MX2011009722A - Empalme salvamanos y junta para manguera de freno para vagon de ferrocarril. - Google Patents

Abstract

Un empalme salvamanos con una junta mejorada para usarlo en el acoplamiento de mangueras extremas en vagones de ferrocarril; la junta proporciona un área de superficie incrementada para un área de sellado más amplia y propiedades de sellado mejoradas, para acoplarse con otra junta en un salvamanos.

Description

EMPALME SALVAMANOS Y JUNTA PARA MANGUERA DE FRENO PARA VAGÓN DE FERROCARRIL CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a una combinación modificada de empalme salvamanos ("glad hand") y junta, para formar una conexión hermética al aire entre dos miembros de acoplamiento de salvamanos en los extremos de mangueras de freno para vagones de ferrocarril. Específicamente, la invención se refiere a un salvamanos mejorado que tiene una forma de junta mejorada para alinear mejor y sellar en forma más efectiva, lo cual a su vez reduce los incidentes de desacoplamiento no intencional. Más particularmente, la invención se refiere a una junta mejorada que tiene un ángulo de interfaz incrementado y una superficie de sellado aumentada para proporcionar una mejor alineación y sellado durante el acoplamiento.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En un sistema de frenos convencional para ferrocarril, cada vehículo del tres está provisto con una línea de tubo de freno que se extiende a lo largo de la longitud del vehículo. La línea de tubo se conecta a los cilindros de freno a través de depósitos y válvulas. Cada extremo de tubo de freno se acopla a un conector de "salvamanos" por medio de un ángulo o llave de paso y una manguera flexible. Los conectores de salvamanos se sujetan entre sí para formar una línea de tubo continuo que se extiende desde la máquina locomotora hasta el último vagón del ferrocarril. Cada manguera flexible tiene un salvamanos, que actúa como un miembro de acoplamiento, en cada extremo para conectar de manera desprendible las secciones de manguera de vagones adyacentes cuando se unen vagones de ferrocarril individuales adicionales.

Los salvamanos se unen jalando las mangueras desde los vagones adyacentes hacia arriba, empujando las juntas de sellado en el salvamanos en el extremo de cada manguera, en una relación alineada y de apoyo, y después haciendo girar los miembros de acoplamiento hacia abajo, lo cual interacopla las bridas y orejas coincidentes que se extienden desde los miembros de acoplamiento. Este acoplamiento da como resultado un pasaje de fluido sellado entre las mangueras de aire, en los vagones de ferrocarril adyacentes, lo cual mantiene a los frenos de todos los vagones individuales en una posición de "apagado". Si hay una reducción significativa en la presión del aire dentro de las líneas de manguera, como sucede en el caso de un descarrilamiento o separación de los vagones, los frenos se mueven a la posición "encendido". Cualquier separación accidental del acoplamiento entre dos mangueras de aire provoca un frenado de emergencia de los vagones del tren y da como resultado la afectación del servicio del tren. Es importante evitar dichas detenciones tanto por seguridad como por economía.

Con frecuencia los acoplamientos entre las mangueras de aire son difíciles de alinear en forma adecuada. Si no están bien alineadas, no habrá un sello de aire, como se supone que debe haber, lo cual da como resultado fugas o derrames, o la falla de un sello. Incluso cuando los acoplamientos están bien alineados, el sello creado por la juntas debe ser capaz de soportar más de 6.327 kg/cm2 durante la operación. Se conoce bien el problema de que los diseños actuales de junta algunas veces fallan en mantener la presión neumática, lo cual da como resultado fugas rápidas o lentas, lo cual lleva a la activación del freno de emergencia. Existe un problema referente a la alineación de la junta entre dos miembros de acoplamiento adyacentes. Dicha alineación es crucial para obtener un sello adecuado para soportar la presión durante la operación.

Los componentes del tren del ferrocarril están diseñados y se fabrican para cumplir con los requerimientos de la Asociación de Ferrocarriles Americanos ("AAR" por sus siglas en inglés) y generalmente son similares. Dos secciones del "Manual de estándares y prácticas recomendadas de la AAR; frenos y equipo de frenado" establecen estándares para los conectores de salvamanos y juntas de sellado; El estándar S-456 y la especificación M-602. El estándar S-456 describe las dimensiones para la junta estándar en la figura 6.1 , representando una junta con un área de superficie de 0.659 in2. La especificación M-602 describe dimensiones adicionales para la junta estándar en la figura 4.1 , y también ilustra un borde angulado, a un ángulo de 45° con la línea central de la junta.

La patente de E.U.A. No. 6,290,238 describe una junta que se usa para conectar en forma desprendióle dos miembros de acoplamiento similares en los extremos de las mangueras de aire de freno para vagones de ferrocarril. La junta que se describe en la presente proporciona un ángulo de entrada en rampa, dos proyecciones hacia afuera, y una amplia superficie de sellado para proporcionar alineación y sellado. Pero en este diseño, se forma un canal en la junta, el cual se acopla a una protuberancia en el salvamanos. La porción delgada de la junta que está afuera de la protuberancia, se apoya contra el empalme salvamanos y se puede desgastar y dañar fácilmente.

A pesar del progreso que se ha logrado en el diseño de las juntas, la técnica anterior no proporciona una solución adecuada al problema de la mala alineación de las mangueras de freno de aire y el sellado no adecuado.

La invención que se describe en la presente se refiere a la necesidad de una combinación de salvamanos y junta que tiene una característica de auto sellado y una superficie extendida de sellado para mejorar la confiabilidad del acoplamiento de manguera extrema.

.BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Un objetivo de la presente invención es proporcionar un salvamanos y junta mejorados para el acoplamiento de mangueras extremas.

Otro objetivo de la invención es proporcionar una junta mejorada que se pueda alinear de manera más efectiva con la superficie exterior de la junta opuesta, en un salvamanos opuesto, y que limite la mala alineación cuando se someta a presión en la superficie exterior.

Todavía otro objetivo de la invención es proporcionar un salvamanos mejorado con una junta que tiene un ángulo de entrada incrementado, que a su vez permite una superficie opuesta más grande y un asentamiento mejorado de la junta dentro del empalme salvamanos.

Otro objetivo de la invención es proporcionar una junta con un área de superficie incrementada para aumentar la resistencia al desacoplamiento, reduciendo así los incidentes de aplicación de frenos de emergencia.

Otro objetivo de la invención es proporcionar una combinación de salvamanos y junta que tiene una vida prolongada, gracias al diseño modificado sobre la técnica previa.

Estos y otros objetivos de la invención se logran con una novedosa combinación de salvamanos y junta, que comprende, en las modalidades preferidas: una junta anular unitaria que tiene una perforación a través del centro, una superficie exterior anular plana, una superficie interior que tiene una arista, y un lado que tiene un reborde. La perforación tiene una superficie de pared lateral plana y vertical que se encuentra con un borde angulado, que a su vez se extiende desde la superficie de pared lateral de la perforación hasta la arista en la superficie interior, formando un lado de la arista. La arista tiene una segunda superficie angulada opuesta al borde angulado, y que se extiende hacia el perímetro de la junta. Un reborde, que es recibido en una ranura en la junta, se extiende desde la arista hasta el perímetro de la junta, y desde el perímetro de la junta hasta una superficie vertical en el lado de la junta, que es perpendicular a, y que se encuentra con la superficie exterior plana.

Un empalme salvamanos que está adaptado para recibir la junta, tiene una abertura que es más amplia que la que se usa convencionalmente en dichos empalmes, y una ranura adaptada para recibir el reborde. Una porción escalonada adentro de la ranura tiene una superficie de soporte que es perpendicular a la línea central de la junta, que se apoya en la arista de la junta.

Este diseño maximiza el área de la superficie exterior sin sacrificar la integridad y la estabilidad, ya que los lados de la junta se extienden verticalmente lejos de la superficie exterior para encontrarse con el reborde. La colocación de la arista con respecto a la superficie exterior proporciona una distribución más pareja de la fuerza cuando se aplica presión en la superficie exterior de la junta.

Otras ventajas y beneficios de la invención serán evidentes al leer y entender la siguiente descripción breve y la descripción detallada, que se presentan haciendo referencia a los siguientes dibujos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una vista en perspectiva de una junta de acuerdo con la invención; La figura 2 es una vista en sección transversal de la junta.

La figura 3 es una vista en sección transversal de la porción de salvamanos de la combinación.

La figura 4 es un detalle en sección transversal del salvamanos, mostrando la abertura para recibir la junta.

La figura 5 es una vista en detalle representando un empalme salvamanos convencional de acuerdo con la técnica anterior.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS La figura 1 a la figura 3 representan el salvamanos y la junta mejorados de la presente invención. Como se conoce en la técnica, las mangueras se acoplan entre sí en serie, acoplando entre sí dos salvamanos para formar un pasaje hermético al aire desde un miembro al otro. Las características de acoplamiento convencionales de salvamanos incluyen bridas de bloqueo 90 y ranuras cooperantes 92, como se muestra en la figura 3, que giran para formar un contacto de coincidencia que aplica presión en la superficie opuesta de la junta. Estos elementos, que son descritos, por ejemplo, en la patente de E.U.A. Nos. 3,879,066 y 5,388,864, que se incorporan en la presente como referencia, son conocidos per se y no se describirán con mayor profundidad en la presente.

Como se puede ver en la vista en perspectiva de la figura 1 , una modalidad preferida de la combinación de junta y salvamanos de la presente invención incluye un elemento anular unitario (o simplemente "junta") 10 que tiene una perforación 11 a través de su centro. La perforación 11 tiene una línea central, que también es la línea central de la junta. Como se usa en la presente, "vertical" significa paralelo a la línea central de la junta. La junta 10 tiene una superficie interior 12, que tiene una arista 13, una superficie exterior anular plana 14 (que no se ve en la vista en perspectiva de la figura 1 ), que está orientada y presionada contra una superficie anular similar en un salvamanos adyacente. Como se usa en la presente, "exterior" significa una dirección hacia la abertura en el empalme o manguera. "Interior" significa la dirección opuesta, hacia el interior del empalme o manguera. La junta también tiene una superficie periférica lateral que tiene un reborde 15, que es recibido en una ranura en el salvamanos. "Periférico" y "perímetro" se refieren a los lados de la junta que se localizan en una dirección radial lejos de la línea central. "Arriba" y "debajo" a veces se usan en la presente para referirse a la orientación de la junta que se muestra en la figura 2. Así, la superficie interior que tiene una arista se puede describir como "arriba " de la superficie exterior anular 14.

La perforación tiene una superficie de pared lateral plana vertical 16 que se encuentra con un borde angulado 17 de la junta. La superficie angulada 17 se extiende desde la superficie de pared lateral de la perforación hasta la arista y forma un lado de la arista 13. Una segunda superficie angulada 18 forma el lado opuesto de la arista.

El reborde 15 se extiende desde la arista 3 hasta el perímetro lateral de la junta, y desde el perímetro de la juta hasta la superficie vertical 19 en el lado de la junta. La superficie 19 es perpendicular a, y se encuentra con la superficie exterior plana 14. Una característica de las modalidades preferidas de la presente invención, es que el lado de la junta que se encuentra entre el reborde 15 y la superficie exterior plana 14 es una línea vertical recta. Esta superficie de pared lateral 16 de la perforación y la superficie lateral 9 son sustancialmente paralelas desde la superficie exterior anular 14 hasta el reborde 15, de manera que la superficie exterior anular tiene una cantidad máxima de soporte. En la modalidad preferida que se representa en la figura 2, el fondo del reborde 15 está inclinado.

En una modalidad preferida, el ángulo formado entre la línea central y la superficie angulada es de más de aproximadamente 45 grados, de preferencia de más de aproximadamente 55 grados y con más preferencia de aproximadamente 60 grados. El ángulo de entrada más grande que se emplea con la junta de acuerdo con la invención, sirve para colocar al parte superior de la arista 13 más lejos de la superficie de pared lateral 16 de la perforación, en la dirección hacia el lado de la junta. En consecuencia la arista 13 se ubica en forma más central con respecto a la superficie anular opuesta 14. Así, la fuerza que se aplica cuando se unen salvamanos adyacentes, se distribuye de una manera más pareja. Se puede describir a la arista como estando "abordo" de la pared lateral de la perforación. Abordo significa en una dirección radial lejos de la pared lateral de la perforación, o en una dirección radial lejos de la superficie periférica de la junta, según sea el caso.

En las modalidades más preferidas, como se puede ver mejor en la figura 2, la arista 13 está verticalmente arriba de la superficie exterior anular plana 14, aproximadamente en un punto medio de la superficie 14.

Para aumentar el área de superficie de la superficie anular exterior, el empalme salvamanos se forma con una abertura más grande que la que se emplea convencionalmente en la técnica antecedente. La superficie anular exterior tiene un área de por lo menos aproximadamente 5.4825 cm2, de preferencia igual o más de aproximadamente 9.03 cm2 Una superficie anular exterior más grande, que está soportada por los lados paralelos como se describió antes, sólo se puede obtener si la abertura del empalme salvamanos es agrandado.

En la figura 3 se muestra el empalme salvamanos 30 adaptado para recibir la junta, teniendo una abertura 31 , una ranura 32 adaptada para recibir el reborde 15, y una porción escalonada 33 dentro de la ranura. La porción escalonada comprende una superficie de soporte 34, que es perpendicular a la línea central de la junta, que se apoya en la arista de la junta. En la técnica anterior, la superficie 34' siempre ha sido curva, como se muestra en la figura 5.

En una modalidad específica, la junta 10 puede estar diseñada de la siguiente manera: la perforación 11 tiene un ancho de 3.0162 cm; el diámetro a través de la junta 10 en la superficie exterior 14 nominalmehte es de 4.6024 cm y varia de 4.561 cm a 4.640 cm; el diámetro a través de la junta 10 en el punto más ancho, hasta los bordes del reborde 15 nominalmente es de 5.394 cm y varía de 5.354 cm a 5.435 cm; el diámetro a través de la junta 10 en la arista 13 nominalmente es de 3.947 cm y varía de 3.921 cm a 3.972 cm; la altura de la junta 10 desde la superficie exterior 14 hasta la superficie interior 12 en la parte inferior de la arista nominalmente es de 0.871 cm y varía de 0.866 cm a 0.899 cm; la altura de la junta 10 desde la superficie exterior 14 hasta la parte superior de la arista 13 nominalmente es de 0.970 cm y varía de 0.944 cm a 0.995 cm; y la altura del reborde en la superficie periférica nominalmente es de 0.355 cm y varía de 0.342 cm a 0.368 cm. Los estándares de la AAR permiten ciertas tolerancias en las dimensiones, y se deberá entender que todas las dimensiones citadas en la presente, ya sea que estén o no modificadas por la palabra "aproximadamente", abarcan estas tolerancias.

La figura 5 muestra un empalme salvamanos convencional de la técnica anterior, cumpliendo con los estándares del Estándar S-456, como se representa en la figura 6.1 en la presente, en donde el hueco para la junta está provisto con una superficie de soporte que tiene un radio de 12.7/20.32 cm. En contraste, el hueco 33 de la presente invención, como se muestra en la figura 4, tiene una superficie de soporte 34 que es aproximadamente perpendicular a la línea central de la junta, en donde aproximadamente perpendicular se define como teniendo un radio de menos de 12.7/20.32 cm., de preferencia de menos de 2.54/10.16 cm, y más preferiblemente es una línea recta.

Como un resultado de los cambios estructurales a la junta definida en la presente, la presente invención puede obtener un área de superficie de sellado que es más de dos veces la de la técnica anterior. Específicamente, el área de superficie de la junta mejorada de la presente invención es de aproximadamente 9.481 cm2 basándose en el ejemplo anterior. En contraste, el mismo ejemplo sin el ángulo mejorado del borde angulado tendría un área de superficie de 4.250 cm2. Este aumento significativo en el área de superficie resulta directamente en un acoplamiento mejorado y, por lo tanto, un sellado mejorado.

La junta 10 puede estar hecha con cualquier material capaz de formar un sello, pero de preferencia, se moldea, o se fabrica, a partir de un polímero elastomérico, cómo caucho de butadieno. En una modalidad preferida, el material que se usa para hacer la junta incluye un inhibidor de ozona, y además, el caucho es un caucho más suave.

La junta que se describe en la presente está diseñada para usarla en miembros de acoplamiento de manguera de freno de aire, en donde las juntas adyacentes en los salvamanos son comprimidas contra la superficie exterior 16 para formar un sello capaz de soportar las presiones neumáticas que varían de 4.218 kg/cm2 a 6.327 kg/cm2.

Durante la operación, la junta, cuando se instala, se flexiona lo suficiente para que el reborde 5 sea recibido en la ranura 32. Una vez que la junta 10 es insertada lo suficiente en la abertura 31 , el reborde 15 se alinea con la ranura, la parte inferior inclinada permite que los miembros trabajen dentro de la ranura para formar un sello hermético entre la junta 10 y el empalme salvamanos 30, suficiente para soportar por lo menos 6.327 kg/cm2.

Cuando dos vagones de ferrocarril adyacentes han sido acoplados, las lineas de manguera de freno de aire de los vagones adyacentes también deben de acoplarse. Las secciones de manguera (no se muestran) se extienden hacia afuera desde los extremos de vagones de ferrocarril adyacentes, y se conectan con las líneas de aire apropiadas y con el equipo de freno asociado que está montado en los vagones. El salvamanos 30 se une al extremo de cada una de las mangueras y se localiza generalmente debajo del mecanismo acoplador mecánico del vagón de ferrocarril, de tal manera que el maquinista pueda agarrar fácilmente los miembros 30, que están soportados por una cadena separada u otro dispositivo conectado al vagón del tren para proporcionar soporte. En un procedimiento normal de acoplamiento de manguera de freno de aire, un maquinista agarrará un par de miembros de acoplamiento adyacentes 30, uno con cada mano, y doblará hacia arriba y uno hacia el otro los extremos de la manguera, de manera que queden en una posición alineada. Entonces los salvamanos se mueven juntos, poniendo a las juntas 10 en una relación apoyada comprimida una con respecto a la otra.

Mientras que el estándar S-456 cita una juta que tiene un área de superficie de 4.250 cm2, la junta mejorada de la presente invención tiene un área de superficie de 9.481 cm2. Además, aunque la especificación M-602 describe un borde angulado en un ángulo de 45° con la línea central de la junta, la junta mejorada de la presente invención tiene un ángulo de más de 45°.

La junta mejorada para usarla con un miembro de acoplamiento de manguera de freno de aire como se describió antes está simplificada, y proporciona un dispositivo efectivo, seguro, económico y eficiente que logra todos los objetivos enumerados, elimina las dificultades que se encuentran con los dispositivos de la técnica anterior, y resuelve problemas y obtiene nuevos resultados en la técnica.

La anterior descripción e ilustración de la invención tiene la finalidad de servir como ejemplo, y el alcance de la invención no está limitado a los detalles exactos que se muestran o describen. Un experto en la técnica será capaz de lograr la invención de otras maneras.

Claims (10)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1. Una combinación de salvamanos (glad hand) y junta, que comprende: una junta anular unitaria que tiene una perforación a través del centro, una superficie exterior anular plana, una superficie interior que tiene una arista, y un lado que tiene un reborde; la perforación tiene una superficie de pared lateral plana y vertical; dicha superficie de pared lateral se encuentra con un borde angulado que se extiende desde dicha superficie de pared lateral de la perforación hasta la arista; la arista tiene una segunda superficie angulada opuesta a dicho borde angulado y que se extiende hacia el perímetro de la junta; el reborde se extiende desde la arista hasta el perímetro de la junta, y desde el perímetro de la junta hasta una superficie vertical en el lado de la junta, que es perpendicular a, y que se encuentra con la superficie exterior anular plana; un empalme salvamanos adaptado para recibir la junta, que tiene una abertura, una ranura adaptada para recibir dicho reborde, y una porción escalonada adentro de dicha ranura; la porción escalonada tiene una superficie de soporte que es aproximadamente perpendicular al la línea central de la junta que se apoya en la arista de la junta.

2. La combinación de salvamanos y junta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque dicho borde angulado forma un ángulo de más de 45° con la línea central de la junta.

3. La combinación de salvamanos y junta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque dicho borde angulado forma un ángulo de más de 55° con la línea central de la junta.

4. La combinación de salvamanos y junta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque dicho borde angulado forma un ángulo de aproximadamente 60° con la línea central de la junta.

5. La combinación de salvamanos y junta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la segunda superficie angulada se encuentra con el reborde en un punto que está abordo de la superficie vertical en el lado de la junta, que es perpendicular a, y que se encuentra con la superficie anular plana.

6. La combinación de salvamanos y junta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la arista está verticalmente arriba de la superficie exterior anular plana, aproximadamente en el punto medio de la superficie.

7. La combinación de salvamanos y junta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la superficie de pared lateral de la perforación y la superficie periférica lateral de la junta son perpendiculares a, y se encuentran con la superficie anular exterior, y la superficie anular exterior tiene un área de por lo menos aproximadamente 5.4825 cm2.

8. La combinación de salvamanos y junta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la superficie de pared lateral de la perforación y la superficie periférica lateral de la junta son perpendiculares a, y se encuentran con la superficie anular exterior, y la superficie anular exterior tiene un área de por lo menos aproximadamente 9.03 cm2.

9. Una combinación de salvamanos y junta, que comprende: una junta anular unitaria que tiene una perforación a través del centro, una superficie exterior anular plana, una superficie interior que tiene una arista, y un lado que tiene un reborde; la perforación tiene una superficie de pared lateral plana y vertical; dicha superficie de pared lateral se encuentra con un borde angulado que se extiende desde dicha superficie de pared lateral de la perforación hasta la arista; la arista tiene una segunda superficie angulada opuesta a dicho borde angulado y que se extiende hacia el perímetro de la junta; el reborde se extiende desde la arista hasta el perímetro de la junta, y desde el perímetro de la junta hasta una superficie vertical en el lado de la junta, que es perpendicular a, y que se encuentra con la superficie exterior anular plana; un empalme salvamanos adaptado para recibir la junta, que tiene una abertura, y una ranura adaptada para recibir dicho reborde; en donde la superficie de pared lateral de la perforación y la superficie vertical en el lado de la junta son paralelas entre sí desde la superficie anular exterior hasta el reborde; y en donde la superficie anular exterior tiene un área de por lo menos aproximadamente 5.4825 cm2.

10. La combinación de salvamanos y junta de conformidad con la reivindicación 9, caracterizada además porque la superficie anular exterior tiene un área de por lo menos aproximadamente 9.03 cm2.