СОЕДИНИТЕЛЬ РЕЛЬСОВЫЙ СТЫКОВОЙ ПРУЖИННЫЙ
SPRING-LOADED RAIL BOND

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к устройствам рельсовых цепей, и предназначено для пропуска по рельсам сигнального и тягового токов на участках железных дорог с электрической тягой.
Известен соединитель рельсовый, содержащий токопроводную пластину, закладываемую между шейками стыкуемых рельсов и рельсовой накладки, на концах которой выполнены базирующиеся отверстия под болты стыка, пластина снабжена пружинным элементом со стороны, обращенной к рельсовой накладке, и контактными элементами со стороны, обращенной к рельсам, для взаимодействия с шейками стыкуемых рельсов, контактные элементы выполнены из токопроводного износостойкого высокопрочного материала, могут быть снабжены шабрирующими гранями, а пружинный элемент может быть выполнен в виде плоской, витой или тарельчатой пружины и/или в виде втулок, одеваемых на болты стыка между рельсовой накладкой и пластиной соединителя, выполненных из упругодеформируемого материала (патент RU 2270283).
Недостатком данного устройства является нестабильное по времени и высокое по значению электрическое сопротивление, что приводит к потере тока и ненадежной работе.
Известен соединитель рельсовый стыковой пружинный, содержащий токопроводную пластину с шаберами в виде выступов сферической формы, выполненные из материала токопроводной пластины, и пружину, при этом на контактную поверхность шаберов нанесено не сплошное композиционное покрытие, обладающее повышенной износостойкостью, коррозионной стойкостью и электропроводностью, дополнительно нанесена смазка (патент на полезную модель 75665).
Недостатком известного устройства является высокая интенсивность выработки на шейке рельса в месте контакта соединителя и рельса, а также возможность загрязнения смазки путем попадания грязи, масла, твердых частиц и других элементов, ухудшающих ее свойства, в процессе хранения, транспортировки, монтажа и эксплуатации соединителя.
Наиболее близким решением является устройство соединителя рельсовой цепи, содержащее токопроводящую пластину с электроконтактными элементами, расположенными со стороны, обращенной к рельсам, установленную на шейке стыкуемых рельсов, выпукло-вогнутый пружинный элемент, рельсовую накладку, токопроводящая пластина имеет коробчатую форму, снабжена перемычкой, расположенной между электроконтактными элементами и выполненной из материала, имеющего электросопротивление меньше, чем материал токопроводящей пластины, пружинный элемент расположен выпуклостью к шейкам стыкуемых рельс, а отогнутыми горизонтально концами - к рельсовой накладке, в центре пружинного элемента выполнена вогнутость, посредством которой пружинный элемент контактирует с ответным выступом на токопроводящей пластине, на стенках которой выполнены фиксаторы пружинного элемента, обеспечивающие самоустановку пружинного элемента на выступе токопроводящей пластины, электроконтактные элементы выполнены из композиционного материала, в токопроводящей пластине выполнено углубление для перемычки, которую соединяют с токопроводящей пластиной в месте углубления, например, пайкой (патент RU 2330912).
Недостатком известного устройства является высокая интенсивность выработки на шейке рельса в месте контакта соединителя и рельса, а также неустойчивость композиционной вставки при нагреве места контакта при прохождении тяговых токов через соединитель.
Для устранения указанных недостатков предлагается соединитель рельсовый стыковой пружинный, совокупность существенных признаков которого направлена на повышение его надежности.
Указанный технический результат достигается соединителем рельсовым стыковым пружинным, содержащим токопроводящую пластину с электроконтактными элементами, расположенными со стороны, обращенной к рельсам, установленную на шейке стыкуемых рельсов, выпукло-вогнутый пружинный элемент, при этом токопроводящая пластина имеет коробчатую форму, снабжена перемычкой, расположенной между электроконтактными элементами и выполненной из материала, имеющего электросопротивление меньше, чем материал токопроводящей пластины, пружинный элемент расположен выпуклостью к шейкам стыкуемых рельсов, а отогнутыми горизонтально концами - к рельсовой накладке, в центре пружинного элемента выполнена вогнутость, посредством которой пружинный элемент контактирует с ответным выступом на токопроводящей пластине, на стенках которой выполнены фиксаторы пружинного элемента, обеспечивающие самоустановку пружинного элемента на выступе токопроводящей пластины, электроконтактные элементы выполнены из композиционного материала, и в токопроводящей пластине выполнено углубление для перемычки, а перемычку соединяют с токопроводящей пластиной в месте углубления, например, пайкой, при этом на токопроводящей пластине, на расстоянии 60 мм друг от друга отформованы сферические элементы, обращенные выпуклой стороной к шейке рельса, с радиусом сферы 40-50 мм, сферические элементы имеют сегментообразные разрывы и конусообразные углубления на 4,0-4,5 мм, с диаметром у основания конуса 15-20 мм, углом конуса 90-150°, в которые установлены электроконтактные элементы с выступом над основанием конуса на высоту 0,8-0,9 мм, каждый электроконтактный элемент имеет посадочную часть в форме усеченного конуса высотой 3,0-4,0 мм и контактную часть в форме сферы радиуса 40-50 мм, соединенную плоскостью с большим основанием конуса, и входит своей конусной частью в конусную часть конусообразного углубления сферического элемента, и находится в контакте с токопроводящей перемычкой, а контактная часть в форме сферы электроконтактного элемента и отформованные сферические элементы образуют единую сферу одного радиуса 40-50 мм, конусность посадочной части электроконтактного элемента равна конусности углубления, выполненного в сферическом элементе, электроконтактные элементы покрыты смазкой, содержащей олово, медь, графит и микродобавки фуллерено-содержащих материалов. Соединитель дополнительно снабжен кольцами для удержания смазки, в центре которых располагаются контактные площадки, кольца выполнены из эластичного материала, имеющего закрытую пористость, кольца закрыты пленкой, имеющей отверстие в центре кольца диаметром 5-7 мм или токопроводящей фольгой, заправленной во внутреннюю полость кольца.
Выполнение электроконтактных элементов, выполненных из композиционного материала, и покрытие смазкой, содержащей олово, медь, графит и микродобавки фуллерено-содержащих материалов, за счет высокой твердости очищают шейку рельса от продуктов коррозии, смазка обеспечивает плотный и надежный контакт в процессе эксплуатации соединителя при возникновении вибрации в стыке, а защитные кольца и микродобавки фуллерено-содержащих материалов защищают смазку от термической окислительной деструкции и загрязнения, позволяя сохранять ее свойство долгое время, а конусообразная посадка электроконтактных элементов в конусообразные углубления сферического элемента токопроводной пластины и выполнение контактной площадки, имеющей ограниченный выступ, не позволяют, с одной стороны, производить выработку на шейке рельса больше нормативной, а с другой, за счет лучшего теплоотвода и улучшения свойств композиционного материала по токопроводности выдерживать более высокие тяговые токи при сохранении своих эксплуатационных свойств.
На фиг.1, 2, 3 показано принципиальное устройство соединителя и электроконтактного элемента. На фиг.1 показано расположение контактных элементов на токопроводной пластине без колец для удержания смазки. На фиг.2 показан вид на токопроводную пластину со стороны шейки рельса. На фиг.3 показана конструкция электроконтактного элемента.
Соединитель рельсовый стыковой пружинный состоит из токопроводящей пластины 1 коробчатой формы, пружинного элемента (на фиг. не показан), на токопроводной пластине расположены электроконтактные элементы 2, соединенные перемычкой 3, на токопроводящей пластине 1, на расстоянии 60 мм друг от друга отформованы сферические элементы 4, обращенные выпуклой стороной к шейке рельса, с радиусом сферы 4.1, равным 40-50 мм, сферические элементы 4 имеют сегментообразный разрывы 6 и конусообразные углубления 5 на глубину 4,0-4,5 мм, с диаметром у основания конуса сферического элемента 4, равным 15-20 мм, и углом конуса 90-150°, в которые установлены электроконтактные элементы 2 с выступом 7 над основанием конуса на высоту 0,8-0,9 мм, при этом каждый электроконтактный элемент 2 имеет посадочную часть 8 в форме усеченного конуса высотой 3,0-4,0 мм и контактную часть 9 в форме сферы радиуса 40-50 мм и покрыт смазкой 10, содержащей олово, медь, графит и микродобавки фуллерено-содержащих материалов, при этом соединитель дополнительно снабжен кольцами 11 для удержания смазки, в центре которых располагаются контактные площадки, кольца выполнены из эластичного материала, имеющего закрытую пористость, кольца закрыты пленкой, имеющей отверстие в центре кольца диаметром 5-7 мм, или токопроводящей фольгой, заправленной во внутреннюю полость кольца.
Работает устройство следующим образом. Устройство устанавливается в рельсовый стык под рельсовую накладку. При затяжке гаек рельсовых болтов пружина сжимается и вдавливает контактные элементы в шейки смежных рельсов железнодорожного пути. Шейка рельса обычно ржавая, но в процессе сжатия, контактные элементы удаляют ее, обеспечивая тем самым значительное уменьшение переходного электрического сопротивлению в месте контакта. Прохождение подвижного состава приводит к перемещению рельсов относительно контактных элементов, при этом вновь происходит зачистка контактных поверхностей от ржавчины и других образований, обеспечивая минимальное переходное сопротивление.