PT2116441E

PT2116441E - Dispositivo para isolamento não positivo de ligações condutoras

Info

Publication number: PT2116441E
Application number: PT09006055T
Authority: PT
Inventors: Thomas Jahnke; Stefan Juerges
Original assignee: Berliner Verkehrsbetr E Bvg
Priority date: 2008-05-11
Filing date: 2009-05-03
Publication date: 2010-09-29
Also published as: DE102008023165A1; ATE472453T1; PL2116441T3; DE502009000037D1; EP2116441A1; ES2348426T3; EP2116441B1; SI2116441T1

Description

ΕΡ 2 116 441/PT

DESCRIÇÃO "Dispositivo para isolamento não positivo de ligações condutoras" 0 invento refere-se a um dispositivo para isolamento de uma ligação sujeita a solicitações de tracção, pressão e impulso entre componentes condutores de corrente eléctrica de um veiculo ferroviário, que compreende um bogie e uma guia de eixo fixa no bogie por união não positiva através de, pelo menos, uma peça de ligação roscada por meio de uma placa dentada disposta entre uma placa de pressão e o bogie, estando os dentes (10) existentes na extremidade da guia de eixo dispostos de maneira a engrenarem nos dentes da placa dentada.

Estado da técnica

Do estado da técnica (DE 847918 C, DE 1290944 Al, DE 2354434 Al, DE 2422999 Al, DE 2540662 Al, DE 3137542 C2) sabe-se como fixar o guia de eixo com a forma de uma régua dentada entre o bogie e a caixa de rolamento das rodas, por meio de uma peça de ligação roscada. De acordo com a DE 2422999 Al, as extremidades da chapa da guia de eixo estão equipadas com dentes que, do lado do bloco fixo engrenam nos dentes de um bloco fixo, unido firmemente ao bogie e, do lado do alojamento do eixo, nos dentes de um elemento superior em borracha e metal. Do lado do alojamento do eixo, toda a unidade de construção está ligada firmemente ao corpo de rolamento através de um parafuso de dilatação, uma porca e uma contra porca. Nem os dentes do lado do bloco fixo nem a ligação do lado do alojamento do eixo estão isolados em relação à passagem da corrente eléctrica, não se podendo desta maneira excluir danos nos rolamentos de rolos cilíndricos dos jogos de rodas.

Foi feita a tentativa de eliminar estes inconvenientes através de uma camada protectora de cerâmica, por exemplo, um revestimento com óxido de alumínio. No entanto, os revestimentos cerâmicos têm o inconveniente de tenderem, sob carga, a formar fissuras, quando sujeitos a solicitações repentinas de choque e pressão, especialmente nas zonas de 2 ΕΡ 2 116 441/ΡΤ transição com arestas vivas das placas de pressão e das placas dentadas, o que piora de maneira duradoura as propriedades isoladoras das placas dentadas e das placas de pressão em relação à passagem da corrente eléctrica.

Além disso, as camadas de cerâmica são sensíveis quando da montagem e caras.

Objectivo a alcançar

Perante este estado da técnica, o objectivo a ser alcançado pelo invento é o de aperfeiçoar o dispositivo mencionado no início, de modo que a ligação sujeita a solicitações por tracção, pressão e impulso, tendo a mesma uma elevada resistência à pressão e uma reduzida resistência ao deslizamento, mantenha, mesmo em carga, de modo seguro e a longo prazo, as suas características de elevado isolamento, simultaneamente com uma redução dos seus custos de produção e uma facilidade de manutenção.

Este objectivo é conseguido através de um dispositivo do tipo mencionado no início, com as características da reivindicação 1.

Aperfeiçoamentos úteis do dispositivo constam das reivindicações subordinadas. A solução de acordo com o invento torna possível disponibilizar uma ligação altamente isolada ao fluxo indesejável de corrente eléctrica, dos componentes construtivos sujeitas a tracção, pressão e impulso, em especial dos bogies e guias de eixo de um veículo ferroviário. sejam

Isto tem a enorme vantagem de que os danos dos rolamentos de rolos cilíndricos nos jogos das rodas, provocados pelo fluxo da corrente eléctrica, são eliminados de maneira segura. As camadas de isolamento dispostas entre o bogie e a placa de pressão são altamente isolantes em relação ao fluxo da corrente eléctrica, resistentes à pressão e possuem um coeficiente de atrito muito baixo em relação aos metais, podendo desta maneira que as forças 3

ΕΡ 2 116 441/PT transmitidas substancialmente melhor, sem que exista uma passagem transversal através das camadas de isolamento. 0 dispositivo de acordo com o invento tem uma estrutura robusta e é, simultaneamente, fácil de manter, de montar e de reparar. Uma vantagem particular consiste no facto de ser possível a utilização de materiais tipo sanduíche ou materiais compósitos tipo comercial, pouco dispendiosos, como camada de isolamento, sem serem necessários revestimentos das placas dentadas e das placas de pressão, que são complicados de realizar e caros.

Para isolamento, as placas de pressão e as placas dentadas apresentam nas suas superfícies laterais viradas, respectivamente, para o bogie ou para a guia de eixo, uma camada de isolamento que consiste num material compósito de filamentos de fibra de vidro e resina, camada que é mantida de maneira aderente por meio de colagem, sendo as camadas de isolamento em cada um dos casos mantidas de maneira aderente, por meio de colagem, respectivamente, no bogie ou na guia de eixo, e, pelo menos uma, peça de ligação roscada está circundada por uma manga isoladora de politetrafluoroetileno.

As respectivas camadas de isolamento podem ser fixas de maneira simples nas superfícies da placa dentada ou da placa de pressão através de colagem com uma resina reactiva que corresponde à matriz da resina da camada de isolamento, estando desta maneira garantido um isolamento seguro, respectivamente, entre o bogie e a placa dentada ou entre a guia de eixo e a placa de pressão. A camada de isolamento tem uma espessura entre 0,8 e 3 mm e apresenta, em relação às dimensões das superfícies de cobertura da placa de pressão e da placa dentada, uma saliência circunferencial com cerca de 1 a 3 mm. Isto tem a vantagem de poderem ser impedidas de maneira segura correntes erráticas, mesmo em caso de extrema sujidade, por exemplo, humidade, mantendo-se a propriedade isolante da ligação.

Numa realização preferida do invento, a camada de isolamento consiste no material compósito de resina e de uma camada de tecido inserida na matriz de resina, tecido esse 4

ΕΡ 2 116 441/PT consistindo em filamentos de vidro com um diâmetro entre os 4 e 17 pm e uma gramagem de até 58 0 g/m2, podendo ter a parte de massa da resina cerca de 570 g/m2.

Uma outra realização útil do isolamento de acordo com o invento prevê que o material compósito ser composto por camadas de tecido impregnadas com resina e ligadas entre si por resina, isto é, pelo menos, duas camadas de tecido sobrepostas uma por cima da outra, dispostas 0o/90° uma em relação à outra, com uma gramagem de 160 a 280 g/m2, tendo a parte de massa da resina 322 a 552 g/m2.

Numa outra realização do invento, a camada de isolamento pode também consistir em quatro camadas de tecido impregnadas com resina e ligadas entre si por resina, isto é, uma primeira camada de tecido disposta 0o/90° em relação às outras, com uma gramagem de 163 a 580 g/m2, uma segunda e uma terceira camada de tecido dispostas 45°/45° em relação à primeira camada de tecido, com uma gramagem de 163 a 580 g/m2 e uma quarta camada de tecido disposta 0o/90° em relação às outras, com uma gramagem de 163 a 580 g/m2, tendo a parte de massa da resina entre 161 e 573 g/m2 por camada.

No entanto, o invento abrange também o caso da camada de isolamento consistir em três camadas de tecido impregnadas com resina e ligadas entre si por resina, isto é, uma primeira camada de tecido disposta 0°/90° em relação às outras, com uma gramagem de 163 a 580 g/m2, uma segunda camada de tecido disposta 45°/45° em relação à primeira camada de tecido, com uma gramagem de 163 a 580 g/m2 e uma terceira camada de tecido disposta 0°/90° em relação às outras, com uma gramagem de 163 a 580 g/m2, tendo a parte de massa da resina entre 161 e 580 g/m2 por camada.

Em particular, para a impregnação do tecido de filamentos de fibra de vidro é adequada uma resina epoxidica. No entanto, também faz parte do invento o uso de outras resinas adequadas, como por exemplo uma resina de poliamida, uma resina fenólica ou uma resina de poliéster.

Uma outra vantagem particular consiste no facto de também a peça de ligação roscada do bogie, da guia de eixo e 5

ΕΡ 2 116 441/PT da placa de pressão ser altamente isolante através de uma manga em politetrafluoroetileno que apresenta uma espessura de 1,5 a 3 mm, sendo desta maneira impedido de maneira segura uma passagem de corrente eléctrica através da guia de eixo para o interior dos rolamentos de rolos cilíndricos das rodas. A particularidade do isolamento de acordo com o invento consiste no facto de que, com um valor de isolamento de 1 ΘΩ, não é apenas altamente isolante em relação a uma passagem de corrente, mas também atinge um coeficiente mínimo de atrito de escorregamento de 0,15 em valores de pressão de contacto de 60 N/mm2, podendo desta maneira ser absorvidas as forças axiais da ligação roscada sem forças axiais dignas de menção e sem passar da camada de isolamento, também quando existem solicitações de forças transversais.

Outras vantagens e pormenores constam da descrição que se segue, com referência aos desenhos anexos.

Exemplo de realização O invento será descrito com mais pormenor a seguir por meio de um exemplo de realização.

Os desenhos mostram: nas FIGS. la e lb uma representação de princípio da camada de isolamento numa construção de ligação roscada, na FIG. 2 a posição de montagem do isolamento de acordo com o invento entre o bogie e o corpo de rolamentos de um veículo ferroviário, representada esquematicamente, na FIG. 3 o princípio da estrutura da camada de isolamento do dispositivo de acordo com o invento, e na FIG. 4, um exemplo de uma placa dentada com camada de isolamento, colada ao bogie.

As FIG. la e lb mostram, esquematicamente, a disposição da camada de isolamento de acordo com o invento 1 entre duas 6

ΕΡ 2 116 441/PT peças 2 e 3, ligadas entre si através de, pelo menos, uma peça de ligação roscada, onde se pretende impedir de maneira eficaz a passagem da corrente eléctrica da peça 1 para a peça 2 ou vice-versa, sendo simultaneamente necessário transmitir forças elevadas. A camada de isolamento 1 deve, neste caso, possuir um valor de isolamento muito elevado da ordem dos ΜΩ em função da sua espessura escolhida, atingir uma pressão de contacto admissível de, pelo menos, 60 N/mm2 para poder absorver as forças axiais da ligação roscada 4 sem elasticidade apreciável e sem haver uma passagem da camada de isolamento na direcção transversal, ter um coeficiente mínimo de atrito dinâmico de μ = 0,15 para garantir a resistência de deslizamento necessária, no caso de solicitações transversais (veja-se os componentes de força F na FIG. lb) da ligação roscada e assegurar características de isolamento satisfatórias, mesmo em caso de haver sujidade na peça de ligação roscada. A FIG. 2 mostra a posição de montagem de uma camada de isolamento 1 deste tipo, ilustrada nas FIG. la e lb, entre um bogie 5 e uma placa de pressão 6 de um veículo ferroviário não mostrado. A guia de eixo 7 apresenta, numa das suas extremidades 8, dentes 10 que se prolongam transversalmente em relação à direcção longitudinal da guia de eixo 7 e que engrenam nos dentes da placa dentada 11, fixa no bogie 5 por meio de um pino 12, que se encontra na placa dentada 11 e forma uma só peça com esta. Os dentes 10, que se encontram na extremidade 8 da guia de eixo 7 e na placa dentada 11, estão dispostos entre o bogie 5 e a placa de pressão 6 e são mantidos na sua posição por um perno roscado 13, que passa pela placa de pressão 6, pela extremidade 8 da guia de eixo 7 e pelo bogie 5.

Na superfície de cobertura DF da placa dentada quadrada em aço 11, virada ao bogie 5, previamente limpa através de um jacto de areia, encontra-se colada uma camada de isolamento 1 com 1 mm de espessura, que consiste num material compósito de uma resina epoxídica e uma camada um tecido de filamentos de vidro, inserida na matriz de resina, com um diâmetro entre 4 e 17 pm e uma gramagem tendo até 580 g/m2. A parte de massa da resina do material compósito pode, de acordo com os requisitos, ter até 570 g/m2. Evidentemente é também possível 7 ΕΡ 2 116 441/ΡΤ utilizar outras resinas adequadas, como, por exemplo, resinas de poliamida, resinas de poliéster ou resinas fenólicas. É igualmente possível variar a estrutura do material compósito, de acordo com as exigências que se dirigem à ligação. Assim, por exemplo, é possível utilizar materiais compósitos que consistem em várias camadas com alinhamento igual ou diferente das camadas de tecido de filamentos de fibra de vidro, variando a percentagem de massa da resina. Os materiais compósitos que consistem num tecido filamentar de fibras duras com a designação HGW 2372.2 de acordo com EP GV 203 revelaram-se particularmente adequados. Um exemplo da estrutura de um material compósito deste género, que contém várias camadas é mostrado na FIG. 3, na qual é nitidamente visível a orientação diferente da segunda e da terceira camada II e III em relação à primeira camada I e à quarta camada IV.

As gramagens das camadas individuais de tecido encontram-se entre os 163 e 580 g/m2 e a parte de massa da resina, entre os 161 e 572 g/m2.

Como cola para a colagem da placa dentada 11 e da camada de isolamento 1 utiliza-se uma cola reactiva que corresponde à qualidade da resina e do endurecedor do material compósito. A camada de isolamento 1 tem umas dimensões de maneira a que a camada de isolamento 1 fique saliente na superfície da cobertura DF da placa dentada 11 por meio uma saliência circunferencial 0. Mostrou ser útil que a saliência ϋ tivesse aproximadamente entre 1 e 3 mm. Isto impede uma passagem de corrente eléctrica por correntes erráticas devidas a sujidades.

Tendo sido endurecida a cola reactiva, é colocado no pino 12, existente na placa dentada 11, uma manga 14 de politetrafluoroetileno com uma espessura de parede de 2 mm. A seguir, a placa dentada 11 com a camada de isolamento 1 colada na mesma, é colada da mesma maneira no bogie 5, por meio de uma correspondente cola reactiva. A área do bogie 5 prevista para a colagem é previamente limpa e a cola reactiva é aplicada nessa área. A seguir, o pino 12 da placa dentada 11, equipado com a manga 14, é inserido na respectiva perfuração 15 previsto no bogie 5, estando desta maneira não 8 ΕΡ 2 116 441/ΡΤ só a placa dentada 11 electricamente isolada do bogie 5 por meio da camada de isolamento 1, como também o pino 12 da placa dentada 11, em relação ao bogie 5, através da manga 14. 0 valor de isolamento da camada de isolamento 1 e da manga 14 atinge, neste exemplo, valores de 1 GQ.

Do lado oposto aos dentes 10 da guia de eixo 7 da placa de pressão da guia de eixo 7, encontra-se a placa de pressão 6, na qual é colada da mesma maneira uma camada de isolamento 1 com 1 mm de espessura, consistindo num material compósito de resina epoxidica e numa camada de tecido de filamentos de vidro inserida na matriz da resina, tendo um diâmetro entre 4 e 17 pm e uma gramagem de até 580 g/m2, sendo desta maneira também impedida de maneira segura uma passagem de corrente eléctrica da guia de eixo 7 para os rolamentos de rolos cilíndricos das rodas, aí não mostrados. O perno roscado 13, que passa pelas perfurações 16 existentes na placa dentada 11, na guia de eixo 7 e na placa de pressão 6, é isolado em relação à placa dentada 11, à placa de pressão 6 e à guia de eixo 7, através de uma manga 17, que consiste em duas partes de politetrafluoroetileno com uma espessura de parede de 2 mm, sendo desta maneira excluída uma passagem de corrente eléctrica da guia de eixo 7 para os rolamentos das rodas. A FIG. 4 mostra uma placa dentada 11 fixa no bogie 5 através de colagem. 9 ΕΡ 2 116 441/ΡΤ

Lista de referências numéricas

Camada de isolamento 1 Partes de uma ligação ro scada 2, Ligação roscada 4 Bogie 5 Placa de pressão 6 Guia de eixo 7 Extremidade da guia de e o X -H 8 Dentes da placa dentada 11 9 Dentes na extremidade 8 de 7 10 Placa dentada 11 Pino de 11 12 Perno roscado 13 13 Manga para o pino 12 14 Perfuração existente em 5 15 Perfurações em 6, 7, 11 16 Manga para 13 17 Superfície de cobertura de 6, 11 DF Componentes de forças F Saliência de 1 ϋ Camadas de tecido I,

Lisboa, 2010-09-22

Claims

ΕΡ 2 116 441/ΡΤ 1/3 REIVINDICAÇÕES 1 - Dispositivo para isolamento de uma ligação sujeita a solicitações de tracção, pressão e impulso entre componentes condutores de corrente eléctrica de um veiculo ferroviário, que compreende um bogie (5) e uma guia de eixo (7) fixa no bogie (5) por união não positiva através de, pelo menos, uma peça de ligação roscada (13) por meio de uma placa dentada (11), disposta entre uma placa de pressão (6) e o bogie (5), em que os dentes (10), existentes na extremidade (8) da guia de eixo (7), estão dispostos de maneira a engrenarem nos dentes (9) da placa dentada (11), caracterizado por a placa dentada (11) e a placa de pressão (6) apresentarem nas suas superfícies de cobertura (DF), viradas, respectivamente, para o bogie (5) ou para a extremidade (8) da guia de eixo (7) uma camada de isolamento (1), mantida de maneira aderente por meio de colagem, de um material compósito com uma espessura de 0,8 a 3 mm, que consiste em filamentos de fibra de vidro e resina, em que as camadas de isolamento (1) são, em cada um dos casos, mantidas de maneira aderente, por meio de colagem, respectivamente, no bogie (5) ou na extremidade (8) da guia de eixo (7), e por, pelo menos, uma peça de ligação roscada (13) estar circundada por uma manga isoladora (17) de politetrafluoroetileno.
2 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a camada de isolamento (1) possuir, em relação às dimensões das superfícies de cobertura (DF) da placa de pressão (6) e da placa dentada (11), respectivamente, em cada um dos casos uma saliência circunferencial (ϋ) de 1 a 3 mm.
3 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a colagem da camada de isolamento (1) e da placa de pressão, respectivamente, da placa dentada (6, 11) consistir numa cola reactiva.
4 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 a 3, caracterizado por a cola reactiva consistir numa resina e num endurecedor, ajustados ao material compósito. ΕΡ 2 116 441/ΡΤ 1/4 4

FIG. 1b ΕΡ 2 116 441/ΡΤ 2/4 m

CM FIG. ΕΡ 2 116 441/ΡΤ 3/4

FIS.3 ΕΡ 2 116 441/ΡΤ 4/4 11

FIG.4 ΕΡ 2 116 441/PT 2/3
5 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os filamentos de fibra de vidro do material compósito terem um diâmetro de filamento de 4 a 17 pm.
6 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o material compósito consistir em resina e numa camada de tecido, inserida na matriz da resina, de filamentos de vidro com um diâmetro entre 4 e 17 pm e uma gramagem de 580 g/m2, tendo a parte de massa da resina cerca de 570 g/m2.
7 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o material compósito ser composto por camadas de tecido impregnadas com resina e ligadas entre si por resina, isto é, pelo menos, duas camadas de tecido sobrepostas uma por cima da outra, dispostas 0o/90° uma em relação à outra, com uma gramagem de 160 a 280 g/m2, tendo a parte da massa da resina 322 a 552 g/m2.
8 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o material compósito consistir em três camadas de tecido impregnadas com resina e ligadas entre si por resina, isto é, uma primeira camada de tecido (I), disposta 0°/90° em relação às outras, com uma gramagem de 163 a 580 g/m2, uma segunda camada de tecido (II), disposta 45°/45° em relação à primeira camada de tecido (I), com uma gramagem de 163 a 580 g/m2 e uma terceira camada de tecido (III) disposta 0°/90° em relação às outras, com uma gramagem de 163 a 580 g/m2, tendo a parte da massa da resina entre 161 e 580 g/m2 por camada.
9 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o material compósito consistir em quatro camadas de tecido impregnadas com resina e ligadas entre si por resina, isto é, uma primeira camada de tecido (I) disposta 0°/90° em relação às outras, com uma gramagem de 163 a 580 g/m2, uma segunda e uma terceira camada de tecido (II, III) dispostas 45°/45° em relação à primeira camada de tecido, com uma gramagem de 163 a 580 g/m2 e uma quarta camada de tecido (IV) disposta 0°/90° em relação às outras, com uma gramagem de 163 a 580 g/m2, tendo a parte de massa da resina entre 161 e 573 g/m2 por camada. ΕΡ 2 116 441/PT 3/3
10 - Dispositivo de acordo com as reivindicações 1 a 9, caracterizado por a resina utilizada para a impregnação do tecido de filamentos de fibra de vidro ser uma resina epoxídica, uma resina de poliamida, uma resina fenólica ou uma resina de poliéster.
11 - Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a manga (17) de politetrafluoroetileno apresentar uma espessura de 1,5 a 3 mm.
12 - Dispositivo de acordo com as reivindicações 1 e 11, caracterizado por a manga (17) ser formada por várias partes.
13 - Dispositivo de acordo com as reivindicações 1 e 11, caracterizado por a camada de isolamento (1) e a manga (17) apresentarem um valor de isolamento de, pelo menos, 1 ΘΩ, uma pressão de contacto de 60 N/mm2 e um coeficiente mínimo de atrito de escorregamento de 0,15 em relação ao metal. Lisboa, 2010-09-22