[发明专利]轨道现场铁轨焊接系统

说明书

本专利申请要求于2008年3月12日提交的序列号为61/035997的美国临时专利申请的优先权。

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。

附图说明

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。