwischen dem zentralen Abschnitt
der Seitenwände 230, 232,
und eine Buchse 40 erstreckt sich zwischen einem unteren
Abschnitt der Seitenwände 230, 232.
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Der Querschlitten 38 ist
an der oberen Querführungsstange 34 durch
die Neigungszylindergruppe 260 und an der unteren Querführungsstange 36 durch
die Buchse 40 gehalten. Ein geeigneter Hydraulikzylinder
(nicht abgebildet) verbindet den Querschlitten 38 mit dem
Längsschlitten 28,
um den Querschlitten wie durch den Pfeil 33 in 2 gezeigt hinein- und hinauszuschieben,
um den Arbeitskopf quer zum Gleis R anzuordnen. Nun wird
auf 8 Bezug genommen; die Neigungszylindergruppe 260 ist durch
die Halterung 266 am Querschlitten und durch die Buchse 268,
welche die Laufbuchsen 269 umfasst, an der oberen Querführungsstange 34 gehalten.
Wie weiter unten noch genauer beschrieben wird, umfasst die Neigungszylindergruppe 260 einen Neigungszylinder 262 und
einen Positionszylinder 264, um den Querschlitten 38 um
die untere Querführungsstange 36 zu
drehen oder zu neigen (siehe 8).
Ein linearer Wandler 263 erstreckt sich vorzugsweise zwischen
der Halterung 266 und der Buchse 268, um Neigungsdaten
des Querschlittens zu liefern. In einer bevorzugten Ausführungsform wird
der Neigungszylinder 262 mit geringem Druck beaufschlagt,
um den Querschlitten 38 entweder in einer Position von –1° für Arbeiten
an rechtwinkeligen Querschwellen oder in einer Position von 6° für Arbeiten
an trapezförmigen
Querschwellen zu halten. Wie in 3 gezeigt,
wird der Querschlitten 38 durch die Wirkungsweise des Positionszylinders 264 zwischen den
Positionen –1 ° und 6° verschoben.
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Die Neigungszylindergruppe 260 umfasst weiters
einen Verriegelungsmechanismus 270, um den Querschlitten 38 in
der vertikalen Position zu sichern. Der Verriegelungsmechanismus 270 umfasst eine
Hakenschweisskonstruktion 272, die an der oberen Fläche der
Halterung 266 befestigt ist, einen Haken 273,
der schwenkbar an der Hakenschweisskonstruktion 272 befestigt
ist, einen Sperrzahn 276, der an der unteren Oberfläche der
Buchse 268 befestigt ist, und einen Einschnappzylinder 274 zum
Hochheben und Absenken des Hakens 273 auf den Sperrzahn 276.
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Mit dem in diesem Dokument verwendeten Begriff "vertikal" wird jene Richtung
bezeichnet, die sich im allgemeinen vom Gleisbett nach oben hin
erstreckt. Dieser Begriff ist allerdings nicht auf eine strikt vertikale
oder lotrechte Richtung beschränkt.
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Der vertikale Schlitten 46 (siehe 4 und 9)
wird vom Querschlitten 38 getragen und weist obere und
untere Stützbalken 280, 282 auf,
die sich von den gegenüber
liegenden Abschnitten der vertikalen Wand 284 erstrecken
(siehe 9). Wie wahrscheinlich
am besten in 4 dargestellt,
umfasst der vertikale Schlitten 46 weiters eine Gummifederbefestigungshalterung 285.
Die Bohrungen 288 und 290 erstrecken sich durch
die Halterungen 280 und 282. Eine große kreisförmige Öffnung 292 ist
in einem zentralen Abschnitt der vertikalen Wand 284 vorhanden.
Wie oben erwähnt,
umfasst der Querschlitten 38 vertikale Führungsstangen 44.
Der vertikale Schlitten 46 ist mit den vertikalen Führungsstangen 44 durch
Buchsen 48 verbunden, welche an der vertikalen Wand 284 befestigt
sind. Der Hydraulikzylinder 50 (1) erstreckt sich zwischen der oberen Wand 234 und
dem Zylinderwinkel 285, um den vertikalen Schlitten 46 mit
dem Querschlitten 38 zu verbinden. Als Ergebnis wird der
vertikale Schlitten 46 durch die Wirkungsweise des Hydraulikzylinders
vertikal relativ zum Querschlitten 38 verschoben. Der Schwenkrahmen 100 ist
am vertikalen Schlitten 46 befestigt und umfasst eine Anzahl
von Querträgern 300, 302 und 304,
die sich zwischen der vorderen und der hinteren Wand 306, 308 erstrecken
(siehe 4 und 10). Eine Bohrung 310, 312 und 314 ist vertikal
durch einen zentralen Abschnitt eines jeden Querträgers 300, 302 und 304 hindurch
ausgebildet. Eine rechtwinkelige Öffnung 316 ist sowohl
durch die vordere als auch durch die hintere Wand 306, 308 hindurch
ausgebildet, um rund um die Halterung 282 zu passen. Auch
ist ein Paar Bohrungen 318 für die Befestigung der Blasrohrhalterung
horizontal durch die unteren Ecken der vorderen und hinteren Wand 306, 308 hindurch
ausgebildet. Zusätzlich
dazu ist ein Paar sich vertikal erstreckender Schlitze 326, 328 durch
die vordere und hintere Wand 306, 308 hindurch
ausgebildet, um eine Vibrationsbewegung der Blasrohrhalterungen
zu ermöglichen.
Und schließlich ist
eine kreisförmige Öffnung 320 durch
die vordere und hintere Wand 306, 308 hindurch
ausgebildet, um die Lagergruppen 322, 324 aufzunehmen.
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Wie in 4 dargestellt,
ist ein Schwenkrahmen 100 schwenkbar am vertikalen Schlitten 46 durch
obere und untere Gelenkzapfen 102, 103 befestigt,
die sich durch die Bohrungen 288, 290 und die
Bohrungen 310, 312 und 314 erstrecken.
Jeder der zwei Gelenkzapfen 102, 103 wird vorzugsweise durch
eine Kombination aus Schrauben und Beilagscheiben gehalten. Der
obere Gelenkzapfen 102 und der untere Gelenkzapfen 103 sitzen
in einer Drucklagergruppe 101 bzw. in einer Kugellagergruppe 105, damit
der Schwenkrahmen 100 rund um eine im allgemeinen vertikale
Achse geschwenkt werden kann. Durch die Schwenkbewegung kann sich
der Arbeitskopf selbständig
an abgeschrägte
Querschwellen anpassen. Ein hydraulischer Vibrationsmotor 110 wird vom
Schwenkrahmen 100 gehalten. Die Welle 112 des
Vibrationsmotors erstreckt sich durch die Lager 322, 324 hindurch
in den Mittelpunkt des Schwenkrahmens 100, um durch eine
Nockenanordnung an Blasrohrhalterungen 52 anzugreifen,
wie dies später noch
genauer beschrieben wird. Eine sandwichartig aufgebaute Gummifeder 104 ist
zwischen dem Winkel 330 des Schwenkrahmens 100 und
dem Winkel 285 des vertikalen Schlittens 46 eingebaut,
um den Schwenkrahmen 100 selbsttätig zu zentrieren.
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Ein Paar Blasrohrhalterungen 52 ist
am Schwenkrahmen 100 befestigt (siehe 5). Nun wird auf 5 und 11 Bezug
genommen; die Blasrohrhalterungen 52 weisen im allgemeinen
obere und untere Montageohren 340, 342 auf, die
sich von einem vertikal verlängerten
Rohr 343 erstrecken. Das untere Ende der Blasrohrhalterung
umfasst einen Flansch 341, der wie unten beschrieben für die Befestigung
eines Blasrohrs 60 geeignet ist. Das untere Montageohr 342 einer
jeden Blasrohrhalterung 52 ist schwenkbar mit dem Schwenkrahmen 100 an
den Bohrungen 318 mittels der Laufbuchsengruppen 54 verbunden.
Die Blasrohrhalterungen 52 sind weiters über eine
Nockenanordnung mit dem Vibrationsmotor 110 verbunden.
Wie dies vielleicht am besten in 4 und 5 dargestellt ist, ist ein
Paar Nockenverbindungen 350, 352 in exzentrischer
Weise durch Lager 354 an der Welle 112 und durch
Laufbuchsen 356 an den oberen Montageohren 340 befestigt.
Der Vibrationsmotor 110 versetzt die Blasrohrhalterungen 52 in
rasche Schwingungen rund um die Laufbuchsengruppen 54,
um das Einführen
der Blasrohre 60 in das Bettungsmaterial zu erleichtern.
Der Lufteinlass 64 ist in jeder Blasrohrhalterung für den Anschluss
an eine Druckluftquelle ausgebildet (siehe 5).
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Wie vielleicht am besten in 14 und 15 dargestellt, ist ein Paar sich im
allgemeinen vertikal erstreckender Blasrohre 60 an den
Blasrohrhalterungen 52 befestigt. Ebenfalls unter Bezugnahme
auf 12 sind die Blasrohre
vorzugsweise als Gussteile mit einer im oberen Ende ausgebildeten
Einlassöffnung 62 und
einer sich länglich
erstreckenden Austrittsöffnung 68 im
unteren Ende ausgebildet. Die untere Spitze 70 des Blasrohrs
ist spitz und keilförmig, um
das Eindringen in das Gleisbettungsmaterial zu erleichtern und das
Blasrohr zur Querschwellenstirnfläche hin zu schieben, während das
Blasrohr nach unten bewegt wird. Ein Flansch 65 erstreckt
sich rund um das Blasrohr 60, um an den Flansch 341 anzugreifen.
Der obere Abschnitt des Blasrohrs 60 passt genau in die
Blasrohrhalterung 52, so dass die Flansche 65 und 341 aneinander
angreifen. Das Blasrohr und die Blasrohrhalterung werden durch herkömmliche
Befestigungselemente gesichert, die sich durch die Flansche 65 und 341 erstrecken.
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Ein Steindosiersystem (nicht abgebildet)
fördert
die Bettungsmaterialsteine von einem Steinenachschub, der in einem
Steintrichter gehalten wird, zum Arbeitskopf. Ein geeignetes Steindosiersystem wird
in der US-Patentanmeldung Nr. 08/249,742 mit dem Titel STONE METERING
SYSTEM FOR RAILROAD TRACK MAINTENANCE VEHICLE, veröffentlicht
als US-A-5584641 nach dem Anmeldetag der vorliegenden Patentanmeldung,
beschrieben. Das Steindosiersystem bewegt die Steine in ein geeignetes
Rohr 400, welches einen Strom von Bettungsmaterialsteinen
in die Einlassöffnung 62 der
Blasrohrhalterungen fördert
(siehe 2). Durch den
Einlass 64 eingeführte
Druckluft fließt
durch die Blasrohrhalterung 52 nach unten in das Blasrohr 60 und
tritt aus der Austrittsöffnung 68 aus.
Der Luftstrom beschleunigt die Steine nach unten durch die Blasrohrhalterungen 52 und
die Blasrohre 60 und führt
sie aus der Austrittsöffnung 68 hinaus.
Die Blasrohre sind auch mit einem Finger 120 ausgestattet,
der sich vom unteren Ende des Blasrohrs nach unten erstreckt, um die
Position der Querschwellen zu erfühlen.
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Nähere
Einzelheiten zur Austrittsöffnung 68 des
Blasrohrs 60 sind in 14 dargestellt.
Das obere Ausmaß der Öffnung 68 ist
durch einen glatten, gekrümmten Übergang 84 gekennzeichnet,
der die Seiten 81 miteinander verbindet. Das untere Ende des
Rohrs 60 ist bei 85 mit einer Schräge ausgebildet.
Auf diese Weise ist die Austrittsöffnung 68 glatt und
kontinuierlich und ohne abrupte Unregelmäßigkeiten ausgebildet, die
andernfalls zu einer höheren Belastung
des Materials führen
würden.
Aus diesem Grund ist das Blasrohr in der Lage, den beim Betrieb auftretenden
Kräften
ohne Beschädigung
zu widerstehen.
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Das Neigungsmerkmal der Arbeitskopfbefestigung
ist in 3 dargestellt.
Wenn der Positionszylinder 264 ganz zurückgezogen ist, befindet sich der
Trägerrahmen 38 in
der Position –1°, ebenso
wie die Blasrohre 60. Wenn der Positionszylinder 264 ausgefahren
wird, dreht sich der Trägenahmen 38 um
die untere Querführungsstange 36,
so dass das obere Ende des Trägenahmens 38 um
6° nach
vorne geneigt ist. Wie durch die gestrichelten Linien bei 69 angedeutet,
neigt sich das obere Ausmaß der
Blasrohre nach vorne. Auf diese Weise kann der Steinbläser mit
Blasrohren, die in der Position –1° angeordnet sind, für Querschwellen
verwendet werden, die vertikale vordere oder hintere Stirnflächen besitzen,
oder er kann mit Blasrohren, die in der Position 6° angeordnet
sind, für
trapezförmige
Querschwellen verwendet, wie zum Beispiel für die Querschwellen T in 1. Durch die Neigung können die
Endöffnungen der
Blasrohre gegen die Stirnfläche
der rechtwinkeligen oder trapezförmigen
Querschwellen angeordnet werden, um den Weg der eingeblasenen Steine
abzudichten und die Steine unter die Querschwellen zu führen.
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Das Schwenkmerkmal der Arbeitskopfbefestigung
wird in Verbindung mit 13 beschrieben. Wie
in 13 dargestellt, kann
eine Gleisschwelle T' relativ
zu den Gleisen schräg
oder nicht rechtwinkelig liegen. Wenn der Arbeitskopf nicht in der
Lage ist, diese Schräglage
auszugleichen, wird eines der Blasrohre, wie zum Beispiel das Rohr 60', von der Stirnfläche der
Querschwelle beabstandet sein, wodurch ein Spalt 72 freibleibt,
der die Wirksamkeit der Steineinblasung verringert. Das Schwenken
des Blaskopfs 52 wird durch die Verwendung einer sandwichartigen
Gummibefestigung 75 ermöglicht,
durch welche der Schwenkrahmen mit dem vertikalen Schlitten 46 verbunden
ist. Die Befestigung 75 umfasst vorzugsweise ein in etwa
zylinderförmiges
Element 104 aus synthetischem Kautschuk, das sich zwischen
dem Schwenkrahmen 100 und dem vertikalen Schlitten 46 erstreckt
(siehe 4). Der Schwenkrahmen 100 dreht
sich relativ zum vertikalen Schlitten durch die Verformung des Gummielements 104.
Auf Grund der Elastizität
des Gummielements 104 wird der Schwenkrahmen 100 jedoch
in eine zentrale Position vorgespannt.
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BETRIEB
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Aus Gründen der Einfachheit und Klarheit wird
der Betrieb der vorliegenden Erfindung in Verbindung mit einem Steinbläser beschrieben,
der nur einen Arbeitskopf besitzt. Es ist allerdings klar erkennbar,
dass sich der Betrieb eines Steinbläsers auf eine nahezu beliebige
Anzahl an Arbeitsköpfen
erstrecken kann.
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Der Steinbläser ist großteils automatisiert und arbeitet
computergesteuert. Die Computersteuerung lenkt den Betrieb des Steinbläsers auf
der Grundlage von Gleisprofildaten, die vom Gleismesssystem zur
Verfügung
gestellt werden. Wie oben erwähnt,
werden die Gleisprofildaten vor und/oder während des Wartungsdurchgangs
des Steinbläsers gesammelt.
Die Computersteuerung verarbeitet die Gleisprofildaten, um zu bestimmen,
an welchen Querschwellen Wartungsarbeiten durchgeführt werden
müssen.
Während
sich der Steinbläser
entlang des Gleises bewegt, stoppt die Computersteuerung den Steinbläser an den
entsprechenden Querschwellen, um Wartungsarbeiten durchzuführen. Wenn
der Steinbläser
vier Arbeitsköpfe
besitzt, können
zwei benachbarte Querschwellen bei einem einzigen Stopp des Steinbläsers bearbeitet
werden.
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Vor dem Betrieb des Steinbläsers wird
der Arbeitskopf auf den entsprechenden Winkel eingestellt, um Querschwellen
zu bearbeiten, die entweder senkrechte Stirnflächen besitzen (was z. B. typischerweise
bei hölzernen
Querschwellen der Fall ist), oder die abgeschrägte Stirnflächen besitzen (wie z. B. Betonschwellen).
Der Arbeitskopf ist auch mit einer Vorneigung von –1° ausgestattet,
wodurch der Arbeitskopf in der Lage ist, sich während der Positionierung bei
Kontakt mit einer Querschwelle mit senkrechter Stirnfläche um 1° zu neigen.
Diese Neigung von 1° dient
als Hinweis dafür,
dass eine Querschwelle gefunden wurde. Um den Arbeitskopf zu neigen,
wird der Positionszylinder 264 entweder ganz zurückgezogen,
um den Arbeitskopf für
die Bearbeitung von Querschwellen mit senkrechten Stirnflächen auf –1° einzustellen,
oder ganz ausgefahren, um den Arbeitskopf um 6° zu neigen um Querschwellen
mit um 7° geneigten
Stirnflächen
zu bearbeiten. Natürlich
könnten
auch andere Winkel eingestellt werden. Dies hängt von den Gleisen ab, an
denen gearbeitet wird.
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Im Betrieb bewegt sich der Aufbau 12 durch eine
Indexbewegung relativ zu den Gleisen entlang der Schienen. An jeder
indizierten Position werden die Arbeitsköpfe und die Blasrohre leicht
von der Stirnfläche
der Querschwelle (oder der Querschwellen), an der gearbeitet werden
soll, beabstandet. An diesem Punkt werden die Blasrohre durch den
Hydraulikzylinder (nicht abgebildet) schräg zur Schiene eingestellt,
wobei der Querschlitten durch diesen Hydraulikzylinder entlang der
Querführungsstangen 34, 36 verfährt. Danach
werden die Blasrohre durch die Wirkung des Hydraulikzylinders 50 so
abgesenkt, dass sich die Finger 120 unter den Boden der
Gleise hin erstrecken, also unter die obere Oberfläche der Querschwelle.
Bei dieser Tiefe erstrecken sich die Finger typischerweise in das
Bettungsmaterial hinein. Die Bewegung der Finger 120 in
das Bettungsmaterial wird durch die Vibrationsbewegung der Blasrohre
erleichtert, die durch den Betrieb des Vibrationsmotors 110 entsteht.
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Nachdem die Blasrohre 60 vertikal
und schräg
angeordnet wurden, werden sie durch die Wirkung des Hydraulikzylinders 30 (1) zur Querschwellenstirnfläche hin
bewegt. Wiederum wird die Bewegung der Finger 120 durch
das Bettungsmaterial hindurch durch die Vibrationsbewegung der Blasrohre 60 erleichtert.
Wenn die Querschwelle T abgeschrägt ist, berührt ein Blasrohr die Querschwellenstirnfläche vor
dem anderen Rohr am Arbeitskopf, wie dies an der rechten Schiene R2 in 13 dargestellt ist. Durch
eine weitere Wirkungsweise des Hydraulikzylinders 30 wird
der Schwenkrahmen 100 um eine vertikale Achse geschwenkt.
Die Längsbewegung
des Arbeitskopfes wird fortgesetzt, bis beide Rohre 60 mit
der Querschwellenstirnfläche
an der linken Schiene R1 in 13 in
Berührung
stehen.
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Nachdem beide Blasrohre an die Querschwellenstirnfläche angegriffen
haben, wird der Arbeitskopf durch eine fortwährende Längsbewegung des Arbeitskopfes
geschwenkt oder geneigt. Insbesondere wird durch eine kontinuierliche
Vorwärtsbewegung
der Druck im Neigungszylinder 262 erhöht, wodurch schließlich ein
Entlastungsventil (nicht abgebildet) ausgelöst wird. Nach dem Auslösen erlaubt das
Entlastungsventil den Austritt von Flüssigkeit aus dem Neigungszylinder 262,
wodurch sich wiederum der Arbeitskopf neigen kann. Ein Fühler, bei
dem es sich vorzugsweise um einen linearen Wandler 263 handelt,
bestimmt, wann sich der Arbeitskopf um einen vollen Grad geneigt
hat; an diesem Punkt der Bewegung wird der Längsschlitten gestoppt.
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Danach werden die Blasrohre 60 durch
eine weitere Tätigkeit
des Hydraulikzylinders 50 ganz in das Bettungsmaterial
eingeführt,
so dass das untere Ende der Austrittsöffnung 68 unterhalb
der Querschwellenstirnfläche T mündet, damit
Steine unter das Gleis fließen
können
(siehe 16). In dieser Tiefe
mündet
das obere Ende der Austrittsöffnung 68 oberhalb
der Querschwellenstirnfläche,
um einen Überlauf
zu bieten, falls sich Steine im Blasrohr stauen. Zu diesem Zeitpunkt
wird die gewünschte
Menge an Steinen unter die Schwelle geblasen. Die Computersteuerung
weist das Steindosiersystem (nicht abgebildet) an, die gewünschte Menge
an Bettungsmaterialsteinen zum Arbeitskopf zu liefern. Das Steindosiersystem
nimmt Steine aus einem Steintrichter und liefert diese zum Rohr 400.
Ein Druckluftkompressor (nicht abgebildet) führt Luft zu den Lufteinlässen 64 zu.
Die Luft fließt
durch die Blasrohrhalterungen und Blasrohre, um die Bettungsmaterialsteine
aus der Austrittsöffnung 68 unter
die Querschwellenstirnfläche
vorzuschieben. Manchmal bleiben Steine auf Grund einer falschen
Ausrichtung mit der Querschwellenstirnfläche im Blasrohr stecken, wodurch der
Hohlraum unter den Gleisen überfüllt wird,
oder in seltenen Fällen
bleiben die Steine im Rohr selbst stecken. Bei einer Verstopfung
treten die Steine vom Blasrohr durch die Austrittsöffnung 68 oberhalb
der Querschwellenstirnfläche
aus, um einen Rückstau der
Steine im gesamten System zu vermeiden. Nach dem Ausblasen der Steine
werden die Blasrohre durch den Hydraulikzylinder 50 vom
Bettungsmaterial abgehoben. Nachdem die Rohre über die Querschwelle angehoben
wurden, schiebt die sandwichartige Gummibefestigung 75 den
Schwenkrahmen 100 zurück
in seine nicht geschwenkte Position. Dieser Vorgang wird bei jeder
Querschwelle wiederholt, die nicht mehr eben ist.
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Die obige Beschreibung beschreibt
eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung. Es können allerdings
verschiedene Modifizierungen oder Änderungen daran vorgenommen
werden, ohne dadurch vom Umfang der Erfindung, wie er in den angehängten Ansprüchen beschrieben
ist, abzuweichen.