ES3054094A1 - Vaina para la fijacion de carriles ferroviarios - Google Patents

Abstract

Vaina para la fijación de carriles ferroviarios, con un cuerpo de vaina sustancialmente tubular que comprende un tramo de corona, un tramo de caña cilíndrica superior, un tramo helicoidal y un tramo de caña cilíndrica inferior, el tramo helicoidal comprende un saliente exterior troncocónico, configurado como una rosca exterior que está adaptada para enroscar/desenroscar la vaina en un suelo sólido, y un entrante interior, configurado como una rosca interior que está adaptada para enroscar/desenroscar un tornillo tirafondo en la vaina, donde una superficie base del saliente exterior del tramo helicoidal conforma un ángulo con respecto a una línea vertical que es paralela al eje longitudinal del cuerpo de vaina, donde un valor del ángulo conformado entre la superficie base del saliente exterior y la línea vertical aumenta de manera progresiva helicoidalmente en la dirección de enroscamiento de la vaina en el suelo sólido.

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0004] VAINA PARA LA FIJACIÓN DE CARRILES FERROVIARIOS

[0006] CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

[0008] La presente invención se refiere a una vaina o taco, de los empleados en sujeciones de carriles ferroviarios sobre superficie o suelo sólido, tal como una traviesa o vía en placa de hormigón.

[0010] ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

[0012] En la actualidad, los sistemas de fijación de carriles ferroviarios, tanto para el caso de vía sobre balasto como vía en placa, comprenden distintos elementos donde cada uno de ellos tiene su función particular en el aseguramiento de la fijación y alineación del carril, con la singularidad que dicha fijación debe absorber y trasmitir las vibraciones y solicitaciones que se producen al paso del material rodante, es decir, el medio de transporte ferroviario, a la traviesa o a la vía en placa.

[0014] Uno de estos elementos son las conocidas vainas o tacos de material plástico empleadas como transición entre otros dos elementos del sistema de fijación del carril ferroviario, es decir, el tornillo tirafondo y el suelo sólido al que se fija el carril ferroviario, donde el material de cada uno de ellos, acero y normalmente hormigón respectivamente, tienen características y solicitaciones muy dispares.

[0016] En los cálculos de estos sistemas de fijación de carriles ferroviarios se suele tener en cuenta la transmisión de los esfuerzos del material rodante a los distintos elementos componentes que intervienen en la fijación, relegando la vaina a una posición secundaria como componente de dicha fijación sin prestar mucha importancia a su interacción con el hormigón en el que se instala, siendo un componente de material plástico que tiene características muy distintas a las de los materiales de los elementos con los que debe convivir, y en especial las variaciones dimensionales que sufre la vaina ante las variaciones climatológicas que igualmente debe enfrentar durante su vida útil.

[0017] Por ejemplo, el documento ES 2196099 muestra una vaina o taco roscado de plástico empleado para fijar un carril sobre un larguero de hormigón, el cual tiene la desventaja de que su pared es muy fina, y por ello, transmitirá las vibraciones directamente del acero del tornillo tirafondo al suelo sólido conformado por el larguero, a la vez que dicho taco terminaría rompiéndose ante las solicitaciones por su propia debilidad. Así mismo, debido al valor bajo del módulo de elasticidad (módulo de Young) del material de la vaina, la deformación excesiva de su superficie externa provoca un desplazamiento vertical del tirafondo, o incluso, puede llegar a producir su extracción accidental.

[0019] Por otro lado, una vaina de pared muy gruesa y módulo de elasticidad alto hace que se transmita unos esfuerzos considerables al suelo sólido por la simple actuación de los agentes meteorológicos y deformaciones diferenciales entre la vaina y el suelo sólido donde queda insertada dicha vaina. Hay que tener en cuenta que el coeficiente térmico de dilatación de los termoplásticos es aproximadamente 10 veces superior al coeficiente térmico de dilatación del hormigón, tal como se ha considerado en el documento ES 2571941.

[0021] Así mismo, un módulo de Young alto en el material de la vaina provoca que la rosca interna de la vaina no se adapte a las variaciones del tornillo tirafondo por las tolerancias de rosca entre el tornillo tirafondo y la vaina, llegándose a la rotura de la rosca interna de la vaina antes de que el tornillo tirafondo llegue a agotar su resistencia. Igualmente, provoca que la vaina transmita las vibraciones al suelo sólido sin ninguna atenuación.

[0023] Además, actuaciones accidentales por encima de las condiciones de uso del sistema de fijación pueden conllevar a la rotura de elementos componentes del sistema de fijación, entre ellos, la vaina, por ejemplo, por pares de apriete excesivos.

[0025] Por todo ello, comúnmente se conciben maneras de sustitución de la vaina en caso de ser necesario, por ejemplo, como es mostrado en el documento ES 2621388 que se encamina a la sustitución de la vaina en la vía férrea, cuando dicha vaina se encuentra deteriorada o bien requiere ser reemplazada. Lo cual, resulta ser primordial para no tener que abordar actuaciones mucho más costosas en tiempo y dinero.

[0026] Por tanto, se requiere diseñar, de manera sencilla y económica, una solución alternativa de vaina para la fijación de carriles ferroviarios que facilite su sustitución o reemplazo cuando sea requerido.

[0028] DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

[0030] La presente invención queda establecida y caracterizada en la reivindicación independiente, mientras que las reivindicaciones dependientes describen otras características de la misma.

[0032] El objeto de la invención es una vaina para la fijación de carriles ferroviarios, la cual, está adaptada para contener un tornillo tirafondo de fijación de un raíl a un suelo sólido, tal como una traviesa o vía en placa de hormigón. La vaina incluye un cuerpo de vaina sustancialmente tubular que, en una dirección de enroscamiento de la vaina en el suelo sólido, comprende un tramo de corona, un tramo de caña cilíndrica superior, un tramo helicoidal, y un tramo de caña cilíndrica inferior.

[0034] Por su parte, el tramo helicoidal comprende un saliente exterior troncocónico, configurado como una rosca exterior que está adaptada para enroscar/desenroscar la vaina en el suelo sólido, y un entrante interior, configurado como una rosca interior que está adaptada para enroscar/desenroscar el tornillo tirafondo en la vaina.

[0036] Adicionalmente, una superficie base del saliente exterior del tramo helicoidal conforma un ángulo con respecto a una línea vertical que es paralela a un eje longitudinal del cuerpo de vaina. Donde, un valor de dicho ángulo conformado entre la superficie base del saliente exterior y la línea vertical aumenta de manera progresiva helicoidalmente en la dirección de enroscamiento, preferiblemente, en toda la longitud del tramo helicoidal. Por ejemplo, desde un valor mínimo del ángulo de entre aproximadamente 90<o>y aproximadamente 95<o>, correspondiente al inicio del tramo helicoidal a continuación del tramo de caña cilíndrica superior, hasta un valor máximo del ángulo de entre aproximadamente 130<o>y aproximadamente 145<o>, correspondiente al final del tramo helicoidal antes del tramo de caña cilíndrica inferior. En cualquier caso, se prefiere que la relación entre el valor mínimo del ángulo y el valor máximo del ángulo sea de entre 0,1 y 0,67.

[0037] Así, se logra enroscar/desenroscar con mayor facilidad la vaina en el suelo sólido, ya sea una traviesa o vía en placa de hormigón. Como se conoce, a mayor profundidad, la transmisión de los esfuerzos es más radial, y gracias a la configuración particular dada al saliente exterior a modo de rosca exterior del tramo helicoidal se logra vencer más fácilmente dicha transmisión de esfuerzos radiales, facilitándose tanto el roscado como el desenroscado de la vaina en el suelo sólido.

[0039] De igual modo, en uso de la vaina, es decir, cuando ésta se encuentra atornillada al suelo sólido formando parte del sistema de fijación del carril ferroviario, la configuración particular dada al saliente exterior a modo de rosca exterior de su tramo helicoidal también permite reducir la concentración en la transmisión de cargas al hormigón, disminuyendo así la posibilidad de aparición de grietas o fisuras en el hormigón producidas por dichas cargas.

[0041] BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

[0043] Se complementa la presente memoria descriptiva, con un juego de figuras, ilustrativas del ejemplo preferente, y nunca limitativas de la invención.

[0045] La figura 1 representa una vista frontal de la vaina para la fijación de carriles ferroviarios.

[0047] La figura 2 representa un detalle ampliado de la figura 1, que muestra los tramos de corona y de caña cilíndrica superior del cuerpo de vaina.

[0049] La figura 3 representa una vista frontal en corte de la vaina de la figura 1 girada 90<o>respecto a su eje longitudinal, adoptando una disposición horizontal.

[0051] La figura 4 representa un detalle ampliado en corte de la figura 3, que muestra los tramos de corona y de caña cilíndrica superior del cuerpo de vaina.

[0053] La figura 5 representa un detalle ampliado en corte de la figura 3, que muestra parte del tramo helicoidal y el tramo de caña cilíndrica inferior del cuerpo de vaina.

[0054] La figura 6 representa una vista frontal de la vaina de la figura 1, que muestra esquemáticamente el comportamiento de la transmisión de cargas al hormigón a lo largo de su tramo helicoidal.

[0056] EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

[0058] La presente invención es una vaina para la fijación de carriles ferroviarios, de las que están adaptadas para contener un tornillo tirafondo de fijación de un raíl a un suelo sólido, tal como una traviesa o vía en placa de hormigón.

[0060] Como se muestra en las figuras 1 y 3, la vaina incluye un cuerpo de vaina (1) sustancialmente tubular, preferiblemente, con una longitud total de entre 25 y 35 mm menos que la longitud del tornillo tirafondo (no mostrado en las figuras) a instalar en la vaina para ser fijado al suelo sólido (no mostrado en las figuras). Dicho cuerpo de vaina (1), preferentemente, está fabricado de un material termoplástico, por ejemplo, y no limitado a polioximetileno (POM), poliamida (PA), policloruro de vinilo (PVC), tereftalato de polibutileno (PBT), polieteretercetona (PEEK), polietercetonecetona (PEKK), y polipropileno (PP). En cualquier caso, con un módulo de elasticidad de entre aproximadamente 3.000 MPa y aproximadamente 5.000 MPa, en unas condiciones de temperatura de entre aproximadamente 20<o>C y aproximadamente 25<o>C, y de humedad menor que 0,2%.

[0062] Así, en uso de la vaina, se evita la creación de fisuras o grietas en el hormigón del suelo sólido ante las variaciones climáticas, y se aumenta la duración del par de apriete óptimo del tornillo tirafondo. Además, en caso de rotura de la fijación, se evitan daños en el hormigón al generar una rotura dúctil que, usualmente provoca que rompa el tornillo tirafondo antes que la vaina.

[0064] Donde, en una dirección de enroscamiento (e) de la vaina en el suelo sólido, el cuerpo de vaina (1) comprende un tramo de corona (1.1), seguido de un tramo de caña cilíndrica superior (1.2), seguido de un tramo helicoidal (1.3) y, por último, seguido de un tramo de caña cilíndrica inferior (1.4) a modo de punta de vaina.

[0066] Se prefiere que el tramo corona (1.1) esté adaptado para acoplar una herramienta de montaje (no mostrada en las figuras) de la vaina en el suelo sólido. Como se muestra en la figura 4, el tramo de corona (1.1) podría comprender una pared interior (1.11) adaptada para alojar de manera ajustada la herramienta de montaje. Por ejemplo, dicha pared interior (1.11) podría estar conformada en forma de anillo triangular.

[0068] Adicionalmente, como se muestra en la figura 2, el tramo de corona (1.1) del cuerpo de vaina (1) puede comprender una pared exterior (1.12) troncocónica, con un primer diámetro exterior (D1) que disminuye en la dirección de enroscamiento (e).

[0070] Por su parte, como se muestra en la figura 5, el tramo helicoidal (1.3) podría tener igualmente una forma exterior troncocónica con un segundo diámetro exterior (D2) que disminuye en la dirección de enroscamiento (e).

[0072] Preferentemente, el primer diámetro exterior (D1) de la pared exterior (1.12) troncocónica del tramo de corona (1.1) es mayor que el segundo diámetro exterior (D2) de la forma exterior troncocónica del tramo helicoidal (1.3). Así, se facilita la extracción de la vaina desde el suelo sólido.

[0074] Por otro lado, como se muestra en la figura 1, el tramo helicoidal (1.3) del cuerpo de vaina (1) comprende un saliente exterior (1.31) troncocónico, configurado como una rosca exterior (1.311) que está adaptada para enroscar/desenroscar la vaina en el suelo sólido. Así mismo, como se muestra en la figura 3, el tramo helicoidal (1.3) también comprende un entrante interior (1.32), el cual está configurado como una rosca interior (1.321) que está adaptada para que en ella enrosque/desenrosque el tornillo tirafondo en la vaina.

[0076] Preferiblemente, la rosca exterior (1.311) y la rosca interior (1.321) del tramo helicoidal (1.3) comparten un mismo paso de rosca (P), el cual, corresponde al paso de rosca del tornillo tirafondo.

[0078] Adicionalmente, se prefiere que la rosca interior (1.321) del tramo helicoidal (1.3) comparta un mismo tipo de rosca con el tornillo tirafondo, por ejemplo, seleccionado del grupo consistente en rosca triangular, rosca redonda y rosca trapezoidal; o bien, cualquier otro tipo de rosca empleada en los tornillos tirafondo.

[0079] Por otro lado, como se muestra en la figura 1, el saliente exterior (1.31) del tramo helicoidal (1.3) queda conformado por una superficie base (1.312) y una pared lateral (1.313). La superficie base (1.312) conforma un ángulo con respecto a una línea de referencia vertical que es paralela a un eje longitudinal (L) del cuerpo de vaina (1). Donde, un valor del ángulo (β1, β2) conformado entre la superficie base (1.312) del saliente exterior (1.31) y la línea vertical aumenta de manera progresiva helicoidalmente en la dirección de enroscamiento (e).

[0081] Preferiblemente, una relación entre un valor mínimo del ángulo (β1) y un valor máximo del ángulo (β2) es de entre 0,1 y 0,67. Donde, el valor mínimo del ángulo (β1) corresponde al inicio del tramo helicoidal (1.3) a continuación del tramo de caña cilíndrica superior (1.2), y el valor máximo del ángulo (β2) corresponde al final del tramo helicoidal (1.3) antes del tramo de caña cilíndrica inferior (1.4). Por ejemplo, el valor mínimo del ángulo (β1) es de entre aproximadamente 90<o>y aproximadamente 95<o>, y el valor máximo del ángulo (β2) es de entre aproximadamente 130<o>y aproximadamente 145<o>.

[0083] En cualquier caso, gracias a la configuración particular dada al saliente exterior (1.31) a modo de rosca exterior (1.311) del tramo helicoidal (1.3), se facilita tanto el roscado como el desenroscado de la vaina en el suelo sólido y, además, como se muestra en la figura 6, en uso de la vaina, también se reduce la concentración en la transmisión de cargas al hormigón, disminuyendo así la posibilidad de aparición de grietas o fisuras en el hormigón producidas por dichas cargas.

[0085] Adicionalmente, como se muestra en la figura 5, se prefiere que el tramo helicoidal (1.3) comprenda un espesor de zona de rotura superior (S1) sustancialmente igual a un espesor de zona de rotura inferior (S2). En cualquier caso, un espesor mínimo de dicha zona de rotura superior (S1) y de dicha zona de rotura inferior (S2) es de entre aproximadamente 3 mm y aproximadamente 3,5 mm.

[0087] Por su parte, como se muestra en la figura 2, el tramo de caña cilíndrica superior (1.2) puede comprender, a modo de medios antigiro, al menos un nervio exterior (1.21), preferiblemente, al menos dos, dispuestos de manera paralela al eje longitudinal (L) del cuerpo de vaina (1). Preferiblemente, el nervio exterior (1.21) sobresale de la superficie exterior del tramo de caña cilíndrica superior (1.2) como mínimo 1,5 mm.

[0088] Donde, una primera pared lateral (1.211) del nervio exterior (1.21), que queda situada hacia el sentido de enrosque de la vaina en el suelo sólido, está dispuesta de manera inclinada respecto a una segunda pared lateral (1.212) recta de dicho nervio exterior (1.21), está última situada hacia el sentido de desenrosque de la vaina. Así, se logra que, en tareas de sustitución, por ejemplo, por rotura de la vaina original, la nueva vaina que la sustituye pueda enroscarse en el suelo sólido hasta la posición que tenía la vaina original, manteniendo su función antigiro.

[0090] Así mismo, como se muestra en las figuras 3 y 4, se prefiere que la superficie cilíndrica interior (1.22) del tramo de caña cilíndrica superior (1.2) sea lisa, es decir, sin incluir salientes interiores, de tal manera que el tramo de caña cilíndrica superior (1.2) quede adaptado para facilitar la inserción del tornillo tirafondo en el cuerpo de vaina (1).

[0092] Por su parte, como se muestra en la figura 5, se prefiere que el tramo de caña cilíndrica inferior (1.4) sea conformado por una pared cilíndrica hueca, de manera que el agua que pueda infiltrarse hacia el interior del cuerpo de vaina (1) pueda ser evacuada hacia el exterior.

Claims (15)

1. REIVINDICACIONES

1.- Vaina para la fijación de carriles ferroviarios, adaptada para contener un tornillo tirafondo de fijación de un raíl a un suelo sólido tal como una traviesa o vía en placa de hormigón, con un cuerpo de vaina (1) sustancialmente tubular que, en una dirección de enroscamiento (e) de la vaina en el suelo sólido, comprende un tramo de corona (1.1), un tramo de caña cilíndrica superior (1.2), un tramo helicoidal (1.3), y un tramo de caña cilíndrica inferior (1.4), donde el tramo helicoidal (1.3) comprende:

- un saliente exterior (1.31) troncocónico, configurado como una rosca exterior (1.311) que está adaptada para enroscar/desenroscar la vaina en el suelo sólido, y

- un entrante interior (1.32), configurado como una rosca interior (1.321) que está adaptada para enroscar/desenroscar el tornillo tirafondo en la vaina, donde, una superficie base (1.312) del saliente exterior (1.31) del tramo helicoidal (1.3) conforma un ángulo con respecto a una línea vertical paralela a un eje longitudinal (L) del cuerpo de vaina (1),caracterizada porque un valor del ángulo (β1, β2) conformado entre la superficie base (1.312) del saliente exterior (1.31) y la línea vertical aumenta de manera progresiva helicoidalmente en la dirección de enroscamiento (e).

2.- Vaina según la reivindicación 1, en la que una relación entre un valor mínimo del ángulo (β1) y un valor máximo del ángulo (β2) es de entre 0,1 y 0,67.

3.- Vaina según la reivindicación 2, en la que el valor mínimo del ángulo (β1) es de entre aproximadamente 90<o>y aproximadamente 95<o>.

4.- Vaina según la reivindicación 2, en la que el valor máximo del ángulo (β2) es de entre aproximadamente 130<o>y aproximadamente 145<o>.

5.- Vaina según la reivindicación 1, en la que el cuerpo de vaina (1) está fabricado de un material termoplástico con módulo de elasticidad de entre aproximadamente 3.000 MPa y aproximadamente 5.000 MPa, en unas condiciones de temperatura de entre aproximadamente 20<o>C y aproximadamente 25<o>C, y de humedad menor que 0,2%.

6.- Vaina según la reivindicación 1, en la que la rosca exterior (1.311) y la rosca interior (1.321) del tramo helicoidal (1.3) comparten un mismo paso de rosca (P) que corresponde a un paso de rosca del tornillo tirafondo.

7.- Vaina según la reivindicación 1, en la que la rosca interior (1.321) del tramo helicoidal (1.3) comparte un mismo tipo de rosca con el tornillo tirafondo, seleccionado del grupo consistente en rosca triangular, rosca redonda y rosca trapezoidal.

8.- Vaina según la reivindicación 1, en la que el tramo corona (1.1) está adaptado para acoplar una herramienta de montaje de la vaina en el suelo sólido.

9.- Vaina según la reivindicación 8, en la que el tramo de corona (1.1) comprende una pared interior (1.11) adaptada para alojar de manera ajustada la herramienta de montaje.

10.- Vaina según la reivindicación 9, en la que la pared interior (1.11) está conformada en forma de anillo triangular.

11.- Vaina según la reivindicación 1, en la que el tramo de corona (1.1) comprende una pared exterior (1.12) troncocónica con un primer diámetro exterior (D1) que disminuye en la dirección de enroscamiento (e).

12.- Vaina según la reivindicación 1, en la que el tramo helicoidal (1.3) tiene forma exterior troncocónica con un segundo diámetro exterior (D2) que disminuye en la dirección de enroscamiento (e).

13.- Vaina según las reivindicaciones 11 y 12, en la que el primer diámetro exterior (D1) de la pared exterior (1.12) del tramo de corona (1.1) es mayor que el segundo diámetro exterior (D2) del tramo helicoidal (1.3).

14.- Vaina según la reivindicación 1, en la que el tramo de caña cilíndrica superior (1.2) comprende al menos un nervio exterior (1.21) dispuesto de manera paralela al eje longitudinal (L) del cuerpo de vaina (1), donde, una primera pared lateral (1.211) del nervio exterior (1.21) está dispuesta de manera inclinada respecto a una segunda pared lateral (1.212) recta del nervio exterior (1.21).

15.- Vaina según la reivindicación 1, en la que el tramo helicoidal (1.3) comprende un espesor de zona de rotura superior (S1) sustancialmente igual a un espesor de zona de rotura inferior (S2), donde, un espesor mínimo de dicha zona de rotura superior (S1) y de dicha zona de rotura inferior (S2) es de entre aproximadamente 3 mm y aproximadamente 3,5 mm.