СОЕДИНИТЕЛЬ РЕЛЬСОВЫЙ БИМЕТАЛЛИЧЕСКИЙ

Предлагаемое техническое решение относится к элементам аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики, а именно к устройствам рельсовых цепей. Предназначенных для электрического соединения составных частей на участках железных дорог, электрифицированных как на переменном, так и на постоянном токе.
Уровень техники известен из устройства «Рельсовый электрический соединитель с наконечником под штифты с обжимными формовочными кольцами». Электрический соединитель, предназначенный для использования в качестве рельсового соединителя или дроссельной перемычки, прикрепляемых к рельсам, клеммам дроссель-трансформаторов и другим элементам железнодорожного оборудования, состоящий из гибкого проводника, концы которого закреплены в наконечниках, при этом он снабжен штифтами с обжимными формующими кольцами, причем крепление наконечников к указанным элементам осуществляется посредством упомянутых штифтов с обжимными формующими кольцами, обеспечивающими герметичность соединения. Патент RU №83775, заявка №2008102443 от 22. 28.01.2008, МПК E01B 25/24 (2006.01).
Недостатком решения является низкая надежность соединения. Штепсель с обжимным формующим кольцом, прижатым к шейке рельса, имеет с ним кольцевой контакт по месту примыкания. Поверхность шейки, как правило, имеет слой окиси железа с высоким электрическим сопротивлением. Значительные перепады температуры, динамические нагрузки и вибрация с течением времени разбалтывают соединение и, в сочетании с коррозией, ухудшают контакт, из-за чего резко возрастает переходное сопротивление. Для поддержания состояния стыка в приемлемых параметрах необходимо постоянно поддерживать плотный контакт с поверхностью шейки. Поверхность шейки не является плоской, поэтому контролировать состояние контактных соединений при подтягивании гайки, на криволинейной поверхности практически невозможно, т.е. работоспособность рельсовых цепей сильно сказывается от правильности крепления. Выход из строя-соединителя или перемычки приводит к сбоям в работе рельсовых цепей СЦБ, что может стать прямой угрозой безопасности движения поездов.
Известно техническое решение «Рельсовый токопроводящий соединитель», который содержит гибкий стальной проводник с отверстиями на концах для размещения элементов крепления, каждый из которых включает болт с крепежной гайкой. Гибкий стальной проводник выполнен в виде пакета из двух или более оцинкованных стальных лент, соединенных бандажом, а каждый элемент крепления содержит дополнительную конусную гайку, устанавливаемую на болт перед крепежной гайкой. Патент RU №38693, заявка №2004101553 от 27.01.2004 МПК B60M 5/00 (2000.01)
Недостатком решения является низкая надежность соединения. Выполнение элемента крепления с дополнительной конусной гайкой, устанавливаемой на болт перед крепежной гайкой, обеспечивает увеличение площади контакта в контактной паре элемент крепления – рельс, но при одновременном креплении, в условиях вибрации стыка и погиба концов рельса в стыковом соединении, одним болтом токопровода, состоящего из пластин и конусной гайки в отверстии шейки рельса не приводит к повышении надежности контакта в контактных парах проводник - элемент крепления и элемент крепления - рельс. Это отсутствие плотного соединения между конусной гайкой и поверхностью отверстия в шейке рельса. Электрическое сопротивление с увеличением работы соединения растет.
Известна перемычка дроссельная с накидной шиной, содержащая провод электрической рельсовой цепи биметаллический сталемедный, оба конца которого закреплены опрессовкой в наконечниках, один наконечник приварен к накладной шине, при помощи которой он соединен с дросселем-трансформатором, второй наконечник приварен к накидной шине, при помощи которой он соединен со штепселем, который соединен с рельсом, при этом накладная и накидная шины выполнены из биметаллической сталемедной пластины, опрессованные наконечники провода приварены к стальным сторонам шин, штепсель имеет цилиндрическую, коническую и резьбовую части, на конической части штепселя установлена фланцевая втулка, коническая часть штепселя имеет конусность, равную конусности отверстия фланцевой втулки, высота конусной части штепселя больше высоты фланцевой втулки, на фланцевой втулке имеется прорезь на всю высоту втулки, фланцевая втулка выполнена из меди, на резьбовой части штепселя установлен и зафиксирован крепежным элементом упорный стакан. Кроме этого, на цилиндрической части штепселя большего диаметра с двух сторон параллельно друг другу выполнены лыски, под гаечный ключ, к накладной шине приварены два наконечника с проводами различной длины с штепсельными наконечниками, при помощи которой они соединены с рельсами, к накладной шине приварены три наконечника с проводами различной длины со штепсельными наконечниками, при помощи которой они соединены с рельсами, к накладной шине приварены четыре наконечника с проводами различной длины со штепсельными наконечниками, при помощи которой они соединены с рельсами, провод электрической рельсовой цепи выполнен из провода биметаллического сталемедного эластичного ПБСМД-Эл по ТУ 3510-014-78858250-2014, провод электрической рельсовой цепи выполнен из провода биметаллического сталемедного ПБСМД по ТУ 3510-008-78858250-2005, фланцевая втулка выполнена из меди, штепсель и упорный стакан выполнены из стали, на конической поверхности штепселя и цилиндрической поверхности фланцевой втулки имеется слой электропроводной смазки. (Патент на полезную модель RU201986 по заявке №2020127533 от 18.08.2020г., B61L 1/00).
Недостатком данной шины является. При пропускании больших токов, из за ограниченной зоны контакта, контактная зона подвергается нагреву и последующему окислению, что приводит к увеличению контактного сопротивления и последующему быстрому перегреву контактной зоны.
Задачей заявляемого технического решения является обеспечение безопасности движения поездов, при подключении путевых дроссель-трансформаторов при электротяге постоянного и переменного тока.
Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в снижении температуры нагрева соедителя с дросселем-трансформаторами при пропускании больших токов, как следствие, повышение стабильности переходного электрического сопротивления в контактной паре: накладная шина соединителя - дроссельная контактная поверхность подключения дросселя.
2
Технический результат достигается соединителем рельсовым, биметаллическим содержащим провод электрической рельсовой цепи биметаллический сталемедный, один конец которого закреплен опрессовкой в отверстии штепселя, который соединен с рельсом, второй конец опрессован в стальной наконечник и приварен к накладной шине, при помощи которой он соединен с дроссель-трансформатором, шина выполнена из биметаллической сталемедной пластины, опрессованный наконечник провода приварен к стальной стороне шины, шина выполнена П образной изогнутой формы с образованием паза, при чем медный слой обращен внутрь паза, на поверхности меди, нанесен слой олова, штепсель имеет цилиндрическую, коническую и резьбовую части, на конической части штепселя установлена фланцевая втулка, коническая часть штепселя имеет конусность, равную конусности отверстия фланцевой втулки, фланцевая втулка выполнена из материала, с низким удельным электрическим сопротивлением, на цилиндрической части фланцевой втулке имеется прорези типа цанги на всю высоту цилиндрической части втулки, на резьбовой часть штепселя на которой крепежным элементом зафиксирован упорный стакан. Кроме этого цилиндрической части штепселя с двух сторон параллельно друг другу выполнены лыски, под гаечный ключ, провод электрической рельсовой цепи выполнен из провода биметаллического сталемедного эластичного ПБСМД-Эл по ТУ 3510-014-78858250-2014, провод электрической рельсовой цепи выполнен из провода биметаллического сталемедного ПБСМД по ТУ 3510-008-78858250-2005, фланцевая втулка выполнена из меди, имеет наружный диаметр (24-26)мм, на внутренней поверхности имеется слой электропроводной смазки, штепсель и упорный стакан выполнены из стали, на конической поверхности штепселя и цилиндрической поверхности фланцевой втулки имеется слой электропроводной смазки, длина провода относится к его диаметру в пределах 30:1÷190:1, при площади сечения провода 50-120 мм, объемном содержание меди в проводе от 30 до 50%, электрическом сопротивлении постоянному току 0,92 - 0,340 Ом/км, разрушающей нагрузке при растяжении от 20 до 40 кН, накидная шина выполнена из биметаллической сталемедной пластины толщиной 4-10 мм с толщиной слоя из меди (30-50)%, ширина паза накладной шины составляет (7,5-16,5) мм. к стальной стороне накладной шины приварено 2-4 наконечника, коническая часть штепселя имеет конусность, равную конусности отверстия фланцевой втулки, в пределах 1:8 - 1:12 высота конусной части штепселя на 10-15 мм больше высоты фланцевой втулки, резьбовая часть штепсель имеет резьбу М20, крепится в отверстии рельса с помощью двух гаек.
Снижении температуры нагрева соединения соединителя с дросселем-трансформаторами при пропускании больших токов и как следствие, повышение стабильности переходного электрического сопротивления достигается за счет выполнения фланцевой втулки из материала, с низким удельным электрическим сопротивлением, наличием прорезей на всю высоту втулки, типа цанги, что позволяет добиться контакта по всей поверхности отверстия в рельсе за счет возможности беспрепятственного перемещения штепселя в отверстии рельса при затягивании гаек, что позволяет выбирать все зазоры и улучшать контакт. Закрепление токопровода опрессовкой в наконечник приваренный к стальной стороне накидной шины, толщиной (4-10)мм с толщиной слоя из меди (30-50)%, обеспечивает минимальное сопротивление соединения. В условиях высокой интенсивности движения и при движении поездов повышенного веса требующих пропускании больших токов, снижении температуры нагрева соединения соединителя с дросселем-трансформаторами достигается за счет применения накладной шины выполненной из биметаллической сталемедной пластины, толщиной (4-10) мм с толщиной слоя из меди (30-50)%, имеющей П-образной изогнутую форму с образованием паза, и нанесением лужением, на поверхности, обращенные внутрь паза, слоев олова.
Предлагаемое техническое решение поясняется чертежами, где показан соединитель рельсовый, биметаллический, фрагмент (фиг. 1 и 2) где один конец опрессован в стальной наконечник и приварен к накладной шине, при помощи которой он соединен с дроссель-трансформатором(на фиг. не показан), фиг. 1 вид с боку, на фиг. 2 вид сверху, фиг. 3 фрагмент где конец закреплен опрессовкой в отверстии штепселя, который соединен с рельсом (на фиг. не показан).
Соединитель рельсовый, биметаллический содержит провод 1 электрической рельсовой цепи биметаллический сталемедный, один конец провода закреплен опрессовкой в наконечники 2 и приварены к накладной шине 3, при помощи, которой они соединяется с дроссель-трансформаторами, второй конец провода 1 закреплен опрессовкой в отверстии штепселя 4. Накладная шина 3 выполнена из биметаллической сталемедной пластины, толщиной (4-10)мм с толщиной слоя из меди (30-50)%, П-образной формы с образованием паза, слой меди обращен внутрь паза, медь покрыта слоем олова, наконечники 2 приварены к стальным слоям накладной шины 3.
Штепсель 4 имеет цилиндрическую 4.1, коническую 4.2 и резьбовую 4.3 части, на конической 4.2 части штепселя установлена фланцевая втулка 5, коническая часть штепселя 4.2 имеет конусность, равную конусности отверстия фланцевой втулки 5. Фланцевая втулка 5 выполнена из материала, с низким удельным электрическим сопротивлением, медь, на цилиндрической части фланцевой втулке имеется прорези типа цанги на всю высоту цилиндрической части втулки. На резьбовой 4.3 части штепселя 4 крепежным элементом 7 зафиксирован упорный стакан 6.
На цилиндрической 4.1 части штепселя 4 двух сторон параллельно друг другу выполнены лыски, под гаечный ключ. Фланцевая втулка 5 выполнена из меди, имеет наружный диаметр (24-26)мм, на цилиндрической части втулки 5 имеется прорези типа цанги на всю высоту цилиндрической части втулки 5, штепсель 4 и упорный стакан 6 выполнены из стали. На конической 4.2 поверхности штепселя 4 и цилиндрической поверхности фланцевой втулки 5 имеется слой электропроводной смазки. Коническая 4.2 часть штепселя имеет конусность, равную конусности отверстия фланцевой втулки 5, в пределах 1:8 - 1:12 высота конусной части штепселя на 10-15 мм больше высоты фланцевой втулки. Резьбовая часть 4.3 штепселя имеет резьбу М20. Отверстие в штепселе 4 для опрессовки токопровода 1, выполнено с диаметром в пределах от 1,01 до 1,03 диаметра токопровода. Высота стакана 6 ровна 23 мм, высота фланцевой втулки 5 ровна 19,5 мм, высота конической части 4.2 штепселя на 12-17 мм. Штепсель 4 выполнен высотой 106-142 мм. Толщина фланца на втулке 5 и толщина стенки стакана 6 не менее 5мм. Установку фланцевой втулки 5 на рельсе проводят путем пластического деформирования цилиндрической части втулки 5 в отверстии шейки рельса путем запрессовки конической частью 4.2 штепселя в конус втулки при помощи затяжки резьбового соединения.
Соединитель рельсовый может быть изготовлен на промышленных предприятиях РФ.