ES2935892T3 - Dispositivo de creación de pátina - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo de creación de pátina (50) dispuesto para ser conectado a un vagón de ferrocarril (4), y para ser puesto en contacto con un tercer riel (6) que discurre en paralelo a un riel (2) de una vía férrea en la que se encuentra el vagón de ferrocarril. (4), comprendiendo dicho dispositivo de creación de pátina (50) al menos una barra (50a) que se extiende a lo largo de un eje longitudinal del tercer carril (6) y dispuesta para ser consumida por fricción contra el tercer carril (6), formando así una capa de revestimiento sobre dicho tercer carril (6). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo de creación de pátina
La presente invención se refiere a un dispositivo de creación de pátina para un vehículo ferroviario, y a un vehículo ferroviario que incluye dicho dispositivo de creación de pátina.
Es habitual que los vehículos ferroviarios incluyan una zapata de colector de corriente para el contacto deslizante con un riel de energía eléctrica, el denominado “tercer riel” de una vía ferroviaria.
De hecho, algunas versiones de vehículos ferroviarios de CC se energizan a través de un dispositivo colector de corriente de tercer riel, que siempre está acoplado con un tercer riel de una vía ferroviaria a través de una zapata de TRC (colector de corriente de tercer riel) de aleación de carbono y cobre. La zapata de TRC desliza sobre el tercer riel durante los recorridos, y este contacto deslizante genera desgaste en la zapata de TRC dado que es relativamente más blanda que el tercer riel.
Cuando el tercer riel es nuevo, es áspero y no está perfectamente alineado y, por lo tanto, durante una fase inicial de operación la zapata de TRC se desgasta significativamente. Después de cierto tiempo, se forma una capa de película de la zapata de TRC (aleación de carbono-cobre) sobre el tercer riel, y esta capa se denomina pátina. Esta película delgada agrega lubricidad a la interfaz de contacto entre la zapata de TRC y el tercer riel y esto, a su vez, reduce el desgaste de la zapata de TRC.
Gracias a la capa de pátina, la zapata de TRC mantiene un contacto deslizante con el tercer riel y aumenta la superficie de contacto.
El desgaste inicial se produce durante mucho tiempo, en particular, es muy severo durante los primeros 50.000 km de fricción entre la zapata de TRC y el tercer riel, es severo entre los 50.000 Km y los 100.000 km de fricción y es moderado entre los 100.000 km y los 200.000 km, tras lo cual se estabiliza.
Cuando se ha alcanzado la estabilización, se produce un desgaste constante adicional, que es inevitable. También los parámetros relacionados con el clima, tales como el polvo, la humedad y la temperatura ambiente, influyen en la velocidad de desgaste. Este dispositivo de creación de pátina podría desplegarse durante estas anomalías.
Por lo tanto, resulta evidente que, debido al consumo inicial de la zapata de TRC y hasta que se forma la capa de pátina, es necesario reemplazar el conjunto de zapata de TRC con frecuencia. Este es un componente costoso que conlleva un largo tiempo de entrega.
La presión de contacto entre la zapata de TRC y el tercer riel es crítica para el contacto eléctrico y los fenómenos de acumulación de corriente. Dado que su acoplamiento se lleva a cabo a través de muelles que tienen un rango de rigidez limitado y características típicas, resulta muy complicado modificar las propiedades mecánicas o las dimensiones de la zapata de TRC para mejorar su duración.
El documento CN 203 485 776 U describe un colector de corriente que comprende una cubierta de aislamiento, un asiento de base de aislamiento, una caja de fusibles, un muelle y un bloque deslizante de carbono. El asiento de base de aislamiento está conectado con la cubierta de aislamiento, la caja de fusibles está dispuesta entre el asiento de base de aislamiento y la cubierta de aislamiento, un protector de fusibles de corriente continua está dispuesto en la caja de fusibles, un brazo basculante está dispuesto en un lado del asiento de base de aislamiento, y un cojinete flexible y un gancho de bloqueo están dispuestos respectivamente en el lado izquierdo y el lado derecho de la porción superior del brazo basculante.
El documento CN 102275512 B describe un aceptador de corriente con extracción rápida de zapata que comprende una base de montaje aislada, un conjunto de ajuste, un conjunto de fusibles, un conjunto de brazo basculante de aceptación de corriente y un mecanismo de elevación. El conjunto de brazo basculante de aceptación de corriente comprende una barra basculante, una placa deslizante de aceptación de corriente y un asiento de núcleo, y el mecanismo de elevación comprende un cuerpo de extracción de zapata y un cuerpo de perno de bloqueo. El extremo interno de la barra basculante está conectado de forma fija con el asiento de núcleo, y el asiento de núcleo está encamisado en un vástago de núcleo. El cuerpo de extracción de zapata está dispuesto de forma fija en un lado de un bastidor inferior de montaje de conjunto de aceptación de corriente, y un lado del cuerpo de extracción de zapata está provisto de un vástago excéntrico giratorio controlable. El cuerpo de perno de bloqueo está dispuesto de forma fija en el asiento de núcleo y puede hacer un movimiento giratorio, con el mismo y la barra basculante, alrededor del vástago de núcleo. Además, el cuerpo de perno de bloqueo está provisto de una traba de seguridad retráctil dispuesta en cooperación con el vástago excéntrico del cuerpo de extracción de zapata.
El documento CN 104999916 B describe un colector de corriente neumático inferior de tercer riel que comprende un conjunto de placa posterior de montaje, un conjunto de cilindro, cigüeñal y biela, un conjunto de muelles de tensión, un asiento de cojinete flexible izquierdo, un asiento de cojinete flexible derecho, un brazo basculante aislado, una
zapata colectora de corriente, una cubierta protectora superior aislada y una cubierta protectora inferior aislada, en donde el asiento de cojinete flexible izquierdo y el asiento de cojinete flexible derecho están conectados con el brazo basculante, y la zapata colectora de corriente está montada en el brazo basculante.
El documento FR 2 737 163 A1 describe un colector de energía que incluye un dispositivo de montaje en vehículo para montar el colector de energía en dicho vehículo, una zapata de colector para el contacto eléctrico deslizante sobre un riel, y un brazo de palanca que tiene un primer extremo y un segundo extremo. El colector de energía también incluye una unidad de torsión inferior, conectada a la zapata de colector y conectada al segundo extremo del brazo de palanca. La unidad de torsión inferior está dispuesta de modo que la zapata de colector quede alineada sobre dicho riel incluso cuando la zapata de colector experimente desviaciones físicas a lo largo de una superficie de dicho riel. El colector de energía incluye además una unidad de torsión superior, conectada al dispositivo de montaje en vehículo y conectada al primer extremo del brazo de palanca. La unidad de torsión superior está dispuesta de manera que se aplica una fuerza orientada generalmente hacia abajo sobre la zapata de colector, para favorecer el contacto entre la zapata de colector y el riel. El colector de energía incluye además una derivación que puede acoplarse con un extremo inicial de dicho vehículo, y conectada por un extremo terminal a la zapata de colector. Cuando se aplica un potencial a través de dicho vehículo y dicho riel, el colector de energía permite que la energía eléctrica fluya desde dicho vehículo hasta dicho riel, a través de la derivación y la zapata de colector, durante el funcionamiento tanto estático como dinámico de dicho vehículo.
Por tanto, existe la necesidad de reducir la frecuencia de reemplazo de la zapata de TRC reduciendo su consumo.
Este y otros objetivos se logran plenamente en virtud de un dispositivo de creación de pátina que tiene las características definidas en la reivindicación independiente 1, y en virtud de un vehículo ferroviario que incluye un dispositivo de creación de pátina según la reivindicación 9.
Las realizaciones preferidas de la invención se especifican en las reivindicaciones dependientes, cuyo objeto debe entenderse como parte integral de la presente descripción.
Otras características y ventajas de la presente invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción, proporcionada simplemente a modo de ejemplo no limitativo, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- Las Figuras 1 a 3 muestran un dispositivo colector de corriente de tercer riel;
- la Figura 4 muestra un dispositivo de creación de pátina típico según la presente invención; y
- la Figura 5 muestra un vehículo ferroviario que incluye un dispositivo de creación de pátina según la presente invención.
La presente invención se refiere a un dispositivo de creación de pátina, que es un dispositivo simplificado sin colector de corriente (desprovisto de conectividad eléctrica), dispuesto para ser colocado en un vagón de remolque de un vehículo ferroviario. La zapata del dispositivo de creación de pátina (DCP) está hecho de un material mucho más suave que el material de la zapata de TRC, relativamente un 10-20 % más suave, y es más fácil de transferir al tener una superficie de contacto gruesa casi similar a una de la zapata de TRC. La composición del material del dispositivo de creación de pátina es idéntica a la de la zapata de TRC porque, de lo contrario, la infusión de elementos injustificados influiría en los parámetros eléctricos de la zapata de TRC.
El material del dispositivo de creación de pátina tiene, por lo tanto, la misma composición que el material de la zapata de TRC, con una dureza reducida y un área de superficie aumentada a lo largo del mismo (es decir, a lo largo del eje del riel).
Ventajosamente, el material utilizado es una aleación de carbono-cobre.
En particular, el material está impregnado de carbono con un 25 % de cobre en peso.
El dispositivo de creación de pátina se monta con una presión de contacto sobre el tercer riel que es preferiblemente al menos un 10 % superior (en particular un 20 % superior) a la de la zapata de TRC. La función principal del dispositivo de creación de pátina es transferir su material al tercer riel, lo que facilita una formación de pátina más rápida. La capa de pátina es una capa de revestimiento sobre el tercer riel. La presencia del dispositivo de creación de pátina reduce drásticamente el desgaste de la zapata de TRC también instalada en el vehículo ferroviario.
Debido a sus requisitos específicos, una zapata de TRC es muy costosa y no resulta aconsejable usarla para crear una capa de película. Se puede utilizar un dispositivo secundario, tal como el dispositivo de creación de pátina de la presente invención, para reducir en al menos un 50-70 % el consumo de la zapata de TRC.
La Figura 1 muestra un dispositivo colector de corriente de tercer riel de un vehículo ferroviario, en un modo de contacto superior.
Una rueda 1 de un vagón ferroviario 4 está en contacto con un riel 2 de una vía ferroviaria. Un tercer riel 6, colocado sobre una capa aislante 8, discurre en paralelo al riel 2.
Una zapata 10 de TRC está conectada por un lado al vagón ferroviario 4 y, por el otro lado, entra en contacto desde arriba con el tercer riel 6.
El tercer riel 6 es una estructura compuesta de aluminio y acero, y la superficie en contacto con la zapata 10 de TRC es una aleación de acero inoxidable con alta resistencia al desgaste mecánico y eléctrico.
Las Figuras 2 y 3 muestran los mismos elementos de la Figura 1, en donde el contacto entre la zapata 10 de TRC y el tercer riel 6 se lleva a cabo desde una cara lateral y desde abajo, respectivamente.
El dispositivo de creación de pátina se instala exactamente de la misma manera que la zapata de TRC en el vagón ferroviario 4. Visualmente, no hay diferencia entre los dos dispositivos diferentes. La diferencia es meramente eléctrica. La Figura 4 muestra un dispositivo 50 de creación de pátina según la presente invención. El dispositivo 50 de creación de pátina comprende al menos una barra o zapata, preferiblemente dos barras 50a, del material descrito anteriormente. Las dos barras 50a están conectadas a un brazo 52 de soporte a través de unos respectivos elementos 54 de soporte.
Cada barra 50a tiene entre 100 mm y 500 mm de largo, entre 40 mm y 100 mm de ancho, y entre 40 mm y 100 mm de espesor.
Ventajosamente, cada barra 50a tiene 300 mm de largo, 60 mm de ancho y 40 mm de espesor.
De forma ventajosa, cada barra 50a tiene cualquier otra combinación de valores tomados de los rangos anteriormente indicados.
El uso de dos barras 50a permite evitar el uso de una sola barra muy larga, lo que dificultaría la alineación con el tercer riel 6.
El brazo 52 de soporte está dispuesto para fijarse a una estructura 56 de soporte que, a su vez, va a estar fijada al vagón ferroviario 4.
El brazo 52 de soporte incluye componentes conocidos per se, y similares a los de la zapata 10 de TRC, para soportar el dispositivo 50 de creación de pátina sobre el tercer riel 6, con la salvedad de que no se requiere conectividad eléctrica ni alimentación neumática.
El dispositivo 50 de creación de pátina está dispuesto para conectarse por un lado al vagón ferroviario 4 y, por otro lado, para ponerse en contacto con el tercer riel 6.
El dispositivo 50 de creación de pátina se puede poner en contacto con el tercer riel 6 desde arriba, desde abajo y lateralmente, como la zapata 10 de TRC ilustrada en las Figuras 1 a 3. Preferiblemente, el dispositivo 50 de creación de pátina se pone en contacto con el tercer riel 6 manualmente.
El dispositivo 50 de creación de pátina está dispuesto para ser consumido debido a la fricción contra el tercer riel 6, formando así una capa de revestimiento sobre dicho tercer riel 6.
La capa de revestimiento se compone preferiblemente de una capa de aleación de carbono-cobre, como se ha descrito anteriormente.
El dispositivo 50 de creación de pátina es más grande, ancho y profundo que la zapata 10 de TRC, que tiene las medidas preferidas indicadas anteriormente, y forma la capa de pátina requerida sobre el tercer riel 6.
Esta rápida formación de la capa de pátina favorece la formación de esta película lubricante sobre el tercer riel 6, reduciendo significativamente el desgaste y el consumo de la zapata 10 de TRC.
Los requisitos técnicos para la zapata 10 de TRC son estrictos y esto conlleva altos costos de producción. La zapata 10 de TRC se vería consumida de manera significativa durante los recorridos iniciales del vagón ferroviario 4. Por lo tanto, gracias al dispositivo 50 de creación de pátina se logra una reducción del consumo de esta zapata 10 de TRC debido al desgaste, y esto conlleva una reducción del coste total de funcionamiento.
La Figura 5 muestra un vehículo ferroviario 100 que incluye un dispositivo 50 de creación de pátina según la presente invención. El dispositivo 50 de creación de pátina se extiende a lo largo del eje longitudinal del tercer riel.
Claramente, el principio de la invención sigue siendo el mismo, las modalidades y los detalles de producción pueden variar considerablemente de lo que se ha descrito e ilustrado puramente a modo de ejemplo no limitativo, sin apartarse del alcance de protección de la presente invención como definido por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (9)
- REIVINDICACIONESi. Un dispositivo (50) de creación de pátina dispuesto para ser conectado a un vagón ferroviario (4), y para ser puesto en contacto con un tercer riel (6) que discurre en paralelo a un riel (2) de una vía ferroviaria en la que se encuentra el vagón ferroviario (4), comprendiendo dicho dispositivo (50) de creación de pátina al menos una barra (50a) que se extiende a lo largo de un eje longitudinal del tercer riel (6) y dispuesta para ser consumida por fricción contra el tercer riel (6), formando así una capa de revestimiento sobre dicho tercer riel (6), caracterizado por que el dispositivo (50) de creación de pátina está desprovisto de conectividad eléctrica.
- 2. El dispositivo (50) de creación de pátina según la reivindicación 1, en donde la barra (50a) está hecha de una aleación de carbono-cobre.
- 3. El dispositivo de creación de pátina según la reivindicación 1 o 2, en donde dicha barra (50a) está conectada a un brazo (52) de soporte a través de un elemento (54) de soporte, estando dispuesto dicho brazo (52) de soporte para ser fijado a una estructura (56) de soporte que, a su vez, se va a fijar al vagón ferroviario (4).
- 4. El dispositivo (50) de creación de pátina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la barra (50a) se pone en contacto con el tercer riel (6) desde arriba, desde abajo o lateralmente.
- 5. El dispositivo de creación de pátina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada barra (50a) tiene una longitud de entre 100 y 500 mm.
- 6. El dispositivo de creación de pátina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde cada barra (50a) tiene entre 40 mm y 100 mm de ancho.
- 7. El dispositivo de creación de pátina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la barra (50a) tiene un grosor de entre 40 mm y 100 mm.
- 8. El dispositivo de creación de pátina según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en donde cada barra (50a) tiene 300 mm de largo, 60 mm de ancho y 40 mm de espesor.
- 9. Un vehículo ferroviario (100) que comprende un dispositivo (50) de creación de pátina según cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
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