ES2208894T3 - Cruzamiento agudo de punto movil para ferrocarril. - Google Patents

Cruzamiento agudo de punto movil para ferrocarril.

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Abstract

CRUCE DE AGUJA EN ANGULO FORMANDO APARATOS DE VIA QUE PUEDE INCORPORARSE A UN RAIL SOLDADO LARGO CONTINUO, QUE COMPRENDE UN ELEMENTO FIJO Y UN ELEMENTO MOVIL, ESTANDO EL ELEMENTO FIJO (1) COMPUESTO POR UNA PRIMERA PIEZA MOLDEADA (1A) HECHA DE ACERO COLADO AL MANGANESO Y UNA SEGUNDA PIEZA HECHA CON RAILES (1B), CONFORMADA, PREFERIBLEMENTE, POR UNION DE DOS RAILES A LA PIEZA MOLDEADA CITADA (1A), LOS CUALES SON APROPIADOS PARA ACTUAR COMO ELEMENTOS DE ANCLAJE PARA ACCESORIOS TALES COMO TOPES, SEPARADORES, CHAPAS ESTRIADAS Y JUNTAS DE EXPANSION (3), ESTANDO FORMADO EL ELEMENTO MOVIL (2) POR UNA PIEZA MOLDEADA (2A) HECHA DE ACERO COLADO AL MANGANESO Y DOS PIEZAS DE RAIL (2B, 2B ) UNIDAS A LA ANTERIOR, ESTANDO ACOPLADA UNA DE LAS PIEZAS DE RAIL CITADAS (2B) A LA PIEZA HECHA CON RAILES (1B) DE DICHO ELEMENTO FIJO (1) POR MEDIO DE SEPARADORES (4A, 4B, 4C) ATORNILLADOS, ESTANDO ACOPLADA LA OTRA DE LAS DOS PIEZAS DE RAIL (2B ) A LA JUNTA DE EXPANSION (3), PROPORCIONANDO, POR TANTO, MEDIOS PARA DESLIZAR EL ELEMENTO MOVIL CITADO (2) DENTRO DEL ELEMENTO FIJO CITADO (1), ASI COMO MEDIOS PARA ACOPLAR EL ELEMENTO MOVIL (2) A LA DERECHA O A LA IZQUIERDA.

Description

Cruzamiento agudo de punta móvil para ferrocarril.
El objeto de la presente invención se refiere, como su título indica, a un cruzamiento agudo de punta móvil para ferrocarril, constituyente de aparatos de vía férrea incorporables a carril continuo soldado, que consta de un elemento fijo y otro móvil, que presenta unas ventajas importantes sobre los medios utilizados actualmente con este fin.
En la actualidad se conocen principalmente dos tipos de realización de los cruzamientos agudos de punta móvil, según se describe a continuación.
El primer tipo de cruzamiento agudo de punta móvil conocido engloba aquellos cruzamientos realizados completamente ensamblados, en los que la caja o armazón, es decir, el elemento fijo, es de carriles, unidos preferentemente por escuadras y tornillerías a un conjunto de placas, unidas a su vez a la traviesa, y el elemento móvil está realizado en carriles de acero al carbono mecanizados o elementos de forja del mismo material. Asimismo, con el objeto de mejorar las propiedades de desgaste en las zonas de rodadura, se han propuesto diferentes tratamientos térmicos de endurecimiento de dichas zonas.
El segundo tipo de cruzamiento agudo de punta móvil conocido agrupa aquellos cruzamientos en los que el elemento fijo, en su parte frontal, es monobloque fundido, preferentemente en acero austenítico al manganeso, y el elemento móvil está realizado íntegramente en carriles mecanizados.
Sin embargo, en los cruzamientos del primer tipo se presentan los inconvenientes derivados de la utilización de un elemento fijo con uniones atornilladas, como son los requerimientos de mantenimiento durante el servicio, así como el importante nivel de ruido producido en caso de desajuste o afloje de dichas uniones. Asimismo, aun mejorando el comportamiento a desgaste del acero mediante un tratamiento térmico conocido, como pertilizado u otros, dicho procedimiento se realiza por lo general tanto en el elemento fijo como en el elemento móvil exclusivamente en las zonas más próximas a la superficie, por lo que dicha característica de dureza mejorada se pierde conforme avanza el desgaste o el esmerilado de mantenimiento en profundidad. Finalmente, se debe destacar la dificultad de reparar los defectos en la zona de rodadura mediante soldadura, como resultado de, por ejemplo, patinazos de la rueda del tren, impactos, melladuras del balasto sobre la tabla de rodadura, etc., debido al desgaste o pérdida del delicado tratamiento térmico tras la reparación en la zona afectada. En cualquier caso, dicha reparación por soldadura, habría de realizarse con gran esmero y por personal muy cualificado, dada su gran importancia, circunstancias difíciles cuando se ejecutan trabajos al aire libre.
Por todo ello, los cruzamientos del segundo tipo descrito constituyen un diseño mejorado respecto de los cruzamientos del primer tipo, al eliminar el elemento fijo ensamblado y sustituir éste por una caja monobloque fundida, preferentemente en acero austenítico al manganeso, y realizar el elemento móvil en carril mecanizado. En este caso, se eliminan las uniones atornilladas en la zona del elemento fijo sometida al paso de la rueda, con la consiguiente economía en el mantenimiento. Asimismo, con la construcción preferente en acero austenítico moldeado al manganeso, se aprovechan las ventajosas propiedades de dicho material frente al choque y al desgaste.
Sin embargo, en los cruzamientos de dicho segundo tipo, el elemento móvil se realiza mediante carriles mecanizados, con las desventajas citadas anteriormente con este tipo de ejecución.
En el mundo ferroviario se conocen sobradamente las propiedades y ventajas resultantes de la utilización del acero austenítico al manganeso, debido al excelente compromiso de resistencia al choque y al desgaste. Dicho material experimenta un fenómeno de marcado endurecimiento superficial por deformación en frío al paso de las ruedas de los trenes, de tal forma que en su superficie se forma una capa de extrema dureza apta para resistir al desgaste, y conservar en su núcleo una gran ductilidad que le permite resistir el choque y la propagación de grietas.
Dicho material consta en el momento de su puesta en servicio, de una dureza superficial natural moderada (aproximadamente 200 HBN), de tal modo que en los primeros momentos experimenta deformaciones plásticas debidas al paso de las ruedas de los trenes, que provocan los típicos labios y rebabas en los bordes de las tablas de rodadura. En los cruzamientos de punta fija, dichos fenómenos provocan una labor de mantenimiento consistente en eliminar mediante amolado las rebabas, cuando el cruzamiento ha adquirido su dureza superficial de trabajo (aproximadamente entre 350 HBN y 400 HBN).
Sin embargo, en los cruzamientos de punta móvil ha de garantizarse un perfecto acoplamiento entre la punta o elemento móvil y la caja o elemento fijo con el fin de evitar fenómenos de desacople entre ambos, que puedan llegar a dañar la punta al paso del tren o incluso producir el descarrilamiento de éste, por lo que se hace necesario evitar los fenómenos de rebabas en dicha zona de acoplamiento.
Con el objeto de subsanar eficazmente las carencias que presentan los cruzamientos ce punta móvil existentes en la actualidad, se ha desarrollado el cruzamiento agudo de punta móvil para ferrocarril objeto de la presente invención.
Más concretamente, la presente invención se refiere a un cruzamiento agudo de punta móvil, apto para acoplarse a unos carriles de entrada y a unos carriles de salida, que consta de un elemento fijo y otro móvil, cuyo elemento fijo está constituido por una primera parte realizada en acero fundido al manganeso y por una segunda parte realizada en carriles, formada preferentemente por la unión de dos carriles a dicha primera parte anterior, aptos para actuar de anclajes a accesorios tales como topes, almohadillas, placas nervadas y junta de expansión, y cuyo elemento móvil está constituido por una parte realizada en acero fundido al manganeso y por dos partes de carril unidas a la anterior, uniéndose uno de dichos carriles a dicha parte realizada en carriles de dicho elemento fijo mediante almohadillas atornilladas, y uniéndose el otro de dichos carriles a la junta de expansión, deslizando esta última parte de carril longitudinalmente en la junta de expansión en el lado de la línea desviada, apto para impedir que el conjunto formado por dicho elemento móvil constituya un triángulo indeformable. Asimismo, el cruzamiento agudo de punta móvil objeto de la presente invención dispone de medios de deslizamiento del elemento móvil en el interior del elemento fijo, así como de medios de acoplamiento del elemento móvil a la derecha o a la izquierda.
Dichas partes de carril, tanto del elemento fijo como del elemento móvil, que se unen a las respectivas partes realizadas en acero moldeado al manganeso, así como la unión de la parte moldeada fija con los carriles de entrada, se realizan mediante un procedimiento de soldadura, preferentemente por chisporroteo. Asimismo, la unión o uniones de la parte moldeada del elemento móvil con las partes de carril de dicho elemento móvil se refuerzan preferentemente mediante bridas de seguridad.
Dichas partes fundidas tanto del elemento móvil como del fijo se pueden realizar en acero al carbono o de baja aleación, tratándose térmicamente, y uniéndose a los carriles adyacentes, es decir, tanto las partes de ambos elementos realizadas en carril como los carriles de entrada, mediante procedimientos de soldadura convencional. En la construcción preferente, dichas partes realizadas en acero fundido al manganeso se endurecen preferentemente por explosión en las zonas sometidas a desgaste y/o deformación por parte de las ruedas del tren, así como en las zonas de mutuo acoplamiento entre dichas partes, hasta una dureza de aproximadamente 350 HBN.
De todo lo anteriormente descrito se deducen fácilmente las ventajas aportadas por el cruzamiento agudo de punta móvil para ferrocarril objeto de la presente invención en su construcción preferente, constituyéndose de esta forma como un perfeccionamiento de los dos grandes tipos de cruzamiento de punta móvil existentes. En primer lugar conviene destacar las ventajas aportadas por la utilización de acero austenítico de alto contenido en manganeso en las zonas de rodadura tanto del elemento fijo como del elemento móvil, al aprovechar las propias ventajas de dicho material, al tratarse de un material fácilmente reparable por soldadura, resistente al desgaste y al choque en las zonas más solicitadas del cruzamiento, y en el que la capa dura del material se va regenerando con el paso de las ruedas, a diferencia de los materiales endurecidos por tratamiento térmico, cuya capa dura va desapareciendo progresivamente con el desgaste. Asimismo, la utilización de partes monolíticas, en lugar de ensambladas, requieren un menor mantenimiento y conllevan una mayor seguridad.
Por su parte, el endurecimiento por explosión del acero al manganeso en las zonas de acoplamiento del elemento móvil y del elemento fijo, así como en las zonas de rodadura permite una mayor vida de dichos elementos, al adquirir previamente una alta dureza que evita los desgastes y las deformaciones plásticas iniciales presentes en los elementos de acero al manganeso no endurecidos, una mejor conservación de la forma geométrica ideal de los elementos sometidos al contacto de la rueda, punta y caja, evitándose la formación de rebabas que puedan dificultar el correcto acoplamiento entre ambos, así como ruidos e impactos en la rodadura, y menores gastos de conservación, al evitarse labores de amolado y eliminación de rebabas.
Las características descritas del cruzamiento agudo de punta móvil para ferrocarril objeto de la presente invención, le habilitan para su utilización en líneas de alta velocidad (velocidades superiores a 300 km/h) así como en líneas de grandes cargas por eje (cargas superiores a 25 t por eje), adaptando el diseño de detalle a los requisitos particulares de cada uno de estos tipos de explotación.
Para comprender mejor el objeto de la presente invención se describe a continuación la realización práctica preferencial del cruzamiento agudo de punta móvil para ferrocarril, en base a las figuras adjuntas. En dichas figuras se muestra:
La figura 1 representa una vista en planta del cruzamiento agudo de punta móvil para ferrocarril objeto de la presente invención, dando paso a la circulación por la línea directa, considerando que dicho cruzamiento está integrado en un desvío simple con desviación a la derecha.
La figura 2 representa una vista en planta del cruzamiento agudo de punta móvil para ferrocarril representado en la figura anterior, dando paso a la circulación por la línea desviada.
Las figuras 3, 4 y 5 representan las secciones según los cortes AB, CD y EF de la figura 1, respectivamente.
La figura 6 representa una vista en planta de la parte realizada en acero fundido al manganeso del elemento fijo, del cruzamiento agudo de punta móvil para ferrocarril objeto de la presente invención.
La figura 7 representa la sección según el corte OP de la parte representada en la figura anterior.
La figura 8 representa una vista en planta de la parte realizada en acero fundido al manganeso del elemento móvil, del cruzamiento agudo de punta móvil para ferrocarril objeto de la presente invención.
Las figuras 9 y 10 representan las secciones según los cortes QR y ST de la parte representada en la figura anterior, respectivamente.
Tal y como se representa en las figuras 1 y 2, el cruzamiento agudo de punta móvil para ferrocarril objeto de la presente invención consta de un elemento fijo (1) y de otro elemento móvil (2).
El elemento fijo (1) está constituido por una primera parte moldeada (1A) realizada en acero fundido al manganeso y por una segunda parte realizada en carril (1B), formada por la unión de dos carriles a dicha primera parte moldeada (1A), y que sirven de anclaje a accesorios tales como topes, almohadillas, placas nervadas y junta de expansión (3).
El elemento móvil (2) está constituido por una primera parte moldeada (2A) de forma triangular realizada en acero fundido al manganeso, y por dos partes de carril (2B, 2B') unidas a dicha parte moldeada (2A) por su talón, a través de una o dos prolongaciones de ésta. Una de dichas partes de carril (2B) se une a dicha parte realizada en carril (1B) de dicho elemento fijo (1) mediante almohadillas (4A, 4B, 4C) atornilladas. La otra de dichas parte de carril (2B') del elemento móvil (2) desliza longitudinalmente en la junta de expansión (3), formada por la parte de carril (2B') y el carril de continuación (5), con el fin de evitar que el triángulo formado por dicho elemento móvil (2) unido a las almohadillas (4A, 4B, 4C) constituya un triángulo indeformable al realizar su movimiento lateral. Dichas partes de carril (2B, 2B') del elemento móvil (2) pueden estar unidas a la parte moldeada (2A) mediante dos uniones independientes, tal y como se representa en las figuras 1 y 2, o mediante una única unión doble de ambas partes de carril (2B, 2B') con dicha parte moldeada (2A).
Las figuras 1 y 2 representan el elemento móvil (2) acoplado sobre el elemento fijo (1), dando paso a la circulación por la línea directa y por la línea desviada, respectivamente. En ambas figuras, la transferencia de rodadura entre el elemento fijo (1) y el elemento móvil (2) se lleva a cabo en las respectivas partes realizadas en acero moldeado al manganeso (1A, 2A), aprovechando las excelentes características de resistencia al choque y al desgaste del citado material, ya que en esta zona se producen cargas de impacto y desgaste, especialmente cuando circulan rodámenes desgastados en forma de doble pestaña.
De esta forma, la parte moldeada (1A) del elemento fijo (1) consiste en un armazón alargado y hueco en su interior, dentro del cual desliza la parte moldeada (2A) del elemento móvil (2) (véase figuras 3 y 4), estando unida por un lado a los carriles de entrada (6) mediante un procedimiento de soldadura por chisporroteo, y por otro lado a la parte realizada en carril (1 B) del propio elemento fijo (1), siendo ésta una parte de soporte de otras piezas tales como topes, almohadillas, etc.
Dado que el cruzamiento agudo de punta móvil objeto de la presente invención es incorporable a vías de carril continuo soldado, la parte de carril (2B') y el carril de continuación (5) se sueldan directamente a los carriles adyacentes mediante un procedimiento tal, como aluminotermia. Puesto que no se puede soldar de manera convencional el acero al manganeso constituyente de la parte moldeada (1A) del elemento fijo (1) y el acero al carbono de los carriles (6) adyacentes, es necesario utilizar un procedimiento especial de soldadura preferentemente por chisporroteo, para la unión de los mismos.
Dicho procedimiento especial de soldadura preferentemente por chisporroteo se utilizará también para la unión o uniones (7) de la parte moldeada (2A) con las partes de carril (2B, 2B') del elemento móvil (2).
Dado que dicha unión o uniones (7) están sometidas a flexión alternativa a la hora de realizar la maniobra del elemento móvil (2), éstas se refuerzan mediante bridas de seguridad (8) atornilladas al alma de las piezas del elemento móvil (2), con el fin de dotar de una mayor seguridad a dicha unión frente a tales esfuerzos.
Las figuras 3, 4 y 5 representan diferentes secciones del cruzamiento de punta móvil para ferrocarril representado en la figura 1. Más concretamente la figura 3 (sección AB) corresponde a una sección del acoplamiento de las partes de acero moldeado al manganeso (1A, 2A), en la posición del elemento móvil (2) representada en la figura 1. Naturalmente, la otra posición del elemento móvil (2) será simétrica a la representada en dicha figura 3. La figura 4 (sección CD) corresponde a una sección en la zona donde no existe acoplamiento directo entre el elemento fijo (1) y el elemento móvil (2). Finalmente, la figura 5 (sección EF) corresponde a una sección del cruzamiento que representa la zona de empotramiento entre el elemento fijo (1) y el elemento móvil (2).
Las partes moldeadas (1A, 2A) realizadas en acero fundido al manganeso se endurecen preferentemente por explosión en las zonas sometidas a desgaste y/o deformación por parte de las ruedas del tren, así como en las zonas de mutuo acoplamiento entre dichas partes, hasta una dureza de al menos 350 HBN aproximadamente. Las figuras 6 y 7 representan mediante un cuadriculado y línea de trazo y punto respectivamente diferentes vistas de las zonas a endurecer por explosión de la parte moldeada (1A) del elemento fijo (1), que se corresponden con la tabla de rodadura y la zona de acoplamiento entre éste y la parte moldeada (2A) del elemento móvil (2). Análogamente, las figuras 8, 9 y 10 representan mediante un cuadriculado y línea de trazo y punto respectivamente diferentes vistas de las zonas a endurecer por explosión de la parte moldeada (2A) del elemento móvil (2), que coinciden con la tabla de rodadura y con la zona de acoplamiento entre éste y la parte moldeada (1A) del elemento fijo (1).
El cruzamiento agudo de punta móvil se completa con dispositivos tales como cerrojos, barras de comprobación así como otras piezas, que no son objeto de la presente patente de invención.
El conjunto global de la invención, se acomodará a las diferentes pendientes que puedan tomar los elementos de rodadura, bien sea 1:20, 1:30, 1:40 e incluso 1:\infty.
Una vez descrita suficientemente la naturaleza de la presente invención, así como una forma de llevarla a la práctica, sólo nos queda por añadir que en su conjunto y partes que lo componen es posible introducir cambios de forma, materiales y de disposición, siempre y cuando dichas alteraciones no varíen sustancialmente las características de la invención que se reivindican a continuación.

Claims (8)

1. Cruzamiento agudo de punta móvil constituyente de aparatos de vía férrea incorporables a carril continuo soldado, que consta de un elemento fijo y otro móvil, caracterizado porque el elemento fijo (1) está constituido por una primera parte moldeada (1A) realizada en acero fundido al manganeso y por una segunda parte realizada en carriles (1 B), formada preferentemente por la unión de dos carriles a dicha primera parte moldeada (1A), aptos para actuar de anclajes a accesorios tales como topes, almohadillas, placas nervadas y junta de expansión (3), porque el elemento móvil (2) está constituido. por una parte moldeada (2A) realizada en acero fundido al manganeso y por dos partes de carril (2B, 2B') unidas a la anterior, uniéndose una de dichas partes de carril (2B) a dicha partes realizada en carril (1 B) de dicho elemento fijo (1) mediante almohadillas atornilladas (4A, 4B, 4C), y uniéndose la otra de dichas partes de carril (2B') a la junta de expansión (3), y porque dispone de medios de deslizamiento de dicho elemento móvil (2) en el interior de dicho elemento fijo (1), así como de medios de acoplamiento del elemento móvil (2) a la derecha o a la izquierda.
2. Cruzamiento agudo de punta móvil para ferrocarril acorde con la anterior reivindicación anterior, caracterizado porque dicha parte de carril (2B') del elemento móvil (2) desliza longitudinalmente en dicha junta de expansión (3) en el lado de la línea desviada, apto para evitar que el triángulo formado por dicho elemento móvil (2) constituya un triángulo indeformable.
3. Cruzamiento agudo de punta móvil para ferrocarril acorde con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la unión de dichas partes de carril (1B, 2B, 2B') tanto del elemento fijo (1) como del elemento móvil (2) a las respectivas partes moldeadas (1A, 2A) realizadas en acero moldeado al manganeso, así como la unión de dicha parte moldeada (1A) del elemento fijo (1) a los carriles de entrada (6), se realiza mediante un procedimiento de soldadura, preferentemente soldadura por chisporroteo, y porque la unión o uniones (7) de la parte moldeada (2A) con las partes de carril (2B, 2B') del elemento móvil (2) se refuerzan mediante bridas de seguridad (8).
4. Cruzamiento agudo de punta móvil para ferrocarril acorde con las reivindicaciones 1, 2 y 3, caracterizado porque las partes moldeadas (1A y 2A) realizadas en acero fundido al manganeso se endurecen por explosión hasta una dureza aproximada de 350 HBN en las zonas sometidas a desgaste, deformación por parte de las ruedas del tren, así como las zonas de mutuo acoplamiento entre ellas.
5. Cruzamiento agudo de punta móvil constituyente de aparatos de vía férrea que puede ser incorporado a un carril continuo soldado, que consta de un elemento fijo y otro móvil, caracterizado porque el elemento fijo (1) está constituido por una primera parte moldeada (1A) realizada en carbono o en una aleación baja de acero y por una segunda parte realizada en carriles (1B), formada preferentemente por la unión de dos carriles a dicha primera parte moldeada (1A), aptos para actuar de anclajes a accesorios tales como topes, almohadillas, placas nervadas y junta de expansión (3), porque el elemento móvil (2) está constituido por una parte moldeada (2A) realizada en carbono o en una aleación baja de acero y por dos partes de carril (2B y 2 B') unidas a la anterior, uniéndose una de dichas partes en carril (1B) de dicho elemento fijo (1) mediante almohadillas atornilladas (4A, 4B y 4C), y uniéndose la otra de dichas partes de carril (2B') a la junta de expansión (3), porque dispone de medios de deslizamiento de dicho elemento móvil (2) en el interior de dicho elemento fijo (1), así como medios de acoplamiento del elemento móvil (2) a la derecha o a la izquierda y porque las superficies rodantes de las partes moldeadas (1A, 2A) son tratadas con calor y tales partes moldeadas (1A, 2A) son unidas a las partes del carril (B, 2B, 2B') y los carriles adyacentes (6) por medio de procedimientos convencionales o especiales de soldado.
6. Cruzamiento agudo de punta móvil para ferrocarril acorde con la reivindicación número 5, caracterizado porque dicha parte de carril (2B') del elemento móvil (2) desliza longitudinalmente en dicha junta de expansión (3) en el lado de la línea desviada, apto para evitar que el triángulo formado por dicho elemento móvil (2) constituya un triángulo indeformable.
7. Cruzamiento agudo de punta móvil para ferrocarril acorde con las reivindicaciones 5 y 6, caracterizado porque la unión de tales partes de carril (1B, 2B, 2B'), tanto el elemento fijo (1) y como el elemento móvil (2) a las respectivas partes moldeadas (1A, 2A) realizada en carbono o acero de baja aleación, así como la unión de tal parte moldeada (1A) del elemento fijo (1) los carriles de entrada (6), está hecha por medio de una soldadura convencional o especial y porque la junta o las juntas (7) de la parte moldeada (2A) con las partes del carril (2B, 2B') del elemento móvil se refuerzan por medio de por medio de bridas de seguridad (8)
8. Cruzamiento agudo de punta móvil para ferrocarril acorde con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los elementos de rodadura tanto fijos como móviles, tornan inclinaciones preferentemente de 1:20, 1:30, 1:40 ó 1:00.
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