BRPI0816624B1 - sapata de trilho ferroviário - Google Patents

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John Hamilton Robert
John Cox Stephen
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Pandrol Ltd
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
    • E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
    • E01B9/00—Fastening rails on sleepers, or the like
    • E01B9/68—Pads or the like, e.g. of wood, rubber, placed under the rail, tie-plate, or chair
    • E01B9/685—Pads or the like, e.g. of wood, rubber, placed under the rail, tie-plate, or chair characterised by their shape
    • E01B9/686—Pads or the like, e.g. of wood, rubber, placed under the rail, tie-plate, or chair characterised by their shape with textured surface

Abstract

sapata de trilho ferroviário a presente invenção provê uma sapata de trilho ferroviário(1) tendo uma porção de assento de trilho (2) para receber um pé de trilho ferroviário, a porção de assento de trilho (2) sendo provida em pelo menos uma face principal (4a, 4b) da mesma tendo uma pluralidade de projeções (5), de modo que a razão da área da face ocupada pelas projeções (5) em relação à área da face sem projeções (5) seja maior na região de borda (6a, 6b) da porção de assento de trilho (2) que na área central (7) adjacente à região de borda (6a, 6b). os cravos(5) sendo arranjados em colunas (a1 a a7), sendo que os cravos (5) têm substancialmente o mesmo tamanho e sendo que o número de cravos (5) em uma coluna na região central (7) mais próxima da citada região de borda (6a, 6b) é maior que em uma coluna mais próxima do centro da porção de assento de trilho (2). os cravos (5) também são arranjados em colunas (b1 a b9), sendo que a razão entre as projeções e a área livre na coluna de cravos (5), adjacente e espaçada do centro da porção de assento de trilho (2), é maior que em uma coluna mais afastada do centro.

Description

“SAPATA DE TRILHO FERROVIÁRIO [0001] A presente invenção se relaciona a sapatas de trilho. Sapatas de trilho ferroviário são providas entre o pé de um trilho e a fundação subposta, a sapata tem uma porção de assento para receber o pé do trilho. Sapatas de trilho ferroviário são tipicamente feitas a partir de materiais elastoméricos resilientes, tal como acetato de vinil etileno (ETA). Em uma sapata de trilho ferroviária, a porção de assento de trilho, tipicamente, é provida com uma pluralidade de projeções, tal como cravos ou nervuras, em uma ou ambas as faces. O desenho da sapata e o material usado em sua construção são determinados para garantir que as sapatas tenham características de desgaste e rigidez desejadas, de acordo com os requisitos da via ferroviária a qual se destina.
Técnica Anterior [0002] O documento FR1204262 A, refere-se a uma sapata para uso com trilhos de fundo plano e consiste de uma placa de material elástico disposta para ser interposta entre a parte inferior de um trilho e um dormente associado ao referido trilho. O objetivo do referido documento FR1204262 A é aperfeiçoar uma sapata, para que ela se deforme uniformemente quando uma carga é aplicada a um trilho a ela associado.
[0003] O pedido de patente US2004113133, refere-se a um arranjo para suportar um trilho de ferrovia em um dormente incluindo uma placa de abrasão disposta para ser posicionada em um dormente e uma sapata disposta na placa de abrasão e adaptada para receber o trilho. A sapata e a placa têm depressões de acoplamento e “botões dispostos em padrões
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2/8 complementares que fornecem meios para interligar os dois componentes para resistir à migração nas direções longitudinal e transversal. As depressões são maiores que os “botões para permitir alguma folga. A placa pode ser presa ao dormente por um epóxi e pode ter irregularidades no fundo a ser preso pelo epóxi. Uma vedação também pode ser provida em torno dos suportes para as presilhas do trilho, para manter a areia e outras matérias estranhas na interface entre a placa e o dormente.
[0004] As soluções anteriores acima citadas não garantem que as sapatas tenham características de desgaste e rigidez desejadas, de acordo com os requisitos da via ferroviária a qual se destina.
[0005] De acordo com a presente invenção, provê-se uma sapata de trilho ferroviário, localizada entre o pé de um trilho ferroviário e a fundação do trilho subjacente. A sapata de trilho ferroviário tem uma porção de assento de trilho para receber o pé do trilho, duas bordas opostas das quais os pés de trilho se estendem paralelamente ao longo do eixo longitudinal do trilho, quando a sapata está sendo usada, qual porção de assento é provida com uma pluralidade de cravos, irregularmente distribuída na citada face da porção de assento de trilho, de modo que a razão da área da citada face ocupada pelos citados cravos em relação à área da
citada face sem os citados cravos seja maior na região de
borda da porção de assento de trilho que na região central da
porção de assento de trilho, sendo que a citada região de
borda é adjacente a uma das citadas bordas e a citada região
central adjacente à citada região de borda; sendo que os
cravos são arranjados em colunas, que se estendem
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3/8 substancialmente paralelas às citadas bordas opostas, e tendo substancialmente o mesmo tamanho, sendo que o número de cravos na fileira na região central que mais próxima à citada região de borda é maior que em uma coluna mais próxima ao centro da porção de assento, e os cravos sendo arranjados em colunas, que se estendem substancialmente transversais às citadas bordas opostas, sendo que a razão das projeções em relação à área livre em uma coluna de cravos adjacente e espaçada do centro da porção de assento, é maior que em uma coluna mais afastada do centro.
[0006] A sapata de trilho ferroviário pode ter uma rigidez reduzida em relação a uma sapata convencional, na qual a razão é constante ao longo de substancialmente toda a região de assento de trilho, enquanto restringindo a inclinação do trilho e o desgaste da sapata a níveis aceitáveis, particularmente, na região da borda da sapata que é a parte mais sujeita a cargas mais altas, e, por conseguinte, mais suscetível ao desgaste.
[0007] Preferivelmente, a razão também será maior em uma outra região de borda da porção de assento de trilho adjacente à outra borda que na citada região central.
[0008] Em uma configuração preferida, as áreas das sapatas são iguais, e o espaçamento entre os cravos varia.
[0009] Os cravos são preferivelmente distribuídos simetricamente com respeito à primeira linha de centro da porção de assento de trilho, e se estendem paralelamente à segunda linha de centro da porção de assento de trilho, que se estende perpendicularmente ao citado eixo geométrico longitudinal. Desejavelmente, os cravos também são distribuídos simetricamente com respeito a uma segunda linha
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4/8 de centro da porção de assento de trilho, se estendendo perpendicularmente ao citado eixo geométrico de trilho longitudinal.
[0010] Agora, faz-s referência, para efeito de exemplo,
aos desenhos anexos, nos quais:
[0011] A figura 1A mostra uma vista de planta de uma
sapata, incorporando a presente invenção;
[0012] A figura 1B mostra uma vista lateral da sapata
da figura 1A;
[0013] A figura 1C mostra uma vista de extremidade da
sapata da figura 1A;
[0014] A figura 1D mostra uma vista em perspectiva da
sapata da figura 1A;
[0015] A figura 2 mostra uma vista de planta de uma
primeira sapata alternativa configurando a presente invenção;
e
[0016] A figura 3 mostra uma vista de planta de uma
segunda sapata alternativa configurando a presente invenção.
[0017] Como mostrado nas figuras 1A a 1D, a sapata 1 de acordo com a presente invenção tem uma porção de assento de trilho ferroviário aproximadamente retangular e quatro porções de orelha 3a, 3b, 3c, 3d respectivamente nos quatro cantos da porção de assento 2. As orelhas 3a, 3b, 3c, 3d localizam a sapata 1 em uma fundação de trilho ferroviário (não mostrada) com respeito a encostos de ancoragem de grampo (não mostrados). Quando a sapata se encontra em uso sob o trilho, uma primeira borda 2a da porção de assento de trilho ferroviário 2 entre as orelhas 3a, 3b e uma segunda borda 2b da porção de assento de trilho ferroviário entre as orelhas 3c e 3d são dispostas transversais ao eixo geométrico
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5/8 longitudinal do trilho, e uma terceira borda 2c da porção de assento de trilho 2 entre as orelhas 3a e 3c e uma quarta borda 2d da porção de assento de trilho entre as orelhas 3b e 3d é disposta paralela ao eixo geométrico longitudinal do trilho ferroviário (não mostrado).
[0018] A porção de assento de trilho ferroviário 2 tem duas faces principais 4A, 4B, sendo que em cada uma delas é formada uma pluralidade de cravos 5 iguais e com seção transversal substancialmente circular. Os cravos 5 são distribuídos desigualmente nas faces, em correspondência com cravos 5 na outra face principal, de modo que a razão da área ocupada pelos cravos 5 na face da porção de assento de trilho ferroviário 2 em relação à área livre de cravos 5 seja maior nas regiões de borda 6a, 6b da porção de assento de trilho ferroviário 2 que na região central 7 da porção de assento de trilho ferroviário 2, sendo que as regiões de borda 6a, 6b são adjacentes respectivamente às terceira e quarta bordas 2c, 2d da porção de assento de trilho ferroviário 2 e a região central 7 adjacente às regiões de borda 6a, 6b. A razão diminui gradualmente ao longo da região de assento de trilho ferroviário 2 das bordas 2c, 2d para o centro 2e da região de assento de trilho ferroviário 2. Desta forma, se reduz a rigidez da sapata e se restringe a inclinação do trilho e o desgaste da sapata para níveis aceitáveis.
[0019] Nesta configuração, a razão desejada e as características da sapata são obtidas selecionando o número e a localização dos cravos 5 nas regiões de borda 6a, 6b, e na região central 7.
[0020] Em particular, na sapata 1, os cravos 5 são arranjados em colunas paralelas às bordas 2c, 2d da porção de
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6/8 assento de trilho 2. Há sete colunas al a a7, que são paralelas às bordas 2c, 2d. Como mostrado na figura 1A, há nove cravos nas colunas a1 a a7, seis cravos nas colunas a2 a a6, quatro colunas nas colunas a3 e a5, e quatro cravos na coluna a4. Assim, o número de cravos em uma coluna na região central 7, mais próxima da região de borda 6a, 6b, é maior que na coluna mais próxima do centro 2e da porção de assento de trilho 2a.
[0021] Os cravos nas colunas a1 a a7 também são arranjados em colunas paralelas às bordas 2a, 2b. Havendo nove colunas b1 a b9. Como mostrado na figura 1A, há cinco cravos nas colunas b1 a b9, quatro cravos nas colunas b2 e b8, cinco cravos nas colunas b3 e b7, 6 cravos nas colunas b4 e b6, e dois cravos na coluna b5. Assim, nesta configuração, a razão das projeções em relação à área sem cravos em uma coluna de cravos adjacente e espaçada do centro 2e da porção de assento de trilho 2 é maior que em uma coluna mais afastada do centro.
[0022] No total, a sapata 1 tem quarenta e dois cravos em cada uma das faces 4A e 4B da sapata 1.
[0023] O arranjo de cravos 5 deve ser provido, de modo que os cravos 5 resultem arranjados simetricamente com respeito às duas linhas de centro CL1, CL2 da porção de assento de trilho ferroviário 2. A coluna a4 é disposta na linha de centro CL1, e a coluna b5 na linha de centro CL2.
[0024] Deste modo, a sapata pode ser usada corretamente em ambas posições na fundação de trilho ferroviário, desde que as orelhas 3a a 3d se localizem nos encostos de ancoragem de grampo. A sapata 1 tem uma aba de retenção 8, entre as orelhas 3a e 3c ao longo da borda 2c e outra aba de
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7/8 retenção 8 entre as orelhas 3b e 3c ao longo da borda 2c, e outra aba de retenção 8 entre as orelhas 3b e 3d ao longo da borda 2d para manter a sapata baixada e fixa no conjunto de fixação de trilho. Se não forem requeridas abas de retenção 8, então as mesmas serão omitidas, e desde que os arranjos de cravos 5 nas faces principais 4A, 4B da porção de assento de trilho são iguais, a sapata também poderá ser usada em qualquer posição.
[0025] Em outra configuração, a sapata tem cinco cravos adicionais, por exemplo, na coluna a4, nas colunas b2, b8, nas colunas a3, a5, e na coluna b5, para ajustar a rigidez da sapata, como desejado. A sapata 1' está mostrada na figura 2. Esta sapata tem um total de quarenta e seis cravos.
[0026] A tabela 1 abaixo mostra as respectivas razões das projeções em relação à área livre para as sapatas A, B, C, D para diferentes tamanhos e diferentes números de cravos.
[0027] A sapata 1 mostrada na figura 1 é uma sapata tipo A e a sapata 1' mostrada na figura 2 é uma sapata tipo B. Já a figura 3 mostra uma sapata 1'' tipo C.
[0028] Em uma configuração de sapata 1, tendo uma porção de assento de trilho 2 de espessura de 5,3 mm em uma parte entre os cravos 5, e espessura 89 mm na parte tendo cravos 5. A sapata foi feita com material EVA de cerca de 9% de conteúdo VA, com rigidez dinâmica da sapata de 193,8 kN/mm. Sob um teste padrão de desgaste inclinado - 3 milhões de ciclos - a sapata enrijeceu 16,8%. Comparativamente, uma sapata mais mole, de material EVA, com cerca de 14% de conteúdo VA, e sessenta e dois cravos iguais, com rigidez dinâmica de 196 kN/mm, que enrijeceu muito mais no teste de desgaste - para 27,8%.
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8/8
Tabela 1
SAPATA A SAPATA B SAPATA C SAPATA D
Tamanho 145x 150 mm 145x 125 mm
No Cravos/ Diâmetro 42/10 mm 46/10 mm 42/10 mm 46/10 mm
Largura da região da borda 21,45 mm 21,45 mm 17,84 mm 17,84 mm
Área da região da borda 3144,31 mm2 3144,31 mm2 2586,8 mm2 2586,8 mm2
Área de cravos na região da borda 708,86 mm2 708,86 mm2 7 0 6, 86 mm2 7 0 6, 86 mm2
Área da região de borda sem cravos 2437,45 mm2 2437,45 mm2 1879,94 mm2 1879,94 mm2
Razão entre a área de cravo e a área sem cravos na região de borda 0,29 0,29 0,38 0,38
Largura da região central 107,07 mm 107,07 mm 89,34 mm 89,34 mm
Área da região central 15527,12 mm2 15527,12 mm2 12954,3 mm2 12954,3 mm2
Área de cravos na região central 1884,96 mm2 2199,12mm2 1884,96 mm2 2199,12 mm2
Área da região central sem cravos 1364,16 mm 1332 mm2 11069,34 mm2 10755,18 mm2
Razão entre a área de cravo e a área sem cravos na região central 0,14 0,165 0,17 0,20
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Claims (4)

REIVINDICAÇÕES
1. Sapata de trilho ferroviário, para ser localizada entre um pé de trilho ferroviário e a fundação de trilho subjacente, a sapata compreendendo:
- uma porção de assento de trilho (2) para receber um pé de trilho ferroviário, a porção de assento de trilho (2) tendo duas bordas opostas (2c, 2d) que se estendem paralelamente a um eixo geométrico longitudinal do trilho quando a sapata está em uso, sendo a porção de assento de trilho (2) provida com uma pluralidade de cravos (5) em pelo menos uma face principal (4A) da mesma, os citados cravos sendo as únicas projeções sobre a face principal da porção de assento de trilho, caracterizada pelo fato de pelo menos alguns dos cravos (5) estarem localizados ao longo da linha de centro paralela ao eixo geométrico longitudinal do trilho ou onde substancialmente nenhum cravo (5) está localizado na região interna da linha de centro a qual está situada perpendicularmente ao eixo geométrico longitudinal do trilho, sendo que os cravos (5) estão distribuídos desigualmente ao longo da face (4A) da porção de assento de trilho (2) de modo que a razão da área da face (2A) ocupada pelos citados cravos (5) da área da citada face livre dos citados cravos ser maior em uma região de borda (6a, 6b) da porção de assento de trilho (2) do que em uma região central (7) da porção de assento de trilho (2), com a região de borda (6a, 6b) sendo adjacente a uma das bordas (2c, 2d) sendo que a região central (7) é adjacente à região de borda (6a, 6b);
sendo que o número e a localização dos cravos nas regiões de borda e central, determina as características de desgaste e rigidez da sapata;sendo que os cravos (5) são dispostos em
Petição 870190055753, de 17/06/2019, pág. 11/12
2. Sapata, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de a citada razão ser também maior em outra região de borda (6a, 6b) da porção de assento de trilho (2), adjacente à outra das citadas bordas (2c, 2d), que na citada região central (7).
2/2 colunas (a1-a7) que se estendem substancialmente paralelamente às bordas opostas (2c, 2d), cada cravo (5) tendo substancialmente o mesmo tamanho, sendo que o número de cravos (5) em uma coluna na região central (7) mais próxima da citada região de borda (6a, 6b) é maior que em uma coluna mais próxima do centro da porção de assento de trilho (2); e sendo que os cravos (5) são dispostos em colunas (b1-b9) que se estendem substancialmente transversalmente das bordas opostas (2c, 2d), sendo que a razão das projeções à área livre em uma coluna de cravos (5) adjacente ao, mas espaçada a partir do, centro da porção de assento (2) é maior que de uma coluna mais afastada do centro.
3. Sapata, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizada pelo fato de as áreas dos cravos (5) serem iguais e de o espaçamento variar entre os cravos (5).
4. Sapata, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizada pelo fato de os cravos (5) serem distribuídos simetricamente com respeito à primeira linha de
centro (CL1) da porção de assento de trilho (2). 5. Sapata, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de os cravos (5) serem distribuídos simetricamente com respeito à segunda linha de centro (CL2) da porção de
assento de trilho (2), e se estenderem perpendicularmente ao citado eixo geométrico de trilho longitudinal.
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