IT9047740A1 - Organo di presa a pantografo a due archetti portastriscianti con sospensioni indipendenti articolate. - Google Patents

Description

La struttura di supporto degli archetti portastriscianti comprende

del mezzi elastici (27), atti a spingere contro la linea aerea, in modo sostanzialmente indipendente tra loro,i due archetti (11) con una forza sostanzialmente perpendicolare alla linea, e

una coppia di sistemi di bracci articolati (12,21) che collegano gli archetti (11) alla barra trasversale (6).

(Fig. 2)

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce agli organi di presa a pantografo per mezzi di trazione ad azionamento elettrico per il prelievo di energia elettrica da una linea di contatto aerea e, più particolarmente, ad un organo di presa di questo tipo avente due archetti portastriscianti a sospensione indipendente .

L'organo di presa a pantografo tradizionale è costituito,in generale, da un sistema deformabile di aste disposte a doppio quadrilatero.Quattro aste superiori portano un portastrisciante ad archetto a cui sono applicati gli striscianti per la captazione della corrente? quattro aste inferiori sono articolate,rispettivamente , alle aste superiori e,tramite alberi trasver-sali, ad un telaio, costo sull'imperiale del mezzo di trazione.Gli alberi trasversali sono opportunamente distanziati nella direzione trasversale del mezzo di trazione di una distanza sufficiente all'interposizione di mezzi di sollevamento. Tali mezzi comprendono, in genere,un cilindro ad aria compressa e, in gualche caso, molle, che agiscono su un braccio di leva calettato su uno dei due alberi, trasversali. L'afflusso di aria in pressione al cilindro provoca, da sola o con l'ausilio delle molle, il sollevamento del pantografo contro la linea di contatto aerea.

Vista l'attuale tendenza della trazione ferroviaria verso velo-cità più alte, sia con la costruzione di linee adatte che con l'impiego di mezzi di trazione che consentano velocità maggiori sulle linee già i'n esercizio, si sente l'esigenza di dispositivi perfezionati di captazione della corrente.E' infatti generalmente riconosciuto che i limiti al raggiungimento di velocità sempre più elevate sono fissati da un'imperfetta captazione della coerente a quelle velocità.

Per migliorare la capacità di captazione della coerente sono stati proposti vari, accorgimenti. Uno di questi, descritto nella domanda di brevetto italiana no. 48695-A/8R depositata il 20/12/1988 dalla richiedente, prevede l'impiego di mezzi per regolare la spinta del pantografo, e quindi dell'archetto porta-striscianti, contro la linea, in modo tale da avere sempre le condizioni di spinta ottimali a tutte le velocità di esercizio del mezzo di trazione. Altri, che tendono ad agire anche sulla struttura di supporto e di sospensione degli organi di contatto elettrico con la linea aerea, prevedono, anziché un unico ar-chetto,due archetti portastriscianti in larga misura indipendenti tra loro. In questo modo si ottiene non solo la ripartizione della corrente tra i due archetti e quindi caratteristiche strutturali ed elastiche meno impegnative per ciascun archetto, ma anche la garanzia di un contatto continuo con la linea nel caso di condizioni particolarmente critiche, dovute alle vibrazioni, e ai sobbalzi del mezzo di trazione alle alte velocità. In queste condizioni, infatti, un archetto si può momentaneamente staccare dalla linea e quindi la presenza di un secondo archetto indipendente permette di evitare una completa interruzione della corrente .

Affinché l'impiego di due archetti abbia la massima efficacia, ò necessario che il collegamento degli archetti al quadro del pan-tografo sta rigido nel suo assetto orizzontale, in modo da contrastare efficacemente la spinta orizzontale dovuta al contatto con la linea e con eventuali ostacoli presenti su di essa,per esempio ghiaccio,e il più possibile elastico nell'assetto verticale per compensare le fluttuazioni dovute alle variazioni di altezza della linea e alle oscillazioni del mezzo di trazione.

Un accorgimento noto prevede il collegamento dei due archetti al quadro tramite due balestre disposte longitudinalmente alla direzione di marcia e fissate ciascuna con la sua parte centrale ad un'estremità di una barra trasversale che collega tra loro le due coppie di aste superiori del quadro. T due archetti sono fissati alle estremità delle due balestre in modo da assumere una posizione ortogonale alla linea su un piano orizzontale. Il pan-tografo a doppio archetto così costituito non si è dimostrato atto, quando le balestre si flettono per effetto di forze verticali che agiscono sugli striscianti,a mantenere una corretta posizione degli archetti.Gli striscianti, perciò,sono sottoposti ad usura non uniforme,ciò che richiede la presenza di un dispositivo per aggiustare l’orientamento degli archetti e relative operazioni di regolazione.

Un altro tipo di pantografo a doppio archetto noto prevede l'impiego di un supporto dei portastriscianti rigidamente connesso al quadro. Tn questo caso gli archetti sono collegati elasticamente al supporto rigido tramite quattro organi di sospensione a canocchiale disposti verticalmente in modo da consentire solo un movimento in senso verticale degli archetti. Si ottiene così una buona rigidità della struttura e buone caratteristiche di stabi-lìbà orizzontale degli striscianti. Si è constatato, tuttavia, che il carico sugli organi di sospensione a canocchiale, dovuto alla spinta orizzontale sugli striscianti, provoca attriti che aumentano l'isteresi del movimento della sospensione e, quindi, influenzano negativamente la qualità della captazione di corrente. Per ridurre al massimo tali attriti, bisogna prevedere interventi frequenti per la manutenzione o per la sostituzione degli organi di sospensione, con costi rilevanti in manodopera e materiali .

Lo scopo principale della presente invenzione è quello di realizzare un organo di presa a pantografo a doppio archetto che garantisca una buona captazione alle alte velocità e in cui gli archetti mantengano costante il loro assetto e siano collegati elasticamente al quadro in modo da esercitale una spinta rigoro-samente verticale con una sospensione a bassa inerzia che non richieda organi costosi e manutenzione frequente.

Tale scopo viene raggiunto con un organo di presa a pantografo come è definito e caratterizzato nelle rivendicazioni che concludono la presente descrizione .

L'invenzione sarà meglio compresa dalla seguente descrizione dettagliata di una sua forma d’esecuzione preferita, riportata a titolo esemplificativo, e quindi in nessun modo limitativo, in relazione agli uniti disegni, in cui:

la figura 1 è una vista laterale dello schema cinematico di un organo di presa a pantografo a doppio archetto secondo l'invenzione e

le figure 2 e 3 sono, rispettivamente, una vista laterale e una vista in pianta della struttura di supporto degli archetti del pantografo secondo 1'invenzione.

Con riferimento ai disegni e, in particolare, alla figura l,su un telaio di base,indicato complessivamente con 1, sono previsti simmetricamente, in posizione centrale, elementi di supporto di due alberi trasversali 3a,3b. Sulle estremità di questi alberi sono calettate le estremità inferiori delle aste 4 del quadro mobile. Gli alberi 3a,3b sono affiancati e ingranati l'uno all' altro mediante una coppia di settori dentati 3c,3d, calettati intorno agli alberi stessi in prossimità delle loro estremità libere. Il quadro del pantografo è completato da una coppia di aste laterali 5, da una coppia di aste diagonali superiori (non rappresentate nel disegno) e da una barra trasversale di collegamento superiore 6.

Ogni coppia di aste laterali superiori 5 è articolata, con snodi a cuscinetti di rotolamento, alle rispettive coppie di aste infe-riori 4 ed è unita con perni ad un elemento di raccordo a due fori 7 fissato alla barra trasversale 6, costituita da un profilato metallico a sezione rettangolare, tramite un bullone 8 (figura 2). Le lunghezze delle aste laterali inferiori e supe-riori 4,5 sono sostanzialmente uguali .

Le aste laterali 5 si prolungano 1'una verso l'altra, oltre i punti di articolazione con l'elemento di raccordo 7, in settori dentati di ingranamento reciproco che, insieme ai settori dentati inferiori 3c, 3d, mantengono stabile la configurazione del quadro.

Per il sollevamento del quadro è previsto un attuatore a molla pneumatica 9, rappresentato schematicamente nella figura l,fissa-to al telaio 1 ed avente un'asta d'azionamento 9a la cui estremità è incernierata eccentricamente all'albero trasvers le 3a mediante un braccio 3e, opportunamente posizionato e calettato sullo stesso albero. Nel funzionamento, quando nel cilindro 9 dello attuatore viene immessa aria in pressione, l'asta di azionamento 9a fa ruotare in senso orario l'albero di comando 3a. L'albero 3b, che è ingranato tramite i settori dentati 3c,3d, viene fatto ruotare in senso antiorario, per cui le aste 4 si sollevano contemporaneamente insieme alle aste 5 ad esse collegate.

L'abbassamento del quadro avviene per gravità quando viene tolta la pressione all'attuatore. Controllando opportunamente la ridu-zione della pressione, tale movimento avviene in modo sufficientemente graduale. Alla barra trasversale 6 è fissata la struttura di supporto e di sospensione 10 degli archetti 11. Essa comprende due coppie di bracci, o aste, 12 che collegano in modo articolato gli archetti 11 alla barra 6. Le aste 12 di ciascuna coppia sono saldate ad un'estremità tra loro, in modo da formare un angolo di circa 60 gradi, e ad una forcella di raccordo forata 13 e,all'altra estre-mità, a rispettive forcelle di raccordo forate 14. Le forcelle di raccordo 13 sono collegate ai rispettivi archetti tramite perni 15 e le forcelle di raccordo 14 sono collegate, tramite perni 16, a sporgenze angolari forate 17 solidali alla barra 6.

Alla barra 6, in prossimità delle sue estremità,sono saldati, in modo analogo agli elementi forati di raccordo 7 per il collega-mento articolato delle aste 5, due elementi di raccordo 18 trasversali alla barra 6 aventi ciascuno due coppie di fori, coi fori d'ogni coppia in posizione equidistante dal piano verticale passante per la mezzeria della barra.

Gli archetti 11,costituiti sostanzialmente da un profilato metal-lico Ila a sezione rettangolare, sulla cui superficie superiore sono fissati gli striscianti 19, presentano, saldati alla loro superficie inferiore in prossimità delle loro estremità, due bracci ad angolo 20 aventi un foro.

Quattro bracci, o aste 21, alle cui estremità sono saldate delle forcelle 22, sono collegate, tramite perni 23,da una parte,al foro superiore dell'elemento di raccordo 18 e, dall'altra, al foro del braccio ad angolo 20. Le dimensioni dei componenti della struttuta sopra descritta sono scelte in modo che la distanza tra gli assi di rotazione delle articolazioni di ciascuna delle aste 12 sia uguale a quella esistente tra gli assi di rotazione delle articolazioni delle aste 21 e che ciascuno dei piani contenenti gli assi di rotazione delle articolazioni delle aste 12 sia parallelo al piano contenente gli assi di rotazione delle artico-lazioni delle aste 21 sottostanti. Pertanto, l'accoppiamento cinematico tra gli archetti 11 e la barra 6 è del tipo a parallelogramma, per cui la superficie superiore degli archetti, che porta gli striscianti 19, si troverà sempre su un piano orizzontale, indipendentemente dall'angolo di rotazione delle rispettive aste di supporto 12,21.

Un elemento di raccordo 24 è articolato, tramite gli stessi perni 25 di articolazione delle aste 21, con ciascuno dei bracci ad angolo 20 e avvolge l'estremità della rispettiva asta 21. A tale elemento di raccordo è collegata,tramite un perno 26,un'estremità di un'asta telescopica a molla 27, la quale è collegata,alla sua altra estremità,al foro inferiore dell’elemento di raccordo 18. Come si vede nella figura 2, l’asta telescopica è costituita da un cilindro 27a e da uno stelo 27b. Quest'ultimo è vincolato a scorrere assialmente nel cilindro 27a da una boccola di guida 27c e presenta alla sua estremità interna al cilindro una parte filettata sulla quale è montata e fissata, tramite un bullone 27d, una piastrina di battuta 27e per una molla elicoidale 27f alloggiata all'interno del cilindro. L'asta telescopica 27 esercita sull'archetto 11, tramite l'elemento di raccordo 24 e il braccio ad angolo 20, una spinta verso l'alto. La caratteristica elastica della sospensione può essere modificata cambiando la molla e/o cambiando l'altezza dello spessore di ap poggio della molla stessa sul cilindro 27a.

Si noti che, per rendere minimi gli attriti,le articolazioni delle aste possono essere realizzate utilizzando boccole su gabbie a rullini per le aste 21 e 27 e boccole in materiale a basso coefficiente di attrito (Teflon) per le aste 12.

Come si può constatare, la struttura sopra descritta consente di raggiungere gli scopi prefissati. Tn particolare, essa consente di mantenere l'assetto orizzontale degli archetti e perciò, le migliori condizioni per il contatto tra gli striscianti e la linea, grazie alla rigidità dell'accoppiamento cinematico tra il quadro del pantografo e gli archetti nella direzione del moto del mezzo di trazione. Come si vede,tale accoppiamento consente solo il moviento in direzione verticale degli archetti. La struttura inoltre, assicura una sospensione elastica degli archetti, praticamente indipendente dagli elementi di accoppiamento geometrico degli stessi, che ha un'elevata efficienza ed è di facile regolazione e manutenzione, pur utilizzando componenti di costo relativamente modesto.

Per quanto sia stata illustrata e descritta una sola forma d'ese-cuzione della presente invenzione, è ovvio che sono possibili numerose varianti senza uscire dall'ambito dell'invenzione. Per esempio, al posto delle aste telescopiche 27, per la sospensione degli archetti 11 potrebbero essere utilizzate due balestre fissate con la loro parte centrale all'elemento di raccordo 18 e aventi le loro estremità in impegnamento con i bracci ad angolo 20 e, al posto della struttura a "triangolo" costituita dalle aste 12, che consente vantaggiosamente di contrastare le forze trasversali che possono agire sugli archetti, si possono usare altri tipi di strutture a due o più aste, o bracci, per la con-nessione articolata tra la barra trasversale 6 e gli archetti 11.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Organo di azionamento a pantografo per un mezzo di trazione ad azionamento elettrico per il prelievo di energia elettrica da una linea di contatto aerea, comprendente un telaio di base (1) per il collegamento allo imperiale del mezzo di trazione, un quadro mobile,comprendente una barra trasversale (6) orto-gonale alla linea e un sistema di aste (4,5), collegate in modo articolato tra il telaio di base (1) e la barra trasversale (6), una struttura di supporto di mezzi di contatto elettrico a strisciamento del tipo comprendente due archetti portastriscianti (11) sostanzialmente paralleli tra loro e ortogonali alla linea aerea e un sistema (9,9a,3e) di sollevamento del quadro atto a portare e a mantenere in contatto con la linea aerea tali mezzi di contatto elettrico, caratterizzato dal fatto che la struttura di supporto dei mezzi di contatto elettrico comprende dei mezzi elastici (27), atti a spingere contro la linea aerea, in modo sostanzialmente indipendente tra loro, i due archetti porta-striscianti (11) con una forza sostanzialmente perpendicolare alla linea, e una coppia di sistemi di bracci articolati (12, 21) che collegano gli archetti (11) alla barra trasversale (6).
2. 2. Organo di presa secondo la riv. 1,caratterizzato dal fatto che il sistema di bracci articolati (12, 21) costituisce un accoppiamento cinematico del tipo a parallelogramma.
3. 3. Organo di presa secondo la riv. 2, caratterizzato dal fatto che il sistema di bracci articolati (12, 21) comprende,per ciascun archetto (1.1), una coppia di bracci (21) collegati ciascuno in modo articolato, da un lato, col relativo archetto (11) in prossimità di un'estremità di quest'ultimo e,dall1altro, con la barra trasversale (6), in modo che tutti i punti d1imperniamento giacciano sostanzialmente su uno stesso piano, e almeno un terzo braccio (12) collegato, in modo articolato, all'archetto (11) e alla barra trasversale (6), in modo che i punti d 'imperniamento di tale terzo braccio (12) giacciano sostanzialmente su un piano parallelo al piano suddetto .
4. 4. Organo di presa secondo la riv. 3, caratterizzato dal fatto che il collegamento articolato tra la coppia di bracci (21) e l’archetto (11) comprende due bracci ad angolo (20) fissati rigidamente allo archetto (11) in prossimità delle sue estremità e dal fatto che comprende un quarto braccio (12), che è solidale al terzo braccio (12) in corrispondenza del punto d'imperniamento con l'archetto (11) ed è collegato in modo articolato con la barra trasversale (6), i punti d'imperniamento con la barra (6) essendo distanziati dal centro della barra stessa, per cui il terzo (12) e il quarto (12) braccio, insieme alla barra (6) deli-mitano sostanzialmente un triangolo.
5. 5. Organo di presa secondo la riv. 4, caratterizzato dal fatto che i citati mezzi elastici di spinta comprendono quattro aste telescopiche a molla (27) collegate in modo articolato ciascuna tra uno dei bracci ad angolo (20) fissati agli archetti (11) e un'estremità di un elemento di raccordo (18) fissato rigidamente al di sotto della barra trasversale (6) in prossimità di ciascuna delle due estremità della stessa,il punto di collegamento articolato al braccio ad angolo (20) essendo più alto del punto di collegamento articolato a detto elemento di raccordo (18) .
6. 6. Organo di presa secondo la riv. 5, caratterizzato dal fatto che il collegamento articolato al braccio ad angolo (20) comprende un elemento di raccordo (24) che è imperniato, da un lato, al braccio ad angolo (20) nel punto di articolazione del braccio della detta coppia di bracci (21) e, dall'altro lato, all'asta telescopica a molla (27).