(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) (13) T3 (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (13) T3 (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (51) Int. Cl. B61F5/32 ( ) (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej Europejski Biuletyn Patentowy 2010/26 EP B1 (54) Tytuł wynalazku: Urządzenie do zamkniętej siłowo izolacji połączeń przewodzących prąd (30) Pierwszeństwo: DE (43) Zgłoszenie ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 2009/46 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 11/2010 (73) Uprawniony z patentu: Berliner Verkehrsbetriebe (BVG), Berlin, DE PL/EP T3 (72) Twórca (y) wynalazku: Jahnke Thomas, Berlin, DE Jürges Stefan, Northeim, DE (74) Pełnomocnik: Kancelaria Patentowa rzecz. pat. Kamiński Zbigniew Warszawa Al. Jerozolimskie 101/18 Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 U-3517n/10 EP B1 Urządzenie do zamkniętej siłowo izolacji połączeń przewodzących prąd Opis [0001] Wynalazek dotyczy urządzenia do zamkniętego siłowo izolowania poddawanych rozciąganiu, ściskaniu i przesuwaniu połączeń pomiędzy doprowadzającymi prąd elementami konstrukcyjnymi pojazdów szynowych, mającego obrotową ramę wózka i kierownicą osiową, które poprzez umieszczoną między płytą dociskową i usytuowaną w ramie wózka płytą zębatą za pomocą przynajmniej jednego złącza śrubowego są siłowo zamocowane do ramy wózka, przy czym uzębienie końcówki kierownicy osiowej zazębia się z uzębieniem płyty zębatej. Stan techniki [0002] W stanie techniki (DE C, DE A1, DE A1, DE A1, DE A1, DE C2) prowadnica osiowa mająca postać zębatej listwy zamocowanej za pomocą złącza śrubowego między ramą wózka i obudową łożyska koła. Według DE A1 końcówka prowadnicy osiowej jest zaopatrzona w uzębienie, które zazębia się z uzębieniem ramy wózka połączonego trwale ze stałym blokiem, a od strony panewki prowadnicy osiowej jest umieszczony element gumowo-metalowy. Wszystkie elementy są razem połączone za pomocą śruby sprężynującej, 1

3 nakrętki i przeciwnakrętki z obudową łożyska osiowego. Zarówno uzębienia jak również połączenie z obudową łożyska osiowego nie są izolowane przed przepływem prądu tak, że nie można wykluczyć uszkodzenia łożysk walcowych zestawu kół. [0003] Próbowano wyeliminowanie tej niedogodności poprzez wprowadzenie warstwy ochronnej, na przykład powłoki z tlenku glinu. Jednak wada takiej powłoki polega na tym, że przy nagłych uderzeniach i naciskach, szczególnie spowodowanych ostrymi zakończeniami płyt dociskowych lub zębatych ulegają one pod obciążeniem pękaniu, co pogarsza własności izolacyjne płyt zębatych i dociskowych przed przepływem prądu. Ponadto warstwy ceramiczne są drogie i wrażliwe przy montażu. Postawienie zadania [0004] Zadanie wynalazku polega na ulepszeniu znanych ze stanu techniki rozwiązań tak, aby uzyskać połączenie o wysokiej wytrzymałości na ściskanie odporne na rozciąganie, ściskanie i przesuwanie i o małym współczynniku tarcia także pod obciążeniem i wysokich, długotrwałych własnościach izolacyjnych oraz o zredukowanych kosztach wytwarzania i łatwego w obsłudze. [0005] Zadanie to zostało zrealizowane przez urządzenie wspomnianego rodzaju o charakterystyce przedstawionej w zastrzeżeniu 1. [0006] Pozostałe cechy urządzenia są przestawione w zastrzeżeniach zależnych. [0007] Urządzenie według wynalazku umożliwia budowę złącza o wysokich 2

4 własnościach izolacyjnych przed niepożądanym przepływem prądu między elementami poddawanymi rozciąganiu, ściskaniu lub przesuwaniu, zwłaszcza pomiędzy ramą wózka i osiową prowadnicą pojazdu szynowego. Bardzo jest to korzystne, gdy narażone na spowodowane przepływem prądu uszkodzenia łożysko walcowe jest pewnie zamocowane do zestawu kół. Pomiędzy ramą wózka i płytą dociskową jest usytuowana warstwa izolacyjna mająca dużą oporność w stosunku do prądu, wytrzymałość na ściskanie oraz ma bardzo mały współczynnik tarcia w stosunku do metalu tak, że siła nie powoduje poprzecznego wypływania warstwy izolacyjnej. [0008] Urządzenie według wynalazku ma mocną budowę i jest łatwe w montażu, w obsłudze i naprawach. Szczególnie korzystne jest stosowanie niedrogich, handlowych materiałów do budowy warstw izolacyjnych i połączeń, bez konieczności stosowania kosztownego pokrywania płyt zębatych i dociskowych. [0009] Płyty dociskowe i płyty zębate mają na swych zwróconych ku ramie wózka względnie ku prowadnicy osiowej, bocznych powierzchniach naklejoną warstwę izolacyjną, składającą się z włókien szklanych i żywicy, przy czym warstwa izolacyjna jest połączona za pomocą kleju do ramy wózka względnie do osiowej prowadnicy i połączona z nimi za pomocą złącza śrubowego, mającego izolującą tuleję z policzterofluoroetylenu. [0010] Warstwa izolacyjna jest, w prosty sposób osadzona na powierzchni płyty zębatej względnie płyty dociskowej poprzez klejenie klejem reaktywnym, który odpowiada matrycy żywicy tak, że zapewniona jest dobra izolacja wózka i płyty zębatej względnie osiowej prowadnicy i płyty dociskowej. 3

5 [0011] Warstwa izolacyjna ma grubość wynoszącą od 0,8 do 3 mm i posiada wystający od 1 do 3 mm ponad wymiary powierzchni dociskowej płyty zębatej i płyty dociskowej, występ. Zaletą takiego rozwiązania jest, że prądy błądzące spowodowane zewnętrznymi zanieczyszczeniami, na przykład wilgocią, mogą być bardzo zredukowane, a własności izolacyjne połączenia pozostają stałe. [0012] Warstwa izolacyjna według wynalazku, składa się ze związku żywicy i zawartej w matrycy żywicy warstwy tkaniny mającej włókna szklane o średnicy od 4 do 17 μm i o ciężarze powierzchniowym do 580 g/m 2, przy czym masowy udział żywicy wynosi do 570 g/m 2. [0013] W kolejnym korzystnym wykonaniu izolacji według wynalazku, związek jest impregnowany żywica, przy czym żywica zawiera wzajemnie połączone warstwy tkaniny, a mianowicie dwie umieszczone jedna nad drugą warstwy tkaniny o wzajemnej orientacji 0 0 /90 0 i ciężarze powierzchniowym wynoszącym od 160 do 280 g/m 2, przy czym masowy udział żywicy wynosi od 322 do 552 g/m 2. [0014] W kolejnym wykonaniu wynalazku warstwa izolacyjna połączenia składa się z czterech impregnowanych żywicą i połączonych za pomocą żywicy warstw tkaniny, a mianowicie z pierwszej warstwy tkaniny ułożonej w stosunku do pozostałych pod kątem 0 0 /90 0 o ciężarze powierzchniowym wynoszącym od 163 do 580 g/m 2, i usytuowanych pod kątem 45 0 /45 0 w stosunku do pierwszej warstwy tkaniny drugiej i trzeciej warstwy tkaniny o ciężarze powierzchniowym wynoszącym 163 do 580 g/m 2 i usytuowanej pod kątem 0 0 /90 0 czwartej warstwy tkaniny o ciężarze powierzchniowym wynoszącym od 163 do 580 g/m 2, przy czym masowy udział żywicy w każdej warstwie wynosi od 161 do 573 g/m 2. [0015] Według wynalazku warstwa izolacyjna zawiera trzy impregnowane 4

6 żywicą i wzajemnie połączone żywicą warstwy tkaniny, a mianowicie obróconych względem siebie o 0 0 /90 0 pierwszej warstwy tkaniny o ciężarze powierzchniowym wynoszącym od 163 do 580 g/m 2, drugą warstwą tkaniny obróconą w stosunku do pierwszej warstwy tkaniny o 45 0 /45 0, o ciężarze powierzchniowym wynoszącym od 163 do 580 g/m 2, i obróconej o 0 0 /90 0 trzeciej warstwy tkaniny o ciężarze powierzchniowym od 161 do 580 g/m 2, przy czym masowy udział żywicy w każdej warstwie wynosi od 161 do 580 g/m 2. [0016] Szczególnie dobra do impregnowania tkaniny zawierającej włókna szklane jest żywica epoksydowa. Według wynalazku można stosować inne żywice, na przykład żywicę poliamidową, żywicę fenolową lub żywicę poliestrową. [0017] Zaletą wynalazku jest, że złącze śrubowe jest izolowane poprzez tuleję policzterofluoroetylenu o grubości ścianek od 1, 5 do 3 mm od ramy wózka, osiowej prowadnicy i od płyty dociskowej tak, że uniemożliwiony jest przepływ prądu przez osiową prowadnicę do łożyska koła. [0018] Właściwość izolacji polega na tym, że ma oporność izolacji wynoszącą 1 GΩ i izoluje nie tylko przepływ prądu, lecz również ma mały współczynnik tarcia wynoszący 0,15 przy nacisku powierzchniowym 60 N/mm 2 tak, że siły osiowe wytwarzane przez złącze śrubowe nie powodują poprzecznego wypływania, [0019] Dalsze zalety i cechy zostaną omówione w poniższym opisie powołując się na oznaczenia zawarte na rysunkach. Przykład wykonania [0020] Wynalazek zostanie bliżej wyjaśniony na podstawie przykładu 5

7 wykonania przedstawionego na rysunkach. Przedstawiają one: [0021] Fig.1a i 1b schemat warstwy izolacyjnej umieszczonej w złączce śrubowej. [0022] Fig.2 schematyczny widok zabudowania izolacji według wynalazku między ramą wózka i obudową łożyska osiowego. [0023] Fig.3 zasadę budowy warstwy izolacyjnej urządzenia według wynalazku. [0024] Fig.4 przykład wózka z przyklejoną do płyty zębatej warstwą izolacyjną. [0025] Na fig.1a i 1b przedstawiono schematycznie warstwę izolacyjną 1 według wynalazku, umieszczoną pomiędzy przynajmniej dwoma połączonymi za pomocą złącza śrubowego częściami 2 i 3 przewodzącymi prąd z części 1 do części 2 lub odwrotnie i które muszą jednocześnie przenosić duże siły. Warstwa izolacyjna 1 musi mieć przy tym bardzo wysoką wartość izolacji w zależności od wybranej jej grubości, wyrażana w MΩ i przenosić znaczny docisk powierzchniowy wynoszący, co najmniej 60 N/mm 2, aby bez utraty elastyczności i dodatkowych płyt nie wypływać w kierunku poprzecznym, powinna mieć współczynnik tarcia ślizgowego wynoszący μ=0,15 co pozwala zapewnić konieczną wytrzymałość na ślizganie przy poprzecznych obciążeniach (patrz składowe siły F na fig.1b), co gwarantuje pewność połączenia śrubowego i jest wystarczające do zapewnienia własności izolacyjnych także w przypadku zanieczyszczenia złącza śrubowego. [0026] Na fig. 2 pokazano wbudowanie warstwy izolacyjnej 1 według fig.1a i 1b pomiędzy wózkiem 5 i płyta dociskową, niepokazanego pojazdu szynowego. Prowadnica osiowa 7 ma na swej końcówce 8 uzębienie 10, które jest poprzeczne w stosunku do wzdłużnego kierunku prowadnicy osiowej i które 6

8 zazębia się z uzębieniem płyty zębatej 11, pozycjonowanej w ramie wózka 5 za pomocą kształtowego czopa 12. Zakończenie uzębienia 10 końcówki 8 prowadnicy osiowej 7 i płyta zębata 11 są usytuowane pomiędzy ramą wózka 5 i płytą dociskową 6 i są w tym położeniu utrzymywane za pomocą bolca śrubowego 13 przechodzącego przez płytę dociskową 6, końcówkę 8 prowadnicy osiowej 7 i ramę wózka 5. [0027] Na oczyszczone za pomocą piaskowania na skierowanej ku ramie wózka 5 powierzchni dociskowej DF kwadratowej płyty zębatej 11 ze stali, jest usytuowana warstwa izolacyjna o grubości 1 mm połączona za pomocą złącza z żywicy, zwłaszcza z żywicy epoksydowej, przy czym w matrycy są osadzone warstwy tkaniny z włókna szklanego o średnicy włokien od 7 do 17 μm i o ciężarze powierzchniowym do 580 g/m 2. Udział żywicy w połączeniu w zależności od wymagań może wynosić do 570 g/m 2. Naturalnie możliwe jest stosowanie innych żywic, jak żywice poliamidowe, poliestrowe lub fenolowe. W zależności od wymagań może być zmieniana budowa złącza. Możliwe jest stosowanie wielowarstwowego złącza o takich samych lub różnych kierunkach włókien szklanych i o różnych wartościach żywicy. Szczególnie przydatnymi są włókna tektury izolacyjnej oznaczone jako HGW według EP GV 203. Przykład budowy wielowarstwowego łącza jest przedstawiony na fig.3, na której druga i trzecia warstwa tkaniny II i III mają inną orientację niż pierwsza i czwarta warstwa tkaniny I i IV. Ciężar powierzchniowy pojedynczych warstw wynosi od 163 do 580 g/m 2, a żywicy od 161 do 572 g/m 2. Jako klej do przyklejania płyty zębatej 11 i warstwy izolacyjnej 1 można stosować klej reaktywny, którego jakość i twardość odpowiadają żywicy. 7

9 Warstwa izolacyjna 1 ma takie wymiary, że wystaje ponad obrzeże U powierzchni dociskowej DF płyty zębatej 11. Korzystnie występ U wynosi od 1 do 3 mm. Zapobiega to przepływowi prądów pełzających w następstwie zanieczyszczenia. Po utwardzeniu kleju reaktywnego, na czop 12 płyty zębatej 11 wsuwa się tuleję 14 z policzterofluoroetylenu o grubości ścianki 2 mm. Płyta zębata 11 z przyklejoną warstwą izolacyjną 1 jest następnie przyklejana za pomocą odpowiedniego kleju reaktywnego do ramy wózka 5. W celu sklejenia obszar ramy wózka 5 jest ponownie oczyszczany i nanosi się na ten obszar klej reaktywny. Na zakończenie tuleję 14 czopa 12 płyty zębatej wsuwa się w odpowiedni otwór ustalający 15 w ramie wózka 5 tak, że nie tylko płyta zębata 11, lecz również czop 12 płyty zębatej 11 poprzez tuleję 14 są elektrycznie odizolowane od ramy wózka 5 poprzez warstwę izolacyjną 1. Oporność warstwy izolacyjnej 1 i tulei 14 wynosi około 1 GΩ. [0028] Na odwrotnej stronie prowadnicy osiowej 7 zaopatrzonej w uzębienie 10, jest usytuowana płyta dociskowa 6, na której tak samo jest umieszczona warstwa izolacyjna 1 o grubości 1 mm z żywicy epoksydowej i zawartej w matrycy żywicy warstwy tkaniny z włókien szklanych o średnicy wynoszącej od 4 do 17 μm i o ciężarze powierzchniowym wynoszącym do 580 g/mm 2 tak, że niemożliwy jest przepływ prądu przez prowadnicę osioweą7, do nie pokazanego, łożyska walcowego koła. [0029] Przechodzący przez otwory 16 w płycie zębatej 11, prowadnicę osiową 7 i płytę dociskową 6 gwintowany bolec 13 jest poprzez dwuczęściową tuleję 17 z policzterofluoroetylenu o grubości ścianek około 2 mm odizolowany od płyty zębatej 11, płyty dociskowej 6 i prowadnicy osiowej 7 tak, że wykluczony jest 8

10 przepływ prądu przez prowadnicę osiową 7 do obudowy łożyska koła. [0030] Na fig.4 pokazano płytę zębatą 11 połączoną za pomocą klejenia z ramą wózka 5. [0031] Wykaz oznaczeń warstwa izolacyjna 1 elementy złącza śrubowego 2, 3 złącze śrubowe 4 rama wózka 5 płyta dociskowa 6 prowadnica osiowa 7 końcówka prowadnicy osiowej 8 uzębienie płyty zębatej 11 9 uzębienie końcówki 8 prowadnicy 7 10 płyta zębata 11 czop płyty zębatej bolec gwintowany 13 tuleja czopa otwór ustalający w ramie wózka 5 15 otwory w 6, 7, tuleja bolca gwintowanego powierzchnia w 6, 11 składowe siły występ warstwy izolacyjnej 1 warstwy tkaniny DF F U I, II, III. IV 9

11 Zastrzeżenia patentowe 1. Urządzenie do izolowania poddawanych rozciąganiu, ściskaniu i przesuwaniu połączeń pomiędzy doprowadzającymi prąd elementami konstrukcyjnymi pojazdów szynowych mających obrotową ramę wózka (5) i prowadnicę osiową (7), które poprzez umieszczoną między płytą dociskową (6) i usytuowaną w ramie wózka (5) płytą zębatą (10) za pomocą przynajmniej jednego złącza śrubowego (13) są siłowo zamocowane do ramy wózka (5), przy czym uzębienie (10) końcówki (8) prowadnicy osiowej (8) zazębia się z uzębieniem (9) płyty zębatej (11), znamienne tym, że płyta zębata (11) i płyta dociskowa (6) na swych zwróconych w kierunku ramy wózka (5) względnie końcówki (8) mają powierzchnię dociskową (DF), z którą jest połączona za pomocą klejenia warstwa izolacyjna (1) o grubości od 0,8 do 3 mm złożona z włókien szklanych i żywicy, przy czym warstwa izolacyjna (1) jest dodatkowo za pomocą klejenia połączona nierozłącznie z ramą wózka (5) względnie końcówką (8) prowadnicy osiowej (7) oraz, że przynajmniej jeden bolec gwintowany jest umieszczony w izolującej tulei (14) z policzterofluoroetylenu. 2. Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że warstwa izolacyjna (1) ma obwodowy występ (U) wystający od 1 do 3 mm ponad wymiary powierzchni dociskowej (DF) płyty dociskowej (6) względnie płyty zębatej (11). 3. Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że złącze klejowe warstwy izolacyjnej (1) i płyty dociskowej (6) i płyty zębatej (11) składa się z kleju reaktywnego. 10

12 4. Urządzenie według zastrzeżenia 1 do 3, znamienne tym, że klej reaktywny składa się ze związku żywicy i utwardzaczy. 5. Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że włókienka włókna szklanego połączenia mają średnicę od 4 do 17 μm. 6. Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że połączenie składa się żywicy i osadzonej w matrycy żywicy warstwy tkaniny z włókien szklanych o średnicy wynoszącej od 4 do 17 μm i ciężarze powierzchniowym około 580 g/m 2, przy czym masowy udział żywicy wynosi około 570 g/m Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że połączenie zawiera impregnowane żywicą i wzajemnie połączone żywicą warstwy tkaniny, a mianowicie przynajmniej dwie warstwy tkaniny usytuowane względem siebie o 0 0 /90 0 o ciężarze powierzchniowym wynoszącym od 160 do 280 g/m 2, przy czym masowy udział żywicy wynosi od 322 do 552 g/m Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że połączenie zawiera trzy impregnowane żywicą i wzajemnie połączone żywicą warstwy tkaniny, a mianowicie obrócone względem siebie o 0 0 /90 0 pierwszą warstwę tkaniny (I) o ciężarze powierzchniowym wynoszącym od 163 do 580 g/m 2, i drugą warstwę tkaniny (II) obróconą w stosunku do pierwszej warstwy tkaniny (I) o 45 0 /45 0 o ciężarze powierzchniowym wynoszącym od 163 do 580 g/m 2, i obróconej o 0 0 /90 0 trzecią warstwę tkaniny (III) o ciężarze powierzchniowym od 161 do 580 g/m 2, przy czym masowy udział żywicy wynosi od 161 do 580 g/m Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że połączenie składa 11

13 się z czterech impregnowanych żywicą i połączonych za pomocą żywicy warstw tkaniny, a mianowicie z pierwszej warstwy tkaniny (I) ułożonej w stosunku do pozostałych o 0 0 /90 0 o ciężarze powierzchniowym wynoszącym od 163 do 580 g/m 2, i usytuowanych pod kątem 45 0 /45 0 w stosunku pierwszej warstwy tkaniny (I) drugiej i trzeciej warstwy tkaniny (II, III) o ciężarze powierzchniowym wynoszącym 163 do 580 g/m 2 i usytuowanej 0 kątem 0 0 /90 czwartej warstwy tkaniny (IV) o ciężarze powierzchniowym wynoszącym od 163 do 580 g/m 2, przy czym masowy udział żywicy w każdej warstwie wynosi od 161 do 573 g/m Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że do impregnacji tkaniny zawierającej włókna szklane stosuje się żywicę epoksydową, żywicę poliamidową lub żywicę fenolową. 11. Urządzenie według zastrzeżenia 1, znamienne tym, że tuleja (17) jest wykonana z policzterofluoroetylenu i ma grubość ścianki wynoszącą od 1,5 do 3 mm. 12. Urządzenie według zastrzeżenia 1 lub 11, znamienne tym, że tuleja (17) jest wieloczęściowa. 13. Urządzenie według zastrzeżenia 1 i 11, znamienne tym, że warstwa izolacyjna (1) i tuleja (17) mają oporność izolacji wynoszącą, co najmniej 1 GΩ, wytrzymałość na ściskanie powierzchniowe 60 N/mm 2 i minimalny współczynnik tarcia w stosunku do metalu wynoszący 0,15. 12

14 EP B1 8

15 EP B1 9

16 EP B1 10

17 EP B1 11

18 DOKUMENTY UWZGLĘDNIONE W OPISIE Poniższa lista dokumentów sporządzona przez Zgłaszającego służy informacji czytelników i nie stanowi składników europejskich dokumentów patentowych. Jest wynikiem większej staranności; EPA nie ponosi żadnej odpowiedzialności za ewentualne błędy lub opuszczenia. Dokumenty patentowe uwzględnione w opisie DE C [0002] DE A1 [0002] DE A1 [0002] DE A1 [0002] DE A1 [0002] DE C2 [0002] 13