PL209111B1 - Klamra mocująca ze stali sprężynowej do szyn - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Wynalazek dotyczy klamry mocującej ze stali sprężynowej do szyn.

Znane są od dawna klamry mocujące do szyn w postaci podatnych klamer, które okazały się przydatne w wielu zastosowaniach. Dotychczas, zwłaszcza w podkładach kolejowych lub ściągach do sprężonego betonu, takie systemy szynowych klamer mocujących zawierały sprężyście podatne elementy w kształcie W, w widoku z góry.

W DE 32 43 895 opisano klamrę mocując ą, która umoż liwia wstępny montaż podkładu przed opuszczeniem zakładu produkcyjnego i wymaga obrócenia o 180° z położenia wstępnego zmontowania do położenia końcowego zmontowania, w celu ostatecznego zamocowania szyny w torze. Taka klamra mocująca posiada łukową część centralną z dwoma odnogami przyległymi do części centralnej. W zamontowanym położeniu łukowa część centralna oraz przyległe odnogi otaczają trzon śruby mocującej. Podatne zamocowanie szyny uzyskuje się za pomocą łuków przylegających do odnóg wewnętrznych i dochodzących do wolnych końców, które dociskają stopkę szyny. Oprócz podatnej klamry urządzenie mocujące zawiera podkładkę przytwierdzenia szyny stykającą się z podkładem po obu stronach stopki szyny, w której kształt powierzchni dostosowano do podatnej klamry mocującej, przez co siły pochodzące od szyny przenoszą się na podkład. Zagięcia stopki mocującej określone w DE 32 43 894 C2 mają taką geometrię, że wolne końce odsunięto od łukowej części centralnej klamry mocującej na tyle daleko, aby identyczne klamry mocujące splatały się w długie girlandy.

W rezultacie rosnących wymagań odnośnie klamer mocujących szyny, a takż e z powodu wzrastającej automatyzacji układania torów w zakresie wstępnego montażu opracowano klamrę do mocowania szyn, która nie wymaga obracania z położenia wstępnego zmontowania do położenia końcowego zmontowania, jest natomiast przesuwna poziomo prostopadle do szyny. Taką klamrę mocującą opisano w DE 33 34 119 C2. Klamra ta również korzystnie współpracuje z żebrowaną płytką, szczególnie dostosowaną do klamry mocującej i do przeniesienia powstających sił na podkład.

Klamra wykazuje zalety w zakresie mocowania szyny, lecz posiada wadę, która uniemożliwia wstępny montaż ponieważ w pojemnikach liczne jednakowe klamry mocujące splątują się w długie girlandy, które wymagają rozłączenia w ręczny sposób. Powstawanie girland oznacza w opisie poniżej wzajemne splatanie się licznych klamer mocujących.

Celem wynalazku jest uzyskanie klamry mocującej do szyn, która umożliwia prosty i zautomatyzowany montaż wstępny szyny na podkładach.

Według wynalazku, klamra mocująca ze stali sprężynowej do szyn, posiadająca część centralną zawierającą dwie odnogi wewnętrzne oraz pętle przylegające do odnóg wewnętrznych i dochodzące do wolnych końców klamry mocującej, charakteryzuje się tym, że pomiędzy częścią centralną i pętlą w obszarze wolnych końców ma ukształtowaną szczelinę określającą swobodny dostęp do pętli, przy czym szczelina jest mniejsza od średnicy wolnych końców ze stali sprężynowej.

Korzystnie, na wolnych końcach klamry mocującej są ukształtowane zgrubienia.

Wolne końce korzystnie są usytuowane w sąsiedztwie siebie lub stykają się ze sobą.

Odnogi wewnętrzne są zorientowane zasadniczo równolegle względem siebie. Obie odnogi wewnętrzne są połączone łukową częścią centralną, a do nich przylegają pętle po stronie odnogi wewnętrznej przeciwnej do łukowej części centralnej.

Pętle korzystnie tworzą tylny łuk podpierający przyległy do odnogi wewnętrznej, a do tylnego łuku podpierającego przylega odnoga zewnętrzna, przy czym tylny łuk podpierający ma rozpiętość pomiędzy odnogą wewnętrzną i styczną równoległą do odnogi zewnętrznej co najmniej równą 50 mm, a korzystnie co najmniej równą 60 mm.

Według wynalazku klamra mocująca ma taką geometrię kształtu, że szczelina pomiędzy jej łukową częścią centralną i pętlą w obszarze wolnych końców jest mniejsza od średnicy sprężynowej stali, z której wytwarza się klamrę mocującą. Zapobiega to powstawaniu girland klamer mocujących i tym samym umoż liwia automatyczne pobieranie klamer z pojemnika podczas wstę pnego montaż u. Obecnie nawet ręczny montaż wstępny podatnej klamry według wynalazku jest korzystny ponieważ wymaga jedynie uniesienia każdej klamry mocującej i wyjęcia z pojemnika, bez konieczności rozplątywania girland klamer mocujących.

Zastosowane w wariancie pogrubienia lub wybrzuszenia zmniejszają odstęp pomiędzy łukowymi częściami i częścią centralną, przez co niezawodnie zapobiegają powstawaniu girland klamer mocujących.

PL 209 111 B1

W innym korzystnym przykładzie wykonania wynalazku wolne końce klamry mocują cej są dosunięte do siebie. Samo dosunięcie wolnych końców klamry mocującej nie zapobiegnie powstawaniu girland, ponieważ przy występowaniu nieodpowiedniej szczeliny pomiędzy wolnymi końcami i łukową częścią centralną dwie identyczne klamry mocujące w dalszym ciągu będą się wzajemnie łączyć. Taka geometria wykazuje jednakże tę zaletę, że unika się dodatkowo wzajemnego zaczepiania klamer mocujących w pojemniku, podczas gdy podstawowe cechy geometrii zapobiegają powstawaniu girland.

Zorientowanie odnóg wewnętrznych zorientowanych zasadniczo równolegle względem siebie umożliwia przestawienie podanej klamry mocującej z położenia wstępnego zmontowania do położenia końcowego zmontowania poziomo, prostopadle do szyny, a także zastosowanie jej jako klamry wymiennej dla klamer wymagających obrócenia o 180° z położenia wstępnego zmontowania do położenia końcowego zmontowania, w celu ostatecznego naprężenia szyn w torze. Ponadto umożliwiono automatyczny wstępny montaż dzięki równoległej orientacji odnóg wewnętrznych, bez przewężenia centralnej pętli.

Ze względu na powstawanie girland licznych klamer mocujących według wynalazku unika się zbyt długich wymiarów pętli tworzących duże zamknięte przestrzenie, ponieważ sprzyja to niepożądanemu łączeniu w girlandy licznych klamer w pętli jednej z klamer mocujących. Takie połączenie licznych klamer w pętli jednej klamry jest kłopotliwe przy rozdzielaniu klamer nawet dla wprawnego personelu montującego, ponieważ dostępna przestrzeń ruchowa dla należytego ułożenia klamer przy ich rozłączaniu ograniczona jest przez inne klamry podobnie połączone poprzez pętle. Dzięki wynalazkowi zapewnia się możliwie duży odstęp pomiędzy odnogą wewnętrzną i styczną równoległą do odnogi zewnętrznej, w wyniku czego składowa skręcająca w pionowym ruchu dolnych końców klamry mocującej na stopce szyny zostanie pochłonięta przez tę część, a naprężenia skręcające łatwiej będą przenoszone przez klamrę mocującą z powodu dużej długości tej sekcji. Dzięki zapobieżeniu powstawania girland klamer mocujących zgodnie z wynalazkiem geometria jako całość jest łatwiej dostosowana do wciąż rosnących wymagań w zakresie mocowania szyny.

Zwłaszcza przy wymianie istniejących klamer mocujących wymagających obrócenia o 180° z ich położenia wstępnego zmontowania do położenia końcowego zmontowania dla ostatecznego zaciśnięcia szyny klamra mocująca według wynalazku może być zastosowana bez konieczności wymiany śrub.

Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykładach wykonania na rysunku, na którym: fig. 1a przedstawia klamrę mocującą według niniejszego wynalazku, w widoku trójwymiarowym; fig. 1b i 1c przedstawiają klamrę mocującą w widoku z góry i widoku z boku; fig. 2 przedstawia alternatywny przykład wykonania klamry mocującej według tego wynalazku, w widoku z góry; fig. 3 - alternatywny przykład wykonania klamry mocującej według tego wynalazku, w widoku z góry; fig. 4a i 4b przedstawiają następny przykład wykonania klamry mocującej według wynalazku, w widoku z góry i widoku z boku; fig. 5a i 5b - następny przykład wykonania klamry mocującej według wynalazku, w widoku z góry i widoku z boku; fig. 6a i 6b - dwie identyczne klamry mocują ce wedł ug wynalazku, które nie mog ą tworzyć splotu, w widoku trójwymiarowym; fig. 7 - klamry mocujące według wynalazku w przykładzie pokazanym na fig. 4a i 4b, w widoku podobnym do fig. 4a i 6b; fig. 8a i 8b - przykłady splecionych klamer mocujących.

Należy zauważyć, że dla uproszczenia odnośników te same lub podobne sekcje klamer mocujących, jak pokazano na figurach, oznacza się tymi samymi numerami odnośników.

Przechodząc obecnie do fig. 8a i 8b, przedstawiono tradycyjne klamry mocujące oznaczone

10.1 i 10.2. Sufiksy .1 i .2 mają na celu oznaczenie dwóch identycznych klamer mocujących. W klamrach występuje łukowa część centralna 14, dwie odnogi wewnętrzne 12 przyległe do łukowej części centralnej 14, a także pętle 16 łączące odnogi wewnętrzne 12 i zakończone wolnymi końcami 18.

Z powodu geometrii każdej sekcji w stosunku do drugiej klamry mocującej, jak opisano powyżej, możliwe jest połączenie obu klamer 10.1 i 10.2 wolnym końcem 18.2 drugiej klamry i odpowiadającą centralną częścią łukową 14.2 przechodzącą poprzez odstęp pomiędzy jednym z wolnych koców 18.1 pierwszej klamry mocującej i odpowiadającą centralną częścią 14.1. Jeśli odstęp pomiędzy wolnym końcem 18 i centralną częścią 14 jest większy niż średnica d wolnego końca, obie klamry mogą się splatać, jak pokazano na fig. 8b, klamra 10.2 przechodzi poprzez odstęp pomiędzy wolnym końcem 18 i centralną częścią 14 klamry mocującej 10.1 w obszarze ich pętli 16.2.

Komputerowa symulacja wykazuje, że możliwość połączenia dwóch identycznych klamer mocujących zależy nie tylko od odstępu pomiędzy wolnym końcem 18 i centralną częścią 14, lecz również od przewężenia znajdującego się w pewnej odległości od wolnego końca 18 oraz od potrzeby uwęglę4

PL 209 111 B1 dnienia złożonej i często nieliniowej kolejności możliwych ruchów, zanim nastąpi splot identycznych klamer mocujących.

Jednakże splot będzie występował tylko wtedy, gdy statystyczne prawdopodobieństwo splątania jest na tyle duże, że może powstać girlanda splątanych klamer mocujących. Innymi słowy, jedynie pojedynczy splot dwóch klamer mocujących nie jest zagrożeniem, ponieważ nie prowadzi do powstania girlandy.

Przechodząc obecnie do fig. 1a, 1b i 1c, zilustrowano przykład wykonania klamry mocującej według wynalazku. Klamra mocująca 10 tworzy dwie pętle sąsiadujące z centralną częścią 14 utworzone zasadniczo przez dwie odnogi wewnętrzne 12, które według fig. 1b są do siebie równoległe. Pomiędzy odnogi wewnętrzne 12 w zmontowanym stanie wkłada się śrubę podkładu kolejowego (nie pokazano), która w zmontowanym stanie styka się ze spłaszczeniami 20 w obszarze górnej strony odnóg wewnętrznych 12, według potrzeby z zastosowaniem podkładki. Przy montażu śrubę podkładu wkręca się w plastikowy kołek umieszczony w podkładzie za pomocą klucza dynamometrycznego nałożonego na łeb śruby podkładu, do wytworzenia pożądanej siły dokręcenia.

Umieszczone równolegle do siebie odnogi wewnętrzne 12 mają kształt umożliwiający ruch poziomego przemieszczenia prostopadły do szyny pomiędzy wstępnym położeniem montażowym i końcowym położeniem montażowym, a także obrócenie o 180° od wstępnego położenia montażowego do końcowego położenia montażowego. Możliwa jest również wymiana klamry mocującej, posiadającej równoległe do siebie odnogi wewnętrzne 12 na klamrę mocującą 10 pokazaną na fig. 1a do 1c, przez odkręcenie śruby podkładu i wymianę klamer mocujących 10, w każdym przypadku wykonując obrócenie i przesunięcie.

W przedstawionym przykładzie odnogi wewnętrzne 12 połączone są ze sobą łukową częścią centralną 14. Po bokach odnóg wewnętrznych 12 naprzeciwko łukowej części centralnej 14 występują pętle 16 utworzone kolejno przez tylne łuki podpierające 22, odnogi zewnętrzne 24 i wolne końce 26.

Wolne końce 26 umieszczone są względem łukowej części centralnej 14 w taki sposób, że jest utworzona szczelina g określająca swobodny dostęp do pętli 16, przy czym szczelina g pomiędzy częścią centralną 14 i pętlą 16 w obszarze każdego wolnego końca 26 jest mniejsza od średnicy wolnych końców 26 elementu ze sprężynowej stali, w wyniku czego nie może nastąpić splątanie licznych klamer mocujących 10.

Dodatkowo, z ilustracji na fig. 1a do 1c, a zwłaszcza fig. 1c wynika, że tylny łuk podtrzymujący 22 ma rozpiętość D odpowiadającą odległości pomiędzy osią symetrii odnogi wewnętrznej 12 i równoległą styczną przechodzącą poprzez środek symetrii odnogi zewnętrznej 12, która to rozpiętość D powinna wynosić przynajmniej 50 mm, w wyniku czego, jak pokazano, klamra mocująca 10 może zapewnić bardzo sprężystą reakcję umożliwiającą zmniejszenie sztywności. Czynnikiem decydującym jest jednakże także geometria pętli 16. Tak więc odnogi zewnętrzne 24 pętli 16 powinny tworzyć łuk, którego sieczna S (patrz fig. 1b) jest zasadniczo równoległa do orientacji odnóg wewnętrznych 12.

Jest to geometria szczególnie korzystna przy zastosowaniu klamry mocującej w problematycznych sekcjach toru. Przykładowo, na pochyleniach mogą występować drgania o dużej częstotliwości spowodowane kołami toczącego się taboru kolejowego, wywołujące utratę mocowania, co sprzyja podłużnemu przemieszczaniu szyn pomimo dostatecznie dociśniętych klamer mocujących. Zastosowanie większej sekcji skręcanej zwiększa wytrzymałość połączenia szynowego, ponieważ wzrasta nie tylko składowa skręcająca pętli 16, lecz relatywnie wzrasta również promień zagięcia w kierunku szyny.

Na fig. 2 do 5b zilustrowano inne przykłady wykonania, w których w każdym przypadku jest zmniejszona szczelina g pomiędzy łukową częścią centralną 14 oraz pętlą 16 w obszarze wolnego końca 26. Jak pokazano na fig. 2, dla zmniejszenia szczeliny g pomiędzy łukową częścią centralną 14 i wolnymi końcami 26 pętli 16 można zwiększyć długość części centralnej 14 i odpowiednio długość odnóg wewnętrznych 12.

Przechodząc obecnie do fig. 3, pokazano alternatywny przykład wykonania podobny do przykładu według fig. 2 z tą różnicą, że wydłużone są wolne końce 26 w taki sposób, że pomiędzy wolnymi końcami 26 występuje mały odstęp. Jednakże samo zbliżenie wolnych końców 26 do siebie nie może zapobiec powstawaniu girland. Niezbędne jest również zapewnienie zgodnie z powyższymi aspektami zmniejszenia szczeliny g pomiędzy każdym wolnym końcem 26 i łukową częścią centralną 14.

Na fig. 4a i 4b przedstawiono alternatywny przykład klamry mocującej w rzucie z góry na fig. 4a i w rzucie z boku na fig. 4b. Jak wynika z podstawowej geometrii klamry pokazanej na fig. 4a, jest ona bardzo podobna do klamry mocującej 10 pokazanej na fig. 1a do 1c w odniesieniu do długości części centralnej 14 i krzywizny pętli 16. Główna różnica polega na zastosowaniu zgrubień 28 w wolnych

PL 209 111 B1 końcach 26, które zmniejszają szczelinę g pomiędzy łukową częścią centralną 14 i wolnymi końcami 26, skutecznie zapobiegając powstawaniu girland. Zgrubienia 28 mnożna również utworzyć jako wybrzuszenia wolnych końców 26 z koniecznością bardziej skomplikowanego wytwarzania. Jednakże zaletą zgrubień 28 jest umożliwienie uzyskania większej szczeliny g pomiędzy łukową częścią centralną 14 i wolnym końcem 26 poza zgrubieniem 28.

Może to być korzystne technologicznie, gdy w poszczególnych operacjach gięcia sprężynowa stal klamry mocującej sprężynuje w dużym stopniu, uniemożliwiając wskutek ograniczeń geometrycznych zbliżenie łukowej części centralnej 14 w takim stopniu, aby uniknąć powstawania girland.

Na fig. 5a i 5b zilustrowano alternatywny przykład, w którym odnogi wewnętrzne 12 nie łączą się ze sobą łukową częścią centralną. Zamiast tego występują wolne końce 26, tzn. klamrę mocującą wytwarza się z zachowaniem ciągłości w tej części. Pomimo układu wolnych końców 26 oddziaływujących bardzo odmiennie względem ciągłych części wciąż występuje ta sama geometria podstawowa, w której szczelinę pomiędzy wolnymi końcami 26, w tym przypadku pomiędzy odnogami wewnętrznymi 12 i ciągłą pętlą 30, należy podobnie dobierać w małym zakresie, aby uniemożliwić powstawania girland.

Aby wykazać, że w zaproponowanych klamrach mocujących nie występuje możliwość łączenia się pętli 16 jednej klamry z pętlą 16 klamry identycznej, klamrę mocującą według przykładu wykonania z fig. 4a i 4b można wyobrazić sobie w położeniu pokazanym na fig. 7. Jak wynika z fig. 7, dzięki zgrubieniom 28.1 na klamrze mocującej 10.1, a także zgrubieniom 28.2 na klamrze mocującej 10.2 splot pętli 16.1 i pętli 16.2 nie jest możliwy. W ten sam sposób na fig. 6a i 6b pokazano, że dla geometrii przykładu zilustrowanego na fig. 1a do 1c, splot dwóch klamer mocujących 10 jest podobnie niemożliwy.

Poprzez zapobieżenie powstawania girland klamer mocujących pętle 16 mogą być obecnie odpowiednio powiększone, ponieważ nie występuje ryzyko splotu kilku klamer mocujących. Umożliwiono zwiększenie promienia zginania w kierunku szyny oraz zwiększenie składowej skręcającej, przez co klamry mocujące wykazują poprawę charakterystyki sprężystości. Poprzez wydłużenie wolnych końców 26 wobec zmniejszenia szczeliny g można obecnie uzyskać większe naciski powierzchniowe na stopkę szyny. W porównaniu z ruchomymi klamrami mocującymi o podobnym kształcie ,,W’ można obecnie uzyskać przynajmniej takie same właściwości techniczne, zwłaszcza w odniesieniu do sprężystości w kierunku pionowym i poziomym, a także w kierunku podłużnym i poprzecznym względem szyny. Ponadto, możliwy jest obecnie prosty i zautomatyzowany montaż wstępny podkładów kolejowych, natomiast poprzez zastosowanie dłuższych odnóg wewnętrznych 12 przebiegających równolegle do siebie możliwa jest obecnie wymiana z niewielkim wysiłkiem nie tylko tego samego rodzaju klamer mocujących, lecz również dotychczas znanych podobnie ukształtowanych modeli.

Claims (6)

1. Klamra mocująca ze stali sprężynowej do szyn, posiadająca część centralną (14) zawierającą dwie odnogi wewnętrzne (12) oraz pętle (16) przylegające do odnóg wewnętrznych (12) i dochodzące do wolnych końców (26) klamry mocującej (10), znamienna tym, że pomiędzy częścią centralną (14) i pętlą (16) w obszarze wolnych końców (26) ma ukształtowaną szczelinę (g) określającą swobodny dostęp do pętli (16), przy czym szczelina (g) jest mniejsza od średnicy wolnych końców (26) ze stali sprężynowej.

2. Klamra mocująca według zastrz. 1, znamienna tym, że na wolnych końcach (26) klamry mocującej (10) są ukształtowane zgrubienia (28).

3. Klamra mocująca według zastrz. 1, znamienna tym, że wolne końce (26) są usytuowane w sąsiedztwie siebie lub stykają się ze sobą.

4. Klamra mocująca według zastrz. 1, znamienna tym, że odnogi wewnętrzne (12) są zorientowane zasadniczo równolegle względem siebie.

5. Klamra mocująca według zastrz. 1 albo 4, znamienna tym, że obie odnogi wewnętrzne (12) są połączone łukową częścią centralną (14), a do nich przylegają pętle (16) po stronie odnogi wewnętrznej (12) przeciwnej do łukowej części centralnej (14).

6. Klamra mocująca według zastrz. 5, znamienna tym, że pętle (16) tworzą tylny łuk podpierający (22) przyległy do odnogi wewnętrznej (12), a do tylnego łuku podpierającego (22) przylega odnoga zewnętrzna (24), przy czym tylny łuk podpierający (22) ma rozpiętość (D) pomiędzy odnogą wewnętrzną (12) i styczną równoległą do odnogi zewnętrznej (24) co najmniej równą 50 mm, a korzystnie co najmniej równą 60 mm.