РЕЛЬСОВОЕ СТЫКОВОЕ ЭЛЕКТРОИЗОЛИРУЮЩЕЕ СОЕДИНЕНИЕ

Полезная модель относится к верхнему строению железнодорожного пути, а более конкретно к устройствам, используемым в электрических рельсовых цепях.
Известно, что вблизи торцевой поверхности рельс, особенно на электрифицированных участках пути в области изолирующих стыков могут образовываться значительные магнитные поля, которые способствуют притягиванию и налипанию ферромагнитных частиц (тормозной пыли, окалины, металлических стружек) к поверхности рельса, а следовательно и к их накоплению. Это может являться причиной короткого замыкания в рельсовых стыковых электроизолирующих соединениях.
Известна конструкция рельсовых стыковых изолирующих соединений, включающих в себя расположенные по обе стороны от рельсов стыковые накладки из композиционного материала, стянутые между собой через шейки рельсов посредством крепежных элементов, а также междурельсовые изолирующие прокладки из диэлектрического материала (патент РФ №2114947, публикация 1998 г.).
Электроизоляция стыков рельсов, несмотря на применение диэлектрических элементов, зачастую нарушается из-за образования так называемого шунтирующего мостика, образованного накапливаемыми в процессе эксплуатации пути металлическими частицами на изолирующем стыке рельсового пути, причиной возникновения которого является образующаяся при изготовлении и в процессе эксплуатации намагниченность рельсов в районе стыка.
Известно использование в качестве крепления изолирующих стыков рельсовых соединений изолирующего материала «АпАТэК» (Временные технические указания по монтажу и содержанию изолирующих стыков со стеклопластиковыми накладками «АпАТэК», утвержденные Управлением пути МПС РФ в 1996 г.).
Однако, при этом отсутствует шунтирование магнитного потока, в обычных стыках осуществляющееся за счет металлического крепления. При отсутствии магнитного шунтирования остаточная намагниченность рельсов любой природы (закалка, сварка, погрузка при помощи электромагнитов и т.п.) приводит к возникновению существенного магнитного поля в зазорах изостыков и, как следствие, - к возникновению ложных сигналов замыкания изостыков из-за налипания в зазорах металлической пыли и стружки
Известно рельсовое стыковое электроизолирующее соединение, содержащее междурельсовую прокладку, выполненную из электроизоляционного материала и расположенную между торцами стыкуемых рельсов, стыковые накладки, расположенные по обе стороны стыкуемых рельсов и выполненные в виде металлического элемента удлиненной формы с диэлектрическим покрытием и двумя группами поперечных сквозных отверстий для размещения в каждой группе сквозных отверстий крепежных элементов, обеспечивающих стяжку между собой стыковых накладок через шейку соответствующего рельса стыка. При этом металлический элемент удлиненной формы выполнен в продольном направлении со ступенькой и с диэлектрическим покрытием на поверхности его первого участка, имеющего большую длину, но меньшую площадь поперечного сечения, а в местах контакта каждой стыковой накладки со стыкуемыми рельсами диэлектрическое покрытие выполнено заподлицо с боковой поверхностью имеющего большую площадь поперечного сечения второго участка металлического элемента удлиненной формы. По обе стороны каждого рельса стыка расположены соответственно, имеющий диэлектрическое покрытие первый участок металлического элемента удлиненной формы, одной стыковой накладки и второй участок металлического элемента удлиненной формы другой стыковой накладки (патент РФ №2295603, публикация 2007 г.).
Предлагаемое техническое решение направлено на решение задачи по повышению эксплуатационной надежности рельсовых стыковых электроизолирующих соединений за счет уменьшения напряженности магнитного поля вблизи торцевой поверхности междурельсовой прокладки.
Сущность предложенного технического решения заключается в следующем.
Рельсовое стыковое электроизолирующее соединение содержит междурельсовую прокладку - торцевой изолятор (ТИ), расположенную между торцами стыкуемых рельсов и стыковые накладки, расположенные по обе стороны стыкуемых рельсов. Стыковые накладки имеют сквозные отверстия для установки крепежных элементов, обеспечивающих стяжку между собой стыковых накладок через шейку соответствующего рельса стыка. Между стыковыми накладками и шейками рельсов размещены вкладыши, выполненные в виде пластин с отверстиями, размеры и положение которых совпадают с соответствующими отверстиями в стыковых накладках. Междурельсовая прокладка (ТИ) и вкладыши выполнены трехслойными, причем наружные слои прокладки и вкладышей образованы из чистого сверхвысокомолекулярного полиэтилена с мол. массой 6-10 млн., а внутренний слой прокладки и вкладышей образован из композиционного сверхвысокомолекулярного полиэтилена с мол. массой 2-4,5 млн. с добавкой магнитодиэлектрических наполнителей марки 2500 НМС, магнитная проницаемость которых превышает магнитную проницаемость рельсовой стали.
Предложенное техническое решение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид рельсового стыкового электроизолирующего соединения; на фиг.2 - разрез по А-А фиг.1; на фиг.3 - междурельсовая прокладка; на фиг.4 - сечение ББ на фиг.3.
Рельсовое стыковое электроизолирующее соединение содержит междурельсовую прокладку (ТИ) 1, расположенную между торцами стыкуемых рельсов 2 и 3. Кроме того, рельсовое стыковое электроизолирующее соединение содержит стыковые накладки 4, 5, расположенные по обе стороны стыкуемых рельсов 2, 3, и имеющие сквозные отверстия для установки крепежных элементов 6, обеспечивающих стяжку между собой стыковых накладок через шейку соответствующего рельса стыка.
Между стыковыми накладками и шейками рельсов размещены вкладыши 7, выполненные в виде пластин с отверстиями, размеры и положение которых совпадают с соответствующими отверстиями в стыковых накладках.
Междурельсовая прокладка (ТИ) 1 и вкладыши 7 представляют собой систему магнитозащиты изолирующего стыка и выполняютя трехслойными. Наружные слои 8, 9 прокладок и 10, 11 вкладышей образованы из чистого сверхвысокомолекулярного полиэтилена с мол. массой 6 - 10 млн., а внутренний слой прокладок и вкладышей (соответственно 12, 13) образован из композиционного сверхвысокомолекулярного полиэтилена с мол. массой 2 - 4,5 млн. с добавкой магнитодиэлектрических наполнителей марки 2500 НМС, магнитная проницаемость которых превышает магнитную проницаемость рельсовой стали.
Использование предложенных вкладышей между стыковыми накладками и шейками рельсов, совместно с междурельсовыми прокладками, изготовленными из конструкционных материалов с добавком магнитодиэлектрических наполнителей с магнитной проницаемостью, превосходящей магнитную проницаемость рельсовой стали, приводит к изменению конфигурации магнитного поля в области рельсового стыка, и к уменьшению величины намагниченности как по высоте, так и вдоль поверхности рельса.
Зависимость величины напряженности магнитного поля (мТл), измеренная над серединой зазора в намагниченном стыке, в зависимости от высоты измерения (мм) над зазором для разных торцевых изоляторов (ТИ), обычного без магнитодиэлектрического сердечника, и при установленном ТИ с магнитодиэлектрическим сердечником приведена ниже в таблице 1:
Таблица 1
Тип торцевого изолятора
Высота над серединой зазора
0 мм
5 мм
10 мм
15 мм
Величина напряженности магнитного поля; мТл
1. без ТИ
-1,01
-0,2
-0,05
0
2. обычный ТИ
-1,01
-0,2
-0,05
0
ТИ с магнитодиэлектрическим сердечником
3. ТИ без вкладыша
-0,7
0
0
0
4. ТИ + вкладыш
-0,2
0
0
0
Из приведенных данных видно, что в случае установки обычного ТИ (так же как и в случае, когда в зазоре вообще нет ТИ) величина напряженности магнитного поля убывает с увеличением высоты над зазором от значений - 1,01 и до значений практически равных нулю на высоте 15 мм над серединой зазора.
В случае использования ТИ с магнитоактивным сердечником магнитное поле над зазором падает от - 0,7 до нуля уже на высоте не более 5 мм. Особенно заметно уменьшение магнитного поля (до -0,2) над зазором в случае если одновременно установлена вся система, т.е. торцевой изолятор и вкладыши с магнитодиэлектрическими сердечниками.
Таким образом, предложенное техническое решение позволяет повысить эксплуатационную надежность рельсовых стыковых электроизолирующих соединений за счет уменьшения напряженности магнитного поля вблизи торцевой поверхности междурельсовой прокладки без каких-либо изменений в конструкции концевых участков стыкуемых рельсов.