用于将摩擦改性材料施加到铁路轨道的喷涂装置的制作方法

1.本发明通常涉及喷嘴和喷涂装置领域，更具体地涉及用于将摩擦改性材料施加到铁路轨道的喷嘴和喷涂装置。


背景技术：

2.铁路轨道与火车车轮之间的摩擦管理对于铁路的高效运作至关重要。设计摩擦改性剂施加在轨道头上来实现控制铁路轨道与火车车轮之间的摩擦水平。从运行的火车上向轨道头喷涂摩擦改性剂是向目标施加区域输送摩擦改性剂的一种方式。从运行的火车向轨道上喷涂液体摩擦改性剂提出了各种设计和工程挑战，其中之一是无法获得既能承受移动列车下的操作环境，同时又满足其设计功能的喷嘴系统。本发明旨在通过创建一种新颖独特的喷嘴组件来填补这一空白，这种喷嘴组件可以在移动列车下方使用且维护最少，并且提供了在轨道上可靠地喷涂摩擦改性剂的机会。
3.向轨道上喷涂摩擦改性剂，尤其是水基摩擦改性剂，提出了独特的挑战。因操作温度改变而引起的材料粘度变化是其中的一种挑战，这要求在材料流经喷嘴组件时对其进行温度控制。火车下的物理空间通常非常小，不容易进入。此外，在不同的环境条件下，任何安装在火车下方的喷嘴组件都将会受到大量的冲击和振动。这些限制条件要求喷嘴组件以最小的重量封装成紧凑且优化的几何形状。常见的喷嘴系统笨重庞大，通常由钢制成，不太适合移动应用。
4.通过将常规和传统的喷涂装置和喷嘴与本发明剩余部分中参考附图所阐述的公开内容进行对比，本领域技术人员将显而易见这些常规和传统的喷涂装置和喷嘴的其他限制和不足。


技术实现要素：

5.本发明优选地涉及一种喷嘴组件，所述喷嘴组件在喷嘴出口附近接收液体和空气，将空气雾化的液体喷出到其目标上。在本发明的一个优选实施例中，液体从喷涂装置的壳体顶部进入，穿过绝缘喷嘴本体，必要时在绝缘喷嘴本体中使用温度反馈系统进行加热以控制其粘度，并在喷嘴出口附近与空气混合。这种优选方案还包括一个鸭嘴阀，所述鸭嘴阀在非喷涂条件下关闭，防止留在其后的液体变干。另外，喷嘴头周围有一个清洁盖，防止移动列车上的高速空气将不需要的固体颗粒，如灰尘、砂粒或类似物推向喷嘴头，从而防止喷嘴头被这类介质堵塞。另外，清洁盖设置在喷嘴头本体和喷嘴头开口的周围，用于限制过度喷雾并减少雾化的摩擦改性材料颗粒沉积到喷嘴头上，从而减少来自安装有喷涂装置的移动列车外部的横风和气流模式对喷嘴头开口的堵塞。
6.本发明也可能存在多种其他变化形式，并且本发明的那些其他教导、变化和优势将从本发明的具体实施方式和附图显而易见。
7.根据本发明的优选实施例的一个方面，公开一种用于将摩擦改性流体施加在铁路轨道上的喷涂装置，其包括：设置在壳体中的喷嘴本体；与壳体的开口流体连通的流体入口
导管；设置在壳体中的流体入口，该流体入口与通过喷嘴本体限定或设置在喷嘴本体中的第一流体导管流体连通；其中第一流体导管从流体入口延伸至中空喷嘴头本体，该中空喷嘴头本体设置在壳体的底部并通过壳体的底部突出，并且其中流体入口也设置在流体入口导管的下方并与流体入口导管流体连通；控制流体供应管道和雾化流体供应管道，其中的每个管道部分地设置在壳体中并且每个管道分别具有位于壳体的外部的用于与相同的流体供应或各自的流体供应相连接的相应部分；其中，该控制流体供应管道向设置在活塞腔内的活塞组件注入加压控制流体；其中该活塞组件带有止动针，该止动针通过弹簧偏向中空喷嘴头本体，使得止动针关闭中空喷嘴头本体的喷嘴头开口；其中，该雾化流体供应管道向中空喷嘴头本体提供加压雾化流体，以将由第一流体导管通过设置在中空喷嘴头本体上的流体盖向中空喷嘴头本体供应的第一流体雾化；其中在操作中，控制流体供应管道和雾化流体供应管道同时操作，同时由第一流体导管将第一流体通过流体盖供应到中空喷嘴头本体中，以便由控制流体供应管道注入到活塞组件上的加压控制流体将止动针移出喷嘴头开口，并允许第一流体从所述喷嘴头开口流出，其中所述第一流体在所述喷嘴头开口处被雾化流体供应管道供应的加压雾化流体雾化。
8.另一方面，本发明的优选喷涂装置还包括设置在喷嘴头开口上方的止回阀，以防止在喷涂设备开启时空气干燥喷嘴头开口中的第一流体。
9.又一方面，本发明的优选喷涂装置还包括设置在中空喷嘴头本体和喷嘴头开口周围的清洁盖，该清洁盖用于限制过度喷雾并减少雾化的第一流体的颗粒沉积到喷嘴头上，从而减少安装有喷涂装置的移动列车外部的横风和气流模式对喷嘴头开口的堵塞。
10.另一方面，本发明的优选喷涂装置还包括与壳体连接或与壳体一体的挡风裙板，该挡风裙板向下延伸并围绕清洁盖、中空喷嘴头本体和喷嘴头开口。
11.另一方面，本发明的优选喷涂装置中，挡风裙板具有第一面、第二面和第三面。
12.另一方面，本发明的优选喷涂装置还包括设置在喷嘴本体中的加热元件，该加热元件用于加热喷嘴本体和第一流体，其中第一流体设置在流体入口中和/或流体入口中的第一流体导管中。
13.另一方面，本发明的优选喷涂装置还包括设置在壳体内的温度传感器。
14.另一方面，本发明的优选喷涂装置中，温度传感器包括电阻温度检测器(rtd)。
15.又一方面，本发明的优选喷涂装置中，温度传感器与第一流体导管和/或其容纳的第一流体接触，用于测量第一流体导管中的第一流体的温度。
16.另一方面，本发明的优选喷涂装置中，rtd与第一流体导管和/或其容纳的第一流体接触，用于测量第一流体导管中的第一流体的温度。
17.另一方面，本发明的优选喷涂装置中，第一流体包括用于铁路轨道的摩擦改性流体。
18.又一方面，本发明的优选喷涂装置中，第一流体包括用于铁路轨道的水基摩擦改性流体。
19.另一方面，本发明的优选喷涂装置中，控制流体和雾化流体分别包含空气。
20.又一方面，本发明的优选喷涂装置中，喷嘴本体被绝缘材料包围。
21.另一方面，本发明的优选喷涂装置中，喷嘴本体被闭孔弹性泡沫绝缘材料包围。
22.另一方面，本发明的优选喷涂装置中，喷嘴本体由铝制成。
附图说明
23.为了使本发明易于理解和容易实施，现将结合以下附图描述本发明，用于说明而非限制的目的，其中：
24.图1为本发明的喷涂装置的优选实施例的平面图；
25.图2为本发明的喷涂装置的优选实施例的另一平面图；
26.图3为本发明的喷涂装置的优选实施例的又一平面图；
27.图4为本发明的喷涂装置的优选实施例的又一平面图；
28.图5为图4的喷涂装置沿图4的a-a线的剖视图；
29.图6为本发明的喷涂装置的优选实施例的另一平面图；
30.图7为图6的喷涂装置沿图6的a-a线的剖视图；
31.图8为本发明的喷涂装置的优选实施例的底部透视图；
32.图9为本发明的喷涂装置的优选实施例的底部透视图，其中去除了外壳以用于说明几个内部部件；
33.图10为本发明的喷涂装置的优选实施例的部分俯视图；和
34.图11为图10的喷涂装置沿图10的a-a线的剖视图。
具体实施方式
35.在下文的具体实施方式中，参考构成本文的一部分的随附实例和附图，并且其中通过说明的方式示出了可实施本发明主题的具体实施例。充分详细地描述这些实施例，以使得本领域技术人员能够实施这些实施例，并且应理解，在不偏离本发明主题范畴的情况下，可以使用其他实施例，以及可以进行结构或逻辑上的改变。本发明主题的这些实施例在本文中可以单独地和/或共同地由术语“公开内容”来指代，这仅为方便起见，而且如果事实上公开了一个以上的概念，这并非打算自愿将本技术的范畴限制为任何单一的发明概念。
36.因此，以下描述不应以限制意义来理解，且本发明主题的范畴由随附的权利要求书及其等效物来限定。
37.参考图1-11，本发明的用于将摩擦改性流体施加在铁路轨道上的喷涂装置10的优选实施例包括由绝缘材料16包围并且设置在壳体12中的喷嘴本体14，该绝缘材料16优选是不含纤维的闭孔弹性泡沫绝缘材料，该壳体12的制造材料优选包含铝。除了减少喷涂装置10在使用中可能遇到的机械震动和冲击以外，绝缘材料16优选地提供热绝缘。喷嘴本体14优选由铝或其他合适的轻型材料制成。优选地，壳体12具有上部13和下部15，两部分都优选由铝制成。流体入口管/管道/导管18与开口20流体连通，该开口20优选地设置或限定在壳体12的顶部21中或靠近壳体12的顶部21处。开口20也可优选地设置或限定在壳体12的其他部分中，如壳体12的上部13或下部15。流体入口22设置或限定在壳体12中，优选在上方，但在所有情形下，流体入口22均与由喷嘴本体14限定或设置在喷嘴本体14中的第一流体导管23流体连通。第一流体导管23从流体入口22流向中空喷嘴头本体50，该中空喷嘴头本体50设置在壳体12的底部52并通过或穿过壳体12的底部52突出，且其中流体入口22也设置在流体入口管/管道/导管18的下方并与流体入口管/管道/导管18流体连通。
38.喷涂装置10还包括控制流体供应管道30和雾化流体供应管道32，其中控制流体供应管道30和雾化流体供应管道32的每个管道部分地设置在壳体12中并且每个管道分别具
有位于壳体12外部的相应部分，优选分别为快速接头31和33，用于与相同的流体供应或各自的流体供应相连接。
39.在操作中，加压控制流体(或加压的控制流体，优选为空气)通过控制流体供应管道30被注入到设置在由喷嘴本体14限定的活塞腔40中的活塞组件42上，其中活塞组件42带有止动针44，该止动针44通过弹簧46偏向中空喷嘴头本体50，使得止动针44关闭中空喷嘴头本体50的喷嘴头开口51。相反地，弹簧48的作用是密封摩擦改性流体或第一流体以防其进入活塞腔40。加压的控制流体(优选为空气)通过控制流体供应管道30的优选操作范围是40至60psi，但不应超过150psi(爆破压力)。
40.同样在操作中，雾化流体供应管道32向中空喷嘴头本体50中提供加压雾化流体(或加压的雾化流体)，以在第一流体从喷嘴头开口51流出时使该第一流体雾化。加压的雾化流体由第一流体导管23供应至中空喷嘴头本体50中。优选地，雾化流体(优选为空气)可通过雾化流体供应管道32供应至高达150psi(爆破压力)的最大气压。
41.优选地，控制流体供应管道30和雾化流体供应管道32是同时操作的，同时由第一流体导管23将第一流体通过流体盖54供应到中空喷嘴头本体50中，以使由控制流体供应管道30注入到活塞组件42上的加压控制流体将止动针44移出喷嘴头开口51，同时第一流体被强制移出喷嘴头开口51，第一流体在喷嘴头开口51处被通过雾化流体供应管道32供应的加压雾化流体雾化并指向目标轨头。
42.喷涂装置10还优选地可包括设置在喷嘴头开口51上的止回阀60，以防止在不使用喷涂装置10向铁路轨道施加第一流体时，空气使喷嘴头开口51中的第一流体变干。
43.喷涂装置10还优选地可包括设置在喷嘴头本体50和喷嘴头开口51周围的清洁盖62，用以减少安装有喷涂装置10的移动列车的迅速通过的空气驱动的不需要的固体颗粒，如灰尘、砂粒或类似污染物，以免堵塞喷嘴头开口51。
44.另外，喷涂装置10优选地可包括挡风裙板70，该挡风裙板70连接到壳体12上或与壳体12一体成型，且挡风裙板70向下延伸并围绕清洁帽62、中空喷嘴头本体50和喷嘴头开口51。挡风裙板70优选地可包括第一面71、第二面72、第三面73，和/或第四面和/或其他面或部分(未示出)。
45.喷涂装置10还优选地可包括加热元件26，该加热元件26设置在喷嘴本体14中，用于加热喷嘴本体14和设置在流体入口22中和/或其中的第一流体导管23中的第一流体。喷涂装置10优选地操作加热元件26以防止喷嘴头开口51和中空喷嘴头本体50中的第一流体(优选为水基摩擦改性液体)在低至-40℃的环境中冻结。然而，优选的操作温度极限是-30℃的环境。
46.另外，电阻温度检测器(rtd)80设置在壳体12内，其中rtd 80与第一流体导管23和/或其中所含的摩擦改性流体接触，用于测量设置在其中的摩擦改性流体的温度。优选地，rtd 80通过有线或无线方式将其测量结果输出到控制系统(未示出)，该控制系统通过无线方式或通过有线连接到电连接器35而连接到喷涂装置10。
47.电力管道25和/或连通管道79分别将加热器26和rtd 80连接到喷涂装置10的电源(未示出)和/或控制系统(未示出)。电力管道25和/或连通管道79优选地可通过与壳体12连接的电缆夹29固定到壳体12上。而且，如果受到同时安装在火车上的外部元件的撞击或冲撞，壳体12中的槽27使得加热器26可以在壳体内移动。槽27还可以按需布线。
48.应了解，虽然本文中已通过详细阐述的具体实施例来描述本发明，但这些实施例是以说明本发明一般原理的方式来呈现的，而且本发明不一定受限于此。在不偏离本发明的真实精神和范畴的情况下，对任何给定材料、方法步骤或化学式的一些修改和变化对于本领域技术人员而言都将是显而易见的，而且所有这些修改和变化都应视为在下文的权利要求书的范畴内。