Изолирующий стык



Изолирующий стык
Изолирующий стык
Изолирующий стык

 


Владельцы патента RU 2409722:

Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Технический Центр Информационные Технологии" (RU)

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути, а именно к конструкциям рельсовых изолирующих стыков. Изолирующий стык содержит металлические накладки, электроизолирующие втулки, вкладыши, стыковую прокладку, боковую прокладку. Вкладыши образованы путем заливки углубления в накладке магнитодиэлектрическим материалом. Металлические элементы, усиливающие шунтирующий эффект магнитодиэлектрического материала, выполнены из электротехнической стали толщиной достаточной, чтобы при полном погружении элемента в углубление на его наружной поверхности образовался слой магнитодиэлектрического материала. Заливка осуществлена заподлицо с поверхностью накладки. Боковая прокладка имеет перфорацию и выполнена из стеклопластика. Боковая прокладка состоит из нижней и верхней частей, между которыми имеется зазор. Перфорация заполнена магнитодиэлектрическим материалом. Стыковая прокладка выполнена из слоистого стеклопластика с пределом прочности на сжатие не менее 300 МПа. На торцовой поверхности стыковой прокладки имеется контурный ободок, выполненный из магнитодиэлектрического эластомера толщиной, обеспечивающей постоянный контакт с магнитодиэлектрическим материалом вкладыша. Технический результат направлен на повышение прочности и жесткости изолирующего стыка, упрощение конструкции и технологии изготовления вкладыша, повышение шунтирования магнитного поля стыка между рельсами за счет замыкания магнитного потока через элементы соединителя. 3 ил.

 

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути, а именно к конструкциям рельсовых изолирующих стыков.

Известен электроизолирующий стык для рельсовых цепей (патент RU 2151078, Е01В 11/54), содержащий с обеих сторон рельса металлические накладки с выемкой. Накладки скреплены между собой болтовым соединением. Зазор относительно граней рельса заполнен наружным электроизолирующим материалом. В выемке накладки установлен заполнитель, который жестко скреплен с накладкой и с наружным электроизолирующим материалом. Указанный материал закреплен по всей поверхности металлической накладки. Часть его соответствует сопрягаемой поверхности рельса. Недостатками такого решения являются отсутствие шунтирования магнитного поля в рельсовом изолирующем стыке и сложный трудоемкий монтаж и демонтаж стыка, его переборка из-за большого количества деталей.

Известен соединитель рельсовый изолирующий (патент RU № 2336386, Е01В 11/54), содержащий расположенные по обе стороны от рельса и стянутые посредством крепежных элементов, расположенных в электроизолирующей втулке, металлические накладки с вкладышами в углублениях со стороны рельсов, геометрические размеры и объем которых идентичны геометрическому размеру и объему зазора между рельсом и накладкой в зоне углубления, причем металлическая накладка и вкладыш соединены в монолит путем заполнения зазора между накладкой и вкладышем магнитодиэлектрическим материалом, при этом торцевые поверхности и поверхности, обращенные к рельсу, металлической накладки и вкладыша покрыты магнитодиэлектрическим материалом, при этом вкладыш выполнен из магнитомягкого материала, начальная магнитная проницаемость которого больше 200 единиц, а магнитодиэлектрический материал имеет магнитную проницаемость выше, чем материал рельса, металлической накладки и вкладыша. Соединяемые поверхности металлической накладки и вкладыша и поверхности металлической накладки и вкладыша, обращенные к рельсу, выполнены рифлеными для обеспечения высокой адгезионной прочности сцепления металлической накладки и вкладыша с магнитодиэлектрическим материалом. Конструкция соединителя и используемые материалы позволяют осуществлять шунтирование магнитного поля.

К основным недостаткам известного устройства относится низкая надежность, заключающаяся в том, что вследствие разрушения магнитодиэлектрического покрытия, выходит из строя накладка целиком, тогда как металлическая накладка и вкладыш остаются целыми. Или трещина, образовавшаяся в покрытии, может перерасти в металлическую накладку, что приводит к снижению прочности и жесткости конструкции в целом. Еще один недостаток известного устройства заключается в сложности и трудности монтажа и демонтажа стыка вследствие высокой массы накладки.

Прототипом заявляемого решения является полезная модель по патенту RU № 81968, соединитель изолирующий композиционный, содержащий расположенные по обе стороны от рельсов и стянутые посредством крепежных элементов, расположенных в электроизолирующих втулках, металлические накладки с вкладышами в углублениях со стороны рельсов, соединенные в монолит путем заполнения зазора между накладкой и вкладышем магнитодиэлектрическим материалом, при этом между торцами рельсов располагается стыковая прокладка из металлонаполненного полимера, между накладкой и рельсом располагается боковая прокладка из металлонаполненного стеклопластика, при этом профиль части боковой прокладки, контактирующей с рельсом, повторяет профиль сопрягаемой поверхности рельса, а профиль части боковой прокладки, выступающей за пределы соединения рельса и накладки, повторяет профиль сопрягаемой части накладки и плотно прилегает к поверхности накладки, при этом вкладыш выполнен из набора пластин из электротехнической стали, соединенных между собой эластичным магнитодиэлектрическим материалом, а электроизолирующая втулка выполнена из нескольких слоев стеклоткани, располагающихся по окружности и пропитанных эпоксидным клеем.

Недостатками известного устройства являются неудовлетворительная жесткость конструкции стыка и, как следствие, снижение его надежности, низкая прочность торцевой прокладки на сжатие, т.к. при сгонке рельсов в процессе движения подвижного состава или в летнее время, при нагревании рельсов и их удлинении, происходит смятие прокладки и замыкание рельсовой цепи, ее низкая прочность на сжатие, а также возможность упруго деформироваться при движении состава по стыку, что также приводит к снижению прочности.

К недостаткам устройства относятся также сложность и трудоемкость процесса изготовления вкладыша, сложность монтажа и демонтажа боковой прокладки

Задачей заявляемого изобретения является повышение надежности работы изолирующего стыка за счет повышения жесткости конструкции соединителя, снижение трудоемкости изготовления и снижение затрат при обслуживании и ремонте изолирующего стыка.

Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в повышении прочности и жесткости изолирующего стыка, упрощении конструкции и технологии изготовления вкладыша, повышении шунтирования магнитного поля стыка между рельсами за счет замыкания магнитного потока через элементы соединителя.

Указанный технический результат достигается соединителем изолирующим рельсовым, содержащим металлические накладки, расположенные по обе стороны от рельса, стянутые посредством крепежных элементов, расположенных в электроизолирующих втулках, выполненных из нескольких слоев стеклоткани, пропитанных эпоксидным клеем, вкладыши, расположенные в углублении накладки, из магнитодиэлектрического эластомера и металлических элементов, стыковую прокладку, расположенную между торцами рельсов, боковую прокладку, расположенную между металлической накладкой и рельсом, профиль части боковой прокладки, контактирующий с рельсом, повторяет профиль сопрягаемой поверхности рельса, профиль части боковой прокладки, выступающий за пределы соединения рельса, повторяет профиль сопрягаемой части накладки и плотно прилегает к поверхности накладки, при этом, вкладыши образованы путем заливки углубления в металлической накладке магнитодиэлектрического материала, а металлические элементы, усиливающие шунтирующий эффект магнитодиэлектрического материала, установлены внутри залитого углубления между изолирующими втулками и торцами, выполнены из электротехнической стали толщиной достаточной, чтобы при полном погружении элемента в углубление, на его наружной поверхности образовался слой магнитодиэлектрического материала, причем заливка осуществлена заподлицо с поверхностью металлической накладки, боковая прокладка имеет перфорацию, выполнена из стеклопластика с пределом прочности на сжатие не менее 300 МПа, состоит из нижней и верхней частей, между которыми имеется зазор, а перфорация заполнена магнитодиэлектрическим материалом, стыковая прокладка выполнена из слоистого стеклопластика с пределом прочности на сжатие не менее 300 МПа, имеющей контурный ободок, выполненный из магнитодиэлектрического материала толщиной, обеспечивающей постоянный контакт с магнитодиэлектрическим материалом вкладыша.

Особенностью работы таких соединителей является то, что только небольшая часть (примерно 12-15%) момента затяжки идет на создание усилия затяжки стыковых болтов, которое через металлическую накладку и боковую прокладку передается на головку и подошву рельса. При этом боковая прокладка подвергается сжатию в местах контакта накладки и рельса. Усилие сжатия боковой прокладки в местах ее контакта с головкой рельса и шейкой рельса от усилия затяжки незначительны. Большие усилия возникают в периоды движения составов. В первую очередь эти усилия обусловлены возможностью прогиба концов рельсов вниз. В этом случае, при неблагоприятном сочетании даже допускаемых отклонений от номинальных размеров (разность высоты шейки стыкуемых рельсов второго сорта 2 мм и первого сорта 1 мм), прогиб концов рельсов вниз может доходить до 1 мм, выпуклость накладок вверх со стрелой до 1 мм. Имеется норматив в ТУ-2000 (п.2.4.6) на применение высокопрочных стыковых болтов с моментом затяжки 1000-1200 Н×м (было 350 и 600 Н·м). Даже в этом случае, при использовании боковых накладок, имеющих возможность упруго деформироваться, не исключается возможность прогиба концов рельсов в стыке. Применение боковой прокладки из слоистого стеклопластика с пределом прочности на сжатие не менее 300 МПа практически исключает возможность прогиба концов рельсов.

Кроме того, в процессе эксплуатации электроизолирующий стык в пролетах стыкового пути подвергается значительным продольным нагрузкам. В летнее время, только от температурного расширения на него действуют силы сжатия, достигающие величины до 100 т.с. Выполнение стыковой прокладки из слоистого стеклопластика с пределом прочности на сжатие не менее 300 МПа позволяет обеспечить работоспособность стыка, не допуская замыкания рельсовой цепи.

В зимнее время на элементы стыка действуют растягивающие силы, которые при низких температурах (-30°С) могут достигать величины 170 т.с.

В этих условиях выбираются все возможные зазоры в болтовых соединениях. Расстояние между торцами рельсов возрастает, и, следовательно, возрастает возможность заполнения данного промежутка металлическими частицами, способными образовать электропроводящий мостик между рельсами. Наличие ободка из магнитодиэлектрического материала, образующего единую магнитную цепь с магнитодиэлектрическим материалом вкладыша и материалом перфорации боковой накладки, позволяет снизить напряженность магнитного поля более чем в три раза и значительно снизить вероятность образования электропроводящих мостиков между рельсами.

На фиг.1 показано продольное сечение соединителя изолирующего композиционного (вид сверху); на фиг.2 показано поперечное сечение соединителя изолирующего композиционного; на фиг.3 показано поперечное сечение металлической накладки с вкладышем.

Соединитель изолирующий композиционный включает расположенную между торцами рельсов 1 стыковую прокладку 2, боковую прокладку 3, расположенные по обе стороны от рельсов 1 и стянутые посредством крепежных элементов (гаек 4, болтов 5) металлические накладки 6 с вкладышами 7 в углублениях со стороны рельсов 1. Болты 5 располагаются в электроизолирующих втулках 9, которые вставляются в отверстия рельсов 1. Металлические накладки 6 и вкладыши 7 соединены в монолит путем заливки углубления металлической накладки магнитодиэлектрическим материалом 7.1, внутри которого, между изолирующими втулками и торцами, установлены элементы 7.2, усиливающие шунтирующий эффект магнитодиэлектрического материала

Между накладкой 6 с вкладышем 7 и рельсом 1 располагается боковая прокладка 3, боковая прокладка имеет перфорацию 3.4, выполнена из стеклопластика, состоит из нижней 3.1 и верхней 3.2 частей, между которыми имеется зазор 3.3, а перфорация 3.4 заполнена магнитодиэлетрическим материалом. Для увеличения эффекта снижения намагниченности рельсов 1 профиль части боковой прокладки 3, контактирующей с рельсом 1, повторяет профиль сопрягаемой поверхности рельса 1, а магнитодиэлектрический материал, находящийся в перфорации, находится в контакте с рельсом 1, накладкой 6, магнитодиэлектрическим материалом вкладыша 7.1, который в свою очередь находится в контакте с магнитодиэлектрическим материалом ободка торцовой прокладки, а для надежной электрической изоляции накладок 6 с вкладышами 7 от рельсов 1 профиль части боковой прокладки 3, выступающей за пределы соединения рельса 1 и накладки 6, повторяет профиль сопрягаемой части накладки 6 и плотно прилегает к поверхности накладки 6.

Стыковая прокладка 2, электроизолирующие втулки 9 и боковые прокладки 3 обеспечивают электрическую изоляцию между стыкуемыми рельсами. При этом, стыковая прокладка 2 и боковые прокладки 3 выполнены из стеклопластика повышенной прочности на сжатие, что позволяет значительно повысить жесткость стыка, а создание магнитопровода из магнитодиэлектрических материалов между стыкуемыми рельсами обеспечивает снижение намагниченности изолирующего стыка, а значит и снижает вероятность замыкания рельсовой цепи металлической стружкой, скапливающейся в зазоре между торцами рельсов.

Электроизолирующая втулка 9 выполнена из нескольких слоев стеклоткани, располагающихся по окружности и пропитанных эпоксидным клеем. Такая конструкция втулки 9 обеспечивает ей высокую прочность на радиальное сжатие, т.к. известно, что вследствие температурных воздействий происходит удлинение или укорочение рельсов 1, и электроизолирующая втулка 9 оказывается зажатой между отверстием рельса 1 и болтом 3.

Для изготовления элементов 7.2 вкладыша 7 используется электротехническая сталь с минимальным содержанием примесей, например сталь 10960, 10880. Элементы залиты магнитодиэлектрическим эластомером 7.1, имеющим высокую адгезию к стали. Такая конструкция вкладыша 7 выполняет две функции - снижает намагниченность рельсов 1 (т.к. содержит в себе металл) и препятствует самопроизвольному намагничиванию рельсов 1 и накладок 6, изготовленных из магнитотвердых сталей (электротехническая сталь относится к магнитомягким материалам).

Следующее преимущество заявляемого соединителя изолирующего заключается в снижении расходов на обслуживание и ремонт изолирующих стыков. Оно заключается в следующем. Боковая прокладка 3 выполнена как отдельная деталь, состоящая из двух частей. Поэтому, при износе или разрушении достаточно поменять ее на новую боковую прокладку. Или, наоборот, при разрушении накладки 6 меняется только сама накладка, а на нее надевается еще не выработавшая свой ресурс боковая прокладка 12. Для удобства монтажа перед установкой в путь, боковая прокладка поочередно частями надевается на металлическую накладку 6, охватывая накладку.

Перечисленные получаемые положительные технические результаты, достигаемые заявляемыми отличительными признаками изобретения, в комплексе направлены на повышение надежности (прочности, жесткости) работы изолирующего соединителя, снижение трудоемкости изготовления и снижение затрат при обслуживании и ремонте изолирующего соединителя.

Изолирующий стык, содержащий расположенные по обе стороны от рельса металлические накладки, стянутые посредством крепежных элементов, расположенных в электроизолирующих втулках, выполненных из нескольких слоев стеклоткани, пропитанных эпоксидным клеем, вкладыш, распложенный в углублении накладки, в виде монолитного элемента из магнитодиэлектрического материала, стыковую прокладку, расположенную между торцами рельсов, боковую прокладку, расположенную между накладкой и рельсом, профиль части боковой прокладки, контактирующий с рельсом, повторяет профиль сопрягаемой поверхности рельса, профиль части боковой прокладки, выступающий за пределы соединения рельса, повторяет профиль сопрягаемой части накладки и плотно прилегает к поверхности накладки, отличающийся тем, что вкладыш образован путем заливки углубления в накладке магнитодиэлектрическим эластомером, внутри которого между изолирующими втулками и торцами установлены элементы, усиливающие шунтирующий эффект магнитодиэлектрического материала, выполненные из электротехнической стали толщиной достаточной, чтобы при полном погружении элемента в углубление на его наружной поверхности образовался слой магнитодиэлектрического материала, причем заливка осуществлена заподлицо с поверхностью накладки, боковая прокладка имеет перфорацию, выполнена из стеклопластика, состоит из нижней и верхней частей, между которыми имеется зазор, а перфорация заполнена магнитодиэлектрическим материалом, стыковая прокладка выполнена из слоистого стеклопластика с пределом прочности на сжатие не менее 300 МПа, на торцовой поверхности которой имеется контурный ободок, выполненный из магнитодиэлектрического эластомера толщиной, обеспечивающей постоянный контакт с магнитодиэлектрическим материалом вкладыша.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к элементам устройств рельсовых цепей на участках железных дорог с электрической тягой, а именно к контактным элементам соединителей рельсовых стыковых пружинных.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к устройствам рельсовых цепей, и предназначено для пропуска по рельсам сигнального и тягового токов на участках железных дорог с электрической тягой.

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути, а именно к конструкциям рельсовых изолирующих стыков. .

Изобретение относится к конструкциям рельсовых изолирующих стыков. .

Изобретение относится к магнитным ловушкам и может быть использовано для защиты от скопления металлической стружки и окалины на изоляционных стыках рельсов на электрифицированных участках железной дороги.

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути, а более конкретно к устройствам рельсовых стыков. .

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути, а именно к конструкциям рельсовых изолирующих стыков. .

Изобретение относится к устройству верхнего строения железнодорожного пути, в частности к электроизолирующим стыковым соединениям рельсов. .

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к верхнему строению пути, и может быть использовано в электрических рельсовых цепях железнодорожного транспорта.

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути. .

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути, а более конкретно к устройствам рельсовых стыков

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта и направлено на создание средства для размагничивания рельсовых изолирующих стыков

Изобретение относится к строению железнодорожного пути, а именно к конструкциям рельсовых изолирующих стыков

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути, а более конкретно к устройствам, используемым в электрических рельсовых цепях

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути и устройствам, используемым в электрических рельсовых цепях. Рельсовое стыковое электроизолирующее соединение содержит междурельсовую прокладку, выполненную из полимерного материала, стыковые композитные накладки, расположенные по обе стороны стыкуемых рельсов и имеющие сквозные отверстия для установки крепежных элементов, и систему магнитошунтирующей изоляции (МШИ) рельсового соединения. Система магнитошунтирующей изоляции включает в себя комплект магнитопроводящих вкладышей внутреннего контура системы, помещенных в зазорах между стыковыми композитными накладками и шейками рельсов и выполненных в виде пластин с отверстиями, размеры и положение которых совпадают с соответствующими отверстиями в стыковых композитных накладках. Система магнитошунтирующей изоляции дополнительно включает в себя магнитопроводящие вставки внешнего контура системы, которые установлены на внешних сторонах композитных накладок со стороны наружной и внутренней сторон рельса. Магнитопроводящие вкладыши внутреннего контура и магнитопроводящие вставки внешнего контура системы магнитошунтирующей изоляции имеют наружный слой, изготовленный из полимерного материала, и внутренний сердечник, набранный из пластин трансформаторного железа, магнитная проницаемость которого превышает магнитную проницаемость рельсовой стали. В результате снижается уровень намагниченности в области торцевой поверхности головки рельсов, повышается эксплуатационная надежность рельсовых стыковых электроизолирующих соединений. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл.

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, к способу размагничивания рельсового изолирующего стыка. Согласно способу размагничивания рельсового изолирующего стыка объект подвергают воздействию магнитного поля, возбуждаемого индуктором, обмотка которого подключена к блоку конденсаторов. Обмотку индуктора подключают к блоку конденсаторов через блок электронных ключей, управляемых с помощью датчика Холла, таким образом, чтобы магнитный импульс, возбуждаемый обмоткой индуктора при разрядке конденсаторов, имел направление вектора магнитной индукции, противоположное вектору магнитной индукции, создаваемому магнитным полем изолирующего стыка. Блок конденсаторов заряжают от пьезоэлектрического генератора, при этом для деформации пьезоэлектрических элементов генератора используют механические колебания рельсов, возбуждаемых проходящим подвижным составом. Разрядку блока конденсаторов на обмотку индуктора производят посредством силового ключа, при достижении номинального напряжения блока конденсаторов, контролируемого посредством порогового элемента. Изобретение относится также к устройству для осуществления указанного способа. В результате обеспечивается постоянное размагничивание рельсового изолирующего стыка за счет энергии проходящего подвижного состава. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к конструкции концевой стойки для использования в узлах изолированных рельсовых стыков, применяемых в системах рельсовых железнодорожных путей. Концевая стойка для узла рельсового стыка состоит из верхней части, основания и соединительной ножки между верхней частью и основанием. Верхняя часть стойки имеет профиль, в основном, идентичный профилям головок первого рельса и второго рельса узла рельсового стыка. В концевой стойке один или более из верхней части, основания и соединительной ножки содержит множество фрагментов из первого электроизоляционного материала. Фрагменты размещены на или во втором электроизоляционном материале. В свою очередь, фрагменты предпочтительно разнесены друг от друга и имеют, в основном, дискообразную или цилиндрическую форму. Также данные фрагменты предпочтительно сделаны из керамического материала, такого как диоксид циркония, оксид алюминия или нитрид кремния. Второй электроизоляционный материал содержит полимерный материал, такой как полиуретан. Таким образом, за счет конструктивного выполнения, стойка способна выдерживать сжимающую нагрузку, уменьшать динамическое напряжение, что обеспечивает лучшие эксплуатационные характеристики изолированного рельса и более продолжительный срок службы. 3 н. и 10 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способам и устройствам, использующим магнитные поля постоянных магнитов на железных дорогах, в частности для снижения напряженности магнитного поля в зазорах рельсовых изолирующих стыков. Способ снижения напряженности магнитного поля заключается в том, что в зазоре изолирующего стыка создают магнитный поток противоположной направленности магнитного потока изолирующего стыка. При этом магнитный поток создают по величине, превышающей значение магнитного потока в зазоре изолирующего стыка, при помощи постоянного магнита, установленного в зазоре, образованном двумя полюсными наконечниками, закрепленными на концах смежных рельсов со стороны подошвы рельса. Затем магнитный поток снижают до значения, обеспечивающего отсутствие напряженности магнитного потока в зазоре изолирующего стыка. Устройство для снижения напряженности магнитного поля в зазоре, образованном концами смежных рельсов изолирующего стыка, включает корпусные элементы устройства и магнитную систему, состоящую из концов смежных рельсов и постоянного магнита. Магнитная система дополнительно содержит два полюсных наконечника, установленных на концах смежных рельсов, и подвижный ферромагнитный элемент. Постоянный магнит установлен в зазоре между полюсными наконечниками. Ферромагнитный элемент при движении относительно магнита и полюсных наконечников изменяет напряженность магнитного поля в зазоре изолирующего стыка. В результате повышается безопасность движения железнодорожного транспорта. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к рельсовым стыковым соединениям. Безударный стык для бесстыкового пути выполнен по типу разъёмного стыкового соединения с перекрытием зазора частями соединительного элемента. Части разъёмного стыкового элемента взаимозаменяемы и согласованы между собой шпонкой, препятствующей их сдвигу. Части разъёмного стыкового элемента соединены в пару не менее чем двумя болтами и закреплены с торцами соответствующих рельсов сваркой. Достигается повышение безопасности и эффективности железной дороги. 3 з.п. ф-лы, 11 ил.
Наверх