Изолирующий стык
Полезная модель относится к строению железнодорожного пути, а именно, к конструкциям рельсовых изолирующих стыков. Изобретение направлено на повышение надежности работы изолирующего стыка и повышение безопасности движения железнодорожного транспорта. Результат достигается изолирующим стыком, содержащим, 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, образован путем заливки углубления в накладке магнитодиэлектрическим эластомером, при чем заливка осуществлена за подлицо с поверхностью накладки, стыковую прокладку, расположенную между торцами рельсов, выполненную 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, боковую прокладку, расположенную между накладкой и рельсом имеющей профиль сопрягаемой поверхности рельса, и профиль части боковой прокладки, выступающий за пределы контакта с рельсом, боковая прокладка выполнена из стеклопластика, при этом боковая прокладка выполнена составной состоящей из полос стеклопластика и магнитодиэлектрического эластомера, причем полоса магнитодиэлектрического эластомера располагается в районе стыковой прокладки и находится в контакте с контурным ободком расположенном на торцовой поверхности стыковой прокладки. Кроме этого полосы стеклопластика и магнитодиэлектрического эластомера выполнены замкнутыми или разомкнутыми, размыкание выполнено на стороне не входящей в контакт с поверхностью рельса.
Полезная модель относится к 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. Недостаток такого решения выражается в отсутствии 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 техническое решение по патенту RU 2409722. Изолирующий стык, содержащий, 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, распложенные 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, что бы при полном погружении элемента в углубление, на его наружной поверхности образовался слой магнитодиэлектрического материала, при чем заливка осуществлена за подлицо 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.
Недостатком известного устройства является недостаточная степень шунтирования магнитного поля изолирующего стыка, разрушение боковых накладок при прогибе рельсов в районе стыка рельсов, сложная технология изготовления боковых накладок, сложность монтажа и демонтажа боковой прокладки.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение надежности работы изолирующего стыка и повышение безопасности движения железнодорожного транспорта.
Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в повышения шунтирования магнитного поля в изолирующем стыке, повышении срока службы боковой накладки, снижении трудоемкости изготовления и обслуживании и ремонте изолирующего стыка.
Указанный технический результат достигается изолирующим стыком, содержащим, 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, образован путем заливки углубления в накладке магнитодиэлектрическим эластомером, при чем заливка осуществлена за подлицо с поверхностью накладки, стыковую прокладку, расположенную между торцами рельсов, выполненную 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, боковую прокладку, расположенную между накладкой и рельсом имеющей профиль сопрягаемой поверхности рельса, и профиль части боковой прокладки, выступающий за пределы контакта с рельсом, боковая прокладка выполнена из стеклопластика, при этом боковая прокладка выполнена составной состоящей из полос стеклопластика и магнитодиэлектрического эластомера, причем полоса магнитодиэлектрического эластомера располагается в районе стыковой прокладки и находится в контакте с контурным ободком расположенном на торцовой поверхности стыковой прокладки. Кроме этого полосы стеклопластика и магнитодиэлектрического эластомера выполнены замкнутыми или разомкнутыми, размыкание выполнено на стороне не входящей в контакт с поверхностью рельса.
Особенностью работы изолирующего стыка является то, что рельсы образующие стык должны быть изолированы друг от друга. Такая изоляция приводит к тому, что в изолирующем стыке, между торцами рельсов, возникает магнитное поле, напряженность которого со временем увеличивается. При разработке устройства изолирующего стыка, одновременно должны решаться как минимум две задачи: обеспечение полной изоляции рельсов друг от друга и снижение напряженности магнитного поля между торцами рельсов, при сохранении высокой жесткости соединения рельсов. Обеспечение полной изоляции рельсов, неизбежно приводит к тому, что жесткость соединения рельсов неизбежно снижается. Кроме того в местах соединения рельсов и накладок происходит выработка на рельсах. Техническим регламентом по эксплуатации рельсового пути допускается прогиб в месте соединения рельсов до 10 мм. Это обусловлено тем, отверстия в рельсах, накладках и диаметры болтов выполняются с некоторым допуском, позволяющим собирать изолирующий стык в различное время года. Летом при сгоне рельсов, зимой при их расхождении.
В процессе эксплуатации электроизолирующий стык 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, позволяют обеспечить работоспособность стыка, не допуская замыкания рельсовой цепи. Напряжения растяжения, возникающие при прогибе концов рельсов, поскольку боковая накладка находится в сжатом состоянии и имеет меньшую способность упруго деформироваться по сравнению с накладкой, приводят к быстрому разрыву накладок. Кроме этого, прокладка, как правило, устанавливается в места, уже имеющие выработку, и при затягивании накладок, происходит деформирование накладок на изгиб, что также снижает работоспособность боковой прокладки.
В этих условиях, когда выбираются все возможные зазоры в болтовых соединениях расстояние между торцами рельсов возрастает, и возрастает возможность заполнения данного промежутка металлическими частицами способными образовать электропроводящий мостик между рельсами. Наличие полосы боковой накладки выполненной из магнитодиэлектрического эластомера и располагающееся в районе стыковой прокладки ободка выполненного также из магнитодиэлектрического материала и образующих единую магнитную цепь с магнитодиэлектрическим материалом вкладыша и рельсов позволяют снизить напряженность магнитного паля между торцами рельсов до значений, когда образования электропроводящих мостиков между рельсами не происходит. Наличие эластичной полосы из эластомера позволяет длительное время сохранять боковые накладки в рабочем состоянии. Поскольку боковая накладка плотно прилегает к рельсу, она в месте контакта с ножкой рельса исключает попадание частиц в пространств между торцами рельсов.
На фиг.1 показано продольное сечение изолирующего стыка (вид сверху); на фиг.2 показано поперечное сечение изолирующего стыка.
Изолирующий стык 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.
Между накладкой 6 с вкладышем 7 и рельсом 1 располагается боковая прокладка 3, боковая прокладка имеет три полосы соединенных между собой, 3.1 выполненную из магнитодиэлектрического эластомера и 3.2 выполненных из стеклопластика 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 полосе 3.1 находится в контакте с рельсом и магнитодиэлектрическим материалом ободка (фиг не показан) торцовой прокладки.
Стыковая прокладка 2, электроизолирующие втулки 9 и боковые прокладки 3 обеспечивают электрическую изоляцию между стыкуемыми рельсами. При этом, стыковая прокладка 2 и полосы 3.2 боковой прокладки 3, выполнены из стеклопластика повышенной прочности на сжатие, что позволяет значительно повысить жесткость стыка, а создание магнитопровода из магнитодиэлектрических материалов между стыкуемыми рельсами, обеспечивают снижение намагниченности изолирующего стыка, а значит и снижают 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 5.
Боковая прокладка 3 выполнена как отдельная деталь, состоящая из трех частей. Поэтому, при износе или разрушении достаточно поменять ее на новую боковую прокладку. Для удобства монтажа перед установкой в путь, боковая прокладка частями надевается на металлическую накладку 6, охватывая накладку.
Отличительные признаки полезной модели направлены на повышение надежности работы изолирующего стыка, снижение затрат на изготовление обслуживание и ремонт изолирующего стыка.
1. 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 образован путем заливки углубления в накладке магнитодиэлектрическим эластомером, причем заливка осуществлена заподлицо с поверхностью накладки, стыковую прокладку, расположенную между торцами рельсов, выполненную 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, боковую прокладку, расположенную между накладкой и рельсом, имеющую профиль сопрягаемой поверхности рельса, и профиль части боковой прокладки, выступающий за пределы контакта с рельсом, боковая прокладка выполнена из стеклопластика, отличающийся тем, что боковая прокладка выполнена составной, состоящей из полос стеклопластика и магнитодиэлектрического эластомера, причем полоса магнитодиэлектрического эластомера располагается в районе стыковой прокладки и находится в контакте с контурным ободком, расположенным на торцовой поверхности стыковой прокладки.
2. Изолирующий стык по п.1, отличающийся тем, что полосы стеклопластика и магнитодиэлектрического эластомера выполнены замкнутыми.
3. Изолирующий стык по п.1, отличающийся тем, что полосы стеклопластика и магнитодиэлектрического эластомера выполнены разомкнутыми, размыкание выполнено на стороне, не входящей в контакт с поверхностью рельса.
