УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНДУКЦИОННОГО НАГРЕВА СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА

Полезная модель относится к области железнодорожного транспорта, а именно к устройствам для нагрева рельсовых плетей и стрелок с целью исключения образования наледей в зимнее время.
Во время выпадения осадков в виде снега, а так же во время перепадов температур велика вероятность образования наледей, препятствующих свободному перемещению стрелок. Для исключения этого снег убирают в ручную, или сдувают его сжатым холодным или горячим воздухом, или применяют нагревательные элементы для плавления снега или льда. Для надежного перевода остряка из одного положения в другое, для исключения образования льда между остряком и рамным рельсом, необходимо нагревать стрелочный башмак, подкладку с подушкой, корневой башмак, стрелочный башмак с жесткой клеммой, подушку скольжения или подкладку.
Известны устройства для нагрева стрелочных переводов, содержащие электронагреватели на основе ТЭНов (патент РФ №133995, опубл. 04.09.2012, патент РФ №118144, опубл. 02.11.2011).
Известны устройства для нагрева стрелочных переводов на основе нагревательных лент (патент РФ №2470108, опубл. 25.04.2008)
Недостатком этих изобретений является низкая эффективность, из-за использования контактного нагрева и передачей тепла от нагревательного элемента к нагреваемой детали.
Известно устройство для электрообогрева рамных рельсов стрелочного обогрева, в котором источник электропитания переменного тока с выходным однофазным трансформатором, выводы вторичных обмоток которого подключены к электронагревателям, а в состав источника электропитания входит регулятор интенсивности обогрева, дополнительно предусмотрено, что в качестве электронагревателей использованы подлежащие обогреву участки рамных рельсов, для чего на концах указанных участков предусмотрены болтовые электрические клеммы и к паре клемм каждого рельса подключены выводы соответствующей вторичной обмотки выходного однофазного трансформатора (патент РФ №104941, опубл. 08.10.2010).
Известно устройства индукционного нагрева стрелочного перевода, содержащее источник электропитания, датчики температуры и осадков, систему управления, регулирующую интенсивность обогрева, электронагреватели, источник электропитания генерирует переменный ток повышенно-средней частоты, система управления работает по принципу частотного регулирования мощностью устройства, а в качестве электронагревателей используются индуктора (патент РФ №114960 от 22.11.2011).
Недостатком известных устройств является большой расход электроэнергии на нагрев рамного рельса по всей длине и необходимость установки генератора повышенной частоты вблизи от нагреваемой детали.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемой полезной модели является устройство для индукционного нагрева рельсов и стрелок, состоящее из генератора повышенной частоты и индукционного нагревателя, в котором генератор повышенной частоты выполнен на основе резонансного передающего повышающего преобразователя напряжения, к выходу которого подключена однопроводная линия электропередачи, к которой подключен понижающий трансформатор, к выходу которого параллельно подключены индукторы, выполненные на основе ферритовых или металлических сердечников, при этом индукторы устанавливаются на нагреваемой поверхности с зазором или без него, а к передающему преобразователю напряжения также подключен внешний датчик состояния окружающей среды, по сигналу которого он включается и происходит нагрев до необходимой температуры (патент РФ 135655, опубл. 31.05.2013).
Недостатком известного устройства является повышенный расход электроэнергии из-за нагрева рельсов по всей длине, а также нагрев элементов стрелочного перевода - стрелочного башмака, подкладки с подушкой, корневого башмака, стрелочного башмака с жесткой клеммой, подушки скольжения или подкладки происходит только за счет теплопроводности контактного нагрева, а следовательно большая часть электроэнергии расходуется не давая необходимого эффекта.
Задачей предлагаемой полезной модели является упрощение конструкции устройства для нагрева стрелочного перевода до заданной температуры и уменьшение расхода электроэнергии за счет нагрева стрелочного башмака, подкладки с подушкой, корневого башмака, стрелочного башмака с жесткой клеммой, подушки скольжения или подкладки путем индукционного нагрева.
Технический результат предлагаемого устройства - осуществление нагрева стрелочного башмака, подкладки с подушкой, корневого башмака, стрелочного башмака с жесткой клеммой, подушки скольжения или подкладки до заданной температуры в автоматическом режиме, используя устройство индукционного нагрева с удаленным генератором повышенной частоты.
В результате использования предлагаемой полезной модели происходит нагрев непосредственно стрелочного башмака, подкладки с подушкой, корневого башмака, стрелочного башмака с жесткой клеммой, подушки скольжения или подкладки - элементов стрелочного перевода.
Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в устройстве для индукционного нагрева стрелочного перевода, состоящем из генератора повышенной частоты и индукционного нагревателя, в котором к передающему преобразователю напряжения подключен внешний датчик состояния окружающей среды, по сигналу которого он включается и происходит нагрев до необходимой температуры а генератор повышенной частоты выполнен на основе резонансного передающего повышающего преобразователя напряжения, к выходу которого подключена однопроводная линия электропередачи, к которой через понижающий трансформатор, или без него подключены последовательно или параллельно индукционные нагреватели, при этом индукционные нагреватели выполнены в виде обмотки из многопроволочного провода, который обматывается вокруг боковой грани стрелочного башмака, подкладки с подушкой, корневого башмака, стрелочного башмака с жесткой клеммой, подушки скольжения или подкладки или могут быть встроены в резиновую подкладку под башмак или уложены в фаску, которая шюлнена в боковой грани стрелочного башмака, подкладки с подушкой, корневого башмака, стрелочного башмака с жесткой клеммой, подушки скольжения или подкладки при этом обмотка индукционного нагревателя загерметизирована для механической изоляции, а нагрев данных элементов стрелочного перевода происходит за счет вихревых токов наводящихся от обмотки индукционных нагревателей.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фиг 1 и фиг 2.
На фиг. 1 представлена электрическая схема устройства для индукционного нагрева стрелочного перевода.
На фиг. 2 представлена общая схема устройства для индукционного нагрева стрелочного перевода, в котором индукционные нагреватели в виде обмотки намотаны вокруг боковой грани стрелочного башмака, подкладки с подушкой, корневого башмака, стрелочного башмака с жесткой клеммой, подушки скольжения или подкладки.
Устройство фиг. 1. содержит генератор повышенной частоты 1, резонансный повышающий трансформатор 3 с емкостью 2, однопроводную линию электропередачи 4, индукционные нагреватели 6, заземление 7, собственную емкость или заземление 8, нагреваемую деталь (стрелочный башмак, подкладку с подушкой, корневой башмак, стрелочный башмак с жесткой клеммой или подушки скольжения) 9 и внешний датчик состояния окружающей среды 10.
Устройство фиг. 2. содержит стрелочный башмак, (подкладку с подушкой, корневой башмак, стрелочный башмак с жесткой клеммой, подушку скольжения или подкладку) 9, рамный рельс 11, остряк 12 и индукционный нагреватель 6, в виде обмотки, намотанной вокруг боковой грани стрелочного башмака, подкладки с подушкой, корневого башмака, стрелочного башмака с жесткой клеммой, подушки скольжения или подкладки 1.
Напряжение питания (фиг 1) поступает на преобразователь частоты 1, к выходу которого подключен резонансный повышающий трансформатор 3 с емкостью 2, один вывод выходной обмотки трансформатора подключается к заземлению 7, второй подключается к однопроводной линии электропередачи 4. К линии электропередачи одним выводом подключена входная обмотка понижающего трансформатора 5, второй вывод входной обмотки подключен к собственной емкости или заземлению 8, к выходной обмотке понижающего трансформатора параллельно подключена цепочка индукционных нагревателей 6, которые устанавливается на боковой грани нагреваемой детали 9, внешний датчик состояния окружающей среды 10 подключен к генератору повышенной частоты 1.
На стрелочном башмаке, подкладке с подушкой, корневом башмаке, стрелочном башмаке с жесткой клеммой или подушке скольжения 9 установлен рамный рельс 11 и остряк 12, индукционный нагреватель намотан вокруг боковой поверхности 9.
Устройство работает следующим образом: напряжение питающей электросети повышается преобразователем частоты 1 по частоте до уровня 1-100 кГц, затем подается на повышающий трансформатор 3 через емкость 2, где повышается по напряжению до уровня 1-10 кВ, с выхода повышающего трансформатора напряжение подается в однопроводную линию электропередачи 4, к которой подключается понижающий трансформатор 5, к выходной обмотке которого параллельно подключены индукционные нагреватели 6, при этом выходное напряжение понижающего трансформатора 5 соответствует их рабочему напряжению, индукционные нагреватели размещаются на боковой грани нагреваемой детали 9, автоматическое управление осуществляется внешним датчиком состояния окружающей среды 10, который подает сигнал включения преобразователя частоты. По индукционным нагревателям 6 будет протекать ток и создавать магнитное поле, воздействующее на стрелочный башмак, (подкладку с подушкой, корневой башмак, стрелочный башмак с жесткой клеммой, подушку скольжения или подкладку) 9. Возникающие в металлическом теле вихревые токи обеспечивают нагрев стрелочного башмака, (подкладки с подушкой, корневого башмака, стрелочного башмака с жесткой клеммой, подушки скольжения или подкладки), и происходит процесс плавления льда и снеготаяния.
Индукционные нагреватели выполнены в виде обмотки намотанной вокруг боковой грани стрелочного башмака, подкладки с подушкой, корневого башмака, стрелочного башмака с жесткой клеммой, подушки скольжения или подкладки и могут быть встроены в резиновую подкладку или уложены в специальную боковую фаску грани стрелочного башмака, подкладки с подушкой, корневого башмака, стрелочного башмака с жесткой клеммой, подушки скольжения или подкладки и загерметизирована для механической изоляции.
Экономия электроэнергии осуществляется за счет процесса индукционного нагрева и за счет автоматического управления, которое включает нагрев только по необходимости.
Мощность, затрачиваемая на нагрев предлагаемым устройством, может составлять 100-500 Вт/м, при этом рельса может нагреваться на 30-100°С.
Длина линии электропередачи между генератором и нагреваемым стрелочным переводом может достигать 20 км.