PT1555347E - Agulha ferroviária com ponta móvel. - Google Patents

Description

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DESCRIÇÃO

AGULHA FERROVIÁRIA COM PONTA MÓVEL OBJECTO DA INVENÇÃO A presente invenção diz respeito a uma cróssima acutangular de ponta móvel com elementos melhorados na superfície de rolamento, aplicável tanto em cróssimas acutangulares de ponta móvel completas como em cróssimas acutangulares de ponta móvel com elementos monobloco, baseada na construção de parte ou da totalidade dos elementos com superfície rolante em aço-manganês austenitico.

Os melhoramentos referem-se especialmente a cróssimas acutangulares nas quais o elemento móvel consiste numa ponta móvel principal e numa contraponta unida à ponta principal que a move no sentido lateral.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO A cróssima é a parte da via férrea onde as vias se entrecruzam, devendo permitir a passagem do tráfego em ambas as vias da linha sem quaisquer restrições.

As cróssimas podem dividir-se entre as de ponta fixa e as de ponta móvel, tendo estas últimas a vantagem de eliminarem a folga ou interrupção da superfície de rolamento necessária no caso das cróssimas de ponta fixa para permitir a passagem das flanges das rodas. 2 A cróssima de ponta móvel contém uma parte fixa e uma parte móvel, sendo a parte móvel alternadamente acoplada a qualquer um dos lados da parte fixa para permitir a passagem da roda ferroviária por um ou pelo outro carril, formando uma superfície de rolamento contínua. Assim, deixam de ser necessários contracarris para guiar os eixos ferroviários através da folga da cróssima de ponta fixa.

Existem vários tipos de cróssimas acutangulares de ponta móvel, de acordo com o tipo de construção, podendo ser classificados em dois grupos principais: - Cróssimas acutangulares de ponta móvel completas. Nestas cróssimas, o elemento fixo consiste em perfis de carril ou semelhantes no trajecto de rolamento, sendo estes perfis preferencialmente unidos por suportes, pernos ou clipes a um conjunto de placas que, por sua vez, se encontram unidas às travessas por tira-fundos. 0 elemento móvel é composto por carris de aço-carbono maquinado ou por elementos forjados do mesmo material. Para melhorar as características de desgaste das superfícies de rolamento, estas são frequentemente sujeitas a tratamento de endurecimento térmico. - Cróssimas acutangulares de ponta móvel com elementos monobloco. Neste caso, na zona de contacto com a roda ferroviária, o elemento fixo consiste numa caixa monobloco em aço vazado, preferencialmente aço-manganês austenítico. 0 elemento móvel pode ser parcialmente fabricado em aço-manganês austenítico.

Tradicionalmente, os elementos com superfícies de rolamento 3 da cróssima, tanto no elemento fixo como móvel, são fabricados em aço de dureza natural ou em aço endurecido por um tratamento térmico, proporcionando, neste caso, uma melhor resistência ao desgaste, visto que a dureza da superfície de rolamento é superior a 300 HBN.

Contudo, este tratamento térmico é superficial e executado em aço-carbono ou em aço de baixa liga, pelo que apresenta as seguintes desvantagens: - A camada endurecida da superfície não é recuperada, acabando por se perder devido à formação de desgaste na zona de contacto com as rodas. - 0 material de base dos elementos com superfície de rolamento não é facilmente reparável na via com soldadura por deposição, uma vez que o conteúdo de carbono e/ou os elementos da respectiva liga requerem um pré-aquecimento do material que não é facilmente praticável na via. A utilização de aço-manganês austenítico também é conhecida, visto demonstrar um excelente compromisso entre o impacto e a resistência ao desgaste. O aço-manganês austenítico demonstra um fenómeno notável de endurecimento de superfície por deformação plástica a frio à medida que as rodas do comboio passam, de modo a produzir-se uma camada de superfície extremamente dura na sua superfície, adequada para resistir ao desgaste, embora mantendo a grande ductilidade do seu núcleo para que possa suportar as cargas de impacto e resistir à propagação de fissuras. 4 0 mesmo requisitante é titular do pedido PCT WO97/41305, relativo a uma cróssima acutangular de ponta móvel para vias férreas que possui todas as caracteristicas do preâmbulo da reivindicação 1. Em particular, esta cróssima de ponta móvel consiste num elemento fixo e num elemento móvel, com a particularidade de a zona triangular dianteira do elemento móvel ser fabricada em aço-manganês vazado e de, por detrás da mesma, dispor de dois prolongamentos compostos por carris. 0 triângulo e os prolongamentos por carris são unidos entre si por soldadura faiscante topo a topo. Este processo de soldadura é descrito, por exemplo, na Patente Europeia n° 0 467 881, entre outras. 0 elemento fixo consiste numa parte fabricada em aço-manganês vazado e numa parte composta por carris, que funciona como fixação para vários acessórios e como dispositivo de acoplamento para o elemento móvel em qualquer um dos lados do elemento fixo. Os elementos fabricados em aço-manganês são submetidos a um processo de endurecimento por explosão para obter uma dureza de 350 HBN.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO A cróssima acutangular de ponta móvel que constitui o objecto da presente invenção consiste numa agulha principal e numa contra-agulha, com a particularidade de a agulha principal ser formada por duas partes, uma parte dianteira e uma parte traseira, sendo que a parte dianteira, alternadamente acoplada a qualquer um dos lados do elemento fixo, é fabricada em aço-manganês austenitico, enquanto a parte traseira é composta por um carril maquinado. 5 A parte traseira, composta por um carril maquinado, e a parte dianteira, fabricada em aço-manganês, são unidas entre si pela técnica de soldadura faiscante topo a topo acima referida, sendo esta união reforçada por talas de junção de segurança, de modo a que a agulha principal se vire apenas para a parte traseira. A contra-agulha é feita de carril e é integralmente unida à agulha principal por uniões aparafusadas, de modo a que a contra-agulha siga o movimento lateral da agulha principal quando o elemento móvel se encontra em funcionamento. A finalidade é que parte ou a totalidade dos elementos com superfícies de rolamento da cróssima acutangular de ponta móvel sejam fabricados em aço-manganês austenítico, o que apresenta variadas vantagens sobre os elementos em aço-carbono, aço-carbono de baixa liga de dureza natural ou aço-carbono com endurecimento de superfície por tratamento térmico: - Quando instalado na via, o material tem uma dureza natural moderada (cerca de 200 HBN) para que, durante os primeiros momentos de funcionamento, seja submetido a deformações plásticas na zona de contacto com as rodas ferroviárias, que induzem um endurecimento de superfície de até 500 HBN. - A camada de superfície endurecida é recuperada à medida que as rodas ferroviárias passam, de modo a não ser removida pelo desgaste produzido, mantendo-se sim por toda a vida útil da cróssima. 6 - A superfície é facilmente reparada na via com soldadura por deposição, visto não requerer pré-aquecimento. Utilizando eléctrodos de material idêntico, a área reparada recupera a dureza de trabalho (500 HBN) após a passagem das rodas ferroviárias. Isto implica uma grande vantagem para as reparações necessárias devido a desgaste, descarrilamento, golpes provocados por corpos estranhos, etc.

Além disso, pode ser efectuado um pré-endurecimento por explosão ou por deformação plástica semelhante nas superfícies de rolamento dos elementos fabricados em aço-manganês austenítico, conferindo ao material uma dureza inicial entre 320 e 350 HBN e limitando a deformação plástica inicial induzida pelo contacto com as rodas ferroviárias. Este pré-endurecimento aumenta a vida útil do componente e contribui para manter a geometria da superfície de rolamento durante toda a vida útil do componente.

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Como complemento da descrição aqui apresentada e de modo a ajudar a melhor compreender as características da invenção, é anexado, de acordo com um exemplo de uma forma de execução prática preferencial da invenção, um conjunto de desenhos que faz parte integrante da descrição que, apenas para fins ilustrativos e num sentido não limitativo, apresenta o seguinte: A figura 1 apresenta uma vista plana de uma forma de execução preferencial da cróssima acutangular de ponta 7 móvel objecto da presente invenção, dando passagem à circulação pela linha principal, considerando que esta cróssima está integrada numa mudança de via simples. A figura 2 apresenta uma vista plana da cróssima acutangular de ponta móvel ilustrada na figura anterior dando passagem à circulação ao longo da linha de ramal da mudança de via. A figura 3 apresenta uma vista plana da cróssima acutangular de ponta móvel objecto da presente invenção numa segunda forma de execução dos elemento fixo, dando passagem à circulação pela linha principal, partindo do principio que a cróssima está integrada numa mudança de via simples do lado direito. A configuração da cróssima que dá passagem à circulação ao longo da linha de ramal seria idêntica à aqui ilustrada, com o elemento móvel numa posição idêntica à ilustrada na figura 2. A figura 4 apresenta uma vista plana da cróssima acutangular objecto da presente invenção numa terceira forma de execução do elemento fixo, na qual este é construído como elemento monobloco, dando passagem à circulação pela linha principal, partindo do princípio que a cróssima está integrada numa mudança de via simples do lado direito. A configuração da cróssima que dá passagem pela linha de ramal será idêntica à aqui ilustrada, com o elemento móvel numa posição idêntica à ilustrada na figura 2. A figura 5 apresenta uma vista de secção da cróssima acutangular ilustrada nas figuras 1 e 3 ao longo da linha AB. A figura 6 apresenta uma vista de secção da cróssima acutangular ilustrada nas figuras 1 e 3 ao longo da linha CD. A figura 7 apresenta uma vista de secção da cróssima acutangular ilustrada nas figuras 1 e 3 ao longo da linha EF. A figura 8 apresenta uma vista de secção da cróssima acutangular ilustrada nas figuras 1 e 3 ao longo da linha GH. A figura 9 apresenta uma vista de secção da cróssima acutangular ilustrada nas figuras 1 e 3 ao longo da linha IJ. A figura 1C ) apresenta uma vista de secção da cróssima acutangular ilustrada na figura 4 ao longo da linha AB. A figura 11 apresenta uma vista de secção da cróssima acutangular ilustrada na figura 4 ao longo da linha CD. A figura 12 apresenta uma vista de secção da cróssima acutangular ilustrada na figura 2 ao longo da linha AB. 9

FORMA DE EXECUÇÃO PREFERENCIAL DA INVENÇÃO

Conforme ilustrado nas figuras 1 e 2, a cróssima acutangular de ponta móvel objecto da presente invenção inclui um elemento fixo (1) e um elemento móvel (2), sendo o elemento móvel (2) composto por uma agulha principal (2A) e uma contra-agulha (2B). A parte dianteira da agulha principal (2A) é alternadamente acoplada às duas partes de carril (IA) e (1B) do elemento fixo (1), sendo este deslocamento efectuado por elementos electromecânicos, não ilustrados nas figuras, dando passagem alternadamente pela linha principal, conforme ilustrado na figura 1, ou para a linha de ramal, conforme ilustrado na figura 2, fechando a folga da cróssima e constituindo uma superfície de rolamento continua. A agulha principal (2A) consiste em duas partes (2A') e (2A"), com a particularidade de a parte dianteira (2A') ser fabricada em aço-manganês austenitico e ser a parte que é alternadamente acoplada às duas partes do carril do elemento fixo (IA) e (1B), de forma a constituir uma superfície de rolamento contínua com as mesmas. A parte traseira (2A") é feita de carril maquinado e unida à parte fixa (1) por cunhas de bloqueio (1C). A parte dianteira (2A') da agulha principal (2A) é soldada por soldadura faiscante topo a topo à parte traseira (2A") da agulha principal (2A), feita de carril maquinado, destinada a dar continuidade à superfície de rolamento da linha principal para absorver as deformações elásticas durante o movimento lateral da agulha principal e para unir 10 esta agulha principal ao elemento fixo (IA) através de cunhas de bloqueio (1C). Para que as deformações elásticas não sejam transmitidas para a soldadura entre a parte dianteira (2A') e a parte traseira (2A") da agulha principal (2A), a soldadura é reforçada de ambos os lados com duas talas de junção (2C) e (2C'). A contra-agulha (2B) é feita de carril maquinado e integralmente unida à agulha principal (2A), acompanhando-a no seu movimento lateral, de forma a ficar perfeitamente acoplada ao lado da agulha principal, formando com esta uma superfície de rolamento continua para permitir, sempre que necessário e de acordo com a geometria da cróssima, um deslizamento longitudinal da agulha principal (2A) e da contra-agulha (2B), formando orifícios alongados numa das duas partes (2A) ou (2B) do elemento móvel e utilizando uma união aparafusada flexível entre as mesmas para evitar que o elemento móvel (2) forme um triângulo não deformável durante o seu movimento transversal. A finalidade da contra-agulha é proporcionar continuidade à superfície de rolamento na linha de ramal, absorver a deformação elástica durante o movimento lateral da agulha principal e servir como elemento de união entre a agulha principal e a parte de carril do elemento fixo (1B) através das cunhas de bloqueio (1C) correspondentes. A união dos elementos móveis, da agulha (2A) e da contra-agulha (2B) com as partes de carril (IA) e (1B) do elemento fixo por meio das cunhas de bloqueio (1C) garante a transmissão das forças longitudinais devido à expansão de 11 calor da linha principal e da linha de ramal, sem deslocamentos relativos significantes entre o elemento fixo (1) e o elemento móvel (2). 0 elemento móvel é completado por blocos distanciadores interiores (2F) alternadamente aparafusados à agulha principal (2A) e à contra-agulha (2B) , de modo a que ambas mantenham separações relativas determinadas pela geometria da cróssima.

Desta forma, a cróssima acutangular de ponta móvel objecto da patente pode ser integrada numa via soldada continua.

Abaixo são descritas as três formas de execução preferenciais do elemento fixo, ilustradas nas figuras 1, 3 e 4, respectivamente.

Na forma de execução preferencial ilustrada nas figuras 1 e 2, o elemento fixo consiste em duas secções de carril (IA) e (1B), sendo que o contacto com a via férrea ocorre na respectiva parte dianteira, enquanto a parte traseira funciona como apoio para cunhas de bloqueio (1C), blocos distanciadores (1D) e placas de apoio (1E) que, no seu conjunto, formam uma unidade unida por suportes, uniões aparafusadas e clipes flexíveis.

Numa segunda forma de execução ilustrada na figura 3, as duas partes de carril (IA) e (1B) são fabricadas em aço-manganês austenítico, para que, na superfície onde se dá o contacto de rolamento, a roda assente sempre em aço-manganês austenítico. Para permitir a soldadura aluminotérmica das 12 partes de carril do elemento fixo (IA) e (1B) aos carris do painel intermédio da mudança de via, as partes (IA) e (1B) são soldadas a dois carris de aço-carbono ou de aço de baixa liga (IA') e (1B'), através de uma técnica especial de soldadura faiscante topo a topo, sendo que estes carris (IA') e (1B') unem o elemento fixo à via com um carril soldado de forma continua.

Numa terceira forma de execução ilustrada na figura 4, o elemento fixo (1) consiste numa caixa monobloco (1F), moldada em aço-manganês austenitico, e em duas partes de carril (IA) e (1B), que funcionam como fixação para acessórios como blocos distanciadores (1D), cunhas de bloqueio (1C) ou placas deslizantes (1E), sendo que a caixa moldada (1F) é unida pela respectiva parte dianteira aos dois carris de aço-carbono ou de aço de baixa liga (IA') e (1B') através de uma técnica de soldadura faiscante topo a topo que permite a sua união por soldadura aluminotérmica aos carris do painel intermédio da mudança de via.

Ambos os carris da parte traseira (IA) e (1 B) , assim como os da parte dianteira (IA') e (1B'), são soldados à caixa moldada (1F) através de uma técnica de soldadura faiscante topo a topo.

As faces superiores da caixa moldada (1F) do elemento fixo são moldadas de forma idêntica aos perfis de carril (IA) e (1B), permitindo assim a passagem das rodas ferroviárias e o acoplamento alternado do elemento móvel para dar passagem à linha principal ou à linha de ramal. 13

Todas as formas de execução descritas melhoram o desempenho dos elementos ou partes fabricados em aço-manganês austenitico, sujeitando-os, nas zonas de contacto com as rodas, a um processo de endurecimento de superfície por explosão ou por deformação plástica idêntica, conferindo à superfície uma dureza inicial de 320 a 350 HBN, limitando assim a deformação plástica inicial da superfície de rolamento e prolongando a vida útil do componente.

Lisboa, 24/07/2007

Claims (9)

1 REIVINDICAÇÕES 1. Cróssima acutangular de ponta móvel para vias férreas, composta por um elemento fixo (1) que inclui dois carris (IA e 1B) e por um elemento móvel (2) que inclui uma agulha principal (2A), alternadamente acoplada a qualquer um dos lados do elemento fixo para constituir uma superfície contínua, e uma contra-agulha (2B), sendo que a agulha principal (2A) consiste em duas partes, uma parte dianteira (2A') fabricada em aço-manganês e uma parte traseira (2A") feita de carril maquinado, sendo estas duas partes (2A" e 2A") unidas por soldadura faiscante topo a topo, soldadura que é reforçada entre as duas partes (2A') e (2A") por talas de junção de segurança (2C e 2C'), de modo a que a agulha principal (2A) se vire principalmente para a parte traseira (2A"), e sendo que a contra-agulha (2B) é feita de carril maquinado e integralmente unida à agulha principal (2A), de modo a que a contra-agulha (2B) acompanhe o movimento lateral da agulha principal (2A) quando realiza a manobra do elemento móvel (2), sendo que ambas as partes do elemento móvel (2A e 2B) são unidas aos carris (IA e 1B) do elemento fixo por cunhas de bloqueio (1C), definindo uma junta rígida, caracterizada pelo facto de a parte dianteira (2A') da agulha principal (2A) ser fabricada em aço-manganês austenítico e de a contra-agulha (2B) ser unida à agulha principal (2A) por uniões aparafusadas.

2. Cróssima acutangular de ponta móvel para vias férreas de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo facto de o elemento fixo consistir em duas partes ou elementos de 2 carril (IA) e (1B), sendo que a roda ferroviária entra em contacto com a respectiva parte dianteira e que ambas as partes (IA) e (1B) funcionam como suporte de fixação para as cunhas de bloqueio (1C) e para os blocos distanciadores (1D), sendo ambos unidos a placas de apoio (IE) por uniões aparafusadas, suportes e clipes flexíveis, formando, no seu conjunto, uma unidade completa.

3. Cróssima acutangular de ponta móvel para vias férreas de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizada pelo facto de as partes de carril (IA) e (1B) do elemento fixo serem fabricadas em aço-manganês austenítico e estarem unidas pela parte dianteira aos dois carris (ΙΑ'), (1B'), fabricados em aço-carbono ou aço de baixa liga, através de uma técnica de soldadura faiscante topo a topo, de modo a permitir a sua integração numa via com um carril soldado de forma contínua por soldadura aluminotérmica.

4. Cróssima acutangular de ponta móvel para vias férreas de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo facto de o elemento fixo (1) consistir numa primeira parte composta por uma caixa monobloco (1F), moldada em aço-manganês austenítico, e numa segunda parte dos carris (IA) e (1B) , que funcionam como fixação para acessórios como blocos distanciadores (1D), cunhas de bloqueio (1C) ou placas deslizantes (1E), sendo que a caixa monobloco (IF) é unida a dois carris dianteiros (IA') e (1B') que permitem a ligação a uma via com um carril soldado de forma contínua por soldadura aluminotérmica, sendo os carris da parte traseira (IA) e (1B) , assim como os da 3 parte dianteira (IA') e (1B'), soldados à caixa monobloco (1F) por uma técnica de soldadura faiscante topo a topo, sendo que o elemento móvel (2) é alternadamente acoplado a ambos os lados da caixa monobloco (1F) para dar passagem à linha principal ou à linha de ramal.

5. Cróssima acutangular de ponta móvel para vias férreas de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo facto de a superfície de contacto com as rodas ferroviárias da parte dianteira (2A') da agulha principal (2A), fabricada em aço-manganês austenítico, ser pré-endurecida por explosão ou por deformação plástica idêntica para uma dureza entre cerca de 320 e 350 HBN, de forma a aumentar a respectiva vida útil.

6. Cróssima acutangular de ponta móvel para vias férreas de acordo com as reivindicações 1 e 3, caracterizada pelo facto de a superfície de contacto com as rodas ferroviárias da parte dianteira (2A') da agulha principal (2A), fabricada em aço-manganês austenítico, e das partes de carril (IA) e (1B) do elemento fixo (1), fabricadas em aço-manganês austenítico, serem pré-endurecidas por explosão ou por deformação plástica idêntica para uma dureza entre cerca de 320 e 350 HBN, de forma a aumentar a respectiva vida útil.

7. Cróssima acutangular de ponta móvel para vias férreas de acordo com as reivindicações 1 e 4, caracterizada pelo facto de a superfície de contacto com as rodas ferroviárias da parte dianteira (2A') da agulha principal (2A), fabricada em aço-manganês austenítico, e da caixa 4 monobloco (1F) do elemento fixo (1), fabricada em aço-manganês austenítico, serem pré-endurecidas por explosão ou por deformação plástica idêntica para um nível de dureza entre cerca de 320 e 350 HBN, de forma a aumentar a respectiva vida útil.

8. Cróssima acutangular de ponta móvel de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, na qual as uniões aparafusadas através das quais a contra-agulha (2B) é integralmente unida à agulha principal (2A) são dispostas de modo a permitir um deslizamento longitudinal entre a agulha principal (2A) e a contra-agulha (2B).

9. Cróssima acutangular de ponta móvel de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, na qual as uniões aparafusadas através das quais a contra-agulha (2B) é integralmente unida à agulha principal (2A) são uniões aparafusadas flexíveis que incluem orifícios alongados numa das referidas contra-agulha (2B) e agulha principal (2A), de modo a evitar que o elemento móvel (2) forme um triângulo não deformável durante o seu movimento transversal. Lisboa, 24/07/2007