ПРОКЛАДКА СТЫКОВАЯ МНОГОСЛОЙНАЯ

Полезная модель относится к верхнему строению железнодорожного пути, а именно к устройству рельсовых изолирующих стыков.
Повышение эксплуатационной надежности рельсовых электроизолирующих стыков достигается снижением количества случаев электрического замыкания изолирующего стыка. Электрическое замыкание электроизолирующих стыков происходит при следующих обстоятельствах:
Стыкуемые рельсы соединяются между собой в результате температурного схождения рельсов.
Стыкуемые рельсы сближаются между собой в результате температурного схождения рельсов, при прохождении железнодорожного состава, в результате прогиба концов стыкуемых рельсов происходит соединение между собой.
В результате намагничивания концов рельсов, образующих изолирующий стык, в зазоре между стыкуемыми рельсами, возникает магнитное поле, которое притягивает в зазор металлическую стружку, металлические частицы, которые накапливаясь, замыкают соединяемые рельсы (так называемые магнитные мостики).
Стыковые прокладки, устанавливаемые в зазор между рельсами, как правило, решает две задачи, не допускают контакта меду рельсами и снижают напряженность магнитного поля в зазоре между рельсами.
Известно техническое решение, содержащее междурельсовую прокладку с головкой, шейкой, подошвой, торцевыми и боковыми поверхностями, выполненной из электроизоляционного материала. На торцевой поверхности прокладки выполнен слой из эластичного материала, который частично выступает за контур поперечного сечения головки и подошвы стыкуемых рельсов, а шейка междурельсовой прокладки выполнена с формой торцевых поверхностей, повторяющей форму обращенных к ним поверхностей стыковых накладок, и с поперечными размерами, обеспечивающими контакт ее торцевых поверхностей по всей их длине с соответствующими стыковыми накладками и упругую деформацию слоя из эластичного материала при стягивании стыковых накладок между собой. (Патент RU 2295602, заявка №2005125626 от 12.08.2005 МПК Е01В 11/54. «Рельсовое стыковое электроизолирующее соединение»).
Недостаток данного технического решения заключается в низкой надежности работы рельсового изолирующего стыка. Это обусловлено отсутствием шунтирования магнитного поля в рельсовом изолирующем стыке, что приводит к росту напряженности магнитного поля в зазоре между торцами рельсов за пределы допустимых значений. Материал прокладки имеет недостаточную упругость и прочность при воздействии динамических нагрузок в процессе эксплуатации. Под воздействием сжимающих усилий, возникающих при «сгонке» рельсов вследствие повышения температур (например, летом), происходит деформация с последующим разрушением торцевой изоляции (разрушение может быть в виде отрыва головной части, разрушение головной части по контуру и т.д.), образование сквозных трещин, которые также могут забиваться металлическими частицами, что приводит к короткому замыканию.
Известно техническое решение, которое позволяет снизить напряженность магнитного поля в зазоре между стыкуемыми рельсами и предотвратить замыкания стыкуемых рельсов друг с другом в результате прогиба концов стыкуемых рельсов и в результате температурного схождения, «сгона» рельсов. Прокладка стыковая композиционная состоит из головки, шейки и подошвы, торцевой и боковой поверхностей, выполнена из электроизоляционного материала, а на торцевой поверхности выполнен слой из эластичного материала, который частично выступает за контур поперечного сечения головки, шейки и подошвы стыкуемых рельсов, при этом слой эластичного материала торцевой поверхности прокладки выполнен из магнитодиэлектрического эластомера, а в качестве электроизоляционного материала прокладки принят слоистый стеклопластик с пределом прочности на сжатие не менее 300 МПа, при этом торцовая поверхность контура головки прокладки со стороны боковой поверхности катания рельса выполнена наклонной под углом, соответствующим критическому боковому износу головки рельса, (патент RU №2383680, заявка №2009109369 от 16.03.2009, «Прокладка стыковая композиционная»). Данное техническое решение принято в качестве прототипа.
Данное техническое устройство успешно решает задачу уменьшения напряженности магнитного поля в стыковом пространстве между рельсами за счет шунтирования магнитного поля слоем магнитоэлектрического эластомера, изготовленными из материала содержащего ферримагнитные частицы. Недостатком данного решений является высокая хрупкость материала основы прокладки, материал разрушаются без заметной пластической деформации, что приводит к быстрому разрушению прокладки, в результате чего происходит электрическое замыкание рельсовой цепи.
Задачей настоящего технического решения является повышение эксплуатационной надежности рельсового электроизолирующего стыка.
В процессе решения поставленной задачи достигается технический результат, заключающийся в увеличении срока эксплуатации стыковой прокладки с сохранением способности шунтировать магнитное поле.
Указанный технический результат достигается прокладкой стыковой, многослойной, состоящей из головки, шейки и подошвы, торцевой и боковых поверхностей, выступающая за контур рельса, выполнена из электроизоляционного материала отличающаяся тем, что выполнена по поперечному сечению из чередующихся слоев электроизоляционного материала и слоев электротехнического железа, соединенных композиционным клеем на основе полиуретана и порошков железа. Кроме этого в качестве электроизоляционного материала применяется текстолит, толщина слоев электроизоляционного материала и электротехнического железа соотносятся H:h=(1,0-3,0), где Н - толщина слоя из электроизоляционного материала, h - толщина слоя из электротехнического железа, слои из электроизоляционного материала выступают на 1,5-3,5 мм за контур слоев из электротехнического железа и за контуры головки, шейки и подошвы стыкуемых рельсов, слои из электротехнического железа в районе головки прокладки со стороны боковой поверхности катания рельса выполнены наклонными под углом, соответствующим критическому боковому износу головки рельса, контур прокладки в районе подошвы стыкуемых рельсов выступает за контур подошвы, не ограниченный стыковыми накладками, на 4-5 мм, слои из электротехнического железа имеют перфорацию, наружные слои прокладки выполнены их слоев электротехнического железа, минимальная толщина слоя электротехнического железа 0,5 мм.
Величина шунтирования магнитного поля в изолирующем стыке с использованием прокладки стыковой, многослойной, состоящей из слоев электроизоляционного материала и электротехнического железа, склеенных клеем с наполнителем из порошка железа, сохраняется на уровне прототипа, при этом значительно увеличивается срок службы прокладки с сохранением способности шунтировать магнитное поле.
Выполнение слоев из электротехнического железа в районе головки прокладки со стороны боковой поверхности катания рельса наклонными под углом, соответствующим критическому боковому износу головки рельса, позволяет, не допуская разрушения слоев из электротехнического железа колесами по контуру изношенной части головки рельса сохранить эффект шунтирования на всем протяжении срока службы, и минимизировать риски возникновения магнитных мостиков между торцами рельсов в изолирующем стыке приводящим к короткому замыканию.
Экспериментально установлено, что многослойная прокладка, выполненная из слоев электроизоляционного материала, например текстолита марки ПТК ГОСТ 5-78, или электроизоляционного материала марок А, В -1,0 ГОСТ2910-74 и слоев электротехнического железа толщиной 0,5 мм из электротехнической стали марки 2212 склеенных между собой композиционным клеем на основе полиуретана и порошков железа имеет большую пластичность по сравнению с прокладкой прототипом, при сохранении высокой прочности. Живучесть такой композиции значительно выше композиции прототипа. Под живучестью здесь понимается способность прокладки сохранять свои функций на протяжении установленного срока эксплуатации, при внешних воздействиях, не предусмотренных условиями нормальной эксплуатации.
Предлагаемое техническое решение поясняется чертежом, где на фиг. 1 изображена прокладка стыковая композиционная, на фиг. 2 сечение А-А. Прокладка включает головку 1, шейку 2, подошву 3, а также торцевую А и боковые Б поверхности. Головка 1, шейка 2 и подошва 3 междурельсовой прокладки стыковой выполнены в форме, повторяющей форму поперечного сечения соответственно головки, шейки и подошвы стыкуемых рельсов. Прокладка выполнена из чередующихся слоев электроизоляционного материала 4 (текстолита) и слоев электротехнического железа 5, соединенных композиционным клеем 6 на основе полиуретана и порошков железа. Торцевая поверхность А прокладки стыковой образована из слоев электроизоляционного материала 4 (текстолита) выступающего на 1,5-3,5 мм за контур слоев из электротехнического железа 5 и композиционного клея 6 на основе полиуретана и порошков железа. Позициями 7, 8 и 9 указаны контуры электроизоляционного материала, поперечного сечения стыкуемых рельсов и электротехнического железа соответственно, позиция 10 угол, соответствующий критическому боковому износу головки рельса.
Изготавливается прокладка следующим образом. Раздельно изготавливаются пластины из текстолита 4, электротехнического железа 5, и композиционный клей 6 основе полиуретана и порошков железа. Клей наносится на поверхности пластин и в специальной оснастке собирается в прокладку. Полезная модель может быть реализована с использованием известного из уровня техники, технологического оборудования и материалов.