SK10302002A3 - Upevňovacie zariadenie na koľajnice - Google Patents

Description

Upevňovacie zariadenie pre koľajnice

Oblasť techniky

Vynález sa týka elastickej upínacej svorky z pružinovej ocele, ktorá zahrnuje stredný diel s dvoma vnútornými ramenami a slučky, ktoré sa napájajú na vnútorné ramená a prebiehajú k voľným koncom upínacej svorky.

Doterajší stav techniky

Spôsoby upevňovania koľajníc pomocou elastických upínacích svoriek sú už dlho známe a osvedčili sa v širokých oblastiach použitia.

V minulosti boli na železničných podvaloch, predovšetkým z predpätého betónu, používané upevňovacie systémy koľajníc s elastickými pružnými prvkami, ktoré sú v pôdorysnom pohľade vytvarované do podoby písmena W.

V spise DE 32 43 895 sa opisuje upínacia svorka, ktorá sa dá na podval predmontovať už vo výrobni podvalov a ku konečnému predpnutiu koľajnice v koľajišti musí byť zo svojej predmontážnej polohy do. montážnej polohy pootočená o 180°. Upínacia svorka zahrnuje oblúkovitý stredný diel s dvoma ramenami, napájajúcimi sa na stredný diel. Oblúkovitý stredný diel, ako aj na naň sa napájajúce ramená, obklopujú v svojej vstavnej polohe driek upevňovacej skrutky. Elastické upevnenie koľajnice sa realizuje pomocou záhybov, ktoré sa napájajú na vnútorné ramená a rozprestierajú sa k voľným koncom, ktoré tlačia na pätku koľajnice. Doplnkovo k elastickej upínacej svorke zahrnuje upevňovacie zariadenie vodiacu dosku, ktorá prilieha na každej strane pätky koľajnice na podval, a ktorej povrchový obrys je prispôsobený elastickej upínacej svorke, aby sa sily vychádzajúce z koľajnice zavádzali do podvalu. Záhyby upínacej svorky majú podľa spisu DE 32 43 895 C2 určitú geometriu, takže voľné konce záhybov sú usporiadané od oblúkovitého stredného dielu upínacej svorky tak ďaleko, aby sa konštrukčne rovnaké upínacie svorky mohli spolu zahákovávať do dlhých reťazcov.

Na základe zvýšených nárokov na upevnenie koľajníc, ale tiež pribúdajúcu automatizáciu stavby koľajníc v rámci predmontáže, bolo vyvinuté upevnenie koľajníc, ktoré už nemusí byť zo svojej predmontážnej polohy do montážnej polohy otáčané, ale môže byť posúvané kolmo voči koľajnici. Spis DE 33 34 119 C2 opisuje upínaciu svorku takého druhu. Tiež táto upínacia svorka spolupôsobí výhodne so špeciálne k upínacej svorke prispôsobenou rebrovanou doskou, aby zavádzala vznikajúce sily do podvalu.

Táto upínacia svorka má výhody v komforte pri upevňovaní koľajníc, avšak neumožňuje automatickú predmontáž, pretože sa v zásobníkoch spolu množina konštrukčne rovnakých upínacích svoriek spája do dlhých reťazcov, a tie musia byť najskôr ručne od seba oddelené. Pod pojmom zreťazenie upínacích svoriek sa má v nasledujúcom rozumieť to, že sa spolu zahákne viac upínacích svoriek.

Úlohou vynálezu je vyvinutie upevnenia koľajníc, ktoré je jednoduché a automaticky predmontovateľné na železničné podvaly.

Podstata vynálezu

Túto úlohu rieši elastická upínacia svorka z pružinovej ocele, zahrnujúca stredný diel s dvoma vnútornými ramenami a slučky, ktoré sa napájajú na vnútorné ramena a prebiehajú k voľným koncom upínacej svorky, podľa vynálezu, ktorého podstata spočíva v tom, že odstup medzi stredným dielom a slučkou je v oblasti voľných koncov menší než priemer pružinovej oceli v oblasti voľných koncov.

Skutočnosť, že voľný odstup medzi oblúkovitým stredným dielom a slučkou v oblasti voľného konca je menší než je priemer pružinovej oceli, z ktorej je upínacia svorka zhotovená, zabraňuje zreťazovaniu upínacích svoriek. Preto môže byť v rámci predmontáže vykonávané automatické odoberanie jednotlivých upínacích svoriek zo zásobníka. Aj pri manuálnej predmontáži je elastická upínacia svorka podľa vynálezu výhodná, pretože tiež montážny personál musí odoberať zo zásobníka len jednotlivé upínacie svorky a nemusí od sebe uvoľňovať eventuálne vytvorené reťazce upínacích svoriek.

Podľa jedného alternatívneho výhodného príkladu uskutočnenia sa na voľných koncoch upínacej svorky nachádzajú zosilnenia alebo natlačenia. Takéto zosilnenia a natlačenia môžu tiež zmenšiť odstup medzi dvoma voľnými koncami a oblúkovitým stredným dielom natoľko, že môže byť bezpečne zabránené zreťazovaniu upínacích svoriek.

Podľa výhodného príkladu uskutočnenia vynálezu priliehajú voľné konce upínacej svorky k sebe. Vzájomným priľahnutím voľných koncov upínacích svoriek k sebe nemôže byť zreťazovaniu úplne zabránené, pretože pri príslušnom odstupe medzi voľnými koncami a oblúkovitým stredným dielom môže ešte vždy prebiehať vzájomné zaberanie dvoch konštrukčne rovnakých upínacích svoriek do seba. Táto geometria má však tú prednosť, že môže byť zabránené skríženiu a vzájomnému zovretiu upínacích svoriek v zásobníku, aj keď je základnou geometriou tak ako tak zreťazovanie už vylúčené.

Podľa ďalšieho výhodného príkladu uskutočnenia vynálezu prebiehajú vnútorné ramená voči sebe v podstate rovnobežne. Toto tvarovanie umožňuje, aby elastické upínacie svorky mohli byť posúvané zo svojej predmontážnej polohy do montážnej polohy vodorovne kolmo ku koľajnici. Elastické upínacie svorky podľa vynálezu tiež môžu byť použité ako náhrada upínacích svoriek, ktoré musia byť za účelom konečného predpätia koľajnice v koľajnisku otáčané zo svojej predmontážnej polohy do montážnej polohy o 180°. Navyše sa rovnobežným vedením vnútorných ramien bez zúženia strednej slučky uľahčí automatická predmontáž.

Výhodne zahrnujú slučky zadný operný oblúk, napájajúci sa na príslušné vnútorné rameno a na vonkajšie rameno, ktoré sa napája na zadný operný oblúk, pričom zadný operný oblúk je vytvorený tak, že odstup D medzi vnútorným ramenom a rovnobežnou dotyčnicou voči nemu činí na vonkajšom ramene D > 50 mm, výhodne D > približne 60 mm.

Na základe problematiky zreťazovania viac upínacích svoriek bolo až dosiaľ upustené od toho, vyrábať slučky s veľkou dĺžkou a tým veľkým uzavretým priestorom, pretože to podporovalo nežiaduce zreťazovanie viacerých upínacích svoriek so slučkou jedinej upínacej svorky. Ak sa viacero upínacích svoriek zreťazilo v slučke jednej upínacej svorky, je potom aj pre školený personál ťažké tieto upínacie svorky zase od seba uvoľniť, pretože vplyvom v slučke zaháknutých ostatných upínacích svoriek je obmedzená pohybová voľnosť, nevyhnutná na uvoľnenie týchto upínacích svoriek. Na druhej strane sa usiluje o to, vytvoriť pokiaľ možno veľký odstup medzi vnútorným ramenom a rovnobežnou dotyčnicou k nemu voči vonkajšiemu ramenu, aby sa pri vertikálnom pohybe obidvoch koncov upínacej svorky na pätke koľajnice zachycoval torzný podiel z tejto oblasti, a aby mohli byť torzné napätia na základe väčšej dĺžky tohto úseku ľahšie upínacou svorkou zachycované. Zabránením zahákovania upínacích svoriek podľa vynálezu do seba je možné teda geometriu lepšie prispôsobiť stále rastúcim požiadavkám na upevnenie koľajníc.

Predovšetkým pri výmene stávajúcich upínacích svoriek, ktoré sa musia za účelom konečného predpätia koľajnice natáčať zo svojej predmontážnej polohy do montážnej polohy o 180°, môže byť použitá upínacia svorka podľa vynálezu, bez toho aby sa museli vymieňať skrutky.

Prehľad obrázkov na výkresoch

Ďalšie výhody a znaky elastickej upínacej svorky podľa vynálezu sú zrejmé z nasledujúceho podrobnejšieho opisu rôznych príkladov uskutočnenia, podľa pripojených výkresov, ktoré znázorňujú na obr. la trojrozmerný pohľad na upínaciu svorku podľa vynálezu, na obr. lb a obr. lc k nemu prislúchajúce bočné pohľady a pôdorysné pohľady, na obr. 2 alternatívny príklad uskutočnenia upínacej svorky podľa vynálezu v pôdorysnom pohľade, na obr. 3 alternatívny príklad uskutočnenia upínacej svorky podľa vynálezu v pôdorysnom pohľade, na obr. 4a a obr. 4b pôdorysné pohľady a bočné pohľady na ďalší príklad uskutočnenia upínacej svorky podľa vynálezu, na obr. 5a a obr. 5b pôdorysný pohľad a bočný pohľad na ďalší príklad upínacej svorky podľa vynálezu, na obr. 6a a obr. 6b priestorové znázornenia dvoch konštrukčne rovnakých upínacích svoriek podľa vynálezu, ktoré sa nemôžu spolu zreťaziť, na obr. 7 zobrazenie podobné zobrazeniu z obr. 6a a obr. 6b, so znázornením dvoch upínacích svoriek podľa príkladu uskutočnenia z obr. 4a a obr. 4b, a na obr. 8a a obr. 8b príklady zreťazovania upínacích svoriek.

Príklady uskutočnenia vynálezu

Na obr. 8a a obr. 8b sú znázornené obvyklé upínacie svorky 10.1 a 10.2. Prídavné číslice za bodkou u vzťahovej značky odlišujú obidve spolupôsobiace, konštrukčne rovnaké upínacie svorky. Upínacie svorky pozostávajú z oblúkovitého stredného dielu 14, dvoch vnútorných ramien 12, napájajúcich sa na oblúkovitý stredný diel 14, a slučiek 16, ktoré sa napájajú na vnútorné ramená 12 a prechádzajú do voľných koncov U?.

Na základe geometrických pomerov u vyššie opísaných úsekov upínacích svoriek je možné, že sa obidve upínacie svorky 10.1 a 10.2 spolu zaháknu. K tomu dôjde tým, že medzi jedným z voľných koncov 18.1 prvej upínacej svorky a príslušným stredným dielom 14.1 môže prejsť voľný koniec 18.2 druhej upínacej svorky, ako aj príslušný stredný diel 14.2. Ak je vzdialenosť medzi voľným koncom 18 a stredným dielom 14 väčšia než je priemer d, tak môže dôjsť k zaháknutiu dvoch upínacích svoriek na ľubovoľnom mieste, tým, ako je to znázornené na obr. 8b, že upínacia svorka 10,2 v oblasti svojej slučky 16.2 prejde medzi voľným koncom 1 8 a stredným dielom 14 upínacej svorky 10.1.

Počítačovou simuláciou sa dá ukázať, že možnosť vzájomného zaháknutia dvoch konštrukčne rovnakých upínacích svoriek závisí nie len na odstupe medzi voľným koncom 18 a stredným dielom 14, ale úzky profil sa môže nachádzať aj v určitej vzdialenosti od voľného konca, a navyše musí byť zohľadnený komplexný a často nelineárny priebeh pohybu pri možnom zahákovaní konštrukčne rovnakých upínacích svoriek.

Ku zreťazeniu dôjde avšak len vtedy, ak je štatistická pravdepodobnosť možného zaháknutia tak veľká, že môže dôjsť k vytváraniu reťazcov spolu zaháknutých upínacích svoriek. Jednotlivo vznikajúce zaklienenie alebo zaháknutie dvoch upínacích svoriek je neškodné, pretože to nevedie k vytváraniu dlhých reťazcov.

Na obr. la, obr. lb a obr. lc, je znázornený prvý príklad uskutočnenia upínacej svorky podľa vynálezu. Upínacia svorka 10 zahrnuje dve slučky 16, ktoré sa napájajú na stredný diel, ktorý je v podstate vytvorený z dvoch vnútorných ramien 12, ktoré, tak ako je to zrejmé na obr. lb, prebiehajú rovnobežne voči sebe. Medzi vnútornými ramenami 12 sa v montážnom stave vedie podvalová vrtuľa, tu neznázornená, ktorá v montážnom stave prilieha na sploštenie 20 v oblasti hornej strany vnútorných ramien 12, poprípade prilieha cez príložnú podložku. Pri montáži sa podvalová vrtuľa pomocou momentového kľúča, ktorý pôsobí na hlavu podvalovej vrtule, zaskrutkováva známym spôsobom do plastovej príchytky, nachádzajúcej sa v podvale, až sa vytvorí požadovaná upínacia sila.

Na základe tvarovania rovnobežne voči sebe usporiadaných vnútorných ramien je medzi predmontážnou polohou a montážnou polohou realizovateľný ako posuvný pohyb vodorovne kolmo ku koľajnici, tak aj otočenie o 180° z predmontážnej polohy do montážnej polohy. Nadto je možné upínaciu svorku s tiež rovnobežne voči sebe prebiehajúcimi vnútornými ramenami nahradiť upínacou svorkou, znázornenou na obr. la až obr. lc, tým že sa len podvalová vrtuľa uvoľní a upínacie svorky sa pomocou otočného a posuvného pohybu vymenia.

U uvedeného príkladu uskutočnenia sú spolu vnútorné ramena spojené oblúkovitým stredným dielom 14. Na strane vnútorných ramien, relatívne ležiacich proti oblúkovitému strednému dielu, sa napájajú slučky 16, ktoré sami pozostávajú zo zadných operných oblúkov 22, vonkajších ramien 24, a spolu lícujúcich voľných koncov 26.

Voľné konce 26 sú u uvedeného príkladu uskutočnenia usporiadané relatívne voči oblúkovitému strednému dielu 14 tak, že je voľný odstup medzi stredným dielom 14 a slučkou 16 v oblasti príslušných voľných koncov 26 menší, než je priemer pružinovej oceli v oblasti voľných koncov 26, čo bráni zreťazeniu viacerých upínacích svoriek.

Ako je zrejmé z obr. la až obr. lc, a predovšetkým z obr. lc, je zadný operný oblúk vytvorený tak, že má veľkú dĺžku D, ktorá zodpovedá odstupu medzi osou vnútorného ramena a rovnobežnou dotyčnicou cez stred vonkajšieho ramena. Tento odstup D by mal činiť minimálne 50 mm, aby mohla znázornená upínacia svorka zaistiť vysokú torznú dráhu, čím sa môže znížiť tuhosť pružiny. Avšak na tento účel je tiež spolurozhodujúca geometria slučky. Vonkajšie ramena slučiek by mali opisovať oblúk, ktorého sečnica S, viď. obr. lb, je v podstate rovnobežná s priebehom vnútorných ramien.

Táto geometria je výhodou predovšetkým pri použití upínacej svorky na problematických úsekoch trate. Tak napríklad v oblasti stúpania by mohli vplyvom prekízovania kolies koľajových vozidiel vznikať vysokofrekvenčné oscilácie, ktoré vyvolávajú pohyb koľajníc v pozdĺžnom smere aj navzdory riadne upevneným upínacím svorkám. Existencia väčšieho torzného úseku zvyšuje dlhodobú pevnosť spojenia koľajníc, pretože je zvýšený nie len podiel torzie slučky, ale dochádza aj k relatívnemu zväčšeniu polomeru ohybu v smere koľajníc.

Obr. 2 až obr. 5b znázorňujú možnosti, ako vytvoriť malý voľný odstup medzi oblúkovitým stredným dielom a slučkou v oblasti voľného konca. Na obr. 2 je znázornené, že sa dá dĺžka stredného dielu a tým aj dĺžka vnútorných ramien 12 zvýšiť, aby sa vytvorila menšia vzdialenosť medzi oblúkovitým stredným dielom a voľnými koncami 26 slučiek 16.

Alternatívny príklad uskutočnenia, znázornený na obr. 3, je podobný alternatíve z obr. 2, predlžuje však voľné konce 26 tak ďaleko, že sa medzi voľnými koncami 26 nachádza len ešte menší odstup d.2- Samotné priblíženie voľných koncov 26 však nemôže zabrániť zreťazeniu; musí sa adekvátne vyššie uvedeným uskutočneniam rovnakým spôsobom dbať tiež na adekvátne malý zvolený voľný odstup medzi príslušnými jednotlivými voľnými koncami 26 a oblúkovitým stredným dielom 14.

Jeden alternatívny príklad uskutočnenia je zrejmý na obr. 4a a obr. 4b, pričom obr. 4a znázorňuje pôdorysný pohľad na tento príklad uskutočnenia upínacej svorky a obr. 4b adekvátny bočný pohľad. Ako vyplýva zo základnej geometrie upínacej svorky, znázornenej na obr. 4a, je táto veľmi podobná, pokiaľ ide o dĺžku stredného diela a zakriveniu slučiek 16, upínacej svorke znázornenej na obr. la až obr. lc. Podstatný rozdiel spočíva v tom, že sa na voľných koncoch 26 nachádzajú zosilnenia 28, ktoré zmenšujú voľný odstup medzi oblúkovitým stredným dielom a zosilneniami voľných koncov natoľko, že môže byť účinne zabránené zreťazovaniu. Zosilnenia 28 môžu byť vytvorené ako natlačovanie koncov, a vyžadujú zvýšené výrobne technické náklady. Výhoda zosilnení však spočíva v tom, že je možný väčší voľnejší odstup medzi oblúkovitým stredným dielom a zosilneným koncom voľného konca 26. Toto môže byť z výrobne technického hľadiska priaznivé vtedy, ak pri jednotlivých ohýbacích krokoch pružinová oceľ upínacej svorky silne odpružuje, a preto na základe geometrických obmedzení nie je možné voľné konce priblížiť k oblúkovitému strednému dielu tak ďaleko, aby mohlo byť zabránené zreťazovanie.

Obr. 5a a obr. 5b znázorňujú alternatívny príklad uskutočnenia, ktorého vnútorné ramená nie sú spolu spojené oblúkovitým stredným dielom. Miesto neho neexistujú žiadne voľné konce 26, pretože upínacia svorka je v tejto oblasti vytvorená priechodná. Navzdory správne rozdielne pôsobiacemu usporiadaniu koncov relatívne voči priebežným oblastiam sa však rozvíja ta istá základná geometria, podľa ktorej musí byť voľný odstup medzi voľnými koncami, usporiadanými v danom prípade na vnútorných ramenách 12, a priechodnou slučkou 30 zvolený tiež tak malý, aby nebolo možné zreťazenie.

Aby sa zdôraznilo, že s navrhnutými upínacími svorkami nie je možné vzájomné zasunutie slučky upínacej svorky do slučky konštrukčne rovnakej upínacej svorky, je príklad uskutočnenia podľa obr. 4a a obr. 4b znázornený v adekvátnej polohe na obr. 7. Z obr. 7 je zrejmé, že na základe zosilnenia 28.1 na upínacej svorke 10.1 a zosilnenia 28.2 na upínacej svorke 10.2, už nie je možné zaháknutiu slučiek 16.1 ani slučiek 16.2. Rovnakým spôsobom znázorňujú obr. 6a a obr. 6b, že tiež s variantom podľa obr. la až obr. lc, už nie je možné zaháknutie obidvoch upínacích svoriek.

Tým, že sa pôsobí proti zreťazovaniu upínacích svoriek, dajú sa slučky dimenzovať adekvátne veľké, pretože už nehrozí nebezpečenstvo zreťazenia viacerých upínacích svoriek. Môžu sa zväčšiť polomery ohybu v smere koľajníc a zvýšiť podiel torzie, takže upínacie svorky majú zlepšenú charakteristiku pruženia. Predĺžením voľných koncov v rámci zmenšenia voľného odstupu sa dajú navyše dosiahnuť na pätke koľajnice vyššie plošné tlaky. Tým sa v porovnaní so známymi, tiež do tvaru písmena W tvarovanými upínacími svorkami dosiahne aspoň rovnakých technických vlastností, predovšetkým čo sa týka er lasticity v zvislom a vodorovnom smere, ako aj v pozdĺžnom a priečnom smere voči koľajnici. Navyše sa umožní jednoduchá a automatická predmontáž železničných podvalov. Rovnobežne voči sebe prebiehajúce vnútorné ramená zaručujú s čo možno najmenšími nákladmi zameniteľnosť za upínacie svorky rovnakého typu, a to aj za už známe, podobne tvarované modely.

Claims (6)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Elastická upínacia svorka z pružinovej ocele, zahrnujúca stredný diel (14; 12) s dvoma vnútornými ramenami (12), a slučky (16), ktoré sa napájajú na vnútorné ramená (12) a prebiehajú k voľným koncom (18) upínacej svorky (10), vyznačujúca sa tým, že odstup medzi stredným dielom (14, 12) a slučkou (16) je v oblasti voľných koncov (18) menší než priemer pružinovej oceli v oblasti voľných koncov (18).
2. 2. Elastická upínacia svorka podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že na voľných koncoch (18) upínacej svorky (10) sú usporiadané zosilnenia (28) alebo natlačenia.
3. 3. Elastická upínacia svorka podľa nároku 1, vyznačujúca sa tým, že voľné konce (18) upínacej svorky priliehajú k sebe.
4. 4. Elastická upínacia svorka podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúca sa tým, že vnútorné ramená (12) prebiehajú voči sebe v podstate rovnobežne.
5. 5. Elastická upínacia svorka podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúca sa tým, že dve vnútorné ramená (12) sú spolu spojené oblúkovitým stredným dielom (14) a slučky (16) sa napájajú na stranu príslušného vnútorného ramena (12), ležiace proti oblúkovitému strednému dielu (14).
6. 6. Elastická upínacia svorka podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúca sa tým, že slučky (16) zahrnujú zadný operný oblúk (22), napájajúci sa na príslušné vnútorné rameno (12), a vonkajšie rameno (24), ktoré sa napája na zadný operný oblúk (22), pričom zadný operný oblúk (22) je tvarovaný tak, že odstup (D) medzi vnútorným ramenom (12) a s ním rovnobežnou dotyčnicou činí na vonkajšom ramene (24) D > 50 mm a výhodne D > približne 60 mm.