DISPOSITIVO, MÉTODO Y APARATO PARA ELEVAR UN RAIL DE VÍA FÉRREA.

Dispositivo (100; 1100; 1100') de elevación de un rail ferroviario para elevar un rail de vía férrea (210),

teniendo el rail (210) una sección de cabeza soportada por una sección del alma, y teniendo la sección de cabeza dos caras inferiores, una a cada lado de la sección del alma, comprendiendo el dispositivo (100; 1100; 1100'): un brazo (105; 1105); y un rodillo (110; 1110) montado de forma giratoria en el brazo (105; 1105); pudiendo girar el brazo (105; 1105) con objeto de llevar el rodillo (110; 1110) a apoyarse sobre una parte de una de dichas caras inferiores de la cabeza del rail, de tal manera que el rodillo (110; 1110) ejerce una fuerza de elevación sobre dicha cara inferior de la cabeza del rail; caracterizado por medios de fijación (160; 2000; 5000) que pueden funcionar para fijar de forma liberable el dispositivo (100; 1100; 1100') a un conjunto de bloqueo del rail; y porque el dispositivo es tal que solamente una de dichas dos caras inferiores de la cabeza del rail entra en contacto con el dispositivo durante la elevación del rail

La presente invención se refiere a un dispositivo, un método y un aparato para elevar un rail de vía férrea.

Existen diferentes maneras de unir entre sí raíles de vía férrea para formar las vías. Una de dichas maneras es atornillar los raíles entre sí para formar la vía unida. En esta clase de vía, se colocan tramos de rail, normalmente de unos 20 metros de longitud, y se fijan en posición. En el Reino Unido los tramos de vía se fijan habitualmente a traviesas, y en EE.UU. se fijan habitualmente con tirantes transversales, o simplemente tirantes. Una vez colocados, a continuación se unen los tramos de vía con placas de acero, conocidas como eclisas o bridas de unión.

Se dejan deliberadamente pequeñas separaciones entre los raíles, que se conocen como juntas de dilatación, para permitir la dilatación térmica de los raíles en tiempo cálido. Adicionalmente, los orificios a través de los cuales pasan los pernos de las eclisas son normalmente ovalados para permitir la dilatación.

Salvo que se mantenga adecuadamente, la vía unida proporciona una marcha característica con sacudidas, ruidosa y poco práctica debido a la presencia de las juntas de dilatación, y es inadecuada para trenes de alta velocidad debido a que es demasiado débil.

La industria ferroviaria utiliza habitualmente un rail soldado de forma continua (CWR, Continuously Welded Rail) en todas las vías principales. En esta clase de vía, los raíles se sueldan entre sí a lo largo de varios kilómetros, para formar un rail largo continuo. Esto evita la necesidad de separaciones de dilatación, y gracias a que existen pocas juntas el rail es muy fuerte y proporciona una superficie lisa para la marcha a alta velocidad. Debido a su fortaleza, los trenes que viajan sobre vías soldadas pueden viajar a altas velocidades y con menos fricción. Los raíles soldados son más costosos de tender que las vías unidas, pero son significativamente más baratos de mantener.

Tal como se ha mencionado anteriormente, los raíles se dilatan en tiempo cálido (y se contraen en tiempo frío). Puesto que la vía soldada tiene pocas juntas de dilatación, en un tiempo cálido resultaría deformada y provocaría un descarrilamiento. Para compensar la dilatación térmica en el rail soldado, éste se coloca con una tensión significativa. Este proceso se conoce normalmente como solicitación, y asegura que el rail no se dilatará mucho más en un tiempo cálido posterior.

La carga aplicada al rail para producir la tensión se calcula de manera que, a una temperatura determinada localmente, el rail se dilatará para reducir la tensión a cero. Esta temperatura se conoce como la temperatura sin tensión (SFT, stress free temperature). La SFT varía entre países, y en el Reino Unido es normalmente de 27°C.

La figura 1A de los dibujos adjuntos es un diagrama que muestra un método para tensar tramos de rail.

Se colocan dos tramos de rail -10- y -20- sobre una serie de traviesas. Los tramos de rail se colocan de manera que existe una separación calculada -30- entre los extremos cortados. La separación se calcula en base a la SFT, y al coeficiente de dilatación del rail. Cada tramo del rail -10-, -20- mostrado en la figura 1A tiene 900 metros de largo, si bien el tramo de rail puede ser de cualquier longitud. El extremo -40-, -50- de cada tramo de rail -10-, -20- más alejado de la separación -30-, se sujeta sobre las traviesas a lo largo de una longitud de más de 20 m. Esto se conoce como la longitud de anclaje. Se acoplan máquinas de tensado (normalmente hidráulicas) a los extremos libres de los raíles -60-, -70- y se tira de cada rail hacia el otro con una fuerza de unas 60 toneladas. Esta fuerza puede variar dependiendo del tipo de rail y de las condiciones del lugar concreto. Esta fuerza de tracción alarga los tramos -10-, -20- de rail hasta que los extremos libres -60-, -70- se tocan. Una vez que los extremos libres se tocan, pueden soldarse entre sí para formar un tramo de rail continuo.

La figura 1B de los dibujos adjuntos es un gráfico que muestra la distribución del alargamiento del rail a lo largo del tramo no sujeto de un rail en una situación ideal (línea continua), y en una situación práctica (línea de trazos). Idealmente, el alargamiento en el tramo de rail está distribuido homogéneamente a lo largo del tramo no sujeto. Sin embargo, en la práctica, la fricción entre el tramo de rail y los herrajes de las traviesas hace que la mayor parte del alargamiento se produzca cerca del punto de tensado (el extremo libre inicialmente). La consecuencia de esto es concentrar la carga lo más cerca de la separación, y por lo tanto generar sobretensión en el rail en la soldadura. Esto puede conducir a roturas del rail. En el otro extremo, lo más cerca del anclaje, el rail puede estar destensado y puede curvarse en tiempo cálido debido a la dilatación térmica.

Para reducir estos efectos de fricción, la práctica actual es utilizar rodillos, separados intermitentemente a lo largo del tramo no sujeto, durante la operación de tensado. Además, si la vía es curva, se utilizan rodillos laterales adicionales para mantener el rail en la posición correcta y para resistir la tendencia del rail a desplazarse hacia el centro de curvatura.

En esta práctica actual, se eleva el rail por medio de gatos, se introducen los rodillos bajo la parte inferior del rail, y se bajan los gatos. Los rodillos utilizados en la práctica actual son dispositivos simples montados sobre placas planas. Alternativamente, tal como se utilizan en Francia, los rodillos pueden ser trozos de barras de acero situados entre el rail y la parte superior de la traviesa de hormigón.

Existen una serie de problemas con la práctica actual mencionada anteriormente.

La utilización de gatos, rodillos y rodillos laterales independientes es poco práctica y, como resultado, el proceso de tensado del rail precisa tiempo y es costoso. En primer lugar, la utilización de piezas de equipo independientes puede requerir involucrar varias personas para coordinar la etapa de elevación del rail, de colocación de los rodillos y de los rodillos laterales, y la etapa de descenso del rail. La elevación de un rail pesado y la colocación de los rodillos por debajo es una operación peligrosa para las manos, que pueden quedar atrapadas.

Aunque los rodillos existentes disminuyen la fricción en una cantidad significativa que de lo contrario se opondría al alargamiento del rail, siguen ejerciendo cierta resistencia al movimiento libre del rail. Los rodillos existentes normalmente se apoyan sobre la cara inferior de la base (o pie) del rail. Esta cara inferior está normalmente cerca del suelo cuando el rail está en su posición de trabajo, y por lo tanto está sometida a corrosión y puede recoger desechos. Rodar sobre esta superficie no es lo ideal.

El documento GB 2334692 da a conocer una herramienta de elevación de un rail de vía férrea que tiene un mango en un extremo, y un sistema de garras en el otro extremo. Durante su utilización, las garras son colocadas alrededor de la parte de cabeza de una sección del rail, y al levantar el mango se provoca que las garras sujeten el rail para una elevación segura. Dicha herramienta requiere la simple elevación del rail a mano y, como resultado, pueden ser elevados solamente tramos muy pequeños durante un periodo de tiempo razonable. Además, junto con esta herramienta de elevación del rail deben utilizarse rodillos y rodillos laterales independientes. Tal como se ha mencionado anteriormente, es poco práctico tener que utilizar rodillos y rodillos laterales independientes.

Los documentos US 1663061 y GB 1035743 dan a conocer herramientas de elevación de rail de vía férrea que incorporan un simple mecanismo de palanca, mediante el cual puede ser elevado a mano un rail de vía férrea. Es necesario utilizar rodillos y rodillos laterales independientes junto con estas herramientas de elevación de raíles. Tal como se ha mencionado anteriormente, es poco práctico tener que utilizar rodillos y rodillos laterales independientes.

Los documentos WO 01/96663 y FR 2488577 dan a conocer aparatos de sujeción de rodillos para ser utilizados en la elevación de un rail de vía férrea. El aparato comprende un par de conjuntos paralelos distanciados de rodillos elevadores. En el caso del documento WO 01/96663, cada rodillo gira sobre un eje fundamentalmente vertical. En el caso del documento FR 2488577, cada rodillo gira sobre un eje fundamentalmente horizontal.

En cada caso, los conjuntos... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo (100; 1100; 1100') de elevación de un rail ferroviario para elevar un rail de vía férrea (210), teniendo el rail (210) una sección de cabeza soportada por una sección del alma, y teniendo la sección de cabeza dos caras inferiores, una a cada lado de la sección del alma, comprendiendo el dispositivo (100; 1100; 1100'):

un brazo (105; 1105); y

un rodillo (110; 1110) montado de forma giratoria en el brazo (105; 1105);

pudiendo girar el brazo (105; 1105) con objeto de llevar el rodillo (110; 1110) a apoyarse sobre una parte de una de dichas caras inferiores de la cabeza del rail, de tal manera que el rodillo (110; 1110) ejerce una fuerza de elevación sobre dicha cara inferior de la cabeza del rail;

caracterizado por medios de fijación (160; 2000; 5000) que pueden funcionar para fijar de forma liberable el dispositivo (100; 1100; 1100') a un conjunto de bloqueo del rail; y

porque el dispositivo es tal que solamente una de dichas dos caras inferiores de la cabeza del rail entra en contacto con el dispositivo durante la elevación del rail.

2. Dispositivo, según la reivindicación 1, en el que el brazo (105; 1105) puede funcionar para girar, de manera que el rodillo (110; 1110) se pone en contacto directo con el rail (210).

3. Dispositivo, según la reivindicación 1 ó 2, en el que el rodillo (110; 1110) tiene una cara exterior con una anchura que se prolonga en paralelo al eje de rotación del rodillo, y en el que el rodillo (110; 1110) está montado de manera que dicha anchura es paralela sustancialmente a la parte de dicha cara inferior cuando el rodillo (110; 1110) es llevado a soportar la misma.

4. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el rodillo (110; 1110) está montado de manera que su eje de rotación es sustancialmente perpendicular a un eje longitudinal del rail

(210) cuando el rodillo (110; 1110) es llevado a soportar el rail (210).

5. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el rodillo (110; 1110) puede funcionar, cuando ejerce una fuerza de elevación sobre el rail (210), para ejercer una fuerza de mantenimiento de la posición sobre el rail (210) con objeto de resistir el movimiento del rail (210).

6. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además:

medios de transmisión (120; 230; 1120, 1230) que funcionan para transmitir una fuerza al brazo (105; 1105) para hacer girar el brazo (105; 1105)

7. Dispositivo, según la reivindicación 6, en el que los medios de transmisión (120, 230; 1120, 1230) comprenden un árbol (120; 1120) acoplado al brazo (105; 1105).

8. Dispositivo, según la reivindicación 7, en el que el árbol (120; 1120) está montado en un cojinete axial (1122, 1124).

9. Dispositivo, según la reivindicación 7, en el que el árbol (120; 1120) está montado en dos cojinetes axiales (1122, 1124).

10. Dispositivo, según la reivindicación 8 ó 9, en el que el árbol (120; 1120) está montado en uno,

o en ambos cojinetes axiales (1122, 1124) de manera que el árbol (120; 1120) puede funcionar para ser desplazado axialmente.

11. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en el que el árbol (120; 1120) está montado con un cojinete de empuje.

12. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en el que el árbol (120; 1120) está montado con dos cojinetes de empuje.

13. Dispositivo, según la reivindicación 11 o 12, en el que dichos cojinetes de empuje o uno de los mismos, están montados para limitar el movimiento axial del árbol (120; 1120).

14. Dispositivo, según la reivindicación 11, 12 o 13, en el que los cojinetes de empuje o uno de los mismos, están montados de ese modo para permitir que el rodillo (110; 1110) ejerza dicha fuerza de mantenimiento de la posición.

15. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 14, en el que dichos medios de transmisión (120, 230; 1120, 1230) comprenden además un mango o una palanca (230; 1230) acoplable temporalmente a dicho árbol (120; 1120).

16. Dispositivo, según la reivindicación 15, en el que dicho mango o palanca (230; 1230) está configurado de manera que una fuerza aplicada con la mano al mango o a la palanca (230; 1230) genera una fuerza de elevación.

17. Dispositivo, según la reivindicación 6, que comprende además:

un motor acoplado a los medios de transmisión (120, 230; 1120, 1230) y puede funcionar para generar la fuerza de rotación.

18. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el medio de fijación (160; 2000; 5000) puede funcionar para fijar el dispositivo (100; 1100; 1100') a una parte de cuerpo envolvente del dispositivo de sujeción del conjunto de sujeción del rail.

19. Dispositivo, según la reivindicación 18, en el que el medio de fijación (160; 2000; 5000) puede funcionar para fijar el dispositivo a la parte de cuerpo envolvente del dispositivo de sujeción, de manera que puede permanecer un dispositivo de sujeción del rail en el interior de la parte de cuerpo envolvente del dispositivo de sujeción del rail.

20. Dispositivo (100; 1100; 1100'), según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que los medios de fijación (160; 2000; 5000) comprenden un mango de bloqueo (160) que puede funcionar para fijar y liberar el dispositivo.

21. Dispositivo, según la reivindicación 20, en el que el mango de bloqueo (160) puede funcionar manualmente.

22. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el rodillo (110; 1110) comprende un cojinete.

23. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además: medios de limitación de la rotación, que pueden funcionar para limitar la rotación del brazo (105; 1105).

24. Dispositivo, según la reivindicación 23, en el que el medio de limitación de la rotación puede funcionar para limitar la rotación del brazo (105; 1105) de manera que el brazo (105; 1105) puede funcionar para girar desde una posición horizontal, con un ángulo de rotación .

25. Dispositivo, según la reivindicación 24, en el que  es mayor de 90 grados.

26. Dispositivo, según la reivindicación 25, en el que  es de 100 grados.

27. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 23 a 26, en el que dicho medio de limitación de la rotación comprende un elemento situado en la trayectoria de rotación del brazo (105; 1105).

28. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 23 a 26, en el que dicho medio de limitación de la rotación comprende medios de bloqueo que pueden funcionar para bloquear temporalmente el brazo (105; 1105) en una posición fija.

29. Método de elevación de un rail de vía férrea para elevar un rail (210) de vía férrea, comprendiendo el método: hacer girar el brazo (105; 1105) del dispositivo (100; 1100; 1100'), según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, para llevar el rodillo (110; 1110) a soportar el rail (210) de manera que el rodillo (110; 1110) ejerza una fuerza de elevación sobre el mismo.

30. Aparato de elevación de rail de vía férrea para elevar un rail (210) de vía férrea, comprendiendo el aparato dos de dichos dispositivos (100; 1100; 1100'), según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el rail (210) tiene una primera y una segunda caras inferiores en lados opuestos del rail (210), y en el que el brazo (105; 1105) de un primer dispositivo de dichos dispositivos (100; 1100; 1100') puede funcionar para girar de manera que el rodillo (110; 1110) del primer dispositivo (100; 1100; 1100') es llevado a soportar una parte de dicha primera cara inferior, y en el que el brazo (105; 1105) de un segundo dispositivo de los mencionados dispositivos (100; 1100; 1100') pueden funcionar para girar de manera que el rodillo (110; 1110) del segundo dispositivo (100; 1100; 1100') es llevado a soportar una parte de la segunda cara inferior.

31. Aparato, según la reivindicación 30, en el que dichos primer y segundo dispositivos (100; 1100; 1100') puede funcionar para ejercer simultáneamente sus respectivas primera y segunda fuerzas de elevación.

32. Aparato, según la reivindicación 31, en el que la suma de las mencionadas primera y segunda fuerzas de elevación es, como mínimo, igual a la fuerza requerida para elevar el rail (210).