DE946817C - Verfahren zur Behandlung der Laufflaeche von Schienen - Google Patents

Verfahren zur Behandlung der Laufflaeche von Schienen

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DE946817C
DE946817C DEG17638A DEG0017638A DE946817C DE 946817 C DE946817 C DE 946817C DE G17638 A DEG17638 A DE G17638A DE G0017638 A DEG0017638 A DE G0017638A DE 946817 C DE946817 C DE 946817C
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DE
Germany
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oil
rail
rails
running surface
films
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Expired
Application number
DEG17638A
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English (en)
Inventor
Robert Kilgannon Allen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E01CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01HSTREET CLEANING; CLEANING OF PERMANENT WAYS; CLEANING BEACHES; DISPERSING OR PREVENTING FOG IN GENERAL CLEANING STREET OR RAILWAY FURNITURE OR TUNNEL WALLS
    • E01H8/00Removing undesirable matter from the permanent way of railways; Removing undesirable matter from tramway rails
    • E01H8/10Removing undesirable matter from rails, flange grooves, or the like railway parts, e.g. removing ice from contact rails, removing mud from flange grooves

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Description

  • Verfahren zur Behandlung der Lauffläche von Schienen Die Erfindung betrifft die Beseitigung oder Verhinderung der Bildung dünner Ölfilme auf den Laufflächen von Schienen, die ein Schlupfen der angetriebenen Räder einer Lokomotive bewirken können und den elektrischen Kontakt zwischen den Rädern und den Schienen verschlechtern.
  • Die Erfindung geht auf die Beobachtung zurück, daß auf den Laufflächen -der Schienenköpfe mikroskopisch dünne ölfilme vorhanden sind. Diese dünnen Ölfilme vermindern sowohl die Haftung der Wagenräder an der Schiene als auch den elektrischen Kontakt zwischen den Rädern und der Schiene, was insbesondere bei den angetriebenen Rädern der Loltomotive unangenehm ist. Die Filme selbst werden aus schmierigen Niederschlägen gebildet, die an gewissen Stellen der Schienenköpfe vorhanden sind und Kieselsäure, Eisen, Eisenoxd und C51 enthalten. Bei hoher relativer Feuchtigkeit bilden sich aus diesen schmierigen Ablagerungen dünne, nahezu unsichtbare Schichten von @Öl, die sich über die polierte Oberfläche der Schienenköpfe ausbreiten. Derartige Filme sind nur einige Moleküle dick und enthalten Oxd- und Kieselsäurestaub, dessen Teilchen oft nicht größer als 2 ,u sind. Das Öl entweicht aus den schmierigen Niederschlägen und verbreitert sich auf' den Laufflächen in Form eines dünnen Films, der Drucken von mehr als 5250 kg/cm2 widersteht. Dieses Kriechen des Öls ist besonders ausgeprägt, .wenn die Lauffläche, beispielsweise bei Nebel, Tau oder leichtem Regen, feucht ist. ' Durch direktes Sonnenlicht werden diese dünnen Schichten infolge der Oxydation des Öls ,zerstört, so daß das C51 -reicht länger Schmiereigenschaften aufweist oder ein elektrischer Isolator ist. Unter starkem Regen wird der Ölgehalt der schmierigen Niederschläge infolge der oben beschriebenen Kriechwirkung zuweilen ausgewaschen. .
  • Kommt ein starker Ölniederschlag an der Seite eines Schienenkopfes in Berührung mit Wasser, so schwimmt .ein Teil -des Öls an die Oberfläche des Wassers. Verdampft das Wasser, so hinterbleibt der Ölfilm auf der Schiene. Diese Art von Ölfilmen ist jedoch nicht besonders schlüpfrig. Diese starken Ölablagerungen an den Seiten der. Schienen enthalten. eine gewisse Menge Achslageröl, das teilweise oxydiert ist. Dieses Material verbreitet sich nicht; kommt es aber mit Feuchtigkeit oder Tau in Berührung, so verdrängt es das Wasser von der Metalloberfläche und verbreitet sich schnell über die blanke Lauffläche. Das beruht nicht auf einer Ausbreitungswirkung des 'Öls selbst, sondern aufeinem Gleichgewicht zwischen der -Oberflächenspannung und der Hafturig zwischen folgenden Oberflächen: Wasser und Stahl, Öl und Stahl und Öl und Wasser. DieseErscheinung soll nachstehend kürz als Kriechen bezeichnet werden. Das Kriechen ist bei Metallen besonders ausgeprägt an hochpolierten, feuchten Oberflächen. Infolgedessen werden die schlüpfrigen Filme äußerst schnell auf derartigen -Metalloberflächen gebildet, zu denen auch die Laufflächen vonEisenbahnschienen gehören, die im allgemeinen hochpoliert sind.
  • Eine dünne Wasserschicht wird von der ebenen polierten Metalloberfläche immer dann verdrängt werden, wenn oxydiertes Achslageröl gleichzeitig das Metall und das Wasser berührt. Dies dürfte auf die größere Adhäsion des Öls am Metall zurückzuführen sein.. Es bildet sich auf die'se Weise ein schlüpfriger Film von Öl aus, der in direkter Berührung mit der Metalloberfläche steht und eine Lokomotive zu tragen vermag.
  • Seit vielen Jahren wird Sand auf die Oberfläche der Schienen gestreut, um eine befriedigende Haftung zu bewirken. Beispielsweise streut der Lokomotivführer an nebligen Morgen Sarid auf die als schlüpfrig bekannten Gleisstrecken. Durch dieses Verfahren werden weder die dünnen Ölfilme noch die starken Olabscheidungen auf den- Schienenköpfen direkt angegriffen, sondern es wird lediglich eine körnige Sandschicht auf die Schiene niedergeschlagen. Die Räder der Lokomotive drükken ' die einzelnen Sandkörner infolge des hohen Druckes durch den dünnen Ölfilm und bewirken dabei eine genügende Haftring. Diese- Lösung- des Problems hat aber nur beschränkten Wert, insbesondere.bei Filmen, die durch atmosphärische Bedingungen beeiüflußt werden, wenn die Ansamm-Jung von Öl und Schmutz sich ändert, die Gleise' nur unregelmäßig befahren werden und anderen Umständen mehr. Durch -den Sand werden hoher Verschleiß. und Beschädigungen des laufenden Materials hervorgerufen. . Weiterhin wird durch den von der Lokomotive gestreuten Sand der WicLerstand der Räder der folgenden Wagen des Zuges stark erhöht. Durch den Sand tritt außerdem eine Verkru'stung und Verfestigung des Schotters auf, die Schienenkontakte werden nachteilig beeinflußt, und die Weichen und Gleisverbindungen bedürfen besonderer Wartung.
  • "Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, die Lauffläche von Schienen von dem dünnen Ölfilm zu befreien, ohne daß das rollende Material oder der Unterbau beschädigt werden. Dadurch wird die Haftung beim Anfahren oder. Bremsen einer Lokomotive oder eines Wagens erhöht und der elektrische gontekt zischen den Rädern und den Schienen verbessert, was für das einwandfreie Funktionieren der Signale von großer Bedeutung ist. Diese Verbesserung der Haftung tritt ohne Beschädigung der Gleise, der Gleisbettung oder der Gleissignal- und Schaltvorrichtungen ein.
  • Ein wirksamer Weg zur Verhinderung der Bildung schlüpfriger, isolierender Ölfilme auf den Schienen wäre es, zu verhindern, daß Öl irgendwie an die Gleise.kömmt. Dieses Verfahren .ist jedoch nicht durchführbar, weil das laufende Material geschmiert werden muß. Ein großer Teil des !Öls, der auf die Schienen gelangt, stammt aus den Achslagerbuchsen, aus denen Achslageröl austritt und an den äußeren Flächen der Räder herunter auf die Lauffläche läuft'uüd auf diese Weise auf den Schienenkopf von Herzstücken,. Weichen, die tiefere Schiene von Kurven und solche .Stellen gelangt, an denen der äußere Teil der Lauffläche des Rades die Schiene berührt.
  • Die Ausbreitung der -dünnen Ölfilme wird gemäß der Erfindung dadurch verhindert, daß ein wasserabstoßendes Material auf die Lauffläche einer sauberen Schiene aufgetragen wird. Zu diesem Zweck werden an der Lokomotive Behälter angebracht, in denen aktive Mittel, wie keinigungsmittel, Lösungsmittel, Alkohole, Silikone, fluorierte saure organische Verbindungen, beispielweise Perfluorbuttersäure, enthalten sind, : mit denen die Schienen behandelt werden sollen. Die Silikone und die fluorierten Säuren werden auf die sauberen Schienen aufgebracht, um einen wasserabweisenden Film darauf zu bilden. Bei Schienen, die von Zeit zu Zeit. mit diesen Verbindungen behandelt werden, tritt das Kriechen des Öls auf der Lauffläche nicht mehr auf. Die genannten Materialien werden vorzugsweise in Form eines dünnen Films von der fahrenden Lokomotive durch Aufsprühen, Aufstreichen od. dgl. auf die Schienen aufgebracht. Es ist auch möglich, das Material auf die Lauffläche der Räder aufzubringen.
  • In Fig. z ist ein Teil einer Lokomotive in Seitenansicht mit zwei Behältern dargestellt, in denen das aktive Materialenthalten ist; Fig. a- ist die Rückansicht einer Lokomotive, die mit Mitteln ausgestattet ist, um die aktiven Materialien direkt auf die Lauffläche der Räder aufzubringen; in Fig.3 sind schmierige Ablagerungen an einem Wagenrad dargestellt.
  • Der Behälter i (Fig. i) ist beispielsweise an einer Lokomotive :2 angebracht. Er ist mit einer Leitung 3 verbunden, die bis nahe an den Schienenkopf q. reicht. Die Leitung 3 wird am unteren Ende durch eine Schelle 5 gehalten, die am Gestell 6 befestigt ist.
  • Das wasserabweichende Material wird auf die saubere Lauffläche des Schienenkopfes q. beispielsweise derart aufgebracht, daß ein Luftstrom geringer Geschwindigkeit aus einem Vorratstank an einer kleinen öfl:nung des Behälters i vorbeigeführt wird und eine geringe Menge Flüssigkeit mitnimmt, die unter beträchtlicher Geschwindigkeit durch das Rohr 3 zum Schienenkopf geleitet wird, auf dem fortlaufend geringe, Mengen der Flüssigkeit niedergeschlagen werden. Damit die Teilchen auch an der richtigen Stelle niedergeschlagen werden, ist am Ende der Leitung 3 zweckmäßig eine Düse 7 angeordnet.
  • Durch das so aufgebrachte Material wird die Bildung schlüpfriger Filme verhindert, ebenso wie das Kriechen der Filme auf den Rädern oder der Schienenoberfläche. Geeignete Materialien sind Silikone und fluorierte Säureverbindungen, die die Lauffläche wasserabstoßend machen und auf diese Weise die Bildung von Wasserfilmen verhindern, welche das Kriechen des Öls begünstigen würden. Je nach der Menge des aktiven Mittels in dem zur Zerstäubung verwendeten Trägermittel kann die Sättigung der Luft in der Leitung an Flüssigkeitsteilchen soweit erhöht werden, daß an Stelle eines atomisierten Gases ein Sprühstrahl entsteht. Das Material kann in häufigen Zwischenräumen auf die Schiene aufgebracht werden, um sie während der ganzen Benutzungsdauer von Ölfilmen freizuhalten und braucht nicht erst dann aufgebracht zu werden, wie es jetzt beim Sand geschieht, wenn es bekannt ist, daß die Lauffläche schlüpfrig ist. Die Lokomotive kann mit normaler Geschwindigkeit ohne Radschlupf laufen, wenn gemäß der Erfindung verfahren wird. Ein oder zwei Behandlungen je Woche genügen.
  • In Fig. i ist noch ein anderes Verfahren zum Aufbringen des wasserabstoßenden Materials -direkt auf die reine Schiene durch Aufwischen dargestellt. Bei diesem Verfahren wird ein Behälter i i, eine Zufuhrleitung 12, eine Schelle 13, die am Gestel: 6 befestigt ist, und ein Kissen 14 verwendet, das über die Zufuhrleitung 12 mit dem wasserabstoßenden Material versorgt wird und dieses auf die Lauffläche der Schiene aufträgt. Das aktive Mittel tropft aus dem Behälter in die Zufuhrleitung mit solcher Geschwindigkeit, daß eine Übersättigung des' Kissens 14 vermieden wird. Die Zutropfgeschwindigkeit hängt von der Geschwindigkeit der Lokomotive und dem Zustand der Gleise ab.
  • Das Kissen 14 besteht aus einem porösen Material, das der beträchtlichenReibung widersteht, beispielsweise aus einem Sintermaterial. Dieses Auf: tragverfahren kann notfalls auch ohne das Kissen 14 durchgeführt werden, da das wasserabweisende Mittel durch die Zufuhrleitung 12 auf die Schienenkopfoberfläche gelangt und einmal die Räder und zum anderen das Kriechvermögen des wasserabweisenden Materials für eine gleichmäßige Verteilung über die Lauffläche und einen Schutz sorgen würden.
  • In Fig.2 sind andere Möglichkeiten der Aufbringung der aktiven Materialien auf die Schiene dargestellt. Der Behälter 15 versorgt das mit der Schelle 18 am Rahmen 6 befestigte Kissen 17 über die Leitung 16 mit dem wasserabweisenden Material. Das Kissen 17 berührt die Lauffläche des Radreifens i9 und überträgt wasserabweisendes Material auf die Lauffläche des Rades anstatt auf die Schiene. Das Kissen 17 wird weniger. auf Reibung beansprucht als das. Kissen 1q.. Das Kriechen des Ölfilms wird in beiden Fällen verhindert. Das auf die Lauffläche des Rades übertragene Mittel wird in dünner Schicht auf die Schienenlauffläche übertragen und wirkt dort in gleicher Weise, als wenn es direkt aufgetragen worden wäre.
  • In Fig. 2 ist weiterhin ein Behälter 2o und eine oberhalb des Rades mit einer Schelle 22 befestigte Leitung 21 dargestellt. Das Material tropft aus der Leitung auf die Lauffläche des Rades. Diese Materialübertragung ist aber nur bei niedrigeren Geschwindigkeiten bis zu 8 km/h brauchbar, da sonst durch die Zentrifugalkraft ein großer Teil des Mittels abgeschleudert würde.
  • In Fig. 3 ist ein Achslagerölkasten 2.4 des Rades 25 dargestellt. In der gestrichelt mit 26 bezeichneten Stellung des Rades 25, wie sie beispielsweise bei der inneren, unteren Schiene einer weiten Kurve gegeben ist, kann ein Teil des schmierigen Niederschlages 27 auf die Schiene gelangen. Ähnliche Erscheinungen treten bei Herzstücken und Weichen auf, bei denen die tragende Oberfläche ihre Gestalt so stark ändert, daß der schmierige Niederschlag 27 mit dem Schienenkopf in Berührung kommen kann.
  • Bisher wurde die Verhinderung der Bildung von Ölfilmen auf der sauberen Schienenoberfläche beschrieben. Da der Ölfilm der Grund für den Radschlupf und schlechte Signalgebung ist, die insbesondere seit der umfassenderen Anwendung elektrischer und dieselelektrischer Lokomotiven mit ihrer höheren Zugkraft und die einzeln angetriebenen Triebachsen ein ernstes noblem darstellen, kann auch so vorgegangen werden, daß der dünne .schlüpfrige Ölfilm und die schmierigen Niederschläge, aus denen sich die Ölfilme bilden, durch aktive Mittel zerstört werden. Diese Maßnahme ist ein notwendiger Teil des Behandlungsverfahrens und kann für sich allein schon kurzzeitig die Bildung der Ölfilme verhindern. Durch Reinigungsmittel, Lösungsmittel und Alkohole können die Ölfilme und die schmierigen Niederschläge, aus denen sie sich bilden, beseitigt werden. Die Anwendung von Reinigungsmitteln ist dann besonders wichtig, wenn es aus irgendwelchen Gründen nicht praktisch ist, die Schienen durch Überziehen mit von Wasser nicht benetzbaren Verbindungen filmfrei zumachen. Die Häufigkeit der Anwendung muß sich nach dem jeweiligen Zustand der Schienen richten. Für -verhältnismäßig dicke Schichten von Ölschmiere in Verbindung mit den dünnen Oberflächenfilmen werden beispielsweiseEmulsionsreiniger auf Erdölbasis, meist gemischt mit Verdünnern, durch Leitung 3 angewendet, während. die Lokomotive mit einer Geschwindigkeit- von mehr als 3 km/h fährt. Die Leitungen 3 und i2 können beispielsweise 6 m voneinander angeordnet.sein..-Durch Leitung 12 wird ein gesättigter Dampfstrahl geblasen, um das emulgierte 01 zu entfernen. Reicht diese Reinigung nicht aus, so werden außerdem-afkahsche Reiniger zur Entfernung der Schmutzreste verwendet. Durch die gleichzeitige Anwendung von alkalischen Reinigern und Dampf lassen sich leicht Olansammlungen beseitigen.
  • Die Reinigungsvorrichtung kann ebenfalls an einem Wagen angebracht werden, der entweder vor oder nach der Lokomotive fährt. Läuft er vor der Lokomotive, -so reinigt er die Gleise für den Zug, vor dem er läuft, und durch die Reinigung muß alles emulgierteÖl entfernt werden. Läuft er hinter der Lokomotive, so erfolgt die Reinigung für einen nachfolgenden Zug.
  • Nachdem die Schienen gereinigt und getrocknet sind, werden sie mit einem von Feuchtigkeit nicht benetzbarem Material, wie oben beschrieben, behandelt. Die Lauffläche kann künstlich, beispielsweise durch Erhitzen mit einer Flamme 23 oder durch andere auf dem Zug oder an den Schienen eingebaute Erhitzer getrocknet werden. Obwohl es durch eine intensive Flamme möglich wäre, die Ölfilme auch ohne weitere Räinigungsmittel zu entfernen, werden jedoch gewöhnlich zu große Mengen Brennöl verbraucht.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Behandlung der Lauffläche von Schienenköpfen zur Verhinderung der Bildung von'Ölfilmen darauf, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Lauffläche ein dünner wasserabweisender Film aufgebracht wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauffläche zunächst gereinigt und dann erst der -dünne wasserabweisende Filmaufgebracht wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der dünne wasserabweisende Film flüssig ist. q..
  4. Verfahren nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schienenkopf mit der Lösung eines Emulsionsreinigers auf Erdölgrundlage darauf .zur Entfernung des Emulsionsreinigers mit einer Lösung eines alkali-_ schen Reinigungsmittels besprüht und der Schienenkopf alsdann durch Anwendung von Wärme getrocknet wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß der Schienenkopf mit Dampf beaufschlagt wird, um den Emulsionsreiniger und darin suspendierte Fette und Öle zu entfernen, und nach anschließender alkalischer Reinigung und Dampfbeaufschlagung durch-eine Flamme getrocknet wird.
DEG17638A 1954-07-23 1955-07-23 Verfahren zur Behandlung der Laufflaeche von Schienen Expired DE946817C (de)

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DEG17638A Expired DE946817C (de) 1954-07-23 1955-07-23 Verfahren zur Behandlung der Laufflaeche von Schienen

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004013718A1 (de) * 2004-03-18 2005-10-13 Schalker Eisenhütte Maschinenfabrik Gmbh Schienengebundene Schienenreinigungsvorrichtung

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004013718A1 (de) * 2004-03-18 2005-10-13 Schalker Eisenhütte Maschinenfabrik Gmbh Schienengebundene Schienenreinigungsvorrichtung

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