移动水喷射轨道维修系统的制作方法

本发明总体上涉及液体加压(pressurization)系统和处理的领域。更具体地，本发明涉及使用加压液体喷射恢复和清洁轨道的方法和设备。

背景技术：

1、液体加压系统产生用于各种应用的液体的高压(例如20000至90000磅每平方英寸(psi))喷流(streams)。例如高压液体可以被配送到液体喷射切割头、清洁工具、压力容器或等静压机。在液体喷射切割系统的情况下，液体受迫高速穿过小的孔板以在小的区域上聚集大量的能量。为了切割硬的材料，液体喷射能够是“研磨性的”或者包括研磨性颗粒，用以增加切割能力。如在此使用的，术语“液体喷射”包括任何基本上纯净的水喷射、液体喷射和/或浆体喷射。但是，本领域技术人员将易于理解，本发明能够应用于使用液体泵或相似技术的其它系统。

2、铁路是遍布世界的一种重要的运输模式。但是，持久的使用和重载能够使得轨道随时间而变形和磨损。损伤的轨道创建颠簸的驾乘、在接触轨道的列车车厢轮子上的应力以及其他损伤，并且更换损伤的铁路路轨会是非常昂贵的。用来维修铁路路轨的一个已知方法是使用大型研磨列车来加工路轨，但是此方法是喧吵的、不愉快的且昂贵的，特别是当应用到损伤区域时更是如此。这种声音和产生的火花非常讨厌使得这些列车经常被称为“地狱列车”。此外，这种研磨技术在拐角附近或在交叉路口处不是有效的。所需要的是用于处理(例如维修、重塑和恢复)现有铁路路轨的改进的方法。

技术实现思路

1、本发明包括新的移动液体喷射系统，该移动液体喷射系统使用一个或更多加压液体喷流以处理损伤的、磨损的或脏的铁路轨道。系统能够包括支撑水喷射系统的移动平台(例如卡车、列车、轨道汽车或汽车或其他轨道交通系统)，所述水喷射系统能够在移动时(例如在它沿着其处理的该路轨行进时)操作，同时经由一个或更多加压液体喷射加工轨道。系统能够包括机器人或其他运动系统，该机器人或其他运动系统能够被放置在被检修的轨道之上或邻近于被检修的轨道放置，但是不必要必须附接到检修的轨道。在一些实施例中，本发明可以包括移动式卡车安装单元(例如见图1a)，所述移动式卡车安装单元可以具有用于沿着道路驱动的一组轮胎以及另一组可部署的铁路轮子使得车辆可以沿着铁路路轨和/或在铁路路轨上行驶。

2、在一个方面，本发明以可平移超高压液体喷射系统为特征。液体喷射系统包括被配置成维持与轨道的机械接触的可平移框架。液体喷射系统还包括液体喷射处理头，所述液体喷射处理头被加接到框架并且被配置成距轨道维持一距离和/或提供接触轨道的液体喷射。液体喷射系统还包括与液体喷射处理头的流体连通的超高压液体泵。超高压液体泵被配置成将加压液体供应到液体喷射处理头。

3、在一些实施例中，框架被附接到配置成接触轨道的一个或更多轮子。在一些实施例中，系统被配置成在轨道处理操作期间经由一个或更多轮子沿着轨道平移。在一些实施例中，超高压液体泵被设置在框架上。在一些实施例中，超高压液体泵被设置在从框架分开的单元上并且能够独立于框架且以与框架不同的速度移动。在一些实施例中，系统被配置成去除具有在0.01mm和0.1mm之间的线性尺寸的轨道的外部部分。在一些实施例中，系统被配置成去除具有在0.1mm和1.0mm之间的线性尺寸的轨道的外部部分。在一些实施例中，系统被配置成去除具有在1.0mm和5.0mm之间的线性尺寸的轨道的外部部分。

4、在一些实施例中，液体喷射处理头被配置成相对于地面平面以一角度将液体喷射提供到轨道。在一些实施例中，系统进一步包括第二液体喷射处理头和第三液体喷射处理头，所述第二液体喷射处理头和第三液体喷射处理头与超高压液体泵流体连通并且被配置成相对于地面平面分别以第二角度和第三角度将第二液体喷射和第三液体喷射分别提供到轨道。在一些实施例中，系统进一步包括第四、第五和第六液体喷射处理头，所述第四、第五和第六液体喷射处理头与超高压液体泵流体连通并且被配置成相对于地面平面分别以第四、第五和第六角度将第四、第五和第六液体喷射分别提供到与第一轨道相对的第二轨道。

5、在一些实施例中，液体喷射处理头被加接到附接到框架的定位系统。定位系统被配置成相对于轨道可调整地定位液体喷射处理头。在一些实施例中，定位系统包括附接到框架的机器臂或吊架(gantry)中的至少一个并且独立于框架可移动。在一些实施例中，第二框架被配置成接合轨道。第二框架在超高压液体喷射系统的操作期间相对于框架可移动。在一些实施例中，第二框架包括流体连接到超高压液体泵的液体储蓄器。在一些实施例中，液体储蓄器具有至少1000升的容量。

6、在一些实施例中，发电机被设置在第二框架上并且可操作地连接到超高压液体泵。在一些实施例中，液体喷射处理头被配置成在第二框架沿着轨道平移时处理轨道。在一些实施例中，系统包括流体连接到液体喷射处理头的喷嘴。在一些实施例中，液体喷射系统包括研磨料供给系统，所述研磨料供给系统被流体连接到液体喷射处理头并且被配置成将研磨料的流引入到液体喷射中。在一些实施例中，超高压液体泵被配置成产生至少20000psi(或可选地更高的界限，例如30000psi、40000psi、50000psi、60000psi、70000psi、80000psi、90000psi或100000psi)的液体喷射以用于轨道切割操作或翻新(re-profile)操作。在一些实施例中，超高压液体泵被配置成产生在200到2000psi之间的液体喷射以用于轨道清洁操作或表面处理操作(例如还能够用于低压应用)。

7、在另一方面，本发明以操作超高压液体喷射系统的方法为特征。方法包括相对于轨道定位具有流体连接到超高压液体泵的液体喷射处理头的可平移框架。方法还包括经由超高压液体泵将形成接触轨道的液体喷射的加压流体提供到液体喷射处理头。方法还包括相对于轨道平移液体喷射处理头，由此沿着轨道的平移的方向在轨道的线性长度上执行处理操作。

8、在一些实施例中，框架包括被配置成接合轨道的一个或更多轮子。在一些实施例中，超高压液体泵的运动对应于框架的平移。在一些实施例中，超高压液体泵被固定连接到框架。在一些实施例中，超高压液体泵被设置在从框架分开的单元上并且能够以与框架不同的速度移动。在一些实施例中，液体喷射处理头被配置成相对于地面平面以一角度将液体喷射提供到轨道。在一些实施例中，在轨道切割操作和翻新操作期间加压流体为至少20000psi，或可选地更高的界限，例如30000psi、40000psi、50000psi、60000psi、70000psi、80000psi、90000psi或100000psi。在一些实施例中，在轨道清洁操作或表面处理操作期间加压流体在200到2000psi之间。在一些实施例中，超高压液体泵被包括在第二框架中，所述第二框架在液体喷射系统的操作期间独立于第一框架可移动。在一些实施例中，方法进一步包括在液体喷射系统的操作期间以与框架不同的速度平移第二框架。

9、在一些实施例中，液体喷射处理头被配置成相对于地面平面以一角度将液体喷射提供到轨道。在一些实施例中，框架进一步包括流体连接到超高压液体泵的第二液体喷射处理头和第三液体喷射处理头。在一些实施例中，方法进一步包括，经由超高压液体泵将形成第二液体喷射和第三液体喷射的加压流体分别提供到第二液体喷射处理头和第三液体喷射处理头，所述第二液体喷射和第三液体喷射相对于地面平面分别以第二角度和第三角度接触轨道。在一些实施例中，超高压液体喷射系统包括与超高压液体泵流体连通的第四、第五和第六液体喷射处理头。在一些实施例中，方法进一步包括经由超高压液体泵将形成第四、第五和第六液体喷射的加压流体分别提供到第四、第五和第六液体喷射处理头，所述第四、第五和第六液体喷射相对于地面平面分别以第四、第五和第六角度接触轨道。

10、在另一方面，本发明以用于超高压液体喷射系统的弯曲喷射喷嘴为特征。弯曲喷射喷嘴包括被配置成接合轨道的框架。弯曲喷射喷嘴还包括相对于地面平面以不同角度附接到框架的至少两个液体喷射处理头。弯曲喷射喷嘴还包括超高压液体泵，所述超高压液体泵被流体连接到该至少两个液体喷射处理头并且被配置成将加压流体提供到该至少两个液体喷射处理头中的每个以形成接触轨道的一个液体喷射。在一些实施例中，该至少两个液体喷射处理头被定位成提供以一锐角彼此相交的液体喷射以创建具有不同轨迹的喷流，所述具有不同轨迹的喷流在处理操作期间在轨道上创建平滑抛光面(finish)而没有初始切割操作之后留存的结节(burls)。

11、在另一方面，本发明以操作超高压液体喷射系统的另一方法为特征。方法包括将可平移框架定位在从彼此以一距离间隔的两条轨道上，所述可平移框架具有(i)用于接触该两条轨道的一组轮子，以及(ii)流体连接到超高压液体泵的三个液体喷射处理头的两个组，三个液体喷射处理头的每个组针对两条轨道中的一个。方法还包括从超高压液体泵将形成接触两条轨道的三个液体喷射的两个组的加压流体提供到三个液体喷射处理头的两个组。方法还包括相对于轨道平移框架，由此沿着平移的方向在轨道的线性长度上执行处理操作。

12、在另一方面，本发明以可平移超高压液体喷射系统为特征。系统包括用于维持与轨道的机械接触的第一装置。系统还包括用于提供接触轨道的液体喷射的第二装置，第二装置被附接到第一装置并且被配置成距轨道维持一距离。系统还包括用于将加压液体供应到第二装置的第三装置，第三装置与第二装置流体连通。

13、在一些实施例中，本发明能够翻新轨道(例如维修或表面重修损伤的轨道区域或体积)、去除对于维护的需要并且在处理中去除仅小的宽度(例如约0.03mm)的轨道材料。在一些实施例中，“弯曲喷射”研磨性水喷射喷嘴能够使液体喷射呈扇形和/或以弯曲方式重定向水喷射。这样的弯曲喷射喷嘴能够通过使两个线形的或曲线形的水喷射以一锐角相交而形成，使得形成合并的喷流并且在遇到轨道之前以改变的轨迹流动，或能够经由另一装置被弯曲。在一些实施例中，本发明使用相对于彼此可以具有不同速度的两个连接的移动单元(例如它们可以具有不同的或间歇的运动，一个承载切割头以及另一个承载液体储蓄器)。在一些实施例中，切割头的运动能够具有多个分量(例如系统其自身沿着轨道的运动和吊架或臂相对于系统的运动)。在一些实施例中，水喷射切割头定位机构能够沿着被处理的一个或更多轨道滑动。在一些实施例中，轨道的表面能够用液体喷射(例如低于约20000psi(例如200-2000psi)的较低压力水喷射)处理表面。

14、使用以上独特特征中的一个或更多，(例如包括泵、流体供应、切割头等的)整个液体喷射系统能够在移动时作用并且处理一个或更多轨道(例如维修一个或更多轨道和在一个或更多轨道上执行预防性维护)。本发明能够因此提供快速的、便宜的并且清洁的方式来修复老旧或损伤的轨道，以及在现有轨道上执行预防性维护。本发明无论何时何地多数(包括在拐角附近和通过交叉路口)都能够执行处理。在一些实施例中，本发明从物流角度来看是高度灵活的，特别是当相比于地狱列车时更是如此，移动该地狱列车会非常艰难且耗费时间。在一些实施例中，本发明提供到轨道中的可忽略的热输入(例如轨道温度不超过90°c，这在轨道上不具有可感知的影响)，并且这能够增加产品和轨道的总的寿命。

15、在一些实施例中，本发明是环境友好的，例如能够使用循环的水、砂子和金属。在一些实施例中，相比于现有技术本发明产生低的噪声水平。在一些实施例中，本发明不产生任何火花，这能够使本发明独特地适合于在某些更高风险环境中(例如在化工厂附近、在隧道中以及在水路之上)对轨道进行表面重修。在一些实施例中，本发明产生高准确性的结果，这致使更少的重复工作或对要被执行的需要的更少的调整。在一些实施例中，本发明提供高质量的表面抛光，例如使用结节去除工具(其能够在主要切割操作被执行之后在轨道上操作)，和/或能够包括如在此描述的一个或更多“弯曲”喷射(或“弯曲喷射喷嘴”)。

16、在一些实施例中，本发明支持至少两种类型的处理：表面和翻新。表面处理能够包括仅去除化学层(例如非钢的或轨道材料)，并且对于这样的应用通常不使用研磨料。翻新能够包括去除路轨的表面层，并且对于这样的应用通常使用研磨料。在一些应用中，仅轨道的0.1-0.2mm被去除。在其他应用中，本发明能够去除1.0-2.0mm的轨道。这样的处理能够帮助轨道在需要进一步维修或更换之前再持续5-10年的正常使用。在一些实施例中，切割头能够被定位在远离轨道0.1mm到60mm之间(例如0.1mm、0.125”、0.5”或1.5”)的任何地方以用于切割应用。在一些其他实施例中，切割头能够被定位在远离轨道20-50cm之间任何地方以用于喷洒(spraying)应用。在一些实施例中，在切割头之后能够将磨光机器(例如使用砂纸)应用到轨道而不传递任何实质的热到路轨中。在一些实施例中，每条轨道的仅内部边缘被处理，因为外部边缘不接触轨道安装式列车的轮子并且因此不需要被处理。在一些实施例中，喷嘴的直径(例如孔口(orifice)尺寸)能够基于要被执行的操作选择。例如，能够使用约0.010”-0.045”的孔口尺寸，可选地0.010-0.025”，可选地0.010-0.016。在一些实施例中，能够使用具有孔口的约两倍到三倍大的直径的混合管。