ES2967043T3 - Dispositivo de frenado ferroviario y método de fabricación de un dispositivo de frenado ferroviario - Google Patents

Dispositivo de frenado ferroviario y método de fabricación de un dispositivo de frenado ferroviario Download PDF

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Abstract

Se describe un método de fabricación de un dispositivo de frenado ferroviario (D) que comprende un cuerpo principal (MB) dispuesto para recibir al menos parcialmente: al menos dos elementos neumáticos o electroneumáticos diferentes (RV, 414, 416); y canales (C) que conectan al menos dos elementos neumáticos o electroneumáticos (RV, 414, 416); comprendiendo el método de fabricación la etapa de: construir dicho cuerpo principal (MB) del dispositivo de frenado ferroviario (D) mediante fabricación aditiva de un bloque monolítico provisto de al menos dos asientos (600, 602) para dichos al menos dos neumáticos o electro- elementos neumáticos (RV, 414, 416) y dichos canales; Se describe además un dispositivo de frenado ferroviario (D) construido mediante un método de fabricación de un dispositivo de frenado ferroviario (D). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de frenado ferroviario y método de fabricación de un dispositivo de frenado ferroviario
Campo técnico
La presente invención pertenece, en general, al campo de los sistemas de frenado ferroviarios; en particular, la invención se refiere a un dispositivo de frenado ferroviario y a un método de fabricación de un dispositivo de frenado ferroviario.
Técnica anterior
Los sistemas de frenado ferroviarios conocidos, aplicados en vehículos ferroviarios genéricos, consisten generalmente en una pluralidad de componentes neumáticos instalados en un panel, conocido como un panel neumático, que actúa como soporte físico y como interfaz de conexión neumática entre los componentes neumáticos. Además, el panel actúa como una interfaz de conexión entre el sistema de frenado neumático y el vehículo.
En un sistema de frenado típico, p. ej., neumático, producido usando técnicas tradicionales, un panel 100 de metal soporta los diversos componentes neumáticos y electroneumáticos. El panel 100, además de actuar como una brida de soporte para los componentes neumáticos mencionados anteriormente, actúa como una interfaz neumática entre los componentes neumáticos por medio de canales 102 de conexión conformados dentro del mismo panel. Si el número de componentes que se soportarán y formarán interfaces es limitado y las dimensiones de dicho panel son limitadas, por ejemplo, aunque no exclusivamente, menos de 500 mm x 500 mm x 30 mm, los canales pueden realizarse a través de cruces de canales conformados mediante perforación 104, tal como se muestra en la Figura 2. Si las dimensiones de los paneles son más grandes o el número de conexiones requiere un número de cruces imposible de producir, el panel 100 se conforma en su lugar mediante estratificaciones de dos o más capas 106 de metal conformadas en las caras interiores para conformar los canales 102. De este modo, las capas de metal se unen o atornillan entre sí mediante medios 108 de atornillado, tal como se muestra en la Figura 1.
De forma desventajosa, las soluciones recién descritas presentan diversos inconvenientes. En primer lugar, requieren tiempos prolongados de mecanizado, que típicamente se lleva a cabo usando máquinas de control numérico por ordenador. La solución más simple descrita anteriormente, es decir, perforar los canales 104, posiblemente cruzados, está limitada por las dimensiones máximas de perforación sin que las brocas puedan doblarse durante el mecanizado y saltarse los cruces o interceptar de manera inadecuada otros canales. Las soluciones multicapa, por otro lado, requieren múltiples etapas de procesamiento, empezando por el procesamiento para conformar los canales, y siguiendo con la unión obtenida por medio de pegamentos especiales y el tratamiento a altas temperaturas para secar los pegamentos. Si el área de superficie equivalente representada por los canales es significativamente más grande que el área de superficie restante disponible para la unión, existe el riesgo de que las presiones de funcionamiento, por ejemplo, alrededor de 10 bares, den como resultado fuerzas que hagan que los canales se desconecten. En este caso, se usa la unión roscada, pero requiere juntas de sellado alrededor de cada canal. Este proceso, que es típicamente manual, es laborioso y está sujeto a altas tasas de fallo durante la producción debido a una instalación de juntas deficiente.
Un inconveniente adicional común en todas las soluciones descritas hasta ahora está representado por el peso final del panel 100 que, agregado al peso de los componentes, puede ser de 50 kg a 100 kg para cada vehículo que constituye el tren. Este peso da como resultado un desperdicio elevado y continuo de energía por parte del operario, ya que el tren tiene que acelerar y desacelerar continuamente esta masa.
Una etapa de integración significativa se representa en la solución descrita en el documento EP1588913. Dicha patente reivindica la fabricación de un sistema 300 de frenado electroneumático de alta complejidad, por medio de tres capas 302, 304, 306 de metal, tal como se muestra en la Figura 3, de las cuales las dos capas exteriores comprenden los canales 308 conformados mediante mecanizado en las caras interiores, y una capa intermedia perforada utilizada para interconectar los canales en las caras interiores de las capas exteriores. Además, con respecto a las soluciones multicapa descritas anteriormente, las capas exteriores se mecanizan para obtener e integrar parte o la totalidad del cuerpo exterior de los componentes neumáticos que se muestran en el diagrama. De esta manera, se logra una mayor integración, reducción de los requisitos de espacio y reducción de peso. Sin embargo, algunos de los inconvenientes descritos anteriormente no han sido resueltos por esta solución.
El documento WO 2010/034476 A1 describe una disposición de válvula para controlar dispositivos de freno y dispositivos auxiliares de un sistema de freno neumático de un vehículo. El documento WO 2017/058237 A1 describe un método de fabricación aditiva para producir una combinación de carcasa de colector, carcasa de válvula y carrete de válvula. De nuevo, algunos de los inconvenientes descritos anteriormente no han sido resueltos por estas soluciones.
Resumen de la invención
Por lo tanto, un objeto de la presente invención es dar a conocer una solución que permita obtener un dispositivo de frenado ferroviario con peso reducido, tiempos de procesamiento reducidos con respecto a las soluciones conocidas, y que simplifique la conformación de canales en el dispositivo de frenado ferroviario.
Los objetos y ventajas mencionados anteriormente, y otros adicionales, se consiguen, según un aspecto de la invención, mediante un método de fabricación de un dispositivo de frenado ferroviario que tiene las características definidas en la reivindicación 1 y un dispositivo de frenado que tiene las características definidas en la reivindicación 6.
Las realizaciones preferidas de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes, cuyo contenido pretende formar parte integral de la presente descripción.
Breve descripción de los dibujos
A continuación se describirán las características funcionales y estructurales de algunas realizaciones preferidas de un método de fabricación de un sistema de frenado ferroviario y de un dispositivo de frenado ferroviario según la invención. Se hace referencia a las figuras adjuntas, en donde:
- la Figura 1 muestra un panel de un sistema de freno producido según la técnica anterior;
- la Figura 2 muestra los canales de una capa de un panel de un sistema de freno producido según la técnica anterior; - la Figura 3 muestra un sistema de frenado producido según la técnica anterior;
- la Figura 4A es una primera vista de un dispositivo de frenado ilustrativo producido con tres capas de metal según la técnica anterior;
- la Figura 4B muestra una segunda vista del dispositivo de frenado ilustrativo en la Figura 4A;
- la Figura 5A es una primera vista de un dispositivo de frenado ilustrativo en el caso en donde se produce usando el método de la invención;
- la Figura 5B muestra una segunda vista del dispositivo de frenado ilustrativo en la Figura 5A;
- la Figura 6 es una vista en perspectiva de un cuerpo principal ilustrativo de un dispositivo de frenado ferroviario, cuando se produce por medio de fabricación aditiva.
Descripción detallada
Antes de explicar en detalle una pluralidad de realizaciones de la invención, debe aclararse que la invención no está limitada en su aplicación a los detalles estructurales y a la configuración de los componentes presentes en la siguiente descripción o ilustrados en las figuras. La invención puede adoptar otras realizaciones y puede implementarse o lograrse en la práctica de diferentes maneras. También debe entenderse que la fraseología y terminología tienen fines descriptivos y no deben interpretarse como restrictivas.
A continuación se describen algunas realizaciones de un método de fabricación de un dispositivo de frenado ferroviario que comprende un cuerpo principal MB dispuesto para alojar, al menos parcialmente, al menos dos elementos neumáticos o electro-neumáticos RV 414, 416 diferentes que conectan los al menos dos elementos neumáticos o electroneumáticos RV, 414, 416.
Elementos neumáticos o electroneumáticos RV, 414, 416 diferentes pueden significar dos elementos que tienen diferencias estructurales o funcionales.
Este método de fabricación comprende la etapa de realizar el cuerpo principal MB del dispositivo de frenado ferroviario mediante fabricación aditiva de un bloque monolítico dotado de al menos dos asientos 600, 602 para los al menos dos elementos neumáticos o electroneumáticos RV, 414, 416 y de dichos canales.
En el presente texto, “ fabricación aditiva” significa el proceso también conocido en inglés como “Additive Manufacturing” . De esta manera, ventajosamente, ya no es necesario realizar el cuerpo principal en una pluralidad de capas que se montarán entre sí.
La fabricación aditiva se conoce en inglés como “Additive Manufacturing” o “ 3D printing” .
El método de fabricación de un dispositivo de frenado ferroviario puede comprender además la etapa de alojar componentes de los al menos dos elementos neumáticos o electroneumáticos RV, 414, 416 en el cuerpo principal, después de completar la realización del cuerpo principal MB del dispositivo de frenado ferroviario, y la etapa de acoplar al cuerpo principal MB, elementos CE de cierre dispuestos para mantener los componentes de los al menos dos elementos neumáticos o electroneumáticos RV, 414, 416 en su posición en el dispositivo de frenado ferroviario.
Por ejemplo, los componentes de los al menos dos elementos neumáticos o electroneumáticos RV, 414, 416 son varillas y/o membranas y/o juntas tóricas y/o muelles, etc.
Los elementos CE de cierre pueden ser simples cubiertas hechas de plástico o metal que se pueden acoplar al cuerpo principal MB por medio de enganche/bloqueo o mediante medios de fijación, tal como pegamentos, tornillos, etc. Los elementos de cierre pueden ser fabricados también, aunque no necesariamente, mediante fabricación aditiva.
En un aspecto adicional, el material usado para la fabricación aditiva de la etapa de realizar dicho cuerpo principal MB es de tipo metálico, y/o el material usado para la fabricación aditiva de la etapa de realizar dichos elementos CE de cierre es de tipo metálico.
Al menos uno de los elementos neumáticos o electroneumáticos RV, 414, 416 del dispositivo de frenado ferroviario puede ser una válvula RV de relé neumática. Adicional o alternativamente, al menos uno de los elementos neumáticos o electroneumáticos RV, 414, 416 del dispositivo de frenado ferroviario puede ser una válvula 414, 416 de alivio de presión.
La Figura 6 ilustra una vista en perspectiva de un cuerpo principal MB ilustrativo de un dispositivo D de frenado ferroviario, cuando se realiza por medio de fabricación aditiva.
Mediante 600, 602 se ilustran los asientos/compartimentos en donde se alojarán los al menos dos elementos neumáticos o electroneumáticos RV, 414, 416. En particular, mediante 600 se ilustran los asientos/compartimentos en donde se alojarán las válvulas RV de relé neumáticas y mediante 602 los asientos/compartimentos en donde se alojarán las válvulas 414, 416 de alivio de presión.
Los elementos neumáticos o electroneumáticos RV, 414, 416 pueden tener sus puertos neumáticos respectivos dispuestos para formar una interfaz de dicho dispositivo (D) de frenado ferroviario con una brida de soporte que comprende puertos neumáticos correspondientes. En este caso, el método de fabricación puede comprender la etapa de realizar el cuerpo principal MB del dispositivo D de frenado ferroviario por medio de fabricación aditiva, de modo que los puertos neumáticos de dichos elementos neumáticos o electroneumáticos RV, 414, 416 se disponen en el cuerpo principal MB para emerger desde una sola cara del cuerpo principal MB del dispositivo D de frenado ferroviario.
Preferiblemente, en un ejemplo, los puertos neumáticos son puertos neumáticos diseñados para formar una interfaz funcional y no están diseñados para formar una interfaz de diagnóstico.
La invención se refiere además a un dispositivo D de frenado ferroviario producido según una cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente.
Además, el cuerpo principal MB del dispositivo de frenado ferroviario puede comprender un volumen funcional en el mismo. Por ejemplo, el volumen funcional puede disponerse para contener en el mismo un gas o fluido, con respecto a donde los elementos neumáticos pueden extraer o introducir dicho gas o fluido.
Los elementos neumáticos o electroneumáticos del dispositivo D de frenado ferroviario pueden tener sus puertos neumáticos respectivos dispuestos para formar una interfaz del dispositivo de frenado ferroviario con una brida de soporte que comprende puertos neumáticos correspondientes. Los puertos neumáticos de los elementos neumáticos o electroneumáticos RV, 414, 416 pueden así disponerse en el cuerpo principal para emerger desde una sola cara del cuerpo principal del dispositivo de frenado ferroviario. Preferiblemente, en un ejemplo, los puertos neumáticos son puertos neumáticos diseñados para formar una interfaz funcional y no están diseñados para formar una interfaz de diagnóstico.
Con referencia a las Figuras 4A y 4B, se ilustran dos vistas de un ejemplo de un dispositivo D de frenado producido con tres capas de metal según la técnica anterior. En este ejemplo, el cuerpo principal se realiza usando técnicas de procesamiento mecánico tradicionales.
El dispositivo D de frenado comprende elementos neumáticos o electroneumáticos en forma de válvulas RV de relé. Las partes móviles de las válvulas RV de relé están formadas por las partes 401, 402, respectivamente. El cuerpo principal de dichas válvulas RV de relé que forma el asiento y cualquier canal de conexión neumático está formado por las capas 407, 408, respectivamente. Las cubiertas 403, 404 forman pasos perforados adicionales, no visibles en la Figura, para alimentar y vaciar cámaras piloto, respectivamente. Las membranas 409, 410 están soportadas, respectivamente, por dos anillos 411, 412, que requieren juntas tóricas, respectivamente, para garantizar un sellado neumático.
Además, el cuerpo principal, formado por las dos placas 407 y 408 enroscadas entre sí, realiza la función de panel de soporte, conexión neumática e integración para otras funciones electroneumáticas.
En resumen, el cuerpo principal del dispositivo D de frenado comprende las capas/placas 403, 404, 407 y 408.
Gracias al acoplamiento de las dos placas 407 y 408, es posible obtener un volumen funcional en las partes volumétricas de las placas 407, 408 no ocupadas por los canales de conexión. El sellado neumático de las dos placas 407, 408 requerido para aislar los canales entre sí y para generar el volumen funcional está garantizado por juntas.
La Figura 4B muestra válvulas 414, 416 de alivio. Un bloque metálico 418 forma una base de soporte para ambas válvulas 414, 416 de alivio. Este soporte se realiza por separado de la placa 407, para poder conformar los canales que conectan las válvulas 414, 416 de alivio, así como válvulas electroneumáticas y sensores de presión.
En la técnica anterior, los canales no podrían haberse conformado directamente en la placa 407 debido al número y la complejidad de cruces. Por lo tanto, el bloque 418 de metal se acopla posteriormente a la placa 407 por medio de tornillos, y el sello entre las dos partes se garantiza mediante juntas tóricas.
La Figura 5A y la Figura 5B ilustran dos vistas de un ejemplo de un dispositivo de frenado, de manera similar a lo mostrado en las Figuras 4A y 4B, en el caso en donde el cuerpo principal se produce mediante el método de la invención.
Como se observa en la Figura 5A, el cuerpo principal del dispositivo de frenado, es decir, las capas/placas 403, 404, 407 y 408 de la Figura 4A, se producen en un bloque monolítico por medio de fabricación aditiva.
El cuerpo principal MB del dispositivo de frenado se produce en un bloque monolítico mediante fabricación aditiva. El cuerpo principal MB también forma los canales de suministro, no visibles en las figuras, para las cámaras piloto, así como los canales necesarios para conectar las válvulas RV de relé a otros componentes del dispositivo de frenado. El bloque 418 de metal se elimina en la solución equivalente producida con un proceso de fabricación aditiva. En efecto, todos los canales C de interconexión entre las válvulas 414, 416 de alivio se conforman directamente en el cuerpo principal MB individual. La Figura 5A también muestra los elementos CE de cierre con respecto al cuerpo principal MB dispuestos para mantener los al menos dos elementos neumáticos en su posición en el dispositivo D de frenado ferroviario.
Por lo tanto, el método de la presente invención tiene las siguientes ventajas:
- reducción del número de componentes que forman el dispositivo de frenado;
- reducción en la cantidad de trabajo de montaje manual del dispositivo de frenado, que da como resultado un tiempo de producción reducido y menos fallos;
- eliminación de cualquier junta tórica y junta, con la consiguiente mejora del sello neumático perfecto, reducción de tiempo de montaje, reducción de fallos de producción;
- optimización de las longitudes de los canales de conexión entre los elementos neumáticos o electroneumáticos, por ejemplo, entre válvulas electroneumáticas y las cámaras piloto de las válvulas de relé, reduciendo los retrasos de implementación de dichas válvulas de relé;
- integración directa entre el cuerpo de los elementos neumáticos o electroneumáticos y el panel que forma el sistema de conexión entre los diversos elementos neumáticos o electroneumáticos;
- optimización de las trayectorias de los canales entre los diversos elementos neumáticos o electroneumáticos, por ejemplo, evitando conexiones en ángulo recto típicas de las soluciones obtenidas mediante perforación, lo que provoca vórtices y retrasos de propagación de aire consiguientes; y
- reducción del espesor de las paredes del cuerpo principal del dispositivo de frenado, lo que es imposible de obtener mediante mecanizado por máquina herramienta o fundición en arena, con el consiguiente aligeramiento de todo el sistema.
Se han descrito diversos aspectos y realizaciones de un método de fabricación de un dispositivo de frenado ferroviario y un dispositivo de frenado ferroviario según la invención. Se entiende que cada realización puede combinarse con cualquier otra realización. La invención, además, no está limitada a las realizaciones descritas, sino que puede variar dentro del alcance definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (10)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Un método de fabricación de un dispositivo (D) de frenado ferroviario que comprende un cuerpo principal (MB) dispuesto para alojar al menos parcialmente:
    -al menos dos elementos neumáticos o electroneumáticos (RV, 414, 416) diferentes; y -canales (C) que conectan dichos al menos dos elementos neumáticos o electroneumáticos (RV, 414, 416);
    comprendiendo el método de fabricación la etapa de:
    -realizar dicho cuerpo principal (MB) del dispositivo (D) de frenado ferroviario mediante fabricación aditiva de un bloque monolítico dotado de al menos dos asientos (600, 602) para dichos al menos dos elementos neumáticos o electroneumáticos (RV, 414, 416) y dichos canales.
  2. 2. Un método de fabricación de un dispositivo (D) de frenado ferroviario según la reivindicación 1, que comprende además las etapas de:
    -después de la realización del cuerpo principal (MB) del dispositivo de frenado, alojar componentes de dichos al menos dos elementos neumáticos o electroneumáticos (RV, 414, 416) en el cuerpo principal (MB); y
    -acoplar elementos (CE) de cierre al cuerpo principal (MB); disponiéndose los elementos (CE) de cierre para retener los componentes de dichos al menos dos elementos neumáticos o electroneumáticos (RV, 414, 416) en su posición en el dispositivo (D) de frenado ferroviario.
  3. 3. Un método de fabricación de un dispositivo (D) de frenado ferroviario según la reivindicación 2, que comprende además la etapa de:
    - producir dichos elementos (CE) de cierre por medio de fabricación aditiva.
  4. 4. Un método de fabricación de un dispositivo (D) de frenado ferroviario según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el material usado para la fabricación aditiva de la etapa de realizar dicho cuerpo principal (MB) es de tipo metálico, y/o el material usado para la fabricación aditiva de la etapa de realizar dichos elementos (CE) de cierre es de tipo metálico.
  5. 5. Un método de fabricación de un dispositivo (D) de frenado ferroviario según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dichos elementos neumáticos o electroneumáticos (RV, 414, 416) tienen puertos neumáticos respectivos dispuestos para formar una interfaz de dicho dispositivo (D) de frenado ferroviario con una brida de soporte que comprende puertos neumáticos correspondientes;
    comprendiendo el método de fabricación la etapa de:
    -realizar dicho cuerpo principal (MB) del dispositivo (D) de frenado ferroviario por medio de fabricación aditiva, de modo que los puertos neumáticos de dichos elementos neumáticos o electroneumáticos (RV, 414, 416) se disponen en el cuerpo principal (MB) para emerger desde una sola cara del cuerpo principal (MB) del dispositivo (D) de frenado ferroviario.
  6. 6. Dispositivo (D) de frenado ferroviario realizado por medio de un método de fabricación de un dispositivo (D) de frenado ferroviario según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
  7. 7. Dispositivo (D) de frenado ferroviario según la reivindicación 6, en donde al menos uno de dichos elementos neumáticos o electroneumáticos (RV, 414, 416) es una válvula (RV) de relé neumática.
  8. 8. Dispositivo (D) de frenado ferroviario según la reivindicación 6 o 7, en donde al menos uno de dichos elementos neumáticos o electroneumáticos (RV, 414, 416) es una válvula (414, 416) de alivio de presión.
  9. 9. Dispositivo (D) de frenado ferroviario según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en donde el cuerpo principal (MB) comprende un volumen funcional en el mismo.
  10. 10. Dispositivo (D) de frenado ferroviario según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, en donde dichos elementos neumáticos o electroneumáticos (RV, 414, 416) tienen puertos neumáticos respectivos dispuestos para formar una interfaz de dicho dispositivo (D) de frenado ferroviario con una brida de soporte que comprende puertos neumáticos correspondientes;
    estando dispuestos los puertos neumáticos de dichos elementos neumáticos o electroneumáticos (RV, 414, 416) en el cuerpo principal (MB) para emerger desde una sola cara del cuerpo principal (MB) del dispositivo (D) de frenado ferroviario.
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