МОДУЛЬНАЯ ОПОРНАЯ РАМА ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ВАГОНА
MODULAR SUPPORT FRAME FOR EQUIPMENT OF RAILWAY CAR

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ
Данная заявка притязает на приоритет предварительной заявки на патент США № 61/644521, поданной 9 мая 2012 года и озаглавленной “Modular Support Frame for Railway Vehicle Equipment” («Модульная опорная рама для оборудования железнодорожного вагона»).
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к опорным рамам для механического оборудования и, более точно, опорным рамам для обеспечения опоры для таких механических устройств для железнодорожных вагонов и аналогичных транспортных средств, как воздушные компрессоры, двигатели и аналогичное оборудование.
ОПИСАНИЕ УРОВНЯ ТЕХНИКИ, ИМЕЮЩЕГО ОТНОШЕНИЕ К ИЗОБРЕТЕНИЮ
Можно найти многочисленные примеры опорных или монтажных рам для механического оборудования или других компонентов. В патенте США № 3918850 на имя Bridigum раскрыта монтажная рама для обеспечения упругой опоры для мотор-компрессора железнодорожного вагона под вагоном. Рама содержит один продольный элемент, который соединяет два трубчатых концевых элемента и промежуточный элемент. Компоненты, такие как электродвигатель и/или воздушный компрессор, смонтированы на раме посредством кронштейнов. В патенте США № 5074122 на имя Babin и др. раскрыта система кондиционирования воздуха для железнодорожного состава. Компоненты системы расположены внутри корпуса, состоящего из стенок, для образования модульного узла, который устанавливают под полом железнодорожного вагона.
В патенте США № 5965949 на имя Fukuda и др. раскрыт генератор с приводом от двигателя. Компоненты генератора расположены внутри рамной конструкции, состоящей из цельных вертикальных элементов и ручек, которые соединены посредством цельных опорных элементов и боковых балок, прикрепленных к вертикальным элементам.
В патенте Китая на полезную модель № CN 201787288 на имя Li раскрыта система кронштейнов трубчатой формы, предназначенная для соединения конструктивных трубчатых элементов рамы. Система включает в себя трубы, шарнирно соединенные друг с другом посредством крепежных деталей, проходящих через пластины, простирающиеся от труб. Конструктивные трубчатые элементы размещены в трубе и зажаты посредством крепежной детали.
В патенте Китая на полезную модель № CN 201206324 на имя Liu и др. раскрыта решетчатая несущая рама, в которой конструктивные элементы рамы соединены посредством приваривания элементов к соединительным стальным петлям.
В патенте США № 3272582 на имя Anderson и др. раскрыты элементы конструкции для создания монтажных шкафов, которые образованы из элементов конструкции, работающих на сжатие. Элементы конструкции, работающие на сжатие, соединены посредством угловых элементов, шарнирных соединений и Т-образных элементов, которые имеют полки, простирающиеся вдоль разных осей, которые вставлены в концы элементов конструкции, работающих на сжатие, для соединения элементов конструкции, работающих на сжатие, с угловыми элементами, шарнирами и Т-образными элементами.
В публикации заявки на патент США № 2004/0057845 на имя Skinner раскрыт монтажный кронштейн для компрессора, который включает в себя установочный элемент и раскос, которые соединены друг с другом на их концах посредством технологии обжатия.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с одним вариантом осуществления разработана опорная рамная конструкция, пригодная для обеспечения опоры для воздушного компрессора или аналогичного механического оборудования. Опорная рамная конструкция может представлять собой модульный узел, предназначенный для крепления к конструкции большего размера, такой как железнодорожный вагон. В соответствии с одним примером опорная рама может быть изготовлена из множества конструктивных элементов, которые соединены на их соответствующих концах угловыми кронштейнами, к которым концы конструктивных элементов прикреплены, например, путем обжатия.
В соответствии с другим вариантом осуществления опорная рама, предназначенная для крепления механических устройств к кузову железнодорожного вагона, содержит множество трубчатых элементов рамы и множество соединительных кронштейнов, соединяющих трубчатые элементы рамы для образования трехмерной конструкции. Соединительные кронштейны содержат полочные элементы, предназначенные для приема соответствующих концов трубчатых элементов рамы для образования трехмерной конструкции. Концы трубчатых элементов рамы обжаты для крепления к полочным элементам соединительных кронштейнов.
Соединительные кронштейны могут представлять собой угловые кронштейны для соединения трубчатых элементов рамы для образования трехмерной конструкции прямоугольной формы. Угловые кронштейны, расположенные с верхней стороны трехмерной конструкции прямоугольной формы, могут быть выполнены с возможностью присоединения к кузову железнодорожного вагона. Угловые кронштейны могут содержать три по существу ортогональных полочных элемента для соединения трех трубчатых элементов рамы для образования угла трехмерной конструкции прямоугольной формы. В полочных элементах образованы принимающие отверстия для трубчатых элементов рамы, и концы трубчатых элементов рамы обжаты в их заданном положении в отверстиях. Концы трубчатых элементов рамы могут быть обжаты для образования торцевых фланцев для фиксации данных концов в отверстиях.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления разработан модульный узел с опорной рамой, предназначенный для крепления к кузову железнодорожного вагона. Модульный узел с опорной рамой по существу содержит опорную раму, содержащую множество трубчатых элементов рамы и множество соединительных кронштейнов, соединяющих трубчатые элементы рамы для образования трехмерной конструкции. Соединительные кронштейны содержат полочные элементы, предназначенные для приема соответствующих концов трубчатых элементов рамы для образования трехмерной конструкции. Концы трубчатых элементов рамы обжаты для крепления к полочным элементам соединительных кронштейнов. Трубчатые элементы рамы служат опорой для механического устройства, такого как воздушный компрессор, приводимый в действие приводным двигателем.
Соединительные кронштейны могут представлять собой угловые кронштейны для соединения трубчатых элементов рамы для образования трехмерной конструкции прямоугольной формы. Угловые кронштейны, расположенные с верхней стороны трехмерной конструкции прямоугольной формы, могут быть выполнены с возможностью присоединения к кузову железнодорожного вагона. Угловые кронштейны могут содержать три по существу ортогональных полочных элемента для соединения трех трубчатых элементов рамы для образования угла трехмерной конструкции прямоугольной формы. В полочных элементах образованы принимающие отверстия для трубчатых элементов рамы, и концы трубчатых элементов рамы обжаты в их заданном положении в отверстиях. Концы трубчатых элементов рамы могут быть обжаты для образования торцевых фланцев для фиксации данных концов в отверстиях.
Еще один вариант осуществления направлен на способ образования модульного узла с опорной рамой, включающий следующие этапы: выполнение множества трубчатых элементов рамы; соединение трубчатых элементов рамы друг с другом посредством использования множества соединительных кронштейнов так, чтобы трубчатые элементы рамы образовали трехмерную конструкцию, при этом соединительные кронштейны содержат полочные элементы, выполненные с возможностью приема соответствующих концов трубчатых элементов рамы для образования трехмерной конструкции; присоединение соответствующих концов трубчатых элементов рамы к полочным элементам; и обжатие концов трубчатых элементов рамы для крепления к полочным элементам соединительных кронштейнов.
Способ может дополнительно включать закрепление механического устройства между трубчатыми элементами рамы. Механическое устройство может представлять собой, например, воздушный компрессор, приводимый в действие приводным двигателем. Соединительные кронштейны могут представлять собой угловые кронштейны для соединения трубчатых элементов рамы для образования трехмерной конструкции прямоугольной формы. Угловые кронштейны, расположенные с верхней стороны трехмерной конструкции прямоугольной формы, могут быть выполнены с возможностью присоединения к кузову железнодорожного вагона. Угловые кронштейны могут содержать три по существу ортогональных полочных элемента для соединения трех трубчатых элементов рамы для образования угла трехмерной конструкции прямоугольной формы. В полочных элементах могут быть образованы принимающие отверстия для трубчатых элементов рамы, и способ может дополнительно включать обжатие концов трубчатых элементов рамы в их заданном положении в отверстиях. Концы трубчатых элементов рамы могут быть обжаты для образования торцевых фланцев для фиксации данных концов в отверстиях.
Дополнительные детали и преимущества различных вариантов осуществления, подробно описанных в данном документе, станут ясными при рассмотрении нижеприведенного подробного описания данных различных вариантов осуществления совместно с сопровождающими чертежами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 представляет собой вид в перспективе воздушного компрессора и приводного двигателя, опирающихся на модульную опорную раму в соответствии с одним вариантом осуществления.
Фиг. 2 представляет собой вид в плане воздушного компрессора и приводного двигателя, опирающихся на модульную опорную раму, показанную на фиг. 1.
Фиг. 3 представляет собой вертикальный вид воздушного компрессора и приводного двигателя, опирающихся на модульную опорную раму, показанную на фиг. 1.
Фиг. 4 представляет собой вид с торца воздушного компрессора и приводного двигателя, опирающихся на модульную опорную раму, показанную на фиг. 1.
Фиг. 5 представляет собой изолированный вид в перспективе модульной опорной рамы, показанной на фиг. 1.
Фиг. 6 представляет собой вид в перспективе углового кронштейна, используемого в модульной опорной раме, показанной на фиг. 1.
Фиг. 7 представляет собой выполненное по линии 7-7 на фиг. 6 сечение углового кронштейна, показанного на фиг. 6.
Фиг. 8 представляет собой вид в перспективе верхней части модульной опорной рамы, показанной на фиг. 1.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Для целей нижеприведенного описания используемые термины, относящиеся к ориентации в пространстве, должны относиться к упоминаемому варианту осуществления в том виде, как он ориентирован на сопровождающих чертежах или же описан в нижеприведенном подробном описании. Однако следует понимать, что варианты осуществления, описанные в дальнейшем, могут подвергаться многим альтернативным изменениям и принимать многие альтернативные конфигурации. Также следует понимать, что определенные компоненты, устройства и элементы/признаки, проиллюстрированные на сопровождающих чертежах и описанные в данном документе, приведены только в качестве примера и не должны рассматриваться как ограничивающие.
Как показано на фиг. 1-4, модульный узел 10 с опорной рамой по существу содержит комбинированную или модульную опорную раму 100, которая собрана и приспособлена для обеспечения опоры для механических элементов или устройств, таких как воздушный компрессор 20, приводимый в действие приводным двигателем 30. Воздушный компрессор 20 и приводной двигатель 30 показаны в качестве приводимого в качестве примера, механического оборудования, которое может опираться на опорную раму 100, и не должны рассматриваться как ограничивающие или исчерпывающие по отношению к типам механического оборудования, которое может опираться на опорную раму 100. Соответствующие воздушный компрессор 20 и приводной двигатель 30 можно обнаружить в заявке на патент США № 13/350,980, поданной 16 января 2012 года и озаглавленной Oil-Free Air Compressor for Rail Vehicles (Безмасляный воздушный компрессор для железнодорожных вагонов), описание которой включено в данный документ путем ссылки.
Детали модульной опорной рамы 100 (в дальнейшем - «опорная рама 100») показаны на фиг. 5-7. Опорная рама 100 служит опорой для воздушного компрессора 20 и приводного двигателя 30 и по существу выполнена в виде опорной конструкции, которая может быть прикреплена к кузову 50 железнодорожного вагона, который схематически показан на фиг. 4. Опорная рама 100 по существу образована из множества трубчатых элементов 110 рамы и множества соединительных кронштейнов 120, соединяющих трубчатые элементы 110 рамы для образования трехмерной конструкции. Соединительные кронштейны 120 содержат отдельные полочные элементы 122 для приема соответствующих концов 112 трубчатых элементов 110 рамы для образования трехмерной конструкции. Концы 112 трубчатых элементов 110 рамы обжаты для крепления к полочным элементам 122 соединительных кронштейнов 120. Несмотря на то что обжатие описано в данном документе как желательный способ крепления для обеспечения крепления концов 112 трубчатых элементов 110 рамы к полочным элементам 122, данный способ крепления не следует рассматривать как «исчерпывающий» возможные способы крепления, которые могут быть использованы для крепления концов 112 трубчатых элементов 110 рамы к полочным элементам 122. В качестве примеров механические крепежные элементы, сварка и аналогичные способы представляют собой пригодные способы крепления, предназначенные для крепления концов 112 трубчатых элементов 110 рамы к полочным элементам 122.
Соединительные кронштейны 120 выполнены в виде угловых кронштейнов, предназначенных для соединения трубчатых элементов 110 рамы для образования трехмерной конструкции прямоугольной формы. Угловые соединительные кронштейны 120, расположенные с верхней стороны 102 трехмерной конструкции прямоугольной формы, образованной опорной рамой 100, могут быть выполнены с возможностью присоединения к кузову 50 железнодорожного вагона, который схематически показан на фиг. 4. Угловые соединительные кронштейны 120 могут содержать три (3) по существу ортогональных полочных элемента 122 для соединения трех (3) трубчатых элементов 110 рамы для образования угла 104 трехмерной конструкции прямоугольной формы, образованной опорной рамой 100. В полочных элементах 122 образованы принимающие отверстия 124 для приема трубчатых элементов 110 рамы. В частности, соответствующие концы 112 трубчатых элементов 110 рамы обжаты в их заданном положении в отверстиях 124. Концы 112 трубчатых элементов 110 рамы могут быть обжаты для образования торцевых фланцев 114 для фиксации концов 112 в отверстиях 124. Открытые концы 112 трубчатых элементов 110 рамы могут быть герметично закрыты съемными или постоянно установленными торцевыми заглушками 116. В качестве примера пластиковые торцевые заглушки 116 могут быть установлены в открытых концах 112 трубчатых элементов 110 рамы посредством соединения с защелкиванием или простого соединения с фрикционной посадкой.
Соответствующие трубчатые элементы 110 рамы имеют упорные фланцы 126, которые образованы со стороны, противоположной по отношению к торцевым фланцам 114, и которые или образованы перед обжатием концов 112 трубчатых элементов 110 рамы, или образованы в результате процесса обжатия. Обжатые концы 112 трубчатых элементов 110 рамы и противоположные упорные фланцы 126 служат опорой для торцевых фланцев 114, так что торцевые фланцы 114 будут расположены между обжатыми концами 112 и упорными фланцами 126. Угловые соединительные кронштейны 120, расположенные с верхней стороны 102 трехмерной конструкции прямоугольной формы, образованной опорной рамой 100, могут быть образованы с верхними полками 130, в которых образованы отверстия или щели 132, используемые для присоединения опорной рамы 100 к кузову железнодорожного вагона (не показано). Однако, как проиллюстрировано на чертежах, верхние полки 130 могут представлять собой отдельные полочные элементы, которые прикреплены к трубчатым элементам 110 рамы, образующим или определяющим верхний конец 102 опорной рамы 100. Например, образованные отдельно, верхние полки 130 могут быть прикреплены к соответствующим фланцам 134, предусмотренным на кузове 50 железнодорожного вагона, для крепления модульной опорной рамы 100 к кузову 50 железнодорожного вагона.
Как общий технологический процесс обжатие может разделено на два вида. Обжатие первого вида предусматривает продавливание обрабатываемой детали через ограничивающую обжимку для уменьшения ее диаметра аналогично технологическому процессу волочения проволоки. Это также может названо «обжатием трубы». Второй вид предусматривает использование двух или более обжимок, применяемых для осаживания круглой обрабатываемой детали до меньшего диаметра. Данный технологический процесс обычно называют «ротационным обжатием». Диаметр труб может быть уменьшен для обеспечения возможности исходной подачи трубы через обжимку, чтобы затем вытянуть трубу с другой стороны, посредством использования ротационно-ковочной машины, что обеспечивает возможность их волочения на волочильном стане. Обжатие обычно используется для обеспечения крепления фитингов к трубам или кабелям. Во время сборки компоненты соединяются вместе по свободной неплотной посадке, и механический или гидравлический инструмент выполняет сжатие и деформирование фитинга, что обеспечивает создание неразъемного соединения.
Что касается данной модульной опорной рамы 100, то опорная рама 100 создана посредством выполнения множества трубчатых элементов 110 рамы. Концы 112 трубчатых элементов 110 рамы вставлены в принимающие отверстия 124 в полочных элементах 122 соответствующих угловых соединительных кронштейнов 120 для соединения трубчатых элементов 110 рамы друг с другом посредством использования множества угловых соединительных кронштейнов 120. Трубчатые элементы 110 рамы и соединительные кронштейны 120 образуют трехмерную конструкцию, такую как трехмерная прямоугольная конструкция, подобная показанной. Когда концы 112 трубчатых элементов 110 рамы будут вставлены в принимающие отверстия 124 в полочных элементах 122 соответствующих угловых соединительных кронштейнов 120, концы 112 могут быть обжаты для образования торцевых фланцев 114, которые препятствуют выходу концов 112 из полочных элементов 122. Как было отмечено ранее, соответствующие трубчатые элементы 110 рамы имеют упорные фланцы 126, образованные со стороны, противоположной по отношению к торцевым фланцам 114, которые или образованы перед обжатием концов 112 трубчатых элементов 110 рамы, или образованы в результате процесса обжатия. Обжатые концы 112 трубчатых элементов 110 рамы и противоположные упорные фланцы 126 служат опорой для торцевых фланцев 114, так что торцевые фланцы 114 будут расположены между обжатыми концами 112 и упорными фланцами 126, как указано ранее.
Как лучше всего показано на фиг. 1, воздушный компрессор 20 и приводной двигатель 30 могут быть прикреплены к трубчатым элементам 110 рамы посредством использования консольных элементов или частей 40, которые имеют концевые детали 42 трубчатой формы, которые взаимодействуют с соответствующими трубчатыми элементами 110 рамы. Кроме того, простирающиеся в боковом направлении, опорные элементы 46 могут быть прикреплены к воздушному компрессору 20 и приводному двигателю 30. Опорные элементы 46 могут аналогичным образом иметь концевые детали 48 трубчатой формы, которые взаимодействуют с соответствующими трубчатыми элементами 110 рамы, расположенными на верхнем конце опорной рамы 100. Опорные элементы 46 также могут быть выполнены с конфигурацией, обеспечивающей возможность их присоединения к кузову железнодорожного вагона (не показано), и, тем самым, кузов железнодорожного вагона может обеспечивать опору непосредственно для некоторой части веса воздушного компрессора 20 и приводного двигателя 30, так что не весь вес данных элементов будет «опираться» на опорную раму 100. Как только воздушный компрессор 20 и приводной двигатель 30 будут прикреплены к опорной раме 100, собранная или модульная опорная рама 100 может быть поднята как один узел и прикреплена посредством верхних полок 130 и вышеуказанных простирающихся в боковом направлении, опорных элементов 46 к кузову железнодорожного вагона (не показано). Концевые детали 42 трубчатой формы, которые взаимодействуют с соответствующими трубчатыми элементами 110 рамы, являются предпочтительными, поскольку, например, поддерживается целостность элементов 110 трубчатой рамы, и в трубчатых элементах 110 не образованы отверстия, предназначенные для механических крепежных элементов, используемых для крепления консольных элементов или частей 40 к трубчатым элементам 110 рамы. Подобные «высверленные» отверстия могут создать путь доступа для влаги, которая может вызвать коррозию внутренней части трубчатых элементов 110. Использование концевых деталей 42 трубчатой формы обеспечивает преодоление данного недостатка.
В отношении опорного элемента 46, рассмотренного ранее, можно отметить, что, как показано на фиг. 8, данные элементы 46 могут иметь центральную часть 52, которая специально выполнена с возможностью обеспечения опоры для механического оборудования, такого как воздушный компрессор 20 или приводной двигатель 30. Данный опорный элемент 46 может иметь пластинчатые концы 54, которые могут быть обрезаны так, что опорный элемент 46 будет иметь соответствующую длину, обеспечивающую его простирание между трубчатыми элементами 110 рамы, расположенными с верхней стороны 110 трехмерной конструкции прямоугольной формы, образованной опорной рамой 100. Пластинчатые концы 54 могут быть прикреплены к трубчатым элементам 110 рамы посредством использования концевых деталей 48 трубчатой формы, рассмотренных ранее, посредством использования полосового соединителя 56 и аналогичных соединительных элементов.
Несмотря на то что варианты осуществления опорной рамы, предназначенной для крепления механических элементов или устройств к железнодорожным вагонам и аналогичным транспортным средствам, и способы ее сборки были представлены в вышеприведенном описании, специалисты в данной области техники могут выполнить модификации и изменения данных вариантов осуществления без отхода от объема и сущности изобретения. Соответственно, вышеприведенное описание предназначено для того, чтобы быть иллюстрирующим, а не ограничивающим. Изобретение, описанное выше, определяется приложенной формулой изобретения, и все изменения изобретения, которые находятся в пределах смысла и пределов и эквивалентности пунктов формулы изобретения, должны охватываться их объемом.