УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

Полезная модель относится к элементам аппаратуры железнодорожной автоматики, а именно к устройствам штепсельных узлов соединения электрической рельсовой цепи (РЦ), которые крепятся в цилиндрических отверстиях шейки рельса, предназначена для обеспечения безопасности движения поездов и эксплуатации в обратной рельсовой сети для пропуска тягового тока.
Уровень техники известен из технического решения, содержащего штепсель, имеющий резьбовую, коническую и цилиндрическую части и отверстие, выполненное в цилиндрической части штепселя для закрепления провода элемента электрической рельсовой цепи, медную фланцевую втулку, установленную на конической части штепселя, штепсель выполнен длиной 105-110 мм с резьбой М20, диаметр конусной части штепселя составляет 20-23,5 мм, диаметр внутреннего конуса фланцевой втулки составляет 20-21,35 мм, на конической части штепселя за фланцевой втулкой установлена упорная шайба диаметром 20 мм, зафиксированная крепежным элементом (Патент на полезную модель RU 162466, заявка №2015116314 от 29.04.2015, «Штепсельный узел элементов электрической рельсовой цепи»).
Недостатком этого решения является низкая надежность электрического соединения, при установке штепсельного узла в отверстие в шейке рельса, диаметр которого больше номинального. Обусловлено это тем, что такая конструкция узла не позволяет получить достаточно эффективную поверхность механического контакта между фланцевой втулкой и конусной частью штепселя при установке узла в отверстие больше номинального или при установке фланцевой втулки в отверстие меньше номинального, когда происходит ее разрушение.
Известен штепсельный узел элементов электрической цепи, содержащий штепсель, имеющий резьбовую, коническую и цилиндрическую части с отверстием в цилиндрической части для закрепления провода, втулку, установленную на конической части штепселя, имеющей меньший диаметр, упорный стакан, установленный на штепсель со стороны резьбового соединения и зафиксированный крепежным элементом, слой электропроводной смазки в отверстии шейки рельса на фланцевой втулке, при этом поверхность цилиндрической части штепселя сопряжена с поверхностью отверстия фаской (Патент на полезную модель RU 83363, заявка №2008130672 от 25.07.2008, «Штепсельный узел элементов электрической рельсовой цепи»).
Недостаток этого решения в том, что при монтаже узла соединения снижается надежность электрического соединения, происходит увеличение переходного электрического соединения. Это обусловлено тем, что уменьшается эффективная площадь механического контакта в соединениях между фланцевой втулкой и конусной частью штепселя с одной стороны и наружной поверхностью фланцевой втулки и поверхностью отверстия в шейке рельса с другой стороны. Это происходит в соединениях, в которых увеличен диаметр отверстия в шейке рельса выше номинального или произошло разрушении фланцевой втулки при ее установке.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение надежности работы узла соединения штепсельного типа электрической рельсовой цепи.
Технический результат, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается в повышении эффективной поверхности механического контакта в штепсельных узлах соединения электрической рельсовой цепи, которые крепятся в цилиндрических отверстиях шейки рельса, имеющих размер больше номинального, или в которых произошло разрушение фланцевой втулки при закреплении узла.
Данный технический результат достигается узлом соединения элементов электрической цепи, характеризующегося тем, что включает рельс, имеющий отверстие, выполненное в шейке рельса, фланцевую втулку, установленную в отверстие шейки рельса, имеющее внутреннее конусное отверстие, штепсель, установленный в коническое отверстие фланцевой втулки, имеющий резьбовую, коническую и цилиндрическую части и отверстие, выполненное в цилиндрической части штепселя, причем коническая часть имеет две сопряженные конические поверхности, одна имеет конусность, равную конусности отверстия фланцевой втулки ((1:8)-(1:12)), конусность второй равна ((1:4)-(1:6)), диаметр сопряжения конических поверхностей равен номинальному диаметру отверстия в шейке рельса, провод элемента электрической рельсовой цепи выполнен из сталемедного эластичного провода марки ПБСМЭ и отпрессован в отверстии в цилиндрической части штепселя, диаметр которого равен диаметру провода, выходящий конец провода соединен со штуцером сваркой, упорный стакан, установленный на штепсель со стороны резьбового соединения и зафиксированный крепежным элементом, слой электропроводной смазки в отверстии шейки рельса на фланцевой втулке. Кроме этого, на цилиндрической части штепселя с двух сторон параллельно проводу выполнены лыски под гаечный ключ, на коническую часть штепселя перед монтажом штепсельного узла наносят слой электропроводной смазки.
Предлагаемое техническое решение - выполнение узла соединения элементов электрической рельсовой цепи штепсельного типа - позволяет получить следующие преимущества. Номинально, диаметр отверстия в шейке рельса равен 22 мм. Под такой номинальный размер изготавливается фланцевая втулка и определяется конусность отверстия и конусность поверхности штепселя. Но реально, как показывает практика установки таких узлов, не редки случаи, когда приходится устанавливать узел соединения в отверстия с диаметром 18-19 мм и 23-24 мм, установить в такое отверстие соединительный узел, подготовленный под номинальные размеры, порой невозможно. Такая «нестыковка» приводит к разрушению фланцевой втулки при ее установке или получению соединительного узла, имеющего малую эффективную поверхность механического контакта фланцевой втулки и поверхности отверстия в шейке рельса. Под эффективной поверхностью механического контакта здесь понимается совокупность точек (площадок), через которые передается давление, эта же поверхность является и эффективной поверхностью электрического контакта. Следовательно, чем больше эффективная поверхность механического контакта, тем ниже удельное электрическое сопротивление соединительного узла. Такое соединение поверхностей, при несоответствии размера диаметра отверстия в шейке рельса номинальному, обеспечивается тем, что коническая часть штепселя имеет две сопряженные конические поверхности, одна имеет конусность, равную конусности отверстия фланцевой втулки ((1:8)-(1:12)), конусность второй равна ((1:4)-(1:6)), диаметр сопряжения конических поверхностей равен диаметру отверстия в шейке рельса. В этом случае соединение узла, с необходимым удельным сопротивлением, достигается за счет двойной конусности штуцера. Конусная поверхность с увеличенной конусностью позволяет создать достаточно эффективную поверхность механического контакта в штепсельных узлах соединения электрической рельсовой цепи, которые крепятся в цилиндрических отверстиях шейки рельса, имеющих размер больше номинального, или в которых произошло разрушение фланцевой втулки при закреплении узла.
На фиг. 1 показана принципиальная схема узла соединения элементов электрической цепи.
Узел соединения элементов электрической цепи включает рельс 1 (показано сечение шейки рельса по отверстию), фланцевую втулку 2, установленную в отверстие шейки рельса 1. Фланцевая 2 втулка имеет внутреннее конусное отверстие 2.1, фланец втулки 2.2, наружную поверхность 2.3. Штепсель 3, установленный в коническое отверстие 2.1 фланцевой втулки 2, имеющий резьбовую 3.1, коническую 3.2 и цилиндрическую 3.3 части. Коническая часть имеет сопряженные между собой конические поверхности А и Б. Коническая поверхность А имеет конусность 1:8-1:15, равную конусности отверстия 2.1 фланцевой втулки 2, коническая поверхность Б ((1:4)-(1:6)). Диаметр сопряжения конических поверхностей А и Б равен номинальному диаметру отверстия в шейке рельса 1. Провод 4 элемента электрической рельсовой цепи выполнен из сталемедного эластичного провода марки ПБСМЭ и отпрессован в отверстии 3.3.1 в цилиндрической части 3.3 штепселя 3, диаметр которого равен диаметру провода 4, выходящий конец провода соединен со штуцером сваркой 5. Упорный стакан 6, установленный на штепселе 3 со стороны резьбовой части 3.1, зафиксирован крепежным элементом 7. На контактные поверхности соединения нанесен слой электропроводной смазки, штепсель выполнен из стали углеродистой обыкновенного качества.
Для улучшения электрических характеристик рельсовой цепи и исключения обрыва проводов вследствие периодических перегибов провод 1 элемента электрической рельсовой цепи выполнен из сталемедного эластичного провода марки ПБСМЭ (ТУ 3510-001-78858250-2005). На цилиндрической части 3.3 штепселя 3 выполнены лыски под гаечный ключ M16. Такое исполнение облегает монтаж узла соединения элементов электрической цепи, т.е. штепсель 3 с помощью гаечного ключа фиксируется в нужном положении (исключается возможность проворота штепселя 3 вокруг своей оси), после чего производится затяжка гаек 7.
Монтаж штепсельного узла осуществляют следующим образом: очищают отверстие в шейке рельса 1 от пыли и ржавчины, устанавливают в нее фланцевую втулку 2, затем в коническое отверстие фланцевой втулки 2 вводят до упора коническую часть штепселя 3, на выступающую резьбовую часть штепселя 3 устанавливают упорный стакан 6, навинчивают на резьбовую часть гайки 7 и подтягивают их до упора до получения между контактирующими поверхностями максимального механического контакта.