SI21735A

SI21735A - Postopek in naprava za zmanjševanje rebričenja tirnic, hrupa in zniževanja trenja med kolesom in tirnico

Info

Publication number: SI21735A
Application number: SI200400088A
Authority: SI
Inventors: Bojan PAVČNIK
Original assignee: Bojan PAVČNIK
Priority date: 2004-03-23
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2005-10-31
Also published as: WO2005090139A2; EP1747134B1; WO2005090139A3; EP1747134A2; SI21735B

Abstract

Predmet predstavljenega izuma je postopek in naprava za omejevanje rebričenja tirnic, hrupa in zniževanje trenja med kolesom in tirnico z nanosom maziva na tirnico in rešuje tehnični problem mazanja tirnice zaradi zmanšanja rebričenja tirnic in zniževanja trenja med tirnico in tirničnim kolesom. Prednosti postopka in naprave po izumu so zlasti mala poraba maziva z visokimi učinki, kontrolirano nastavljiva količina doziranja, okolju prijazna naprava je izdelana skoraj v celoti iz aluminija in distribuira zelo male količine biološko razgradljivega medija na točno določeno mesto, brezkontaktno delovanje je zagotovljeno celo pri ostrih zavojih tirov (majhnih radijih), zanemarljivi stroški vzdrževanja, cikluci polnjenja z medijem se močno zmanjšajo, kar pomeni racionalizacijo dela. Mazalno napravo je ob uporabi pritrdilne vzmeti enostavno hitro montirati ali demontirati, kar prav tako zniža obratovalne stroške naprave.

Description

Postopek in naprava za zmanjševanje rebričenja tirnic, hrupa in zniževanje trenja med kolesom in tirnico

OPIS IZUMA

Področje tehnike

Transport; mazanje; transport po tirnicah; železniški promet

Prikaz problema

V procesu transporta po tirih prihaja med kolesnim vencem in tirom na zavojih do povečanega trenja. To trenje povzroča cviljenje in prekomerno obrabo tako tirnic kot koles, kakor tudi rebričenje tirnic. Največji problemi se pojavljajo v krivinah (zavojih), kjer prihaja do relativnega drsenja med tirnico in kolesom, zaradi česar prihaja na območju krivin do intenzivne obrabe obeh in cviljenja. Zaradi sinhroniziranega gibanja tirnih vozil v smeri pravokotno na tire (levo-desno) in spodrsavanja koles v zavojih prihaja do pospešenega rebričenja tirnic, zaradi česar je potrebno pogosto brušenje tirnih glav. Prav tako pri mazanju tirnic z mazalnimi noži predstavljajo noži oviro pri prehodu vzdrževalnega vozila za spodbijanje tirov. Pri prehodu vozil mimo mazalnih nožev prihaja zaradi vse večjih hitrosti do poškodb kolesnih vencev, ko ti udarjajo ob nož, kakor tudi do obrabe mazalnih nožev. Bistvo rešitve tehničnega problema je torej poiskati tak način mazanja, ki bo zmanjševal rebričenje in obrabo kovinskih delov, omogočal prehode vozil za regulacijo proge brez teh ovir in omogočil uporabo modernih okolju prijaznih medijev, kontrolo količine izhoda maziva neodvisno od zunanje temperature ter zmanjšal porabo mazalnega medija.

Stanje tehnike

Za zmanjšanje obrabe se uporabljajo mazalke, ki običajno uporabljajo grafitno mast, ki pa ima temperaturno zelo spremenljive lastnost.

V svetu je moč najti dve veliki skupini obstoječih mazalk, in sicer mehanske in take na potisni plin.

Naprave proti rebričenju ne poznamo.

Mehanske mazalke delujejo tako, da vzmet potiska mazivo do ventilov katere povozi / odpre kolesni venec. Zaradi vse večjih hitrosti vlakov pri tovrstnih mazalkah prihaja do mehanskih poškodb, tako ventilov kot kolesnih vencev, kar pomeni drago vzdrževanje (problemi z rezervnimi deli). Seveda pa naprava ni omejena le na vlake, temveč jih je moč uporabljati pri vseh tirnih vozilih. Kontrola izhoda maziva je težko dosegljiva, količina izbrizganega maziva pa odvisna predvsem od zunanjih temperatur. Take mazalke ne omogočajo uporabe modernih medijev ter zahtevajo pogosto polnjenje rezervoarjev z mazivom.

Mazalke na potisni plin delujejo tako, da potisni plin skozi šobe razprši mazivo proti tirnici. Tudi te mazalke imajo nekaj slabosti. Tako povzročajo veliko onesnaženost okoli mazalke, onemogočajo nanos na točno določeno mesto mazanja, ne omogočajo kontroliranega doziranja ter niso prirejene za uporabo modernih medijev z visokimi učinki.

Kontrolirano doziranje maziva je doseženo z namestitvijo s pomočjo dveh ali več tipal, katera lahko omogočajo časovno podaljšanje dajanja signala. Tipala zaznajo prehod tirnega vozila in krmilijo delovanje mazalne naprave pri čemer je moč čas doziranja maziva krmiliti s časovno nastavljivim členom. Pri tovrstni kontroli mazanja se uporabljajo maziva z visoko oprijemljivostjo mazalnih površin, tako da mazivo ostaja na tirnici in kolesu in se ne razprši naokoli tirnične proge. Takšna maziva morajo biti visoko odporna na zunanje vplive, kot so temperatura (sončni žarki) in klasična topila (dež, sneg). Slabost metode je, da se pri mazanju ne doseže nanos maziva na točno želeno mesto kar pogojuje višjo porabo mazalnega sredstva in s tem višje stroške in večje onesnaževanje okolja, prav tako pa pri mazanju klasične mazalne naprave predstavljajo oviro pri prehodu vzdrževalnih in ostalih tirnih vozil.

Opis nove rešitve

Predmet predstavljenega izuma je postopek in naprava za omejevanje rebričenja tirnic in zniževanje trenja med kolesom in tirnico ter rešuje zgoraj predstavljeni tehnični problem. Predmet izuma hkrati zmanjšuje cviljenje ter izboljša neovirani prehod vozil.

Naprava obsega zlasti mazalni blok na tirnici, pritrdilno vzmet za pritrditev mazalnega bloka na tirnico, vodnike (cevi) za dovod maziva do oz. skozi tirnico, lovilno posodo za zajemanje viška maziva (izmet) na tirnici, posebno izvedbo izvrtine za dovod maziva in namestitev senzorja v samo tirno glavo. Za dovod maziva na mazalno površino je skozi tirnico izvedena izvrtina tako, da njena os v prečnem prerezu ne poteka vzporedno s simetralno osjo tirnice oziroma vzporedno z vratom tirnice temveč pod kotom glede na simetralo tirnice. Po izumu se mazivo na tirnico nanaša skozi izvrtino, katere os tvori s simetralno osjo v prečnem prerezu tirnice ostri kot v poljubno oblikovan utor v tirnični glavi. Tako oblikovana izvrtina povzroči presenetljiv tehnični učinek, saj prevzame na sebe napetosti in je posledično tirnica na tem delu razbremenjena, obenem pa ostane pri polni obremenitvi v mejah elastičnosti. V zgornjo ploskev tirnice je izveden mazalni utor, ki tudi ne poslabša bistveno lastnosti tirnice.

Izvrtina skozi tirnico po tem izumu deluje razbremenilno na tirnico, mazalni utori pa pri najvišjih obremenitvah ostanejo v področju elastičnosti materiala. Z doziranjem mazalnega medija v določeno točko in povezovanjem več mazalnih točk z utori se doseže bistveno zmanjšanje rebričenja tirnic, istočasno pa se doseže mazanje tirne glave v področju nalega kolesnih vencev.

Mazivo, ki obsega suho komponento in nosilno olje, se v prikazanem izumu dovaja skozi vodnik, povezan z glavo tirnice, kjer se nato mazivo skozi luknjo (izvrtino) na tirnici dovaja v poljubno oblikovan utor v tirnični glavi, kateri je nameščen tako, daje pri prehodu tirničnega vozila v stiku s kolesi vozila. Nanešeno mazivo, ki izhaja v določeni točki skozi tirnico na tirnično glavo, kolesni venec odriva pred seboj v utor in okoli njega in sicer tako, da iztiska nosilno olje od utora proti notranjosti (v smeri med tirnici), medtem ko se suha komponenta raznaša vzdolž tirnice po tirnični glavi. Na ta način se doseže presenetljiv dvojni učinek nanešenega maziva: preprečevanje rebričenja in povečevanje tornega količnika. Suha komponenta z visoko vsebnostjo aluminija se raznaša po tirni glavi in ustvarja ločilni film. Bistvo ločilnega filma je da preprečuje rebričenje, obenem pa zmanjšuje zaviralno pot zaradi višjega koeficienta trenja kot je koeficient trenja jeklo/jeklo. Količina maziva, ki je izrinjena na notranji rob tirnice, kjer so manjše tlačne obremenitve izjemno dobro maže kolesne vence. Kolesa prenašajo mazivo v mazalnem pasu tudi več kilometrov daleč (odvisno od konfiguracije proge) in tako služijo kot element za raznos. Izvrtina je praviloma izvedena na notranji strani tirnice, to je na strani, usmerjeni proti prostoru med tirnicama.

Predstavljen način mazanja omogoča doziranje maziva tudi pri majhnih radijih krivin tirnic, kjer bi se ostale izvedbe mazalnih naprav hitro poškodovale.

Mazalni blok je lahko v izvedbenem primeru na tirnico pritrjen s posebej oblikovano pritrdilno vzmetjo, kar poenostavi montažo in demontažo naprave in omogoča neoviran prehod stroja za regulacijo proge.

V povezavi z znanimi načini krmiljenja doziranja maziva so prednosti postopka in naprave po izumu zlasti mala poraba maziva z visokimi učinki in kontrolirano nastavljiva količina doziranja. Okolju prijazna naprava je izdelana skoraj v celoti iz aluminija in dovaja zelo majhne količine biološko razgradljivega medija na točno določeno mesto.

Pri predstavljeni izvedbi mazanja kolesa tirnega vozila ne prihajajo v direkten kontakt s trdimi deli naprave (brezkontaktno delovanje), zaradi česar je obraba tirnih koles in delov naprave minimalna, kar zagotavlja zanemarljive vzdrževalne stroške in večjo varnost zaradi poškodb na kolesnih vencih, kar je lahko prisotno pri mehanskih tipalih (ventilih) in mazalnih nožih; ta nevarnost je prisotna zaradi vse večjih hitrosti vlakov. Ciklusi polnjenja rezervoarja za mazivo se močno zmanjšajo, kar pomeni racionalizacijo dela in mazalnega materiala, hkrati pa ugodno vpliva na zmanjšanje onesnaževanja okolja.

Višek maziva pri mazanju se odvaja v lovilno posodo viška maziva na tirnici in ga je možno uporabiti kot surovino za mazanje drugih gibljivih delov - npr. kretnic, ostric...

Podrobneje je bistvo izuma pojasnjeno v nadaljevanju z opisom izvedbenega primera in priloženih skic, pri čemer so skice del pričujoče patentne prijave in je na skicah prikazano:

Skica 1 prikazuje tirnico (1), mazalni blok na tirnici (2), mazalni vodnik (3), izvrtino skozi tirnico (4), mazalni utor v tirnici (5), pritrdilno vzmet (6), lovilno posodo viška maziva na tirnici (7), lepilo (8).

Skica 2 prikazuje tirnico (1), izvrtino skozi tirnico (4), mazalni utor v tirnici (5).

Skica 3 prikazuje izvrtino skozi tirnico (4) in mazalni utor v tirnici (5).

Skica 4 prikazuje mazalni blok v tirnici (2).

Skica 5 prikazuje namestitev senzorja v tirni glavi(9).

V prikazanem izvedbenem primeru je mazalni blok (2) na tirnico pritrjen z pritrdilno vzmetjo (6). Pritrdilna vzmet (6) je oblikovana tako, da se oblikovno prilega tirnici (1).

V izvedbenem primeru je vzmet ploščatega prečnega prereza, kar ne omejuje bistva izuma, saj je možno uporabiti tudi vzmet drugačnega prečnega prereza. Vzmet s svojo silo pritiska mazalni blok (2) na tirnico (1), pri čemer mazalnega bloka ni potrebno dodatno pritrjevati (npr. z vijaki ali kovicami) na tirnico. Kot pomoč pri montaži je za pritrditev mazalnega bloka (2) na tirnico (1) in dovodnega mazalnega vodnika (3) na mazalni blok možno uporabiti lepilo (8).

Črpalni element dovaja mazivo od rezervoarja skozi mazalni vodnik (3) speljan do mazalnega bloka ali skozi mazalni blok (2) in skozi izvrtino na tirnici (4) v mazalni utor v tirnici (5). Izvrtina (4) je izvedena na način, da ni vzporedna z vratom tirnice oziroma vzporedna s simetralno osjo tirnice. Vzdolžno je mazalni utor v tirnici (5) v prikazanem izvedbenem primeru izveden vzporedno s smerjo tirnice, vendar je utor možno izpeljati tudi poševno, puščičasto, cik-cak ali kakorkoli drugače. Mazalni utor v tirnici (5) lahko povezuje več izvrtin na tirnici (4) med seboj (vsaj dve), lahko pa je iz ene izvrtine na tirnici speljano dva ali več mazalnih utorov. Pri doziranju maziva se višek maziva vrača skozi mazalni blok (2) po mazalnem vodniku (3) do lovilne posode viška maziva na tirnici (7).

Senzor za tipanje koles tirnih vozil (9) je nameščen v enako luknjo, kot je predvidena za dovod maziva, priključni kabel pa je skozi zaščitno cev priklopljen na krmilno elektroniko. Odvisno od zahtevanega režima dela uporabimo dva ali več tipal.

Za nadzor, kontrolo in optimizacijo postopka je moč uporabiti računalniški program, ki obsega programska sredstva za izvedbo kateregakoli koraka po kateremkoli prejšnjem zahtevku, če tak računalniški program teče na računalniku.

Razumljivo je, daje mogoče opisano rešitev izvesti tudi v drugačni oblikovni izvedenki, ki ne spreminja bistva izuma.

Claims

PATENTNI ZAHTEVKI

1. Postopek za omejevanje rebričenja tirnic in zniževanje trenja med kolesom in tirnico z nanosom maziva na tirnico, označen s tem, da se mazivo na tirnico nanaša skozi izvrtino, katere os tvori s simetralno osjo v prečnem prerezu tirnice ostri kot v poljubno oblikovan utor v tirnični glavi.
2. Postopek po zahtevku 1, označen s tem, da kolesni venec skozi luknjo na tirnično glavo nanešeno mazivo odriva pred seboj v utor in okoli njega tako, da iztiska nosilno olje proti notranjosti (v smeri med tirnici) s čimer se doseže hkrati preprečevanje rebričenja in povečevanje tornega količnika.
3. Postopek po kateremkoli prejšnjem zahtevku, označen s tem, da po tirni glavi raznešena suha komponenta maziva ustvari ločilni film ki preprečuje rebričenje, hkrati pa zmanjšuje zaviralno pot tirnega vozila zaradi višjega koeficienta trenja, kot je koeficient trenja jeklo/jeklo.
4. Postopek po kateremkoli prejšnjem zahtevku, označen s tem, da kolesa tirnega vozila prenašajo mazivo več kilometrov daleč in tako služijo kot element za raznos.
5. Postopek po kateremkoli prejšnjem zahtevku, označen s tem, da omogoča doziranje maziva pri majhnih radijih krivin tirnic, kjer bi se ostale izvedbe mazalnih naprav poškodovale.
6. Naprava za omejevanje rebričenja tirnic in zniževanje trenja med kolesom in tirnico, označena s tem, da obsega rezervoar, črpalni element za dovod maziva, mazalni vodnik (3), mazalni blok (2), mazalni utor v tirnici (5) in izvrtino skozi tirnico (4), pri čemer tvori os izvrtine s simetralno osjo tirnice ostri kot.
7. Naprava po zahtevku 6, označena s tem, da obsega lovilno posodo viška maziva (7) za zajemanje viška maziva.
8. Naprava po zahtevku 6 ali 7, označena s tem, da je višek maziva iz lovilne posode uporabljen kot surovina za mazanje gibljivih delov, primeroma kretnic in ostric.
9. Naprava po kateremkoli prejšnjem zahtevku, označena s tem, da mazalni utor v tirnici povezuje vsaj dve izvrtini med seboj.
10. Naprava po kateremkoli prejšnjem zahtevku, označena s tem, daje iz izvrtine na tirnici speljanih vsaj dvoje mazalnih utorov.
11. Naprava po kateremkoli prejšnjem zahtevku, označena s tem, da je utor v tirnični glavi izveden tako, da je pri prehodu tirničnega vozila v stiku s kolesi vozila.
12. Naprava po kateremkoli prejšnjem zahtevku, označena s tem,da je izvedena tako, da pri prehodu vozil ni potrebna demontaža naprave.
13. Naprava po kateremkoli prejšnjem zahtevku, označena s tem,da je mazalni blok na tirnico pritrjen s pritrdilno vzmetjo.
14. Naprava po kateremkoli prejšnjem zahtevku, označena s tem, da je pritrditev mazalnega bloka na tirnico in dovodnega mazalnega vodnika na mazalni blok izvedena z uporabo lepila (8).
15. Naprava po kateremkoli prejšnjem zahtevku, označena s tem, daje senzor (9) za tipanje koles tirnih vozil nameščen v enako izvrtino, kot je uporabljena za dovod maziva.