La presente invenzione concerne una scarpa in gomma di rivestimento di una traversina secondo il preambolo della rivendicazione 1 e un procedimento di montaggio della scarpa secondo il preambolo della rivendicazione 7.
Nella pratica della costruzione delle strade ferrate, ed anche dalla letteratura brevettuale, vengono impiegate, rispettivamente descritte, delle scarpe in gomma di rivestimento di una traversina in cemento per binari ferroviari. La traversina rivestita con la scarpa in gomma viene poi, dopo una opportuna operazione di collocazione e registrazione della posizione rispetto ad un piano di fondo precostituito di cemento eseguita con l'aiuto di aste di appoggio e regolazione verticali e di eventuali aste orizzontali per la regolazione laterale, annegata in una colata di cemento, che fissa la posizione della traversina, e dunque dei binario, in modo definitivo.
La presenza della scarpa in gomma tra la traversina ed il cemento dei piano d'appoggio ha lo scopo di attutire le vibrazioni trasmesse dal treno passante al terreno circostante, ciò che permette di ridurre il rumore provocato dal passaggio dei treno e di abbattere altresì le sollecitazioni trasmesse dai binari alle strutture portanti della via ferrata.
Esempi di tali soluzioni note sono descritte esaurientemente nelle DE-C-1 275 081 che costituisce lo Stato della Tecnica più vicino alla nostra scarpa in gomma, e DE-A-3 539 225 che concerne il procedimento per montare un binario che più si avvicina a quello rivendicato nella rivendicazione 7 della presente invenzione.
Dalla DE-C-1 275 081 è nota una sovrastruttura per ferrovia con una piastra pas sante coprente la sottostruttura che presenta una traversina costituita da due blocchetti di cemento uniti da una trave ed incementati in un piano di cemento, dove poi ciascun blocchetto di cemento è infilato in una scarpa in gomma. Adottando, in una traversina di questo tipo nota, il sistema di montaggio pure noto ad esempio dalla DE-A-3 539 225 è giocoforza forare la traversina di cemento e la scarpa in gomma che la riveste onde creare i fori verticali di passaggio per le aste filettate di sostegno e regolazione. Questa tecnica viene oggi adottata correntemente per la costruzione dei più moderni tratti ferroviari, in special modo per i tratti in galleria come ad esempio il tunnel ferroviario sotto la Manica.
Si noti già sin d'ora che, agli effetti della presente invenzione, il fatto che la traversina di sostegno dei binario sia costituita da un unico blocco di cemento rivestito con una unica scarpa in gomma oppure che essa sia costituita da due blocchetti di cemento separati, uniti tra di loro da una trave in ferro e ciascuno dotato della sua scarpa in gomma, soluzioni entrambe note ed adottate nella pratica, non gioca alcun ruolo. Importante è infatti solo il fatto che un blocchetto di cemento, portante uno od entrambi i binari, è rivestito con una scarpa in gomma, presenta uno o più fori passanti verticali per una o più aste di rivestimento e viene annegato in una colata di cemento che riempie l'interspazio tra il fondo d'appoggio precostituito e le traversine rivestite con la scarpa in gomma.
Questo tipo noto di scarpa in gomma di rivestimento di una traversina, rispettivamente il suo modo di montaggio in loco con annegamento nel cemento della traversina fino in pratica al bordo superiore della scarpa, presenta ancora uno svantaggio importante, e cioè che, al momento della colata di cemento, il cemento liquido può infiltrarsi tra il blocchetto di cemento e la scarpa in gomma e costituire così un collegamento diretto fra il blocchetto di cemento e il piano d'appoggio, pure di cemento, dei binario. Ciò avviene in due punti della scarpa in gomma, e cioè al suo bordo superiore che circonda tutto il blocchetto di cemento ed attraverso i fori verticali di passaggio delle aste filettate.
Per quanto concerne il bordo superiore della scarpa in gomma, la cui forma è quella di una vasca allungata nella quale viene collocata circa la metà inferiore dei blocchetto della traversina, il problema è già stato risolto provvedendo tale bordo superiore della scarpa di una guarnizione stagna, a forma di linguetta deformantesi, anello elastico, ecc. che chiude tale bordo ermeticamente, impedendo il passaggio dei cemento anche molto liquido. Invece resta aperto il problema della penetrazione dei cemento dal basso attraverso i fori di passaggio delle aste.
Per effetto di vasi comunicanti, nelle traversine note, il cemento tende così ad infiltrarsi nei fori passanti dal basso ed a riempire tutto l'interspazio rimanente tra l'asta ed il blocchetto di cemento, con la qualcosa il blocchetto di cemento della traversina resta solidalmente collegato con il piano di cemento di sostegno, annullando così ogni effetto di ammortizzazione ottenuto mediante la scarpa di rivestimento in gomma. Per avere un tale effetto è infatti indispensabile che il blocchetto di cemento sul quale è fissato il binario possa muoversi liberamente rispetto al fondo di sostegno.
Ogni impedimento di tale libertà di movimento provoca la limitazione od addirittura l'annullamento dell'effetto di ammortizzazione, sicché si ripresentano, malgrado la presenza di una scarpa di rivestimento in gomma, tutti i problemi legati al rumore ed alle vibrazioni trasmesse alla struttura di sostegno ed al terreno.
La presente invenzione si propone di eliminare gli svantaggi succitati della traversina dello Stato della Tecnica e propone una scarpa in gomma con la quale sia possibile garantire il massimo grado di ammortizzazione della traversina in tutte le condizioni, ed in particolare evitare che tra il blocchetto di cemento della traversina e la sottostruttura d'appoggio, pure di cemento, possa formarsi un qualsiasi collegamento solidale dovuto all'infiltrazione di cemento tra la scarpa ed il blocchetto.
Questo scopo viene raggiunto con una scarpa in gomma di rivestimento di una traversina caratterizzata dalla parte caratterizzante della rivendicazione 1.
Le rivendicazioni da 2 a 6 costituiscono poi varianti di realizzazioni preferite della scarpa inventiva, i cui vantaggi verranno descritti di volta in volta con l'aiuto di esempi specifici.
La rivendicazione 7 concerne poi un nuovo procedimento di montaggio della scarpa in gomma inventiva, il cui vantaggio è quello di permettere il facile sfilamento delle aste filettate d'appoggio e regolazione dopo l'avvenuta incementazione della traversina nella massa di cemento della sottostruttura.
L'invenzione viene ora descritta più nei particolari con l'aiuto di esempi di realizzazione corredati delle relative figure.
Queste mostrano:
la fig. 1 una veduta in prospettiva di una scarpa in gomma secondo l'invenzione presentante quattro fori passanti per le aste filettate, allo stato non montato nel blocchetto di cemento della traversina,
la fig. 2 una sezione lungo un piano verticale trasversale rispetto alla traversina e contenente due fori passanti per le aste filettate, con la traversina montata ed incementata nella sottostruttura di cemento,
la fig. 3 un dettaglio in sezione lungo un piano verticale della traversina tagliante un foro di passaggio di un'asta filettata con un tubo dotato di rigonfiamenti anulari esterni elastici,
la fig. 4 una sezione analoga a quella della fig. 3 con un'altra forma preferita di esecuzione dei tubo in gomma inventivo,
la fig.
5 una sezione ingrandita lungo un piano verticale contenente un'asta filettata e mostrante un modo preferito di montaggio della scarpa in gomma con un tubo di protezione dell'asta filettata,
le fig. 6 e 7 due varianti preferite di disposizioni dei fori passanti in una scarpa in gomma secondo l'invenzione.
La fig. 1 mostra una veduta in prospettiva di una scarpa in gomma secondo l'invenzione, e più precisamente così come essa esce dalla forma di fabbricazione, prima dunque di venir montata sulla rispettiva traversina in cemento. Ciò permetto di distinguere meglio gli elementi costruttivi della scarpa che possiede una forma generale di vasca con un fondo 1, pareti laterali 2, 3, 4 e 5, di regola leggermente inclinate verso l'alto così da dare alla vasca una forma allargata verso la parte superiore aperta, ad un bordo di rinforzo 6 circondante tutti i quattro lati superiori aperti della scarpa in gomma.
Sia già sin d'ora precisato che il fatto che le pareti da 2 a 5 della scarpa siano inclinato verso l'esterno, così da dare alla scarpa una forma di vasca con il bordo superiore aperto più largo del fondo 1, è si forma preferita della scarpa, ma nient'affatto necessaria. Essa offre certamente alcuni vantaggi pratici, quali la maggiore facilità di estrazione della scarpa in gomma dalla forma di produzione e la maggior facilità d'introduzione della scarpa sulla traversina in cemento. Tuttavia questa forma, del resto in sè nota dalla pratica, non costituisca una caratteristica preferita della presento invenzione, la quale si applica altrettanto bene alle scarpe in gomma di altra forma, ad esempio dotato di pareti laterali perfettamente perpendicolari rispetto al fondo 1 oppure aventi anche forme geometriche diverse da quella rettangolare qui mostrata.
Inoltre, per quanto concerne la qualità dei materiale impiegato per la fabbricazione della scarpa, vogliamo qui solo precisare che può trattarsi di gomma o di qualsiasi altro materiale elastomerico adatto a sopportare tutto le sollecitazioni fisiche e chimiche dettate dal particolare tipo di impiego e ben note dalla pratica.
Le scarpe in gomma di rivestimento di traversina in cemento note dallo Stato della Tecnica succitato presentano ora, nel fondo 1, uno o più (spesso quattro) fori che servono per lasciar passare, come verrà spiegato più sotto con l'aiuto della fig. 2, delle aste filettate che, attraversando tutta la traversina in cemento, servono per regolare la posizione ad ancorare la traversina durante la fase di montaggio prima e durante la colata di cemento.
La scarpa in gomma inventiva presenta ora, in corrispondenza del foro di passaggio nel fondo 1 di ciascuna asta d'appoggio (non mostrata nella fig. 1), un'apertura circolare 7, 8, 9 e 10 (la scarpa della fig. 1 è dunque prevista per quattro aste filettate, ma potrebbe anche esserci una sola asta d'appoggio) dalla quale si prolunga verso il bordo aperto 6 della scarpa, fino essenzialmente all'altezza di quest'ultimo, un tubo di gomma 11, 12, 13 e 14 solidale con il fondo 1 della scarpa, attraverso il quale viene fatta passare l'asta d'appoggio.
La scarpa in gomma inventiva si presenta dunque, allo stato non montato nella traversina, quale una vaschetta dal fondo 1 della quale si prolungano verso l'alto dei tubi da 11 a 14 verticali solidali con il fondo 1 della scarpa.
Secondo una prima forma di realizzazione preferita dell'invenzione, il tubo di gomma 11, 12, 13 e 14 è fatto dello stesso materiale della scarpa e viene ottenuto per iniezione del materiale in una forma apposita in una unica operazione. Per facilità di estrazione della scarpa dalla forma è possibile prevedere che i tubi 11, 12, 13 e 14 si restringano leggermente verso l'estremità libera, cioè che si tratti di tubi rastremati. Ciò non è però importante agli effetti dell'invenzione.
Secondo un'altra forma preferita dell'invenzione della scarpa in gomma inventiva, il tubo di gomma 11, 12, 13, 14 è fissato solidalmente alla scarpa per vulcanizzazione successiva di una sua estremità contro la parete dei rispettivo foro 7, 8, 9, 10 di passaggio precostituito sul fondo 1 della scarpa in gomma.
Nella fig. 2 è ora mostrata la scarpa in gomma come essa si presenta allo stato completamente montato della traversina secondo il procedimento di montaggio per annegamento della parte della traversina rivestita di gomma nel cemento, ben noto dalla pratica e descritto ad esempio nella succitata DE-C-1 275 061.
Nella fig. 2 si distingue ora la scarpa in gomma indicata con 15 quale un tutto e costituita dal fondo 1, dalle pareti laterali da 2 a 5 (delle quali solo le pareti 2 e 4 sono visibili nella figura), dal bordo superiore di rinforzo 6 e dai tubi di gomma da 11 a 14 staccantesi dal fondo e giungenti in pratica fino all'altezza del bordo superiore 6. Di tali tubi ne sono visibili, nella fig. 2, solo due, ad esempio i due tubi 11 e 12 della fig. 1. Nella scarpa in gomma 15 è ora stata inserita la traversina di cemento 16, avente una parte inferiore 17 penetrante completamente nella scarpa 15 ed una parte superiore 18a fuoriuscente dalla scarpa 15 e portante, nella sua parte superiore, fissata con mezzi noti, un binario ferroviario 18.
La parte inferiore 17 della traversina 16 presenta poi, in corrispondenza di ciascun tubo di gomma da 11 a 14 della scarpa in gomma 15, un foro (ad esempio 19 e 20 nella fig. 2) nel quale trova alloggio il corrispondente tubo di gomma da 11 a 14. Il foro 19, 20 nella traversina di cemento deve logicamente avere una lunghezza tale da permettere al corrispondente tubo di gomma da 11 a 14 di penetrarvi completamente, così da garantire che la traversina di cemento possa entrare dappertutto, in particolare sul fondo, in contatto con la scarpa in gomma. Tale contatto intimo tra la traversina e la scarpa in gomma è infatti fondamentale per garantire una buona ammortizzazione delle oscillazioni provocate dal passaggio del treno sui binari 18.
Eventualmente, come mostrato nella fig. 2, il fondo 1 della scarpa in gomma 15 può essere rivestito internamente con un altro strato di materiale di ammortizzazione, indicato con 20a nella fig. 2, il quale ha lo scopo di incrementare le capacità di ammortizzazione della traversina rivestita di gomma. Nella fig. 2 si vedono poi le aste d'appoggio filettate 21 e 22 che attraversano la parte supe riore 18a della traversina 16 in appositi fori 23, 24 dotati di bussole filettate 25, 26 nei quali vengono avvitate le parte superiori filettate delle aste d'appoggio 21 e 22.
Le aste 21 e 22 attraversano la parte inferiore 17 della traversina 16 attraverso i tubi di gomma 11 e 12 e penetrano poi nel cemento della struttura sottostante 27 che costituisce lo strato di cemento di riempimento gettato ad "annegare" la traversina 16 fino a poco sotto il bordo superiore 6 della scarpa in gomma 15 dopo che la traversina era stata collocata in loco, sostenuta e regolata in altezza mediante le aste d'appoggio filettate 21 e 22. La linea 28 indica poi la superficie del fondo di cemento 29 rispetto alla quale la traversina viene fissata e registrata prima di eseguire la colata di cemento di riempimento 27. Dalla fig. 2 si distingue poi la differenza tra l'asta d'appoggio 21 e quella 22: l'asta d'appoggio 21 penetra, con la sua parte inferiore, nel fondo di cemento 29, mentre l'asta 22 termina sulla superficie 28, sulla quale essa si appoggia.
Questa differenza, che del resto non gioca alcun ruolo nell'ambito della presente invenzione, indica solo la differente funzione che le due aste 21 e 22 assolvono: mentre l'asta 22 è una pura asta di regolazione dell'altezza della traversina, altezza che viene regolata facendo ruotare l'asta 22 nella filettatura della bussola 26, l'asta d'appoggio 21, che viene fatta penetrare nel foro 30 praticato nel fondo di cemento precostituito 29 prima di eseguire la colata di riempimento 27, serve ad ancorare o bloccare la posizione della traversina al momento della colata, eliminando così ogni pericolo di spostamento laterale dei binario al momento dell'incementazione della traversina. Tutto ciò è però Stato della Tecnica noto e viene qui citato solo per ragione di completezza della descrizione.
Importante agli effetti inventivi è unicamente il fatto che, grazie alla presenza di tubi di gomma da 11 a 14, il cemento della colata 27, che quale colata di riempimento viene scelta dotata di alto grado di fluidità, non può penetrare, come invece succede quando mancano i tubi di gomma da 11 a 14, attraverso il foro dei fondo 1 della scarpa 15 e riempire così l'interspazio tra l'asta d'appoggio 21, 22 e la traversina in cemento, rendendo quindi la traversina 16 solidale con la struttura di cemento 27 ed annullando totalmente od almeno in gran parte l'effetto di ammortizzazione della scarpa in gomma 15 che riveste la traversina.
In effetti, se anche il cemento liquido può penetrare nell'interspazio tra l'asta d'appoggio 21, 22 ed il rispettivo tubo di gomma 11, 12, esso non può mai giungere in contatto con il cemento della traversina, la quale si trova annegata nella struttura di cemento 27 al massimo fino ad una altezza, seppur di poco, inferiore all'estremità superiore dei tubi di gomma da 11 a 14. Anche se quindi il cemento molto liquido, per effetto dei vasi comunicanti, penetra tra l'asta d'appoggio 21 o 22 ed il rispettivo tubo 11 o 12 fino ad un livello massimo, esso non può mai tracimare al di sopra dell'estremità dei tubo 11, 12, poiché tale estremità è sempre più in alto dei livello massimo raggiungibile dal cemento.
In questo modo, grazie alla presenza dei tubi di gomma da 11 a 14, viene eliminato ogni pericolo che il cemento della colata 27 posa rendersi solidale con la traversina 16 ed annullare così ogni effetto di ammortizzazione ottenuto grazie alla presenza della scarpa in gomma 15.
L'invenzione è stata descritta, nella fig. 2, con l'aiuto di una traversina costituita da due blocchetti di cemento (uno dei quali, l'unico visibile, indicato con 16) uniti tra di loro mediante un'asta in ferro orizzontale di collegamento 31. È però evidente che quanto sopradescritto può venir impiegato allo stesso modo nel caso di una unica traversina passante, ossia costituita da un unico blocchetto di cemento portante i due binari di una via ferrata, e che anche il numero di aste d'appoggio filettate impiegate non gioca alcun ruolo nella presente invenzione.
La conformazione dei tubo di gomma da 11 a 14, che costituisce l'elemento fondamentale della presente invenzione, è soggetta ad alcuni perfezionamenti che costituiscono delle soluzioni preferite dell'invenzione.
Un primo perfezionamento, rappresentato nei dettagli nella fig. 3, consiste nel fatto di provvedere la parete esterna 32 dei tubo di gomma 11 (nella figura vengono sempre usati per gli stessi elementi i medesimi numeri di riferimento) di rigonfiamenti anulari 33 che si appoggiano senza gioco contro la parete perforata 34 del foro 19 praticato nella traversina 16. In questo modo il tubo di gomma 11 (qui rappresentativo per tutti gli altri tubi previsti da 11 a 14) viene centrato perfettamente nel foro 19 della traversina 16, ma consente alla traversina 16 di eseguire degli spostamenti laterali sotto l'effetto delle forze dinamiche esercitate sulla traversina 16 dal passaggio del treno.
La traversina 16 ha dunque una maggiore libertà di movimento rispetto alla struttura di cemento 27, poiché le cavità anulari che si formano tra la parete esterna 32 del tubo 11 e la parete 34 del foro 19 permettono, previa deformazione locale delle creste dei rigonfiamenti anulari 33, alla traversina di eseguire piccoli movimenti laterali che non vengono trasmessi alla struttura di cemento 27. L'effetto di ammortizzazione delle oscillazioni risulta dunque rinforzato.
Secondo un'altra variante dell'invenzione, rappresentata nella fig. 4, è poi previsto che, per impedire anche ogni penetrazione del cemento liquido al momento della colata della struttura 27 tra l'asta d'appoggio 21 ed il tubo di gomma 11, l'imboccatura 35 dei foro di passaggio 7, corrispondente ai tubo di gomma 11 (si confronti con la fig. 1), attraverso la quale passa l'asta d'appoggio 21, presenta un bordo di guarnizione stagna 36 rispetto all'asta d'appoggio 21. Il diametro di questo bordo di guarnizione stagna 36, che può avere la forma di un semplice rigonfiamento di sezione semicircolare come mostrato nella fig. 4 così come qualsiasi altra forma a labbro adatta, è inventivamente inferiore al diametro interno dei tubo di gomma 11 ed anche inferiore al diametro esterno dell'asta d'appoggio 21.
Grazie alla presen za di questo bordo di guarnizione stagna, il cemento molto liquido, che come abbiamo visto non deve giungere in contatto con il blocchetto della traversina 16 (ciò che inventivamente non può fare appunto per la presenza del tubo 11), non può neppure risalire nell'interspazio tra il tubo di gomma 11 e l'asta d'appoggio 21. Infatti una tale risalita del cemento, anche se non comporta il pericolo della tracimazione del cemento all'estremità superiore dei tubo, provocherebbe un irrigidimento del tubo 11, che non avrebbe più gioco rispetto all'asta di appoggio 21, il che provocherebbe una diminuzione delle proprietà di ammortizzazione del complesso della traversina 16 con la scarpa in gomma.
Infatti si ha tutto l'interesse che la traversina 16 possa conservare tutta la sua libertà di movimento rispetto alla struttura di cemento 27, poiché su tale libertà di movimento si basa l'effetto di ammortizzazione della scarpa in gomma inventiva.
Secondo un'altra forma di realizzazione preferita dell'invenzione, rappresentata nelle fig. 6 e 7, la scarpa in gomma presenta due fori 37, 38 per due aste d'appoggio (non mostrate), entrambe munite del relativo tubo di gomma solidale con il fondo 1 della scarpa. I due fori 37, 38 sono poi disposti sui due lati opposti della traversina in senso longitudinale e servono uno per il passaggio di un'asta d'appoggio e di fissaggio 21 (rappresentata nella fig. 2), l'altro per il passaggio di un'asta d'appoggio e di regolazione in altezza 22 (rappresentata nella fig. 2).
Questa soluzione offre condizioni di registrazione e fissaggio ottimali di ogni singola traversina con un minimo di impiego di mezzi, ed è dunque particolarmente vantaggiosa.
Una forma di realizzazione preferita dell'invenzione prevede poi un procedimento di montaggio della scarpa tale da poter permettere il facile sfilamento delle aste di montaggio dopo che la traversina è stata incementata nella struttura portante 27. Ciò è molto importante dal punto di vista pratico, poiché l'allontanamento delle aste d'appoggio significa anche la possibilità di poter sostituire, in caso di necessità ed in particolare di usura ad esempio per stanchezza, le scarpe in gomme di rivestimento, le quali possono venir sostituite con scarpe nuove dotate di tutte le loro capacità di ammortizzazione.
Le aste d'appoggio 21, 22 incementate direttamente nella struttura di cemento 27 tendono ora ad ancorarsi solidamente con la stessa, sicché il loro allontanamento risulta difficilissimo se non impossibile.
Per evitare questo svantaggio, e come mostrato nella fig. 5, il nuovo procedimento di montaggio della scarpa in gomma in una traversina 16 per binari ferroviari, comprendente le operazioni seguenti:
- infilamento della scarpa in gomma sulla traversina 16 di cimento,
- infilamento nel o nei fori 19, 20 dell'unità scarpa/traversina di aste d'appoggio 21, 22,
- collocazione in loco dell'unità scarpa/traversina con le aste d'appoggio 21, 22 appoggiantesi sul piano di fondo 29 della struttura in cemento preparata e regolazione della posizione laterale ed in altezza dell'unità scarpa/traversina mediante le aste di appoggio 21, 22,
- riempimento con cemento dello spazio tra il piano di fondo 29 ed il bordo superiore 6 (fig.
2) della scarpa in gomma con annegamento parziale della traversina 16
è caratterizzato dal fatto che
prima dell'infilamento delle aste d'appoggio 21, 22 nei fori 19, 20, ciascuna asta 21, 22 viene infilata in un tubetto elastico 39 di protezione esternamente zigrinato che copre almeno la parte di asta 21, 22 fuoriuscente verso il basso dall'unità di scarpa e traversina. Dopo l'indurimento dei cemento di riempimento, che forma la struttura di cemento 27, le aste d'appoggio 21, 22 vengono sfilate, mentre i tubetti elastici 39 rimangono annegati nel cemento ed in esso ben ancorati grazie alla presenza delle zigrinature sulle loro superfici esterne.
I fori 19, 20 delle aste d'appoggio vengono poi chiusi superiormente, dopo lo sfilamento delle rispettive aste 21, 22, mediante un tampone di plastica (non mostrato), onde evitare l'entrata di sporco nel foro, che dunque rimane perfettamente pulito ed atto a ricevere in ogni momento, per eseguire eventuali lavori di manutenzione o sostituzione, un'asta d'appoggio 21 o 22.
La possibilità di estrarre le aste d'appoggio 21 e 22 dalla traversina è legata intimamente con la sostanza dell'invenzione, che è quella di prevedere i tubi di gomma da 11 a 14 a protezione delle aste stesse. Si tratta di un vantaggio pratico di grande importanza e che quindi costituisce una caratteristica peculiare della presente invenzione.
Elenco delle figure
1. Fondo della scarpa
2. Pareti laterali
3. Pareti laterali
4. Pareti laterali
5. Pareti laterali
6. Bordo di rinforzo
7. Apertura circolare, rispettivamente foro di passaggio
8. Apertura circolare, rispettivamente foro di passaggio
9. Apertura circolare, rispettivamente foro di passaggio
10. Apertura circolare, rispettivamente foro di passaggio
11. Tubo di gomma
12. Tubo di gomma
13. Tubo di gomma
14. Tubo di gomma
15. Scarpa in gomma
16.
Traversina di cemento
17. Parte inferiore della traversina di cemento
18a. Parte superiore della traversina di cemento
18. Binario ferroviario
19. Foro del cemento
20. Foro del cemento
20a. Strato di materiale di ammortizzazione
21. Asta d'appoggio filettata
22. Asta d'appoggio filettata
23. Foro nella traversina
24. Foro nella traversina
25. Bussola
26. Bussola
27. Struttura di cemento
28. Superficie del fondo di cemento precostituito
29. Fondo di cemento
30. Foro
31. Asta di collegamento
32. Parete esterna
33. Rigonfiamento anulare
34. Parete del foro 19
35. Imboccatura
36. Bordo di guarnizione stagna
37. Foro
38. Foro
39. Tubetto elastico
The present invention relates to a rubber shoe covering a sleeper according to the preamble of claim 1 and a method of assembling the shoe according to the preamble of claim 7.
In the practice of the construction of railway tracks, and also from the patent literature, rubber shoes are used respectively to cover a concrete sleeper for railway tracks. The sleeper covered with the rubber shoe is then, after an appropriate operation of positioning and recording of the position with respect to a preconstituted concrete bottom plane carried out with the help of vertical support and adjustment rods and any horizontal rods for adjustment lateral, embedded in a poured concrete, which fixes the position of the sleeper, and therefore of the track, definitively.
The presence of the rubber shoe between the sleeper and the concrete of the support surface has the purpose of cushioning the vibrations transmitted by the passing train to the surrounding ground, which allows to reduce the noise caused by the passage of the train and also to reduce the stresses transmitted from the tracks to the supporting structures of the via ferrata.
Examples of these known solutions are fully described in DE-C-1 275 081 which is the state of the art closest to our rubber shoe, and DE-A-3 539 225 which concerns the procedure for mounting a track that is closest to that claimed in claim 7 of the present invention.
From DE-C-1 275 081 a railway superstructure is known with a through plate covering the substructure which has a sleeper consisting of two concrete blocks joined by a beam and cemented into a concrete plane, where then each concrete block it is tucked into a rubber shoe. By adopting, in a sleeper of this known type, the assembly system also well known, for example from DE-A-3 539 225, is to perforate the cement sleeper and the rubber shoe that covers it in order to create vertical passage holes for the threaded support and adjustment rods. This technique is currently being used for the construction of the most modern railway sections, especially for sections in tunnels such as the railway tunnel under the English Channel.
It should be noted from the outset that, for the purposes of the present invention, the fact that the rail support sleeper consists of a single concrete block covered with a single rubber shoe or that it consists of two separate concrete blocks , joined together by an iron beam and each equipped with its own rubber shoe, solutions both known and adopted in practice, does not play any role. In fact, only the fact that a concrete block, carrying one or both rails, is covered with a rubber shoe, has one or more vertical through holes for one or more covering rods and is drowned in a pouring of cement which is important. fills the gap between the pre-made support base and the sleepers covered with the rubber shoe.
This known type of rubber shoe covering a sleeper, respectively its way of mounting on site with drowning the sleeper in concrete up to the upper edge of the shoe, still has an important disadvantage, namely that, at the time of casting of concrete, liquid concrete can infiltrate between the concrete block and the rubber shoe and thus constitute a direct connection between the concrete block and the support surface, also of concrete, of the tracks. This occurs in two points of the rubber shoe, that is, at its upper edge which surrounds the whole concrete block and through the vertical passage holes of the threaded rods.
As regards the upper edge of the rubber shoe, whose shape is that of an elongated tank in which about the lower half of the sleeper block is placed, the problem has already been solved by providing this upper edge of the shoe with a watertight seal, deformed tongue shape, snap ring, etc. which closes this edge hermetically, preventing the passage of even very liquid cement. Instead, the problem of cement penetration from below through the passage holes of the rods remains open.
As a result of communicating vessels, in the known sleepers, the cement thus tends to infiltrate the holes passing from the bottom and to fill all the remaining space between the rod and the concrete block, with something the concrete block of the sleeper remains solidly connected with the concrete support surface, thus canceling any cushioning effect obtained by means of the rubber lining shoe. In order to have such an effect, it is in fact essential that the concrete block on which the rail is fixed can move freely with respect to the support bottom.
Any impediment of this freedom of movement causes the limitation or even the cancellation of the cushioning effect, so that, despite the presence of a rubber coating shoe, all the problems related to noise and vibrations transmitted to the support structure reappear and to the ground.
The present invention aims to eliminate the aforementioned disadvantages of the sleeper of the state of the art and proposes a rubber shoe with which it is possible to guarantee the maximum degree of cushioning of the sleeper in all conditions, and in particular to avoid that between the concrete block of the sleeper and the supporting substructure, also of concrete, any solid connection may form due to the infiltration of concrete between the shoe and the block.
This object is achieved with a rubber shoe covering a sleeper characterized by the characterizing part of claim 1.
Claims 2 to 6 then constitute variants of preferred embodiments of the inventive shoe, the advantages of which will be described from time to time with the help of specific examples.
Claim 7 then relates to a new assembly method of the inventive rubber shoe, the advantage of which is that it allows the threaded rods for support and adjustment to be easily removed after the sleeper has failed in the cement mass of the substructure.
The invention is now described in more detail with the help of embodiments accompanied by the relative figures.
These show:
fig. 1 is a perspective view of a rubber shoe according to the invention having four holes passing through the threaded rods, in the unassembled state in the concrete block of the sleeper,
fig. 2 a section along a vertical plane transverse to the sleeper and containing two holes passing through the threaded rods, with the sleeper mounted and cemented into the concrete substructure,
fig. 3 is a sectional detail along a vertical plane of the sleeper cutting a hole for the passage of a threaded rod with a tube equipped with external elastic annular bulges,
fig. 4 a section similar to that of fig. 3 with another preferred embodiment of the inventive rubber tube,
fig.
5 is an enlarged section along a vertical plane containing a threaded rod and showing a preferred way of mounting the rubber shoe with a threaded rod protection tube,
the fig. 6 and 7 two preferred variants of arrangements of the through holes in a rubber shoe according to the invention.
Fig. 1 shows a perspective view of a rubber shoe according to the invention, and more precisely as it exits the manufacturing form, therefore before being mounted on the respective concrete sleeper. This allows to better distinguish the construction elements of the shoe which has a general shape of a tank with a bottom 1, side walls 2, 3, 4 and 5, usually slightly inclined upwards so as to give the tank an enlarged shape towards the open upper part, to a reinforcing edge 6 surrounding all four open upper sides of the rubber shoe.
It has already been specified that the fact that the walls 2 to 5 of the shoe are inclined outwards, so as to give the shoe a shape of a tank with the upper edge open wider than the bottom 1, is preferred of the shoe, but nothing necessary. It certainly offers some practical advantages, such as the greater ease of extraction of the rubber shoe from the production form and the greater ease of introduction of the shoe onto the concrete sleeper. However, this shape, moreover known in practice, does not constitute a preferred feature of the present invention, which applies equally well to rubber shoes of another shape, for example having side walls perfectly perpendicular to the bottom 1 or having also geometric shapes other than the rectangular one shown here.
Furthermore, as regards the quality of the material used for the manufacture of the shoe, we only want to specify here that it can be rubber or any other elastomeric material suitable to withstand all the physical and chemical stresses dictated by the particular type of use and well known by the practice.
The rubber sleeper lining shoes known from the aforementioned state of the art now have, in the bottom 1, one or more (often four) holes which are used to let pass, as will be explained below with the help of fig. 2, of the threaded rods which, crossing the whole concrete sleeper, are used to adjust the position to anchor the sleeper during the assembly phase before and during the pouring of cement.
The inventive rubber shoe now has, at the passage hole in the bottom 1 of each support rod (not shown in fig. 1), a circular opening 7, 8, 9 and 10 (the shoe of fig. 1 it is therefore provided for four threaded rods, but there may also be only one support rod) from which a rubber tube 11, 12, 13 extends towards the open edge 6 of the shoe, up to essentially the height of the shoe and 14 integral with the bottom 1 of the shoe, through which the support rod is passed.
The inventive rubber shoe therefore appears, in the unmounted state in the sleeper, as a tray from the bottom 1 of which the tubes 11 to 14 extend vertically integral with the bottom 1 of the shoe.
According to a first preferred embodiment of the invention, the rubber tube 11, 12, 13 and 14 is made of the same material as the shoe and is obtained by injection of the material in a special form in a single operation. For ease of extraction of the shoe from the shape, it is possible to provide that the tubes 11, 12, 13 and 14 shrink slightly towards the free end, i.e. that they are tapered tubes. However, this is not important for the purposes of the invention.
According to another preferred form of the invention of the inventive rubber shoe, the rubber tube 11, 12, 13, 14 is fixed integrally to the shoe by subsequent vulcanization of one end thereof against the wall of the respective hole 7, 8, 9, 10 of passage preconstituted on the bottom 1 of the rubber shoe.
In fig. 2 the rubber shoe is now shown as it appears in the fully assembled state of the sleeper according to the assembly process by drowning the part of the sleeper coated with rubber in the concrete, well known from practice and described for example in the aforementioned DE-C-1 275 061.
In fig. 2 the rubber shoe indicated with 15 as a whole is now distinguished, consisting of the bottom 1, the side walls 2 to 5 (of which only the walls 2 and 4 are visible in the figure), the upper reinforcement edge 6 and the rubber tubes 11 to 14 detaching from the bottom and reaching in practice up to the height of the upper edge 6. Of these tubes are visible, in fig. 2, only two, for example the two pipes 11 and 12 of fig. 1. The concrete sleeper 16 has now been inserted into the rubber shoe 15, having a lower part 17 which completely penetrates the shoe 15 and an upper part 18a which protrudes from the shoe 15 and carrying, in its upper part, fixed with known means, a railway track 18.
The lower part 17 of the sleeper 16 then has, in correspondence with each rubber tube 11 to 14 of the rubber shoe 15, a hole (for example 19 and 20 in fig. 2) in which there is the corresponding rubber tube to be housed. 11 to 14. The hole 19, 20 in the concrete sleeper must logically have a length such as to allow the corresponding rubber tube from 11 to 14 to penetrate completely, so as to ensure that the concrete sleeper can enter everywhere, in particular on the bottom , in contact with the rubber shoe. This intimate contact between the sleeper and the rubber shoe is in fact essential to ensure good cushioning of the oscillations caused by the passage of the train on the tracks 18.
Optionally, as shown in fig. 2, the bottom 1 of the rubber shoe 15 can be internally covered with another layer of cushioning material, indicated with 20a in fig. 2, which has the purpose of increasing the cushioning capacity of the rubber-coated sleeper. In fig. 2 you can see the threaded support rods 21 and 22 which pass through the upper part 18a of the sleeper 16 in special holes 23, 24 equipped with threaded bushes 25, 26 into which the threaded upper parts of the support rods 21 are screwed and 22.
The rods 21 and 22 cross the lower part 17 of the sleeper 16 through the rubber tubes 11 and 12 and then penetrate into the cement of the underlying structure 27 which constitutes the layer of filling cement cast to "drown" the sleeper 16 until just below the upper edge 6 of the rubber shoe 15 after the sleeper had been placed in place, supported and adjusted in height by means of the threaded support rods 21 and 22. The line 28 then indicates the surface of the concrete bottom 29 with respect to which the sleeper is fixed and adjusted before casting the filling cement 27. From fig. 2, the difference between the support rod 21 and that 22 is distinguished: the support rod 21 penetrates, with its lower part, into the concrete bottom 29, while the rod 22 ends on the surface 28, on the which it leans on.
This difference, which, moreover, does not play any role in the context of the present invention, indicates only the different function that the two rods 21 and 22 perform: while the rod 22 is a pure rod for adjusting the height of the sleeper, a height that it is adjusted by rotating the rod 22 in the thread of the bush 26, the support rod 21, which is made to penetrate the hole 30 made in the preconstituted concrete bottom 29 before carrying out the filling casting 27, serves to anchor or block the position of the sleeper at the time of casting, thus eliminating any danger of lateral movement of the track when the sleeper is introduced. However, all this is known state of the art and is mentioned here only for the sake of completeness of the description.
Important to the inventive effects is only the fact that, thanks to the presence of rubber pipes 11 to 14, the cement of the casting 27, which as the filling casting is chosen with a high degree of fluidity, cannot penetrate, as it happens when the rubber tubes 11 to 14 are missing, through the hole in the bottom 1 of the shoe 15 and thus filling the gap between the support rod 21, 22 and the concrete sleeper, thus making the sleeper 16 integral with the structure of concrete 27 and totally or at least largely eliminating the cushioning effect of the rubber shoe 15 which covers the sleeper.
Indeed, even if liquid cement can penetrate the gap between the support rod 21, 22 and the respective rubber tube 11, 12, it can never come into contact with the cement of the sleeper, which is found embedded in the concrete structure 27 at most up to a height, albeit slightly, lower than the upper end of the rubber pipes from 11 to 14. Even if therefore the very liquid concrete, due to the effect of the communicating vessels, penetrates between the rod support 21 or 22 and the respective tube 11 or 12 up to a maximum level, it can never overflow above the end of the tube 11, 12, since this end is always higher than the maximum level reachable by the cement .
In this way, thanks to the presence of the rubber hoses 11 to 14, any danger that the cement of the casting 27 can become solid with the sleeper 16 is eliminated and thus cancel any cushioning effect obtained thanks to the presence of the rubber shoe 15.
The invention has been described, in fig. 2, with the help of a sleeper made up of two concrete blocks (one of which, the only one visible, indicated by 16) joined together by means of a horizontal iron connecting rod 31. However, it is clear that what is described above it can be used in the same way in the case of a single passing sleeper, i.e. consisting of a single concrete block carrying the two tracks of a via ferrata, and that the number of threaded support rods used does not play any role in the present invention .
The conformation of the rubber tube 11 to 14, which constitutes the fundamental element of the present invention, is subject to some improvements which constitute preferred solutions of the invention.
A first improvement, shown in detail in fig. 3, consists in providing the external wall 32 of the rubber tube 11 (in the figure the same reference numbers are always used for the same elements) of annular bulges 33 which rest without play against the perforated wall 34 of the hole 19 made in the sleeper 16. In this way the rubber tube 11 (here representative for all the other pipes provided from 11 to 14) is perfectly centered in the hole 19 of the sleeper 16, but allows the sleeper 16 to perform lateral movements under the effect dynamic forces exerted on the sleeper 16 by the passage of the train.
The sleeper 16 therefore has greater freedom of movement than the concrete structure 27, since the annular cavities formed between the external wall 32 of the tube 11 and the wall 34 of the hole 19 allow, after local deformation of the crests of the annular bulges 33 the sleeper to perform small lateral movements which are not transmitted to the concrete structure 27. The damping effect of the oscillations is therefore reinforced.
According to another variant of the invention, shown in fig. 4, it is then provided that, to also prevent any penetration of the liquid cement at the time of casting of the structure 27 between the support rod 21 and the rubber tube 11, the mouth 35 of the passage hole 7, corresponding to the tube rubber 11 (compare with fig. 1), through which the support rod 21 passes, has a watertight edge 36 with respect to the support rod 21. The diameter of this watertight edge 36 , which may take the form of a simple swelling of a semicircular section as shown in fig. 4 as well as any other suitable lip shape, is inventively less than the internal diameter of the rubber tube 11 and also less than the external diameter of the support rod 21.
Thanks to the presence of this edge of a watertight seal, very liquid cement, which as we have seen must not come into contact with the block of the sleeper 16 (what inventively it cannot do precisely due to the presence of the tube 11), cannot even go up into the gap between the rubber tube 11 and the support rod 21. In fact, such an ascent of the concrete, even if it does not involve the danger of the overflow of the cement at the upper end of the tube, would cause a stiffening of the tube 11 which would have no more play than the support rod 21, which would cause a decrease in the cushioning properties of the sleeper assembly 16 with the rubber shoe.
In fact, there is every interest that the sleeper 16 can retain all its freedom of movement with respect to the concrete structure 27, since the cushioning effect of the inventive rubber shoe is based on this freedom of movement.
According to another preferred embodiment of the invention, represented in figs. 6 and 7, the rubber shoe has two holes 37, 38 for two support rods (not shown), both equipped with the relative rubber tube integral with the bottom 1 of the shoe. The two holes 37, 38 are then arranged on the two opposite sides of the sleeper in the longitudinal direction and serve one for the passage of a support and fixing rod 21 (shown in fig. 2), the other for the passage of a support and height adjustment rod 22 (shown in fig. 2).
This solution offers optimal adjustment and fixing conditions for each individual sleeper with a minimum use of means, and is therefore particularly advantageous.
A preferred embodiment of the invention further provides for a shoe assembly process such as to allow easy removal of the mounting rods after the sleeper has been cemented into the supporting structure 27. This is very important from a practical point of view, since the removal of the support rods also means the possibility of being able to replace, in case of need and in particular of wear, for example due to fatigue, the rubber coating shoes, which can be replaced with new shoes equipped with all their cushioning capacity.
The support rods 21, 22 directly cemented into the concrete structure 27 now tend to anchor themselves solidly with the same, so that their removal is very difficult if not impossible.
To avoid this disadvantage, and as shown in fig. 5, the new assembly method of the rubber shoe in a sleeper 16 for railway tracks, comprising the following operations:
- inserting the rubber shoe on the concrete sleeper 16,
- insertion into the hole or holes 19, 20 of the shoe / sleeper unit of support rods 21, 22,
- positioning on site of the shoe / sleeper unit with the support rods 21, 22 resting on the bottom surface 29 of the prepared concrete structure and adjustment of the lateral and height position of the shoe / sleeper unit by means of the support rods 21 , 22,
- filling the space between the bottom surface 29 and the upper edge 6 with cement (fig.
2) of the rubber shoe with partial drowning of the sleeper 16
is characterized by the fact that
before inserting the support rods 21, 22 into the holes 19, 20, each rod 21, 22 is inserted into an externally knurled elastic protection tube 39 which covers at least the part of the rod 21, 22 protruding downwards from the shoe and sleeper unit. After the hardening of the filling cement, which forms the concrete structure 27, the support rods 21, 22 are removed, while the elastic tubes 39 remain embedded in the cement and anchored in it well thanks to the presence of the knurls on their surfaces exterior.
The holes 19, 20 of the support rods are then closed at the top, after the removal of the respective rods 21, 22, by means of a plastic pad (not shown), in order to prevent the entry of dirt into the hole, which therefore remains perfectly clean and suitable to receive at any time, for carrying out any maintenance or replacement work, a support rod 21 or 22.
The possibility of extracting the support rods 21 and 22 from the sleeper is intimately linked with the substance of the invention, which is to provide the rubber tubes 11 to 14 to protect the rods themselves. This is a practical advantage of great importance and therefore constitutes a peculiar characteristic of the present invention.
List of figures
1. Bottom of the shoe
2. Side walls
3. Side walls
4. Side walls
5. Side walls
6. Reinforcement edge
7. Circular opening, respectively passage hole
8. Circular opening, respectively passage hole
9. Circular opening, respectively passage hole
10. Circular opening, respectively passage hole
11. Rubber tube
12. Rubber tube
13. Rubber tube
14. Rubber tube
15. Rubber shoe
16.
Concrete sleeper
17. Lower part of the concrete sleeper
18a. Upper part of the concrete sleeper
18. Railway track
19. Concrete hole
20. Concrete hole
20th. Cushioning material layer
21. Threaded support rod
22. Threaded support rod
23. Hole in the sleeper
24. Hole in the sleeper
25. Compass
26. Compass
27. Concrete structure
28. Surface of the preconstituted concrete base
29. Concrete background
30. Hole
31. Connecting rod
32. External wall
33. Ring swelling
34. Wall of the hole 19
35. Mouthpiece
36. Watertight seal edge
37. Hole
38. Hole
39. Elastic tube