ИЗОЛИРУЮЩИЙ СТЫК С НЕПРЕРЫВНОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ КАТАНИЯ

Решение относится к железнодорожной отрасли, в частности к элементам электрических рельсовых цепей и обратной тяговой сети, а именно к изолирующим сборным стыкам.
Уровень развития техники в данной области известен из решения (патент РФ на изобретение №2301291, приоритет от 09.09.2005), где изолирующий стык содержит вкладыш в виде рельса между стыкуемыми рельсами, выполненный из композиционного материала, обладающего рядом специальных свойств (электроизоляция, магнитопроницаемость), рельсовые накладки и рельсовые болты, которые пропускаются через отверстия в рельсовых накладках и шейке вставыша и при затяжке гаек закрепляют изолирующий стык в единую конструкцию.
Недостатком решения является сложность изготовления изолирующего стыка, особенно материала вкладыша.
В то же время известно решение (патент РФ на полезную модель №52862, приоритет от 17.10.2005), в котором изолирующий стык содержит:
- электроизоляционный слой в виде прокладок между рельсовыми накладками и стыкуемыми рельсами,
- рельсовые накладки,
- ферромагнитный вкладыш в рельсовых накладках с отверстиями под рельсовые болты,
- рельсовые болты (крепежные элементы), которые устанавливаются с зазором в отверстиях рельсовых накладок и отверстиях электроизолирующих втулок и вкладыша,
- электроизолирующие втулки, установленные с зазором в отверстиях рельсов и вкладыша.
Недостатком решения является сложность изготовления изолирующего стыка и относительно низкая надежность его работы из-за относительно высокой величины напряженности магнитного поля в рельсовом зазоре (вкладыш не в состоянии обеспечить необходимое снижение магнитного поля из-за малого объема и наличия зазора между вкладышем и шейкой рельса).
Техническим результатом предлагаемого решения является упрощение устройства рельсового стыка с целью снижения его стоимости и повышения надежности работы. Упрощение и снижение стоимости достигается применением вкладыша, выполненного из типового материала рельса, сам вкладыш содержит замковой разъем и целиком выполняется в заводских условиях, доставляется на место монтажа и там вваривается в рельсовую цепь по типовому технологическому процессу. Повышение надежности достигается:
- обеспечением значительного снижения величины магнитного поля в рельсовом зазоре из-за исполнения вкладыша из типового рельсового материала;
- сохранением постоянства величины рельсового зазора за счет неподвижности замкового разъема, что достигается беззазорным взаимодействием рельсовых болтов с рельсовыми накладками и вкладышем через электроизолирующие втулки.
Таким образом, заявляемый объект, как и известные решения:
объединяет
то, что они содержат вкладыш в виде рельса между стыкуемыми рельсами, рельсовые накладки, электроизолирующий слой между рельсовыми накладками и вкладышем, рельсовые болты, электроизолирующие втулки в отверстиях вкладыша и рельсовых накладок;
отличает
то, что вкладыш выполнен сборным, его наружные торцы сварены с торцами стыкуемых рельсов, на длине рельсовых накладок он имеет замковой разъем (один или более), контактируемые в замковом разъеме поверхности снабжены слоем электроизолирующего магнитопроницаемого материала, для стабилизации положения замкового разъема втулки электроизолирующие установлены беззазорно в отверстиях вкладыша (и рельсовых накладок) и беззазорно взаимодействуют поверхностью своих отверстий с рельсовыми болтами, рельсовые болты беззазорно взаимодействуют с поверхностями отверстий рельсовых накладок, электроизолирующий слой между рельсовыми накладками и вкладышем нанесен на рельсовые накладки.
На фиг.1 представлена принципиальная схема вкладыша с одним замковым разъемом в составе изолирующего стыка (вид сверху на поверхность катания рельсов), на фиг.2 - то же с двумя замковыми разъемами, на фиг.3 и фиг.4 - схемы размещения изолирующих элементов в изолирующем стыке, на фиг.5 - схема вкладыша с раздельными замковыми разъемами.
Изолирующий стык с непрерывной поверхностью катания содержит штатные типовые рельсы 1 и 2, отстоящие друг от друга на некотором расстоянии L. Расстояние L сопоставимо (равно или несколько больше или меньше длины нескольких рельсовых накладок 3). Между рельсами 1 и 2 размещен вкладыш 4. Вкладыш выполнен из типового рельса, содержит один (или более, смотри фиг.2) замковой разъем 5. Замковой разъем исполнен как зазорное сочленение охватывающей и охватываемой поверхностей (в виде «ласточкина хвоста», паза-выступа (фиг.1), цилиндрической направляющей (фиг.2) и т.д.). Зазор замкового разъема заполнен (или контактируемые поверхности замкового разъема снабжены слоем 6 электропроводного магнитопроницаемого материала) электроизоляционным магнитопроницаемым материалом 6. В отверстиях 7 шейки вкладыша установлены втулки 8, выполненные из электроизоляционного материала. Наружный диаметр втулок и диаметр отверстий в шейке вкладыша выполнены так, чтобы при установке втулки в отверстие они образовывали беззазорное соединение. Беззазорность соединения после сборки изолирующего стыка обеспечит неподвижность вкладыша в замковом разъеме и, тем самым, обеспечит длительную работоспособность слоя 6 из электроизоляционного магнитопроницаемого материала и обеспечит «непрерывность» поверхности катания рельса при прохождении замкового разъема колесом подвижного состава. Рельсовые болты 9 проходят через отверстия в рельсовых накладках, беззазорно взаимодействуют с поверхностью отверстий втулок 8. Поверхность рельсовых накладок снабжена слоем 10 электроизоляционного материала в области контакта с вкладышем. Затяжка гаек на рельсовых болтах приводит вкладыш в собранное состояние. Эти виды работ целесообразно выполнять в заводских условиях с целью обеспечения
точности монтажа. В таком собранном виде вкладыш поставляется на место эксплуатации, где он своими концами соединяется (например вваривается амюминотермитной сваркой) с концами штатных типовых рельсов 1 и 2. В результате образуется изолирующий стык без зазора, т.е. с эффектом непрерывной поверхности катания при прохождении колеса подвижного состава через изолирующий стык.
Работа изолирующего стыка и достижение технического результата осуществляются следующим образом.
После сборки вкладыша в заводских условиях он вваривается (или крепится известными типовыми приемами) в железнодорожный путь по месту эксплуатации. При включении электропитания электрической рельсовой цепи и обратной тяговой сети в месте разрыва рельса (в области замкового разъема) образуется магнитное поле. Величина его напряженности определяется способностью слоя 6 между контактными поверхностями замкового разъема пропускать магнитный поток. Так как материал слоя выполнен из магнитопроницаемого (и электроизоляционного) материала, то напряженность магнитного поля будет ниже, чем в прототипе. Это обеспечивает повышение надежности работы изолирующего стыка за счет снижения образования металлических токопроводящих мостиков в изолирующем стыке из образующихся при прохождении колеса подвижного состава металлосодержащих продуктов (стружки и т.д.). Длительность работоспособного состояния стыка зависит от электроизоляционных свойств электроизолирующих втулок 8, электроизолирующего слоя 10 на рельсовых накладках и слоя 6. Целостность втулок 8, слоев 10 и 6 тем длительнее, чем менее подвижны друг относительно друга будут детали изолирующего стыка. Для снижения подвижности использовано беззазорное соединение рельсовых накладок, рельсовых болтов с вкладышем за счет беззазорного взаимодействия болтов с втулками и втулок с вкладышем.
Для более надежной работы изолирующего стыка электроизоляционные втулки 11 могут быть беззарорно установлены в отверстиях рельсовых накладок (фиг.4).
Для облегчения изготовления замкового разъема (и для исключения снижения прочности шейки рельса) он может быть выполнен раздельно (т.е. со смещением по длине вкладыша) в головке рельса (замковой разъем 5) и подошве рельса (замковой разъем 12).