专利名称：轨道现场铁轨焊接系统的制作方法
技术领域：
本发明整体涉及用于铁路轨道闪光对焊的系统和方法，更特别地，涉及用于执行 闪光对焊的轨道现场直流(DC)焊接系统。
背景技术：
铁路铁轨电阻焊通常被用于在建造或维修铁路时将两段铁轨接合在一起。这类焊 接通常被称为“闪光对焊”。闪光对焊与传统的点焊不同的是，传统点焊中填充材料流入焊 接接合处中。传统点焊基于将填充材料加入金属接合处中，也可以看作是某种形式的铸造。在 传统点焊过程中，液态金属被用作填充材料。随着之后在焊缝的冷却过程中填充材料从液 态金属转化为固态金属，填充材料(通常为钢)进行若干百分点的收缩，并从基部每侧的冒 口以及从头部上方吸取材料。由于收缩引起的空洞、以及由于模具引起的夹砂和由于泼溅 引起的氧化夹杂物会降低焊缝的强度和使用寿命。闪光对焊很大程度上解决了这些问题。在闪光对焊的过程中，待连接的两个铁轨 端部首先被加热，然后被锻压到一起，从焊接接合处排出液体和氧化物。修剪锻压的接合处 以去除闪光对焊毛刺，所述闪光对焊毛刺是在锻压过程中被压出接合处的固化材料。如上文所述，典型的闪光对焊要求两项操作(1)闭合轨道中的间距，以及(2)加 热接合处以锻压铁轨端部。现有的轨道现场焊头不具有足够的功率和行程长度，不能在不 与焊头一起使用额外的设备的情况下执行大间距/大力的闭合。特别地，例如，当需要大量 的力以将铁轨拉到一起时，使用与焊头一起工作的独立的牵拉辅助装置来执行闭合焊接。 在这类操作中，需要以复杂且费时的方式协调每个装置的拉力、正时和对准，这需要广泛的 操作员技巧和监督。当考虑背景技术部分时，本公开和权利要求应当不限于现有技术的缺陷。换句话 说，除非在权利要求书中另有说明，否则这些缺陷的解决方案不成为任何权利要求的决定 性限制。此外，虽然该背景技术部分是为了方便可能是非本领域技术人员的读者而进行描 述的，但应当理解本部分过于简略而不足以准确和全面地概括现有技术。因此，上述背景技 术的说明是简化的、示例性的说明，而并不意于取代本领域的出版文献。在已经过论证的本 领域出版文献现状和上述叙述之间存在不一致或遗漏的情况下，上述说明并不意于改正这 些不一致或遗漏。相反，申请人更愿意遵从经过论证的本领域出版文献。
发明内容
在一个方面，提供一种用于在铁路的适当位置将铁轨段锻压焊接到一起的改进的 轨道现场焊接系统。在一种实施方式中，改进的轨道现场焊接系统包括至少两个夹持组件，每个夹持组件包括液压致动器和至少两个夹持臂，使得第一夹持组件可以夹持第一铁轨段 且第二夹持组件可以夹持第二铁轨段。改进的轨道现场焊接系统还包括连接第一夹持组件 和第二夹持组件的至少两个施力构件，其中，施力构件可操作以迫使第一铁轨段和第二铁 轨段靠近到一起。与施力构件分离的焊接电路在第一铁轨段和第二铁轨段上施加直流功率 差，使得当第一铁轨段和第二铁轨段接触时焊接电路闭合，导致第一铁轨段和第二铁轨段 的端部在焊接接合处被电阻加热，使得端部可以在施力构件所施加的力的作用下被锻压到 一起。
图1是用于根据本发明原理的闪光对焊的两个定位好的铁轨段的透视图；图2是根据本发明的原理的轨道现场焊接系统的电路示意图；图3是包括起重机和焊头的焊头系统的平面图；图4是铁轨夹持臂的平面图；图5是铁轨夹持臂的透视图；图6是根据本发明的原理构建的焊头的截面图；图7是根据本发明的原理的焊头的截面图，其中更具体地示出施力构件及其环 境；图8是根据本发明原理的焊头的仰视截面图，示出焊头每侧的液压致动器；图9是示出与头部相关联的内部修剪器的透视剖视图；图10是焊头的导电通路构件的透视图。
具体实施例方式在具体说明所公开的实施方式之前，为便于读者理解，首先对铁轨焊接环境进行 简要说明。铁路轨道是由钢制成，并随着环境温度的升降而膨胀和收缩。因为铁路轨道通 常很长，所以小百分比的膨胀或收缩会导致随着温度变化很大的自由铁轨长度。但是，铁路 轨道通常是固定的，并且不能经受大的尺寸变化。相反，轨道中的张力和压力随着温度变化 并可能变得很大。过大的张力可能导致轨道分离，而过大的压力可能导致轨道弯折。为了抵消温度的影响，轨道被安装为在预定的零应力温度(可以与当前环境温度 不同)下轨道将处于平衡状态，即不具有张力或压力。因为安装过程中的环境温度通常小 于零应力温度，所以轨道将略微收缩，因此在焊接过程中有时相当需要被拉到一起。这一问 题也可以被其他原因加重。例如，轨道段可能被“阻碍”在铁轨系统的其他组件上，因此可 能需要被拉以得到自由。因此，不管形成间距的原因是什么，轨道通常需要以大的力被拉到一起以使得端 部接触并且完成焊接。这类操作被称为闭合焊接。通常影响闭合焊接的两个参数是行程和 闭合力。行程是铁轨端部可以被朝向彼此地移动以闭合间距并进行对接焊接的距离，而闭 合力是可以在焊接过程中克服轨道张力或阻碍并且将轨道的端部拉到一起的力。在端部接 触时所施加的力的量有时被称为锻压力。这里说明的系统比现有的系统提供更长的行程，同时提供更大的闭合/锻压力， 从而改进寒冷天气下的操作以及需要更大的行程和/或力的其他操作。所说明的系统通过
4使用直流而非交流焊接电流提供这些优点。使用直流电流消除了交流系统中存在的电感损 失。特别地，电阻抗通常被认为包括电阻分量、电容分量和电感分量。在当前环境中，电容 分量可以忽略。但是，更重要的是电感分量，电感分量在交流功率的情况下很大，但是在直 流功率的情况下基本是不存在的。消除电感阻抗分量在不导致寄生电感损失的情况下允许使用更长的电流通路和 更小的导体。因此，不是使用施力构件自身作为导体(交流系统中是必须的)，现在可以使 用具有更小的截面面积的独立的更长的导体。此外，这些导体由不需要优化物理强度的高 导电性材料制成。相反地，施力构件目前由不需要优化导电能力的强度非常大的钢制成。在材料和配置方面的这些改进导致性能和能力的极大改进。例如，因为施力构件 的强度而非导电能力被优化，施力构件可以更小并且仍然能够与现有系统具有相同或更高 的强度。施力构件更小的尺寸允许焊头在最佳的中央位置处在铁轨上夹得更低。此外，因 为电流通路的长度不再重要，且施力构件具有更高的强度，所以机器的行程可以比现有的 系统更长。此外，在接触点之间更大的可接受距离允许焊头中包括内部修剪器以简化焊接 操作。关于铁轨焊接的特点，图1是用于根据本发明的闪光对焊的两个定位好的铁轨段 的透视图。具体地，示出了第一铁轨段100和第二铁轨段101彼此对准，并且在第一铁轨段 100和第二铁轨段101之间具有微小的间隙102。第一铁轨段100和第二铁轨段101中的 每一个包括铁轨基部103和铁轨头部104。铁轨基部103和铁轨头部104通过铁轨连接部 105互相连接。铁轨基部103和铁轨连接部105通常提供铁轨的强度，也提供铁轨段之间， 诸如第一铁轨段100和第二铁轨段101之间的接合处的表面面积。铁轨头部104提供铁轨 的额外的强度，并且提供用于接合的额外的表面面积，但也提供当铁路完成时火车车轮运 行的支撑面。对铁轨段执行轨道现场接合通常是必要的。例如，在工厂焊接过程中形成的大的 铁轨段可以被运输至铁路位置，并且串联接合以形成完整的铁路。此外，单独的铁轨段可以 与更长的预先焊接的铁轨段联合或者替代更长的预先焊接的铁轨段在铁路位置被接合。最 后，轨道现场焊接还被用于维修或修正现有的铁路。轨道现场焊接是在铁路现场执行的焊 接，通常通过骑在铁轨上的机器来执行。这种机器可以是铁轨专用机器，但是更典型地是可 以通过使用两套不同的轮子以适用于公路和铁路的机器。根据本发明的结构的轨道现场焊接的执行方法是，对铁轨端部进行电阻加热，以 使得端部在力的作用下被锻压到一起。在图1中，第一铁轨段100具有第一铁轨端部106， 且第二铁轨段101具有第二铁轨端部107 (在透视图中被第二铁轨段101遮住)。在轨道现 场焊接过程中，每个铁轨的感兴趣的端部处的区域被加热。在示出的例子中，由线A描画出 的邻近第一铁轨端部106的第一区域108以及由线B描画出的邻近第二铁轨端部107的第 二区域109被加热。为了清楚显示，在图1中第一区域108和第二区域109的纵向长度被 放大了。在讨论根据本发明的铁轨现场焊接系统的结构之前，为便于读者后续理解独特的 结构元件，将简略地讨论焊接过程。关于这一讨论，参照图2，图2示出根据本发明的轨道现 场焊接供电系统200的示意图。轨道现场焊接供电系统200包括电能产生和转换元件。特 别地，轨道现场焊接供电系统200包括主动力源201，例如内燃机。主动力源201通常是专用的动力源，即该动力源不用于交通运输工具而是仅用于铁轨现场焊接供电系统200。但 是，在一种替代的实施方式中，主动力源201也可以用作轨道现场焊接供电系统200之外的 功能。主动力源201提供旋转能量以驱动发电机202。当被驱动时，发电机202提供与 其结构一致的交流(AC)电功率输出。例如，在一种实施方式中，发电机202提供三相高压 (480V)交流输出。发电机202的交流输出首先经过相位/变压器模块203，例如包括半导体 控制整流器(SCR)和二极管的半导体控制整流器桥进行处理以转变为单相高压(如550V) 高频(如1200Hz)的交流输出。相位/变压器模块203的交流输出被提供给二极管集成组件205进行处理。二极 管集成组件205包括用于逐步降低输入电压的变压器，以及一个或多个整流元件(如二极 管)以将信号从交流变成直流。该转变之后，二极管集成组件205的输出为低压直流功率 信号。在一种实施方式中，二极管集成组件205的输出具有在约5V到约12V之间的开路电 压，例如8V。二极管集成组件205的电流输出可以高达约30000A或更高。在轨道现场焊接中，二极管集成组件205的直流输出被加载到铁轨段之间(如第 一铁轨段100和第二铁轨段101之间)的连接处，以加热连接处和周围材料，从而清理铁轨 端部(例如第一铁轨端部106和第二铁轨端部107)并且执行焊接操作。当低电压高电流的信号经过铁轨连接处时，主要的加热形式为电阻加热。特别地， 当高电流经过导电材料时，该材料中会产生作为材料电阻函数的热量。初期的加热效应将 出现在最大电阻的一个或数个点处，这些点将位于铁轨端部之间。此外，随着铁轨端部加 热，其电阻变大，增加了加热效应的空间非线性。这些现象的最终结果是将作为横截面面积 函数的铁轨材料的发热强力地集中起来。主动力源201还驱动液压泵204以向系统提供增压的液压流体。增压的液压流体 被用于需要运动的焊头操作，如移动铁轨和修剪焊接接合处。在一个焊接循环的开始，使相关的铁轨端部互相靠近直至接触，这可以由焊接电 流的产生来进行判定。接触之后，在被称为“烧除”的阶段内，将一定量的材料，如0. 25英 寸的材料从两个铁轨端部去除。这一步骤帮助去除铁轨端部之间的氧化物、油脂和其他杂 质，也帮助使不平整的锯痕变得方正，这样可以对铁轨端部进行均勻加热。一旦端部方正，焊接的加热过程开始于加热闪光阶段，也称为“闪光”。在闪光过程 中，铁轨端部以低速互相靠近地移动。焊接电流保持在足以熔化和蒸发形成接触点的铁轨 端部小的区域的水平。这一情况在任意给定时刻在铁轨面的多处发生，形成防止热的、活性 的铁轨表面氧化的保护层。闪光之后，推进闪光阶段开始。在该阶段，送进速度增大导致正在熔化和蒸发的接 触点的数量增加。金属蒸汽的增加导致帮助防止铁轨面氧化物形成的保护层的增加。同时， 闪光熔池的深度缩短，使得将要被锻压出的材料变少。在铁轨端部充分加热，且推进闪光使得表面熔池缩短之后，铁轨在高的送进速度 下进行锻压。在该阶段开始之后，可以保留焊接电流通电一段时间，如1.5秒。这可以帮助 保证保护热的铁轨表面在即将被锻压之前不被氧化。在一个预定的时间段中，如9秒，在铁轨上施加全部的锻压力，这一时间段也被称 为“维持时间”。加热的铁轨端部的阻力使得铁轨的运动停止，这样直至不再有塑性变形，铁轨端部被锻压到一起。实验表明在两个铁轨末端的表面上施加每平方英寸9000磅的锻压 力可以产生良好的结果。因此，例如，115#铁轨需要的锻压力可能为约51吨，而更大的141# 铁轨所需要的锻压力可能为约63吨。在锻压过程中，氧化物和液态钢被从焊接接合处挤出，通常形成三部分焊接毛刺。 毛刺的两个外侧部分是由两个铁轨的柔软的材料塑性变形形成的，而中间部分是由焊接接 合处中心的液态金属被挤出形成的。当焊缝足够坚固后但毛刺材料仍然是热的时候，焊头从焊接接合处剪除毛刺。在 一种实施方式中，修剪操作是通过释放铁轨的一侧，然后将焊头延伸至最大打开位置来执 行的。此时，延伸的一侧被重新夹住，而相反侧被松开。然后焊头缩回，即两侧靠近到一起， 迫使与第二侧相关的修剪经过干扰毛刺。根据铁轨段不同，修剪操作可能需要高达约65吨 的力。通过对前述焊接和修剪过程的概述的了解，可以更容易地理解下文对焊头的说 明。图3示出根据本发明的焊头系统300。特别地，图3是包括起重机301和焊头302的 焊头系统300的平面图。起重机301可以连接至骑在轨道(示出铁轨303)上的轨道车辆 (未示出)，使得可以从车辆控制和定位焊头302，并且可以在焊接操作之间(例如在移至或 移离工作场所的过程中)将焊头移入或移上车辆。焊头302包括连接至左侧头部305和右 侧头部306的连接装置304。起重机301通过连接装置304连接至焊头302。在图3中可以看到，左侧头部305和右侧头部306在轨道的高度处通过施力构件 307连接。跨过铁轨303对称地放置的匹配的施力构件也连接左侧头部305和右侧头部 306。这些元件(下文将更具体讨论)用于将左侧头部305和右侧头部306拉到一起，并且 通过它们使任何被夹住的铁轨段对准。焊头302包括多个铁轨夹持臂308，这些铁轨夹持臂与相匹配的臂协作从而以数 吨的力“夹住”铁轨303。下面将参照图4和图5更具体地说明这些元件。图4是铁轨夹持 臂308的平面图。铁轨夹持臂308包括三个类似的部分，第一个是可见的，另外两个具有相 同的定向并且连续地定位在第一个的后面。每个部分具有用于接收液压夹持致动器312的 力枢轴点309、铁轨夹持臂308绕着枢转的由细长的穿销形成的夹持臂枢轴点310、以及施 力构件开口 311。施力构件开口容纳连接到施力构件307的壳体。应当理解，在焊头的一侧 (例如左侧头部305)，施力构件307固定在施力构件开口 311内，而在焊头的另一侧(例如 右侧头部306)，施力构件在施力构件开口 311中可滑动地被关联以被液压致动，从而使得 焊头302以受控的方式被压缩或延伸。在操作中，对于左侧头部305和右侧头部306中的每一个，两个类似的夹持臂308 在夹持臂枢轴点310处通过细长的穿销接合。一个或多个液压夹持致动器312在接合的夹 持臂308的相对的力枢轴点309之间延伸。随着液压夹持致动器312延伸，迫使相对的力 枢轴点309分离。但是，因为接合的夹持臂308被限制为绕着夹持臂枢轴点310枢转，所以 这迫使接合的夹持臂308的相对端靠近并作用于铁轨(未示出)。一旦左侧头部305和右 侧头部306中，接合的夹持臂308的相对端夹在铁轨上，两个焊头部在施力构件307的控制 下的任何相对运动将使得被夹持的铁轨接近或分离地移动。图5是铁轨夹持臂308的透视图。在图5中，铁轨夹持臂308的所有三个部分均 可见。力枢轴点309、夹持臂枢轴点310以及施力构件开口 311也都可见。图中也示出了施力构件307。图6是根据本发明的焊头302的截面图。在图6中示出两个铁轨夹持臂308。示 出的液压夹持致动器312处于完全延伸位置，使得铁轨夹持臂308绕夹持臂枢轴点310枢 转，从而将铁轨303夹在铁轨夹持臂308的相对端之间。施力构件307在端视图中可见。液压夹持致动器312到铁轨夹持臂308的连接被配置为使得夹持致动器312所产 生的力被转化为施加于铁轨303的夹持力的部分最大。特别地，夹持臂308必须能够远离 铁轨303地枢转足够的距离以允许焊头302作用于铁轨303以及从铁轨303移开。但是， 如果使用普通的液压连接，即，使用缸的头端312a处的耳轴和杆312c的端部处的耳轴，则 夹持臂308在夹持过程将经过竖直位置，在该位置下，夹持致动器312形成的力过多地被浪 费在伸展夹持臂308上，而非夹持铁轨303。在示出的例子中，液压夹持致动器312以传统的方式通过液压夹持致动器312的 杆312c的端部处的耳轴324连接至一个夹持臂308。但是，在该例子中，液压夹持致动器 312通过液压夹持致动器312的缸的底端312b处的耳轴325连接至另一个夹持臂308。这 样，当焊头302夹持在铁轨303上时，夹持臂308大致是竖直的，但是仍有足够的活动范围 足以将夹持臂308打开以清理铁轨303。这种布置在不增加液压夹持致动器312所产生的 力的情况下使夹持力比上文所说明的传统的布置增大约15%。图7的截面图更具体地示出施力构件307及其环境。在示出的布置中，施力构件 307固定在右侧头部306内。但是，施力构件307可滑动地与左侧头部305中的液压致动 器313相关联。这样，液压致动器313的选择性的加压可以被用于使得右侧头部306和左 侧头部305相对于彼此地运动。如上文所述，在正确的位置(在连接部的中央部分)夹持铁轨并且使得施力构件 与该位置一致地定位是很重要的。这样，希望将每个液压致动器313定位得尽可能靠近地 面。为此，在一种实施方式中，每个液压致动器313的直径被最小化，且每个液压致动器313 包括两副轴向对准的活塞和缸以使得液压流体作用的有效面积大致翻倍，从而补偿较小的 致动器直径。在一种实施方式中，使用直径大约为7. 0"的活塞。在示出的实施方式中，液压致动器313包括位于第一室319b中的第一活塞319a 和位于第二室320b中的第二活塞320a。第一活塞319a和第二活塞320a均串列式连接至 施力构件307，使得作用于施力构件307的力大致为一个该尺寸的致动器原本所期望的力 的两倍。图8是焊头302的仰视截面图，示出在焊头302的每一侧的液压致动器313。如参 照图7所示，每个液压致动器313包括位于第一室319b中的第一活塞319a和位于第二室 320b中的第二活塞320a，使得共有四个活塞组件321与施力构件307相关联，其中每个施 力构件307与两个这种组件相关联。虽然示出每个液压致动器313具有纵列的两个活塞组 件321，但是应当理解，焊头302可以替代地被构建为在每个液压致动器313中具有单个活 塞组件321，或者在每个液压致动器313中具有纵列的三个或更多个活塞组件321。通过所 公开的布置，可以在6英寸或更长的行程长度上产生180吨或更大的闭合力。如上文所述，铁轨段的锻压焊接形成焊接毛刺，焊接毛刺必须在铁轨使用前被从 焊接点去除。在本发明的一种实施方式中，焊头302包括与焊头302的一侧相关联并且设 置在右侧头部306和左侧头部305的夹持点内侧的内部修剪器315，如图9所示。直流操作的焊头302所允许的长行程长度使得右侧头部306和左侧头部305的夹持点被布置为距离 足够远，从而内部修剪器315可以方便地放置在它们之间。图8的仰视截面图也示出内部修剪器315。在该视图中可以看到，内部修剪器315 包括在铁轨303两侧的切割表面。内部修剪器315由位于各自的施力构件307内侧的两个 修剪活塞组件322驱动。为了执行修剪操作，修剪活塞组件322迫使内部修剪器315经过 第一铁轨段316和第二铁轨段317之间的接合处318，从而去除任何焊接毛刺。在铁轨段保 持被夹持的情况下执行修剪操作，以避免接合处318自身内部的任何撕裂或拉伸。如上文所述，根据本发明，因为施力构件307不用作焊接电路中的导体，所以施力 构件307不需要具有高的导电能力。相反，因为直流操作以及由此消除的电感泄漏，焊接电 流通路可以独立于根据其电性能而非结构性能而选择的高导电能力的材料而构成。图10 是焊头302的导电通路构件的透视图。在示出的实施方式中有两个独立的导电通路。特别 地，第一导电通路901与铁轨夹持的一侧相关联，而第二导电通路902与铁轨夹持的另一侧 相关联。导电通路901和导电通路902中的每一个包括用于向电路提供直流功率的二极管 集成组件205。二极管集成组件205容纳在电器箱903中，电器箱位于焊头302外部的容易 进入的位置处并且远离焊接位置。图7中也可以看到电器箱903和二极管集成组件205中 的一个。示出的位置不仅容易到达，而且也能够在不移除焊头302的任何主要部件的情况 下进入。这样，维护任务将更容易且更安全地进行，从而有利于对焊头302的主动维护和维 修。每个电路中的母线904将电能从二极管集成组件205分配至接触垫905。因为电 路的一部分必须相对于电路其他部分可以移动以使得在焊接操作中铁轨可以更靠近，所以 电路部分906通过柔性的导电铜带907连接至母线904。工业实用性本发明适用于对铁轨段进行轨道现场焊接的系统，并且提供一种改进的系统，其 中轨道现场焊接通过直流功率而非交流功率执行。由于这一改进，很大程度上消除了电感 性功率泄漏并且可以使用长度和材料适合的独立的焊接电路导体。同时，焊头302的施力 构件307不需要进行导电优化，并且因此可以由强度优化的材料(例如钢)构成。在一种 实施方式中，施力构件307由4140耐压验证钢制成，且靠近焊接位置的焊头302的结构可 以是Tl板。这样，施力构件307和其他元件可以被制造得与现有系统相比更小、强度更高 并且/或更便宜。例如，在一种实施方式中，施力构件307包括3. 5"直径的合金钢。此外，因为直流电功率供给中只有电阻性损失，所以焊接电路的长度并不重要。这 允许更长的通路以及焊头302的更长的可能行程。在一种实施方式中，焊头302的行程至 少为6英寸并且高达或大于12英寸。更大的可能电路长度也使得内部修剪构件315能够 在没有功率泄漏的情况下放置在接合处318的相对侧的接触垫905之间，使得修剪过程能 够更方便地执行，而无须在该过程中将焊头302完全从铁轨303取下。应当理解，上述说明提供本发明的系统和技术的例子。但是，可以想到，本发明的 其他实施方式可以与上述例子在细节上有差异。所有对公开的内容或例子的引用都是要引 用该处所讨论的特定例子，而不意味着对本发明的范围更加一般性的任何限制。所有关于 特定特征的区别和批评性语言都是要指明对这些特征缺乏偏好，除非另有声明，都不是要 把这些特征从本发明的范围中完全排除出去。
这里对取值范围的详述仅仅是作为单独提到每个落在该范围内的独立的值的简 化方法，除非另有声明，每个独立的值如同在这里被单独列举一样的方式被并入说明书。除 非此处另有声明，或者文中另有明确抵触，这里描述的所有方法都可以通过任何适当的顺 序得到执行。因此，根据适用法律的许可，本发明包括权利要求书所述主题的所有变型和等同 内容。此外，除非在此处另有声明或文中明确抵触，上述元件的所有可能的变化的任何组合 都包括在本发明的范围内。
权利要求
一种用于在铁路的适当位置将铁轨段(316，317)锻压焊接到一起的改进的轨道现场焊接系统(302)，所述改进的轨道现场焊接系统(302)包括第一组两个夹持臂(308)，其在枢轴点(310)处可枢转地连接，并且通过液压致动器(312)连接，使得所述液压致动器(312)的致动导致所述夹持臂(308)夹紧第一铁轨段(316)；第二组两个夹持臂(308)，其在枢轴点(310)处可枢转地连接，并且通过液压致动器(312)连接，使得所述液压致动器(312)的致动导致所述夹持臂(308)夹紧第二铁轨段(317)，所述第二铁轨段(317)相对于所述第一铁轨段(316)大致轴向地设置；至少两个液压致动的施力构件(307)，其连接所述第一组夹持臂(308)和所述第二组夹持臂(308)，其中，所述施力构件(307)被布置为以大于或等于180吨的力使所述第一组夹持臂(308)和所述第二组夹持臂(308)之间产生范围大于或等于6英寸的相对运动。
2.根据权利要求1所述的改进的轨道现场焊接系统(302)，还包括与所述施力构件 (307)分离的焊接电路(902)，所述焊接电路用于在所述第一铁轨段(316)和所述第二铁轨 段(317)上施加直流功率差，使得当所述第一铁轨段(316)和所述第二铁轨段(317)接触 时所述焊接电路(902)闭合，导致所述第一铁轨段(316)和所述第二铁轨段(317)的端部 在焊接接合处(318)电阻加热，使得所述端部能够在由所述施力构件(307)施加的力的作 用下被锻压到一起。
3.根据权利要求2所述的改进的轨道现场焊接系统(302)，其中，每个液压致动器 (312)具有主轴线，当所述液压致动器(312)完全伸展时，所述主轴线大致垂直于与所述液 压致动器相连接的每个夹持臂(308)。
4.根据权利要求3所述的改进的轨道现场焊接系统(302)，其中，每个液压致动器 (312)具有缸和杆，其中所述杆在所述缸的底端(312b)处进入所述缸，且所述杆的相对端 支撑连接至一个夹持臂(308)的耳轴(324)，且其中每个所述缸的所述底端(312b)包括可 枢转地连接至另一夹持臂(308)的耳轴(325)。
5.根据权利要求1所述的改进的轨道现场焊接系统(302)，其中，每个液压致动的施力 构件(307)通过两个轴向对准的液压驱动的活塞组件(321)致动。
6.根据权利要求5所述的改进的轨道现场焊接系统(302)，其中，所述施力构件(307) 由4140钢制成。
7.根据权利要求1所述的改进的轨道现场焊接系统(302)，其中，焊接电路包括柔性构 件(907)，所述柔性构件(907)用于允许所述施力构件(307)具有大于6英寸的行程。
8.根据权利要求8所述的改进的轨道现场焊接系统(302)，其中，所述柔性构件(907) 包括基本上柔性的铜带。
9.根据权利要求1所述的改进的轨道现场焊接系统(302)，还包括位于所述第一组夹 持臂(308)和所述第二组夹持臂(308)之间的内部修剪组件，所述内部修剪组件可操作以 在所述第一组夹持臂(308)和所述第二组夹持臂(308)夹紧所述第一铁轨段(316)和所述 第二铁轨段(317)的同时牵引修剪构件(315)经过所述焊接接合处(318)，以从所述焊接接 合处(318)去除焊接毛刺。
10.根据权利要求1所述的改进的轨道现场焊接系统(302)，其中，所述内部修剪组件 包括用于牵引所述修剪构件(315)经过所述焊接接合处(318)的至少两个致动器(322)。
全文摘要
一种改进的铁轨现场焊接器(302)消除导电通路施力构件并且使用单独的桥接电流通路导体(907)以对铁轨端部进行直流焊接。在一种实施方式中，这一改善实现更长的闭合距离，从而改进在寒冷天气下的操作。在又一种实施方式中，接触垫(905)之间的更长的允许距离也允许包含内部修剪构件(315)以更有效地完成焊接。可以优化施力构件(307)的强度而非电性能，并且在一实施方式中，施力构件可以包括相对小直径的合金钢杆(307)。
文档编号H05B1/00GK101971695SQ200880127967
公开日2011年2月9日 申请日期2008年4月28日 优先权日2008年3月12日
发明者C·R·巴蒂斯蒂, G·巴恩哈特 申请人:切梅特朗-铁路产品公司