EP0057282B1 - Schienenfahrzeug für schwere Lasten, insbesondere für metallurgische Gefässe - Google Patents

Schienenfahrzeug für schwere Lasten, insbesondere für metallurgische Gefässe Download PDF

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EP0057282B1
EP0057282B1 EP81110479A EP81110479A EP0057282B1 EP 0057282 B1 EP0057282 B1 EP 0057282B1 EP 81110479 A EP81110479 A EP 81110479A EP 81110479 A EP81110479 A EP 81110479A EP 0057282 B1 EP0057282 B1 EP 0057282B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rail
wheel
wheels
bound vehicle
axles
Prior art date
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Expired
Application number
EP81110479A
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English (en)
French (fr)
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EP0057282A2 (de
EP0057282A3 (en
Inventor
Wilhelm Ackermann
Karlheinz Langlitz
Günter Schmitz
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Vodafone GmbH
Original Assignee
Mannesmann AG
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Publication date
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Application filed by Mannesmann AG filed Critical Mannesmann AG
Priority to AT81110479T priority Critical patent/ATE18029T1/de
Publication of EP0057282A2 publication Critical patent/EP0057282A2/de
Publication of EP0057282A3 publication Critical patent/EP0057282A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0057282B1 publication Critical patent/EP0057282B1/de
Expired legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61D—BODY DETAILS OR KINDS OF RAILWAY VEHICLES
    • B61D3/00—Wagons or vans
    • B61D3/16—Wagons or vans adapted for carrying special loads
    • B61D3/20—Wagons or vans adapted for carrying special loads for forwarding containers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/12—Travelling ladles or similar containers; Cars for ladles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B61—RAILWAYS
    • B61F—RAIL VEHICLE SUSPENSIONS, e.g. UNDERFRAMES, BOGIES OR ARRANGEMENTS OF WHEEL AXLES; RAIL VEHICLES FOR USE ON TRACKS OF DIFFERENT WIDTH; PREVENTING DERAILING OF RAIL VEHICLES; WHEEL GUARDS, OBSTRUCTION REMOVERS OR THE LIKE FOR RAIL VEHICLES
    • B61F5/00—Constructional details of bogies; Connections between bogies and vehicle underframes; Arrangements or devices for adjusting or allowing self-adjustment of wheel axles or bogies when rounding curves
    • B61F5/26—Mounting or securing axle-boxes in vehicle or bogie underframes
    • B61F5/30—Axle-boxes mounted for movement under spring control in vehicle or bogie underframes
    • B61F5/36—Arrangements for equalising or adjusting the load on wheels or springs, e.g. yokes

Definitions

  • the invention relates to a rail vehicle for heavy loads, in particular for metallurgical vessels, in which the heavy load is based on the carriage frame and the carriage frame by means of the wheel axles on two pairs of wheels or on several groups of wheels.
  • Such a rail vehicle is used to transport heavy loads on the rail track, the weight forces being very large and, accordingly, the speed of travel, in contrast to other rail vehicles, being of secondary importance.
  • the focus is therefore on rail vehicles from the smelter operation, i.e. H. those for the transport of steel mill converters (so-called vessel change wagons), ladles and torpedo cars.
  • the elastic wagon frames of the rail vehicles deform up to a few millimeters, but in no way on the order of 30 to 40 mm. As a result, an approximately equal load distribution on four wheels or on four wheel groups cannot be achieved on the one hand. On the other hand, it would not make sense to make the rail frame of the rail vehicles even softer in order to cause a higher deformation under load. In addition, deviations in the level of the railways must be taken into account, in which the rails have opposite tendencies.
  • the carriage frame should be rotatable in itself on such rail tracks.
  • a spring-type rail vehicle is known (DE-C-439 045), in which deviations in the level of the rails are absorbed by axle springs F.
  • Such wheel bearings can be used in the area of small to medium-sized loads, but not in the area of loads of 1200 t for the entire rail vehicle, in which approx. 300 t each account for four wheels. All wheels are height adjustable with the suspension. It is also not common for the known object to transfer wheel loads of an overloaded wheel to another wheel.
  • the present invention therefore seeks measures to adapt the rail vehicle to the level deviations of the rail path.
  • the invention has for its object to design the rail vehicle before reaching the permissible bending or torsional stress of the car frame so that even larger rail bumps can be run over, without having to accept a weight shift on previously permitted wheels or wheel groups. It should be noted that a wheel load specified for a wheel or wheel group when the rail vehicle is constructed is designed for a permissible pressure between the wheel (wheel group) and the rail.
  • the object is achieved according to the invention in that two wheels or wheel groups opposite one another on one or on both rails of a track are fixed in height to the carriage frame with wheel axles via wheel forks in such a way that the other wheels or wheel groups with their wheel axles are also over Wheel forks are each attached to the carriage frame at least vertically adjustable by means of a joint, and that the weight of the heavy load acts within a base area, which is determined by the attachment and articulation points of the wheels or wheel groups as corner points of the statically functional triangular base area.
  • the invention prevents individual wheels or wheel groups from being relieved and other wheels or wheel groups from being overloaded.
  • the invention therefore effects wheel loads that are as high as possible.
  • the weight of the rail vehicle is easier.
  • the entire substructure (rails and foundations) can also be dimensioned more easily in terms of weight.
  • the mobility of the part of the wheels helps to overcome level deviations of 30 to 40 mm and more without difficulty.
  • the invention therefore also means that resilient means, the effort of which seems unacceptable, can be dispensed with.
  • two or more of the adjustable joints are each connected in pairs by means of tension or pressure elements acting on the wheel axles of the wheels.
  • the deviation occurring at a joint is therefore also transferred to the connected joint and the respective wheels or wheel groups, which also contributes to maintaining the same wheel pressures.
  • An embodiment of the joints further provides that the adjustable joints are each formed by means of angle levers, on one of which Lever arm the wheel axle and to the other lever arm the tension or compression member is connected. This principle can be applied both to wheels running on one rail (wheel groups) and to wheels (wheel groups) lying opposite one another on two rails.
  • tension or compression member consists of hydraulic cylinders or pistons respectively indirectly connected to the wheel axles, the cylinders being fastened to the carriage frame.
  • a configuration based essentially on hydraulic power transmission provides that the tension or compression member consists of a hydraulic piston-cylinder drive, which is assigned to the wheel axle provided with the joint, and that the piston-cylinder drives assigned to one another hydraulically with one another are connected.
  • the tension or compression member consists of a push rod.
  • the tension member consists of a pull rope.
  • the solution according to the invention can also be used regardless of the track width of the track. It is therefore proposed that support elements may be arranged outside the track width of the track for the heavy load on the carriage frame.
  • Car weight taking advantage of all the other advantages of the invention, can also be saved by designing the car frame with a triangular base.
  • the rail vehicle according to the invention is suitable for the heavy load 1, which can consist, for example, of a steelworks converter of 1200 t and more in weight.
  • the heavy load 1 rests directly or mostly indirectly on the carriage frame 2 and is moved on the rails 3 and 4.
  • Such tracks 5 formed from the rails 3 and 4 are laid in the iron and steel works between the converter stand and a stripping and / or refurbishment stand in the hallway.
  • the wheels 6 and 7 running on a rail 3 or the wheels 8 and 9 running on the rail lie opposite one another on a rail, and the wheels 6 and 8 or the wheels 7 and 9 lie opposite each other on two rails.
  • the individual wheels 6 to 9 each consist of wheel groups of two or more wheels if the individual wheels have such high axle loads that the permissible pressure between wheel and rail would be exceeded.
  • the wheel axles 6a and 7a are immovable by means of the wheel forks 10 and 11, i.e. attached relatively rigid to the carriage frame 2.
  • the carriage side 2a is therefore relatively rigid on the rail 3. Only the deflection of the carriage frame 2 permitted in practice, which depends on the respective structural design, permits adaptation to level differences of the track 3. Further deflections of the carriage frame 2 are generally caused by any Constructions not permitted if permanent deformations should not occur.
  • the wheel forks 12 and 13, in which the wheel axles 8a and 9a are supported, are movably fastened to the carriage frame 2 with the joints 14 and 15.
  • the carriage side 2b therefore behaves differently than the carriage side 2a.
  • the wheels 8 and 9 thus form articulation points 16 and 17, while the wheel forks 10 and 11 represent only simple attachment points 18 and 19, which can be produced, for example, by a welded construction.
  • the heavy load 1 is accordingly located on the square base 20, the corner points of which, viewed statically, represent the articulation points 16 and 17 and the attachment points 18 and 19.
  • the wheel forks 12 and 13 are designed as angle levers 21 and 22, are pivotably mounted in the joints 14 and 15 by means of pins 23 and 24 and are articulated with their one lever arm 21a, 22a on the respective wheel axle 8a, 9a and with the other lever arms 21b and 22b connected via the tension or compression force member 25, which in the embodiment of FIG. 1 from a push rod 25a and in other cases (Fig. 3a) from a tension member, ie is formed from a pull rope 25b.
  • FIGS. 4 and 5 show the embodiment according to FIG. 1 again in projections from the side and in the floor plan.
  • FIG. 6 shows a carriage frame 2 which is supported on wheels or wheel groups 6 and 8 which are mounted in the wheel forks 26 and 27.
  • the wheel axles 28 and 29 are immovably mounted on the carriage frame 2 together with the wheel forks 26 and 27.
  • the carriage frame 2 is made rigid by means of the cross member 30 and the stiffeners 31 and 32 in the transverse direction to the course of the rails 3 and 4.
  • the wheels or wheel groups 7 and 9 are movably mounted on the carriage frame 2.
  • the construction has the articulation points 33 and 34.
  • a first alternative to Fig. 6, i.e. 7, store the wheel axles in the wheel forks 35 and 36.
  • angle levers 37 and 38 are pivotally mounted in the joints 39 and 40 (in the plane of the drawing) and connected to one another by the tension-compression member 41, which in turn consists of a Pressure rod 25a is formed.
  • hydraulic cylinders 42 and 43 are fastened to the wheel axles 7a, 9a and to the wheel forks 35, 36 via the pistons 44 and 45, the cylinders 42 and 43 being connected to the carriage frame 2.
  • the cylinders 42 and 43 are in communication with one another via the hydraulic compensating pipeline 46.
  • the car frame 2 has car sides 2a, 2b united to form a rigid frame by means of stiffeners 47.
  • a “rigid frame” is basically understood to mean such a carriage frame 2, the deflection or bending (torsion) of which has only a finite, permissible dimension.
  • the wheels or wheel groups 6 and 8 are made into immovable fastening points 48 and 49 by means of the wheel forks 26, 27.
  • the wheels or wheel groups 7 and 9 are rotatably mounted on a common wheel axle 50.
  • the pivot pin 51 is fixed immovably on the wheel axle 50.
  • the pivot pin 50 is mounted in the pivot bearing 52 which is fixed to the carriage frame 2 and which represents an articulation point 53.
  • the carriage frame 2 from FIG. 9 forms a triangular base surface 20 via the fastening points 48 and 49 and via the joint point 53, as shown in FIG. 11.
  • the triangular carriage frame 2 can be movably mounted directly on the wheel axis 50 due to its base area 20 with the triangular tip in the articulation point 53, the movable bearing comprising at least one freedom of movement in the vertical plane (perpendicular to the plane of the drawing) .
  • the carriage frame 2 is directly connected to a continuous wheel axle 54.
  • This solution is particularly suitable for smaller heavy loads, e.g. 50 heavy steelworks converter vessels suitable and determined.
  • a triangular base area 20 is also created in such a way that the carriage frame 2 is immovably mounted on the carriage side 2a, as shown and described in and with respect to FIGS. 1, 4 and 5, and the wheels or Wheel groups 8 and 9 are fastened to the carriage frame 2 on the opposite rail 4 by means of the joints 14 and 15.
  • the heavy load 1 does not rest directly on the carriage frame 2, but on a stage, not shown, which is able to carry out smaller adjustment paths compared to the carriage frame 2.
  • Hydraulic support elements 57, 58, 59 and 60 are provided for this stage, which can also lie on a widened carriage frame 2 outside the track width 5a, in a manner different from that shown.
  • FIGS. 2, 3 and 3a The effects associated with the invention will now be described with reference to FIGS. 2, 3 and 3a, based on the embodiment shown in FIGS. 1, 4 and 5.
  • the effects produced are, in principle, the same wheel forces between the wheels or wheel groups 6, 7 and the rail 3 and between the wheels or wheel groups 8, 9 and the rail 4.
  • the carriage side 2a remains unaffected, ie the wheels or wheel groups 6 and 7 remain on the Normal level 61.
  • the difference in height of track 4 from normal level 61 in the direction of travel of the arrow has the following effects:
  • the wheel or group of wheels 9 sinks on the falling rail 4, the angle lever 22 pivots about the joint 15 on the carriage frame 2 on the carriage side 2b, the lever arm 22b is adjusted by the tension-compression member 25 (here a compression member), the angle lever 21 lowers the joint 14 to the extent that the wheel or the wheel group 9 lowers the joint 15.
  • the rail vehicle again moves in the direction of travel indicated by the arrow.
  • the two wheels or wheel groups 6 and 8 are at the normal level 61.
  • the wheel or wheel group 7 is raised by the rail 3 lying above the normal level 61, and the wheel or wheel group 9 is lifted by the one below the normal level Rail 4 lowered again.
  • the carriage side 2a is raised as a “rigid” carriage side in the region of the wheel or the wheel group 7, so that the carriage side 2a (in FIG. 3) moves to the right represents slightly increasing.
  • the wheel or the wheel group 9 moves the angle lever 22 downward, as is evident from the deviation of the rail 4 from the normal level 61, as a result of which the joint 15 is also shifted downward to a small extent.
  • the same displacement of the joint 14 occurs due to the special design of the construction as a four-bar linkage 14, 15, 62, 63 on the joint 14, so that the lever arms 21b and 22b on the one hand and the lever arms 21a and 22a on the other hand run parallel. Nevertheless, all wheels or wheel groups 6 to 9 rest on the rails 3 and 4 with the same wheel pressures, the force components which arise in the direction of the rail tangent remaining negligibly small.
  • the height deviation 64 of the car sides 2a and 2b can also be kept low if a correspondingly relatively small length of the lever arms 21a, 22a is chosen.
  • FIG. 3a basically corresponds to that in FIG. 2.
  • the design of the rail vehicle differs from that shown in FIG. 2 in that the angle levers 21 and 22 are mirror images of the embodiment according to FIGS. 1, 2, 4 and 5 are arranged upside down to each other. Because of this arrangement, the tension-compression member 25 is designed as a tension cable 25b.
  • the lever arms 21a and 22a or 21b and 22b in turn each run parallel.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schienenfahrzeug für schwere Lasten, insbesondere für metallurgische Gefässe, bei dem sich die Schwerlast auf den Wagenrahmen und der Wagenrahmen sich mittels der Radachsen auf zwei Paare von Rädern oder auf mehrere Gruppen von Rädern stützt.
  • Ein derartiges Schienenfahrzeug dient dem Transport von Schwerlasten auf dem Schienenweg, wobei die Gewichtskräfte sehr gross sind und dementsprechend die Fortbewegungsgeschwindigkeit im Gegensatz zu anderen Schienenfahrzeugen von sekundärer Bedeutung ist. Im Vordergrund stehen daher Schienenfahrzeuge des Hüttenbetriebs, d. h. solche zum Transport von Stahlwerkskonvertern (sog. Gefässwechselwagen), Giesspfannen sowie Torpedowagen.
  • Die Erfahrung zeigt, dass Schienenfahrzeuge, die ohne Federungsmittel gebaut sind, um einen entsprechend hohen Aufwand zu vermeiden, auf unebenen Schienenbahnen nur unter grossem Verschleiss von Schienen und Unterbau betrieben werden können.
  • Die Schienenwege in den Hüttenwerken wurden in den letzten Jahren, bedingt durch die veränderte Technologie der Stahlerzeugung und Stahlraffination erheblich verlängert. Auf den längeren Schienensträngen treten naturgemäss mehr und grössere Ungenauigkeiten im Schienenniveau auf. An und für sich besitzen Schienenfahrzeuge unter Last eine gewisse eigene Elastizität, die auch bei unebenen Schienen eine Auflage der Räder oder Balanciers (Rädergruppen) bewirkt. Dennoch hat sich die Wartung der Schienenstränge als teuer und schwierig in den Fällen des Schwerlastverkehrs erwiesen.
  • Die Abweichungen der Gleise vom Normalniveau in Hüttenwerken betragen derzeit 30 bis 40 mm. Bei Lasten von 1200 t und mehr entfallen auf vier Räder bzw. vier Radgruppen jeweils ca. 300t, wobei eine gleichmässige Lastverteilung vorausgesetzt wird.
  • Zwar verformen sich die elastischen Wagenrahmen der Schienenfahrzeuge bis zu einigen Millimetern, jedoch keinesfalls in der Grössenordnung von 30 bis 40 mm. Demzufolge ist eine annähernd gleiche Lastverteilung auf vier Räder bzw. auf vier Radgruppen einerseits nicht zu erreichen. Andererseits wäre es nicht sinnvoll, den Wagenrahmen der Schienenfahrzeuge noch weicher zu konstruieren, um eine höhere Verformung unter Last zu bewirken. Ausserdem müssen Niveau-Abweichungen der Schienenwege berücksichtigt werden, bei denen die Schienen gegenläufige Tendenzen aufweisen. Auf derartigen Schienenwegen müsste der Wagenrahmen in sich verdrehbar sein.
  • Es ist ein Schienenfahrzeug der Federbauart bekannt (DE-C-439 045), bei dem Niveauabweichungen der Schienen durch Achsfedern F aufgefangen werden. Derartige Radlagerungen sind im Bereich kleinerer bis mittlerer Lasten brauchbar, jedoch nicht im Bereich bei Lasten von 1200 t für das gesamte Schienenfahrzeug, bei dem auf vier Räder jeweils ca. 300 t entfallen. Sämtliche Räder sind mit der Federung höhenverstellbar. Es ist auch nicht üblich, bei dem bekannten Gegenstand Radlasten eines überlasteten Rades auf ein anderes Rad zu übertragen.
  • Die vorliegende Erfindung strebt deshalb Massnahmen an, um das Schienenfahrzeug an die Niveau-Abweichungen des Schienenweges anzupassen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Schienenfahrzeug vor Erreichen der zulässigen Biege- bzw. Torsionsspannung des Wagenrahmens hinaus so zu gestalten, dass auch grössere Schienenunebenheiten überfahren werden können, ohne eine Gewichtsverlagerung auf bisher zulässig belastete Räder bzw. Radgruppen hinnehmen zu müssen. Hierbei ist zu beachten, dass grundsätzlich eine auf ein Rad bzw. Radgruppe bei Konstruktion des Schienenfahrzeugs festgelegte Radlast für eine zulässige Pressung zwischen Rad (Radgruppe) und Schiene ausgelegt ist.
  • Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass zwei sich auf einer oder auf beiden Schienen eines Gleises gegenüberliegende Räder bzw. Radgruppen mit ihren Radachsen über Radgabeln in der Höhe unverstellbar am Wagenrahmen befestigt sind, dass die übrigen Räder bzw. Radgruppen mit ihren Radachsen ebenfalls über Radgabeln jeweils mittels eines Gelenkes zumindest höhenverstellbar am Wagenrahmen befestigt sind, und dass die Gewichtskraft der Schwerlast innerhalb einer Grundfläche angreift, die durch die Befestigungs- und Gelenkstellen der Räder bzw. Radgruppen als Eckpunkte der statisch funktionell dreieckförmigen Grundfläche bestimmt ist. Bei der beschriebenen Schienenungenauigkeit verhindert die Erfindung, dass einzelne Räder bzw. Radgruppen entlastet werden und andere Räder bzw. Radgruppen überlastet werden. Die Erfindung bewirkt daher weitestgehend gleich hohe Radlasten. Demzufolge lässt sich das Schienenfahrzeug vom Gewicht her leichter dimensionieren. Der gesamte Unterbau (Schienen und Fundamente) lassen sich gewichtsmässig ebenfalls leichter dimensionieren.
  • Die Beweglichkeit des Teils der Räder trägt dazu bei, Niveau-Abweichungen von 30 bis 40 mm und mehr ohne Schwierigkeiten zu überwinden. Die Erfindung bewirkt daher ausserdem, dass auf federnde Mittel, deren Aufwand unvertretbar erscheint, verzichtet werden kann.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwei oder mehr der verstellbaren Gelenke jeweils paarweise über an den Radachsen der Räder angreifende Zug- bzw. Druckglieder miteinander verbunden sind. Die an einem Gelenk sich einstellende Abweichung wird demzufolge auch auf das angeschlossene Gelenk und die jeweiligen Räder bzw. Radgruppen übertragen, was ebenfalls zur Einhaltung gleicher Raddrücke beiträgt.
  • Eine Ausgestaltung der Gelenke sieht ferner vor, dass die verstellbaren Gelenke jeweils mittels Winkelhebeln gebildet sind, an deren einem Hebelarm die Radachse und an deren anderem Hebelarm das Zug- bzw. Druckglied angeschlossen ist. Dieses Prinzip lässt sich sowohl für auf einer Schiene laufende Räder (Radgruppen) als auch sich auf zwei Schienen gegenüberliegende Räder (Radgruppen) übertragen.
  • Eine diesbezügliche vorteilhafte Ausgestaltungsform für eine Queranordnung sieht vor, dass das Zug- bzw. Druckglied aus jeweils an den Radachsen mittelbar angeschlossenem hydraulischem Zylinder bzw. Kolben besteht, wobei die Zylinder am Wagenrahmen befestigt sind.
  • Eine im wesentlichen auf hydraulischer Kraftübertragung aufbauende Ausgestaltung sieht vor, dass das Zug- bzw. Druckglied aus jeweils einem hydraulischen Kolben-Zylinder-Antrieb besteht, der der mit dem Gelenk versehenen Radachse zugeordnet ist und dass die einander zugeordneten Kolben-Zylinder-Antriebe hydraulisch miteinander verbunden sind.
  • In einfachster Darstellung besteht das Zug- bzw. Druckglied aus einer Druckstange.
  • Eine diesbezüglich ebensowenig aufwendige Lösung wurde darin gefunden, dass das Zugglied aus einem Zugseil besteht.
  • Die erfindungsgemässe Lösung kann auch unabhängig von der Spurbreite des Gleises eingesetzt werden. Daher wird vorgeschlagen, dass für die Schwerlast am Wagenrahmen ggf. Stützelemente ausserhalb der Spurbreite des Gleises angeordnet sind.
  • An Wagengewicht unter Ausnutzung sämtlicher übriger Vorteile der Erfindung kann auch noch gespart werden, indem der Wagenrahmen mit einer dreieckförmigen Grundfläche ausgeführt ist.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
    • Fig. 1 eine perspektivische, vereinfachte Seitenansicht des erfindungsgemässen Schienenfahrzeugs,
    • Fig. 2 eine auf die Zeichenebene projizierte schematische Seitenansicht bei im Vordergrund unebener Schiene,
    • Fig. 3 eine wie Fig. 2 schematische Seitenansicht bei schräger Lage des Schienenfahrzeugs, d.h. hinterseitig höherer Schiene und auf der vorderen Seite abfallenden Schienenniveau,
    • Fig. 3a eine Fig. 2 entsprechende Seitenansicht in einer alternativen Ausführungsform,
    • Fig. 4 das Schienenfahrzeug gemäss Fig. 1 in Seitenansicht, schematisiert,
    • Fig. 5 den Grundriss zu Fig. 4 (bzw. zu Fig. 1),
    • Fig. 6 den Grundriss zu einem weiteren Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Schienenfahrzeugs,
    • Fig. 7 einen Schnitt A-B gemäss Fig. 6,
    • Fig. 8 einen Schnitt A-B gemäss Fig. unter Zugrundelegung einer alternativen Gestaltung der rechten Schienenfahrzeughälfte,
    • Fig. 9 einen Grundriss eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemässen Schienenfahrzeugs,
    • Fig. 10 einen weitestgehend schematisierten Grundriss des erfindungsgemässen Schienenfahrzeugs als weiteres Ausführungsbeispiel und
    • Fig. 11 einen ebenfalls schematisierten Grundriss des erfindungsgemässen Schienenfahrzeugs als zusätzliches Ausführungsbeispiel.
  • Das erfindungsgemässe Schienenfahrzeug eignet sich für die Schwerlast 1, die beispielsweise aus einem Stahlwerkskonverter von 1200 t und mehr an Gewicht bestehen kann. Die Schwerlast 1 ruht unmittelbar oder meist mittelbar auf dem Wagenrahmen 2 und wird auf den Schienen 3 und 4 verfahren.
  • Derartige aus den Schienen 3 und 4 gebildete Gleise 5 sind in den Hüttenwerken zwischen dem Konverterstand und einem Ausbrech- und/oder Neuausmauerungsstand auf dem Hüttenflur verlegt. Die auf einer Schiene 3 laufenden Räder 6 und 7 bzw. die auf der Schiene laufenden Räder 8 und 9 liegen sich auf einer Schiene gegenüber, und die Räder 6 und 8 bzw. die Räder 7 und 9 liegen sich auf zwei Schienen gegenüber. Die einzelnen Räder 6 bis 9 bestehen dann jeweils aus Radgruppen von zwei und mehr Rädern, wenn auf die einzelnen Räder solch hohe Achslasten entfallen, dass die zulässige Pressung zwischen Rad und Schiene überschritten werden würde.
  • Im gezeichneten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind die Radachsen 6a und 7a mittels der Radgabeln 10 und 11 unbeweglich, d.h. relativ starr am Wagenrahmen 2 befestigt.
  • Die Wagenseite 2a liegt demzufolge relativ starr auf der Schiene 3. Lediglich die in der Praxis zugelassene Durchbiegung des Wagenrahmens 2, die von der jeweiligen konstruktiven Gestaltung abhängt, gestattet eine Anpassung an NiveauUnterschiede des Gleises 3. Weitergehende Durchbiegungen des Wagenrahmens 2 werden allgemein durch sämtliche beliebigen Konstruktionen nicht zugelassen, falls nicht bleibende Verformungen auftreten sollen.
  • Die Radgabeln 12 und 13, in denen die Radachsen 8a und 9a lagern, sind mit den Gelenken 14 und 15 am Wagenrahmen 2 beweglich befestigt. Die Wagenseite 2b verhält sich demzufolge anders als die Wagenseite 2a. Die Räder 8 und 9 bilden somit Gelenkstellen 16 und 17, währenddem die Radgabeln 10 und 11 nur einfache Befestigungsstellen 18 und 19 darstellen, die beispielsweise durch eine Schweisskonstruktion hergestellt werden können.
  • Die Schwerlast 1 befindet sich demgemäss auf der viereckigen Grundfläche 20, deren Eckpunkte statisch betrachtet die Gelenkstellen 16 und 17 und die Befestigungsstellen 18 und 19 darstellen.
  • An den Gelenkstellen 16 und 17 sind die Radgabeln 12 und 13 als Winkelhebel 21 und 22 ausgeführt, in den Gelenken 14 und 15 mittels Zapfen 23 und 24 schwenkbar gelagert und mit ihrem einen Hebelarm 21a, 22a an der jeweiligen Radachse 8a, 9a angelenkt und mit den anderen Hebelarmen 21b bzw. 22b über das Zug- bzw. Druckkraftglied 25 verbunden, das im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 aus einer Druckstange 25a und in anderen Fällen (Fig. 3a) aus einem Zugglied, d.h. aus einem Zugseil 25b gebildet ist.
  • In den Figuren 4 und 5 ist die Ausführungsform gemäss Figur 1 noch einmal in Projektionen von der Seite und im Grundriss dargestellt.
  • Die Ausführungsform nach Fig. 6 zeigt einen Wagenrahmen 2, der sich auf Räder bzw. Radgruppen 6 und 8 stützt, die in den Radgabeln 26 und 27 gelagert sind. Die Radachsen 28 und 29 befinden sich zusammen mit den Radgabeln 26 und 27 unbeweglich an dem Wagenrahmen 2 gelagert. Der Wagenrahmen 2 ist mittels der Traverse 30 und den Aussteifungen 31 und 32 in Querrichtung zum Verlauf der Schienen 3 und 4 starr gemacht.
  • Demgegenüber sind die Räder bzw. Radgruppen 7 und 9 beweglich am Wagenrahmen 2 gelagert. Dazu weist die Konstruktion die Gelenkstellen 33 und 34 auf.
  • Im Ausführungsbeispiel einer ersten Alternative zu Fig. 6, d.h. gemäss Fig. 7, lagern die Radachsen in den Radgabeln 35 und 36. Am Wagenrahmen 2 sind Winkelhebel 37 und 38 in den Gelenken 39 und 40 (in der Zeichenebene) schwenkbar gelagert und mit dem Zug-Druckkraftglied 41 untereinander verbunden, das wiederum aus einer Druck-Stange 25a gebildet ist.
  • Im Ausführungsbeispiel einer weiteren Alternative zum Gegenstand der Fig. 6, d. h. gemäss Fig. 8, sind an den Radachsen 7a, 9a bzw. an den Radgabeln 35, 36 hydraulische Zylinder 42 und 43 über die Kolben 44 und 45 befestigt, wobei die Zylinder 42 und 43 mit dem Wagenrahmen 2 verbunden sind. Die Zylinder 42 und 43 stehen über die hydraulische Ausgleichsrohrleitung 46 miteinander kommunizierend in Verbindung.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 9 weist der Wagenrahmen 2 mittels Aussteifungen 47 zu einem starren Rahmen vereinigte Wagenseiten 2a, 2b auf. Unter einem «starren Rahmen» wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein solcher Wagenrahmen 2 verstanden, dessen Durchbiegung bzw. Verbiegung (Torsion) nur ein endliches, zulässiges Mass aufweist.
  • Ferner sind hier die Räder bzw. Radgruppen 6 und 8 mittels der Radgabeln 26, 27 zu unbeweglichen Befestigungsstellen 48 und 49 gemacht. Demgegenüber sind die Räder bzw. Radgruppen 7 und 9 an einer gemeinsamen Radachse 50 drehbar gelagert. An der Radachse 50 ist der Drehzapfen 51 unbeweglich befestigt. Der Drehzapfen 50 lagert in dem am Wagenrahmen 2 festen Drehlager 52, das eine Gelenkstelle 53 darstellt.
  • Statisch betrachtet bildet der Wagenrahmen 2 aus Fig. 9 über die Befestigungsstellen 48 und 49 und über die Gelenkstelle 53 eine dreieckförmige Grundfläche 20, wie in Fig. 11 gezeigt ist. Hierbei kann in Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 9 der dreieckförmige Wagenrahmen 2 aufgrund seiner Grundfläche 20 mit der Dreiecksspitze in der Gelenkstelle 53 unmittelbar an der Radachse 50 beweglich gelagert sein, wobei die bewegliche Lagerung zumindest eine Bewegungsfreiheit in lotrechter Ebene (senkrecht zur Zeichenebene) umfasst. Mit der Grundseite 20a ist der Wagenrahmen 2 unmittelbar an eine durchgehende Radachse 54 angeschlossen. Diese Lösung ist besonders für kleinere Schwerlasten, wie z.B. 50 schwere Stahlwerkskonvertergefässe geeignet und bestimmt.
  • In dem weiteren Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 10 ist ebenfalls eine dreieckförmige Grundfläche 20 in der Form geschaffen, dass der Wagenrahmen 2 auf der Wagenseite 2a, wie in und zu den Fig. 1, 4 und 5 gezeigt und beschrieben, unbeweglich gelagert und die Räder bzw. Radgruppen 8 und 9 auf der gegenüberliegenden Schiene 4 mittels der Gelenke 14 und 15 am Wagenrahmen 2 befestigt sind.
  • Es ist auch möglich, die Räder bzw. Radgruppen 8 und 9 auf der Schiene 4 im Dreieckspunkt 55, der dann zu einer einzigen Gelenkstelle 56 wird, zusammenrücken zu lassen. Auch bei dieser Gestaltung treten die erfindungsgemässen Wirkungen ein.
  • In den meisten Fällen ruht die Schwerlast 1 nicht unmittelbar auf dem Wagenrahmen 2, sondern auf einer nicht dargestellten Bühne, die gegenüber dem Wagenrahmen 2 kleinere Verstellwege auszuführen imstande ist. Für diese Bühne sind hydraulische Stützelemente 57, 58, 59 und 60 (Fig. 5) vorgesehen, die auch anders als gezeichnet an einem verbreiterten Wagenrahmen 2 ausserhalb der Spurbreite 5a liegen können.
  • Die mit der Erfindung verbundenen Wirkungen werden nunmehr anhand der Fig. 2, 3 und 3a beschrieben, wobei die in den Fig. 1, 4 und 5 dargestellte Ausführungsform zugrundegelegt ist.
  • Die erzeugten Wirkungen sind, wie bereits erläutert, im Prinzip gleiche Radkräfte zwischen den Rädern bzw. Radgruppen 6, 7 und der Schiene 3 und zwischen den Rädern bzw. Radgruppen 8, 9 und der Schiene 4.
  • Für den Fall, dass die Schiene 4, wie dargestellt, von dem Normalniveau 61 abweicht (in der Praxis kann diese Abweichung 30 mm und mehr betragen), bleibt die Wagenseite 2a davon unberührt, d. h. die Räder bzw. Radgruppen 6 und 7 bleiben auf dem Normalniveau 61. Demgegenüber wirkt sich der Höhenunterschied des Gleises 4 zum Normalniveau 61 in Fahrtrichtung des Pfeils folgendermassen aus: Das Rad bzw. die Rädergruppe 9 sinkt auf der fallenden Schiene 4 ab, der Winkelhebel 22 verschwenkt um das Gelenk 15 am Wagenrahmen 2 auf der Wagenseite 2b, der Hebelarm 22b wird durch das Zug-Druckglied 25 (hier ein Druckglied) verstellt, der Winkelhebel 21 senkt das Gelenk 14 in dem Umfang, wie das Rad bzw. die Rädergruppe 9 das Gelenk 15 absenkt. Die Folge davon ist, dass die Wagenseite 2b sich zwar tiefer einstellt als die Wagenseite 2a, so dass der Wagenrahmen 2 insgesamt zwar leicht schräg steht, jedoch braucht sich der Wagenrahmen 2 nicht über das zulässige Mass zu verbiegen und das Rad bzw. die Rädergruppe 9 wird auch nicht entlastet, demzufolge bleiben die Raddrücke an den Rädern 8 und 9 gleich gross unter sich und gegenüber den Rädern 6 und 7. Bei einer Belastung der vier Räder bzw. Rädergruppen 6 bis 9 von insgesamt 1200 t entfällt daher auch in der Situation der Fig. 2 auf jedes Rad bzw. jede Rädergruppe 300 t.
  • In Fig. 3 ist folgende Situation dargestellt: Das Schienenfahrzeug bewege sich wiederum in der durch den Pfeil angezeigten Fahrtrichtung. Die beiden Räder bzw. Radgruppen 6 und 8 befinden sich auf dem Normalniveau 61. Das Rad bzw. die Radgruppe 7 wird durch die über dem Normalniveau 61 liegende Schiene 3 angehoben, und das Rad bzw. die Radgruppe 9 wird durch die unter dem Normalniveau liegende Schiene 4 wiederum abgesenkt. Wie sich aus der Gestaltung der Ausführungsform gemäss den Figuren 1, 4 und 5 ergibt, wird die Wagenseite 2a als «starre» Wagenseite im Bereich des Rades bzw. der Rädergruppe 7 angehoben, so dass sich die Wagenseite 2a (in Figur 3) nach rechts leicht ansteigend darstellt.
  • Demgegenüber verstellt das Rad bzw. die Rädergruppe 9 den Winkelhebel 22 nach unten, wie sich aus der Abweichung der Schiene 4 vom Normalniveau 61 ergibt, wodurch auch das Gelenk 15 um ein geringes Mass nach unten verlagert wird. Die gleiche Verlagerung des Gelenkes 14 tritt durch die besonders hervorzuhebende Gestaltung der Konstruktion als Gelenkviereck 14,15,62, 63 am Gelenk 14 ein, so dass die Hebelarme 21b und 22b einerseits und die Hebelarme 21a und 22a andererseits parallel verlaufen. Dennoch liegen alle Räder bzw. Radgruppen 6 bis 9 mit gleichen Raddrücken auf den Schienen 3 und 4 auf, wobei die entstehenden Kräftekomponenten in Richtung zur Schienentangente vernachlässigbar klein bleiben.
  • Die Höhenabweichung 64 der Wagenseiten 2a und 2b kann auch bei Wahl einer entsprechend relativ kleinen Länge der Hebelarme 21a, 22a niedrig gehalten werden.
  • Die in Fig.3a gezeigte Situation entspricht grundsätzlich derjenigen in Fig. 2. Die Gestaltung des Schienenfahrzeugs weicht von der in Fig. 2 gezeigten insofern ab als die Winkelhebel 21 und 22 gegenüber der Ausführungsform gemäss den Fig. 1, 2, 4 und 5 spiegelbildlich umgedreht zueinander angeordnet sind. Aufgrund dieser Anordnung wird das Zug-Druckkraftglied 25 als Zugseil 25b ausgeführt. Die Hebelarme 21a und 22a bzw. 21b und 22b verlaufen wiederum jeweils parallel.

Claims (9)

1. Schienenfahrzeug für schwere Lasten, insbesondere für metallurgische Gefässe, bei dem sich die Schwerlast auf den Wagenrahmen und der Wagenrahmen sich mittels der Radachsen auf zwei Paare von Rädern oder auf mehrere Gruppen von Rädern stützt, dadurch gekennzeichnet, dass zwei (6 und 7 bzw. 8 und 9) sich auf einer oder auf beiden Schienen (3 und 4) eines Gleises (5) gegenüberliegende Räder bzw. Radgruppen (6 bis 9) mit ihren Radachsen (6a, 7a bzw. 8a, 9a) über Radgabeln (10 bzw. 11 oder 26 bzw. 27) in der Höhe unverstellbar am Wagenrahmen (2) befestigt sind, dass die übrigen Räder bzw. Radgruppen (8, 9) mit ihren Radachsen (8a, 9a) ebenfalls über Radgabeln (12 bzw. 13 oder 35 bzw. 36) jeweils mittels eines Gelenkes (14 bzw. 15 oder 33 bzw. 34) zumindest höhenverstellbar am Wagenrahmen (2) befestigt sind und dass die Gewichtskraft der Schwerlast (1) innerhalb einer Grundfläche (20) angreift, die durch die Befestigungs- und Gelenkstellen (16, 17; 18, 19) der Räder bzw. Radgruppen (6 bis 9) als Eckpunkte der statisch funktionell dreieckförmigen Grundfläche (20) bestimmt ist.
2. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr der verstellbaren Gelenke (14 und 15 oder 33 und 34) jeweils paarweise über an den Radachsen (8a und 9a oder 7a und 9a) der Räder angreifende Zug- bzw. Druckglieder (25 bzw. 25a bzw. 25b) miteinander verbunden sind.
3. Schienenfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die verstellbaren Gelenke (14 und 15 oder 33 und 34) jeweils mittels Winkelhebel (21 bzw. 22 oder 37 bzw. 38) gebildet sind, an deren einem Hebelarm (21a bzw. 22a oder 37a bzw. 38a) die Radachse (8a bzw. 9a oder 7a bzw. 9a) und an deren anderem Hebelarm (21 b bzw. 22b oder 37b bzw. 38b) das Zug- bzw. Druckglied (25 bzw. 25a) angeschlossen ist.
4. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zug- bzw. Druckglied aus jeweils an den Radachsen (7a bzw. 9a) mittelbar angeschlossenem hydraulischem Zylinder (42 und 43) bzw. Kolben (44 und 45) besteht, wobei die Zylinder am Wagenrahmen (2) befestigt sind (Fig. 8).
5. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zug- bzw. Druckglied (25) aus jeweils einem hydraulischen Kolben-Zylinder-Antrieb besteht, der der mit dem verstellbaren Gelenk (14 und 15) versehenen Radachse (8a bzw. 9a oder 7a bzw. 9a) zugeordnet ist und dass die einander zugeordneten Kolben-Zylinder-Antriebe hydraulisch miteinander verbunden sind (Fig. 1 und 8).
6. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zug- bzw. Druckglied (25 bzw. 25a) aus einer Druck- stange besteht (Fig. 1 bis 7).
7. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugglied (25) aus einem Zugseil (25b) besteht (Fig. 3a).
8. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für die Schwerlast (1) am Wagenrahmen (2) Stützelemente (57, 58, 59 und 60) ggf. ausserhalb der Spurbreite (5a) des Gleises (5) angeordnet sind (Fig. 5).
9. Schienenfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wagenrahmen (2) mit einer dreieckförmigen Grundfläche (20) ausgeführt ist (Fig. 9 bis 11).
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