СТРЕЛОЧНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД Российский патент 2006 года по МПК B61L5/06 

Изобретение относится к области городского рельсового транспорта и, в частности, к стрелочным электроприводам.

Известен стрелочный электропривод для перевода двухперых трамвайных стрелок (М.И.Николаев, Б.К.Клещинский. Устройства сигнализации, централизации, блокировки и связи на городском электротранспорте. // Издательство Министерства коммунального хозяйства РСФСР. - М., - 1962, - С.50, 51, 72-74). Известный электропривод устанавливается в большой стрелочной (приводной) коробке и обеспечивает перевод перьев стрелки втягиванием сердечников, соединенных со стрелочной тягой.

Электропривод включает комплект из двух соленоидиых катушек, помещенных в герметически закрытые стальные кожухи (корпуса). Корпус привода изготавливается из стальной трубы; с одной стороны к корпусу приваривается фланец с вваренным в центре коническим стопом; на стоп навинчивается бронзовая (диамагнитная) гильза, отделяющая собой обмоточное пространство привода; она одновременно служит направляющим элементом для сердечника. В обмоточное пространство, между корпусом и гильзой устанавливается соленоидная катушка. Катушка привода изолируется от корпуса и гильзы. Тщательная изоляция и герметизация приводной катушки и ее выводных проводов является решающим фактором, гарантирующим длительную работу стрелочного электропривода (до 10-12 лет). Корпус привода с установленной в нем катушкой заливается кабельной массой и закрывается передним съемным фланцем с герметизирующей прокладкой. На выступающую часть гильзы с резьбой надевается резиновая шайба - уплотнение и навинчивается гайка с прижимной шайбой. Приводы устанавливаются в приводной коробке передними фланцами друг к другу. Внутрь гильзы каждого привода вставляется стальной сердечник с конусным окончанием, входящим в конусное углубление соответствующего стопа. Сердечники соединяются между собой соединительной муфтой. Стрелочная тяга, соединяющая перья стрелки, имеет приваренный к ней рычаг, который своей вилкой входит в паз соединительной муфты. При срабатывании одной из катушек привода соответствующий сердечник втягивается до стопа (ход 50-55 мм), тянет за собой соединительную муфту вместе с противоположным сердечником. Соединительная муфта толкает рычаг стрелочной тяги и вместе с ней перья стрелки. Стрелочный замыкатель, перейдя в новое положение, надежно фиксирует перья стрелки, прижимая их к рамному рельсу и телу стрелки. Таким образом, принцип работы электрифицированного стрелочного перевода заключается в попеременном срабатывании двух соленоидных приводов, сердечники которых механически связаны с перьями стрелок.

Однако в известном стрелочном электроприводе не предусмотрена герметизация полости гильзы, и в пространство между сердечником и гильзой могут беспрепятственно попадать, например, пыль, грязь или вода, что снижает надежность работы.

Известен стрелочный электропривод, содержащий корпус, две размещенные соосно соленоидные катушки, в отверстиях которых размещены сердечники, связанные со штоком, соединяемым со стрелочной тягой, фиксирующую пружину и рычаги для фиксации тяги (авт. св. SU №1054162, В 61 L 5/06, 1983 г.). Электропривод снабжен двумя магнитопроводящими гильзами, насаженными на сердечники и охваченными соответствующими катушками. Сердечники выполнены с упорами по концам. Магнитопроводящие гильзы установлены с возможностью перемещения вдоль сердечников между упорами. Между упомянутыми гильзами на сердечниках закреплены разжатые указанной пружиной ограничители, снабженные выталкивателями для взаимодействия с рычагами.

Известное устройство предполагает наличие герметизирующего уплотнения в месте прохождения стрелочной тяги через стенку корпуса, однако решение этой задачи в описании изобретения не раскрыто.

Известен влагозащищенный стрелочный электропривод по заявке RU №2002135036/28 А (В 61 L 5/06,2004 г.). Известный стрелочный электропривод содержит корпус с выдвигаемыми из него шибером (стрелочной тягой) и тягой контрольных линеек, расположенными внутри корпуса электромеханической системой привода и автопереключающим механизмом. Место сопряжения корпуса с шибером и тягой контрольных линеек снабжено устройством герметичности соединения. При этом электропривод снабжен датчиком контроля влажности внутри корпуса, средством создания избыточного давления воздуха, автономным источником его питания. Упомянутый датчик включен в цепь управления средством создания избыточного давления и автономного источника питания. В варианте выполнения шибер и тяга либо по меньшей мере выступающая из корпуса их часть выполнены из антикоррозионного материала и в месте сопряжения с корпусом имеют цилиндрическую форму.

Однако известный стрелочный электропривод является достаточно сложным и, кроме того, предполагает использование специальных антикоррозионных материалов, что повышает стоимость изготовления.

Известен малообслуживаемый стрелочный электропривод по свидетельству на полезную модель RU №33078 U1 (В 61 L 5/06, 2003 г.). Известный стрелочный электропривод содержит корпус с электродвигателем и кинематической группой, отдельные детали которой выполнены из износостойких самосмазывающихся материалов. Входящий в состав кинематической группы шибер (стрелочная тяга) и отверстие под него в корпусе выполнены цилиндрическими. Отверстие под шибер выполнено в установленной в корпусе втулке из износостойкого самосмазывающегося материала. Входящие в состав кинематической группы тяги выполнены негранными в поперечном сечении из антикоррозионного материала. Отверстия под тяги выполнены ответной формы во втулках, установленных в корпусе. При этом корпус и/или крышка корпуса по внутренней поверхности снабжен(а) гигроскопическим материалом.

Общим для последних трех стрелочных электроприводов является то, что в них стрелочные тяги пропущены через стенку корпуса, и обеспечение герметичности последнего достигается, в частности, герметизацией соединений пар возвратно-поступательного движения. Недостатком узлов уплотнения таких соединений является то, что, несмотря на наличие грязесъемника перед узлом уплотнения, загрязнение с поверхности поступательно перемещающейся стрелочной тяги (т.е., по существу, с поверхности штока) полностью не снимается. В результате при перемещении стрелочной тяги (штока) внутрь корпуса происходит "затягивание" в узел уплотнения загрязнений, включающих абразивные частицы. Это вызывает прогрессирующий износ как грязесъемника, так и узла уплотнения и, как следствие, приводит к нарушению герметичности корпуса. Вода начинает проникать внутрь корпуса и, замерзая, выводит из строя стрелочный электропривод. Еще одним фактором, влияющим на технический ресурс узла уплотнения такого соединения, является то, что в процессе эксплуатации стрелочного перевода происходит постепенный износ пера стрелки и пяты, на которой перо поворачивается. В результате из-за износа упомянутых элементов стрелочного перевода при наезде поезда на стрелку возникает нагрузка, действующая на стрелочную тягу (шток) в поперечном направлении, что обуславливает увеличение износа узла уплотнения. Кроме того, необходимость относительно частого обслуживания узла уплотнения в месте прохода стрелочной тяги через стенку корпуса электропривода (например, для замены уплотнения) усложняет эксплуатацию электропривода.

Известен используемый во многих странах стрелочный электропривод, выпускаемый немецкой фирмой "ХАННИНГ & КАЛЬ" (HANNING & KAHL) (см. рекламный проспект фирмы "HANNING & KAHL GmbH & Со" "Mit uns fahren Sie sicher Ziel. С нами Вы уверенно достигнете цели"). Известное устройство содержит герметичный корпус, внутри которого размещен электропривод, который с помощью стрелочных тяг, пропущенных соответственно через противоположные стенки герметичного корпуса, кинематически связан с перьями двухперой стрелки. Между каждой стрелочной тягой и корпусом установлено герметизирующее уплотнение, представляющее собой гофрированную трубчатую резиновую манжету.

Однако при эксплуатации подобного устройства при низкой температуре окружающего воздуха в случае попадания в зону гофрированной трубчатой резиновой манжеты, например грязи или воды, возможно обледенение манжеты. В результате этого при движении соответствующей стрелочной тяги может произойти повреждение (разрыв) манжеты и нарушиться герметичность корпуса, что снижает надежность работы стрелочного электропривода.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков с заявляемым изобретением является стрелочный электропривод по авт. св. SU №1227539 (В 61 L 5/06, 1986 г.). Известный стрелочный электропривод содержит герметичный корпус, две размещенные в корпусе соосно одна другой соленоидные катушки, в отверстиях которых с возможностью перемещения размещены соответственно сердечники, которые связаны между собой и кинематически соединены с тягой (стрелочной тягой), связываемой с остряками (перьями) стрелки. Электропривод снабжен зубчатыми рейками, между которыми смонтировано зубчатое колесо, и стаканом, установленным с возможностью перемещения. Одна из зубчатых реек концами жестко связана с сердечниками одной и другой соленоидных катушек, а другая закреплена на боковой поверхности стакана. Стакан выполнен с соосными отверстиями в торцевых стенках. В упомянутые отверстия пропущена подпружиненная относительно торцов стакана тяга, выполненная с упором для пружины тяги. При работе стрелочного электропривода вместе с сердечником двигается зубчатая рейка, которая приводит в движение зубчатое колесо. Через зубчатое колесо движение передается другой зубчатой рейке, вместе с которой перемещается стакан, увлекая тягу, которая поджимает остряк (перо) стрелки к рельсу.

Недостатком известного стрелочного электропривода является то, что в нем обеспечение герметичности корпуса достигается, в частности, герметизацией соединений пар возвратно-поступательного движения. Уплотнения таких соединений, как было отмечено выше, подвержены относительно быстрому износу, что снижает надежность работы электропривода.

Предлагаемое изобретение решает задачу повышения надежности работы стрелочного электропривода.

Указанная задача решается благодаря тому, что стрелочный электропривод. содержащий герметичный корпус, две размещенные в корпусе соосно одна другой соленоидные катушки, в отверстиях которых с возможностью перемещения размещены соответственно сердечники, которые связаны между собой и кинематически соединены со стрелочной тягой, согласно изобретению снабжен поводковым механизмом, с помощью которого сердечники кинематически соединены с, по меньшей мере, одной стрелочной тягой. Стрелочная тяга установлена снаружи герметичного корпуса. Поводковый механизм имеет вал, который пропущен через стенку корпуса, расположенную со стороны стрелочной тяги, и установлен в последнем с помощью герметизирующего уплотнения с возможностью поворота относительно своей продольной оси. В сравнении с известными аналогами, где герметичность корпуса электропривода обеспечивается, в частности, с помощью уплотнения соединений пар возвратно-поступательного движения, в предлагаемом стрелочном электроприводе благодаря особенности выполнения кинематической связи сердечников со стрелочной тягой герметичность корпуса электропривода обеспечивается, в частности, с помощью уплотнения соединений пар вращательного движения, что позволяет повысить технический ресурс герметизирующего уплотнения и, следовательно, надежность герметизации корпуса электропривода в жестких условиях эксплуатации стрелочного электропривода.

Вместе с этим сердечники выполнены в виде единой детали с центральным поперечным пазом. При этом на упомянутом валу установлены два радиально расположенных стержня, один из которых расположен внутри герметичного корпуса и подвижно связан с сердечниками посредством штыря, установленного на этом стержне и пропущенного через упомянутый паз, а другой стержень расположен снаружи герметичного корпуса и шарнирно связан со стрелочной тягой.

Технический результат использования изобретения состоит в том, что оно обеспечивает повышение надежности работы стрелочного электропривода и упрощает эксплуатацию последнего. Вместе с этим обеспечивается возможность создания универсального стрелочного электропривода, пригодного как для одноперых, так и для двуперых стрелок, т.е. обеспечивается расширение функциональных возможностей электропривода.

На фиг.1 схематично показана двуперая трамвайная стрелка со стрелочным электроприводом, вид в плане; на фиг.2 - то же, вид по А на фиг.1; на фиг.3 - герметичный корпус электропривода с размещенными внутри корпуса соленоидными катушками, продольный разрез по оси сердечников; на фиг.4 - поводковый механизм, связывающий сердечники соленоидных катушек со стрелочными тягами, разрез по Б-Б на фиг.3 (поводковый механизм условно показан в среднем положении, стрелочные тяги условно не показаны).

В варианте осуществления изобретения стрелочный электропривод используется для перевода двуперой трамвайной стрелки и содержит герметичный корпус 1, в котором соосно одна другой размещены соленоидные катушки 2, 3. В отверстиях катушек установлены гильзы 4 и размещены сердечники "а" и "b". В варианте выполнения сердечники "а" и "b" выполнены в виде единой детали 5 с центральным поперечным (т.е. протяженным в направлении ширины детали 5) пазом "с". Гильзы 4 выполнены из антифрикционного диамагнитного материала, например латуни.

Электропривод снабжен поводковым механизмом 6, с помощью которого сердечники "а" и "b (т.е. деталь 5) кинематически соединены со стрелочными тягами 7 и 8. В варианте выполнения поводковый механизм включает вал 9, на котором установлены два радиально расположенных стержня 10 и 11 (по существу вал 9 и стержни 10, 11 образуют сдвоенный рычаг). Поводковый механизм обеспечивает передачу возвратно-поступательного движения от сердечников "а" и "b стрелочным тягам 7 и 8. При этом возвратно-поступательное движение сердечников преобразуется во вращательное движение вала 9 поводкового механизма, которое вновь преобразуется в возвратно-поступательное движение теперь уже стрелочных тяг. Вал 9 пропущен через стенку корпуса 1, расположенную со стороны стрелочных тяг 7 и 8, и установлен в последнем с помощью герметизирующего уплотнения 12 с возможностью поворота относительно своей продольной оси 13. Для герметизации корпуса 1 предусмотрено также уплотнение 14. Стержень 10 расположен внутри герметичного корпуса 1 и подвижно связан с сердечниками "а" и "b (т.е. - с деталью 5) посредством штыря 15, установленного на стержне 10 и пропущенного через паз "с". Стержень 11 расположен снаружи герметичного корпуса 1 и шарнирно связан со стрелочными тягами 7 и 8. Шарнирное соединение исключает передачу на уплотнение 12 действующих на стрелочные тяги нагрузок, возникающих вследствие износа элементов стрелочного перевода (пера стрелки и пяты, на которую перо опирается). В варианте выполнения стрелочные тяги выполнены составными. Раздельные части тяг соединены с помощью резьбовых муфт 16 и штырей 17. Каждая стрелочная тяга соединена с соответствующим пером 18, 19 стрелки. В крайних положениях каждое перо фиксируется с помощью стрелочного замыкателя 20 (отдельного для каждого пера). Корпус 1 и стрелочные тяги 7 и 8 размещаются в закрытой коробке 21 в междурельсовом пространстве. Коробка 21 оберегает стрелочные тяги и другие детали от механических повреждений, а также обеспечивает поверхностный водосбор и водосток (на чертеже не показано). Каждый замыкатель 20 размещается также в закрытой коробке (на чертеже не показано), которая может быть выполнена за единое целое с коробкой 21 и снабжена отдельной съемной крышкой.

В другом варианте выполнения (на чертеже не показано), когда электропривод используется для одноперой трамвайной стрелки, он оснащается одной стрелочной тягой со стрелочным замыкателем 20. При этом стрелочную тягу, а именно 7 или 8, выбирают соответственно обеспечиваемым трамвайной стрелкой направлениям движения поезда (прямо и направо или прямо и налево).

Стрелочный электропривод работает следующим образом.

Для перевода трамвайной стрелки из одного положения в другое на соленоидную катушку, например 2, подают рабочее напряжение. Возникающее в катушке 2 электромагнитное поле действует на сердечник "а", который втягивается в отверстие соответствующей гильзы 4 из антифрикционного диамагнитного материала. В варианте выполнения сердечник "а" по существу представляет собой одну из концевых частей детали 5. При движении детали 5 (т.е. сердечника "а") вместе с ней приходит в движение расположенный в пазу "с", выполненном в детали 5, штырь 15, который через стержень 10 приводит в движение вал 9 поводкового механизма 6. Вал 9 через стержень 11 приводит в движение стрелочные тяги 7 и 8, которые поджимают перья 18, 19 стрелки к соответствующим рельсам. Стрелочные замыкатели 20, перейдя в новое положение, надежно фиксируют положение перьев 18 и 19, обеспечивая плотное прилегание перьев к внутренним плоскостям стрелочного тела: рельсу или контррельсу.

Перевод стрелки в другое положение производится аналогичным образом путем подачи рабочего напряжения на соленоидную катушку 3.

Таким образом, поводковый механизм 6 обеспечивает передачу возвратно-поступательного движения от детали 5 стрелочным тягам 7 и 8. При этом возвратно-поступательное движение детали 5 преобразуется во вращательное движение вала 9 поводкового механизма 6, которое вновь преобразуется в возвратно-поступательное движение теперь уже стрелочных тяг. При этом установленные на валу 9 стержни 10 и 11 по существу совершают качательное движение, и сам вал поворачивается на относительно небольшой угол, например 60°. Благодаря особенности выполнения кинематической связи детали 5 (т.е. сердечников) со стрелочными тягами 7 и 8 герметичность корпуса 1 стрелочного электропривода обеспечивается, в частности, с помощью герметизирующего уплотнения 12 (уплотнения сопряжения корпуса 1 с валом 9), относящегося к уплотнениям пар вращательного движения. Такое техническое решение практически исключает "затягивание" в узел уплотнения загрязнений, как это имеет место в узлах уплотнений пар возвратно-поступательного движения в известных стрелочных электроприводах трамвайных стрелок. Таким образом, обеспечивается повышение технического ресурса герметизирующего уплотнения подвижного соединения, что позволяет повысить надежность герметизации корпуса стрелочного электропривода и, следовательно, надежность работы стрелочного электропривода в целом, что особенно важно в жестких условиях эксплуатации трамвайных стрелочных электроприводов. Вместе с этим отпадает необходимость относительно частого обслуживания узла уплотнения упомянутого подвижного соединения, что упрощает эксплуатацию стрелочного электропривода. Кроме того, особенности выполнения кинематической связи сердечников со стрелочными тягами обеспечивают стрелочному электроприводу приспособляемость к одноперым и двуперым стрелкам, что расширяет функциональные возможности стрелочного электропривода, т.е. делает его универсальным.

Вместе с этим предлагаемый стрелочный электропривод может быть смонтирован внутри негерметизированной стрелочной (приводной) коробки С608-62А широко применяемой одноперой трамвайной стрелки со стрелочным электроприводом С-323.000.000 (изготовитель ГУП "Горэлектротранс", Санкт-Петербург), что позволяет достаточно просто произвести модернизацию существующего путевого хозяйства, например, Санкт-Петербурга и других городов Северо-Запада РФ, где для стрелочных переводов используют упомянутые одноперые трамвайные стрелки (практически требуется доработка на месте только корпуса стрелочной коробки для установки в него герметичного корпуса 1, при этом сохраняются существующие стрелочный замыкатель и связанный с пером стрелки концевой участок стрелочной тяги). Таким образом, стрелочный электропривод легко встраивается в существующую инфраструктуру городского путевого хозяйства.

Таким образом, благодаря особенности выполнения стрелочного электропривода изобретение позволяет повысить надежность работы стрелочного электропривода и упрощает эксплуатацию последнего. Вместе с этим изобретение обеспечивает возможность создания универсального стрелочного электропривода, пригодного как для одноперых, так и для двуперых стрелок. При этом предлагаемый стрелочный электропривод обладает приспособляемостью к существующей инфраструктуре городского путевого хозяйства, легко встраивается в нее и позволяет произвести ее модернизацию.

Изобретение относится к оборудованию городского рельсового транспорта. В герметичном корпусе соосно одна другой размещены соленоидные катушки. В отверстиях соленоидных катушек с возможностью перемещения размещены сердечники, которые связаны между собой и с помощью поводкового механизма кинематически соединены с по меньшей мере одной стрелочной тягой. Стрелочная тяга установлена снаружи герметичного корпуса. Поводковый механизм имеет вал, который пропущен через стенку корпуса, расположенную со стороны стрелочной тяги. Вал поводкового механизма установлен в упомянутом корпусе с помощью герметизирующего уплотнения с возможностью поворота относительно своей продольной оси. Сердечники выполнены в виде единой детали с центральным поперечным пазом. На валу поводкового механизма установлены два радиально расположенных стержня. Один из стержней расположен внутри герметичного корпуса и подвижно связан с сердечниками посредством штыря, установленного на этом стержне и пропущенного через упомянутый паз. Другой стержень расположен снаружи герметичного корпуса и шарнирно связан со стрелочной тягой. Изобретение позволяет повысить надежность работы стрелочного электропривода и упрощает его эксплуатацию. Обеспечивается возможность создания универсального стрелочного электропривода, пригодного как для одноперых, так и для двухперых стрелок. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Стрелочный электропривод, содержащий герметичный корпус, две размещенные в корпусе соосно одна другой соленоидные катушки, в отверстиях которых с возможностью перемещения размещены соответственно сердечники, которые связаны между собой и кинематически соединены со стрелочной тягой, отличающийся тем, что он снабжен поводковым механизмом, с помощью которого сердечники кинематически соединены с по меньшей мере одной стрелочной тягой, причем стрелочная тяга установлена снаружи герметичного корпуса, а поводковый механизм имеет вал, который пропущен через стенку корпуса, расположенную со стороны стрелочной тяги, и установлен в последнем с помощью герметизирующего уплотнения с возможностью поворота относительно своей продольной оси.2. Электропривод по п.1, отличающийся тем, что сердечники выполнены в виде единой детали с центральным поперечным пазом, при этом на упомянутом валу установлены два радиально расположенных стержня, один из которых расположен внутри герметичного корпуса и подвижно связан с сердечниками посредством штыря, установленного на этом стержне и пропущенного через упомянутый паз, а другой стержень расположен снаружи герметичного корпуса и шарнирно связан со стрелочной тягой.