专利名称：导电轨的制作方法
技术领域：
本发明涉及导电轨组件，其包括主要为铝和不锈钢的结构。
背景技术：
导电轨用于轨道交通运输系统中，将电力传送至轨道车辆。导电轨可以由实心(solid)钢型材制成，或由铝型材和钢型材的组合制成以利用铝的高导电率和质轻特性。本发明包括新型导电轨结构，以及在导电轨应用中组合两个铝型材和一个不锈钢型材的方·法。导电轨(又名电力轨或第三轨)用于轨道交通运输系统中，将电力传送至轨道车辆。导电轨的原始设计追溯至托马斯·爱迪生1882年的263，132号美国专利。导电轨的进展是由轨道车辆的电力需求以及对改善整体电力系统的安全性和效率的需求所决定的。当今世界范围内主要通用以下三种类型的电力轨1)由实心钢制成的与托马斯 爱迪生的专利所公开的电力轨相似的电力轨；2)包括钢轨型材和两个栓接在钢轨网络上的挤出铝型材的电力轨，这种设计在业内称为“复合轨”(clad rail);以及3)具有不锈钢盖子的铝轨。第二和第三类型的电力轨中包含铝，因为铝的导电率远高于钢。铝是排在银和铜之后导电率第三高的金属。已证明铝对该应用而言是划算的选择。在设计中加入铝可以在基本上不增加成本的情况下提高导电率，由此降低长距电力输送过程中的电力损失。此外，基于铝的设计相对于基于实心钢的设计而言质量轻得多。本发明包括两个铝支撑部分和一个不锈钢盖子部分。铝支撑部分用于给本发明的导电轨提供需要的形状和导电率。不锈钢盖子用作磨损表面。为防止集电靴对导电轨的损害，需要使用磨损表面，集电靴从轨道车辆上延伸并在火车移动时在导电轨上运行。
发明内容
第一方面，本发明包括导电轨组件，该导电轨组件包括盖子；限定有肋部的第一支撑构件；限定有凹部的第二支撑构件；其中第一和第二支撑构件中每一个的部分在所述盖子中摩擦配合或压缩配合，并且其中第一支撑构件的肋部设置于第二支撑构件的凹部中。另一方面，本发明包括导电轨组件，该导电轨组件具有沿第一和第二支撑构件之间的接缝设置的摩擦搅拌焊和/或将第一和第二支撑构件固定在一起的螺栓。另一方面，本发明包括导电轨组件，其中盖子限定导电轨组件的顶部，摩擦搅拌焊设置在导电轨组件的底部上。
另一方面，本发明包括导电轨组件，其中第一和第二支撑构件为铝的，盖子为不锈钢的。另一方面，本发明包括导电轨组件，该导电轨组件还包括铜元件，该铜元件设置在第一和第二支撑构件之间，或设置在由第一和第二支撑构件中的一个或多个所限定的管道之内或之中。另一方面，本发明包括导电轨组件，该导电轨组件还包括设置在盖子和支撑构件之间的不含氧化物的膏剂。另一方面，本发明包括用于制造导电轨组件的方法，该方法包括绕各自的纵轴旋转第一和第二细长的支撑构件，由此第一和第二细长的支撑构件可以在顶部盖子中压缩配合；在第一和第二细长的支撑构件的各自底部之间的接缝上放置摩擦搅拌焊。另一方面，本发明包括用于制造导电轨组件的方法，其中第一和第二支撑构件为铝的，盖子为不锈钢的。·
另一方面，本发明包括用于制造导电轨组件的方法，该方法还包括在盖子和支撑构件之间施加不含氧化物的膏剂。另一方面，本发明包括用于制造导电轨组件的方法，该方法还包括将铜元件(I)设置在第一和第二支撑构件之间，或2)由第一和第二支撑构件所限定的管道之中。
附图
描述为更容易理解和实施本发明，参照以下附图对本发明进行描述，该描述仅用于阐述目的而不构成限制。图I为本发明优选实施方式导电轨的剖视图。图2A为图I所示导电轨的局部分解剖视图。图2B为图I所示导电轨的另一剖视图。图3A为图I所示导电轨的局部分解俯视透视图。图3B为图I所示导电轨的俯视透视图。图4为图I所示导电轨的另一俯视透视图。图5为图I所示导电轨的仰视透视图。图6A为本发明另一优选实施方式的导电轨的局部分解剖视图。图6B为图6A所示导电轨的剖视图。
优选实施方式的详细描述在以下详细描述中，参照了附带实施例和附图，这些附带实施例和附图构成本发明的一部分并举例说明了具体的实施方式，在这些具体的实施方式中发明主题得以实施。这些实施方式描述得足够详细以使本领域技术人员能够实施，可以理解的是，在不超出发明主题范围的情况下，可以利用其它实施方式，并可以做出其他的结构上或逻辑上的改变。仅为方便起见，发明主题的这些实施方式可以单独地和/或共同地称为“发明”，并且，如果事实上公开了一个以上的实施方式，并不意味着将本申请主动限定至单一发明或发明概念。因此，以下描述不应狭义地理解，发明主题的范围由后附的权力要求和其等同的技术方案所限定。图I至5阐明了本发明优选实施方式导电轨10，其包括盖子12，以及第一支撑构件14和第二支撑构件16。优选地，盖子12由不锈钢，更优选地，由430不锈钢或其等同物制成。第一支撑构件14和第二支撑构件16优选地由铝，更优选地由6101-T6电子级铝或其等同物制成。如图2A、2B、3A和3B中所示，通过将第一支撑构件14和第二支撑构件16中的每一个沿各自纵轴旋转以使各自的顶部部分22和24配合至盖子12中进行组合，第一支撑构件14和第二支撑构件16与盖子12组合在一起。接着，如前述附图所示，第一支撑构件14限定肋部18，肋部18沿第一支撑构件14纵向延伸，并配合至优选由第二支撑构件16所限定的通道，槽或其它细长凹部20中。这种由肋部18和通道20提供的摩擦配合的键式结构可以沿着导电轨10的长度连续地或间歇地提供。在具有或不具有其他部件的情况下，第一支撑构件14和第二支撑构件16在配合 至盖子12中之后优选地通过焊接和/或诸如哈克(huck)螺栓之类的其它紧固件结合在一起，更优选地，第一支撑构件14和第二支撑构件16通过摩擦搅拌焊(FSW)沿着第一支撑构件14和第二支撑构件16的底面，优选地，沿着第一支撑构件14和第二支撑构件16底面之间的接缝在导电轨10的整个长度上结合在一起，形成纵向焊缝26。图6A和6B阐明了本发明另一优选实施方式导电轨30，其分别包括盖子32，以及第一支撑构件34和第二支撑构件36。优选地，盖子32由不锈钢，更优选地，由430不锈钢或其等同物制成。第一支撑构件34和第二支撑构件36优选地由铝，更优选地由6101-T6电子级铝或其等同物制成。导电轨30还包括导电率增强元件46，该导电率增强元件46优选地设置在分别由第一支撑构件34和第二支撑构件36所限定的凹槽42和44中。增强元件46优选由铜制成，其在图中具有圆形的截面，但是，根据导电轨30的设计要求和/或导电轨30的整体导电率水平要求，其还可以具有其它形式或形状。如图6A和6B中所示，通过将第一支撑构件34和第二支撑构件36中的每一个沿各自纵轴旋转以使各自的顶部部分38和40配合至盖子32中进行组合，第一支撑构件34和第二支撑构件36与盖子32组合在一起。接着，如前述附图所示，第一支撑构件34限定肋部31，肋部31沿第一支撑构件34纵向延伸，并配合至优选由第二支撑构件36所限定的通道，槽或其它细长凹部33中。这种由肋部31和通道33提供的摩擦配合的键式结构可以沿着导电轨30的长度连续地或间歇地提供。此外，在图6A和6B所示的装配过程中，增强元件46设置或固定在凹槽42和44之间，由此，在装配完成后，增强元件优选地完全设置在由凹槽42合44形成的管道48之中。以与上述导电轨10相同的方式，在第一支撑构件34和第二支撑构件36配合至盖子32中并且增强元件46如上述那样设置在管道48中之后，第一支撑构件34和第二支撑构件36优选地通过焊接和/或诸如哈克螺栓之类的其它紧固件结合在一起，更优选地，第一支撑构件34和第二支撑构件36通过摩擦搅拌焊(FSW)沿着第一支撑构件34和第二支撑构件36的底面，优选地，沿着第一支撑构件34和第二支撑构件36底面之间的接缝在导电轨30的整个长度上结合在一起，形成纵向焊缝。导电轨组件10的整体导电率水平优选地为I. 4微欧/英尺、2. O微欧/英尺或4微欧/英尺，其中导电轨组件10整体的横截面积和形状以及第一支撑构件34和第二支撑构件16的横截面积和形状都可以调整，以向整体导电轨组件10提供所需要的导电率水平。本发明导电轨10和/或30的导电率可以通过改变其部件的横截面积而设置为任何合理值。如果需要得到不同于标准值(即，1.4微欧/英尺)的导电率，在设计中只使用铝和不锈钢的情况下需要改变轨道的几何排列。然而，在设计中通过使用诸如铜这样的第三元件，例如导电率增强元件46，也可以在保持图6A和6B所示的几何包络面不变的情况下完成对导电率的改变。虽然未示出，但是优选地在不锈钢部件和铝部件之间，以及这些部件和任何其它不同的金属边界之间，例如在铜和应用于导电轨组件10和/或30中的其它金属部件之间使用非氧化物膏剂或不含氧化物的膏剂(如可从Sanchem公司获得的不含氧化物的膏剂)，以防止不同材料之间的电偶腐蚀。在以上详细描述中，各个特征在单一实施方式中集合在一起以对所揭示的内容进行梳理。这种揭示方法不应解释为表明本发明要求保护的实施方式需要比各个权利要求中明确记载的特征更多的特征。相反，如权利要求所反映的那样，发明主题的特征少于单一实施方式的所有特征。因此，以下权利要求结合至详细描述中，同时每个权利要求自身作为一 个单独的实施方式。
权利要求
1.导电轨组件，其包括 盖子; 限定有肋部的第一支撑构件； 限定有凹部的第二支撑构件； 其中所述第一支撑构件和所述第二支撑构件中每一个的部分在所述盖子中摩擦配合或压缩配合，并且其中所述第一支撑构件的所述肋部设置于所述第二支撑构件的所述凹部中。
2.如权利要求I所述的导电轨组件，其包括 沿所述第一支撑构件和所述第二支撑构件之间的接缝设置的摩擦搅拌焊和/或将所述第一支撑构件和所述第二支撑构件固定在一起的螺栓。
3.如权利要求2所述的导电轨组件，其中所述盖子限定所述导电轨组件的顶部，所述摩擦搅拌焊设置在所述导电轨组件的底部上。
4.如权利要求I所述的导电轨组件，其中所述第一支撑构件和所述第二支撑构件为铝制成的，所述盖子为不锈钢制成的。
5.如权利要求3所述的导电轨组件，其中所述第一支撑构件和所述第二支撑构件为铝制成的，所述盖子为不锈钢制成的。
6.如权利要求I所述的导电轨组件，其还包括铜元件，该铜元件设置在所述第一支撑构件和所述第二支撑构件之间，或设置在由所述第一支撑构件和所述第二支撑构件中的一个或多个所限定的管道之内或之中。
7.如权利要求3所述的导电轨组件，其还包括铜元件，该铜元件设置在所述第一支撑构件和所述第二支撑构件之间，或设置在由所述第一支撑构件和所述第二支撑构件中的一个或多个所限定的管道之内或之中。
8.如权利要求4所述的导电轨组件，其还包括铜元件，该铜元件设置在所述第一支撑构件和所述第二支撑构件之间，或设置在由所述第一支撑构件和所述第二支撑构件中的一个或多个所限定的管道之内或之中。
9.如权利要求5所述的导电轨组件，其还包括铜元件，该铜元件设置在所述第一支撑构件和所述第二支撑构件之间，或设置在由所述第一支撑构件和所述第二支撑构件中的一个或多个所限定的管道之内或之中。
10.如权利要求4所述的导电轨组件，其还包括设置在所述盖子和所述支撑构件之间的不含氧化物的膏剂。
11.如权利要求5所述的导电轨组件，其还包括设置在所述盖子和所述支撑构件之间的不含氧化物的膏剂。
12.用于制造导电轨组件的方法，该方法包括 绕各自的纵轴旋转第一细长的支撑构件和第二细长的支撑构件，由此所述第一细长的支撑构件和所述第二细长的支撑构件可以在顶部盖子中压缩配合；以及 在所述第一细长的支撑构件和所述第二细长的支撑构件的各自底部之间的接缝上放置摩擦搅拌焊。
13.如权利要求12所述的用于制造导电轨组件的方法，其中所述第一支撑构件和所述第二支撑构件为铝制成的，所述盖子为不锈钢制成的。
14.如权利要求12所述的用于制造导电轨组件的方法，该方法还包括在所述盖子和所述支撑构件之间使用不含氧化物的膏剂。
15.如权利要求12所述的用于制 造导电轨组件的方法，该方法还包括将铜元件设置在所述第一支撑构件和所述第二支撑构件之间。
16.如权利要求12所述的用于制造导电轨组件的方法，该方法还包括将铜元件设置在由所述第一支撑构件和所述第二支撑构件所限定的管道中。
17.如权利要求13所述的用于制造导电轨组件的方法，该方法还包括将铜元件设置在所述第一支撑构件和所述第二支撑构件之间。
18.如权利要求13所述的用于制造导电轨组件的方法，该方法还包括将铜元件设置在由所述第一支撑构件和所述第二支撑构件所限定的管道中。
全文摘要
用于轨道交通运输系统中以将电力传送至轨道车辆的导电轨组件，其包括优选由铝制成的第一和第二支撑部分，第一和第二支撑部分向导电轨组件提供轨道形状和导电率；以及优选由不锈钢制成的盖子部分，盖子部分提供防止集电靴对导电轨的损害的耐磨表面，集电靴从轨道车辆上延伸并在导电轨上运行。第一支撑部分具有肋部，第二支撑部分具有凹部。在组件中，第一支撑部分的肋部优选地设置在第二支撑部分的凹部之内。两个支撑部分的一部分在盖子中摩擦配合或压缩配合，并且搅拌摩擦焊优选地沿着第一和第二支撑部分之间的接缝设置在组件的底部上。
文档编号B60M1/30GK102917913SQ201080064291
公开日2013年2月6日 申请日期2010年12月30日 优先权日2009年12月31日
发明者克瀚·斯罗古鲁, 大卫·梅菲尔德 申请人:L.B.福斯特公司