УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТРЕЛОЧНЫХ ПЕРЕВОДОВ ОТ СНЕГА И ЛЬДА

Полезная модель относится к рельсовому хозяйству и предназначена для очистки стрелочных переводов от снега и льда на магистральном, промышленном и городском транспорте.
Стрелочные переводы относятся к наиболее сложным элементам железнодорожных и трамвайных путей. Они представляют собой многокомпонентные технические устройства с большим числом механических, в том числе подвижных элементов.
Одним из условий безотказной работы любого стрелочного перевода в зимний период является отсутствие скоплений снега и льда между остряком и рамным рельсом.
Известны устройства пневматической очистки стрелочных переводов, которые подразделяются на стационарные устройства пневмоочистки стрелок от снега и устройства ручной шланговой пневмообдувки. Шланговая пневмообдувка предназначена для очистки от снега всего стрелочного перевода вручную. (Техническое обслуживание и ремонт железнодорожного пути. З.Л. Крейнис. - М.: УМК МПС, 2001, с. 404-406)
Недостатком этих устройств является применение ручного труда при работе системы автоматической обдувки, а также необходимость прокладки воздушной магистрали.
Известно также «Устройство для термоочистки стрелочных переводов» (Патент RU №2003755, МПК Е01В 19/00, Е01И 7/24. Опубликовано: 30.11.1993 г). Устройство содержит электронагреватели с трубами для конденсации теплоносителя, теплоизолированные шланги для транспортировки теплоносителя и радиаторы для его испарения.
Электронагреватели закреплены на внешних стенках труб, которые устанавливаются на шейках остряка и рамного рельса и соединены шлангами с радиаторами. При этом радиаторы размещают в каналах для отвода сточных вод. Внешние стенки труб имеют теплоизоляцию вне зон контакта с шейкой остряка и рамного рельса, и электронагревателями.
Недостатки данной системы: низкое качество очистки при плотном снеге и невозможность очистки рамного рельса, остряка и пространства между ними при образовании наледи, необходимо наличие системы отвода теплых сточных вод под остряковой частью стрелочного перевода, а так же сложность обслуживания и размещения данного устройства.
Известно «Устройство для обогрева стрелок» (Патент RU №2232222, МПК Е01В 19/00, Е01В 7/24. Опубликовано: 10.07.2004 г), которое включает в себя подрельсовое основание в виде металлических шпал, торцы которых закрыты пластинами с шумопоглощающим составом внутри, нагреватели, систему коммуникаций для подачи энергии и приборы для контроля и регулирования температуры. Конструкция шпал: пустотелые, выполнены из металла, верхняя зона имеет нагреватели, нижняя зона внутреннего пространства заполнена шумопоглощающим составом. Пластины по торцам шпал съемные с отверстиями для монтажа и обслуживания нагревателей.
Недостатки: отсутствие возможности применения стандартной конструкции стрелочного перевода, требуется разработать конструкцию нового скрепления и изготовления металлических шпал в промышленном масштабе, сложность обслуживания в эксплуатации и замене нагревательных элементов.
Наиболее близким аналогом является «Обогреватель для стрелки» (Патент RU №2010072, МПК Е011 9/00, Е01В 7/24. Опубликовано: 30.03.1994 г). Обогреватель для стрелки содержит корпус повторяющий профиль рельса и смонтированный на нем нагревательный элемент в виде металлической пластины с термопроводами размещенными рядами вдоль пластины и направленных в сторону обогреваемого рельса. Корпус от нагрева пластины защищен термоизоляцией.
Недостатками данного обогревателя является низкая эффективность использования энергии и большая потеря тепла, трудность удаления растаявшего снега со стрелочных башмаков из пространства между рамным рельсом и остряком.
Задачей предлагаемого устройства является создание энергосберегающей системы очистки стрелочного перевода от снега и льда с работой в ручном, дистанционном или автоматическом режиме.
Для решения этой задачи, предложено устройство для очистки стрелочных переводов от снега и льда, состоящее из нагревательных элементов, каждый из которых выполнен из корпуса с двумя торцевыми крышками, отражателя, теплоизоляции, ТЭНов, теплоизлучающей панели, кронштейна для закрепления на стрелочном переводе. Особенность в том, что количество нагревательных элементов работающих от источника электроэнергии может быть различным, размещаются они по всей длине подвижного остряка. Сам нагревательный элемент содержит теплоизлучающую панель, выполненную из алюминиевого сплава, которая обеспечивает при нагревании испускание тепловых инфракрасных длинноволновых лучей ориентированных на остряк и рамный рельс, для очистки их от снега и льда, а так же зоны между ними для обеспечения плотного прижатия остряка к рамному рельсу.
Нагревательный элемент устанавливается под углом 30°-45° к поверхности катания остряка и рамного рельса, но изолирован от контакта с элементами стрелочного перевода и находится в габарите.
Сущность заявляемой полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлена схема установки устройства для очистки стрелочного перевода, на фиг. 2 - конструкция нагревательного элемента, на фиг. 3 - схема размещения нагревательных элементов с их расстановкой.
На фиг. 1 показаны: нагревательный элемент 1, рамный рельс 2, остряк 3, кронштейны для крепления 4 и подрельсовое основание 5.
Нагревательный элемент 1 крепится на подрельсовое основание 5 при помощи крепления 4 под углом к очищаемой поверхности так, чтобы он не касался поверхности катания как остряка 3, так и рамного рельса 2, при этом зона нагрева тепловыми инфракрасными лучами, длиной 1,4…3 мкм, приходилась на остряк 3 и рамный рельс 2, а также зону между ними. Наиболее оптимальный угол составляет 30-45 градусов.
На фиг. 2 показан: нагревательный элемент 1 состоящий из корпуса 13 с двумя торцевыми крышками 10, отражателя 14, теплоизоляции 8, ТЭНов 7, теплоизлучающей панели 6, закрепленных на перегородке 9. Для подключения предусмотрена клеммная колодка 12, кабель к колодке подводится через кабельный ввод 11.
На фиг. 3 показана схема размещения нагревательных элементов 1 на стрелочном переводе: рамный рельс 2 и остряк 3.
Устройство для очистки стрелочных переводов работает следующим образом.
Во время снегопада осуществляется подача электроэнергии по системе кабелей к нагревательным элементам 1. При нагревании ТЭНов 7 тепло при помощи отражателя 14 передается на пластину 6 выполненную из алюминиевого сплава. Пластина 6 при нагревании испускает тепловые лучи в инфракрасном спектре, обеспечивая экономный режим нагрева металлических изделий.
Другой важной задачей является установить угол наклона нагревательного элемента 1 относительно рамного рельса 2 и остряка 3, необходимо чтобы в зону нагрева попали не только рамный рельс и остряк, а так же пространство между ними. Наиболее эффективным является угол в 30-45 градусов.
При нагревании инфракрасными тепловыми лучами длиной 1,4…3 мкм остряка 3 и рамного рельса 2 происходит таяние снега и его испарение.
Загрязненный снег под тепловыми инфракрасными лучами тает чуть быстрее.
Предлагаемое устройство было изготовлено и использовано для очистки стрелочного перевода от снега и льда.
Так в нашем случае источником излучения инфракрасного спектра явилась пластина из алюминиевого сплава со специальным покрытием нагреваемая с помощью ТЭНа до 250-300°C. Интегральный по спектру коэффициент излучения пластины не менее 0,9. Между корпусом и теплоизлучающей пластиной был установлен теплоизолирующий материал, который не позволял нагреваться корпусу, при этом уменьшаются потери тепла при работе ТЭНов.
При подаче электроэнергии ТЭНы нагреваясь, передают тепло излучающей панели. Температура поверхности панели достигает 200-300°C. При такой температуре 90% энергии преобразуется в поток тепловых лучей и лишь 10% уходит на нагрев воздуха соприкасающегося с панелью. Электроснабжение устройства осуществлялось от понижающего трансформатора, подключенного к устройствам электроснабжения локомотивов.
Максимальная мощность одного элемента для эффективной работы при температуре окружающей среды минус 35°C составляет 1-1,2 кВт. Мощность установки позволила очистить от снега и льда остряковые рельсы при температуре воздуха минус 30-40°C в течение нескольких часов.
Устройство отличается от существующих аналогов низкой стоимостью, малым количеством рабочих элементов и энергоэкономичностью. Для работы нагревательных элементов требуется подключение к любому устройству электроснабжения переменного тока, напряжением 220 В, частотой 50 Гц.
Управление электроснабжением устройства может осуществляться вручную, в полуавтоматическом или автоматическом режиме с применением известных климатических приборов управления системой электроснабжения.
Устройство для очистки стрелочных переводов от снега и льда состоит из малогабаритных, легко монтируемых элементов, адаптируемых с помощью креплений к любым маркам и типам стрелочных переводов независимо от материала подстрелочного основания и типа скреплений.
В качестве источника электроэнергии можно использовать большинство существующих устройств, в том числе и альтернативных, таких как энергия ветра, солнца.
Не требует высоких трудозатрат на обслуживание и текущее содержание в период снежных метелей.
Способно работать при низких температурах (до минус 40 C) в автономном режиме.
Для управления можно применять различные системы от ручной до высокотехнологической автоматической.