ES2242670T3 - Contacto de toma de tierra. - Google Patents
Contacto de toma de tierra.Info
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Abstract
Contacto de toma de tierra (10) para la transmisión de corrientes entre partes fijas de vehículos (14) de un vehículo accionado eléctricamente, especialmente destinado para tráfico ferroviario de cercanías, y su eje giratorio de la rueda (12), con preferencia con escotadura central (18) presente en el lado de contacto de toma de tierra, que se extiende coaxialmente a su eje medio (16), que comprende un disco de contacto (22) que parte directa o indirectamente desde el eje de la rueda (12) y que cubre con preferencia la escotadura, una cubierta (24) conectada con la parte fija del vehículo como carcasa de cojinete, desde la que parte un elemento de contacto (32), como escobilla de carbón, que está colocado a distancia del disco de contacto y que presenta un collar (34), así como un elemento de presión como elemento de muelle (30), a través del cual interactúan el elemento de contacto y el disco de contacto entre sí por aplicación de fuerza, partiendo el elemento de presión desde la cubiertay siendo impulsado con fuerza el elemento de contacto atravesado por el eje medio (16) del eje de la rueda o que lo rodea coaxialmente en la dirección del disco de contacto, caracterizado porque el elemento de contacto (32) está alojado de forma deslizante por una guía (36) en forma de disco, que parte desde la cubierta (24) y porque el collar (34) del elemento de contacto, que está colocado alejado del disco de contacto, es un tope con relación a la guía.
Description
Contacto de toma de tierra.
La invención se refiere a un contacto de toma de
tierra para la transmisión de corrientes entre partes fijas de
vehículos de un vehículo accionado eléctricamente, especialmente
destinado para tráfico ferroviario de cercanías, y su eje giratorio
de la rueda, con preferencia con escotadura central presente en el
lado de contacto de toma de tierra, que se extiende coaxialmente a
su eje medio, que comprende un disco de contacto que parte directa o
indirectamente desde el eje de la rueda y que cubre con preferencia
la escotadura, una cubierta conectada con la parte fija del vehículo
como carcasa de cojinete, desde la que parte un elemento de
contacto, como escobilla de carbón, que está colocado a distancia
del disco de contacto y que presenta un collar, así como un elemento
de presión como elemento de muelle, a través del cual interactúan el
elemento de contacto y el disco de contacto entre sí por aplicación
de fuerza, partiendo el elemento de presión desde la cubierta y
siendo impulsado con fuerza el elemento de contacto atravesado por
el eje medio del eje de la rueda o que lo rodea coaxialmente en la
dirección del disco de contacto.
Las corrientes de trabajo de vehículos accionados
eléctricamente pueden ser retornadas a través de árboles axiales y
de ruedas de ejes hacia el carril de rodadura y, por lo tanto, hacia
la fuente de energía. La transmisión desde las partes fijas del
vehículo sobre ejes giratorios se realiza en este caso con puentes e
corriente especiales, que se designan habitualmente como contactos
de corriente de retorno/contactos de toma de tierra.
Los rodamientos de los ejes pueden estar en el
circuito de corriente de emergencia o en el circuito de corriente de
interferencia. Para proteger los primeros contra el paso de
corriente y, por lo tanto, contra destrucción, el contacto de
corriente de retorno/contacto de toma de tierra debe formar un
puente de baja impedancia. En el caso de una tensión que se aplica a
través del cojinete, por ejemplo a partir de 1 V (tensión de Fritt),
se inicia el flujo de corriente a través del cojinete. En
combinación con una cantidad de corriente que se incrementa de
repente, el valor de la tensión de transmisión se reduce a
continuación hasta sólo 0,5 V aproximadamente.
Los contactos de corriente de retorno/contactos
de toma de tierra deben establecer en todas las situaciones de
funcionamiento del vehículo una conexión eléctrica buena y segura
entre el terminal de toma de tierra de la corriente de retorno en el
vehículo y el eje de la rueda sobre una vía de corriente
definida.
En los contactos de corriente de retorno y de
toma de tierra conocidos, está presente con preferencia un elemento
de contacto configurado como escobilla de carbón sobre un disco de
contacto, que está conectado, por su parte, con el eje de la rueda a
través de una pestaña, por ejemplo. El disco de contacto puede estar
constituido por acero o carbono. Los contactos de toma de tierra
conocidos, cuyas tareas principales son la transmisión de corriente
de trabajo, la transmisión de corriente de señalización y la toma de
tierra del vehículo o toma de tierra de protección se pueden deducir
a partir de los documentos DE-OS 1 953 043, DE 41 27
336 A1 y DE 92 10 799 U1.
Un contacto de toma de tierra para vehículos
ferroviarios alojados en el exterior se conoce bajo la designación
"MONAX" y se distribuye por la Firma solicitante. En este caso,
el eje presenta una abertura central, en la que está introducido un
inserto de eje y está conectado eléctrica y mecánicamente con el eje
de accionamiento. En el inserto axial propiamente dicho está alojada
ligeramente descentrada una pieza de presión, en la que el
movimiento telescópico de la pieza de presión es limitado en
dirección axial por medio de un tope. En el lado frontal, sobre la
pieza de presión está montado el disco de contacto y está asegurado
contra giro por medio de un pasador tensor. El disco de contacto
propiamente dicho está conectado a través de un cable de corriente
de forma conductora de electricidad con el inserto axial.
Desde una tapa, que posee una alimentación de
corriente, parte una escobilla anular que se extiende coaxialmente a
la rueda, y que se apoya sobre el disco de contacto. En este caso,
el disco de contacto es presionado por medio del muelle helicoidal
presente en el inserto axial en la dirección de la escobilla anular,
para establecer el contacto conductor de electricidad necesario.
Un contacto de toma de tierra del tipo mencionado
al principio se puede deducir a partir del documento
DE-B-1 229 577, en el que están
previstos pasadores de guía para el ajuste de una escobilla de
carbón, que parten desde una placa, que esta atornillada con la
escobilla de carbón.
En un contacto de toma de tierra según el
documento DE-B 1 286 071, una escobilla de carbón es
recibida por una sección en forma de copa de una pieza de contacto,
que está apoyada sobre discos anulares elásticos de goma frente a
una carcasa de cojinete.
La presente invención se basa en el problema de
desarrollar un contacto de toma de tierra del tipo mencionado al
principio, de tal forma que se posibilita una simplificación de la
estructura así como un mantenimiento sin problemas, sin que deban
realizarse modificaciones en la altura de construcción propiamente
dicha. Al mismo tiempo, debe asegurarse que se amortigüen los
movimientos de impacto, tales como choques frente al elemento de
contacto. También hay que asegurar que el elemento de contacto no se
puede cerrar en una extensión tal que se produzca un daño del disco
de contacto.
Para la solución del problema, la invención prevé
esencialmente que porque el elemento de contacto esté alojado de
forma deslizante por una guía en forma de disco, que parte desde la
cubierta y que el collar del elemento de contacto, que está colocado
alejado del disco de contacto, sea un tope con relación a la
guía.
El elemento de presión como por ejemplo el muelle
de compresión helicoidal es desplazado desde el receso central del
eje a la cubierta configurada con preferencia como tapa del contacto
de toma de tierra, con lo que es posible un mantenimiento sencillo.
En el caso de un mantenimiento solamente es necesario ahora todavía
retirar la cubierta. En el contacto de toma de tierra MONAX
convencional, en cambio, además de la retirada de la cubierta y de
la extracción del inserto axial, debe soltarse también el cordón
conectado con el eje de la rueda.
Por otro lado, el elemento de contacto puede ser
impulsado con fuerza de forma centralizada por el elemento de
presión, tal como el elemento de muelle, de manera que se consigue
una homogeneización de la transmisión de la presión y, por lo tanto,
también del desgaste del elemento de contacto o bien de los discos
de contacto.
Puesto que no es necesario realizar
modificaciones de las dimensiones exteriores, los contactos de toma
de tierra correspondientes pueden sustituir sin más a los contactos
de toma de tierra convencionales, es decir, especialmente en el caso
de cojinetes radiales para vehículos ferroviarios alojados en el
exterior, por lo que se pueden emplear especialmente para ejes según
la Norma DIN 25109.
En la guía, que está constituida por material
aislante de electricidad, se trata de una manera preferida de una
guía de material de goma, que conduce a una amortiguación de
impactos y no conduce ya en dirección axial a una guía forzada del
elemento de contacto. De esta manera, se garantiza que el elemento
de contacto se apoye, condicionado por la impulsión de la fuerza,
con toda la superficie en el disco de contacto. Además, el elemento
de contacto, tal como la escobilla de carbón, está configurado con
preferencia en forma de paralelepípedo, de manera que la guía
presenta un receso, tal como un receso de forma rectangular, que
corresponde a la geometría de la sección transversal del elemento de
contacto, con lo que se proporciona un seguro contra giro del
elemento de contacto.
A través del collar, que parte desde la zona
frontal que está colocada a distancia del disco de contacto, se
consigue una ayuda de montaje, que asegura que la escobilla de
carbón no sea presionada a través de la guía. Al mismo tiempo, el
collar sirve como limitación del desgaste, de manera que se asegura
que el elemento de contacto, tal como la escobilla de carbón, no se
pueda cerrar en una extensión tal que el lado de la corriente
impresa pueda entrar en contacto directo con el disco de
contacto.
Por otro lado, el elemento de contacto presenta
en el lado de la superficie de contacto al menos una escotadura como
ranura, para que se pueda disipar la fricción, sin que se perjudique
el contacto superficial deseado entre el elemento de contacto y el
disco de contacto a través de la fricción.
En el elemento de muelle se trata con preferencia
de un muelle de compresión helicoidal, que está aislado
eléctricamente con respecto al elemento de contacto, especialmente
se apoya en un receso central, a travesado por el eje medio, del
elemento de contacto, que presenta en el lado del fondo un inserto
aislante de electricidad o está configurado como tal, sirviendo el
inserto como apoyo para el elemento de muelle propiamente dicho.
Para la colocación clara del elemento de muelle, desde el lado
interior de la cubierta se proyecta un saliente, que es rodeado por
el elemento de muelle.
La cubierta está distanciada frente a la parte
fija de la carcasa, tal como la carcasa de cojinete, por medio de un
anillo que está constituido por material de aislamiento eléctrico,
con lo que se asegura que fluyen vías de corriente definidas; puesto
que el elemento de contacto, tal como la escobilla de carbón, está
aislado eléctricamente, por una parte, a través de la guía y, por
otra parte, a través del inserto, que sirve como apoyo para el
elemento de muelle, con respecto a la cubierta, de manera que la
corriente fluye exclusivamente a través de los cordones que parten
desde el elemento de contacto. Por lo tanto, se pone a disposición
un contacto de toma de tierra, que forma un puente de corriente de
baja impedancia.
Por otro lado, está previsto que el disco de
contacto esté conectado a través de un elemento de fijación que lo
atraviesa en el centro con el elemento de disco intermedio que cubre
el eje o bien la escotadura central, y que el elemento de contacto
presente un receso, como taladro de paso, alineado a nivel sobre el
elemento de fijación y que rodea a éste a distancia. Por medio de
esta medida se asegura que la fijación no conduzca a un daño el
elemento de contacto.
Además, la cubierta, como elemento de cubierta en
forma de cáscara, debería estar conectada, a través de elementos de
unión, tal como tornillos, que atraviesan el anillo de obturación,
con la parte fija del vehículo, tal como la carcasa de cojinete,
estando aislados eléctricamente los elementos de fijación en cada
caso con respecto a la cubierta. A tal fin, está previsto que entre
la cubierta y el elemento de fijación se extienda un casquillo que
está constituido por material aislante de electricidad. También a
través de esta medida se garantiza adicionalmente que se asegure un
flujo de corriente definido deseado.
El contacto de toma de tierra según la invención
está constituido con preferencia por dos unidades premontadas, una
de las cuales comprende el disco de contacto y la otra comprende la
cubierta con el elemento de presión y el elemento de contacto.
Además, el anillo intermedio propiamente dicho puede ser parte de la
unidad que comprende la cubierta.
Si el elemento de contacto está constituido de
una manera preferida por carbono y/o la placa de contacto está
constituida al menos en el lado del elemento de contacto igualmente
por carbono o contiene carbono, entonces el elemento de contacto
puede estar constituido también por bronce y grafito y/o la palca de
contacto puede estar constituida por material de acero.
Otros detalles, ventajas y características de la
invención se deducen no sólo a partir de las reivindicaciones, a
partir de las características que se deducen de éstas -por sí y/o en
combinación- sino también a partir de la siguiente descripción de un
ejemplo de realización preferido que se deduce a partir del
dibujo.
En este caso:
La figura 1 muestra una vista en planta superior
sobre un contacto de toma de tierra según la invención.
La figura 2 muestra una sección a lo largo de la
línea A-A en la figura 1, y
La figura 3 muestra una vista en la dirección del
elemento de contacto que está presente en el contacto de toma de
tierra.
En las figuras se representa la estructura de
principio de un contacto de toma de tierra 10 según la invención,
especialmente destinado para vehículos ferroviarios alojados en el
exterior con un flujo de corriente con preferencia hasta 300 A. A
través del contacto de toma de tierra 19 debe realizarse un flujo de
corriente definido entre un eje 12 y una parte fija de la carcasa,
como la carcasa de cojinete 14 de un vehículo accionado
eléctricamente. El eje 12 presenta un receso central 18, atravesado
por su eje medio 16, que se puede cerrar por una cubierta 20
designada como placa intermedia, desde la que parte, por su lado, un
disco de contacto 22, que está constituido por material de carbono
o que contiene carbono o puede estar constituido, por ejemplo, por
acero. No obstante, a este respecto se remite a los materiales
conocidos desde hace muchos años para los contactos de toma de
tierra.
Con la carcasa de cojinete 14 está conectada de
forma desprendible una cubierta 24 a través de elementos de
fijación, tales como tornillos 26. La cubierta 24 -designada en
adelante como tapa- presenta un saliente interior 28, atravesado por
el eje medio 16 cuando el contacto de toma de tierra 10 está
montado, que sirve como fijación para un elemento de presión como
muelle de compresión helicoidal 30, que actúa, por su parte, sobre
un elemento de contacto, tal como una escobilla de carbón 32, para
impulsarlo con fuerza en la dirección del disco de contacto 22. De
esta manera se asegura que exista el contacto conductor de
electricidad necesario entre el disco de contacto 22 y la escobilla
de carbón 32 y, por lo tanto, un puente de corriente de baja
impedancia.
La escobilla de carbón 32 está configurada en
forma de paralelepípedo y presenta, apoyándose a distancia del disco
de contacto, un collar 34. Además, la escobilla de carbón 32 está
recibida de forma guiada por un elemento de disco 36, que está
constituido, por ejemplo, por material de goma dura, que está
conectado de forma desprendible con la tapa 24. La guía 36 presenta,
por lo tanto, un receso, que corresponde a la geometría de la
sección transversal de la escobilla de carbón 32. Condicionada por
la geometría de la escobilla de carbón 32, la guía 36 ofrece al
mismo tiempo un seguro contra giro.
La escobilla de carbón 32 presenta, por lo demás,
un taladro central 38, que parte desde la superficie frontal 40 de
la escobilla de carbón 32, que está alejada con respecto al disco de
contacto 22. En el lado del fondo, el taladro 38 está cubierto por
un inserto 40 que está constituido por un material aislante de
electricidad, que sirve como apoyo para el muelle de compresión
helicoidal 30. Por lo tanto, éste está aislado eléctricamente con
respecto a la escobilla de carbón 32.
La tapa 24 presenta una sección cilíndrica 42
circundante interior, que está rodeada por un anillo intermedio 44,
que está constituido por material aislante de electricidad, que es
atravesado por los tornillos 26. Estos tornillos están rodeados, por
lo demás, en la zona de la tapa 24 por un casquillo aislante 46. De
esta manera, se consigue que la tapa 24 esté aislada eléctricamente
frente a la carcasa del cojinete 14.
Desde la escobilla de carbón 32 parten cordones
48, que están conectados por medio de tornillos 50 con la tapa 24.
Además, la tapa 24 presenta un terminal de conexión 52, que está
conectado de forma conductora de electricidad con cordones de toma
de tierra que conducen hacia la parte del vehículo, para establecer
vías de corriente definidas.
La escobilla de carbón 32 posee ranuras 54 en el
lado de la superficie de contacto (figura 3) para poder descargar el
polvo condicionado por la fricción. De esta manera se asegura
siempre el contacto superficial deseado entre el disco de contacto
22 y la escobilla de carbón 32, con lo que se garantiza de nuevo la
transición de baja impedancia deseada.
Por lo demás, el disco de contacto 22 está
conectado con el elemento de disco intermedio 20 con preferencia por
medio de un tornillo 56, que se extiende a lo largo del eje medio 16
del eje de la rueda 12.
A través de un pasador 58 se asegura entonces el
disco de contacto 22 de forma fija contra giro frente al disco
intermedio 20, que está conectado de una manera adecuada con el eje
12 propiamente dicho. El elemento de contacto o bien la escobilla de
contacto 32 presenta, por otro lado, un taladro de paso 60, a través
del cual se asegura que, independientemente de la fricción de la
escobilla de carbón 32, ésta no sea perjudicada por el elemento de
fijación 56 que asegura el disco de contacto 22.
El contacto de toma de tierra 10 está constituido
por dos unidades premontadas, una de las cuales comprende el disco
de contacto 22 dado el caso con el disco intermedio 20 y la otra
comprende la tapa 24 con muelle de compresión helicoidal 30, guía 36
así como escobilla de carbón 32. Dado el caso, las unidades
respectivas están constituidas, por una parte, por los componentes
giratorios y, por otra parte, por los componentes fijos del contacto
de toma de tierra 10.
Como materiales para la escobilla de carbón 32 se
contemplan, por ejemplo, carbono o cobre y grafico y para el disco
de contacto 32 se contemplan los mismos materiales o acero.
Claims (11)
1. Contacto de toma de tierra (10) para la
transmisión de corrientes entre partes fijas de vehículos (14) de un
vehículo accionado eléctricamente, especialmente destinado para
tráfico ferroviario de cercanías, y su eje giratorio de la rueda
(12), con preferencia con escotadura central (18) presente en el
lado de contacto de toma de tierra, que se extiende coaxialmente a
su eje medio (16), que comprende un disco de contacto (22) que parte
directa o indirectamente desde el eje de la rueda (12) y que cubre
con preferencia la escotadura, una cubierta (24) conectada con la
parte fija del vehículo como carcasa de cojinete, desde la que parte
un elemento de contacto (32), como escobilla de carbón, que está
colocado a distancia del disco de contacto y que presenta un collar
(34), así como un elemento de presión como elemento de muelle (30),
a través del cual interactúan el elemento de contacto y el disco de
contacto entre sí por aplicación de fuerza, partiendo el elemento de
presión desde la cubierta y siendo impulsado con fuerza el elemento
de contacto atravesado por el eje medio (16) del eje de la rueda o
que lo rodea coaxialmente en la dirección del disco de contacto,
caracterizado porque el elemento de contacto (32) está
alojado de forma deslizante por una guía (36) en forma de disco, que
parte desde la cubierta (24) y porque el collar (34) del elemento de
contacto, que está colocado alejado del disco de contacto, es un
tope con relación a la guía.
2. Contacto de toma de tierra según la
reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de
contacto (32), que presenta con preferencia una forma de
paralelepípedo, presenta al menos un receso como ranura (54) en el
lado de la superficie de contacto.
3. Contacto de toma de tierra según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el elemento de
presión como muelle de compresión helicoidal (30) está aislado
eléctricamente frente al elemento de contacto (32) y se apoya
especialmente en un receso central (38) atravesado por el eje medio
(16), que presenta en el lado del fondo un inserto (40) aislante
eléctricamente o está configurado como tal, siendo el inserto un
apoyo para el elemento de presión.
4. Contacto de toma de tierra según al menos una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
elemento de presión (30) rodea al menos por zonas una proyección
(28) como elemento de fijación sobre el lado interior de la cubierta
(24), con preferencia en el centro.
5. Contacto de toma de tierra según al menos una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
guía (36) en forma de disco, atravesada por el elemento de contacto
(32), está constituida por material aislante de electricidad, como
goma dura y no representa forzosamente una guía axial para el
elemento de contacto.
6. Contacto de toma de tierra según al menos una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
cubierta (24) está distanciada frente a la parte fija de la carcasa
(14) por medio de un anillo (44) que está constituido por material
aislante de electricidad.
7. Contacto de toma de tierra según al menos una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
disco de contacto (22) está conectado a través de un elemento de
fijación (56) que lo atraviesa en el centro, con elemento de disco
intermedio (20) que cubre el eje (12) o bien la escotadura central
(18) y porque el elemento de contacto (32) presenta un receso (60)
como taladro de paso, alineado a nivel sobre el elemento de fijación
y que rodea a éste a distancia, estando asegurado contra giro
especialmente el disco de contacto (22) frente al elemento de disco
intermedio (20) conectado, tal como enroscado, con el eje (12).
8. Contacto de toma de tierra según al menos una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
cubierta (24), como elemento de cubierta en forma de cáscara, está
conectada a través de elementos de fijación, tal como tornillos
(26), que atraviesan el anillo intermedio (44), con la pieza fija
del vehículo (14) como carcasa de cojinete, estando aislados
eléctricamente los elementos de fijación frente a la cubierta.
9. Contacto de toma de tierra según al menos una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque
entre la cubierta (24) y el elemento de fijación (26) se extiende un
casquillo (46) que está constituido por material aislante de
electricidad.
10. Contacto de toma de tierra según al menos una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
contacto de toma de tierra (10) está constituido por una unidad
premontada que comprende dos partes, una de las cuales comprende el
disco de contacto (22) y la otra comprende la cubierta (24) con el
elemento de presión (30) y el elemento de contacto (32).
11. Contacto de toma de tierra según al menos una
de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el
elemento de contacto (32) y/o el disco de contacto (22) están
constituidos o contienen carbono y/o porque el elemento de contacto
(32) está constituido por bronce y grafito y/o el disco de contacto
(22) está constituido por acero.
Applications Claiming Priority (2)
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