УЗЕЛ КРЕПЛЕНИЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ ДЛЯ ПРИСОЕДИНЕНИЯ КАБЕЛЯ ЗАЗЕМЛЕНИЯ К РЕЛЬСАМ КОНТАКТНОЙ СЕТИ

Заявляемая полезная модель относится к области электрификации железных дорог, конкретнее к оборудованию электрифицированного железнодорожного транспорта, и может быть использована для присоединения кабеля заземления от поддерживающих конструкций контактной сети к рельсам пути.
Все металлические конструкции, расположенные на расстоянии менее 5 м от частей контактной сети, находящихся под напряжением, металлические опоры и детали крепления изоляторов на железобетонных и каменных искусственных сооружениях, а также на железобетонных опорах должны быть заземлены. Заземления обеспечивают малое сопротивление току при коротких замыканиях на указанные устройства, а, следовательно, отключение быстродействующей защиты контактной сети и создают безопасные условия
Широко известно выполнение заземления стальным проводом диаметром не менее 12 мм при постоянном и не менее 10 мм при переменном токе. Этот провод присоединяют к заземляемой конструкции болтами или сваркой, а к рельсу крепят у подошвы с помощью крюкового болта, обеспечивая резьбовой затяжкой хороший контакт (см. например, книги Ю.И. Горошкова, Контактная сеть. М., «Транспорт», 1990, с.261, рис.176; А.В.Фрайфельда, Н.А.Бондарева, А.С.Маркова, Устройство, сооружение и эксплуатация контактной сети и воздушных линий. М., «Транспорт», 1987, с.142, рис.176; К.М.Марквардта, Контактная сеть. М., «Транспорт», с.272, рис.13.35).
Однако, соединение рельсов через опоры с землей ведет, во-первых, к увеличению токов утечки в землю, что на дорогах с электрической тягой постоянного тока приводит к коррозии опор, и, во-вторых, может нарушить работу устройств автоматики и телемеханики.
Известен узел крепления заземления к рельсу, включающий клыковую шайбу, взаимодействующую с рельсом, и заземляющий болт (открытое применение ОАО «РЖД»).
Недостаток этого устройства заключается в том, что для его установки необходимо в рельсе высверливать отверстие.
Известен также узел крепления заземления для присоединения кабеля заземления к рельсам контактной сети, содержащий клемму прижимную, выполненную из прямоугольной металлической пластины, имеющей сквозное отверстие и расположенные по одну сторону отгибы, один из которых короче другого по высоте на величину толщины подошвы рельса, соединитель заземляющий, выполненный из металлической пластины, имеющей сквозное отверстие и отгиб, завитый с возможностью обеспечения электрического контакта с металлическим кабелем, универсальный захват, выполненный из металлической пластины, имеющей сквозное отверстие и расположенные по одну сторону отгибы, один из которых имеет загнутую кромку с возможностью фиксации верха подошвы рельса, при этом упомянутое отверстие размещено на расстоянии. Клемма прижимная, соединитель заземляющий и универсальный зажим соединены между собой посредством резьбового элемента, продетого через упомянутые отверстия в них (RU 96075, МПК B60S 9/00, B60R 11/00, оп. 20.07.2010).
Наличие большого числа промежуточных переходных контактных сопротивлений в электрической цепи между кабелем и рельсом снижает качество известного узла крепления заземления. Кроме того, недостаток вышеупомянутого известного технического решения заключается в том, что его невозможно использовать для крепления заземления к рельсам Р50 и Р65 (см. ГОСТ Р 51685-2000) без изменения конструкции, т.е. он не является универсальным.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели, т.е. прототипом, является известный узел крепления заземления для присоединения кабеля заземления к рельсам контактной сети, описанный в патенте RU 100033, МПК B60S 9/00, оп. 10.12.2010). Узел содержит прижимную клемму, выполненную из прямоугольной металлической пластины, имеющей сквозное отверстие и расположенные по одну сторону отгибы, один из которых короче другого по высоте на величину толщины подошвы рельса. Узел содержит также универсальный захват, выполненный из металлической пластины, имеющей сквозное отверстие, отгиб, завитый с возможностью обеспечения электрического контакта с металлическим кабелем, и расположенные по одну сторону отгибы, один из которых имеет загнутую кромку с возможностью фиксации верха подошвы рельса. Прижимная клемма и универсальный захват соединены между собой посредством резьбового элемента, продетого сквозь отверстия, выполненные в них. Электрический контакт кабеля с универсальным захватом, и далее с рельсом, обеспечивается путем установки электрического кабеля в отгиб универсального захвата. Технический результат, достигаемый известной полезной моделью - создание универсального узла крепления заземления к рельсам Р50, Р65 и Р75. Кроме того, отгиб для крепления кабеля перенесен на захват универсальный, в результате чего упростилась конструкция и уменьшилось число промежуточных переходных контактных сопротивлений в электрической цепи между кабелем и рельсом.
Однако, в связи с тем, что подошвы рельсов железной дороги укладываются на гравийную подушку, а значит кабель и отгиб универсального захвата также находятся в контакте с гравием, рельсы при прохождении поездов испытывают вертикальные колебания. Это, в свою очередь, приводит к тому, что кабель и отгиб универсального захвата, куда кабель вставлен, постоянно находятся под колебательным силовым воздействием со стороны гравийной подушки, что с течением времени приводит к нарушению электрического контакта между кабелем и универсальным захватом, а, значит, и с рельсом. В результате этого, конструкция известного узла крепления заземления перестает выполнять свое функциональное назначение и делает его ненадежным при эксплуатации. Возможен даже отрыв отгиба с кабелем от пластины универсального захвата. Другим недостатком известной конструкции узла крепления заземления является то, что универсальный захват имеет сложную для изготовления форму (два отгиба в одну сторону от плоскости, прилегающей к подошве рельса; два ребра жесткости, отогнутые в противоположную сторону; отгиб для установки электрического кабеля). Кроме того, прижимная клемма также имеет сложную для изготовления форму, а при сильной затяжке резьбового элемента происходит деформация ее формы, в результате чего ее невозможно использовать вторично при перемонтаже узла крепления заземления. Таким образом, использование известного технического решения снижает надежность узла крепления заземления в целом, повышает стоимость изделия из-за его сложной конструкции и удорожание его производства за счет введения дополнительных операций по сборке, делает ее нетехнологичной.
Настоящая полезная модель направлена на исключение вышеперечисленных недостатков, а именно на повышение надежности эксплуатации, повышение технологичности производства и снижение стоимости изделия.
Поставленная задача достигается тем, что в узле крепления заземления для присоединения кабеля заземления к рельсам контактной сети, содержащем захват рельса, выполненный из металлической пластины, имеющей сквозное отверстие, по обе стороны от которого выполнены в одном направлении два отгиба, один из которых имеет загиб по контуру сечения подошвы рельса, а другой отогнут на угол 90°, и снабженный продольными ребрами жесткости, расположенными по обе стороны от сквозного отверстия, а также металлический прижим, снабженный сквозным отверстием и взаимодействующий с захватом рельса посредством резьбового соединительного элемента, пропущенного через их сквозные отверстия, согласно заявляемой полезной модели прижим выполнен из неравностороннего металлического уголка, сквозное отверстие в котором расположено на большей стороне, опирающегося большей стороной на подошву рельса, а меньшей стороной упирающегося в отгиб захвата рельса, при этом захват рельса имеет, по крайней мере, два ребра жесткости, которые расположены перпендикулярно рельсу и выполнены из металлического прутка, а пространство, образованное захватом и прижимом, выполнено с возможностью обеспечения электрического контакта между рельсом и кабелем заземления, одним концом пропущенным через это пространство, а другим свободным концом подключенным к линиям заземления конструкций контактной сети.
Другими отличиями заявляемой полезной модели является то, что захват рельса и прижим выполнены с антикоррозионным покрытием, а резьбовой соединительный элемент выполнен в виде болта с гайкой и контршайбой, при этом головка болта установлена с возможностью его стопорения от вращения хотя бы одним ребром жесткости захвата.
Еще одно отличие заключается в том, что пластина захвата выполнена толщиной не менее 4 мм, а уголок прижима выполнен толщиной не менее 5 мм.
2
Кроме того, металлический пруток, из которого выполнены ребра жесткости в захвате рельса, имеет сечение не менее 50 мм, сами ребра жесткости соединены с пластиной захвата сваркой, а свободный участок кабеля помещен в гибкий неэлектропроводящий шланг.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый узел крепления заземления для присоединения кабеля заземления к рельсам контактной сети отличается взаимным расположением деталей, их связью и формой выполнения, размером и материалом, из которого сделаны детали.
Проведенный патентный поиск показал, что в настоящее время не известен узел крепления заземления, обладающий такой же совокупностью существенных признаков, что и предлагаемый. Таким образом, заявляемая конструкция соответствует критерию полезной модели "новизна".
2
Отличия заявляемой полезной модели от прототипа, заключающиеся в выполнении прижима из неравностороннего металлического уголка, опирающегося большей стороной на подошву рельса, а меньшей стороной упирающегося в отгиб захвата рельса, в снабжении захвата рельса, по крайней мере, двумя ребрами жесткости, которые расположены перпендикулярно рельсу и выполнены из металлического прутка, в выполнении пространства, образованного захватом и прижимом, с возможностью обеспечения электрического контакта между рельсом и кабелем заземления, одним концом пропущенным через это пространство, а другим свободным концом подключенным к линиям заземления конструкций контактной сети позволят размещать кабель заземления над гравийной подушкой, в результате чего он не будет находиться под постоянным колебательным силовым воздействием со стороны гравийной подушки при прохождении поездов, что положительно скажется на обеспечении постоянного электрического контакта между кабелем и рельсом, в результате чего повысится надежность эксплуатации. Кроме того, указанные выше отличия позволяют упростить конструкцию узла крепления, выполнив его из простых взаимодействующих друг с другом деталей. Упрощение конструкции снижает стоимость изделия и удешевляет его производство за счет снижения числа составных частей и уменьшения операций по сборке, что повышает технологичность производства. Выполнение пластины захвата толщиной не менее 4 мм обеспечивает устойчивость формы отгибов при затягивании резьбового элемента, а выполнение ребер жесткости из металлического прутка сечением не менее 50 мм обеспечивает устойчивость формы пластины захвата при затягивании резьбового элемента и при взаимодействии узла крепления заземления с земляным полотном при колебаниях рельсов. Соединение ребер жесткости с пластиной захвата сваркой повышает надежность соединения, а выполнение уголка прижима толщиной не менее 5 мм обеспечивает отсутствие деформации прижима при затягивании резьбового элемента узла крепления заземления, что дает возможность разбирать и собирать его многократно при необходимости проведения работ с рельсами по их подъему или опусканию. Кроме того, выполнение резьбового соединительного элемента в виде болта с гайкой и контршайбой обеспечивает возможность монтажа и демонтажа при отсутствии саморазворачивания, а установка головки болта с возможностью его стопорения от вращения хотя бы одним ребром жесткости захвата повышает удобство монтажа узла крепления: необходимо вращать его при монтаже-демонтаже только гайку, а головка болта удерживается от проворачивания ребром жесткости. Помещение свободного участка троса в гибкий неэлектропроводящий шланг дает возможность визуального контроля за состоянием кабеля заземления.
Вышеизложенное доказывает, что совокупность отличительных от прототипа признаков позволит с успехом использовать заявляемую полезную модель для крепления заземления для присоединения кабеля заземления к рельсам контактной сети, т.е. соответствует критерию полезной модели «промышленная применимость».
Предлагаемая полезная модель схематически поясняется чертежами, где на:
- фиг.1 представлен общий вид заявляемого узла крепления заземления для присоединения кабеля заземления к рельсам контактной сети в сборе;
- фиг.2 - схема сборки устройства.
Конкретное осуществление заявляемой полезной модели рассмотрим на примере.
2
Предлагаемый узел крепления заземления для присоединения кабеля 1 заземления к рельсам 2 контактной сети содержит захват 3 рельса 2 и металлический прижим 4. Захват 3 выполнен из металлической пластины, имеющей толщину не менее 4 мм. В пластине имеется сквозное отверстие 6, по обе стороны от которого выполнены направленные в одну сторону два отгиба 7 и 8. Отгиб 7 имеет загиб по контуру сечения подошвы рельса 2, а отгиб 8 отогнут на угол 90°. Захват 3 снабжен двумя продольными ребрами 9 жесткости, расположенными по обе стороны от сквозного отверстия 6 перпендикулярно рельсу 2 и выполненными из металлического прутка сечением не менее 50 мм. Ребра 9 жесткости соединены с захватом 3 сваркой.
Металлический прижим 4 выполнен из неравностороннего металлического уголка толщиной не менее 5 мм, на большей стороне которого имеется сквозное отверстие 10.
Прижим опирается большей стороной на подошву рельса 2, а меньшей стороной упирается в отгиб 8 захвата 3 рельса.
Захват 3 и металлический прижим 4 взаимодействуют друг с другом посредством резьбового соединительного элемента, пропущенного через их сквозные отверстия 6 и 10. Резьбовой соединительный элемент выполнен в виде болта 11 с гайкой 12 и контршайбой 13. Головка болта 11 установлена с возможностью его стопорения от вращения хотя бы одним ребром 9 жесткости захвата 3. Захват рельса и прижим выполнены с антикоррозионным покрытием.
В пространство 14, образованное захватом и прижимом при сборке, пропущен один конец кабеля 1 заземления, а другим свободным концом он подключен к линиям заземления конструкций контактной сети (на чертеже не показаны). Пространство 14 обеспечивает электрический контакт между рельсом 2 и кабелем 1 заземления. Свободный участок кабеля помещен в гибкий неэлектропроводящий шланг 5.
Сборка и установка узла крепления осуществляются следующим образом.
Захват 3, снабженный расположенными в одном направлении двумя отгибами 7 и 8, подводят под рельс 2, при этом отгиб 7, имеющий загиб (загнутую кромку) по контуру сечения подошвы рельса, охватывает его и фиксирует. Отгиб 8, отогнутый на угол 90°, размещается с противоположной стороны подошвы рельса 2. Со стороны отгиба 8, сверху захвата 3, устанавливают металлический прижим 4, выполненный из неравностороннего металлического уголка со сквозным отверстием 10 на большей стороне. Прижим при этом опирается большей стороной на подошву рельса 2, а меньшей стороной упирается в отгиб 8 захвата 3 рельса.
Захват 3 и металлический прижим 4 скрепляют друг с другом посредством резьбового соединительного элемента, пропущенного через их сквозные отверстия 6 и 10. В пространство 14, образованное захватом 3 и прижимом 4 при сборке, пропускают конец кабеля 1 заземления, другой свободный конец которого подключен к линиям заземления конструкций контактной сети. Резьбовой элемент, продетый через упомянутые отверстия в прижиме и в захвате, при заворачивании стягивает захват и прижим, при этом захват 3 прижимается к подошве рельса 2, а кабель 1 зажимается между ними, что обеспечивает электрический контакт троса и рельса.
Таким образом, заявляемая полезная модель позволяет упростить конструкцию узла крепления заземления для присоединения кабеля заземления от поддерживающих конструкций контактной сети к рельсам пути, повысить его надежность, снизить стоимость и повысить технологичность производства.