Боковой изолятор рельсового скрепления

Полезная модель относится к элементам узлов крепления рельса к основанию железнодорожного пути. Боковой изолятор  является съемной составной частью узла и предназначен,  преимущественно для его использования в рельсовых скреплениях, имеющих анкерные плиты, которые соединены с основанием рельсового пути винтовыми крепежными элементами, заглубляемыми в дюбели оснований.
Изолятор предназначен для восприятия боковых сил, передаваемых от подошвы рельса на головки монтажной плиты, удержания ширины колеи рельсового пути в расчетных пределах, изоляции головки анкера и основания пути от проходящего в рельсовых цепях электрического тока, гашения и передачи нагрузки от рельса на головку анкера путем восприятия боковых сил, передаваемых от подошвы рельса. При этом в случае замены анкера на другой монтажный анкер, имеющий иную толщину рабочей полки, анкер используют для регулировки ширины колеи рельсового пути в случаях увеличения бокового износа головки рельса, или для изменения плавного перехода прямых участков пути в кривые участки при различных радиусах закругления пути.
Из публикаций в сети Интернет известны боковые изоляторы рельсовых скреплений для их использования в узлах соединения рельсов рельсового пути с бетонным основанием пути (Технические условия  «Скрепления рельсовые пружинные для железобетонных шпал PANDROL FASTCLIP», стр.5,20, рис.D.1. Общий вид бокового изолятора. «Изолятор боковой скрепления анкерного рельсового ПАНДРОЛ-350». ТУ 3185-005-59753858-2009).
o
В конструкциях компании Пэндрол Лимитед (GB) раскрыты боковые изоляторы с числовыми параметрами, характеризующими месторасположение и форму выполнения позиционирующей опоры, препятствующей смещению изолятора в работе, при этом стенка изолятора соединяет одну сторону верхней поверхности позиционирующей опоры с позиционирующим элементом изолятора, который может иметь следующие размеры: первая пластина, длина 119 мм, высота в центральной части - 20 мм и высота в остальной части - 26 мм, причем толщина составляет 8 мм; вторая пластина имеет длину 55 мм, ширину 15,5 мм и толщину 6 мм; позиционирующий элемент изолятора имеет длину 21,5 мм, высоту 26 мм и ширину 19,5 мм; углубление изолятора имеет ширину 10,5 мм; паз изолятора имеет высоту 20 мм, ширину 8,5 мм и длину 13 мм, причем толщина материала, образующего две из трех вертикальных стенок паза составляет приблизительно 8 мм; позиционирующая опора имеет толщину 3,5 мм в тонком месте, опора имеет верхнюю поверхность, наклоненную под углом 16 к горизонтали,  длину 15,5 мм, ширину 8,5 мм и нижнюю поверхность, которая на 2 мм возвышается над самой нижней точкой первой пластины (RU 2125626 С1, 27.01.1999. Фиг.6-8, текст описания).
Также известны боковые  изоляторы  рельсового скрепления, раскрытые в патентах АО «РС-Комплект» RU 129938 U1, 10.07.2013. RU 130316 U1, 20.07.2013. RU 196527 U1, 03.03.2020, причем известные из указанных источников конструкции изоляторов предназначены для их использования в таких рельсовых скреплениях, анкеры которых имеют замоноличенные в бетонном основании нижние части. Такие изоляторы нельзя использовать в компактных конструкциях рельсовых скреплений, имеющих плиты, закрепляемые винтовыми креплениями на бетонных основаниях рельсового пути. Это связано с тем, что каждый изолятор, раскрытый в указанных выше источниках имеет сравнительно большой габарит по его длине вследствие того, что каждая боковая стенка изолятора имеет  большой вылет в наружную боковую сторону изолятора. Форма исполнения боковой стенки изолятора существенно влияет на расход материала изолятора при его изготовлении.
Из известных боковых изоляторов патент RU 196527 U1 выбран в качестве прототипа, в котором раскрыт боковой изолятор рельсового скрепления, имеющий  общие признаки с раскрытым в данном описании боковым изолятором, содержащим переднюю стенку, боковые стенки, вертикально ориентированные г-образные выступы и горизонтально ориентированные наклонные сверху г-образные в поперечном сечении выступы, верхняя поверхность каждого из которых наклонена в наружную сторону под углом к горизонтали и над каждым выступом расположен уступ для упора в него торца клеммы рельсового скрепления, при этом каждая боковая стенка имеет наклонную верхнюю часть, под которой находится прямая часть и ступень, образованная боковой гранью и верхней гранью боковой стенки. Техническим результатом бокового изолятора рельсового скрепления, представленного в данном описании, является повышение компактности изолятора и уменьшение его материалоемкости.
Техническим результат получен боковым изолятором рельсового скрепления, имеющем переднюю стенку с дренажными выемками, боковые стенки, вертикальные г-образные в поперечном сечении выступы и горизонтальные г-образные в поперечном сечении выступы, при этом верхняя поверхность каждого горизонтального выступа наклонена в наружную сторону под углом к горизонтали и над каждым горизонтальным выступом расположен уступ для упора в него торца клеммы рельсового скрепления, причем каждая боковая стенка имеет наклонную плоскую верхнюю часть, под которой находятся прямая плоская часть и ступень под прямой плоской частью, образованная боковой гранью и верхней гранью боковой стенки, при этом габаритная длина L бокового изолятора находится в зависимости от высоты H боковой стенки изолятора в пределах L=(4,5-5,5)Н, наклонная плоская верхняя часть боковой стенки имеет высоту h=(0,4-0,6)H, прямая плоская часть боковой стенки имеет высоту в пределах h1=(0,15-0,27)H, высота h2 вертикальной грани угловой выемки находится в пределах h2=(0,15-0,27)H, а угол β наклона от вертикали верхней части боковой стенки в сторону середины изолятора находится в пределах β=2-6º, при этом в угловых нижних частях изолятора выполнены угловые дренажные пороги, каждый из которых имеет высоту, равную высоте каждой дренажной  выемки изолятора.
На фиг. 1 показан боковой изолятор рельсового скрепления, вид спереди.
На фиг. 2 – боковой изолятор, вид снизу по стрелке А на фиг.1.
На фиг. 3 – боковой изолятор, вид сзади по стрелке Б на фиг.2.
На фиг. 4 – боковой изолятор, вид сбоку по стрелке В на фиг.1.
На фиг. 5 –показан боковой изолятор на виде по стрелке Г на фиг.3.
На фиг.6 – боковой изолятор в аксонометрии, вид сзади с поворотом вокруг вертикальной оси изолятора.
На фиг.7 – боковой изолятор в аксонометрии, вид спереди с поворотом
вокруг вертикальной оси изолятора.
На фиг.8 – схема боковой стенки изолятора.
На фиг.9 – схема расположения боковых изоляторов на плите рельсового скрепления, закрепленной на бетонном основании рельсового пути.
Боковой изолятор имеет сложную объемную форму в виде пространственной литой детали (фиг.1-3) изготовленной из электроизоляционного прочного материала. Изолятор имеет множество перекрещивающихся монолитно выполненных стенок, которые образуют контур позиционирующей рабочей опорной полки. Боковой изолятор содержит переднюю стенку 1, заднюю поверхность 2 стенки 1 (фиг.3), боковые стенки 3, вертикальные г-образные в поперечном сечении выступы 4 направляющих (фиг.1,5), которые выступают перпендикулярно от центральной части изолятора и образуют изнутри углубления 5 (фиг.5).
Каждая боковая стенка 3 (фиг.6,7) имеет верхнюю плоскую наклонную к середине изолятора часть, ниже которой расположена плоская вертикальная часть 6 стенки 3 и под ней расположена наклонная к горизонтальной плоскости грань 7 (фиг.7), образующая с вертикальной гранью 8 угловую выемку 9.
На задней стороне изолятора имеются горизонтальные г-образные в поперечном сечении выступы 10 (фиг.4), верхняя поверхность 11 каждого из которых наклонена в наружную сторону под углом к горизонтали. Выступы 10 простираются от передней стенки 1 в наружную сторону,  они предназначены для их расположения под концами прижимной клеммы рельсового скрепления, а также для удержания бокового изолятора от смещения в плоскости действия на изолятор моментов кручения.
Над каждым выступом 10 расположен уступ 12 (фиг.4,6,7), служащий для упора в его поверхность торца клеммы узла рельсового скрепления (клемма не показана). В изоляторе снизу в передней стенке выполнены прямоугольные дренажные выемки 13 (фиг.1,3) для исключения застоя конденсата воды в соединениях изолятора с головкой плиты рельсового скрепления.
Изолятор имеет расположенные в его углублениях 14 конические выступы 15 (фиг.2), которые обеспечивают плотное соединение и надежную фиксацию бокового изолятора на головке плиты рельсового соединения. Выступы 15 также защищают находящиеся за ними поверхности изолятора от повреждений при надевании бокового изолятора на головку плиты.
Упомянутая угловая выемка 9 (фиг.7) расположена на каждом конце изолятора с его нижней стороны так, что грань 7служит для прижатия подрельсовой прокладки (не показана) к плите рельсового скрепления. Боковая грань 8 при этом служит для предотвращения перемещения и поворота подрельсовой прокладки в горизонтальной плоскости, когда прокладка и боковой изолятор находятся в рабочем положении на плите рельсового скрепления (плита не показана).
В угловых нижних частях изолятора выполнены угловые дренажные пороги 16 (фиг.1,7), каждый из которых имеет высоту, равную высоте каждой дренажной  выемки 13. Пороги 16 служат для отвода конденсата и воды из рельсового скрепления.
На виде изолятора снизу и сзади (фиг.6) каждый вертикальный г- образный в поперечном сечении выступ 4 образует на виде спереди усеченную пирамиду, сужающуюся в сторону от изолятора, что облегчает заведение изолятора на анкерную головку плиты узла скрепления и его надевание на головку, при этом в процессе соединения изолятора с головкой плиты изолятор соединяется с головкой с натягом, образуя плотное и надежное соединение.
Боковой изолятор имеет габаритную длину L (фиг.5), высоту H боковой стенки (фиг.8), высоту h наклонной части боковой стенки, высоту h1 прямой части боковой стенки, высоту h2 вертикальной грани 8 угловой выемки 9 и высоту h3 дренажного углового порога 16, равного высоте каждой дренажной  выемки 13.
Наклонная верхняя часть боковой стенки 3 имеет высоту в пределах h=(0,4-0,6)H, прямая часть боковой стенки имеет высоту h1 в пределах h1=(0,15-0,27)H, высота h2 вертикальной грани 8 угловой выемки находится в пределах h2=(0,15-0,27)H, высота h3 дренажного порога 16 находится в пределах h3=(0,1-0,2)Н. Угол β наклона верхней части боковой стенки 3 к середине изолятора от вертикальной плоскости находится в пределах β=2-6º. Установлен оптимальный угол β=4º наклона наклонной части боковой стенки 3, находящийся в пределах между минимальным значением этого угла β=2º (при котором вылет боковой стенки 3 минимальный) и максимальным значением, равным угла β=6º (при котором вылет боковой стенки максимальный). При оптимальном значении β=4º достигаются оптимальные значения габаритной длины L и высоты H боковой стенки, которые отвечают требованиям оптимальной компоновки бокового изолятора в узле рельсового скрепления. Минимальный угол получен из условий качественного извлечения готового изолятора из формы после его отливки и отверждения.
Два боковых изолятора 17 (фиг.9) являются частью одного узла рельсового скрепления, схематично показанного на (фиг.9). Условно показанные на виде сверху габаритами изоляторы зафиксированы на клеммных устройствах 18 так, что изоляторы расположены с боковых сторон рельса 19 рельсового пути и подошва 20 рельса находится между изоляторами 17 с двух противоположных сторон от оси рельса. Клеммные устройства 18 и изоляторы 17 опираются на плиту 21 рельсового скрепления и они расположены со смещением к противоположным краям плиты 21. Рядом с каждым клеммным устройством расположено винтовое устройство 22 для крепления плиты 21 к бетонному основанию 23 рельсового пути. При выборе такой компоновки рельсового скрепления, которая показана на фиг.9, выбрана габаритная длина бокового изолятора в зависимости от высоты Н боковой стенки изолятора в пределах L=(4,5-5,5)Н. В результате получен боковоой изолятор, удовлетворяющий условиям повышения компактности рельсового скрепления и компактности самого бокового изолятора при условии снижения его материалоемкости в пределах 5-10 % от материалоемкости стандартного бокового изолятора.
Работает боковой изолятор следующим образом. Надевают боковой изолятор на головку (не показана) плиты рельсового скрепления и осуществляют монтаж узла соединения рельса с основанием известным образом. При этом в рабочем положении передняя стенка 1 изолятора  находится в поджатом положении к торцу подошвы 20 рельса 19 (фиг.9).
При движении подвижного состава по рельсовому пути рельс испытывает нагрузки прижатия к основанию 23 пути, отрыва от основания и сдвига относительно основания. Эти нагрузки передаются на боковой изолятор.
В результате изолятор изолирует рельс от проходящего в рельсовых цепях электрического тока, гасит ударные и динамические нагрузки, действующие от рельса, воспринимает боковые силы, передаваемые от подошвы рельса на головку плиты, и удерживает ширину колеи железнодорожного пути в расчетных пределах.
При этом благодаря упрощению конструкции изолятора и изменения его формы уменьшены длина изолятора и расход материала за счет исключения из конструкции концевых конических частей сложной формы. Уменьшение длины бокового изолятора обеспечило возможность увеличения площади на поверхности плиты рельсового скрепления в её угловых зонах, что позволило компактно расположить болты болтового соединения плиты со шпалой.
Боковой изолятор, раскрытый в данном изобретении исключает: вероятность его повреждения при надевании на головку плиты, смещение подрельсовой прокладки рельсового скрепления в продольном направлении, возможность задира бокового изолятора при температурном удлинении рельса или при уменьшении его длины. Изолятор обеспечивает также возможность изготовления идентичных монтажных изоляторов с разными толщинами полок для переустановки их в случае износов головок рельсов рельсового пути, а также для регулировки ширины колеи пути на кривых участках железной дороги с малым радиусом.
В совокупности, конструкция и форма изолятора позволили расположить его компактно в угловой зоне монтажной плиты болтового рельсового скрепления, плита которого закреплена на бетонном основании рельсового пути шурупами.