ES2286578T3 - Corazon agudo de punta movil para ferrocarril. - Google Patents
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Abstract
Corazón agudo de punta móvil para ferrocarriles compuesto por un elemento (1) fijo que incorpora dos raíles (1A y 1B) y un elemento (2) móvil que comprende una punta (2A) principal que se acopla alternativamente a uno u otro lado del elemento fijo para constituir una superficie de rodadura continua, y una contrapunta (2B), en el que la punta (2A) principal consta de dos partes, una parte (2A'') anterior hecha de acero austenítico al manganeso y una parte (2A'''') posterior hecha de raíl mecanizado, estando unidas ambas partes (2A'') y (2A'''') mediante soldadura a tope con calentamiento eléctrico, reforzándose la soldadura entre ambas partes (2A'' y 2A'''') mediante bridas (2C y 2C'') de seguridad, de manera que la punta (2A) principal se flexione principalmente en la parte (2A'''') posterior, y estando hecha contrapunta (2B) de raíl mecanizado y unida integralmente a la puntal (2A) principal, del manera que la contrapunta (2B) sigue el movimiento lateral de la punta (2A) al realizarse la maniobra delelemento (2) móvil, estando unidas ambas partes del elemento (2A y 2B) móvil a los raíles (1A y 1B) del elemento fijo por bloques de talones (1C), que definen una articulación sin goznes, caracterizado porque la parte (2A'') anterior de la punta (2A) principal está hecha de acero austenítico al manganeso y porque la contrapunta (2B) está unida a la punta (2A) principal por uniones empernadas.
Description
Corazón agudo de punta móvil para
ferrocarril.
La presente invención se refiere a un corazón
agudo de punta móvil con elementos mejorados en la superficie de
rodadura, de aplicación tanto en corazones de punta móvil
ensamblados como a corazones de punta móvil con elementos de una
pieza, basado en la construcción de todos o parte de los elementos
con superficie de rodadura en acero austenítico al manganeso.
Las mejoras se refieren especialmente a
corazones agudos en los cuales el elemento móvil consta de una punta
principal y una contrapunta solidaria a la punta principal y a la
que acompaña en su movimiento lateral.
El corazón es la parte de la vía férrea donde
dos líneas de ferrocarril se cruzan entre sí, y debe permitir que
el tráfico pase por ambas líneas de ferrocarril, sin restricción
alguna.
Los corazones se pueden dividir en corazones de
puntas fijas y corazones de puntas móviles, presentando estos
últimos la ventaja de que eliminan la separación o interrupción en
la superficie de rodadura requerida en los corazones de punta fija
para permitir el paso de las pestañas de la rueda ferroviaria.
El corazón agudo de punta móvil comprende una
parte fija y una parte móvil, acoplándose alternativamente la parte
móvil a uno u otro lado de la parte fija para permitir el paso de la
rueda ferroviaria sobre uno u otro rail, que constituyen una
superficie de rodadura continua. De esta manera dejan de ser
necesarios los raíles de comprobación para guiar los ejes
ferroviarios a través de la separación del corazón de punta
fija.
Existen diversos tipos de corazones agudos de
punta móvil, dependiendo de su forma de construcción, que se pueden
clasificar en dos grandes grupos:
- -
- Corazones agudos de punta móvil ensamblados. En estos corazones, el elemento fijo consta de secciones de rail o similares en la zona de rodadura, secciones que, preferiblemente, se unen mediante escuadras y pernos, o mediante clips a un conjunto de placas que, a su vez, se unen a las traviesas mediante tirafondos. El elemento móvil está hecho de raíles de acero al carbono mecanizados o elementos forjados del mismo material. Para mejorar las característicasdesgaste en las áreas de rodadura, es habitual someter estas áreas a tratamientos térmicos de endurecimiento.
- -
- Corazones agudos de punta móvil con elementos de una pieza. En este caso, en el área de contacto con la rueda ferroviaria, el elemento fijo consta de una caja de una sola pieza hecha de acero fundido, preferiblemente acero austenítico al manganeso. El elemento móvil puede estar hecho parcialmente de acero austenítico al manganeso.
Tradicionalmente, los elementos con superficies
de rodadura del corazón, tanto del elemento fijo como del móvil, se
han fabricado de acero de dureza natural o de acero endurecido por
tratamiento térmico, consiguiéndose en el último caso una mejor
resistencia al desgaste puesto que la dureza del área de rodadura es
superior a 300 HBN.
No obstante, este tratamiento térmico es
superficial y se ha realizado sobre un acero al carbono o sobre un
acero débilmente aleado, por lo que presenta los siguientes
inconvenientes:
- -
- La capa superficial endurecida no se regenera y se pierde a medida que avanza el desgaste en el área de contacto de la rueda.
- -
- El material base de los elementos con superficie de rodadura no es fácilmente reparable en la vía férrea por el recrecido de la soldadura, dado que el contenido de carbono y/o de sus elementos de aleación exigen un precalentamiento del material que no es fácil de realizar en la vía férrea.
También es conocido el uso de acero austenítico
al manganeso puesto que presenta un excelente compromiso entre la
resistencia al choque y al desgaste.
El acero austenítico al manganeso presenta un
marcado fenómeno de endurecimiento superficial por deformación
plástica en frío al paso de las ruedas de los trenes, de manera que
desarrolla en su superficie una capa superficial de extrema dureza
apta para resistir el desgaste pero conservando en su núcleo una
gran ductilidad que le permite resistir cargas de choque y la
propagación de grietas.
El propio solicitante es titular de la solicitud
PCT WO97/41305 relativa a un corazón agudo de punta móvil para
ferrocarriles, que comprende todas las características del preámbulo
de la reivindicación 1. Concretamente, este corazón de punta móvil
consta de un elemento fijo y otro móvil, con la propiedad de que el
área triangular anterior del elemento móvil está hecha de acero al
manganeso, que tiene detrás dos prolongaciones hechas de raíles. El
triángulo y las prolongaciones de raíles se unen entre sí mediante
soldadura a tope por presión y calentamiento eléctrico. Este
procedimiento de soldadura se describe, por ejemplo, en la Patente
Europea nº 0 467 881 y otras. La parte fija consta de una parte
hecha de acero fundido al manganeso y otra parte hecha de raíles
que actúan de anclaje de varios accesorios y de medio de
acoplamiento del elemento móvil a cualquier parte del elemento
fijo. Los elementos hechos de acero al manganeso se endurecen
mediante endurecimiento superficial por explosiones de 350 HBN.
El corazón agudo móvil objeto de la invención
consta de una punta principal y una contrapunta, con la propiedad
de que la punta principal está formada por dos partes, una parte
anterior y otra posterior, que se acoplan alternativamente a
cualquier parte del elemento fijo y que está hecha de acero
austenítico al manganeso, mientras que la parte posterior está
hecha de raíl mecanizado.
La parte posterior hecha de raíl mecanizado y la
parte anterior hecha de acero al manganeso se unen entre sí
mediante la técnica de soldadura a tope por presión y calentamiento
eléctrico mencionada anteriormente, que refuerza la unión de las
partes mediante bridas de seguridad, de forma que la punta principal
se flexionará principalmente en la parte posterior.
La contrapunta está hecha de raíles e está
integralmente a la punta principal mediante uniones empernadas, de
manera que la contrapunta sigue el movimiento lateral de la punta
cuando el elemento móvil está en operación.
El objetivo es hacer todos o parte de los
elementos con superficie de rodadura del corazón agudo de punta
móvil de acero austenítico al manganeso, que proporciona varias
ventajas sobre los hechos de acero al carbono, aceros al carbono
débilmente aleados de dureza natural o aceros al carbono endurecidos
superficialmente por tratamiento térmico:
- -
- Una vez instalado sobre la vía férrea, el material tiene una dureza natural moderada (alrededor de 200 HBN) de manera que, durante los primeros momentos de trabajo, el material experimenta deformaciones plásticas en el área de contacto con las ruedas del ferrocarril que inducen un endurecimiento superficial de hasta 500 HBN.
- -
- La capa superficial endurecida se regenera a medida que pasan las ruedas de los trenes, de manera que el desgaste producido estas no la elimina, sino que, por el contrario, permanece a lo largo de toda la vida del corazón.
- -
- Es fácilmente reparable sobre la vía férrea por soldadura de recrecido ya que no precisa precalentamiento. Usando electrodos de material similar, el área reparada recupera la dureza de trabajo (500 HBN) tras el paso de las ruedas del tren. Esto supone una gran ventaja para reparaciones necesarias debido al desgaste, descarrilamientos, melladuras hechas por objetos extraños, etc.
Además, es posible realizar un preendurecimiento
por explosión o deformación plástica análoga sobre las superficies
de rodadura de los elementos hechos de acero austenítico al
manganeso, lo que confiere al material una dureza inicial entre 320
y 350 HBN, limitándose la deformación plástica inicial inducida por
el contacto de las ruedas ferroviarias. Dicho preendurecimiento
aumenta la vida del componente y contribuye a conservar la geometría
del área de rodadura a lo largo de la vida de servicio del
componente.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con el fin de ayudar a una mejor comprensión de las
características de la invención, de acuerdo con un ejemplo de una
realización práctica preferente de la misma, se acompaña un
conjunto de dibujos como parte integrante de dicha descripción, en
los que, a fines ilustrativos solamente y con un sentido no
limitativo, se muestra lo siguiente:
Figura 1.- Muestra una vista en planta de una
realización preferente del corazón agudo de punta móvil objeto de
la invención, dando paso a la circulación por la línea directa,
considerando que este corazón está integrado en un desviador simple
a la derecha.
Figura 2.- Muestra una vista en planta del
corazón agudo de punta móvil mostrado en la figura anterior dando
paso a la circulación a lo largo de la línea desviada del
desviador.
Figura 3.- Muestra una vista en planta del
corazón agudo de punta móvil objeto de la presente invención en una
segunda realización del elemento fijo, dando paso a la circulación
por la línea directa, considerando que el corazón esté integrado en
un desviador simple a la derecha.
La configuración del corazón que da paso a la
circulación a lo largo de la línea desviada sería análoga a la
mostrada, con el elemento móvil en una posición similar a la
mostrada en la figura 2.
Figura 4.- Muestra una vista en planta del
corazón agudo objeto de la invención en una tercera realización del
elemento fijo, en la cual está construido de una sola pieza, dando
paso a la circulación por la línea directa, considerando que el
corazón está integrado en un desviador simple a la derecha.
La configuración del corazón dando paso por la
línea desviada será análoga a la mostrada con el elemento móvil en
una posición similar a la mostrada en la figura 2.
Figura 5.- Muestra una vista en sección del
corazón agudo representado en las figuras 1 y 3A lo largo de la
línea AB.
Figura 6.- Muestra una vista en sección del
corazón agudo representado en las figuras 1 y 3 a lo largo de la
línea CD.
Figura 7.- Muestra una vista en sección del
corazón agudo representado en las figuras 1 y 3 a lo largo de la
línea EF.
Figura 8.- Muestra una vista en sección del
corazón agudo representado en las figuras 1 y 3 a lo largo de la
línea GH.
Figura 9.- Muestra una vista en sección del
corazón agudo representado en las figuras 1 y 3 a lo largo de la
línea IJ.
Figura 10.- Muestra una vista en sección del
corazón agudo representado en la figura 4 a lo largo de la línea
AB.
Figura 11.- Muestra una vista en sección del
corazón agudo representado en la figura 4 a lo largo de la línea
CD.
Figura 12.- Muestra una vista en sección del
corazón agudo representado en la figura 2 a lo largo de la línea
AB.
Como se muestra en las figuras 1 y 2, el corazón
agudo de punta móvil objeto de la invención comprende un elemento
(1) fijo y un elemento (2) móvil, estando el elemento (2) móvil
compuesto por una punta (2A) principal y una contrapunta (2B). La
parte anterior de la punta (2A) principal se acopla alternativamente
a las dos partes hechas de raíl (1A) y (1B) del elemento (1) fijo,
en su parte anterior, alternativamente, con las dos partes de
perfil de raíl (1A) y (1B) del elemento fijo (1), siendo realizado
este desplazamiento por elementos electromecánicos, que dan paso
alternativamente por la línea directa, como se muestra en la figura
1, o a la línea desviada, como se muestra en la figura 2, cerrando
la separación del corazón y constituyendo una superficie de
rodadura continua.
La punta (2A) principal consta de dos partes
(2A') y (2A''), con la particularidad de que la parte (2A') anterior
está hecha de acero austenítico al manganeso y es la parte que se
acopla alternativamente a las dos partes del raíl del elemento (1A)
y (1B) fijo a fin de constituir con ellos una superficie de rodadura
continua.
La parte (2A'') posterior está hecha de raíl
mecanizado que se une a la parte (1) fija mediante bloques de
talones (1C).
La parte (2A') anterior de la punta (2A)
principal se suelda por mediante soldadura a tope con calentamiento
eléctrico, a la parte (2A'') posterior de la punta (2A) principal,
hecha de raíl mecanizado, que para establecer la continuidad de la
superficie de rodadura de la línea principal, absorber las
deformaciones elásticas durante el movimiento lateral de la punta
principal y unir esta punta principal al elemento (1A) fijo, por
medio de bloques de talones (1C). Para que las deformaciones
elásticas no se transmitan a la soldadura entre la parte (2A')
anterior y la parte (2A'') posterior de la punta (2A) principal, la
soldadura se refuerza con dos bridas (2C) y (2C') a ambos lados de
la misma.
La contrapunta (2B) está hecha de raíl
mecanizado y está unida integralmente a la punta (2A) principal,
acompañándola en su movimiento lateral, de manera que quede
perfectamente acoplada al lado de la punta principal, formando con
ella una superficie de rodadura continua para permitir, cuando sea
necesario y de acuerdo con la geometría del corazón, el
deslizamiento longitudinal de la punta (2A) principal y de la
contrapunta (2B), marcando orificios alargados en una de las dos
partes (2A) o (2B) del elemento móvil y utilizando una unión
empernada elástica entre ambos para prevenir que el elemento (2)
móvil forme un triángulo indeformable en su movimiento
transversal.
La finalidad de la contrapunta es dar
continuidad a la superficie de rodadura en la línea desviada,
absorber la deformación elásticas durante el movimiento lateral de
la punta principal y servir de elemento de unión entre la punta
principal y la parte (1B) de raíl del elemento (1B) fijo, por medio
de los correspondientes bloques de talones (1C).
La unión de los elementos móviles, punta (2A) y
contrapunta (2B) con las partes (1A) y (1B) de raíl del elemento
fijo mediante los bloques de talones (1C), asegura la transmisión de
fuerzas longitudinales debidas a la dilatación térmica de la línea
directa y de la línea desviada, sin desplazamiento relativo
significativo entre el elemento (1) fijo y el elemento (2)
móvil.
El elemento móvil se completa mediante bloques
de distancia interiores (2F) empernados alternativamente a la punta
(2A) principal y a la contrapunta (2B) a fin de que las dos
mantengan las separaciones relativas determinadas por la geometría
del corazón.
De esta forma, el corazón agudo de punta móvil
objeto de la Patente es incorporable a línea continua soldada.
A continuación, se describen tres realizaciones
preferentes del elemento fijo representadas, respectivamente, en
las figuras 1, 3 y 4.
En la realización preferente mostrada en las
figuras 1 y 2, el elemento fijo consta de dos secciones (1A) y (1B)
de raíl, produciéndose el contacto con la rueda de ferrocarril sobre
su parte anterior, mientras que su parte posterior actúa como
soporte de los bloques de talones (1C), de los bloques de distancia
(1D) y de las placas base (1E), que forman conjuntamente una unidad
unida por escuadras, uniones empernadas y clips elásticos.
En una segunda realización mostrada en la figura
3, las dos partes I (1A) y (1B) de raíl están hechas de acero
austenítico al manganeso, de modo que en el área en la que se
produce el contacto de rodadura la rueda se apoya siempre sobre
acero austenítico al manganeso. Para hacer posible la soldadura por
aluminotermia de las partes (1A) y (1B) de raíl del elemento fijo a
los raíles del panel intermedio del desviador ferroviario, las
partes (1A) y (1B) se sueldan a dos raíles de acero al carbono o de
aceros (1A') y (1B') aleados débilmente, mediante puna técnica de
soldadura a tope con calentamiento eléctrico especial, uniéndose
estos raíles (1A') y (1B') a la línea de raíles soldados
continuos.
En una tercera realización mostrada en la figura
4, el elemento (1) fijo consta de una caja (1F) de una sola pieza,
moldeada en acero austenítico al manganeso, y de dos partes (1A) y
(1B) de raíl que actúan como anclaje de accesorios, tales como los
bloques de distancia (1D), los bloques de talones (1C) o las placas
deslizantes (1E), estando unida la caja (1F) moldeada por su parte
anterior a dos raíles de acero al carbono o aceros (1A') y (1B')
débilmente aleados mediante una técnica de soldadura a tope con
calentamiento eléctrico que permite su unión mediante soldadura por
aluminotermia a los raíles del panel intermedio del desviador
ferroviario.
Tanto los raíles de la parte (1A) y (1B)
posterior como los de la parte (1A') y (1B') anterior están soldados
a la caja (1F) moldeada mediante una técnica de soldadura a tope
con calentamiento eléctrico.
Las superficies superiores de la caja (1F)
moldeada del elemento fijo están moldeados de forma análoga a la de
los perfiles (1A) y (1B) de raíl, haciéndose posible de esta manera
que pasen las ruedas de tren y el acoplamiento alternativo del
elemento móvil para dar paso a la línea directa o a la desviada.
En todas las realizaciones descritas se mejora
el comportamiento de los elementos o partes hechos de acero
austenítico al manganeso, sometiéndolos, en el área de contacto con
las ruedas, a un proceso de endurecimiento superficial por
explosiones o deformación plástica análoga, que confiere a la
superficie una dureza inicial de 320 a 350 HBN, limitándose así la
deformación plástica inicial de la superficie de rodadura e
incrementando de esta manera la vida del componente.
Claims (9)
1. Corazón agudo de punta móvil para
ferrocarriles compuesto por un elemento (1) fijo que incorpora dos
raíles (1A y 1B) y un elemento (2) móvil que comprende una punta
(2A) principal que se acopla alternativamente a uno u otro lado del
elemento fijo para constituir una superficie de rodadura continua, y
una contrapunta (2B), en el que la punta (2A) principal consta de
dos partes, una parte (2A') anterior hecha de acero austenítico al
manganeso y una parte (2A'') posterior hecha de raíl mecanizado,
estando unidas ambas partes (2A') y (2A'') mediante soldadura a
tope con calentamiento eléctrico, reforzándose la soldadura entre
ambas partes (2A' y 2A'') mediante bridas (2C y 2C') de seguridad,
de manera que la punta (2A) principal se flexione principalmente en
la parte (2A'') posterior, y estando hecha contrapunta (2B) de raíl
mecanizado y unida integralmente a la puntal (2A) principal, del
manera que la contrapunta (2B) sigue el movimiento lateral de la
punta (2A) al realizarse la maniobra del elemento (2) móvil,
estando unidas ambas partes del elemento (2A y 2B) móvil a los
raíles (1A y 1B) del elemento fijo por bloques de talones (1C), que
definen una articulación sin goznes, caracterizado porque la
parte (2A') anterior de la punta (2A) principal está hecha de acero
austenítico al manganeso y porque la contrapunta (2B) está unida a
la punta (2A) principal por uniones empernadas.
2. Corazón agudo de punta móvil para
ferrocarriles de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque el elemento fijo consta de dos partes o
elementos (1A) y (1B) de raíl, haciendo contacto la rueda
ferroviaria con la parte anterior de los mismos, actuando ambas
partes (1A) y (1B) de soporte de anclaje de los bloques de talones
(1C) y de los bloques de distancia (1D), estando ambas unidas a unas
placas base (1E) mediante uniones empernadas, escuadras y clips
elásticos, que forman conjuntamente una unidad ensamblada.
3. Corazón agudo de punta móvil para
ferrocarriles, según reivindicaciones 1 y 2, caracterizado
porque las partes de raíl (1A) y (1B) del elemento fijo están
hechas de acero austenítico al manganeso, uniéndose en su parte
anterior a dos raíles (1A'), (1B') de acero al carbono o en aceros
débilmente aleados, mediante el procedimiento de soldadura a tope
con calentamiento eléctrico, de manera que pueden incorporarse a una
vía de raíl continuo soldado, mediante soldadura por
aluminotermia.
4. Corazón agudo de punta móvil para
ferrocarriles de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque el elemento (1) fijo consta de una
primera parte que comprende una caja (1F) de una sola pieza,
moldeada en acero austenítico al manganeso, y de una segunda parte
hecha de raíles (1A) y (1B) que actúan de anclaje de accesorios
tales como los bloques de distancia (1D), los bloques de talones
(1C) o las placas deslizantes (1E), que está unida a dos raíles
(1A') y (1B') de anteriores que permiten su conexión a una vía con
raíl soldado continuo mediante soldadura por aluminotermia, estando
los raíles de la parte (1A) y (1B) posterior, y los de la parte
(1A') y (1B') anterior soldados a la caja (1F) de una sola pieza por
una técnica de soldadura a tope con calentamiento eléctrico,
estando el elemento (2) móvil acoplado alternativamente a uno u otro
lado de la caja (1F) de una sola pieza para dar paso por la línea
directa o a la desviada.
5. Corazón agudo de punta móvil para
ferrocarriles de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque la superficie de contacto con las
ruedas ferroviarias de la parte (2A') anterior de la punta (2A)
principal, hecha de acero austenítico al manganeso, está
preendurecida por explosión o deformación plástica análoga, hasta
una dureza aproximada de entre 320 y 350 HBN a fin de incrementar su
vida en servicio.
6. Corazón agudo de punta móvil para
ferrocarriles de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 3,
caracterizado porque la superficie de contacto con las
ruedas ferroviarias de la parte (2A') anterior de la punta (2A)
principal, hecha de acero austenítico al manganeso, y las partes
(1A) y (1B) de raíl del elemento (1) fijo, hechas de acero
austenítico al manganeso, están preendurecidas por explosión o
deformación plástica análoga, hasta una dureza aproximada de entre
320 y 350 HBN a fin de incrementar su vida en servicio.
7. Corazón agudo de punta móvil para
ferrocarriles de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 4,
caracterizado porque la superficie de contacto con las
ruedas ferroviarias de la parte (2A') anterior de la punta (2A)
principal, hecha de acero austenítico al manganeso, y la caja (1F)
de una sola pieza del elemento (1) fijo, hecha de acero austenítico
al manganeso, están preendurecidas por explosión o deformación
plástica análoga hasta una dureza aproximada de entre 320 a 350 HBN
a fin de incrementar su vida en servicio.
8. Corazón agudo de punta móvil de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dichas
uniones empernadas por las que la contrapunta (2B) está unida
integralmente a la punta (2A) principal están dispuestas para
permitir el deslizamiento longitudinal entre la punta (2A) principal
y la contrapunta (2B).
9. Corazón agudo de punta móvil de acuerdo con
cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que dichas
uniones empernadas por las que la contrapunta (2B) está unida
integralmente a la punta (2A) principal son uniones empernadas
elásticas que incluyen orificios alargados en uno de dichas
contrapunta (2B) y punte (2A) principal, para prevenir que el
elemento (2) móvil forme un triángulo no deformable en su movimiento
transversal.
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