RU2404318C1

RU2404318C1 - Spring-loaded rail bond

Info

Publication number: RU2404318C1
Application number: RU2009108105/11A
Authority: RU
Inventors: Евгений Николаевич Емельянов (RU); Евгений Николаевич Емельянов; Гурам Дмитриевич Казиев (RU); Гурам Дмитриевич Казиев; Виталий Михайлович Кайнов (RU); Виталий Михайлович Кайнов; Александр Викторович Конаков (RU); Александр Викторович Конаков; Валерий Сергеевич Фадеев (RU); Валерий Сергеевич Фадеев; Юрий Леонидович Чигрин (RU); Юрий Леонидович Чигрин; Олег Викторович Штанов (RU); Олег Викторович Штанов; Юрий Васильевич Ободовский (RU); Юрий Васильевич Ободовский; Николай Михайлович Паладин (RU); Николай Михайлович Паладин; Валерий Викторович Васин (RU); Валерий Викторович Васин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Научно-Технический Центр Информационные Технологии"
Priority date: 2009-03-10
Filing date: 2009-03-10
Publication date: 2010-11-20
Also published as: RU2009108105A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: spring rail bond contains current-conducting plate with electric contact elements and convex-concave spring-loaded element. The current-conducting plate is box-shaped and is equipped with bridge connection. On the current-conducting plate at distance of 60 mm from each other spherical elements are moulded which are faced by their convex side to rail web. The spherical elements have segmented discontinuities and tapered cavities in which electric contact elements with projection over taper base are installed. Each electric contact element has setting part in the form of blunted cone and contact part in the form of sphere. Spherical part of electric contact element and spherical part of moulded element form single sphere of the same radius. Tapering of setting part of electric contact element is equal to tapering of cavity made in spherical element. Electric contact elements are coated with grease containing tin, copper, graphite and microadditives of fullerene- containing materials.

EFFECT: higher reliability of spring-loaded rail bond.

2 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к устройствам рельсовых цепей, и предназначено для пропуска по рельсам сигнального и тягового токов на участках железных дорог с электрической тягой.The invention relates to the field of railway transport, in particular to devices of rail circuits, and is intended for passing signal and traction currents on rails on sections of railways with electric traction.

Известен соединитель рельсовый, содержащий токопроводную пластину, закладываемую между шейками стыкуемых рельсов и рельсовой накладки, на концах которой выполнены базирующиеся отверстия под болты стыка, пластина снабжена пружинным элементом со стороны, обращенной к рельсовой накладке, и контактными элементами со стороны, обращенной к рельсам, для взаимодействия с шейками стыкуемых рельсов, контактные элементы выполнены из токопроводного износостойкого высокопрочного материала, могут быть снабжены шабрирующими гранями, а пружинный элемент может быть выполнен в виде плоской, витой или тарельчатой пружины и/или в виде втулок, одеваемых на болты стыка между рельсовой накладкой и пластиной соединителя, выполненных из упругодеформируемого материала (патент RU 2270283).Known rail connector containing a conductive plate, laid between the necks of the joined rails and the rail lining, the ends of which are based holes for the bolts of the junction, the plate is equipped with a spring element on the side facing the rail lining, and contact elements on the side facing the rails, interaction with the necks of the joined rails, the contact elements are made of conductive wear-resistant high-strength material, can be equipped with scraper faces, and the spring lement may be formed as a flat, helical or cup spring and / or in the form of sleeves, worn on the joint bolt between the cover plate and the rail connector plate, made of an elastically deformable material (patent RU 2270283).

Недостатком данного устройства является нестабильное по времени и высокое по значению электрическое сопротивление, что приводит к потере тока и ненадежной работе.The disadvantage of this device is unstable in time and high in value electrical resistance, which leads to a loss of current and unreliable operation.

Известен соединитель рельсовый стыковой пружинный, содержащий токопроводную пластину с шаберами в виде выступов сферической формы, выполненные из материала токопроводной пластины, и пружину, при этом на контактную поверхность шаберов нанесено не сплошное композиционное покрытие, обладающее повышенной износостойкостью, коррозионной стойкостью и электропроводностью, дополнительно нанесена смазка (патент на полезную модель 75665).Known connector rail butt spring containing a conductive plate with scraper in the form of spherical protrusions made of a material of the conductive plate, and a spring, while the contact surface of the scraper is not a continuous composite coating with increased wear resistance, corrosion resistance and electrical conductivity, grease is additionally applied (patent for utility model 75665).

Недостатком известного устройства является высокая интенсивность выработки на шейке рельса в месте контакта соединителя и рельса, а также возможность загрязнения смазки путем попадания грязи, масла, твердых частиц и других элементов, ухудшающих ее свойства, в процессе хранения, транспортировки, монтажа и эксплуатации соединителя.A disadvantage of the known device is the high intensity of production on the rail neck at the junction of the connector and the rail, as well as the possibility of contamination of the lubricant by ingress of dirt, oil, solid particles and other elements that impair its properties during storage, transportation, installation and operation of the connector.

Наиболее близким решением является устройство соединителя рельсовой цепи, содержащее токопроводящую пластину с электроконтактными элементами, расположенными со стороны, обращенной к рельсам, установленную на шейке стыкуемых рельсов, выпукло-вогнутый пружинный элемент, рельсовую накладку, токопроводящая пластина имеет коробчатую форму, снабжена перемычкой, расположенной между электроконтактными элементами и выполненной из материала, имеющего электросопротивление меньше, чем материал токопроводящей пластины, пружинный элемент расположен выпуклостью к шейкам стыкуемых рельс, а отогнутыми горизонтально концами - к рельсовой накладке, в центре пружинного элемента выполнена вогнутость, посредством которой пружинный элемент контактирует с ответным выступом на токопроводящей пластине, на стенках которой выполнены фиксаторы пружинного элемента, обеспечивающие самоустановку пружинного элемента на выступе токопроводящей пластины, электроконтактные элементы выполнены из композиционного материала, в токопроводящей пластине выполнено углубление для перемычки, которую соединяют с токопроводящей пластиной в месте углубления, например, пайкой (патент RU 2330912).The closest solution is a rail circuit connector device containing a conductive plate with electrical contact elements located on the side facing the rails mounted on the neck of the joined rails, a convex-concave spring element, the rail plate, the conductive plate has a box shape, equipped with a jumper located between contact elements and made of a material having an electrical resistance less than the material of the conductive plate, the spring element races it is convex to the necks of the rails being joined, and the ends bent horizontally to the rail, a concavity is made in the center of the spring element, by means of which the spring element is in contact with the counter protrusion on the conductive plate, on the walls of which the spring element latches are made, which allow the spring element to self-install on the protrusion of the conductive plates, electrical contact elements are made of composite material, a recess for the bridge is made in the conductive plate, which w is connected to the conductive plate in place of the recess, for example, brazing (Patent RU 2330912).

Недостатком известного устройства является высокая интенсивность выработки на шейке рельса в месте контакта соединителя и рельса, а также неустойчивость композиционной вставки при нагреве места контакта при прохождении тяговых токов через соединитель.A disadvantage of the known device is the high intensity of production on the rail neck at the junction of the connector and the rail, as well as the instability of the composite insert when the contact point is heated when traction currents pass through the connector.

Для устранения указанных недостатков предлагается соединитель рельсовый стыковой пружинный, совокупность существенных признаков которого направлена на повышение его надежности.To eliminate these shortcomings, a spring butt rail connector is proposed, the set of essential features of which is aimed at increasing its reliability.

Указанный технический результат достигается соединителем рельсовым стыковым пружинным, содержащим токопроводящую пластину с электроконтактными элементами, расположенными со стороны, обращенной к рельсам, установленную на шейке стыкуемых рельсов, выпукло-вогнутый пружинный элемент, при этом токопроводящая пластина имеет коробчатую форму, снабжена перемычкой, расположенной между электроконтактными элементами и выполненной из материала, имеющего электросопротивление меньше, чем материал токопроводящей пластины, пружинный элемент расположен выпуклостью к шейкам стыкуемых рельсов, а отогнутыми горизонтально концами - к рельсовой накладке, в центре пружинного элемента выполнена вогнутость, посредством которой пружинный элемент контактирует с ответным выступом на токопроводящей пластине, на стенках которой выполнены фиксаторы пружинного элемента, обеспечивающие самоустановку пружинного элемента на выступе токопроводящей пластины, электроконтактные элементы выполнены из композиционного материала, и в токопроводящей пластине выполнено углубление для перемычки, а перемычку соединяют с токопроводящей пластиной в месте углубления, например, пайкой, при этом на токопроводящей пластине, на расстоянии 60 мм друг от друга отформованы сферические элементы, обращенные выпуклой стороной к шейке рельса, с радиусом сферы 40-50 мм, сферические элементы имеют сегментообразные разрывы и конусообразные углубления на 4,0-4,5 мм, с диаметром у основания конуса 15-20 мм, углом конуса 90-150°, в которые установлены электроконтактные элементы с выступом над основанием конуса на высоту 0,8-0,9 мм, каждый электроконтактный элемент имеет посадочную часть в форме усеченного конуса высотой 3,0-4,0 мм и контактную часть в форме сферы радиуса 40-50 мм, соединенную плоскостью с большим основанием конуса, и входит своей конусной частью в конусную часть конусообразного углубления сферического элемента, и находится в контакте с токопроводящей перемычкой, а контактная часть в форме сферы электроконтактного элемента и отформованные сферические элементы образуют единую сферу одного радиуса 40-50 мм, конусность посадочной части электроконтактного элемента равна конусности углубления, выполненного в сферическом элементе, электроконтактные элементы покрыты смазкой, содержащей олово, медь, графит и микродобавки фуллерено-содержащих материалов. Соединитель дополнительно снабжен кольцами для удержания смазки, в центре которых располагаются контактные площадки, кольца выполнены из эластичного материала, имеющего закрытую пористость, кольца закрыты пленкой, имеющей отверстие в центре кольца диаметром 5-7 мм или токопроводящей фольгой, заправленной во внутреннюю полость кольца.The specified technical result is achieved by a spring butt joint connector containing a conductive plate with electrical contact elements located on the side facing the rails mounted on the neck of the joined rails, a convex-concave spring element, the conductive plate having a box shape, equipped with a jumper located between the electrical contact elements and made of a material having an electrical resistance less than the material of the conductive plate, the spring element p it is convex to the necks of the rails being joined, and the ends bent horizontally to the rail, a concavity is made in the center of the spring element, by means of which the spring element is in contact with the counter protrusion on the conductive plate, on the walls of which the spring element latches are made, which allow the spring element to self-install on the protrusion of the conductive plates, electrical contact elements are made of composite material, and a recess for the bridge is made in the conductive plate, and the jumper is connected to the conductive plate in the place of the recess, for example, by soldering, while on the conductive plate, spherical elements are formed at a distance of 60 mm from each other, facing the neck of the rail with a convex side, with a sphere radius of 40-50 mm, spherical elements are segmented discontinuities and cone-shaped recesses of 4.0–4.5 mm, with a diameter at the base of the cone 15–20 mm, angle of the cone 90–150 °, in which electrical contact elements are installed with a protrusion above the base of the cone to a height of 0.8-0.9 mm, each electrical contact element has a landing part in the form of a truncated cone with a height of 3.0-4.0 mm and a contact part in the form of a sphere of radius 40-50 mm, connected by a plane with a large base of the cone, and enters with its conical part in the conical part of the conical recess of the spherical element, and is in contact with the conductive jumper, and the contact part in the form of a sphere of the electrical contact element and the formed spherical elements form a single sphere of one radius of 40-50 mm, the taper of the landing part of the electrical contact element is equal to the taper of the recess Nia formed in the spherical element electric contact elements are coated with a lubricant comprising tin, copper, graphite, and fullerene microadditive-containing materials. The connector is additionally equipped with rings for holding grease, in the center of which contact pads are located, the rings are made of elastic material having a closed porosity, the rings are closed with a film having a hole in the center of the ring with a diameter of 5-7 mm or a conductive foil tucked into the inner cavity of the ring.

Выполнение электроконтактных элементов, выполненных из композиционного материала, и покрытие смазкой, содержащей олово, медь, графит и микродобавки фуллерено-содержащих материалов, за счет высокой твердости очищают шейку рельса от продуктов коррозии, смазка обеспечивает плотный и надежный контакт в процессе эксплуатации соединителя при возникновении вибрации в стыке, а защитные кольца и микродобавки фуллерено-содержащих материалов защищают смазку от термической окислительной деструкции и загрязнения, позволяя сохранять ее свойство долгое время, а конусообразная посадка электроконтактных элементов в конусообразные углубления сферического элемента токопроводной пластины и выполнение контактной площадки, имеющей ограниченный выступ, не позволяют, с одной стороны, производить выработку на шейке рельса больше нормативной, а с другой, за счет лучшего теплоотвода и улучшения свойств композиционного материала по токопроводности выдерживать более высокие тяговые токи при сохранении своих эксплуатационных свойств.The implementation of electrical contact elements made of composite material and coating with a grease containing tin, copper, graphite and microadditives of fullerene-containing materials, due to high hardness, clean the neck of the rail from corrosion products, the lubricant provides tight and reliable contact during operation of the connector when vibration occurs at the junction, and protective rings and microadditives of fullerene-containing materials protect the lubricant from thermal oxidative degradation and contamination, allowing it to maintain its property for a long time, and the cone-shaped fit of the electrical contact elements in the cone-shaped recesses of the spherical element of the conductive plate and the implementation of the contact pad having a limited protrusion, do not allow, on the one hand, to produce more than the norm on the rail neck, and on the other, due to better heat dissipation and improved properties conductive composite material to withstand higher traction currents while maintaining their operational properties.

На фиг.1, 2, 3 показано принципиальное устройство соединителя и электроконтактного элемента. На фиг.1 показано расположение контактных элементов на токопроводной пластине без колец для удержания смазки. На фиг.2 показан вид на токопроводную пластину со стороны шейки рельса. На фиг.3 показана конструкция электроконтактного элемента.In figure 1, 2, 3 shows the basic structure of the connector and the electrical contact element. Figure 1 shows the location of the contact elements on the conductive plate without rings to hold the grease. Figure 2 shows a view of the conductive plate from the side of the neck of the rail. Figure 3 shows the design of the electrical contact element.

Соединитель рельсовый стыковой пружинный состоит из токопроводящей пластины 1 коробчатой формы, пружинного элемента (на фиг. не показан), на токопроводной пластине расположены электроконтактные элементы 2, соединенные перемычкой 3, на токопроводящей пластине 1, на расстоянии 60 мм друг от друга отформованы сферические элементы 4, обращенные выпуклой стороной к шейке рельса, с радиусом сферы 4.1, равным 40-50 мм, сферические элементы 4 имеют сегментообразный разрывы 6 и конусообразные углубления 5 на глубину 4,0-4,5 мм, с диаметром у основания конуса сферического элемента 4, равным 15-20 мм, и углом конуса 90-150°, в которые установлены электроконтактные элементы 2 с выступом 7 над основанием конуса на высоту 0,8-0,9 мм, при этом каждый электроконтактный элемент 2 имеет посадочную часть 8 в форме усеченного конуса высотой 3,0-4,0 мм и контактную часть 9 в форме сферы радиуса 40-50 мм и покрыт смазкой 10, содержащей олово, медь, графит и микродобавки фуллерено-содержащих материалов, при этом соединитель дополнительно снабжен кольцами 11 для удержания смазки, в центре которых располагаются контактные площадки, кольца выполнены из эластичного материала, имеющего закрытую пористость, кольца закрыты пленкой, имеющей отверстие в центре кольца диаметром 5-7 мм, или токопроводящей фольгой, заправленной во внутреннюю полость кольца.The spring butt rail connector consists of a box-shaped conductive plate 1, a spring element (not shown in FIG.), Electrical contact elements 2 are connected on the conductive plate 2, connected by a jumper 3, spherical elements 4 are formed at a distance of 60 mm from each other 4 convex side to the neck of the rail, with a radius of the sphere 4.1, equal to 40-50 mm, spherical elements 4 have segmented gaps 6 and cone-shaped recesses 5 to a depth of 4.0-4.5 mm, with a diameter at the base of the cone spherical element 4, equal to 15-20 mm, and a cone angle of 90-150 °, in which the electrical contact elements 2 with the protrusion 7 above the base of the cone to a height of 0.8-0.9 mm are installed, with each electrical contact element 2 has a landing part 8 in the form of a truncated cone with a height of 3.0-4.0 mm and the contact part 9 in the form of a sphere of radius 40-50 mm and coated with grease 10 containing tin, copper, graphite and microadditives of fullerene-containing materials, while the connector is additionally equipped with rings 11 for holding grease, in the center of which are located the contact area and, ring made of elastic material having closed porosity, closed ring with a film having a hole in the center ring of 5-7 mm, or a conductive foil tucked into the inner cavity of the ring.

Работает устройство следующим образом. Устройство устанавливается в рельсовый стык под рельсовую накладку. При затяжке гаек рельсовых болтов пружина сжимается и вдавливает контактные элементы в шейки смежных рельсов железнодорожного пути. Шейка рельса обычно ржавая, но в процессе сжатия, контактные элементы удаляют ее, обеспечивая тем самым значительное уменьшение переходного электрического сопротивлению в месте контакта. Прохождение подвижного состава приводит к перемещению рельсов относительно контактных элементов, при этом вновь происходит зачистка контактных поверхностей от ржавчины и других образований, обеспечивая минимальное переходное сопротивление.The device operates as follows. The device is installed in the rail joint under the rail strip. When tightening the nuts of the rail bolts, the spring is compressed and presses the contact elements into the necks of adjacent rails of the railway track. The rail neck is usually rusty, but during compression, the contact elements remove it, thereby providing a significant reduction in transient electrical resistance at the contact point. The passage of the rolling stock leads to the movement of the rails relative to the contact elements, while again the contact surfaces are cleaned from rust and other formations, providing a minimum transition resistance.

Claims

1. Spring rail butt connector, comprising a conductive plate with electrical contact elements located on the side facing the rails mounted on the neck of the joined rails, a convex-concave spring element, wherein the conductive plate is box-shaped, provided with a jumper located between the electrical contact elements and made of a material having an electrical resistance less than the material of the conductive plate, the spring element is convex to the necks of the mating relays x, and the ends bent horizontally to the rail, in the center of the spring element there is a concavity, by means of which the spring element is in contact with the counter protrusion on the conductive plate, on the walls of which are made spring retainers that allow the spring element to self-install on the protrusion of the conductive plate, the electrical contact elements are made of the composite material and in the conductive plate, a recess for the jumper is made, and the jumper is connected to the conductive layer different in the place of the recess, for example, by soldering, characterized in that spherical elements are formed on the conductive plate at a distance of 60 mm, facing the neck of the rail with a convex side, with a sphere radius of 40-50 mm, spherical elements have segmented gaps and cone-shaped recesses 4.0–4.5 mm, with a diameter at the base of the cone 15–20 mm, angle of the cone 90–150 °, in which electrical contact elements are installed with a protrusion above the base of the cone to a height of 0.8–0.9 mm, while each contact element has a landing part in the form of a truncated cone with a height of 3.0-4.0 mm and a contact part in the form of a sphere of radius 40-50 mm, connected by a plane with a large base of the cone, and with its conical part enters the conical part of the conical recess of the spherical element and is in contact with the conductive jumper and the contact part in the form of a sphere of an electrical contact element and the formed spherical elements form a single sphere of the same radius of 40-50 mm, the taper of the landing part of the electrical contact element is equal to the taper of the recess made in the spheres chemical elements, electrical contact elements are coated with a lubricant comprising tin, copper, graphite, and fullerene microadditive-containing materials.

2. The connector according to claim 1, characterized in that it is additionally equipped with rings for holding lubricant, in the center of which contact pads are located, the rings are made of elastic material having closed porosity, the rings are closed with a film having a hole in the center of the ring with a diameter of 5-7 mm , or conductive foil tucked into the inner cavity of the ring.