Dispositif de meulage pour le reprofilage d'un rail d'une voie ferrée

Abstract

 II comporte au moins une unité de meulage présentant une meule conique (1) entraînée en rotation par un moteur (3). Ce moteur (3) est solidaire d'un gousset (4) le reliant rigidement à la chambre (5) d'un vérin (5, 6) dont le piston (6) est solidaire d'une colonne (7) fixée sur un chariot (10) d'un véhicule ferroviaire.
Le vérin (5, 6) permet de provoquer un mouvement d'avance de la meule (1) suivant une direction parallèle à la génératrice de la meule et définissant la profondeur de coupe et compensant l'usure de la meule. Ce mouvement d'avance de la meule s'effectue suivant une direction formant un angle (rp) avec l'axe de rotation de la meule conique (1).

Description

[0001] La présente invention concerne un dispositif de meulage pour le reprofilage en voie d'un rail d'une voie ferrée comportant au moins une meule rotative, entraînée par un moteur. Un ou plusieurs de ces dispositifs sont montés l'un derrière l'autre sur un chariot de guidage d'un véhicule se déplaçant le long de la voie, des moyens étant prévus pour orienter les meules par rapport au rail, notamment au champignon du rail, et pour appliquer les meules contre le rail en vue de son reprofilage lors du déplacement du véhicule le long de la voie.

[0002] On connaît un certain nombre de tels dispositifs de meulage pour reprofiler les rails de chemin de fer qui peuvent se regrouper en trois catégories principales :

1. Les dispositifs de meulage utilisant des meules lapidaires, soit des meules cloches à paroi cylindrique, travaillant par leur surface annulaire frontale. De telles meules sont utilisées par exemple sur le dispositif de meulage décrit dans le brevet CH 583.537.

[0003] Ces dispositifs présentent l'inconvénient majeur d'un grand encombrement latéral de part et d'autre du rail, encombrement égal au diamètre de la meule. Cet encombrement est tel dans les réalisations existantes qu'il est incompatible avec les obstacles normalement rencontrés le long d'une voie comme les passages à niveau, contre-rails, compteurs d'essieux ou boites de signalisation.

[0004] Lors du reprofilage des rails d'une voie à l'aide de tels dispositifs utilisant des meules lapidaires, il est donc nécessaire de surveiller ces obstacles tout en cheminant le long de la voie et de relever sur une certaine distance les meules qui rencontreraient sans cela ces obstacles. Ceci conduit à une surveillance difficile, à une perte de temps et parfois à l'endommagement de meules ou d'organes situés à proximité immédiate du rail et surtout entraîne une discontinuité du meulage.

[0005] Pour éviter ces inconvénients on a tenté de réduire le diamètre des meules lapidaires pour qu'elles ne débordent pas trop du rail et n'entrent plus en conflit avec les obstacles le long de la voie. Ceci conduit toutefois à une usure très rapide des meules, leur surface de travail et leur volume étant alors très réduits, ce qui nécessite des arrêts fréquents du train de meulage pour changer les meules.

2. Les dispositifs utilisant des meules périphériques ou en forme de disque en contact avec le rail par leur périphérie. Des installations de reprofilage d'un rail utilisant de telles meules périphériques sont décrites par exemple dans les brevets US 3.738.066 ou dans la demande publiée FR 71 09531. Le grave inconvénient de tels dispositifs réside dans le fait que, la meule reprofilant un objet arrondi et non une surface plane, la surface de travail de la meule prend la forme de l'objet qu'elle meule et devient par conséquent concave. Avec une telle meule déformée il n'est pas possible de redonner au rail un profil correct.

[0006] Il existe des dispositifs, par exemple celui décrit dans le brevet US 3.823.455, pour la préparation des extrémités des rails en vue de leur soudure. De tels dispositifs utilisent des meules périphériques de forme cylindrique ou tronc-conique. Ils ne permettent pas le reprofilage du champignon d'un rail.

[0007] Pour éviter cet inconvénient majeur on a proposé de rectifier mécaniquement la meule soit de temps en temps, ce qui provoque l'arrêt voire l'immobilisation temporaire de l'installation de reprofilage, soit en continu ce qui nécessite un mécanisme compliqué et provoque une usure inadmissible de la meule réduisant grandement sa durée de vie.

[0008] Enfin, on a également proposé des dispositifs dans lesquels la meule est entraînée dans un mouvement de va-et-vient parallèle à la facette à meuler ce qui évite la déformation de sa face de travail mais nécessite un mécanisme précis et compliqué. De plus, la meule débordant alternativement de part et d'autre du rail son encombrement est augmenté et ne permet plus par exemple le meulage du congé en présence d'un contre-rail.

[0009] Lorsqu'on utilise ces meules périphériques en les entraînant en rotation suivant un axe vertical on rencontre les mêmes inconvénients d'encombrement qu'avec les meules lapidaires.

3. On connaît encore par exemple du brevet AT 327.979 des dispositifs de meulage utilisant des meules coniques à la place de meules lapidaires, ceci en raison principalement du fait que la fixation de ces meules coniques est plus aisée. Dans les utilisations connues des meules coniques elles présentent les mêmes inconvénients que les meules lapidaires, c'est-à-dire un encombrement trop important.

4. Enfin, on connaît, par exemple du brevet DE-A-2.612.174 un dispositif de reprofilage des rails d'une voie de chemin de fer comportant des unités de meulage montées sur des porte-outils déplaçables par rapport à des supports suivant une direction parallèle à l'axe de rotation des meules. Ces supports sont eux-mêmes déplaçables verticalement par rapport au châssis de la machine. Les meules sont cylindriques et comportent une surface de travail frontale tronconique. L'encombrement latéral de telles meules cylindriques à surface frontale de travail tronconique est grand du fait que l'angle que forme leur axe de rotation avec la verticale est réduit. Avec ce type de machine, il est nécessaire de stopper le meulage au voisinage d'un contre-rail, d'un bloc de signalisation ou d'une aiguille, pour relever les meules qui sans cela entrerait en contact avec ces obstacles.

[0010] Tous ces dispositifs connus présentent en plus le double inconvénient de laisser des zones non meulées sur le rail, les meules ayant dû être relevées pour éviter les obstacles et d'imposer des reprises du travail où la profondeur de coupe ne peut pas être régulière.

[0011] Le but de la présente invention est de créer un dispositif de meulage d'un rail tendant à obvier aux inconvénients précités et qui permette de réaliser simultanément les objectifs suivants :

a. un reprofilage correct du rail quel que soit son environnement, c'est-à-dire même au voisinage immédiat de passages à niveau, aiguillages, contre-rails ou autres obstacles rencontrés le long de la voie.

b. l'utilisation d'une meule d'un diamètre normal pour éviter une usure trop rapide de celle-ci.

c. un rectifiage automatique suffisant de la surface de travail de la meule, pour éviter des déformations importantes de celle-ci qui conduiraient a un mauvais reprofilage du rail.

[0012] Ceci a été réalisé par la présente invention qui a pour objet un dispositif de meulage qui se caractérise par le fait que la meule présente une surface périphérique présentant la forme d'une surface de révolution non cylindrique et qu'il comporte des moyens provoquant un mouvement d'avance de la meule, définissant sa profondeur de coupe et compensant son usure, suivant une direction sensiblement parallèle à la génératrice de la meule au voisinage de sa zone de contact avec le rail.

[0013] Le dessin annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple plusieurs formes d'exécution du dispositif de meulage selon l'invention.

[0014] Les figures 1 à 4 sont des vues partiellement en coupe de quatre formes d'exécution du dispositif selon l'invention.

[0015] La figure 5 illustre, vue de côté, un groupe de deux dispositifs de meulage suivant une cinquième forme d'exécution, monté sur un chariot de guidage d'un véhicule ferroviaire.

[0016] La figure 6 est une coupe schématique selon la ligne V-V de la figure 5.

[0017] La figure 7 est une vue d'ensemble illustrant le montage sur un véhicule de reprofilage du rail en voie du dispositif de meulage illustré aux figures 5 et 6.

[0018] La figure 1 illustre schématiquement une première forme d'exécution du dispositif de meulage selon l'invention.

[0019] Ce dispositif de meulage comporte une meule 1 dont la surface périphérique présente la forme d'une surface de révolution, ici une surface de révolution concave. Cette meule cloche 1 est fixée sur un axe 2 d'un moteur d'entraînement 3 électrique.

[0020] La carcasse du moteur 3 comporte une extension 3a pivotée sur un support 8 fixé de façon connue sur un chariot de guidage d'un véhicule ferroviaire (non illustré) mais pouvant être du type des chariots 6,7 du dispositif décrit dans le brevet DE-AS-2.701.216).

[0021] Un vérin 5 est articulé sur le support 8 d'une part et d'autre part, par la tige 6a de son piston sur une oreille 3b de la carcasse du moteur 3.

[0022] La meule est en contact avec le rail 12 par sa face plane frontale et sa course d'avance, compensant son usure et définissant sa profondeur de coupe, s'effectue suivant un arc de cercle sous l'effet du vérin 5. Cette direction d'avance est sensiblement parallèle à la génératrice g de la meule au voisinage de son point de contact avec le rail 12.

[0023] De cette façon, la zone d'encombrement de la meule, au voisinage du rail, définie par sa face frontale et sa génératrice g est toujours la même quelle que soit l'avance de la meule. Grâce à cette disposition cette meule ne peut jamais entrer en contact avec des obstacles, contre-rail, boites de signalisation, etc., situés le long de la voie à proximité du rail à reprofiler.

[0024] Dans l'exemple illustré, la surface périphérique de la meule présente une génératrice en arc de cercle et le déplacement d'avance de la meule s'effectue suivant un rayon R sensiblement identique.

[0025] Dans des variantes la surface périphérique de la meule peut présenter des génératrices curvilignes, non circulaires, dans ce cas les moyens d'avance de la meule doivent être conçus pour déplacer celle-ci sensiblement parallèlement à sa génératrice au voisinage du point de contact avec le rail.

[0026] Dans une variante, la surface périphérique de révolution de la meule pourrait être convexe.

[0027] Dans ce qui suit différentes formes d'exécution seront décrites, dans lesquelles la meule est conique, sa surface périphérique de révolution étant un tronc de cône, ce qui permet de prévoir une course d'avance rectiligne de la meule, sensiblement parallèle à sa génératrice au voisinage du point de contact avec le rail.

[0028] En se référant à la figure 2 le dispositif de meulage comporte une meule cloche ou lapidaire conique 1, c'est-à-dire dont la surface périphérique est constituée par un tronc de cône. Cette meule conique 1 est fixée à l'axe 2 d'un moteur d'entraînement 3 électrique.

[0029] Dans cette forme d'exécution la surface active de travail de la meule est plane et perpendiculaire à l'axe de symétrie et de rotation de la meule 1.

[0030] Le moteur 3 d'entraînement est fixé rigidement sur un gousset 4 solidaire de la chambre 5 d'un vérin à double effet dont le piston 6 est solidaire d'une colonne de guidage 7 traversant de part en part la chambre 5. Cette colonne de guidage 7 est solidaire d'un support 8 fixé à l'aide de boulons 9 sur un chariot 10 d'un véhicule ferroviaire. Du fait des lumières 11 du support 8 celui-ci peut être fixé sur le chariot 10 suivant plusieurs orientations de manière à faire varier la position de la meule 1 par rapport au rail 12 suivant la partie du champignon du rail que l'on veut reprofiler. Deux ergots 5a de la chambre du vérin 5, placés de part et d'autre du flanc du support 8, fixent la position angulaire de la chambre 5 par rapport à la colonne 7.

[0031] La colonne de guidage 7 est munie de conduits 13, 14 débouchant d'un côté et de l'autre du piston 6 dans la chambre 5 du vérin 5, 6 hydraulique ou pneumatique.

[0032] Dans cette forme d'exécution, où la meule 1 re- profile le congé du champignon du rail, l'angletf compris entre l'axe du vérin 5, 6 provoquant le déplacement d'avance de la meule 1, déplacement définissant la profondeur de coupe et compensant l'usure de la meule, et l'axe de rotation de la meule 1 est de l'ordre de 30°. Cet angle peut être choisi à l'intérieur de très larges limites en fonction de la portion du rail devant être reprofilée.

[0033] Dans l'exemple illustré cet angle ϕ est sensiblement égal à la moitié de l'angle au sommet a de la meule conique 1, de sorte que la direction d'avance de la meule 1 vers le rail 12 est sensiblement parallèle à la génératrice extérieurede la meule au voisinage du point de contact de celle-ci avec le rail.

[0034] Grâce à l'utilisation d'une meule conique 1 et du fait que son axe d'entraînement en rotation forme un angle ϕ avec la direction de la course d'avance de la meule, le dispositif de meulage est positionné par rapport à la voie de telle sorte qu'un contre-rail, une boite de signalisation ou tout autre obstacle situé le long de la voie soit hors de la zone dans laquelle la meule se déplace lors de l'avance du véhicule le long de la voie.

[0035] Dans la troisième forme d'exécution illustrée à la figure 3 on retrouve la meule conique 1 et son moteur d'entraînement 3 porté par le gousset 4 ainsi que le vérin 5, 6, 7 commandant la course d'avance de la meule ainsi que le support 8.

[0036] Ici également l'axe de rotation de la meule 1 forme un angle Ç avec la direction d'avance de cette meule définie par l'axe du vérin 5, 6, 7.

[0037] Dans cette forme d'exécution la surface frontale de travail de la meule 1 est de forme tronconique et intersecte la surface périphérique de la meule, également tronconique, approximativement à angle droit. Cette disposition est particulièrement avantageuse pour reprofiler la surface de roulement supérieure du rail 12. On voit que grâce à cette disposition cette surface de roulement supérieure du rail peut être reprofilée même aux passages à niveau où le rail 12 est pratiquement enterré dans la chaussée.

[0038] Ici également l'angle f compris entre l'axe de rotation de la meule et la direction d'avance de celle-ci, soit l'axe du vérin 5, 6, 7, est sensiblement égal à la moitié de l'angle au sommet a de la meule conique 1 et l'avance de la meule s'effectue sensiblement parallèlement à sa génératrice au voisinage de son point de contact avec le rail.

[0039] Le support 8 peut dans cette forme d'exécution être monté sur le chariot comme illustré par exemple à la figure 1. Ainsi, il est possible d'incliner la meule par rapport au rail à reprofiler en fonction de la portion de la table de roulement devant être reprofilée.

[0040] La figure 4 illustre une forme d'exécution du dispositif de meulage utilisé pour le reprofilage de la face latérale du champignon du rail.

[0041] La meule conique 1 est entraînée en rotation par le moteur 3 suivant un axe horizontal. Le gousset 4 solidaire du moteur 3 coulisse sur deux barres 15 solidaires du support 8. Un ergot du gousset 4 est articulé sur la tige 16 d'un vérin à double effet 17 commandant la course d'avance de la meule 1. Ici également la direction d'avance de la meule 1, parallèle aux tiges 15, forme un angle ϕ avec l'axe de rotation de la meule 1 et est sensiblement parallèle à la génératrice de la meule au voisinage de son point de contact avec le rail. Cet angle a a été choisi ici sensiblement égal à 45° et l'angle au sommet de la meule 1 est approximativement égal à 90°.

[0042] Il est évident que sur un même chariot de guidage on peut prévoir plusieurs dispositifs de meulage ou groupes de dispositifs de meulage identiques ou différents et donc adaptés à reprofiler des parties différentes du champignon du rail. Tous ces dispositifs de meulage sont situés en dehors de la trajectoire des obstacles situés le long d'une voie ce qui constitue une grande sécurité dans le travail et un gain de temps appréciable, le train de meulage ne devant pas subir d'arrêts pour le retrait des meules pour éviter un obstacle et surtout garantit la continuité et la précision du meulage.

[0043] On évite ainsi de laisser sur le rail des zones non meulées en alternance avec des zones meulées, et assure une profondeur de coupe régulière sur toute la longueur meulée du rail.

[0044] Dans les quatre formes d'exécution décrites le support 8 peut être déplacé angulairement par rapport au chariot porte-outils 10 pour permettre de meuler différentes portions de la surface du champignon du rail. Ce déplacement est une rotation autour d'un axe parallèle au rail, dans les exemples illustrés autour d'un axe fictif situé à l'intérieur du rail, plus précisément du champignon du rail. Ce déplacement ne modifie pas l'angle compris entre la direction d'avance de la meule et son axe de rotation mais permet de régler la direction suivant laquelle la meule est déplacée par rapport au rail.

[0045] La figure 7 illustre un véhicule ferroviaire pour le reprofilage des rails d'une voie de chemin de fer muni de deux chariots porte-outils 18, 19, roulant sur le rail à l'aide de roues à boudin 20, reliés au châssis du véhicule d'une part par des liaisons d'entraînement 21, 22 du chariot le long du rail et d'autre part par des liaisons articulées comportant des vérins 23, 24 permettant de déplacer le chariot verticalement par rapport au châssis du véhicule et permettant également d'appliquer les chariots contre le rail 12 avec une force déterminée.

[0046] Comme illustré en détail aux figures 5 et 6 chaque chariot porte deux dispositifs de meulage présentant chacun deux unités de travail formées d'un moteur d'entraînement 25 et d'une meule conique 26. Les deux unités de travail d'un même dispositif de meulage sont rigidement reliées entre elles par un support 27.

[0047] La liaison de ce support 27 au chariot 18 est réalisée à l'aide de leviers formant un parallélogramme déformable. Deux leviers parallèles 28, 29 sont pivotés à l'une de leurs extrémités sur le chariot en 30, 31 respectivement. L'extrémité libre du levier 28 est pivotée en 32 sur l'une des extrémités d'une bielle 33 dont l'autre extrémité est pivotée sur le support 27. L'extrémité libre du levier 29 est pivotée en 34 sur la bielle 33.

[0048] Les distances séparant les points de pivotement 30, 31 et 32, 34 ainsi que les points de pivotement 30, 32 et 31, 34 sont respectivement égales de manière à former un parallélogramme déformable. La bielle 33 s'étend verticalement comme la ligne reliant les points de pivotement 30 et 31.

[0049] L'extrémité du levier 28 pivotée sur le chariot comporte une oreille 35 articulée sur le boîtier d'un vérin à double effet 36 dont la tige 37, solidaire du piston, est pivotée sur une oreille 38 que présente l'extrémité du levier 29 pivotée sur la bielle 33.

[0050] Ainsi, lorsque le vérin 36 exerce une poussée entre les deux oreilles 35, 38, la bielle 33 tend à déplacer le support 27 verticalement vers le bas provoquant un déplacement d'avance des meules en direction du rail 12. Une traction sur les oreilles 35, 38 provoque à l'inverse un déplacement vertical vers le haut du support 27.

[0051] Ici également l'axe de rotation des meules 26 n'est pas confondu avec la direction d'avance de ces meules, commandée par la bielle 33, mais forme un angle par rapport à cette direction. Cet angle fpeut être réglé en modifiant la position angulaire de chaque unité de travail par rapport au support 27.

[0052] De cette façon la direction d'avance des meules est sensiblement parallèle à leur génératrice au voisinage de leur point de contact avec le rail ce qui a pour effet qu'ici également l'avance de la meule ne modifie pas sa zone d'encombrement le long du rail et qu'elle ne peut donc pas venir en conflit avec des obstacles placés le long de la voie.

[0053] Tout le dispositif à parallélogramme décrit ci- dessus peut être pivoté autour d'axes 39 afin de pouvoir orienter le mouvement d'avance des meules en fonction de la zone du profil de rail à rectifier.

[0054] Grâce à cette disposition on obtient les mêmes avantages que décrits plus haut, notamment en ce qui concerne l'encombrement des meules le long de la voie comme on peut le constater sur la figure 6 qui est une vue partielle et schématique selon la ligne V-V de la figure 5.

[0055] On voit également sur cette figure 6, que chaque unité moteur 25 - meule 26, est réglée avec une autre inclinaison par rapport au rail de manière à reprofiler des portions différentes de la surface du champignon du rail. Ceci est obtenu dans cette forme d'exécution par un montage de chaque unité moteur-meule sur le support 27 à l'aide par exemple de boulons et de lumières, comme dans les exécutions précédentes, permettant un réglage angulaire. Ici également, le pivotement que peut effectuer l'unité moteur 25 - meule 26 par rapport au support 27 s'effectue de préférence suivant un arc de cercle centré sur un axe fictif parallèle au rail 12, soit à la direction du déplacement du véhicule, cet axe fictif étant situé dans le rail.

[0056] Il ressort aussi de la figure 6 que les unités peuvent être inclinées soit à l'intérieur de la voie avec un angle f , soit à l'extérieur de la voie avec l'angle il sans interférer avec les obstacles situés le long de la voie.

[0057] Grâce au décalage angulaire, dans un plan vertical perpendiculaire au rail, entre la direction d'avance de chaque meule et son axe de rotation, la meule prend une position inclinée et sa partie périphérique inférieure est en contact avec le rail. La plus grande partie de la meule est située au-dessus du rail hors de la zone occupée par les obstacles. On arrive donc grâce à cette disposition à maintenir les meules en travail contre le rail en permanence même au passage d'obstacles tels les passages à niveau, les boites de signalisation, contre-rails, etc, ce qui permet un gain de temps appréciable, assure une grande précision de reprofilage et surtout un meulage régulier puisque les meules sont toujours en contact avec le rail. De plus, avec cette réalisation l'encombrement de la meule par rapport aux obstacles reste le même quelle que soit l'avance de la meule.

Revendications

1. Dispositif de meulage pour le reprofilage d'un rail d'une voie ferrée comportant au moins une unité de meulage comprenant au moins une meule entraînée en rotation par un moteur, ce dispositif étant monté sur un chariot de guidage d'un véhicule, des moyens étant prévus pour déplacer le chariot en hauteur par rapport au véhicule et pour appliquer ce chariot contre le rail avec une force déterminée caractérisée par le fait que la meule comporte une surface active frontale et une surface périphérique présentant la forme d'une surface de révolution non cylindrique et qu'il comporte des moyens provoquant un mouvement d'avance de la meule, définissant sa profondeur de coupe et compensant son usure, suivant une direction sensiblement parallèle à la génératrice de la meule au voisinage de sa zone de contact avec le rail et formant un angle avec l'axe de rotation de la meule.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la meule est une meule conique.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'angle compris entre la direction d'avance de la meule et son axe de rotation est sensiblement égal à la moitié de l'angle au sommet de la meule conique.

4. Dispositif selon l'une des revendications 2 et 3, caractérisé par le fait que la face de travail de la meule est plane et qu'elle est perpendiculaire à son axe de rotation.

5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait qu'il est angulairement déplaçable par rapport au chariot autour d'un axe parallèle au rail.

6. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'angle compris entre la direction d'avance de la meule et son axe de rotation est approximativement égal à 30°.

7. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que l'angle compris entre la direction d'avance de la meule et son axe de rotation est approximativement égal à 45°.

8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que les moyens d'avance de la meule comportent un ensemble de leviers constituant un parallélogramme déformable reliant au moins une unité de meulage au chariot et par le fait qu'un vérin commande les déformations de ce parallélogramme.

9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que les unités de meulage sont montées par paire sur un même support.

10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que la direction d'avance des meules des unités de meulage montées sur un même support est la même.

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens de réglage de l'inclinaison de chaque unité de meulage par rapport à leur support commun.

12. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la surface périphérique de révolution de la meule est concave.

13. Dispositif selon la revendication 1 ou 12, caractérisé par le fait que l'avance de la meule s'effectue suivant un trajet curviligne.

14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé par le fait que l'avance de la meule s'effectue suivant un arc de cercle.

Dessins