IT201700017003A1

IT201700017003A1 - Respingente ferroviario

Info

Publication number: IT201700017003A1
Application number: IT102017000017003A
Authority: IT
Inventors: Stefano Bruni; Conte Antonietta Lo
Original assignee: Bigaran S R L; Milano Politecnico
Priority date: 2017-02-15
Filing date: 2017-02-15
Publication date: 2018-08-15

Description

"Respingente ferroviario”

La presente invenzione riguarda un respingente ferroviario.

I respingenti ferroviari sono particolari dispostivi che trovano impiego in ambito ferroviario per l’assorbimento degli urti. In particolare, i vagoni e/o i convogli sono equipaggiati con tali respingenti ferroviari, tipicamente una coppia di respingenti ad ogni estremità del vagone/convoglio.

La figura 1 mostra un respingente ferroviario 101 secondo la tecnica nota. Il respingente noto comprende un corpo fisso 102, destinato ad essere accoppiato rigidamente al vagone/convoglio, ed un corpo mobile 103 scorrevole in traslazione rispetto al corpo fisso 102. Il corpo mobile 103 comprende in particolare una superficie di impatto 109 orientata trasversalmente rispetto all’asse del corpo mobile 103. Dei corpi elastici 107 sono alloggiati all’interno del corpo fisso 102 e agiscono tra quest’ultimo ed il corpo mobile 103 in modo tale che, a seguito di urti sul corpo mobile 103, quest’ultimo rientri parzialmente nel corpo fisso 102 deformando gli elementi elastici 107. Per urti di limitata entità, la deformazione è reversibile, ossia gli elementi elastici 107 lavorano in campo elastico e, a seguito della rimozione della causa dell’urto, tornano ad uno stato scarico e indeformato o parzialmente deformato e precaricato. In caso invece di urto di maggiore entità, a seguito della deformazione elastica degli elementi elastici 107, l’ulteriore moto del corpo mobile 103 verso il corpo fisso 102, provoca una deformazione plastica ed irreversibile del corpo fisso e/o del corpo mobile. Il respingente è quindi in grado di assorbire l’urto dissipando per deformazione plastica l’energia dello stesso.

In generale, le normative impongono dei parametri di funzionamento che devono essere rispettati dai respingenti ferroviari. A livello italiano, ad esempio, la normativa EN15551 impone i seguenti parametri per velocità fino a 60 Km/h:

- forza per cui il respingente rimane in campo completamente elastico maggiore di 1500 kN;

- valore medio del carico per cui si ha accumulo di deformazione plastica inferiore a 2200 kN;

- il carico critico deve essere inferiore a 3000 kN;

- energia assorbita maggiore di 300 kJ.

Scopo della presente invenzione è quello di rendere disponibile un respingente ferroviario che sia in grado di funzionare nel rispetto delle normative di riferimento, in particolare che sia in grado di assorbire urti di elevata entità, mantenendo al contempo ingombri e pesi comparabili con quelli dei respingenti secondo la tecnica nota.

Questo ed altri scopi vengono ottenuti da un respingente ferroviario secondo la rivendicazione 1.

Le rivendicazioni dipendenti definiscono possibili vantaggiose forme di realizzazione dell’invenzione.

Per meglio comprendere l’invenzione ed apprezzarne i vantaggi verranno di seguito descritte alcune sue forme di realizzazione esemplificative non limitative, facendo riferimento alle annesse figure, in cui:

la figura 1 è una vista in sezione di un respingente ferroviario secondo la tecnica nota;

la figura 2 è una vista in sezione di un respingente ferroviario secondo una possibile forma di realizzazione dell’invenzione.

Con riferimento all’annessa figura 2, un respin gente ferroviario secondo una possibile forma di realizzazione dell’invenzione è indicato con il riferimento 1.

Il respingente ferroviario 1 comprende un corpo fisso 2 e un corpo mobile 3. Il corpo fisso 2 è destinato ad essere fissato in maniera fissa ad un convoglio ferroviario o ad un vagone ferroviario. A tal scopo, esso può comprendere ad esempio un’apposita flangia di fissaggio 4. Il corpo mobile 3 è mobile in maniera scorrevole rispetto al corpo fisso secondo una direzione di traslazione T, che preferibilmente coincide con la direzione di sviluppo assiale del respingente ferroviario 1 nel suo complesso. Il corpo fisso 2 è pertanto preferibilmente coassiale al corpo mobile 3.

Il corpo mobile 3 è mobile rispetto al corpo fisso 2 tra una posizione protratta, corrispondente ad una condizione di riposo, ed una posizione ritratta, che si verifica in particolare in caso di urti. A tal scopo, il respingente ferroviario 1 comprende appositi fine-corsa che mantengono il corpo mobile entro dette posizioni ritratta e protratta. Ad esempio, con riferimento alla forma di realizzazione in figura 2, il corpo fisso 2 può comprendere apposite guide 5 di lunghezza finita, ossia guide chiuse alle estremità, atte ad essere impegnate da corrispondenti perni 6 del corpo mobile. Quando i perni 6 vanno in battuta alle estremità delle guide 5 il corpo mobile raggiunge le rispettive posizioni di fine corsa. Le guide 5, secondo questa forma di realizzazione, si estendono parallelamente alla precedentemente citata direzione di traslazione T. Secondo una possibile forma di realizzazione, il corpo fisso 2 comprende inoltre un perno centrale 15 rispetto al quale il corpo mobile 3 è scorrevole.

Il respingente ferroviario 1 comprende inoltre uno o più organi elastici 7 agenti tra il corpo fisso 2 ed il corpo mobile 3, tali da sollecitare il corpo mobile 3 verso la sua posizione protratta, in corrispondenza della quale essi presentano la deformazione, e dunque il carico elastico, minimi. A seguito di un urto sul corpo mobile 3, questo rientra parzialmente, scorrendo secondo la direzione T, nel corpo fisso 2, avvicinandosi alla posizione ritratta e deformando elasticamente gli organi elastici 7. A seguito della rimozione della causa dell’urto, gli organi elastici si scaricano almeno parzialmente e riportano il corpo mobile 3 nella posizione protratta. Da quanto detto, si comprende che gli organi elastici 7 lavorano in campo elastico negli spostamenti del corpo mobile 3 tra la posizione ritratta e la posizione protratta.

Preferibilemnte, il corpo mobile 3 comprende un corpo di impatto 8 avente una superficie di impatto 9, preferibilmente convessa, ancora più preferibilmente assialsimmetrica rispetto all’asse complessivo del respingente 1.

Secondo l’invenzione, il respingente ferroviario 1 è almeno parzialmente riempito con una schiuma metallica 10.

Come noto, una schiuma metallica è una struttura cellulare comprendente un metallo solido in cui parte del volume è costituita da pori d'aria. I pori possono essere chiusi (e in tal caso si parla di schiuma a celle chiuse), oppure possono formare una rete interconnessa (e in questo caso si parla di schiuma a celle aperte). Un parametro che caratterizza le schiume metalliche è la cosiddetta densità relativa, ossia il rapporto tra la densità apparente della schiuma e quella del materiale che costituisce la fase solida.

Secondo una possibile forma di realizzazione, la schiuma metallica 10 è una schiuma di alluminio.

Preferibilmente, la schiuma metallica 10 è a celle chiuse.

Secondo una possibile forma di realizzazione, la schiuma metallica 10 ha una densità relativa compresa tra 5% e 20%, preferibilmente compresa tra 10 e 20%, preferibilmente è pari al 10%.

Vantaggiosamente, la schiuma metallica 10 è operativamente disposta in serie rispetto agli organi elastici 7.

Ad esempio, secondo la forma di realizzazione in figura 2, il corpo mobile 3 presenta una cavità 11 separata dal corpo fisso 2, che, secondo la forma di realizzazione illustrata, a sua volta comprende una cavità 12 all’interno della quale sono accolti gli organi elastici 7. Il corpo mobile 3 presenta in particolare una parete di fondo 13 che suddivide la cavità 11 del corpo mobile 3 e la cavità 12 del corpo fisso 2. Tale parete di fondo 13 può essere conformata per scorrere rispetto al precedentemente citato perno centrale 15. Gli organi elastici 7, secondo questa forma di realizzazione, agiscono tra una parete di fondo 14 del corpo fisso 2 e la parete di fondo 13 del corpo mobile 3. Naturalmente, secondo questa forma di realizzazione, il volume della cavità 12 del corpo fisso 2 è variabile in base alla posizione del corpo mobile 3 rispetto al corpo fisso 2, mentre il volume della cavità 11 del corpo mobile 3, in assenza di urti, si mantiene costante.

Secondo una possibile forma di realizzazione, la schiuma metallica 10 è accolta all’interno della cavità 11 del corpo mobile 3, dunque operativamente in serie rispetto agli organi elastici 7. Secondo questa configurazione, dunque, un urto viene inizialmente assorbito dagli organi elastici 7 fintantoché il corpo mobile 3 raggiunge la sua posizione ritratta di fine corsa. Se l’intensità dell’urto eccede tale condizione di limite elastico degli organi elastici 8, l’energia eccedente viene assorbita dalla deformazione del corpo fisso 2, del corpo mobile 3, e della schiuma metallica 10.

Si noti che, secondo ulteriori varianti non illustrate nelle figure, la schiuma metallica e gli organi elastici possono essere differentemente posizionati rispetto alla forma di realizzazione illustrata.

Ad esempio, secondo una possibile variante, uno o più ulteriori organi elastici possono essere accolti nella cavità del corpo mobile.

Secondo un’ulteriore possibile variante, la schiuma metallica può essere in alternativa o in aggiunta essere almeno in parte accolta nella cavità del corpo fisso.

Prove numeriche e sperimentali hanno confermato che l’impiego della schiuma metallica consente un ulteriore incremento dell’energia assorbita rispetto alle soluzioni note, a fronte di un sostanziale mantenimento degli ingombri e un buon rapporto tra energia dissipata e peso del respingente nel suo complesso.

Alle forme di realizzazione descritte del respingente ferroviario secondo l’invenzione, la persona esperta, allo scopo di soddisfare esigenze contingenti specifiche, potrà apportare numerose aggiunte, modifiche, o sostituzioni di elementi con altri funzionalmente equivalenti, senza tuttavia uscire dall’ambito delle annesse rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Respingente ferroviario (1) comprendente: - un corpo fisso (2) destinato ad essere collegato in maniera fissa ad un convoglio ferroviario o ad un vagone ferroviario; - un corpo mobile (3), mobile in maniera scorrevole rispetto al corpo fisso (2) secondo una direzione di traslazione (T) tra una posizione protratta ed una posizione ritratta; - uno o più organi elastici (7) agenti tra il corpo fisso (2) ed il corpo mobile (3), configurati in modo tale da sollecitare il corpo mobile (3) verso la sua posizione protratta; caratterizzato dal fatto che il respingente ferroviario (1) è almeno parzialmente riempito con una schiuma metallica (10).
2. Respingente ferroviario (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detta schiuma metallica (10) è una schiuma di alluminio.
3. Respingente ferroviario (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta schiuma metallica (10) è una schiuma a celle chiuse.
4. Respingente ferroviario (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta schiuma metallica (10) ha una densità relativa compresa tra 5% e 20%, preferibilmente compresa tra 10 e 20%.
5. Respingente ferroviario (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui detta schiuma metallica (10) ha una densità relativa pari al 10%.
6. Respingente ferroviario (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta schiuma metallica (10) è operativamente disposta in serie rispetto a detti uno o più organi elastici (7).
7. Respingente ferroviario (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto corpo mobile (3) comprende una cavità (11) separata dal corpo fisso (2).
8. Respingente ferroviario (1) secondo la rivendicazione precedente, in cui il corpo fisso (2) comprende una cavità (12) che accoglie gli uno o più organi elastici (7), in cui il corpo mobile (3) occupa almeno parzialmente detta cavità (12) del corpo fisso (2) ed è mobile entro questa, in cui la cavità (11) del corpo mobile (3) comprende una parete di fondo (13) che suddivide la cavità (11) del corpo mobile (3) e la cavità (12) del corpo fisso (2).
9. Respingente ferroviario (1) secondo la rivendicazione 7 o 8, in cui detta schiuma metallica (10) è accolta all’interno della cavità (11) del corpo mobile (3).
10. Respingente ferroviario (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 9, in cui detta schiuma metallica (10) è almeno in parte accolta in detta cavità (12) del corpo fisso (2).
11. Respingente ferroviario (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 10, comprendente uno o più secondi elementi elastici accolti nella cavità (11) del corpo mobile (3).