專利名稱：導(dǎo)電軌的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及導(dǎo)電軌組件，其包括主要為鋁和不銹鋼的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
導(dǎo)電軌用于軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)中，將電力傳送至軌道車輛。導(dǎo)電軌可以由實(shí)心(solid)鋼型材制成，或由鋁型材和鋼型材的組合制成以利用鋁的高導(dǎo)電率和質(zhì)輕特性。本發(fā)明包括新型導(dǎo)電軌結(jié)構(gòu)，以及在導(dǎo)電軌應(yīng)用中組合兩個(gè)鋁型材和一個(gè)不銹鋼型材的方·法。導(dǎo)電軌(又名電力軌或第三軌)用于軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)中，將電力傳送至軌道車輛。導(dǎo)電軌的原始設(shè)計(jì)追溯至托馬斯·愛迪生1882年的263，132號美國專利。導(dǎo)電軌的進(jìn)展是由軌道車輛的電力需求以及對改善整體電力系統(tǒng)的安全性和效率的需求所決定的。當(dāng)今世界范圍內(nèi)主要通用以下三種類型的電力軌1)由實(shí)心鋼制成的與托馬斯 愛迪生的專利所公開的電力軌相似的電力軌；2)包括鋼軌型材和兩個(gè)栓接在鋼軌網(wǎng)絡(luò)上的擠出鋁型材的電力軌，這種設(shè)計(jì)在業(yè)內(nèi)稱為“復(fù)合軌”(clad rail);以及3)具有不銹鋼蓋子的鋁軌。第二和第三類型的電力軌中包含鋁，因?yàn)殇X的導(dǎo)電率遠(yuǎn)高于鋼。鋁是排在銀和銅之后導(dǎo)電率第三高的金屬。已證明鋁對該應(yīng)用而言是劃算的選擇。在設(shè)計(jì)中加入鋁可以在基本上不增加成本的情況下提高導(dǎo)電率，由此降低長距電力輸送過程中的電力損失。此外，基于鋁的設(shè)計(jì)相對于基于實(shí)心鋼的設(shè)計(jì)而言質(zhì)量輕得多。本發(fā)明包括兩個(gè)鋁支撐部分和一個(gè)不銹鋼蓋子部分。鋁支撐部分用于給本發(fā)明的導(dǎo)電軌提供需要的形狀和導(dǎo)電率。不銹鋼蓋子用作磨損表面。為防止集電靴對導(dǎo)電軌的損害，需要使用磨損表面，集電靴從軌道車輛上延伸并在火車移動(dòng)時(shí)在導(dǎo)電軌上運(yùn)行。

發(fā)明內(nèi)容
第一方面，本發(fā)明包括導(dǎo)電軌組件，該導(dǎo)電軌組件包括蓋子；限定有肋部的第一支撐構(gòu)件；限定有凹部的第二支撐構(gòu)件；其中第一和第二支撐構(gòu)件中每一個(gè)的部分在所述蓋子中摩擦配合或壓縮配合，并且其中第一支撐構(gòu)件的肋部設(shè)置于第二支撐構(gòu)件的凹部中。另一方面，本發(fā)明包括導(dǎo)電軌組件，該導(dǎo)電軌組件具有沿第一和第二支撐構(gòu)件之間的接縫設(shè)置的摩擦攪拌焊和/或?qū)⒌谝缓偷诙螛?gòu)件固定在一起的螺栓。另一方面，本發(fā)明包括導(dǎo)電軌組件，其中蓋子限定導(dǎo)電軌組件的頂部，摩擦攪拌焊設(shè)置在導(dǎo)電軌組件的底部上。
另一方面，本發(fā)明包括導(dǎo)電軌組件，其中第一和第二支撐構(gòu)件為鋁的，蓋子為不銹鋼的。另一方面，本發(fā)明包括導(dǎo)電軌組件，該導(dǎo)電軌組件還包括銅元件，該銅元件設(shè)置在第一和第二支撐構(gòu)件之間，或設(shè)置在由第一和第二支撐構(gòu)件中的一個(gè)或多個(gè)所限定的管道之內(nèi)或之中。另一方面，本發(fā)明包括導(dǎo)電軌組件，該導(dǎo)電軌組件還包括設(shè)置在蓋子和支撐構(gòu)件之間的不含氧化物的膏劑。另一方面，本發(fā)明包括用于制造導(dǎo)電軌組件的方法，該方法包括繞各自的縱軸旋轉(zhuǎn)第一和第二細(xì)長的支撐構(gòu)件，由此第一和第二細(xì)長的支撐構(gòu)件可以在頂部蓋子中壓縮配合；在第一和第二細(xì)長的支撐構(gòu)件的各自底部之間的接縫上放置摩擦攪拌焊。另一方面，本發(fā)明包括用于制造導(dǎo)電軌組件的方法，其中第一和第二支撐構(gòu)件為鋁的，蓋子為不銹鋼的?！?br> 另一方面，本發(fā)明包括用于制造導(dǎo)電軌組件的方法，該方法還包括在蓋子和支撐構(gòu)件之間施加不含氧化物的膏劑。另一方面，本發(fā)明包括用于制造導(dǎo)電軌組件的方法，該方法還包括將銅元件(I)設(shè)置在第一和第二支撐構(gòu)件之間，或2)由第一和第二支撐構(gòu)件所限定的管道之中。
附圖
描述為更容易理解和實(shí)施本發(fā)明，參照以下附圖對本發(fā)明進(jìn)行描述，該描述僅用于闡述目的而不構(gòu)成限制。圖I為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式導(dǎo)電軌的剖視圖。圖2A為圖I所示導(dǎo)電軌的局部分解剖視圖。圖2B為圖I所示導(dǎo)電軌的另一剖視圖。圖3A為圖I所示導(dǎo)電軌的局部分解俯視透視圖。圖3B為圖I所示導(dǎo)電軌的俯視透視圖。圖4為圖I所示導(dǎo)電軌的另一俯視透視圖。圖5為圖I所示導(dǎo)電軌的仰視透視圖。圖6A為本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施方式的導(dǎo)電軌的局部分解剖視圖。圖6B為圖6A所示導(dǎo)電軌的剖視圖。
優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述在以下詳細(xì)描述中，參照了附帶實(shí)施例和附圖，這些附帶實(shí)施例和附圖構(gòu)成本發(fā)明的一部分并舉例說明了具體的實(shí)施方式，在這些具體的實(shí)施方式中發(fā)明主題得以實(shí)施。這些實(shí)施方式描述得足夠詳細(xì)以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤?，可以理解的是，在不超出發(fā)明主題范圍的情況下，可以利用其它實(shí)施方式，并可以做出其他的結(jié)構(gòu)上或邏輯上的改變。僅為方便起見，發(fā)明主題的這些實(shí)施方式可以單獨(dú)地和/或共同地稱為“發(fā)明”，并且，如果事實(shí)上公開了一個(gè)以上的實(shí)施方式，并不意味著將本申請主動(dòng)限定至單一發(fā)明或發(fā)明概念。因此，以下描述不應(yīng)狹義地理解，發(fā)明主題的范圍由后附的權(quán)力要求和其等同的技術(shù)方案所限定。圖I至5闡明了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方式導(dǎo)電軌10，其包括蓋子12，以及第一支撐構(gòu)件14和第二支撐構(gòu)件16。優(yōu)選地，蓋子12由不銹鋼，更優(yōu)選地，由430不銹鋼或其等同物制成。第一支撐構(gòu)件14和第二支撐構(gòu)件16優(yōu)選地由鋁，更優(yōu)選地由6101-T6電子級鋁或其等同物制成。如圖2A、2B、3A和3B中所示，通過將第一支撐構(gòu)件14和第二支撐構(gòu)件16中的每一個(gè)沿各自縱軸旋轉(zhuǎn)以使各自的頂部部分22和24配合至蓋子12中進(jìn)行組合，第一支撐構(gòu)件14和第二支撐構(gòu)件16與蓋子12組合在一起。接著，如前述附圖所示，第一支撐構(gòu)件14限定肋部18，肋部18沿第一支撐構(gòu)件14縱向延伸，并配合至優(yōu)選由第二支撐構(gòu)件16所限定的通道，槽或其它細(xì)長凹部20中。這種由肋部18和通道20提供的摩擦配合的鍵式結(jié)構(gòu)可以沿著導(dǎo)電軌10的長度連續(xù)地或間歇地提供。在具有或不具有其他部件的情況下，第一支撐構(gòu)件14和第二支撐構(gòu)件16在配合 至蓋子12中之后優(yōu)選地通過焊接和/或諸如哈克(huck)螺栓之類的其它緊固件結(jié)合在一起，更優(yōu)選地，第一支撐構(gòu)件14和第二支撐構(gòu)件16通過摩擦攪拌焊(FSW)沿著第一支撐構(gòu)件14和第二支撐構(gòu)件16的底面，優(yōu)選地，沿著第一支撐構(gòu)件14和第二支撐構(gòu)件16底面之間的接縫在導(dǎo)電軌10的整個(gè)長度上結(jié)合在一起，形成縱向焊縫26。圖6A和6B闡明了本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施方式導(dǎo)電軌30，其分別包括蓋子32，以及第一支撐構(gòu)件34和第二支撐構(gòu)件36。優(yōu)選地，蓋子32由不銹鋼，更優(yōu)選地，由430不銹鋼或其等同物制成。第一支撐構(gòu)件34和第二支撐構(gòu)件36優(yōu)選地由鋁，更優(yōu)選地由6101-T6電子級鋁或其等同物制成。導(dǎo)電軌30還包括導(dǎo)電率增強(qiáng)元件46，該導(dǎo)電率增強(qiáng)元件46優(yōu)選地設(shè)置在分別由第一支撐構(gòu)件34和第二支撐構(gòu)件36所限定的凹槽42和44中。增強(qiáng)元件46優(yōu)選由銅制成，其在圖中具有圓形的截面，但是，根據(jù)導(dǎo)電軌30的設(shè)計(jì)要求和/或?qū)щ娷?0的整體導(dǎo)電率水平要求，其還可以具有其它形式或形狀。如圖6A和6B中所示，通過將第一支撐構(gòu)件34和第二支撐構(gòu)件36中的每一個(gè)沿各自縱軸旋轉(zhuǎn)以使各自的頂部部分38和40配合至蓋子32中進(jìn)行組合，第一支撐構(gòu)件34和第二支撐構(gòu)件36與蓋子32組合在一起。接著，如前述附圖所示，第一支撐構(gòu)件34限定肋部31，肋部31沿第一支撐構(gòu)件34縱向延伸，并配合至優(yōu)選由第二支撐構(gòu)件36所限定的通道，槽或其它細(xì)長凹部33中。這種由肋部31和通道33提供的摩擦配合的鍵式結(jié)構(gòu)可以沿著導(dǎo)電軌30的長度連續(xù)地或間歇地提供。此外，在圖6A和6B所示的裝配過程中，增強(qiáng)元件46設(shè)置或固定在凹槽42和44之間，由此，在裝配完成后，增強(qiáng)元件優(yōu)選地完全設(shè)置在由凹槽42合44形成的管道48之中。以與上述導(dǎo)電軌10相同的方式，在第一支撐構(gòu)件34和第二支撐構(gòu)件36配合至蓋子32中并且增強(qiáng)元件46如上述那樣設(shè)置在管道48中之后，第一支撐構(gòu)件34和第二支撐構(gòu)件36優(yōu)選地通過焊接和/或諸如哈克螺栓之類的其它緊固件結(jié)合在一起，更優(yōu)選地，第一支撐構(gòu)件34和第二支撐構(gòu)件36通過摩擦攪拌焊(FSW)沿著第一支撐構(gòu)件34和第二支撐構(gòu)件36的底面，優(yōu)選地，沿著第一支撐構(gòu)件34和第二支撐構(gòu)件36底面之間的接縫在導(dǎo)電軌30的整個(gè)長度上結(jié)合在一起，形成縱向焊縫。導(dǎo)電軌組件10的整體導(dǎo)電率水平優(yōu)選地為I. 4微歐/英尺、2. O微歐/英尺或4微歐/英尺，其中導(dǎo)電軌組件10整體的橫截面積和形狀以及第一支撐構(gòu)件34和第二支撐構(gòu)件16的橫截面積和形狀都可以調(diào)整，以向整體導(dǎo)電軌組件10提供所需要的導(dǎo)電率水平。本發(fā)明導(dǎo)電軌10和/或30的導(dǎo)電率可以通過改變其部件的橫截面積而設(shè)置為任何合理值。如果需要得到不同于標(biāo)準(zhǔn)值(即，1.4微歐/英尺)的導(dǎo)電率，在設(shè)計(jì)中只使用鋁和不銹鋼的情況下需要改變軌道的幾何排列。然而，在設(shè)計(jì)中通過使用諸如銅這樣的第三元件，例如導(dǎo)電率增強(qiáng)元件46，也可以在保持圖6A和6B所示的幾何包絡(luò)面不變的情況下完成對導(dǎo)電率的改變。雖然未示出，但是優(yōu)選地在不銹鋼部件和鋁部件之間，以及這些部件和任何其它不同的金屬邊界之間，例如在銅和應(yīng)用于導(dǎo)電軌組件10和/或30中的其它金屬部件之間使用非氧化物膏劑或不含氧化物的膏劑(如可從Sanchem公司獲得的不含氧化物的膏劑)，以防止不同材料之間的電偶腐蝕。在以上詳細(xì)描述中，各個(gè)特征在單一實(shí)施方式中集合在一起以對所揭示的內(nèi)容進(jìn)行梳理。這種揭示方法不應(yīng)解釋為表明本發(fā)明要求保護(hù)的實(shí)施方式需要比各個(gè)權(quán)利要求中明確記載的特征更多的特征。相反，如權(quán)利要求所反映的那樣，發(fā)明主題的特征少于單一實(shí)施方式的所有特征。因此，以下權(quán)利要求結(jié)合至詳細(xì)描述中，同時(shí)每個(gè)權(quán)利要求自身作為一 個(gè)單獨(dú)的實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.導(dǎo)電軌組件，其包括 蓋子; 限定有肋部的第一支撐構(gòu)件； 限定有凹部的第二支撐構(gòu)件； 其中所述第一支撐構(gòu)件和所述第二支撐構(gòu)件中每一個(gè)的部分在所述蓋子中摩擦配合或壓縮配合，并且其中所述第一支撐構(gòu)件的所述肋部設(shè)置于所述第二支撐構(gòu)件的所述凹部中。
2.如權(quán)利要求I所述的導(dǎo)電軌組件，其包括 沿所述第一支撐構(gòu)件和所述第二支撐構(gòu)件之間的接縫設(shè)置的摩擦攪拌焊和/或?qū)⑺龅谝恢螛?gòu)件和所述第二支撐構(gòu)件固定在一起的螺栓。
3.如權(quán)利要求2所述的導(dǎo)電軌組件，其中所述蓋子限定所述導(dǎo)電軌組件的頂部，所述摩擦攪拌焊設(shè)置在所述導(dǎo)電軌組件的底部上。
4.如權(quán)利要求I所述的導(dǎo)電軌組件，其中所述第一支撐構(gòu)件和所述第二支撐構(gòu)件為鋁制成的，所述蓋子為不銹鋼制成的。
5.如權(quán)利要求3所述的導(dǎo)電軌組件，其中所述第一支撐構(gòu)件和所述第二支撐構(gòu)件為鋁制成的，所述蓋子為不銹鋼制成的。
6.如權(quán)利要求I所述的導(dǎo)電軌組件，其還包括銅元件，該銅元件設(shè)置在所述第一支撐構(gòu)件和所述第二支撐構(gòu)件之間，或設(shè)置在由所述第一支撐構(gòu)件和所述第二支撐構(gòu)件中的一個(gè)或多個(gè)所限定的管道之內(nèi)或之中。
7.如權(quán)利要求3所述的導(dǎo)電軌組件，其還包括銅元件，該銅元件設(shè)置在所述第一支撐構(gòu)件和所述第二支撐構(gòu)件之間，或設(shè)置在由所述第一支撐構(gòu)件和所述第二支撐構(gòu)件中的一個(gè)或多個(gè)所限定的管道之內(nèi)或之中。
8.如權(quán)利要求4所述的導(dǎo)電軌組件，其還包括銅元件，該銅元件設(shè)置在所述第一支撐構(gòu)件和所述第二支撐構(gòu)件之間，或設(shè)置在由所述第一支撐構(gòu)件和所述第二支撐構(gòu)件中的一個(gè)或多個(gè)所限定的管道之內(nèi)或之中。
9.如權(quán)利要求5所述的導(dǎo)電軌組件，其還包括銅元件，該銅元件設(shè)置在所述第一支撐構(gòu)件和所述第二支撐構(gòu)件之間，或設(shè)置在由所述第一支撐構(gòu)件和所述第二支撐構(gòu)件中的一個(gè)或多個(gè)所限定的管道之內(nèi)或之中。
10.如權(quán)利要求4所述的導(dǎo)電軌組件，其還包括設(shè)置在所述蓋子和所述支撐構(gòu)件之間的不含氧化物的膏劑。
11.如權(quán)利要求5所述的導(dǎo)電軌組件，其還包括設(shè)置在所述蓋子和所述支撐構(gòu)件之間的不含氧化物的膏劑。
12.用于制造導(dǎo)電軌組件的方法，該方法包括 繞各自的縱軸旋轉(zhuǎn)第一細(xì)長的支撐構(gòu)件和第二細(xì)長的支撐構(gòu)件，由此所述第一細(xì)長的支撐構(gòu)件和所述第二細(xì)長的支撐構(gòu)件可以在頂部蓋子中壓縮配合；以及 在所述第一細(xì)長的支撐構(gòu)件和所述第二細(xì)長的支撐構(gòu)件的各自底部之間的接縫上放置摩擦攪拌焊。
13.如權(quán)利要求12所述的用于制造導(dǎo)電軌組件的方法，其中所述第一支撐構(gòu)件和所述第二支撐構(gòu)件為鋁制成的，所述蓋子為不銹鋼制成的。
14.如權(quán)利要求12所述的用于制造導(dǎo)電軌組件的方法，該方法還包括在所述蓋子和所述支撐構(gòu)件之間使用不含氧化物的膏劑。
15.如權(quán)利要求12所述的用于制 造導(dǎo)電軌組件的方法，該方法還包括將銅元件設(shè)置在所述第一支撐構(gòu)件和所述第二支撐構(gòu)件之間。
16.如權(quán)利要求12所述的用于制造導(dǎo)電軌組件的方法，該方法還包括將銅元件設(shè)置在由所述第一支撐構(gòu)件和所述第二支撐構(gòu)件所限定的管道中。
17.如權(quán)利要求13所述的用于制造導(dǎo)電軌組件的方法，該方法還包括將銅元件設(shè)置在所述第一支撐構(gòu)件和所述第二支撐構(gòu)件之間。
18.如權(quán)利要求13所述的用于制造導(dǎo)電軌組件的方法，該方法還包括將銅元件設(shè)置在由所述第一支撐構(gòu)件和所述第二支撐構(gòu)件所限定的管道中。
全文摘要
用于軌道交通運(yùn)輸系統(tǒng)中以將電力傳送至軌道車輛的導(dǎo)電軌組件，其包括優(yōu)選由鋁制成的第一和第二支撐部分，第一和第二支撐部分向?qū)щ娷壗M件提供軌道形狀和導(dǎo)電率；以及優(yōu)選由不銹鋼制成的蓋子部分，蓋子部分提供防止集電靴對導(dǎo)電軌的損害的耐磨表面，集電靴從軌道車輛上延伸并在導(dǎo)電軌上運(yùn)行。第一支撐部分具有肋部，第二支撐部分具有凹部。在組件中，第一支撐部分的肋部優(yōu)選地設(shè)置在第二支撐部分的凹部之內(nèi)。兩個(gè)支撐部分的一部分在蓋子中摩擦配合或壓縮配合，并且攪拌摩擦焊優(yōu)選地沿著第一和第二支撐部分之間的接縫設(shè)置在組件的底部上。
文檔編號B60M1/30GK102917913SQ201080064291
公開日2013年2月6日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者克瀚·斯羅古魯, 大衛(wèi)·梅菲爾德 申請人:L.B.福斯特公司