ПРОКЛАДКА СТЫКА РЕЛЬСОВ

Заявляемая полезная модель относится к путевому хозяйству железнодорожного транспорта и предназначена для изоляции рельсовых электроцепей одного блок-участка от другого.
Известны прокладки, например, ПС-65, которые по конфигурации имеют форму сечения рельса и выполнены методом литья под давлением в виде плоской детали из различных материалов: полиэтилена, полиамида, стеклотекстолита, фибры.
Существующие прокладки имеют определенные недостатки, к которым можно отнести такие, как неудобство монтажа при их установке встык между рельсами и недостаточно продолжительный срок службы, поскольку во время эксплуатации изолирующего узла между боковыми стягивающими прокладками, прокладкой, шейкой и основанием рельса набивается пыль, грязь, металлическая стружка, что приводит к нарушению изоляционных свойств узла, то есть прокладка перестает выполнять свои изолирующие функции.
Наиболее близким по решаемой задаче и технической сущности является техническое решение, описанное в патенте РФ №106904 на полезную модель. Согласно патенту, описана прокладка стыковая рельсовая, включающая основание, которое выполнено из двух половинок с возможностью взаимозаменяемости. Каждая из половинок снабжена приливами от головки до основания рельса шириной до 25 мм с одной стороны и приливами шириной 4 мм с противоположной стороны от головки до начала основания рельса. Также прокладка выполнена таким образом, что на каждую половинку основания со стороны прилегания к торцу рельса дополнительно наклеена прокладка из фибры толщиной 1,5 мм, что позволяет в сочетании с основной полиамидной половинкой обеспечить более надежную электроизоляцию стыка и компенсацию без разрушения при удлинении рельсов в жаркую погоду и во время движения состава.
Предложенная в патенте РФ №106904 прокладка обеспечивает ее фиксацию в стыке рельса с устранением попадания в него пыли, грязи и металлической стружки, а также обеспечивает электроизоляцию стыка и компенсацию без разрушения при удлинении рельсов в жаркую погоду и во время движения состава.
Однако описываемая в патенте РФ №106904 прокладка имеет два существенных недостатка. Приклеенная к основному телу прокладки вставка из фибры имеет свойство быстрого разрушения при контакте с водой атмосферных осадков и (или) при колебаниях температур возле нуля градусов. Вставка из фибры, имеющая многослойную структуру бумага-клей, впитывает воду преимущественно через открытые торцы по всему периметру. Переходные процессы лед-вода, происходящие при нулевых температурах, разрушают прокладку из фибры и приводят ее к расслаиванию, отслаиванию от основного тела прокладки, что приводит к снижению электроизоляционных свойств изделия в целом. Также прокладка не защищена от капиллярного проникновения воды в щелевидные полости между основным телом прокладки и телом вставки из фибры, что также снижает электроизоляционные свойства прокладки. Торцевые края вставки из фибры, наклеенной на полимерную прокладку подвержены дополнительному износу, особенно в своей верхней части - в районе головки рельса, за счет контакта с продуктами износа и естественными абразивными материалами (грязь, песок и т.д.), попадающими в щелевое пространство между прокладкой и рельсом за счет давления накатывающей колесной пары, что приводит к истиранию фибры, а так же способствует частичному отрыву фибры от полимерной прокладки и сдвигу отклеенной части. Разрушение или сдвиг фибровой вставки в районе головки прокладки значительно снижает ресурс изолированного стыка, так как, за счет изгибающего момента при упругом прогибе рельсовой нити в месте стыка происходит электрический пробой именно в районе головок соединяемых рельс, что особенно проявляет себя при сгонке рельс, когда полимерное тело прокладки, в силу своих технических характеристик, не может обеспечить достаточное сопротивление сжатию и разрушается.
Технический результат, достигаемый в заявляемом устройстве, состоит в повышении прочности изделия и как следствие улучшение электроизоляционных свойств прокладки.
Технический результат достигается тем, что прокладка стыка рельса, включает основание и электроизоляционную вставку. Основание имеет переднюю и заднюю поверхности. Контур основания имеет форму поперечного сечения рельса. При этом основание выполнено из полимерного материала и снабжено бортиком, расположенным вдоль одного бокового и нижнего края основания, и выступающим в сторону передней поверхности основания, для контакта с поверхностью рельса. Согласно заявленного технического решения электроизоляционная вставка установлена на передней поверхности основания, выполнена меньшего размер, чем основание и утоплена в тело основания так, что торцевой край электроизоляционной вставки по всему ее периметру защищен материалом основания.
Предпочтительно электроизоляционную прокладку выполнять из фибры методом лазерного кроя.
Предпочтительно чтобы толщина фибры составляла от 0,8 мм до 1,5 мм.
Заявленное техническое решение за счет конфигурации основания и электроизоляционной прокладки утопленной в тело основания позволяет повысить прочность изделия и как следствие улучшить электроизоляционные свойства прокладки. Бортик, расположенный вдоль одного бокового и нижнего края передней поверхности и выступающий в сторону передней поверхности основания обеспечивает фиксацию прокладки в стыке рельса с устранением попадания в него пыли, грязи и металлической стружки, что значительно улучшает прочностные характеристики изделия. При этом электроизоляционная вставка, которая установлена на передней поверхности основания и утоплена в тело основания имеет дополнительно по всему своему периметру кант из материала основания, который защищает электроизоляционную вставку от проникновения воды. Это позволяет избежать процессов разрушения электроизоляционной вставки, происходящих при нулевых температурах, расслаиванию и снижению ее электроизоляционных свойств, и тем самым повысить прочность и долговечность прокладки в целом. Изготовление электроизоляционной вставки из фибры путем лазерного кроя, позволяет получить срез запаянным, то есть торцевой край электроизоляционной вставки не имеет открытых пор, что препятствует проникновению воды и повышает прочность вставки. Использование вставки из фибры обеспечивает дополнительную прочность на сжатие, что снижает вероятность раздавливания прокладки в случае сгонки рельсов. Предпочтительно толщину вставки из фибры выбирать из интервала от 0,8 мм до 1,5 мм. Толщина фибры меньше 0,8 мм не увеличивает прочностных характеристик изделия, а толщина более 1,5 мм не позволяет без повреждения фибры осуществить полное погружение вставки в тело основания. Появляются участки вставки, торцевой край которых выступает из тела основания и возможно повреждение от попадания воды в тело фибры, что приводит к ее разрушению.
В последующем заявляемое техническое решение поясняется подробным описанием конкретного, но не ограничивающего настоящее решение, примера его выполнения и прилагаемыми чертежами, на которых:
На фиг. 1 - изображение прокладки в изометрии
На фиг. 2 - изображены проекции вставки
Прокладка стыка рельсов состоит из основания 1 (фиг. 1 и фиг. 2) с передней поверхностью 2 и задней поверхностью 3 и электроизоляционной вставки 4. Контур основания 1 имеет форму поперечного сечения рельса. Основание 1 выполнено из полимерного материала, например из полиамидной композиции. Основание 1 снабжено бортиком 5, расположенным вдоль одного бокового и нижнего края основания 1, и выступающим в сторону передней поверхности 2. Бортик 5 контактирует с поверхностью рельса (на чертежах не показан). Электроизоляционная вставка 4 установлена на передней поверхности 2 основания 1, выполнена меньшего размер, чем основание 1 и утоплена в тело основания 1 так, что торцевой край электроизоляционной вставки 4 по всему ее периметру защищен материалом основания 1 в виде канта 6. Величина канта 6 может составлять от 0,7 мм до 1 мм в зависимости от толщины электроизоляционной вставки 4.
Выполнение основания 1 из полимерной, преимущественно полиамидной, композиции позволяет получить прокладку с высокой стойкостью к агрессивным средам, таким как, растворы щелочи, кислот, горюче-смазочные материалы и солнечному излучению, что повышает прочностные характеристики прокладки.
Выполнение электроизоляционной вставки 4 из фибры, позволяет использовать ее основные преимущества, а именно фибра обладает низким удельным весом при сравнительно высокой механической прочности, стойкостью к стиранию, обладает высоким пределом прочности при растяжении в продольном и поперечном направлении. Фибра имеет высокие электро- и теплоизоляционные свойства, способность выдерживать высокую рабочую температуру (до 150С), выдерживает высокое давление до 400 Атм (не продавливается), не электростатична, не горюча, устойчива к действию бензина, масел, нефти, керосина, ацетона, органических растворителей.
Из приведенного видно, что использование вставки из фибры обеспечивает дополнительную прочность на сжатие, что снижает вероятность раздавливания прокладки в случае сгонки рельсов.
Крой электроизоляционной вставки 4 из фибры преимущественно осуществляют с помощью лазера. При лазерном крое осуществляется нагрев только конкретного участка, что позволяет сохранить структуру и свойства фибры на других участках неизменными. Кроме того за счет высокой плотности подводимой энергии, нагрев и охлаждение фибры происходят очень быстро при кратковременном воздействии. Это дает возможность уникальным образом воздействовать на торцевой край фибры и оплавить его, закрыть открытые поры фибры.
Прокладку изготавливают следующим образом. Сначала отливают из полимерной композиции основание 1 и осуществляют лазерный крой электроизоляционной вставки 4 из фибры, причем толщина фибры выбирается из интервала от 0,8 мм до 1,5 мм. Как было описано ранее, лазерный крой позволяет закрыть поры на торцевых краях электроизоляционной вставки 4 из фибры. Затем на основание 1 накладывают электроизоляционную вставку 4 и осуществляют вдавливание электроизоляционной вставки 4 в тело основания 1. Вдавливание электроизоляционной вставки 4 в тело основания 1 осуществляют при заданных технологических режимах давлении 250-700 бар, температуре расплава 240-300°С и температуре формы 70-120°С.При таких параметрах при изготовлении вставки происходит непосредственная адгезия полимерного материала основания 1 прокладки и электроизоляционной вставки 4 из фибры, что обеспечивает целостность изделия и гарантирует надежное соединение электроизоляционной вставки 4 с полимерной композицией материала основания 1. Адгезия материалов обеспечивается посредством проникновения в микронеровности поверхности фибры, расплавленной полимерной композиции.
Прокладку используют путем одевания на торцевую поверхность стыкуемого рельса, при этом бортик 5 контактирует с боковой поверхностью рельса. На торец другого стыкуемого рельса аналогичным образом устанавливается вторая прокладка. При этом передняя поверхность 2 с электроизоляционной ставкой 4 основания 1 контактирует с торцевой поверхностью стыкуемого рельса. Электрическое сопротивление изолирующего стыка рельса с прокладками составляет не менее 100 кОм.
Заявляемая прокладка выдерживает статическую нагрузку не менее 450 кН, обладает циклической долговечностью не менее 2,0 миллионов циклов нагружений. Средний срок службы заявленной прокладки составляет более 120 млн. тонн брутто пропущенного груза.