CN107034750A - 轨枕立螺栓拔出设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轨枕失效立螺栓凿锚技术。本发明公开了一种轨枕立螺栓拔出设备，其技术方案包括电源装置和高频加热线圈，所述电源装置与高频加热线圈电连接，所述电源装置输出的高频电流通过所述高频加热线圈产生高频磁场，所述高频加热线圈利用涡流加热所述立螺栓，融化立螺栓周围的填充物。本发明采用高频加热技术使立螺栓发热，热量传递到硫磺、砂子、水泥混合物后达到一定温度就会软化变成泥状，可以非常方便取出立螺栓。过程中轨枕不会受到任何的损伤，也不需要加水等，拔出立螺栓后可以在短时间内进行重新锚固新的立螺栓。本发明还具有设备结构简单、方便灵巧、成本低、效率高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及轨道维护设备技术领域，特别涉及轨枕失效立螺栓凿锚技术，具体是一种轨枕立螺栓拔出设备。
背景技术
轨枕是铁路最基础的设备，通过立螺栓、扣件等其他配件组合，将钢轨连接在一起并固定在轨枕上。一般每根轨枕上有四根立螺栓是***轨枕孔洞中的，通过硫磺、砂子、水泥按一定比例混合填充后进行高温融合与轨枕粘连锚固在轨枕上形成一个整体，分别用于固定两根钢轨。混凝土轨枕中的立螺栓，尤其是最外侧的立螺栓，由于受到日常的风吹日晒，特别是旅客列车排放的污水，对固定钢轨的立螺栓产生严重的腐蚀。轨枕面以上的立螺栓部分，由于有扣件等连接部件，在日常养护过程中很难实施防腐处理。经过长时间的腐蚀，立螺栓端部直径减小，行业上称之为“失效立螺栓”。由于立螺栓的直径减小，造成强度减低，稳定钢轨的力减小，可能造成钢轨之间的几何尺寸变化，危及行车安全。因此，必须对这种失效立螺栓及时更换，才能保证列车运行安全，这就需要对失效立螺栓进行拔出。
现有技术中，应用最广的立螺栓拔出设备是一种带有空心钻头的钻孔机，也就是工程上常用的水钻。其缺点一是因水钻的转速比较高，而且立螺栓锚固深度比较长，对操作者的经验要求比较高，很容易卡钻，在反作用力的作用下很容易伤人，同时当卡钻后很难取出，特别是开通前卡钻，因自身长度侵入限界，危及行车安全。二是由于水钻的钻头不能够钻出内腔大口径小的孔，在锚固前必须用钎子将剩余部分冲掉，以提高锚固后立螺栓的抗拔力，这就造成水钻拔栓效率低。三是由于操作时钻头摩擦产生高温，必须用水进行降温，形成钻取后轨枕潮湿，不能及时进行重新锚固，只能用喷灯烤或自然晾干后才能重新锚固，受到施工天窗点的限制(施工天窗点就是铁路局根据列车运输情况，同时保证作业人员人身安全而规定的轨道维护操作时间，其他时间不允许在铁道线路上干活)，造成取出后到锚固前之间的时间比较长(基本上超过24小时)，此时，立螺栓的缺失不能保证两根钢轨之间的几何尺寸，危及行车安全。
发明内容
本发明的目的在于提供轨枕立螺栓拔出设备，以解决现有技术存在的问题。
为了实现上述目的，根据本发明具体实施方式的一个方面，提供了一种轨枕立螺栓拔出设备，包括电源装置和高频加热线圈，所述电源装置与高频加热线圈电连接，所述电源装置输出的高频电流通过所述高频加热线圈产生高频磁场，所述高频加热线圈利用涡流加热所述立螺栓，融化立螺栓周围的填充物。
本发明的轨枕立螺栓拔出设备采用高频加热技术，将高频加热线圈套在立螺栓上，在高频加热线圈中通入高频大电流，在高频加热线圈内产生极性瞬间变化的强磁束，立螺栓内部与加热电流相反的方向，便会产生相对应的强大的涡流。由于立螺栓内存在电阻，所以会产生很大的焦耳热，使立螺栓温度迅速上升，并使立螺栓周围填充物温度升高，达到填充物的融化温度后(通常高于200℃)，填充物融化，立螺栓松动，可以非常容易的拔出立螺栓。
具体的，所述电源装置输出的高频电流频率≥20KHz。
根据立螺栓材料特性，采用≥20KHz的高频电流，可以提高涡流热效应和工作效率。
进一步的，所述电源装置包括变频器，所述变频器将工频交流电或直流电转换成所述高频电流。
本方案采用变频器将工频交流电转换成高频电流，可以采用移动式交直流发电机作为电源，具有技术成熟，工作可靠的优点。
进一步的，还包括用于控制加热温度的控制***。
更进一步的，所述控制***通过检测立螺栓温度对电源装置输出电流进行控制。
由于本发明是通过加热立螺栓来融化立螺栓周围的填充物的，而且填充物通常都非热的良导体，传热比较慢，既要保证足够高的温度融化填充物，又要保证立螺栓不被融化，温度控制是非常重要的环节。本发明的控制***通过传感器检测立螺栓温度，当达到填充物融化温度时需要控制高频电流强度，使温度保持一段时间，直至填充物完全融化***，保温这段时间可以降低高频电流强度，只要能够维持温度就行了，这样也能够达到省电的目的。
具体的，所述高频加热线圈为圆柱形，内径＞轨枕立螺栓外径。
本方案将高频加热线圈绕制成圆柱形螺线管，并使螺线管内径＞轨枕立螺栓外径，以便套装在立螺栓上，并将立螺栓置于螺线管中轴线上，充分感应磁场变化，提高加热效率。
进一步的，所述高频加热线圈由空芯金属管绕制。
用于本发明采用高频电流加热技术，高频加热线圈工作在高频大电流条件下，高频加热线圈中的电流趋肤效应明显，可以采用空芯金属管或金属线进行绕制，既不会增加线圈电阻，还可以节省材料，而且更便于线圈绕制加工。
具体的，所述空芯金属管为紫铜管。
紫铜管是一种优良的导电材料，而且具有足够的韧性和强度，非常适合用于高频加热线圈的绕制。
进一步的，还包括用于拔出立螺栓的夹持装置。
本发明的轨枕立螺栓拔出设备，需要在填充物处于软化状态下拔出立螺栓，此时立螺栓通常处于几百度的高温状态，需要借助夹持装置才能够安全拔出立螺栓。
进一步的，所述夹持装置与所述轨枕立螺栓拔出设备为一体化结构或独立结构。
本发明的技术方案中，夹持装置可以是独立的设备或工具，如各种钢丝钳、绝热夹具等，也可以采用一体化结构与电源装置和高频加热线圈组合在一起，构成一部完整的立螺栓拔出装置。
本发明的有益效果是，采用高频加热技术使立螺栓发热，热量传递到硫磺、砂子、水泥混合物后达到一定温度就会软化变成泥状，可以非常方便取出立螺栓。过程中轨枕不会受到任何的损伤，也不需要加水等，拔出立螺栓后可以在短时间内进行重新锚固新的立螺栓，几乎不受施工天窗点的制约。本发明还具有设备结构简单、方便灵巧、成本低、效率高的特点。
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的具体实施方式、示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为实施例轨枕立螺栓拔出设备电路结构示意图；
图2为轨枕立螺栓拔出设备使用状态示意图。
图中：100为轨枕；10为立螺栓；11为填充物；20为钢轨；30为高频加热线圈；31为电源装置；32为控制***。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的具体实施方式、实施例以及其中的特征可以相互组合。现将参考附图并结合以下内容详细说明本发明。
为了使本领域技术人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明具体实施方式、实施例中的附图，对本发明具体实施方式、实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的具体实施方式、实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施方式、实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例
参见图1和图2，本例轨枕立螺栓拔出设备基本结构包括电源装置31、高频加热线圈30、控制***32和一体化结构的夹持装置(图1中未示出)。电源装置31以一台小型汽油发电机为电源，通过变频器将发电机输出的工频交流电转换为约40KHz的高频电流，变频器输出的高频电流与高频加热线圈30连接，对其进行馈电。高频加热线圈30产生高频磁场使处于高频加热线圈中的立螺栓10产生涡流，立螺栓10温度不断升高，使立螺栓周围的填充物11融化***成为稀泥状，这时用夹持装置夹紧立螺栓进行拔出。
由于硫磺、水泥、砂子混合成的填充物传热比较慢，需要立螺栓保持高温状态一段时间，以便填充物充分融化***，本例的控制***通过温度传感器采集立螺栓温度，并对高频加热线圈电流进行检测，根据采集的温度参数对输入立螺栓的电流进行控制，使立螺栓温度控制在300～500℃左右。根据环境温度等，通常保持立螺栓高温状态5～10分钟就可以轻松拔出立螺栓。
本例轨枕立螺栓拔出设备，控制***由单片机构成，利用温度传感器采集立螺栓温度，经过单片机处理后，输出控制信号到电源装置，对电源装置中的变频器进行控制，调整输出电流强度，控制立螺栓温度保持高温状态，并确保立螺栓不被融化。进入保温状态后，可以通过控制***驱动夹持装置对立螺栓进行摇动，当感觉立螺栓松动了就可以向上拔出立螺栓。
如图2所示，两根钢轨20被四只立螺栓10固定在混凝土轨枕100上。当立螺栓10由于腐蚀失效后，就需要进行凿锚更换新的立螺栓。本例设备使用状态如图2所示，高频加热线圈30为圆柱形，内径略大于轨枕立螺栓10外径，便于套在立螺栓10上。高频加热线圈在轨枕100上固定后，将控制***的温度传感器紧贴在立螺栓上，就可以打开电源开关进行工作了。由于立螺栓10处于垂直状态，应当使圆柱形高频加热线圈30垂直放置，并使立螺栓10轴线尽量与圆柱形高频加热线圈30轴线重合，以提高加热效率。由于高频加热线圈中流过的电流比较大，本例高频加热线圈采用空芯紫铜管绕制而成，既能够承载大电流，还能够减轻高频加热线圈重量。
Claims (10)
1.轨枕立螺栓拔出设备，包括电源装置和高频加热线圈，所述电源装置与高频加热线圈电连接，所述电源装置输出的高频电流通过所述高频加热线圈产生高频磁场，所述高频加热线圈利用涡流加热所述立螺栓，融化立螺栓周围的填充物。
2.根据权利要求1所述的轨枕立螺栓拔出设备，其特征在于，所述电源装置输出的高频电流频率≥20kHz。
3.根据权利要求1所述的轨枕立螺栓拔出设备，其特征在于，所述电源装置包括变频器，所述变频器将工频交流电或直流电转换成所述高频电流。
4.根据权利要求1所述的轨枕立螺栓拔出设备，其特征在于，还包括用于控制加热温度的控制***。
5.根据权利要求4所述的轨枕立螺栓拔出设备，其特征在于，所述控制***通过检测立螺栓温度对电源装置输出电流进行控制。
6.根据权利要求1所述的轨枕立螺栓拔出设备，其特征在于，所述高频加热线圈为圆柱形，内径＞轨枕立螺栓外径。
7.根据权利要求1所述的轨枕立螺栓拔出设备，其特征在于，所述高频加热线圈由空芯金属管绕制。
8.根据权利要求7所述的轨枕立螺栓拔出设备，其特征在于，所述空芯金属管为紫铜管。
9.根据权利要求1～8任意一项所述的轨枕立螺栓拔出设备，其特征在于，还包括用于拔出立螺栓的夹持装置。
10.根据权利要求9所述的轨枕立螺栓拔出设备，其特征在于，所述夹持装置与所述轨枕立螺栓拔出设备为一体化结构或独立结构。
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