СОЕДИНИТЕЛЬ ЭЛЕКТРОТЯГОВЫЙ ШТЕПСЕЛЬНЫЙ

Предлагаемое техническое решение относится к элементам аппаратуры железнодорожной автоматики и телемеханики, а именно к устройствам рельсовых цепей. Предназначенных для электрического соединения составных частей изолированного стрелочного перевода на участках железных дорог, электрифицированных как на переменном, так и на постоянном токе.
Уровень техники известен из устройства «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 В60М 5/00).
Недостатком данного технического решения является низкая надежность соединения. Крепление одним болтом элементов электрической цепи состоящей из пластин токопровода, и конусной гайки в отверстии шейки рельса не приводит к плотному соединению контактов в контактных парах «проводник - элемент крепления» и «элемент крепления - рельс». Отсутствие плотного соединения в контактах приводит к увеличению электрического сопротивления, с увеличением работы электрическое сопротивление соединения растет.
1
2
Известно техническое решение «Рельсовый электротяговый соединитель». Соединитель содержит многожильный токопровод. По его концам закреплены наконечники. Каждый из них выполнен в виде двух соосных цилиндров большего D и меньшего D диаметров, сопряженных коническим переходом. В цилиндрической части большего диаметра выполнено поперечное отверстие для закрепления токопровода. На поверхности цилиндрической части меньшего диаметра нанесена резьба для крепления наконечника в шейке рельса. Каждый наконечник выполнен с пластически обжатым участком цилиндра большего диаметра в виде двух плоскостей, параллельных плоскости симметрии наконечника, в которой расположены пересекающиеся оси отверстия и наконечника. Расстояние между плоскостями находится в пределах от 0,65 до 0,92 диаметра токопровода. (Патент RU №2133678, заявка №94029594 от 05.08.1994, МПК В60М 5/00).
Недостатком данного технического решения является незначительный кольцевой контакт по месту примыкания конуса к кромке отверстия в рельсе. 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, необходимо постоянно отслеживать плотность данного контакта и подтягивать гайки, что не всегда возможно, из за ограничения хода гайки конусом штепселя.
Известно техническое решение «Соединитель электротяговый втулочный», содержащий штепсель, фланцевую втулку, упорный стакан, провод биметаллический сталемедный с характеристиками по электропроводности не менее 1/2 электропроводности медной проволоки того же диаметра, слой электропроводной смазки, при этом штепсель имеет резьбовую, коническую и цилиндрическую части, а в цилиндрической части выполнено отверстие с фаской на стороне, предназначенной для сварки, биметаллический сталемедный провод закреплен обжатием в отверстии с определенным соотношением диаметров отверстия и сечения провода, а в зоне фаски биметаллический сталемедный провод имеет сварное соединение, упорный стакан установлен на части штепселя и зафиксирован крепежным элементом, отличающийся тем, что коническая часть штепселя и фланцевой втулки выполнены с уклоном 1:10, длина конической части штепселя соотносится с высотой фланцевой втулки как 2:1, диаметр отверстия в цилиндрической части штепселя соотносится с диаметром сечения провода марки ПБСМЭ биметаллического сталемедного как 115:108, на цилиндрической части штепселя с двух сторон параллельно друг другу выполнены лыски под гаечный ключ, упорный стакан установлен на резьбовой части штепселя, при этом внутренний диаметр стакана равен диаметру конуса штепселя в его центральной части, цилиндрическая часть штепселя и биметаллический сталемедный провод, выходящий из штепселя, покрыты компаундом. (Патент на полезную моделшь RU №№99491, заявка №2010121213 от 26.05.2010, МПК Е01В 11/00).
Недостатком данного технического решения является ненадежность крепления штепсельного узла в отверстии рельса, это обусловлено тем, что конструктивные характеристики исполнения втулочного узла «длина конической части штепселя соотносится с высотой фланцевой втулки как 2:1», и «внутренний диаметр стакана равен диаметру конуса штепселя в его центральной части», не позволяют получить высокую степень надежности крепления. В случае, когда буртик фланцевой втулки подойдет к цилиндрической части штепселя, и при дальнейшем затягивании гайки, упорный стакан упрется в конусную часть штепселя и будет препятствовать улучшению контакта поверхностей фланцевой втулки с поверхностями штепселя и рельса, тем самым снижая стабильность электрического сопротивления в контактных парах узла.
Задачей заявляемого технического решения является безотказное обеспечение электроэнергией подвижного электротранспорта и функционирование рельсовых цепей СЦБ и АЛС.
Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в повышение стабильности и снижении переходного электрического сопротивления в контактных парах узла.
2
Технический результат достигается соединителем электротяговым штепсельным, содержащим провод электрической рельсовой цепи биметаллический сталемедный, штепсель, фланцевую втулку, упорный стакан, при этом штепсель имеет цилиндрическую, коническую и резьбовую части, фланцевая втулка установлена на конической части штепселя, 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, фланцевая втулка выполнена из материала, с низким удельным электрическим сопротивлением, на фланцевой втулке имеется прорезь на всю высоту втулки, упорный стакан установлен на резьбовой части штепселя и зафиксирован крепежным элементом, длина провода относится к его диаметру в пределах 30:1÷490:1, 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. Кроме этого на цилиндрической части штепселя с двух сторон параллельно друг другу выполнены лыски, под гаечный ключ, на цилиндрической части штепселя выполнено отверстие, в котором закреплен обжатием и последующей сваркой провод биметаллический сталемедный, фланцевая втулка выполнена из меди, штепсель и стакан выполнены из стали, на конической поверхности штепселя и цилиндрической поверхности фланцевой втулки имеется слой электропроводной смазки.
Повышение стабильности и снижении переходного электрического сопротивления в контактных парах узла проводник (токопровод) - элемент крепления (штепсель) и элемент крепления (штепсель) - рельс, достигается за счет контакта по всей поверхности отверстия в рельсе, выполнением фланцевой втулки из материала, с низким удельным электрическим сопротивлением, выполнена из меди, и наличием электропроводной смазки на контактируемых поверхностях и наличием прорези на всю высоту втулки. Токопровод обжимают в цилиндрической части штепселя, где выполнено отверстие, с деформацией и в последующем сваривают, обеспечивая минимальное сопротивление в контактных парах узла проводник (токопровод) - элемент крепления (штепсель).
Повышение надежности соединителя в условиях высокой интенсивности движения и при движении поездов повышенного веса при одновременном повышении ресурса работы соединителя и его ремонтопригодности достигается за счет возможности беспрепятственного перемещения штепселя в отверстии рельса при затягивании гаек, что позволяет выбирать все зазоры и улучшать контакт, а так же за счет применения многожильного провода биметаллического сталемедного эластичного ПБСМД-Эл по ТУ 3510-014-78858250-2014, провода биметаллического сталемедного ПБСМД по ТУ 3510-008-78858250-2005.
На фиг. 1 показан соединитель электротяговый штепсельный.
Соединитель содержит провод 1 электрической рельсовой цепи биметаллический сталемедный, штепсель 2, фланцевую втулку 3, упорный стакан 4. Штепсель имеет цилиндрическую 2.1, коническую 2.2 и резьбовую 2.3 части, фланцевая втулка 3 установлена на конической части 2.2 штепселя 2. На цилиндрической части 2.1 выполнено отверстие 2.1.1, в котором закреплен обжатием и последующей сваркой провод 1 биметаллический сталемедный. Коническая часть 2.2 имеет конусность, равную конусности отверстия фланцевой втулки 3, в пределах ((1:8)-(1:12)), высота конусной части 2.2 на 10-15 мм больше высоты фланцевой втулки 3, фланцевая втулка 3 выполнена из материала, с низким удельным электрическим сопротивлением, на фланцевой втулке 3 имеется прорезь (на фигуре не показана) на всю высоту втулки. Упорный стакан 4 установлен на резьбовой части 2.3 и зафиксирован крепежным элементом 5, на цилиндрической части штепселя 2.1 с двух сторон параллельно друг другу выполнены лыски, под гаечный ключ. Длина провода 1 относится к его диаметру в пределах 30:1÷190:1, при площади сечения провода 50-120 мм2, 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.
Установку штепселя на рельсе проводят путем деформирования (увеличение диаметра) цилиндрической части фланцевой втулки 3 в отверстии шейки рельса, путем затягивания конической частью 2.2 штепселя в конус втулки 3 при помощи затяжки резьбового соединения 5.
Соединитель электротяговый штепсельный может быть изготовлен на промышленных предприятиях РФ.