СТРЕЛОЧНЫЙ ПЕРЕВОД С ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ОБОГРЕВОМ

Полезная модель относится к путевым устройствам железнодорожного транспорта, в частности к устройствам стрелочных переводов с электрическим обогревом.
Известно устройство обогрева стрелочного перевода, содержащее инфракрасные обогреватели (ИКО), расположенные вдоль внутренней стороны рельса в контакте с поверхностью шейки рельса, и вдоль стороны остряка в контакте с поверхностью, обращенной к рамному рельсу, при этом ИКО выполнены в виде ленты с ассиметричной диаграммой ИК-излучения. Кроме этого, ИКО состоит из композиции включающей защитный наружный слой, слой ИК-излучателей, слой теплоизоляции и слой ИК-отражения, слой ИК-отражения прилегает к поверхности рамного рельса и остряка, слой теплоизоляции прилегает к поверхности рамного рельса и остряка, слой ИК-отражения расположен между слоем ИК-излучения и слоем теплоизоляции который прилегает к поверхности рамного рельса и остряка, защитный слой выполнен прозрачным для ИК-излучения, контакт ИКО с поверхностью рельса и остряка осуществляется прижатием ленты плоскими пружинными скобами, установленными на подошве рамного рельса и подошве остряка в каждом межшпальном пространстве на протяжении всей длины ИКО. (Патент на полезную модель №176427, заявка №2017129605 от 21.08.2017 г.).
Недостатком данного технического решения является недостаточный прогрев пространства между шейкой рельса и внутренней стороной остряка.
Известно устройство для электрообогрева стрелочного перевода, содержащее рамный рельс с установленным на нем электрообогревателем и остряк, при этом электрообогреватель монтируется вдоль рамного рельса в контакте с поверхностью его подошвы с внутренней стороны, наружные поверхности рамного рельса и остряка теплоизолированы, при этом электрообогреватели имеют оболочку плоскоовального сечения и закреплены ниже направляющей остряка посредством пружинных скоб, установленных в каждом межшпальном пространстве на протяжении всей длины электрообогревателя. Кроме этого, сечение оболочки плоскоовального электрообогревателя вместе с огибающей его пружинной скобой находится в пределах 8×13мм, пружинные скобы крепления установлены на подошве рамного рельса.
Обогрев осуществляется стержневыми электрообогревателями, имеющими оболочку плоскоовального сечения, которые не наводят внешнего магнитного поля и не препятствуют работе автоматической локомотивной сигнализации. Наличие оболочки нагревательных элементов, вместе с огибающей его пружинной скобой в пределах 8×13 мм обеспечивает надежную работу перевода, отсутствует возможность защемления нагревательных элементов между рамным рельсом и остряком. В условиях вибрации и механических воздействий, связанных с движением железнодорожного транспорта, а также при воздействии атмосферных осадков и циклической смене температур, крепление электрообогревателей при помощи пружинных скоб, установленных на подошве остряка в каждом межшпальном пространстве на протяжении всей длины электрообогревателя, является надежным, что повышает надежность в работе стрелочного перевода. (Патент на полезную модель №149762, заявка №2014134494 от 22.08.2014).
Недостатком данного технического решения является недостаточный прогрев пространства между шейкой рельса и внутренней стороной остряка.
Известно устройство стрелочного перевода с электрообогревом содержащим рамные рельсы и остряки, рабочую межостряковую тягу, первую соединительную тягу, корневое соединение остряков, с установленными на рамные рельсы и остряки управляемые электрообогреватели, при этом электрообогреватели установленные на рамных рельсах на участке, от рабочей межостряковой тяги до первой соединительной тяги, монтируются на шейке рельса, а далее, до корневого соединения остряков, монтируется на внутренней стороне подошвы рельса, а электрообогреватели установленные на остряках монтируется на внешней стороне подошвы остряка, на участке от рабочей межостряковой тяги до первой соединительной тяги. Кроме этого на рамном рельсе, от рабочей межостряковой стрелочной тяги до первой соединительной тяги, электрообогреватель состоит из слоя теплоизоляции, наружной металлической пластины, на которой крепится стержневой плоскоовальный трубчатый электронагреватель длиной 3,2 м и мощностью 1,6 кВт, на рамном рельсе от первой соединительной тяги, до корневого соединения остряка, электрообогреватель состоит из слоя теплоизоляции, наружной металлической пластины, на которой крепится стержневой плоскоовальный трубчатый электронагреватель длиной 4 м и мощностью 2 кВт, на остряке, от рабочей межостряковой тяги до первой соединительной тяги, на внешней стороне подошвы остряка монтируется электрообогреватель состоящий из слоя теплоизоляции, наружной металлической пластины, на которой крепится стержневой плоскоовальный трубчатый электронагреватель длиной 3,2 м и мощностью 1,6 кВт, электрообогреватели на всей длине рамного рельса и остряка прижаты к поверхности рамного рельса и остряка плоскими пружинными скобами, установленными в каждом межшпальном пространстве на протяжении всей его длины, под рабочей межостряковой тягой и первой соединительной тягой, в шпальном ящике, расположены электрические нагреватели, установленные в металлические трубы. (Патент на полезную модель №205831, заявка №20211128020от 30.04.2021г.).
Недостатком данного технического решения является большая номенклатура электрических нагревателей, используемых для обогрева стрелочного обогревателя. Если учесть, наличие на железной дороге, большое количество проектов стрелочных переводов, то количество типов стрелочных нагревателей увеличивается. Необходимость держать на складах большую номенклатуру стрелочных нагревателей приводит к удорожанию обслуживания стрелочных переводов, так как заранее невозможно прогнозировать какие электрические нагреватели нужно менять в первую очередь.
Кроме этого, как правило, нагреватель перегорает во время снегопадов, т.е. когда происходит обогрев стрелочного перевода. При перегорании нагревателя происходит охлаждение значительного по длине участка перевода, что возможно привести к аварийной ситуации. Замена длинных нагревателей, во время снегопада, сопряжена с трудностями сохранения в целостности термоизоляции при ее демонтаже, с целью дальнейшего использования. При демонтаже термоизоляция может быть повреждена, затем вновь установлена с новым нагревателем, в результате снижается эффективность обогрева стрелочного перевода в целом.
При перегорании электрического нагревателя образуется большой участок стрелочного перевода, который не подвергается нагреву.
Задачей заявляемого технического решения является обеспечение бесперебойной и безопасной работы стрелочного перевода при движении подвижных составов в зимнее время.
Технический результат заключается в снижение затрат на обслуживание стрелочного перевода, повышение надежности и эффективности прогрева пространства между шейкой рельса и внутренней стороной остряка в период снегопада.
Заявляемый технический результат достигается стрелочным переводом с электрическим обогревом, содержащим установленные на рамные рельсы и остряки, управляемые устройства электрического обогрева, в состав которых входят: теплоизоляция, металлическая прижимная пластина, овальный электрообогреватель, при этом электрообогреватели выполнены длиной, кратной расстоянию между стрелочными брусьями.
Электрический обогрев рамного рельса на участке, от рабочей стрелочной тяги до первой соединительной тяги, монтируется на шейке рельса, а далее, до корневого соединения остряков, монтируется на внутренней стороне подошвы рельса с электрическими обогревателями длиной 0,525 м и мощностью 0,25 кВт.
Электрический обогрев остряка монтируется на внешней стороне подошвы остряка, на участке от рабочей стрелочной тяги до первой соединительной тяги остряков с электрическими обогревателями длиной 0,525 м и мощностью 0,25 кВт.
Электрический обогрев на рамном рельсе от первой соединительной тяги, до корневого соединения остряка монтируется с электрическими обогревателями длиной 0,525 м и мощностью 0,25 кВт,
Электрический обогрев остряка от рабочей межостряковой стрелочной тяги до первой соединительной тяги, монтируется на внешней стороне подошвы остряка с электрическими обогревателями длиной 0,525 м и мощностью 0,25 кВт,
Заявляемое техническое решение реализовано на стрелочном переводе проекта 2769, содержащим рамные рельсы и остряки, рабочую межостряковую тягу, первую соединительную тягу, корневое соединение остряков, с установленными на рамные рельсы и остряки электрообогревом. Данное решение может быть реализовано и на других проектах стрелочных переводов.
В период снегопадов и метелей, практически все тепло выделяемое электронагревателями идет на обогрев воздушного пространства между шейкой рельса и внутренней стороной остряка, в которое попадают снег. Это достигается тем, что электрообогреватель на рамном рельсе установлен на внутренней стороне шейки рельса, на подложке, состоящей из слоя теплоизоляции и наружной металлической пластины, на которой закреплен электрообогреватель. На остряке элекронагреватель установлен непосредственно на внешней поверхности на его стороне в районе подошвы, не значительное по объему пространство между рамным рельсом и остряком, даже при сильном снегопаде, быстро будет освобождаться от снега и льда при воздействии теплового излучения. Остряк, в этом случае, обогревается с двух сторон, от лучистой энергия нагретой металлической пластины установленной на шейке рельса, и электронагревателем, установленным на внешней стороне подошвы остряка. В случае перегорания длинного электрического нагревателя, значительный объем не обогреваемого пространства может быстро заполниться снегом, что может привести к созданию аварийной ситуации при переводе стрелок.
При использовании электрических нагревателей, длиной равной расстоянию между стрелочными брусьями, в случае его перегорания, охлаждаться будет не значительная часть обогреваемой длины рамного рельса и остряка. Незначительное снижение длины обогрева рамного рельса и остряка не создаст аварийную ситуацию при работе стрелочного перевода в период снегопадов и метелей. Таким образом, в периоды снегопада и метели, повышается надежность и эффективность прогрева пространства между шейкой рельса и внутренней стороной остряка в период снегопада даже при выходе из строя электрообогревателя.
При замене нагревателя длиной равной расстоянию между стрелочными брусьями, отпадает необходимость снимать термоизоляцию и металлический экран, так они выполнены большей длины, чем нагревательные элементы и закреплены и продолжают удерживаться соседним скобами. При таком исполнении устройства обогрева, когда при замене выгоревшего нагревателя не требуется снимать и вновь устанавливать теплоизоляцию, а при ее разрушения устанавливать новую, значительно сокращается время замены нагревателя и экономятся значительные ресурсы на длительном использовании теплоизоляции и накладных металлических пластин.
Под рабочими тягами перевода, в шпальном ящике, расположены электрообогреватели длиной 3 метра мощностью. 0,5 кВт/м, установленные в металлические трубы служащие для обогрева межшпального пространства, где расположены подвижные элементы стрелочного привода.
Конструкция стрелочного электронагревателя представляет собой металлический корпус плоскоовального сечения, внутри которого расположена спираль из проволоки высокого омического сопротивления. Нагревательный элемент изолируется от корпуса при помощи наполнительного материала (периклаз).
В зависимости от климатических условий применяются следующие СТНЭНы: СТЭН 5,2/2,5кВт, СТЭН 4,2/2,8кВт СТЭН 3,6/1,8кВт СТЭН 3,2/1,0кВт СТЭН 2,7/1,25кВт СТЭН 2,5/1,6кВт, СТЭН 2,2/1,0кВт.
Оболочка СТЭН - нержавеющая сталь. Сечение трубки - 12,5мм*5,3мм
Рабочая температура на поверхности до 400°С. Стандартное напряжение 220В. Мощность - Не более чем 0,5кВт на 1м/пог.
Сопротивление изоляции стрелочного электронагревателя:
- в холодном состоянии не менее 50мОм
- в горячем состоянии не менее 10мОм
Ток утечки в горячем состоянии не более 0,3мА
Вывод для подключения - тепло-морозостойкий провод 4 метра соединен через герметичную муфту закрытого типа, предотвращающую от попадания влаги на контакты и внутрь СТЭН.
В предлагаемом техническом решении предлагается использовать СТЭН 0,525/0,25кВт. ТУ 30.20.40-001-41577711-2021, Допускается использование нагревателя длиной 1,0 метр и мощностью 0,5 кВт СТЭН 1,0/0,5 кВт. ТУ 30.20.40-001-41577711-2021
Данное техническое решение поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана установка устройств электрообогрева на стрелочном переводе проекта 2769, на фиг. 2 (сечение А-А фиг.1) показана установка нагревателей в шпальном ящике, на фиг.3 (сечение Б-Б, фиг.1) показана установка нагревателей, на фиг.4 (сечение В-В, фиг.1).
Стрелочный перевод с электрообогревом содержит электронагреватель 1 расположенный вдоль внутренней стороны рельса 2 в контакте с металлической пластиной 3, которая лежит на слое теплоизоляции 4, и нагреватель 5 вдоль внешней стороны остряка 6 в контакте с поверхностью. Контакт электронагревателя 1 с металлической пластиной 3, и нагревателя 5 с поверхностью остряка 6 осуществляется прижатием плоскими пружинными скобами 7, 8 и 9, установленными на подошве рамного рельса и подошве остряка в каждом межшпальном пространстве на каждом электронагревателе. Шпальный ящик, в котором располагаются подвижные элементы стрелочного привода тяги 10, обогревается СТЭНами 11 длиной 2,25-3,2 м с удельной мощностью 0,5 кВт/м.п., заключенными в трубчатые кожухи 12.
Стрелочный перевод с электрообогревом работает следующим образом. Для очистки стрелочного перевода от снега и льда электронагрвеватели подключаются к линейной сети. Включение осуществляется как с пульта управления (на фиг. не показан), так и автоматически по сигналу с датчика температуры, при достижении заданных значений температуры наружного воздуха, установленного в районе стрелочного перевода.
Поскольку электронагреватель 1 установлен на металлической платине 3 которая лежит на слое теплоизоляции 4 расположенной на шейке рамного рельса 2, то излучаемое электронагревателем 1 тепло практически полностью идет на конвекционный обогрев пространства стрелочного желоба и находящихся в нем снежно-ледяных образований и внутренней стороны остряка. Наружная сторона остряка 6 дополнительно обогревается электронагревателем 5. Шпальный ящик, в котором располагаются расположены подвижные элементы стрелочного привода тяги 10 обогревается СТЭНами 11 длиной 2,25 м с удельной мощностью 0,5 кВт/м.п., заключенными в трубчатые кожухи 12. Конструктивно металлическая пластина 3 выполняется из различных металлов: нержавеющей стали, алюминиевого листа и др.
Проведенные опытные натурные испытания заявляемого технического решения показали его эффективность и подтвердили заявляемый технический результат.
Предлагаемое устройство обеспечивает максимальную степень очистки от снега и льда стрелки при сохранении высокой надежности в условиях вибрации и механических воздействий, связанных с движением железнодорожного транспорта.
На данное техническое решение разработана техническая документация.