NO322980B1 - Elastisk spennklemme av fjaerstal som skinnefester. - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en elastisk spennklemme ifølge innledningen i krav 1.

Skinnefester i form av elastiske spennklemmer har vært kjent lenge og har vært pålitelig under omfattende bruk.

Tidligere ble det på jernbanesviller, spesielt slike av spennbetong brukt skinnefestesystemer med elastiske fjærelementer som sett ovenfra har W-form.

I DE 32 43 895 er det beskrevet en spennklemme som lar seg formontere på svillene allerede på svillefabrikken, og til endelig oppspenning av skinnen i sporet fra sin formontering må bli dreid 180° til monteringsstillingen. Spennklemmen omfatter et bueformet midtparti med to armer som slutter seg til midtpartiet. Det bueformede midtpartiet og også armene som slutter seg til dette omgir i sin innebygde stilling en festeskrue. Det elastiske feste for skinnen skjer ved bøying som slutter seg til innerarmen og strekker seg til de frie endene som trykker på foten til en skinne. I tillegg til den elastiske spennklemmen omfatter festeinnretningen en føringsplate som hviler på skinnen på hver side av skinnefoten og hvor overflatekonturen er tilpasset den elastiske spennklemmen, slik at kreftene som kommer fra skinnen blir ledet inn i svillen. Bøyningene på spennklemmen ifølge DE 32 43 895 C2 har en geometri, slik at de frie endene på bøyningene har så stor avstand fra det bueformede midtpartiet på spennklemmen at spennklemmer som er bygget likt kan hekte seg i hverandre til lange kjeder.

På grunn av de stigende krav til selve skinnefestene, men også med en økende automatisering av skinnebyggingen innen rammen for formontering, er det utviklet et skinnefeste som ikke lenger må bli dreid ut av sin formonteringsstilling til monteringsstillingen, men som kan bli forskjøvet horisontalt vinkelrett på skinnen. DE 33 34 119 C2 beskriver en slik spennklemme. Også denne spennklemmen virker fortrinnsvis sammen med en ribbeplate spesielt avstemt til spennklemmen for å lede kreftene som opptrer inn i svillen.

Denne svillen har fordeler med hensyn til komforten ved festingen av skinnene, men den ulempe at en automatisk formontering ikke er mulig da en mengde spennklemmer som er bygget like i forrådsbeholderen forbinder seg med hverandre til lange kjeder og først må bli tatt ut enkeltvis for hånd. Med sammenkjeding av spennklemmer skal det i det følgende bli forstått at mange spennklemmer hekter seg inn i hverandre.

Formålet med oppfinnelsen, er å utvikle et skinnefeste som enkelt og automatisk kan formonteres på jernbanesviller.

Dette formål oppnås med en elastisk spennklemme som angitt i krav 1.

Til grunn for oppfinnelsen ligger den tanken å utforme spennklemmen med hensyn til dimensjonene, slik at den frie avstanden mellom det bueformede midtpartiet og sløyfene i området ved den frie enden er mindre enn diameteren av fjærstålet som spennklemmen blir laget av. Med dette blir en' sammenkjeding av spennklemmene motvirket. Derved kan det innen rammen for formonteringen bli gjennomført et automatisk uttak av spennklemmene enkeltvis fra en forrådsbeholder.. Selv ved en manuell formontering byr den elastiske spennklemmen ifølge oppfinnelsen på fordeler, da også monteringspersonalet bare tar spennklemmene enkeltvis ut av en forrådsbeholder og må ikke løse fra hverandre kjeder som eventuelt er dannet.

Ifølge en alternativ utvalgt utforming befinner det seg i de frie endene av spennklemmen fortykninger eller stukninger. Slike fortykninger eller stukninger kan likeledes redusere avstanden mellom de frie endene og det bueformede midtpartiet så mye at en sammenkjeding av spennklemmer sikkert kan bli forhindret.

Ifølge en utvalgt utforming av oppfinnelsen ligger de frie endene av spennklemmen an mot hverandre. Ved bare å legge de frie endene på spennklemmen an på hverandre kan en sammenkjeding ikke bli forhindret, da det med en tilsvarende avstand mellom de frie endene og det bueformede midtpartiet ennå stadig kan skje en sammenfiltring av to spennklemmer som er bygget likt. Men denne geometrien har den fordelen at en sammenkiling og gjensidig sammenklemming av spennklemmer i en forrådsbeholder kan bli forhindret, også når en sammenkjeding allikevel allerede er utelukket gjennom grunngeometrien.

Ifølge en utvalgt utforming av oppfinnelsen forløper innerarmene i alt vesentlig parallelt med hverandre. Denne formgivningen tillater at den elastiske spennklemmen kan bli forskjøvet fra sin formonteringsstilling til monteringsstillingen både horisontalt vinkelrett på skinnen, og også anvendt som erstatning for spennklemmer som til endelig oppspenning av skinnen i sporet må bli dreid 180° fra sin formonteringsstilling til monteringsstillingen. Ut over dette blir den automatiske formonteringen forenklet gjennom den parallelle føringen for innerarmene uten noen innsnevring av midtsløyfen.

Sløyfene omfatter fortrinnsvis en bakre støttebue som slutter seg til hver av innerarmene og også en ytterarm som slutter seg til den bakre støttebuen, idet den bakre støttebuen er utformet slik at avstanden D mellom innerarmen og den parallelle tangenten til denne på ytterarmen er D > 50 mm, fortrinnsvis D > omtrent 60 mm.

På grunn av problematikken ved sammenkjedingen av flere spennklemmer med hverandre ble det hittil tatt avstand fra å anordne sløyfer med stor lengde og dermed et større omsluttet rom, da dette fremmet den uønskede sammenkjedingen av flere spennklemmer med sløyfen til en enkelt spennklemme. Når flere spennklemmer først har kjedet seg sammen med en sløyfe i en spennklemme er det vanskelig også for personale som er opplært igjen å løse flere spennklemmer fra hverandre, da bevegelsesspillerommet for den korrekte anordning av spennklemmen for å løse dem fra hverandre blir begrenset, og likeledes blir begrenset på grunn av andre spennklemmer som har hektet seg inn i sløyfen. På den andre siden strever man etter å utforme avstanden stor mellom innerarmen, den parallelle tangenten til denne og ytterarmen, slik at torsjonsandelen ved den vertikale bevegelsen av de frie ender av spennklemmen blir tatt opp på skinnefoten av dette området, og torsjonsspenningene på grunn av den større lengden av dette avsnittet kan lettere bli tatt opp av spennklemmen. Ved oppfinnelsesmessig å unngå en sammenhekting av spennklemmene med hverandre kan dermed hele geometrien bedre tilpasses de stadig voksende kravene til et skinnefeste.

Spesielt ved utskifting av eksisterende spennklemmer som for endelig oppspenning av skinnen må bli dreid 180° fra deres formonteringsstilling til monteringsstillingen kan spennklemmen ifølge oppfinnelsen bli brukt uten å måtte skifte skruene.

Andre fordeler og trekk ved den elastiske spennklemmen ifølge oppfinnelsen blir forklart ved den følgende detaljerte beskrivelsen av forskjellige utforminger som blir vist i de etterfølgende figurene. Her viser figur la en spennklemme ifølge oppfinnelsen tre-dimensjonalt, figurene lb og lc viser spennklemmen sett fra siden og ovenfra, figur 2 viser en alternativ utforming av en spennklemme ifølge oppfinnelsen sett ovenfra, figur 3 viser en alternativ utforming av en spennklemme ifølge oppfinnelsen sett ovenfra, figurene 4a og 4b viser en annen utforming av spennklemmen ifølge oppfinnelsen sett ovenfra og fra siden, figurene 5a og 5b viser en annen utforming av en spennklemme ifølge oppfinnelsen sett ovenfra og fra siden, figurene 6 a og 6b viser i perspektiv to like spennklemmer ifølge oppfinnelsen som ikke kan hekte seg opp i hverandre, figur 7 viser på samme måte som figurene 6a og 6b to spennklemmer ifølge utformingen i figurene 4a og 4b, og figurene 8a og 8b viser eksempel på sammenkjeding av spennklemmer.

I de etterfølgende figurene har like eller lignende avsnitt av spennklemmene de samme referansenumrene.

I figurene 8a og 8b er det vist tidligere spennklemmer som hver er betegnet 10.1 og også 10.2. Tilleggene .1 og .2 skal betegne hver av de sammenvirkende like spennklemmene. Spennklemmene består av et bueformet midtparti 14, to innerarmer 12 som slutter seg til det bueformede midtpartiet og også sløyfer 16 som hver slutter seg til innerarmene og avsluttes i de frie endene 18.

På grunn av de geometriske forholdene mellom avsnittene av spennklemmene som er beskrevet ovenfor er det mulig at de to spennklemmene 10.1 og 10.2 hekter seg i hverandre. Dette skjer fordi den frie enden 18.2 av den andre spennklemmen og også det tilhørende midtpartiet 14.2 kan komme gjennom mellom den frie enden 18.1 av den første spennklemmen og det tilhørende midtpartiet 14.1. Er avstanden mellom den frie enden 18 og midtpartiet 14 større enn diameteren d så kan en sammenhekting av to spennklemmer skje hvor som helst, idet, som vist i figurene 8a og 8b, spennklemme 10.2 i området ved sløyfen 16.2 kommer igjennom mellom den frie enden 18 og midtpartiet 14 av spennklemmen 10.1.

Med computersimuleringer kan det bli vist at muligheten for en sammenhekting av to like spennklemmer med hverandre ikke alene avhenger av lysåpningen mellom den frie enden 18 og midtpartiet 14, men det trange området kan også befinne seg i en viss avstand fra den frie enden, og i tillegg må det bli tatt hensyn til det komplekse og ofte ikkelineære bevegelsesforløpet ved mulig sammenhekting av like spennklemmer.

Men en sammenhekting opptrer riktignok bare når den statistiske sannsynligheten for en mulig sammenhekting er så stor at det kan bli dannet kjeder av sammenhektede spennklemmer. En enkelt opptredende sammenkiling eller sammenhekting av to spennklemmer er uskadelig, fordi dette ikke fører til utforming av lange kjeder.

På figurene la, lb og også lc så er det vist en første utforming av spennklemmen ifølge oppfinnelsen. Spennklemmen 10 omfatter to sløyfer 16 som slutter seg til et midtparti som i alt vesentlig er dannet av to innerarmer 12, som, slik det fremgår av figur lb forløper parallelt med hverandre. Mellom innerarmene 12 blir det i monteringstilstand ført en svilleskrue (ikke vist) som i monteringstilstanden ligger på flater 20 i området ved oversiden av innerarmen 12 h.h.v. under formidling av en bilagsskive. Ved monteringen blir svilleskruen ved hjelp av en momentnøkkel, som griper hodet på svilleskruen, skrudd inn i kunststofftapper som befinner seg i svillen inntil den spennkraften som er ønsket er opprettet.

På grunn av formgivningen av innerarmene som er anordnet parallelle i forhold til hverandre er såvel en forskyvningsbevegelse horisontalt vinkelrett på skinnen mellom formonteringsstillingen og monteringsstillingen og også en dreining på 180° fra formonteringsstillingen til monteringsstillingen realiserbar. Ut over dette er det mulig å erstatte en spennklemme med innerarmer som likeledes forløper parallelt med hverandre med spennklemmen som er vist i figurene la til lc, idet bare svilleskruen blir løsnet og hver av spennklemmene blir byttet ut gjennom en dreie- og forskyvningsbevegelse.

I det foreliggende utformingseksemplet er innerarmene forbundet med hverandre med et bueformet midtparti 14. På den motsatte siden av innerrammene relativt til det bueformede midtpartiet slutter sløyfene 16 seg til, som selv består av en bakre støttebue 22, ytterarmer 24 og frie ender 26 som er i flukt med hverandre.

De frie endene 26 er i det foreliggende utformingseksemplet anordnet slik relativt til det bueformede midtpartiet 14 at den frie avstanden mellom midtpartiet 14 og sløyfen 16 i området ved hver av de frie endene 26 er mindre enn diameteren av fjærstålet i området ved den frie enden, slik at flere spennklemmer ikke kan kjede seg sammen med hverandre.

Som det i tillegg er vist i figurene la til lc og spesielt fremgår av figur lc er den bakre støttebuen utformet slik at denne har en stor lengde D som passer som avstand mellom aksen til innerarmen og den parallelle tangenten gjennom midtpunktet på ytterarmen. Denne avstanden D skal være minst 50 mm, slik at spennklemmen som er vist kan sikre en lang torsjonsvei, slik at fjærstivheten kan bli redusert. Riktignok er også geometrien til sløyfen medvirkende til dette. Således skulle ytterarmene av sløyfene beskrive en bue, hvor sekanten S (se figur lb) i alt vesentlig er parallell med forløpet av innerarmene.

Denne geometrien er spesielt en fordel ved bruk av spennklemmen på proble-matiske avsnitt av strekninger. Slik kan det eksempelvis i områder med stigninger, ved at hjulene på skinnegående kjøretøy glipper, oppstå høyfrekvente svingninger som utløser en bevegelse av skinnene i lengderetningen til tross for at spennklemmene er festet forskriftsmessig. Å forutse et større torsjonsavsnitt øker levetiden for skinneforbindelsen da ikke bare torsjonsandelen for sløyfen er økt, men at det også skjer en relativ økning av bøyningsradiusen i skinneretningen.

Figurene 2 til 5b viser alle mulighetene til å utforme den frie avstanden liten mellom det bueformede midtpartiet og sløyfen i området ved den frie enden. Slik er det i figur 2 vist at lengden av midtpartiet og derved lengden til innerarmene 12 kan økes for å skape en mindre avstand mellom det bueformede midtpartiet og den frie enden 26 av sløyfen 16.

En alternativ utforming vist i figur 3 ligner utformingsalternativet vist i figur 2, men forlenger de frie endene 26 så mye at det bare blir en liten avstand d2 mellom de frie endene 26. Men tilnærmingen av de frie endene kan ikke alene forhindre en sammenkjeding, det må tilsvarende den utformingen som er vist ovenfor på samme måte bli passet på den tilsvarende lille frie avstanden som er valgt mellom hver av de frie endene 26 og det bueformede midtpartiet 14.

En alternativ utforming fremgår av figurene 4a og 4b, hvor figur 4a viser utformingen av denne spennklemmen sett ovenfra og figur 4b viser den samme sett fra siden. Som det fremgår av grunngeometrien til spennklemmen som er vist i figur 4a, så er denne svært lik spennklemmen som er vist i figurene la til lc med hensyn til lengden av midtpartiet og krumningen av sløyfene 16. Den vesentlige forskjellen ligger i at det på de frie endene 26 befinner seg fortykninger 28 som reduserer den frie avstanden mellom det bueformede midtpartiet og fortykningene på de frie endene så mye at en sammenkjeding kan bli virkningsfullt forhindret. Fortykningene 28 kan være dannet som stukninger av endene og krever en økt fremstillingsteknisk innsats. Men fordelene med fortykningene ligger i at det er mulig med en større fri avstand mellom det bueformede midtpartiet og den fortykkede enden av den frie enden 26. Dette kan være gunstig fremstillingsteknisk sett når fjærstålet i spennklemmen i de enkelte bøyningstrinnene fjærer sterkt tilbake og at det derfor på grunn av de geometriske begrensningene ikke er mulig å få de frie endene så nær det bueformede midtpartiet at en sammenkjeding kan bli forhindret.

Figurene 5a og 5b viser til slutt en alternativ utforming, hvor innerarmene ikke er forbundet med hverandre gjennom et bueformet midtparti. Istedenfor dette foreligger det ingen frie ender 26, men spennklemmen er i dette området fremstilt gjennomgående. Men til tross for den helt forskjellig virkende anordning av endene relativt til de gjennomløpende områdene utvikler det seg den samme grunngeometrien, hvorved den frie avstanden som dannes mellom de frie endene i det foreliggende tilfellet anordnet på innerarmene 12 og den gjennomgående sløyfen 30 likeledes må bli valgt så liten at en sammenkjeding ikke er mulig.

For å tydeliggjøre at det med de foreslåtte spennklemmene ikke lenger er mulig med en gjensidig inntreden for sløyfen til en spennklemme inn i sløyfen til en annen spennklemme som er bygget lik denne, så skal utformingseksemplene ifølge figurene 4a og 4b bli vist i en tilsvarende posisjon i figur 7. Figur 7 viser at på grunn av fortykningene 28.1 på spennklemmen 10.1 og 28.2 på spennklemmen 10.2 er ingen sammenhekting mulig lenger for sløyfene 16.1 og 16.2. På sammen måte viser figurene 6a og 6b ved hjelp av utformingsvarienten vist i figurene la til lc at likeledes med denne viste geometrien er ingen sammenhekting lenger mulig med de to spennklemmene.

Når en sammenkjeding av spennklemmene blir motvirket kan sløyfene bli dimensjonert tilsvarende store da faren for en sammenkjeding av flere spennklemmer ikke lenger er til stede. Derved består den muligheten å øke bøyeradiene i skinneretningen og forhøye torsjonsandelen, slik at spennklemmene får en forbedret fjærkarakteristikk. Ved forlengelsen av de frie ender innen rammen for reduseringen av den frie avstanden kan det i tillegg oppnås større flatepress på skinnefoten. Derved blir det sammenlignet med kjente, likeledes utformet W-formede spennklemmer skapt minst de samme tekniske egenskaper, spesielt med hensyn til elastisiteten i vertikal og horisontal retning og også på langs og på tvers av skinnen. Ut over dette blir en enkel og automatisk formontering av jernbanesviller mulig, men på den andre siden, ved å anordne innerarmer som forløper parallelt med hverandre blir det også mulig med minst mulig innsats å realisere utskiftingsmulighet såvel i forhold til spennklemmer av samme type som også i forhold til allerede kjente nodeller som er lignende formet.

Claims (6)

1. Elastisk spennklemme av fjærstål som omfatter et midtparti (14) med to innerarmer (12), og sløyfer (16) som slutter seg til innerarmene (12) og forløper til de frie endene (18) av spennklemmen (10), karakterisert ved at i ubelastet tilstand av spennklemmen er den frie avstanden mellom midtpartiet (14) og sløyfen (16) i området ved den frie enden (18) mindre enn diameteren av fjærstålet i området ved den frie enden.

2. Elastisk spennklemme ifølge krav 1, karakterisert ved at det ved de frie ender (18) av spennklemmen (10) befinner seg fortykninger (28) eller stukninger.

3. Elastisk spennklemme ifølge krav 1, karakterisert ved at de frie ender (18) av spennklemmen ligger an mot hverandre.

4. Elastisk spennklemme ifølge foregående krav, karakterisert ved at innerarmene (12) i alt vesentlig forløper parallelt med hverandre.

5. Elastisk spennklemme ifølge foregående krav, karakterisert ved at to innerarmer (12) er forbundet med et bueformet midtparti (14), og sløyfene (16) slutter seg til på den siden av hver av innerrammene (12) som er motsatt det bueformede midtpartiet (14).

6. Elastisk spennklemme ifølge foregående krav, karakterisert ved at sløyfene omfatter en bakre støttebue (22) som slutter seg til hver av innerarmene (12) og en ytterarm (24) som slutter seg til de bakre støttebuene (22), idet den bakre støttebuen (22) er utformet slik at avstanden D mellom innerarmen og den parallelle tangenten til denne på ytterarmen (24) er D > 50 mm og fortrinnsvis D > omtrent 60 mm.