用於道床的泡沫充填的方法和裝置的製作方法

2023-05-14 09:33:56

專利名稱：用於道床的泡沫充填的方法和裝置的製作方法
用於道床的泡沫充填的方法和裝置
本發明涉及這樣一種方法，其利用反應性塑料(Reaktivkunststoff) 而用於其下方布置有路基(Planum)的道床(Schotterbett)的道碴結構 (Schottergeruest)中的空腔的部分的或完全的泡沫充填 (Ausschaeumen)，其中，反應性成分(Reaktivkomponenten)在高壓混合 器中被混合，且其中，反應性混合物(Reaktivgemisch)的起動時間 (Startzeit)如此地調整，即，基本上直至反應性混合物到達路基時發泡 過程才開始。
傳統的鐵路軌道大致包括被放置在所謂的路基上的道床，在道床 中嵌入有可由木材、混凝土或者鋼材構成的枕木(Schwelle)，且在枕木 上固定有鐵軌。
但該已被證明可行的技術的 一 個大問題是由列車運行引起的道 床磨損。在此，磨損被理解為由巨大的動態的水平的和垂直的軌道力 (Gleiskraefte)所引起的道石(Schottersteine)的逐漸碎化。該碎化基本上 因如下原因而產生，即，道石可轉動且可相對彼此移動，其中，由在 此產生的過度壓力而使得微粒從道石上脫落。
道床的磨損最終導致須通過複雜且昂貴的維修措施來消除的軌 道撓曲和在鐵路軌道中的不平。在此，通過將道石補塞到軌道格下並 將所補塞的道石重新壓實來進行維修。
許多發明家已致力於該整個課題。
例如，文件DD 86201提出了如下任務，即，使側向移動阻力顯 著提高，並建議通過如下方式來固定枕木間空間，即，通過噴灑或澆 灌方法將可硬化的塑性樹脂以經計量的方式(dosierend)應用到路段 上，其中，塑料被粉碎或被澆灌成膜。這就是說，該專利描述了用於通過將在道碴結構的上部區域中的道石彼此粘結來改善對於水平軌 道力的道床穩定性的措施。
但是，在該專利中未描述用於改善對於垂直軌道力的穩定性的措
施o
與之相反，在文件DE-OS 20 63 727中建議了用於改善針對水平 的和垂直的軌道力的道床穩定性的措施。在該公開文件中，也應通過 粘合劑將道碴結構的各個道石粘結，從而抑制道石的轉動和移動。
然而在此兩種方法區別在於
關於水平軌道力的穩定性應該由此而被改善，即，側面地位於兩 根鐵軌之外的道碴結構"在任何情況下"直達約枕木底邊地在接觸部位 處被粘結。
關於垂直軌道力的穩定性應該由此而^^皮改善，即，在才允木基座下 方的區域中的道碴結構的空腔部分地或完全地直至到底土(Untergrund) 地-故填充(fuellen)並由此以面的方式將石塊粘結。
在此，應通過"降雨或灌溉，，來實現在道碴結構的上部區域中的道 石的接觸部位處的粘結。
直到底土的道石的面式的粘結應該通過粘合劑的"注射 (Injizieren)"來進行。
申請文件DE-OS 24 48 978、 US-A-3 942 448和EP-A-1 619 305 的發明人也許受到了文件DE-OS 20 63 727中的如下提示所引導，即， 將反應性塑料注射到道碴結構中。因為，文件DE-OS 24 48 978和 US-A-3 942 448都描述了具體的注射槍的實施形式。
不過，文件EP 1 619 305也涉及到泡沫槍，用於將反應性塑料注 射到道碴結構中。
甚至文件DE-OS 23 05 536(其原本的任務是作為維修措施的軌道 的提升)也描述了 一種特別的填充導管，用於將反應性塑料注射到鐵軌 和才允木之間的交叉點下方。
7但是，在所引用的文獻中所描述的填充導管、泡沫槍或者其它用 於將液態反應性塑料注射到道床的道碴結構中的裝置都有相同的問
題
它們易於因反應性塑料而堵塞且在每次注射後須利用溶劑、至少 利用水來衝洗且隨後利用空氣來吹乾，這是一種現今在生態上不再可 被接受的措施。而且用於注射裝置的清潔的時間耗費和在此無法避免 的原料損失在經濟性上同樣完全不值得討論。
因此，存在這樣的任務，即，開發合適的方法和合適的裝置，用 於利用反應性塑料來進行的道床的道碴結構中的空腔的已知地且完 全有意義的泡沫充填(就如在文件DE-OS 20 63 727中所描述的)，從而 防止在道碴結構中的道石的轉動和移動並由此引起道床壽命的顯著 提高，然而其中，用於反應性混合物的混合和排出系統的清潔 (Reinhaltung)可以在生態方面毫無缺陷且無原料損失的方式來進行。
本發明涉及一種利用反應性塑料來進行的、用於道床(其下布置有 路基)的道碴結構中的空腔部分的或完全的泡沫充填的方法，其中
a) 反應性成分糹皮以經計量的方式輸送給至少 一個高壓混合頭 (Hochdruckmischkopf)並在那裡被混合，且
b) 從高壓混合頭中排出的(ausgetragene)液態反應性混合物被以自 由流動的方式(frei fliessend)施加(auftragen)到道碴結構的表面上，
其特徵在於，
c) 使液態反應性混合物流動穿過道床直至達到路基，且
d) 隨後以如下方式使反應性混合物起泡(aufschaeumen)並由此而 升高，即
e) 如此地調整用於反應性混合物的起動時間，即，使得，基本上， 直至該反應性混合物到達路基，然後發泡過程才開始。
優選地，該反應性塑料為聚氨酯(Polyurethan)。路基是在軌道結構的上部結構(Oberbau)和下部結構(Unterbau)之 間的分隔層。在此，上部結構通常包括軌道、枕木(軌道固定在其上) 和道床(枕木位於其中)。
在此，下部結構指的是吸收上部結構的力並將其？ 1到土壤中的結 構的整體。
為了持久地確保下部結構的承載能力，通常須在下部結構和上部 結構之間引入額外的保護層。
所述保護層可用作為承載層，其將負載更好地分散到底土 (Untergrund)上；可用作為防凍層，特別是當底土由對霜敏感的 (frostempfmdlichen)土地構成時；並且，可用作為過濾和分隔層，其防 止道碴(Schotter)與下部結構的混合；並且，可用作為帶有低滲水性的 覆蓋物，從而保護對水敏感的土地免受地表水影響。
對於路基的進一步說明位於由Tetzlaff出版社出版的"Handbuch Gleis(軌道手冊)"，第2版2004, (ISBN 3-87814-804-6)的193-196頁 上。
道床理解為道石堆。優選地，道床為用於軌道設施的道床，也就 是說，在該道床的上部區域中布置有枕木，在其上又固定有鐵軌。為 了獲得高的道碴緻密度和壓緊力，道碴一般以層的方式被壓實。
在此，可使用不同顆粒大小(Koernung)的道碴。通常使用例如22.4 至63mm顆粒大小的道碴。必要時它也可與16至22mm顆粒大小的 道碴混合。
關於在軌道床中所使用的道碴顆粒大小的詳情位於由Tetzlaff出 版社出版的"Handbuch Gleis(軌道手冊)"，第2版2004， (ISBN 3-87814-804-6)的173-175頁上
道碴結構被理解為限定空腔的道床的道碴部分。


圖1至6示例性地顯示了所描述任務的解決方案。它們形象地說 明了一種利用反應性塑料，例如聚氨酯，以用於道床的道碴結構中的
9空腔的部分的泡沫充填的方法，其中，在道床的上部區域中布置有枕 木，在其上又固定有鐵軌。
在此，反應性成分被以經計量的方式輸送給至少 一個高壓混合頭 並在其中被混合，且隨後，在道床的上方通過該高壓混合頭本身而將 液態反應性混合物施加到道碴結構上，並且，使其流動穿過道床直至 到道床下方的路基。之後，反應性混合物起泡並因此而升高。為了實 現該過程，如此設定所謂的用於反應性混合物的起動時間，即，使得， 反應性混合物到達路基後，發泡過程基本上才開始。
利用根據本發明的方法，完完全全地滿足了所提出任務中所描述 的用於道床的道碴結構中的空腔的部分的泡沫充填(利用反應性塑料， 例如聚氨酯)以便防止道碴結構中的道石的轉動和移動的準則。在此重 要的是，使用高壓混合頭用於反應性成分的混合。
在高壓混合頭中，通過將壓力能轉化為流動能的噴嘴將成分噴灑 到小混合腔中，在該混合腔中，成分由於其高動能而彼此混合。在此，
在流入到噴嘴中時，成分壓力處於超過25bar的絕對壓力處，優選地 在30至300bar之間的範圍中。 一般來說，在噴射終結之後，藉助於 推桿(Stoessel)以機械的方式清潔混合腔。但也存在有利用空氣而被吹 排的混合頭。高壓混合頭的重要優點在於，這些混合頭可在每次噴射 (Schuss)後顯著更好地且無需使用溶劑地被清潔。
作為高壓混合頭，可考慮均為自動清潔式(selbstreinigend)的單、 雙或者三滑塊混合頭(Dreischiebermischkoepfe)。這就是說，在這些混 合頭構造形式中，通過滑塊以機械的方式來清潔整個混合和輸出系 統、除去反應性混合物，以使得，隨後不再需要複雜的衝刷和清潔過 程。
依賴於反應性混合物的混合任務困難程度而決定是使用單、雙還 是三滑塊混合頭。
在易於混合的原料系統中，單滑塊混合頭，例如在PUR(聚氨酉旨) 行業中普遍已知的所謂"凹槽混合頭(Nutenmischkopf)"，已完全足夠。
10對於較困難的混合任務，需要雙滑塊混合頭，例如Hennecke公 司的MT混合頭。
對於很難混合的原料系統，應使用三滑塊混合頭，例如Hennecke 公司的MX混合頭。在該高值混合系統中存在有用於混合腔區域的控 制滑塊、用於節流區的節流滑塊和獨立的用於輸出區域的滑塊。
利用這樣的混合頭不僅出色的混合是可能的，而且，通過獨立出 口通道，混合物排出也是完全層狀(laminar)且無飛濺的。
因此，優選地使用這樣的高壓混合頭，其具有獨立出口通道，且 通過其可層狀地且無飛濺地排出反應性混合物。
此外，對於這種新方法而言重要的是以過程優化的方式被調整的 反應性混合物起動時間。因為僅有這樣，才可能在道床上方將反應性 混合物施加到道碴結構上、使其流動穿過道床到達在道床下方的^各 基、並使其緊接著起泡並因此而升高。
起動時間優選地通過合成物(Rezeptur)中活化劑(Aktivator)的量來 設定。在合成物的中較高的比例導致短的起動時間，而較低的比例導 致長的起動時間。當活化劑單獨地被計量時，該方法尤其靈活 (flexible),因為由此可直接且靈活地對其它條件(道床高度、顆粒大小、 溫度)作出反應。
在此，原則上可使用在聚氨酯化學(PU-Chemie)中通用的普遍已知 的含胺的或有機金屬的催化劑(Katalysatoren)作為活化劑。但是，優選
優選地使用這樣的催化劑一一其與雨水反應形成生態上可接受的產物。
通過這些措施，可使PUR反應性混合物如此地流動穿過道床並在 其中起泡，即，使得在枕木下方的卸載錐體(Lastabtragungskegel)完全 地被泡沫充填而不會有相當數量的泡沫部分流到鄰近區域中，這又是 本發明經濟性的相當重要的標準。因此，利用這種新的令人驚訝地簡單的方法，在生態上完全可接 受的過程是可能的，而且其還在經濟性上有重大的優點，因為，在此 通過混合和排出過程絲毫不會出現原料損失。
該方法就此而言相當簡單，即，無需浸入到堆中的噴槍就可通 過自由流動令在僅向下受限的堆中的確定區域被泡沫充填。
反應性混合物的起動時間應為3至30秒，優選地為4至20秒， 特別優選地為5至15秒。在此，待調整的起動時間依賴於原料系統 的混合物粘性、道床的緊密度和顆粒大小，但首要地是依賴於道床高 度H，其可以為20至40cm,而在轉彎處也可以為70至80cm。此外， 道碴溫度也對流動特性有影響且因此對待調整的起動時間有影響。 合適的起動時間可容易地通過將所產生的泡沫錐體視作依賴於所選 擇的起動時間而根據經驗獲得。
為能考慮到這種相互關係，如已提到地，單獨地計量確定起動時 間的催化劑或活化劑並將其混合到系統中是有利的。在此，如下的不 同的變型是可行的，即，直接混入(Eingemischung)到混合腔中或者混 入到其中一個反應性主成分(多元醇(Polyol)或異氰酸酯(Isocyanat))的 供應管道中。
一種另外的變型在於，主成分中的一種設有基本活化作用 (Grundaktivierung)或基本催化作用且僅在需要時混合入另外的催化劑 或活化劑。
靈活性較低但由此而成本非常低的是這樣的變型，即，在其中， 活化劑以所期望的量被計量並混入到主成分(尤其為多元醇成分)的補 填量流(Nachfbellmengenstrom)中。
但原則上自然也可考慮使用預製的配方(Formulierung)，其中，催 化劑或活化劑已被混合到主成分中的一種(優選為多元醇成分)中，前 提是，該配方在存儲方面是穩定的。
在一個另外的方法優化中同樣可行的是，將路基和反應性塑料之 間的接觸面F的大小和在道床內起泡的反應性塑料的上升高度Zs加以改變，更確切地說，基本上通過所施加的反應性混合物的質量M來 加以改變，前提是，化學或物理參數，例如混合物粘性，起泡劑，且
由此，泡沫材料密度，是恆定的。所施加的質量M又由每個時間單位
的質量流^和計量時間to的乘積得出。
對於理想的流程而言，同樣非常重要的是，出自高壓混合頭的流
出口(Austritt)處的混合物排出儘可能為層狀的、從而確保基本上定向
在垂直方向上的不受幹擾的穿過道床的反應性混合物的通流
(Durchfliessen)，因為在紊亂的(turbulenten)飛'踐的混合物排出中，反應 性混合物在道碴結構中幾乎是在"奔跑(verkufen)"。在此，如已提到地， 混合頭結構形式起到重要的作用，但速度(混合物以該速度流出混合頭) 同樣很重要。對於層狀混合物排出而言所允許的速度很大程度上依賴 於混合物粘性。那麼，在混合物粘性超過1000mPas時，達10m/s的 流出速度完全是可能的。但是在混合物粘性小於500mPas時，僅約1 至3m/s是允許的。
優選地，如此地調整出自高壓混合頭出口的流出速度，即，使得 在混合頭流出口處反應性混合物呈層狀流。
混合頭出口和道碴結構之間的距離d也是額外的對層狀混合物排 出的影響量。在優化的條件下，例如，使用三滑塊混合頭以及約2至 5m/s的混合物流出速度和在500至1000mPas數量級中的混合物粘性， 則達50cm的距離完全是可行的。
j旦是優選地，距離應^"又為0.5至10cm。
在該新方法的另 一設計方案中，道床中的道石淨皮調溫 (temperieren)。這就是說，冬天在零下溫度時道石被力口熱而在盛夏中在 極高溫時被冷卻。
這是有利的，因為以這種方式可以獲得幾乎恆定的過程條件，例 如恆定的反應性混合物粘性和在反應動力學(Reaktionskinetik)中的恆 定性。道石理想的工作溫度在約20至50°C，優選地在25至40。C, 特別優選地在約30至35°C處。該新方法的 一個特別重要的應用是在道床的上部區域中被嵌入
且其上又固定有鐵軌(見圖3,4，5和6)的枕木的泡沫背襯 (Unterschaeumen)。
以這種方式，可將枕木下方的所謂的卸載錐體(通過該卸載錐體將 由列車行駛產生的軌道力導入到路基中)中的道石固定在其位置中，從 而使道石不再可轉動和移動，由此達到道床壽命的顯著提高。
枕木的泡沫背襯此時這樣地產生，即，反應性混合物在兩側鄰近 地在才光木旁(unmittelbarnebenden Schwellen)，且更確切地說，優選為 以同時的方式， 一皮施加到所述道碴結構上。
在此，有利的是，在枕木上的軌道的每個支座(Auflager)附近布置 有至少兩個注射點，因為負載從這些點出發通過枕木和道床而被引到 土壤中。在根據本發明的方法的一種優選的實施形式中，對於枕木上 的軌條(Gleisstrange)的每個支座，分別2至8個注射點應距離才光木上 的軌條的該支座不超過40cm。優選地，在枕木的兩個側面上各存在 有一半的注射點。
在關於原料使用方面被優化的過程中，甚至可考慮僅在該區域中 注射反應性混合物。但是更好的是，在整個枕木寬度上布置有額外的 注射點，以便可總體上減少由於負荷的橫向移動阻力和軌道下沉。然 而，在此每個枕木多於24個注射點則不再有意義，因為在這種情況 中每個注射點的輸入量太少，以至於不再能形成合適的泡沫火山筒 (Schaumschlote)。因此，在每個枕木處，反應性混合物應在4個至最 多24個點處、優選地在8個至最多20個點處被注射。
當僅有一個計量設備和一個混合頭可供使用時，存在這樣的可能 性，即，在該一個混合頭下遊布置所謂的"叉角"(見圖3和4)。在此， 涉及到簡單的至若干個出口管的流分配。但是，在此流速應至少為 0.5m/s,以便該叉角不會太快被堵塞。然而，該"叉角"不是自動清潔 式的且因此須不時地被更換。
14這樣的叉角的耐用時間依賴於反應性混合物的反應性
(Reaktivitaet)。因此，這種方法僅適用於低反應性的原料系統。
在此，這樣的"叉角，，可以是由塑料製成的便宜的一次性用品。在 "叉角，，由金屬製成的情形下，可在每次使用後對其進行爆燃 (ausbrennen)， 以^f更其可^皮再;欠^皮4吏用。
從投資費用而言無疑是較昂貴的解決方案在於，使用兩個計量設 備和兩個混合頭，其將反應性混合物同時施加到枕木的兩側(見圖5和 6)。然而在另一方面，這種方法有不受限制的適用性的優點。這就是 說，這種變型也可被用於極高反應性的原料系統。
在該方法的另 一設計方案中，混合物輸入(Gemischeintrag)沿枕 木，也就是說，基本上平行於枕木的縱軸(也就是說，在圖8中Y軸 的方向上)，並且優選地基本上以一次完成(in einem Durchgang)的方式 (其僅在橫越鐵軌期間相應地短暫地中斷)來進行。這就是說，在這些 時期中僅混合物排出被中斷，而混合頭的向前輸送不被中斷。
當僅有一個計量設備和一個混合頭可供使用時，同樣可行的是， 沿枕木、也就是說、基本上平行於枕木的縱軸(也就是說，在圖8中Y 軸的方向上)地進行混合物輸入。在此，反應性混合物優選地在每個枕 木側面等間距地在至少6個點處被注射。在此，優選地在沿圖8中的 Y軸的該至少6個位置中的每個位置處，在駛到沿枕木(在Y軸上)的 下一位置前，分別地首先在一 Y位置處在枕木兩側上輸入反應性混合 物。
當相應地關於枕木的縱軸鏡像對稱的兩個混合物輸入所用的、更 確切地說、相應地到達路基上所用的時長(Zeitablauf)在反應性混合物 的起動時間之內時，這種操作方式尤其可行。
該方法變型從關於設備花費的投資費用來看雖然比在兩個混合 頭情形下的設備花費價格便宜，但關於製造費用，也就是說，主要是 關於生產所需時間，則明顯是較不利的。
15在該方法另一設計方案中，沿枕木的混合物輸入(kg反應性混合 物/cm路程)是路程的(也就是在圖8中的Y的)函數，以使得在道碴結 構中升高的泡沫的上升高度Zs也是路程的(也就是在圖8中的Y的) 函數(對此見圖7和8)。
為了實現這一點，原則上有兩種可能性。 一方面，尤其地在帶有 枕木兩側的同時的混合物輸入的變型中，可以考慮，在混合頭進給恆 定情形下改變每個單位時間的混合物排出。但更簡單的是，在混合物 排出恆定情形下改變混合頭進給速度。
但是，在帶有沿枕木交替的混合物輸入的變型中，計量時間的逐 步的調整是更有意義的方法。
這種方法變型(上升高度Zs= f(Y),即平行於枕木縱軸的路程的函 數)使如下成為可能，即，如在圖7和8中所示，Zs從道床的一側到另 一側持續上升，其中，斜度為約2。至10。，優選3。至8。， 特別優選 4°至6。。這導致ZR同樣相應地從道床的一側至另一側而上升(再次參 看圖7和8)。 ZR= f(Y)即是在相鄰的枕木中的兩個泡沫山 (Schaumbergen)之間所形成的相交線。因此，可通過在泡沫山之間形 成的槽的該傾斜來進行位於泡沫山上的自由的道碴區域的排水，從而 可使得在整個道床中不會產生有害的積水。
一種用於道床排水的變型在於，將(在行駛方向上觀察的)的道床 中間線在一定程度上構造成分水嶺，也就是說，最大的上升高度Z^ax 位於枕木中部且排流槽從道床中間延伸至道床側面。
這使得雙倍大小的斜率(Gefaelle)成為可能。這種提高的斜率不僅 可導致改善的排水性，還可提供較大的有關局部傾斜角波動的公差寬 度(其完全可能由塑料道的上升高度公差所產生)。
在本發明的一個優選的設計方案中，在枕木的下端處的泡沫輸入 時刻道床截止且可在必要時緊接著繼續被填料。在這種情況下可直接 在枕木旁將反應性混合物輸入。由此，可更有針對性地僅使卸載錐體被泡沫充填，由此可使原料消耗稍許減少，其自然會對本方法的經濟 性產生積極的作用。
本發明還涉及一種利用反應性塑料而用於其下布置有路基的道 床的道碴結構中的空腔的泡沫充填的裝置，包括
a) 軌道車輛，和
b) 至少一個布置在軌道車輛上的用於含多元醇的反應性成分的計 量的計量設備，其通過管路與所屬的用於多元醇成分的容器以液壓方 式相連，和
c) 至少一個布置在軌道車輛上的用於異氰酸酯成分的計量的計量 設備，其通過管路與所屬的用於異氰酸酯成分的容器相連，和
d) 至少一個高壓混合頭，其通過管路與用於含多元醇的反應性成 分的計量設備和用於異氰酸酯成分的計量設備以液壓方式相連，和
e) 至少一個用於活化劑或催化劑的計量設備，其通過管路與用於 反應性成分中的一種的計量設備或所屬的容器、或者直接與高壓混合 頭以液壓方式相連。
在任何情況下，作為混合頭，自動清潔式高壓混合頭(不管是單滑 塊、雙滑塊還是三滑塊混合頭)是優選的。雖然也存在有空氣清潔式高 壓混合頭，但其使用將大大地、尤其在生態方面、減少所描述方法的 優點。
為了給高壓混合頭供應反應性成分，用於該兩種反應性成分(多元 醇和異氰酸酯)的計量設備須適合用於施加至少25bar，優選30至300 bar的絕對壓力。
為能夠靈活地對其它給定條件(道床高度、顆粒大小、溫度)作出 反應，活化劑的計量設備是重要的。最靈活的解決方案在於，將活化 劑單獨地計量到混合頭中。 一個備選的方案表現為向多元醇流注入 (Impfen)活化劑，其隨後通過多元醇噴嘴而被注射到混合腔中。但是 在此，活化劑僅可在噴射時間期間被注射，因為否則的話，其將在多元醇容器中以未經定義的方式積聚。向異氰酸酯流注入活化劑也是可 考慮的。
將活化劑計量到其中 一 種反應性成分的經計量的補填流
(Nachfbellstrom)中是一種較有利的且通常同樣實用的解決方案。以這 種方式，以帶有合適的活化作用(Aktivierung)的方式，成批裝料可供 使用。這種變型自然靈活性較低，因為在此無法在每次噴射中改變活 化作用。但是因為其它條件，如溫度、道床高度或者顆粒大小， 一般 也不會突然變化，所以這在需要時也是一種實用的解決方案。
活化劑的計量設備一般為合適的計量泵。但也可考慮其它的計量 形式。例如，也可藉助於預壓力和可靈活地^皮控制的、快速開關的閥 而將活化劑計量到反應性成分中的一種中。
為了在每個季節都可使用該裝置，在軌道車輛上還須布置有用於 道床調溫的設備。即，為了得到約15。C至35。C的理想的溫度以用於 發泡過程，須在寒冷的季節相應地加熱道床而在炎熱的夏日須冷卻道 床。
對於發泡過程而言同樣重要的是，將道床加以千燥，因為水會與 異氰酸酯反應，以使得在潮溼的道床中發泡過程完全不受控制地進 行。
因此，在本方法的一個優選的實施形式中，道床首先由經衝洗、 乾燥和壓實的道碴製成。乾燥的道床要麼隨後立即與根據本發明的出
自權利要求1的特徵相應地直接被進行泡沫充填，要麼在此期間以合 適的方式被覆蓋以防雨水，以便在直至進行泡沫充填的時刻之前使道 床保持乾燥。為了這個目的，可例如將防水布放置在乾燥的道床上。 也可考慮使用這樣的簡單的活動車廂，其在最簡單的情況中僅由帶有 蓋板和輪子的支架構成。這種變型的優點在於，顯然地，當道碴還未 位於軌道床中時，其可顯著更容易地被乾燥。否則，只有通過非常大 的能量消耗才可將直到路基的道碴加以乾燥。理想的是，泡沫充填機直接布置在製造道床的機器後面，從而使乾燥的道床始終直接地被進 4亍泡沫充i真。
當在軌道車輛上具有用於該至少一個混合頭的引導的手搡縱工
具(Handhabungsgeraete)可供使用時，同樣是有利的，因為自動清潔的 混合頭可能相對較重。這樣的混合頭的重量可能為10kg,但也完全可 能達50kg。
在該裝置的另外一種的設計方案中，也可為手操縱工具分配有傳 感器，以便定位混合頭。以這種方式，可使泡沫充填過程完全自動地 進行。
優選地，高壓混合頭的出口基本上定向在垂直的方向上(也就是 說，帶有相對於垂直線的最大為10。的傾斜角)，從而可將反應性混合 物儘可能層狀地(也就是在避免飛濺的情形下)以自由流動的方式在垂 直方向上排出。以另一種方式表達就是，高壓混合頭的出口基本上定 向成垂直於軌道車輛的行駛方向(也就是說，帶有相對於行駛方向的垂 線的最大為10。的傾^l"角)。
在該裝置的另一設計方案中，軌道車輛具有輪子，其中，沿高壓 混合頭的排出方向，高壓混合頭的出口位於輪子的在排出方向上的最 後的界限(hintersten Ausdehnung)之前最多為30cm，並且，特別優選地， 甚至凸出超過輪子在排出方向上的最靠後的界限。尤其特別優選地， 高壓混合頭的出口凸出超過輪子在排出方向上的最後界限達15cm， 尤其優選地超出達10cm。由此可實現，優選層狀的出自高壓混合頭 的混合物排出目標精確地落在道碴結構上，從而確保了大致定向上垂 直方向上的、不受幹擾的、穿過道床的反應性混合物的通流。因為在 紊亂的飛賊的混合物排出中，反應性混合物將在道碴結構的表面上方 廣闊地散布且反應性混合物幾乎是在道碴結構中"亂跑"。
藉助以下示意圖對本發明作進一 步說明。 其中
19圖l和圖2示例性地顯示了根據本發明的方法的原則上的流程，
圖3和圖4示例性地顯示了利用帶有在下遊的叉角的高壓混合頭 進行的枕木的泡沫背襯，
圖5和圖6示例性地顯示了利用一前一後的(Tandem)混合頭系統 進行的枕木的泡沫背襯，
圖7示例性地顯示了在截面A-A(與圖8相對應)中的帶有若干個 被加有泡沫背襯的枕木的軌道段，
圖8示例性地顯示了在截面B-B(與圖7相對應)中的道床，和
圖9示例性地顯示了一種根據本發明的利用反應性塑料(例如利 用聚氨酯)以用於道床的道碴結構中的空腔的部分的泡沫充填的裝置。
在圖1中，聚氨酯反應性成分從儲存容器經過計量設備(在圖中未 示出)藉助於連接管路2,3而被輸送給自動清潔式的高壓混合頭1並在 該處被混合。隨後，在道床5上方將液態反應性混合物4施加到道碴 結構6(也就是道床的道碴部分)上並使其流過道碴結構直至到達路基 7。
在混合物粘性為約600 mPa sec且排出速度為約3m/s時，在道碴 結構和混合頭出口之間的距離d為約50mm的情形下，混合物排出完 全是層狀且無飛濺的。
在圖2中所示的例子中，道床具有為約30cm的高度H。計量時 間為約2秒。在約4秒後，液態反應性混合物到達路基並在路基7上 在為約350cn^的面F上散布。又過約2秒後，聚氨酯反應性混合物 的化學反應開始(見圖4)。這就是說，用於聚氨酯反應性混合物的起動 時間同樣地為約6秒。通過化學反應產生起泡氣體(Treibgas),通過該 起泡氣體使反應性混合物起泡並上升穿過道床5中的道碴結構6。
起泡的反應性塑料的上升高度Zs為約25cm。在反應開始後約30 秒，發泡過程結束且反應性塑料硬化，由此在道床的道碴結構中形成
20由反應性塑料構成的火山筒(Schlot)9，在火山筒的範圍中道石8在其 位置中固定且因此既無法轉動也無法移動。
圖3示例性地顯示了根據本發明的方法的一個特別的應用，即， 枕木的泡沫背襯。在此，聚氨酯反應性成分從儲存容器經過計量設備 (在圖中未示出)藉助於連接管路2,3被輸送向自動清潔式的高壓混合 頭1並在該處被混合。在高壓混合頭1下遊布置有所謂的叉角10,借 助於叉角10可以關於布置在道床5的上部區域中的枕木12的垂直的 橫軸線(Querachse) 11對稱的方式將液態反應性混合物4施加到道碴結 構6上。混合物輸入以在兩側鄰近地在枕木12旁邊的方式而進行， 且更確切地說，在這種情況中，以同時的方式來進行。在該例中，在 枕木的每側上，枕木和進入道碴結構中的混合物進入流之間的側向距 離為約20mm。
在該應用中，同樣在道床5的上方將液態反應性混合物4施加到 道碴結構6上並使其流動穿過道碴結構直到路基7。
在混合物粘性為約600mPas且排出速度為約3m/s時，在約為 50mm的道碴結構6與出自叉角10的混合物出口之間的距離d的情形 下，混合物輸入完全是層狀且無飛賊的。
在該例中，道床同樣具有為約30cm的高度H。
計量時間為約2秒。在約4秒後，液態反應性混合物4到達路基 7並在路基上在圖4中所示的為約3500112的面F上散布。又過約2秒 後，聚氨酯反應性混合物的化學反應開始(同樣參看圖4)。這就是說， 聚氨酯反應性混合物的起動時間同樣為約6秒。
通過化學反應產生起泡氣體，通過該起泡氣體使反應性混合物起 泡並上升穿過道床5中的道碴結構6。經起泡的反應性塑料的上升高 度Zs為約25cm。
在反應開始後共約30秒後，發泡過程結束且反應性塑料硬化， 由此在道床的道碴結構中產生了由反應性塑料形成的火山筒狀物9(同 樣參看圖4)，其一直伸到枕木12的下部區域中且在枕木12下方所謂的卸載錐體中的道石8被固定在其位置中且被緊固以防止轉動和移 動。
力所引起的邊緣壓力且由此又防止了道石的磨碎，從而顯著提高道床 的壽命。
圖5和6顯示了布置在道床5上部區域中的枕木12的泡沫背襯 的一種變型。在此，聚氨酯反應性成分同樣地從儲存容器、但在該情 況中經過兩個計量設備(在圖中未示出)而被輸送至兩個高壓混合頭 la，lb並在該處^皮混合。
出自兩個高壓混合頭la,lb的混合物排出又以相對於枕木12的垂 直的橫軸線11對稱的方式、且更確切地說、優選以同時的方式來進 行。枕木和進入到道碴結構中的各混合物進入流之間的側向距離為約 20mm。直到約50mm的較大的側向距離使得混合頭引導系統(見圖9) 的顯著地更大的允差成為可能且是完全允許的。該方法流程與已在圖 1和2及3和4中所描述的相同。道床高度H也為30cm。
但是，在該例中計量時間稍許較長。其為約2.5秒。由此，液態 反應性混合物穿過道床結構的通流時間變為約5秒，但是總是還在為 6秒的起動時間之內。路基上的被液態反應性塑料所浸潤的面F同樣 相應地較大，如在圖6中所示。此時，它為約440cm2。上升高度Zs 也變大。此時，其大約相應於30cm的道床高度。
圖7示例性地顯示了帶有若干個被加有泡沫背襯的枕木12a,12b 的軌道段。在此特別清楚的是，枕木12a,12b下方卸載區域內的道石 是如何通過聚氨酯塑料而被固定在其位置中的。圖7還顯示了，在枕 木下方在各個塑料火山筒9a，9b之間形成有槽13a,13b。
在與圖7相對應的圖8中，顯示了這樣一種解決方案，在其中， 通過槽13a，13b來促進排水。
(圖7是圖8中的截面A-A而圖8是圖7中的截面B-B)在該例中，枕木12a，12b下方的塑料火山筒9a,9b之間的槽13b 橫向於道床5而傾斜。以這種方式，在塑料火山筒9a，9b上方的自由 的道碴區域中無法形成積水(其也許是有害的)。
在所示的例子中，傾斜角為約5°。在該例中，最大可能的傾斜角 大致由枕木長度和枕木厚度所確定，因為最大可能的上升高度差(ZSmax
-Zsmin)大約對應於枕木厚度。因為，在任何情況下，Zs,須仍足夠高
以使得枕木下方於該位置處仍存在有無缺陷地被泡沫充填的卸載錐
體而Zs^x又應基本上不超過道床高度。
因為(Zs脂x - Zs^)近似與(Zr^ - Z歸J成比例，則對於排水槽也可 得出相應的傾斜角。
圖9示例性地顯示了一種根據本發明的利用反應性塑料、例如利
用聚氨酯以用於道床5的道碴結構6中的空腔的部分的泡沫充填的裝 置20。
在帶有驅動裝置22的軌道車輛21上布置有用於反應性成分的容 器23和雙計量設備24。此外，用於帶有兩個混合頭26的一前一後式 混合頭系統的三坐標混合頭引導系統25也位於軌道車輛21上。容器、 雙計量設備和混合頭之間的連接管路在該圖中未示出。
為了沿枕木27引導混合頭26, Y坐標引導是必須的。
一方面為了將混合頭26提升到鐵軌28上，且特別是為了將混合 頭定位到相對道碴結構6的所必需的距離中，Z坐標引導是必須的。
因為軌道線路不僅以直線的方式伸延，而且還包含曲線，所以X 坐標引導也是必須的。
為了使自動運行成為可能，混合頭引導系統還關聯有傳感器29， 其將枕木和鐵軌的位置傳輸給上級的(uebergeordneten)控制儀器30並 控制混合頭引導系統25的X-,Y-,Z-運動。
為實現這一點，脈沖線路(由虛線所示)從傳感器29通向控制儀器 30並從其而通向混合頭引導系統25。當枕木區域的泡沫充填完成時，控制儀器30給出脈衝到軌道車
輛21的驅動裝置22,從而，行駛到下一個枕木位置。
在軌道車輛21上還布置有調溫儀器31。通過在圖中未示出的溫 度傳感器，道石的溫度被傳輸給控制儀器30，其又在需要時接通調溫 儀器31。對發泡過程而言理想的溫度位於約30。 C處。這就是說，在 冬天，道石須被j口熱而在大的暑熱下須被冷卻。
藉助於在圖中未示出的指示器，容器23和雙計量設備25的狀態 (壓力、溫度、填充狀態)同樣被監察並被傳輸給控制儀器30，其在超 過公差時或者發出信號或者？I入相應的措施(儘管在圖中未示出)。
圖9同樣顯示了優選的實施形式，其中，在出自高壓混合頭的排 出方向上(也就是，基本上在垂直方向上)，出自高壓混合頭26的出口 凸出超過輪子的在排出方向上的最後的界限(也就是，輪子與軌道28 的接觸點)。由此可實現，優選層狀的混合物排出自高壓混合頭而目標 精確地落在道碴結構上，從而確保了穿過道床的反應性混合物的基本 上定向在垂直方向上的不受幹擾的通流。
2權利要求
1.一種利用反應性塑料以用於在其下方布置有路基(7)的道床的道碴結構中的空腔的部分的或完全的泡沫充填的方法，其中a)反應性成分被以經計量的方式輸送給至少一個高壓混合頭(1，26)並在該處被混合，且b)從所述高壓混合頭中排出的液態反應性混合物(4)被以自由流動的方式施加到所述道碴結構(6)的表面上，其特徵在於，c)使所述液態反應性混合物流動穿過所述道床(5)直到所述路基(7)，且d)隨後這樣地使所述反應性混合物起泡並因此而升高，即，e)如此地調整用於所述反應性混合物(4)的起動時間，即，使得，基本上直到所述反應性混合物到達所述路基(7)時發泡過程才開始。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於，用於所述反應性混 合物的起動時間為3至30秒。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述起動時間 由被單獨計量入所述高壓混合頭中且被混入的催化劑或活化劑所確 定。
4. 根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述起動時間 由被單獨注入到主成分中的一種的計量流中的催化劑或活化劑所確 定。
5. 根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述起動時間 由被單獨計量到所述反應性成分中的一種的補填量流中且被混入的 催化劑或活化劑所確定，其中，所述反應性混合物隨後被供應給工作谷喬。
6. 根據權利要求1至5中任一項所述的方法，其特徵在於，通過 反應性混合物(4)的被施加質量的調整來確定所述路基(7)與反應性塑料之間的接觸面F的大小以及在所述道床(5)內起泡的反應性塑料的 上升高度Zs。
7. 根據權利要求1至6中任一項所述的方法，其特徵在於，所述 反應性混合物以0.5至10m/s，優選1至8m/s，特別優選以2至5 m/s 的速度從所述至少 一個高壓混合頭中流出。
8. 根據權利要求1至7中任一項所述的方法，其特徵在於，所述 至少一個高壓混合頭和所述道碴結構之間的距離d最大為50cm,優 選地最大為30cm，特別優選地最大為10cm。
9. 根據權利要求1至8中任一項所述的方法，其特徵在於，所述 所述道床中的道石淨皮調溫。
10. 根據權利要求1至9中任一項所述的方法，其特徵在於，所 述反應性混合物在兩側鄰近地在枕木旁、更確切地說、同時地被施加 到所述道碴結構上。
11. 根據權利要求IO所述的方法，其特徵在於，混合物輸入沿著 所述枕木的縱向方向且基本上一次完成地進行，其中，在橫越鐵軌期 間所述混合物輸入相應地短暫地中斷。
12. 根據權利要求1至9中任一項所述的方法，其特徵在於，在 所述道床的上部區域中布置有枕木(12，12a,12b,27)，並且，所述混合物 輸入沿著所述枕木的縱向方向雙步驟地，更確切地說，相應地從所述 枕木一側到另 一側地交替地進行。
13，根據權利要求11或12中任一項所述的方法，其特徵在於， 沿著所述枕木的混合物輸入(kg/cm)是沿著所述枕木的縱向方向的路 程的函數，以使得升高的泡沫的上升高度Zs也是沿著所述枕木的縱向 方向的路程的函悽t。
14. 根據權利要求13所述的方法，其特徵在於，Zs從所述道床的 一側到另一側持續地升高，其中，斜度為2。至10。。
15. —種利用反應性塑料而用於其下方布置有路基(7)的道床(5) 的道碴結構(6)中的空腔的泡沫充填的裝置(20),包括a) 軌道車輛(21)，和b) 至少一個布置在所述軌道車輛上用於含多元醇反應性成分的計 量的計量設備(24),其通過管路與所屬的用於多元醇成分的容器(23) 以液壓方式相連，和c) 至少一個布置在所述軌道車輛上用於異氰酸酯成分的計量的計 量設備，其通過管路與所屬的用於所述異氰酸酯成分的容器相連，和d) 至少一個高壓混合頭(26),其通過管路與用於所述含多元醇反 應性成分的計量設備和用於所述異氰酸酯成分的計量設備以液壓方 式相連，和e) 至少一個用於活化劑或催化劑的計量設備，其通過管路與用於 所述反應性成分中的 一種的計量設備或所屬容器以液壓方式相連或 者直接地與所述高壓混合頭以液壓方式相連。
16. 根據權利要求15所述的裝置，其特徵在於，在所述軌道車輛 上存在有包含由多元醇和所述活化劑或催化劑組成的混合物的工作 容器，並且，所述工作容器通過管路與另外的用於多元醇成分的計量 設備並與用於所述多元醇成分的儲存容器並且與用於所述活化劑的所述計量設備和儲存容器以液壓方式相連，其中，在所述計量設備和 所述工作容器之間存在有將所述活化劑或催化劑混入到多元醇流中的混合裝置。
17. 根據權利要求16所述的裝置，其特徵在於，在所述軌道車輛 上還布置有用於所述道床的調溫的設備(31)。
18. 根據權利要求15至17中任一項所述的裝置，其特徵在於， 在所述軌道車輛上還布置有用於使所述道床乾燥的設備。
19. 根據權利要求15至18中任一項所述的裝置，其特徵在於， 在所述軌道車輛上還布置有用於所述至少一個高壓混合頭的引導的 手操縱工具(25)。
20. 根據權利要求19所述的裝置，其特徵在於，還為所述手操縱 工具(25)分配有用於獲取布置在所述道床上的枕木(27)或鐵軌(28)的 位置的傳感器(29)。
21. 根據權利要求15所述的裝置，其特徵在於，所述軌道車輛具 有輪子，其中，在出自所述高壓混合頭的排出方向上出自所述高壓混 合頭的出口位於所述輪子的在排出方向上的最後的界限之前最多 30cm且優選地甚至凸出超過所述輪子的在排出方向上的最後的界P艮。
22. 根據權利要求15所述的裝置，其特徵在於，出自所述高壓混 合頭的出口基本上垂直於所述軌道車輛的行駛方向而定向。
全文摘要
一種利用反應性塑料以用於其下方布置有路基(7)的道床的道碴結構中的空腔的部分的或完全的泡沫充填的方法和裝置，其中，反應性成分在高壓混合器(1，26)中被混合，且其中，反應性混合物(4)的起動時間如此地被調整，即，使得基本上當反應性混合物到達路基(7)時發泡過程才開始。
文檔編號E01B1/00GK101663437SQ200880013000
公開日2010年3月3日 申請日期2008年4月12日 優先權日2007年4月24日
發明者A·彼得森, J·沃思, W·波利克 申請人:亨內克股份有限公司