УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА ОТ СНЕГА И ЛЬДА ПУТЕМ ЭЛЕКТРООБОГРЕВА

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а точнее к устройствам электрообогрева стрелочных переводов в зимний период и может быть использована для очистки стрелочного перевода от снега и льда и для предотвращения его оледенения.
Известно устройство для очистки стрелочных переводов от снега и льда путем электрообогрева с индивидуальным регулированием (патент РФ №90448), содержащее установленный на подошве первого рамного рельса датчик его температуры, подключенный к регулятору, трубчатые электронагреватели, установленные на подошвах обоих рамных рельсов, подключенные к выводам вторичных обмоток изолирующих трансформаторов, первичные обмотки которых одними выводами через индивидуальные контакторы обогрева, управляемые регулятором, и общий двухполюсной выключатель подключены к фазным проводам питающей сети, а другие выводы первичных обмоток указанных трансформаторов подключены к нулевому проводу питающей сети, а также дополнительно предусмотрен второй датчик температуры, установленный на подошве второго рамного рельса, подключенный к названному регулятору, и введено раздельное управление контакторами обогрева.
Существенными признаками, общими с заявляемым устройством, являются датчик температуры рамного рельса, электронагреватели, установленные на подошвах рамных рельсов, питающая сеть и изолирующие трансформаторы (в заявляемом устройстве первый блок электропитания с однофазным трансформатором).
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются следующие недостатки аналога:
- применение трубчатых электронагревателей, обогревающих рельс в режиме теплового облучения, что приводит к неоправданному расходу тепловой энергии;
- коммутатор, включенный в цепь питания однофазного трансформатора, нарушающий нормальный режим работы мощного трансформатора и сокращающий ресурс работы последнего.
Известно «Устройство для очистки стрелочного перевода от снега и льда путем электрообогрева» (патент РФ на полезную модель №83255). Это устройство содержит трубчатые электронагреватели и датчики температуры, установленные на рамных рельсах, блок электропитания указанных электронагревателей от сети переменного тока с однофазным трансформатором и автоматическим регулятором, причем в состав последнего входят: коммутатор, включенный в цепь питания однофазного трансформатора, а на входе управления указанного коммутатора установлен релейный элемент с гистерезисной характеристикой, к его входу подключен выход элемента сравнения, первый вход которого соединен с датчиками температуры рамных рельсов, дополнительно предусмотрены датчик температуры наружного воздуха и нелинейный функциональный преобразователь, соединенные последовательно и подключенные ко второму входу элемента сравнения.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются следующие недостатки прототипа:
- повышенный расход электрической и тепловой энергии из-за применения простого элемента сравнения, не обеспечивающего отражения в своей работе всех возможных изменений окружающей среды;
- использование общего трансформатора для всех нагревателей, что снижает надежность системы в целом и не обеспечивает ее многофункциональность.
Существенные признаки, общие с заявляемым устройством, следующие: электрообогреватели, датчик температуры наружного воздуха, рамные рельсы, блок электропитания указанных электронагревателей от сети переменного тока с однофазным трансформатором.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является «Устройство для очистки стрелочного перевода от снега и льда путем электрообогрева» (патент РФ на полезную модель №97386). Это устройство содержит: плоскоовальные электронагреватели, установленные на рамных рельсах, датчик температуры наружного воздуха, блок электропитания указанных электронагревателей от сети переменного тока с однофазным трансформатором, коммутатор, элемент сравнения, причем датчик температуры наружного воздуха соединен со вторым входом элемента сравнения, датчик температуры рельса, установленный на рамных рельсах и соединенный с первым входом элемента сравнения, датчик осадков, сигнал с которого поступает на третий вход элемента сравнения, а выход элемента сравнения соединен с блоком плавной регулировки напряжения, выход которого соединен со входом коммутатора, причем коммутатор включен во вторичную обмотку однофазного трансформатора блока электропитания, а напряжение через коммутатор поступает на плоскоовальные электронагреватели.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются следующие недостатки прототипа:
- повышенный расход электрической и тепловой энергии из-за применения простого элемента сравнения, не обеспечивающего отражения в своей работе всех возможных изменений окружающей среды;
- использование общего трансформатора для всех нагревателей, что снижает надежность системы в целом и не обеспечивает ее многофункциональность.
Существенные признаки прототипа, общие с заявляемым устройством, следующие:
- рамные рельсы;
- плоскоовальные электронагреватели, установленные на рамных рельсах;
- датчик температуры рельса;
- датчик температуры наружного воздуха;
- датчик осадков;
- блок плавной регулировки напряжения (в заявляемом устройстве первый блок плавной регулировки напряжения);
- блок электропитания электронагревателей от сети переменного тока с однофазным трансформатором (в заявляемом устройстве первый блок электропитания с однофазным трансформатором).
Задачей заявляемого устройства является увеличение надежности конструкции с одновременным применением более энергосберегающих режимов работы устройства.
Технический результат достигается тем, что устройство содержит электронный блок обработки данных со специальным программным обеспечением, к входам которого подключены датчик температуры рельса, установленный на рамных рельсах, датчик осадков, датчик температуры окружающего воздуха, а выходы электронного блока обработки данных со специальным программным обеспечением соединены с соответствующими им входами двух каналов обогрева, первый из которых состоит из первого блока плавной регулировки напряжения и первого блока электропитания с однофазным трансформатором, второй из которых состоит из второго блока плавной регулировки напряжения и второго блока электропитания с однофазным трансформатором, причем выходы первого и второго блоков плавной регулировки напряжения включены во вторичные обмотки первого и второго однофазного трансформатора блоков электропитания соответственно, напряжение через которые поступает на попарно разделенные плоскоовальные электронагреватели.
Для достижения технического результата в устройство для очистки стрелочного перевода от снега и льда путем электрообогрева, содержащее датчик температуры наружного воздуха, датчик осадков, датчик температуры рельса, плоскоовальные электронагреватели, установленные на рамных рельсах, блок плавной регулировки напряжения, блок электропитания указанных электронагревателей от сети переменного тока с однофазным трансформатором, дополнительно введены электронный блок обработки данных со специальным программным обеспечением, к входам которого подключены датчик температуры рельса, установленный на рамных рельсах, датчик осадков, датчик температуры окружающего воздуха, а выходы электронного блока обработки данных со специальным программным обеспечением соединены с соответствующими им входами двух каналов обогрева, первый из которых состоит из первого блока плавной регулировки напряжения и первого блока электропитания с однофазным трансформатором, второй из которых состоит из второго блока плавной регулировки напряжения и второго блока электропитания с однофазным трансформатором, причем выходы первого и второго блоков плавной регулировки напряжения включены во вторичные обмотки первого и второго однофазного трансформатора блоков электропитания соответственно, напряжение через которые поступает на попарно разделенные плоскоовальные электронагреватели.
На фигуре представлена схема заявляемого устройства, где:
1. Рамные рельсы;
2. Плоскоовальные электронагреватели;
3. Датчик температуры рельса;
4. Первый блок электропитания с однофазным трансформатором;
5. Первый блок плавной регулировки напряжения;
6. Электронный блок обработки данных со специальным программным обеспечением;
7. Второй блок плавной регулировки напряжения;
8. Второй блок электропитания с однофазным трансформатором;
9. Датчик температуры наружного воздуха;
10. Датчик осадков.
Плоскоовальные электронагреватели 2 жестко закреплены на рамных рельсах 1. Датчик температуры рельса 3 установлен на рамных рельсах 1 и является первым входом электронного блока обработки данных со специальным программным обеспечением 6, а выходы датчика температуры наружного воздуха 9 и датчика осадков 10 являются соответственно вторым и третьим входами электронного блока обработки данных со специальным программным обеспечением 6. Выходы электронного блока обработки данных со специальным программным обеспечением 6 соединены с соответствующими им входами двух каналов обогрева, первый из которых состоит из первого блока плавной регулировки напряжения 5 и первого блока электропитания с однофазным трансформатором 4, второй из которых состоит из второго блока плавной регулировки напряжения 7 и второго блока электропитания с однофазным трансформатором 8, причем выходы первого и второго блоков плавной регулировки напряжения 5,7 включены во вторичные обмотки первого и второго однофазного трансформатора блоков электропитания 4,8 соответственно, напряжение через которые поступает на попарно разделенные плоскоовальные электронагреватели 2.
Работа устройства осуществляется следующим образом. На входы электронного блока обработки данных со специальным программным обеспечением 6 непрерывно подаются сигналы с выходов датчика температуры рельса 3, датчика температуры наружного воздуха 9 и датчика осадков 10. В электронном блоке обработки данных со специальным программным обеспечением 6 происходит сравнение сигналов по определенному алгоритму, далее сигнал с электронного блока обработки данных со специальным программным обеспечением 6 поступает в первый и второй блоки плавной регулировки напряжения 5 и 7, которые включены во вторичные обмотки первого и второго однофазного трансформаторов блоков электропитания 4 и 8, и передает напряжение плоскоовальным электронагревателям 2. Таким образом, поддерживается необходимая температура нагрева рамных рельсов 1 в зависимости от температуры воздуха и влажности окружающей среды.
Заявляемое устройство для очистки стрелочного перевода от снега и льда путем электрообогрева позволяет снизить расход электроэнергии до 60% по сравнению с существующими системами, а также предназначено для предотвращения обледенения и удаления льда и снега в зоне остряков и рамных рельсов, сердечников крестовин стрелочных переводов на станциях, парках, горках в целях обеспечения бесперебойного движения поездов в период снегопадов и метелей. Устройство обеспечивает непрерывную работоспособность стрелочных переводов в зимнее время, независимо от выпадающих осадков.