EA014768B1 - Система обогрева - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к системе (190) обогрева для стрелки (4) рельсового пути (3), содержащей электрические нагревательные элементы (2, 100, 103, 300), которые можно выборочно подключать к разветвленной цепи (104) электрических соединителей, проходящих вдоль стрелки (4) и предназначенных для подключения требуемого количества нагревательных пластин (2) для основания (23) рельса, нагревателей (100) фрикционных плит и нагревателей (103) опорных клиньев к токоподводящей шине (110), проходящей по длине L стрелки.

Description

Настоящее изобретение относится к системе обогрева для стрелки рельсового пути, содержащей соответствующие электронагревательные элементы.

Известные обогреватели стрелок, которые используются в настоящее время для того, чтобы на остряках стрелочных переводов не было снега и льда, недостаточно хорошо выполняют свою функцию и потому при снегопаде железнодорожное движение значительно ограничивается, поскольку существующие обогреватели не могут обеспечить отсутствие снега и льда в пространстве между остряком, фрикционными плитами и опорными клиньями стрелки и рельсом.

Известные обогреватели выполнены в основном в виде нагревательной пластины, называемой пластинчатым нагревательным элементом, которая крепится к основанию рельса и предназначена для его нагрева до температуры 10-12°С. Полученная лучистая теплота используется для предотвращения образования льда на поверхности между остряком и рельсом. Напряжение для нагревательных элементов существующих обогревателей достаточно высокое. Их длина равна примерно 3 м, а мощность может составлять 600, 900 и 1200 Вт. В существующей системе обогрева может произойти короткое замыкание, что может вызвать выход из строя сигнальных систем и других устройств. Кроме того, при повреждении обогревателей существует угроза того, что металлические детали окажутся под напряжением, что очень опасно для обслуживающего персонала. Современная система обогрева стрелок существует 15-20 лет. Она потребляет очень много энергии и не справляется с большим количеством снега. Эта известная система используется почти повсеместно.

Также известны другие обогреватели стрелок, например, описанные в И8 4391425 Α, ΌΕ 4325002 А1, И8 4656333 Α, И8 5004190 Α, 1Р 2000038702, ДР 8105001, ДР 9025603, 1Р 2000058234, ДР 7102501 и ДР 9025603. Эти известные системы и обогреватели тоже предназначены для нагрева рельса, и некоторые из них работают даже с использованием кипящей воды. Для удаления со стрелок снега и льда используют также щетки и горелки.

Основной целью настоящего изобретения является, прежде всего, решение проблем, присущих известным обогревателям стрелок, предназначенным для нагрева рельса и стрелки с целью таяния снега, попадающего в зону стрелки между рельсом и подвижным стрелочным остряком, а также создание устройства, простого и безопасного как по конструкции, так и в эксплуатации.

Целью изобретения является также создание системы обогрева, позволяющей присоединять нагреватели к выбранным элементам стрелки.

Указанная цель обеспечивается предлагаемой системой обогрева, которая, по существу, отличается тем, что электронагревательные элементы выполнены с возможностью выборочного подключения к разветвленной цепи электрических соединителей, проходящих вдоль стрелки и предназначенных для подключения требуемого количества нагревательных пластин для основания рельса, нагревателей фрикционных плит и нагревателей опорных клиньев к соответствующей токоподводящей шине, проходящей по длине стрелки.

Далее изобретение описано на примере нескольких предпочтительных вариантов его осуществления, со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг. 1 показана схема подключения предлагаемой системы обогрева;

на фиг. 2 показаны соединители различных частей стрелки;

на фиг. 3 показана с разных сторон токоподводящая шина;

на фиг. 4, 5А, В показана в аксонометрии стрелка с системой обогрева;

на фиг. 6-10 показана часть системы обогрева, имеющая нагреватели и крепежные устройства на фрикционной колодке и опорном клине стрелки, соответственно;

на фиг. 11 показана токоподводящая шина, установленная вдоль рельса;

на фиг. 12-14 показаны нагреватели на фрикционных плитах стрелки;

на фиг. 15 и 16 показаны соединители к токоподводящей шине;

на фиг. 17 показан нагреватель на фрикционной плите;

на фиг. 18-21 показаны входящие в систему обогрева нагреватели в разобранном состоянии и схемы их подключения соответственно;

на фиг. 22-27 показаны нагреватели на фрикционных колодках;

на фиг. 28 показан альтернативный нагреватель для фрикционных колодок;

на фиг. 29-32 показаны другие нагреватели, входящие в систему обогрева, в разобранном виде и их подключение соответственно.

Цель изобретения, в дополнение к обеспечению возможности подключения необходимых нагревателей для различных деталей, которые нуждаются в обогреве, состоит в предотвращении или, по меньшей мере, в уменьшении скопления снега и льда в пространстве между подвижным остряком стрелки и неподвижным рельсом, а также в других местах стрелки, куда может попасть снег и образоваться наледь. Это становится возможным благодаря тому, что нагреватель имеет теплоизоляцию снизу, чтобы создаваемое тепло направлялось к его поверхности. Проведенные закрытые испытания предлагаемой системы дали весьма удовлетворительные результаты при работе в сильный холод и в сильный снегопад. Зона между подвижным остряком стрелки и рельсом, а также другие места, где были установлены нагреватели, оставались без снега и льда.

- 1 014768

Устройство 1 в нагревателе 2, предназначенном для рельсового пути 3 и соединенной с ним стрелки 4 и содержащем электронагревательную панельную деталь 7, укладываемую на опору 5, имеет указанную нагревательную деталь 7, снабженную теплоизоляцией 9 со стороны опоры 5, благодаря чему тепло направляется к свободной поверхности 11 нагревателя 2, чтобы уменьшить количество снега и льда между поворотным остряком 13, 14 стрелки 4 и соседним рельсом 15, а также другими частями стрелки.

Нагреватель 2 образован электронагревательным элементом 16, заделанным в окружающий его композиционный материал 183 и имеющим теплоизоляцию 9, соединенную с его стороной 19, находящейся снизу от зоны нагрева расположенных внутри нагревательных деталей указанного нагревателя.

Нагревательная деталь 7, укладываемая на грунт 5, может быть выполнена в виде обычного блока, который легко размещать в стрелке 4.

Для этого укладываемая нагревательная деталь 7 имеет выемки 21, позволяющие охватить с двух сторон фрикционные колодки 22, на которые опирается остряк 13, 14 стрелки, чтобы иметь возможность перемещаться между различными положениями перевода, в одном из которых он прилегает к шейке 8 рельса, а в другом находится на расстоянии от него. Соответственно нагреватель 2 может быть выполнен в виде гребенчатой детали, которая может прикрепляться к рельсу 15 с помощью металлических крепежных лапок 24, которые помещаются под рельс 15 и под соответствующую укладываемую нагревательную деталь 7 и упруго сцепляются с основанием 23 рельса и краем нагревателя соответственно.

К горизонтальной нагревательной детали 7 присоединен датчик для измерения температуры снаружи от нагревателя 2 и подачи на него через подключенную систему управления электроэнергии, необходимой для таяния снега/льда и тем самым для поддержания стрелки в состоянии без снежного или ледяного покрова. Система управления предпочтительно является дистанционной и контролируется, например, по сети глобальной службы сообщений или любой другой внутренней сети. Система управления работает при пониженном напряжении, так называемом сверхнизком напряжении, предпочтительно при напряжении 48 В. Преобразование напряжения осуществляется трансформатором.

Нагреватель 2 выполнен из композиционного пластического материала 183, такого как стекловолокно и полистирол, в который заделан углеродсодержащий или другой подходящий резистивный материал 7, так что образующееся внутри нагревателя 2 тепло из-за наличия теплоизоляции распространяется не в направлении 19, а в направлении 25 к обращенной внутрь свободной части нагревателя.

Нагреватель имеет следующую конструкцию и функцию. Нагреватель 2 изготавливается в виде отрезков 29, 30, 31 одного куска длиной примерно 2 м каждый. Нагреватель имеет выемки для фрикционных колодок 22, по которым перемещаются остряки 13, 14, и легко устанавливается на месте эксплуатации. Нагреватель состоит из горизонтальной детали 2, которая укладывается под остряк и между остряком и рельсом.

Чтобы при переводе стрелки остряки 13, 14 не сгребали снег при скольжении по колодкам 22, предусмотрены нагреватели 100 для обогрева пластинчатых фрикционных колодок 22. На фиг. 13, 14 показаны примеры нагревателей 100 для накладных фрикционных пластин 22 А фрикционных колодок 22. Нагреватель 100 вставлен внутрь в имеющуюся полость 108.

На фиг. 11 показано, что нагреватель 2 соединен с электрическим кабелем 32, проходящим под рельсом 15 и между шпалами 33, к которым известным образом прикреплены рельсовые пути 3, и подключенным к токоподводящей шине 110, входящей в разветвленную цепь 191 электрических соединителей 105, 106, 107 для различных нагревателей 2, 100, 300.

Детали нагревателя имеют датчик, измеряющий температуру его поверхности. Когда эта температура меньше заданной, система управления подает необходимую электроэнергию для сохранения поверхности нагревателя в состоянии, свободном от снега и льда. Система управления в зависимости от конфигурации может управлять несколькими блоками. Система управления работает при пониженном, сверхнизком напряжении, предпочтительно при 48 В. Для преобразования напряжения сети, например, 230 В в низкое напряжения 48 В используется трансформатор. Мощность, необходимая для сохранения поверхности без снега и льда, зависит от температуры и географического положения региона. Для западной Швеции и Стокгольма эта мощность составляет примерно 160-250 Вт/м².

Нагреватели для различных частей стрелки создают энергию, достаточную для удаления снега, который может лежать на основании 23 рельса, на фрикционных колодках 22 (фрикционных плитах) и на опорных клиньях 104. При переводе стрелки демонтаж нагревателя не требуется. Нагреватель может быть приспособлен к различным типам рельсов, используемых на железной дороге, в метро, на трамвайных путях. Наиболее часто используется рельс с погонным весом 50 кг/м, а на путях высокоскоростных поездов или очень интенсивного железнодорожного движения используется рельс с погонным весом 60 кг/м.

На фиг. 6-9 показаны примеры нагревателей 300 опорных клиньев 104, расположенных в стрелке вдоль ее длины. Нагреватели 103 для опорных клиньев могут находиться в выбранном месте, например на нижней стороне 104А или на верхней стороне 104В опорных клиньев 104. Опорные клинья 104 предназначены для ограничения бокового перемещения остряков 13, 14 стрелки к соседним рельсам 15.

- 2 014768

Предлагаемая система 190 обогрева для стрелки 4 рельсового пути 3 содержит электрические нагреватели 2, 100, 300, которые по выбору можно легко подключить к разветвленной цепи 191, проходящей вдоль стрелки 4. Разветвленная цепь 191 состоит из множества электрических соединителей 105, 106, 107 для подключения к требуемому количеству нагревателей 2 в виде нагревательных пластин 7 для обогрева основания 23 рельса, нагревателей 100 для фрикционных колодок 22, по которым остряки 13, 14 перемещаются при переводе стрелки, а также нагревателей 103 для опорных клиньев 104, которые ограничивают боковой поворот остряков. Соединители 105, 106, 107 подключены к токоподводящей шине 110, которая проложена по длине Ь стрелки.

Группы I; II; III нагревателей 2, 100, 103; 2, 100, 300; 100, 300 для соответствующих участков стрелки подключены к общему управляющему распределительному щиту 111, находящемуся рядом со стрелкой 4. Отдельные токоподводящие шины 110 для соответствующих групп I; II; III прикреплены к указанному пути и подключены к управляющему распределительному щиту 111 по отдельности.

Нагреватель 2; 100, 103; 300 может быть образован электронагревательным элементом 7; 107, заделанным в композиционный материал 183 и имеющим теплоизоляцию на стороне, обращенной вниз от зоны нагрева расположенных внутри нагревательных деталей этого нагревателя, или на обеих его сторонах 7 А, 7В, а также имеющим герметизирующий на краях 7С и проемы 21 соответствующей формы для фрикционных плит.

А именно, укладываемый нагреватель 2 имеет такие выемки 21, что охватывает с двух сторон фрикционные колодки 22, в которые упирается остряк 13, 14 стрелки при перемещении между различными положениями перевода, в которых он находится вблизи шейки 8 рельса и на расстоянии от нее соответственно.

Нагреватель 2 представляет собой, например, гребенчатую пластину 7, прикрепляемую к рельсу 15 защелкивающимися крепежными зажимами 24, которые при защелкивании прижимают нагревательную деталь 2 и ее края 2А к основанию 23 рельса, см., например, фиг. 12.

К горизонтальной нагревательной детали 7 присоединен датчик для измерения температуры поверхности нагревателя 2 и подачи посредством системы управления (не показана) требуемой электроэнергии для таяния снега/льда, чтобы стрелка 4 оставалась без снежного и ледяного покрова. Система управления предпочтительно является дистанционной и контролируется, например, по сети глобальной службы сообщений или по другой внутренней сети. Система управления, как сказано выше, может работать при очень низком напряжении, предпочтительно при 48 В, которое получено путем понижения напряжения нагревателя 2 и других нагревателей с помощью трансформатора. Система управления предназначена для подачи достаточной энергии к различным элементам системы обогрева стрелки.

Нагреватели 300 фрикционных плит образованы путем прикрепления трубчатого элемента 307 к металлической пластине 379, имеющей упругие ножки 380. Трубчатый элемент, несомый металлической пластиной 379, предназначен для подачи тепла к фрикционной плите, изготовленной из сплава на основе железа. Для нагрева фрикционной плиты важно обеспечить непосредственный контакт между ней и трубчатым нагревательным элементом 307. Это достигается путем прижима трубчатого элемента упругими ножками к материалу фрикционной плиты 22 в ее полости 381. Поэтому трубчатый нагревательный элемент 307 обращен к фрикционной плите и упирается непосредственно в ее материал, хотя на чертежах показано, что он развернут вниз от нее. Возможно и другое применение.

Как альтернатива нагреватели 100 фрикционных плит могут быть выполнены из стальных или алюминиевых пластин 179, 180, сложенных друг с другом попарно и имеющих слоистый нагревательный провод 107, подключенный к электрическому кабелю 181, а также уплотнение 182 по краям нагревателя 100. Такой нагреватель показан на фиг. 28, но предпочтительнее нагреватели 300 фрикционных плит, описанные выше, поскольку они мощнее и лучше обогревают.

Нагреватели 103 опорных клиньев образованы электронагревательной пластиной, закрепленной на верхней стороне 103В или на нижней стороне 103А соответствующего опорного клина 104. Целесообразно, чтобы нагреватель 103 был закреплен защелкивающимся зажимом 178, 179.

Токоподводящая шина 110 представляет собой секцию, которая может прикрепляться к рельсу 15 и в которой находится электрический провод. Подходящий зажим 177 для ее крепления к рельсу показан на фиг. 11. Этот зажим 177 также можно использовать для крепления электропроводки.

Соединители 175 между токоподводящей шиной 110 и нагревателями образованы разъемами, например штыревым и гнездовым разъемами, показанными на фиг. 16, которые легко соединять с ответным разъемом 176 на токоподводящей шине 110 и с управляющим распределительным щитом 111.

На фиг. 13 показана металлическая листовая пластина 500, которая фиксирует электропроводку и нагреватель и хорошо защищает их.

Из вышеизложенного описания и чертежей должны быть понятны назначение и сущность изобретения.

Изобретение не ограничено описанными и показанными на чертежах вариантами его осуществления. В пределах объема изобретения, определяемого его формулой, возможны модификации изобретения, особенно в отношении различных деталей или использования эквивалентных технических средств.

Claims (14)

1. Система (190) обогрева для стрелки (4) рельсового пути (3), содержащая электрические нагревательные элементы (2, 100, 103, 300), отличающаяся тем, что электрические нагревательные элементы (2, 100, 103, 300) установлены с возможностью их выборочного подключения к разветвленной цепи (191) электрических соединителей, проходящих вдоль стрелки (4) и предназначенных для подключения требуемого количества нагревательных пластин (2) для основания (23) рельса, нагревателей (100, 300) фрикционных плит и нагревателей (103) опорных клиньев к соответствующей токоподводящей шине (110), проходящей по длине (Ь) стрелки.

2. Система обогрева по п.1, отличающаяся тем, что группы (I; II; III) нагревателей (2, 100, 300; 2, 100, 103, 300; 100, 103, 300) для соответствующих сторон стрелки присоединены к общему управляющему распределительному щиту (111).

3. Система обогрева по п.2, отличающаяся тем, что токоподводящие шины (110) подключены по отдельности к указанному управляющему распределительному щиту (111).

4. Система обогрева по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что нагреватели (2), предназначенные для основания (23) рельса, выполнены в виде нагревательных пластин, установленных так, что тепло направляется к поверхности нагревателя (2) с целью уменьшения отложения снега и образования льда между остряком (13, 14) стрелки и соседним рельсом (15).

5. Система обогрева по п.4, отличающаяся тем, что нагреватель (2) образован электронагревательным элементом (7), заделанным в окружающий композиционный материал (183) и имеющим теплоизоляцию, прикрепленную к его стороне, расположенной снизу от зоны нагрева расположенных внутри нагревательных деталей нагревателя.

6. Система обогрева по п.5, отличающаяся тем, что укладываемый нагреватель (2) имеет выемки (8) для охвата с двух сторон фрикционных колодок (22), на которые опирается остряк (13, 14) стрелки для перемещения между различными положениями перевода, в которых он расположен вблизи шейки рельса и на расстоянии от нее соответственно.

7. Система обогрева по п.6, отличающаяся тем, что нагреватель (2) выполнен в виде гребенчатой пластины (7), прикрепляемой к рельсу (15) крепежными лапками (151, 152), предназначенными для размещения под рельсом (15) и соответствующей укладываемой нагревательной деталью (2) и для сцепления с основанием (15А) рельса и краем (2А) нагревателя соответственно.

8. Система обогрева по любому из пп.5-7, отличающаяся тем, что к горизонтальной нагревательной детали (7) присоединен датчик для измерения температуры поверхности нагревателя (2) и для подачи на него с помощью подключенной системы управления требуемой электроэнергии для достижения требуемой температуры таяния снега/льда и тем самым для поддержания стрелки в состоянии без снежного и ледяного покрова, причем система управления предпочтительно является дистанционной и контролируется, например, по сети глобальной службы сообщений или по другой внутренней сети.

9. Система обогрева по п.8, отличающаяся тем, что система управления выполнена с возможностью работы при очень низком напряжении, предпочтительно 48 В, полученном путем понижения напряжения нагревателя, причем для преобразования энергии предусмотрен трансформатор.

10. Система обогрева по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что нагреватель выполнен из композиционной пластмассы, например из стекловолокна и полистирола, в которую заделан углеродсодержащий или другой подходящий резистивный материал, так что тепло, образующееся внутри нагревателя вследствие изоляции в направлении от нагревателя, обеспечивает направленный нагрев внутри в направлении к расположенной внутри детали нагревателя.

11. Система обогрева по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что нагреватель (300) фрикционной плиты выполнен в виде трубчатого нагревательного элемента (307), прикрепленного к металлической пластине (379) на упругих ножках (380), и предпочтительно имеет пластмассовую торцевую крышку (390).

12. Система обогрева по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что нагреватели (103) опорных клиньев образованы электронагревательной пластиной, закрепленной на верхней или на нижней стороне соответствующего опорного клина (104).

13. Система обогрева по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что токоподводящая шина (110) образована секцией, которая может быть прижата к рельсу и в которой находится электрический провод.

14. Система обогрева по любому из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что соединители между токоподводящей шиной и нагревателями представляют собой разъемы.