Рельсовая изолирующая прокладка

(51) МПК (2009) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(72) Авторы Емельянов Евгений Николаевич Конаков Александр Викторович Фадеев Валерий Сергеевич Чигрин Юрий Леонидович Штанов Олег Викторович Ободовский Юрий Васильевич Паладин Николай Михайлович Васин Валерий Викторович(73) Патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью Научнотехнический центр Информационные технологии(57) Рельсовая изолирующая прокладка, состоящая из головки, шейки и подошвы, торцевой и боковой поверхностей, выполненная из электроизоляционного материала, а на торцовой поверхности выполнен слой из эластичного материала, который частично выступает за контур поперечного сечения головки, шейки и подошвы стыкуемых рельсов,отличающаяся тем, что слой эластичного материала торцовой поверхности прокладки выполнен из магнитодиэлектрического эластомера, а в качестве электроизоляционного материала прокладки принят слоистый стеклопластик с пределом прочности на сжатие не менее 300 МПа, при этом торцовая поверхность контура головки прокладки со стороны боковой поверхности катания рельса выполнена наклонной под углом, соответствующим критическому боковому износу головки рельса.(56) 1. Патент 44681, 2005. 2. Патент 2207421, 2003. 3. Патент 3593919, 1971. 4. Патент 33919, 2003. 5. Патенты 2114947, 2207421. 6. Патент 2295602. Полезная модель относится к верхнему строению железнодорожного пути, а более конкретно к устройствам электрической изоляции рельсовых стыков. Уделяется большое внимание повышению эксплуатационной надежности рельсовых стыковых электроизолирующих соединений за счет уменьшения вероятности возникновения короткого замыкания между стыкуемыми рельсами в результате скапливания электропроводящих частиц (металлической стружки, опилок и т.п.) на торцевой поверхности головки междурельсовой прокладки и в зазоре между рельсами. Известно несколько решений для предотвращения скапливания электропроводящих частиц на торцевой поверхности головки междурельсовой прокладкой выполненной однослойной из магнитодиэлектрика 1, или выполнение прокладки трехслойной с крайними слоями из эластичного материала 2, или выполнение прокладки трехслойной с внутренним слоем из эластичного материала 3. Предлагаемые устройства решают задачу уменьшения напряженности магнитного поля в стыковом пространстве между рельсами за счет шунтирования магнитного поля прокладками, изготовленными из материалов, содержащих ферромагнитные частицы. Недостатком известных решений является низкая прочность материала прокладок, что приводит к быстрому разрушению, в результате чего происходит электрическое замыкание рельсовой цепи. Известно решение, направленное на предотвращение попадания и скапливания электропроводящих частиц в зазор между стыковыми накладками и рельсами за счет выполнения стыковых накладок полнопрофильными 4. Иными словами, стыковые накладки прилегают к боковой поверхности рельсов без зазоров и не позволяют ферромагнитным частицам попадать в область изостыка. Стыковые прокладки выполняются из различных эластичных изолирующих материалов 5. Недостаток известных решений заключается в том, что электроизолирующие прокладки не уменьшают напряженности магнитного поля в стыковом пространстве между рельсами за счет шунтирования магнитного поля. При эксплуатации прокладки испытывают большие динамические нагрузки от колес подвижного состава и рельсов, при выполнении их из прочных непластичных материалов они разрушаются колесами, а при выполнении их пластичными они разрушаются стыками рельс. Наиболее близким решением является междурельсовая прокладка рельсового стыкового электроизолирующего соединения, принятая в качестве прототипа 6. Междурельсовая прокладка состоит из головки, шейки и подошвы, торцевой и боковой поверхностей, выполнена из электроизоляционного материала, на торцевой поверхности выполнен слой из эластичного материала, который частично выступает за контур поперечного сечения головки и подошвы стыкуемых рельсов, а шейка междурельсовой прокладки выполнена с формой торцовых поверхностей, повторяющей форму обращенных к ним поверхностей стыковых накладок, и с поперечными размерами, обеспечивающими контакт ее торцовых поверхностей по всей их длине с соответствующими стыковыми накладками и упругую деформацию слоя из эластичного материала при стягивании стыковых накладок между собой. 69082010.12.30 Основной недостаток этого решения заключается в низкой надежности работы рельсового изолирующего стыка, обусловленной отсутствием шунтирования магнитного поля в рельсовом изолирующем стыке, что приводит к существенному росту магнитного поля в зазоре между торцами рельсов. За счет магнитного поля торцы рельсов притягивают металлические частицы, их количество может достичь такой величины, что будет происходить образование металлических мостиков между стыкуемыми рельсами. И, как следствие, это приводит к короткому замыканию изолированного стыка. Другой недостаток - материал - твердый пластик предопределяет высокую жесткость материала, недостаточные упругость и устойчивость при воздействии динамических нагрузок в процессе эксплуатации. Под воздействием сжимающих усилий, возникающих при сгонке рельсов вследствие повышения температур (например, летом), происходит деформация с последующим разрушением торцевой изоляции (разрушение может быть в виде отрыва головной части, разрушение головной части по контуру и т.д.), образование сквозных трещин, которые также могут забиваться металлическими частицами, что приводит к короткому замыканию. Указанные недостатки снижают надежность рельсового стыкового электроизолирующего соединения. Настоящая полезная модель направлена на решение технической задачи по повышению эксплуатационной надежности рельсового стыкового электроизолирующего соединения за счет создания стыковой изолирующей композиционной прокладки, снижающей напряженность магнитного поля в стыковом зазоре и обладающей высокими прочностными свойствами. Указанный технический результат достигается тем, что в известной рельсовой изолирующей прокладке, состоящей из головки, шейки и подошвы, торцевой и боковой поверхностей, выполненной из электроизоляционного материала, на торцовой поверхности выполнен слой из эластичного материала, который частично выступает за контур поперечного сечения головки, шейки и подошвы стыкуемых рельсов, согласно полезной модели, слой эластичного материала торцевой поверхности прокладки выполнен из магнитодиэлектрического эластомера, а в качестве электроизоляционного материала прокладки принят слоистый стеклопластик с пределом прочности на сжатие не менее 300 МПа, при этом торцовая поверхность контура головки прокладки со стороны поверхности катания рельса выполнена наклонной под углом, соответствующим критическому боковому износу головки рельса. Экспериментально установлено, что эффект шунтирования магнитного поля прокладками в зазорах изоляционных стыков проявляется при наличии небольшого слоя из магнитодиэлектрического материала вокруг торцовой поверхности междурельсовой стыковой прокладки. Величина шунтирования прокладки, выполненной из диэлектрического материала, имеющего слой высотой 2,5-10,0 мм, и выполненной из магнитодиэлектрического эластомера на торцовой поверхности, отличается на 10-12 . Выявленный эффект позволил повысить долговечность той части междурельсовой прокладки, которая расположена между торцами стыкуемых рельсов и воспринимает поперечные нагрузки, за счет применения материалов, имеющих высокие прочностные характеристики, с пределом прочности на сжатие не менее 300 МПа, и изолирующие свойства, и сохранить эффект шунтирования магнитного поля за счет наличия на торцовой поверхности слоя из магнитодиэлектрического эластомера. Выполнение торцовой поверхности контура головки прокладки со стороны боковой поверхности катания рельса наклонной под углом, соответствующим критическому боковому износу головки рельса, позволяет принимать слою магнитодиэлектрического эластомера при деформации его колесом контур изношенной части головки рельса, не допуская разрушения прочной основы прокладки колесами. 69082010.12.30 На фиг. 1 изображена рельсовая изолирующая прокладка, фронтальный вид, на фиг. 2 вид сбоку. Прокладка включает головку 1, шейку 2, подошву 3, а также торцевую А и боковые Б поверхности. Головка 1, шейка 2 и подошва 3 междурельсовой прокладки выполнены в форме, повторяющей уменьшенную форму поперечного сечения соответственно головки,шейки и подошвы стыкуемых рельсов. На торцевой поверхности прокладки выполнен слой 4 из магнитодиэлектрического эластомера. Слой 4 из магнитодиэлектрического эластомера частично выступает за контур поперечного сечения стыкуемых рельсов. Изготавливается прокладка раздельно, а затем происходит соединение внутренней жесткой части, выполненной из слоистого стеклопластика с пределом прочности на сжатие не менее 300 МПа, и слоя 4 из магнитодиэлектрического эластомера. Высота выступающей за контур стыкуемых рельсов части слоя 4 из магнитодиэлектрического эластомера составляет не более 1,0-1,5 мм. Боковая поверхность качения рельса обозначена буквой В. Угол критического износа профиля головки рельса обозначен . Контур внутренней части прокладки, выполненной из слоистого стеклопластика, обозначен буквой Г. Контур наружной части прокладки обозначен буквой Д. А контур рельса обозначен буквой Е. При прохождении транспортных средств слой эластичного материала торцовой поверхности прокладки, выполненный из магнитодиэлектрического эластомера и выступающий за пределы контура головки рельсов, при контакте с колесами будет утапливаться. Вследствие упругой деформации слоя будет происходить большее заполнение зазора эластомером. В результате этого повышается эффект шунтирования, снижается вероятность металлизации торцевой поверхности рельсового стыка. При износе выступающей части эластичного материала шунтирование магнитного поля в стыке рельса будет проходить через слой магнитодиэлектрического эластомера, сохраненный в зазоре. В процессе эксплуатации, после износа выступающей за пределы контура поперечного сечения головки рельсов части слоя прокладки, она продолжает работать как шунтирующая прокладка,выполненная из магнитодиэлектрического материала. Полезная модель может быть реализована с использованием известных материалов,выпускаемых промышленностью. Фиг. 2 Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4