СПОСОБ СНИЖЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2015 года по МПК E01B11/00 E01B11/54 

Изобретение относится к способам и устройствам, использующим магнитные поля постоянных магнитов на железных дорогах, в частности для снижения напряженности магнитного поля в зазорах рельсовых изолирующих стыков, для снижения скопления металлической стружки и окалины на изолирующих стыках рельсов на электрифицированных участках железной дороги.

Известен способ защиты изоляционных стыков от скопления металлических частиц с использованием комплекта постоянных магнитов с магнитной индукцией не менее 0,07 Тл. Комплект устанавливают по ходу поезда перед светофором на шейке рельса между головкой и подошвой рельса на длине, равной длине окружности колеса локомотива, начиная от изолированной накладки, соединяющей два рельса (Патент 2389843).

К недостаткам известного способа относятся не высокая степень защиты изолирующего стыка, при большом количестве частиц они отрываются от магнита потоком воздуха, создаваемого движущимся составом. Реализация способа требует постоянной ручной очистки налипшей стружки на установленные магниты.

Известен способ снижения напряженности магнитного поля в зазорах рельсовых изолирующих стыков для защиты изоляционных стыков от скопления металлических частиц с использованием комплекта постоянных магнитов или электромагнитов с полем определенной формы и размера, при установке которых вокруг изолирующего стыка в зазоре изолирующего стыка за счет суперпозиции (наложение друг на друга полей магнитного потока противоположной направленности) полей достигается магнитная напряженность, близкая к нулю, и градиентом магнитного поля около магнитов (ЕР 1717125). Данное техническое решение принято в качестве прототипа.

Недостатком данного способа является необходимость иметь источник энергии, чтобы питать электромагниты. Данный способ позволяет снизить напряженность магнитного поля изолирующего стыка практически до нуля. Если использовать электромагнит и датчик контроля напряженности магнитного поля, то, как снизить до нуля напряженность в зазоре изолирующего стыка, понятно. С постоянными магнитами это значительно сложнее. Обусловлено это тем, что напряженность магнитного поля в зазоре изолирующего стыка различна для каждого стыка, следовательно, для каждого стыка расположение магнитов должно быть различным. Напряженность магнитного поля в изолирующем стыке в процессе эксплуатации железнодорожного полотна меняется. Нередко бывают случаи, когда магнитный поток в зазоре меняет свое направление, в таких условиях требуется новая установка постоянных магнитов, чтобы добиться снижения уровня напряженности в стыке до значений, близких к нулю. Данная операция выполнима, но на ее выполнение требуется время и она должна быть расписана, как ее выполнять, а это дополнительные затраты на подготовку кадров. Кроме этого установка магнитов на шейке рельса имеет те же недостатки, что и предыдущее техническое решение.

Задачей заявляемого способа является повышение безопасности движения железнодорожного транспорта.

Технический результат по способу, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается: в снижении напряженности магнитного поля в зазоре рельсового изолирующего стыка без использования внешнего источника энергии, в возможности контроля и возможности изменения напряженности магнитного поля в зазоре изолирующего стыка без изменения устройства с минимальными затратами по времени и средств.

Технический результат достигается тем, что в способе снижения напряженности магнитного поля, заключающемся в том, что в зазоре изолирующего стыка создают магнитный поток противоположной направленности магнитному потоку изолирующего стыка, при этом магнитный поток создают по величине, превышающей значение магнитного патока в зазоре изолирующего стыка, при помощи постоянного магнита, установленного в зазоре, образованном двумя полюсными наконечниками, закрепленными на концах смежных рельсов со стороны подошвы рельса, а затем магнитный поток снижают до значения, обеспечивающего отсутствие напряженности магнитного потока в зазоре изолирующего стыка. Кроме этого снижение магнитного потока противоположной направленности в зазоре изолирующего стыка проводят путем замыкания части магнитного потока постоянного магнита подвижным ферромагнитным элементом, изменение величины магнитного потока в зазоре изолирующего стыка контролируют устройством контроля напряженности магнитного поля, напряженность магнитного поля в зазоре изолирующего стыка считают сниженной при положении магнитной стрелки устройства параллельно зазору.

Для осуществления заявляемого способа предлагается устройство для снижения напряженности магнитного поля в изолирующем стыке, уровень техники которого известен из устройства для защиты изоляционного стыка рельсов от скопления металлических частиц на электрифицированных участках железной дороги, включающее комплект постоянных магнитов, при этом комплект постоянных магнитов с магнитной индукцией не менее 0,07 Тл установлен по ходу поезда перед светофором на шейке рельса между головкой и подошвой рельса на длине, равной длине окружности колеса локомотива, начиная от изолированной накладки, соединяющей два рельса (RU №2389843).

Недостатком данного устройства является ограниченность использования. Использование устройства по ходу поезда. Установленные магниты с двух сторон изолирующего стыка увеличивают напряженность магнитного поля в изостыке, что увеличивает вероятность его замыкания металлическими частицами. Постоянные магниты, установленные на рельсе, в месте установки создают мощное магнитное поле, которое со временем увеличивается, это может отрицательно сказаться на работе устройств безопасности АЛСМ и «Клуб». Такие данные об отрицательном воздействии намагниченных участков рельсов на передачу сигналов АЛСМ имеются на форуме СЦБистов (www.scbist.com).

Известны устройства, включающие постоянные магниты или электрические магниты, установленные в изолирующем стыке таким образом, что в результате взаимодействия магнитных полей установленных магнитов в пространстве стыка отсутствует магнитное поле. Металлические частицы не притягиваются в зону стыка (ЕР №1717125). Данное техническое решение принято в качестве прототипа

Устройство сложно в изготовлении и громоздко при установке в изостык, кроме этого электромагниты требуют отдельного питания, что не всегда возможно. Постоянные и переменные магниты производят намагничивание рельса в определенном месте, т.е. устройство обладает тем же недостатком, что и указанное выше.

Задачей заявляемого устройства является повышение безопасности движения железнодорожного транспорта.

Технический результат по устройству, достигаемый в процессе решения поставленной задачи, заключается: в снижении напряженности магнитного поля в зазоре рельсового изолирующего стыка без использования внешнего источника энергии, в возможности контроля и возможности изменения напряженности магнитного поля в зазоре изолирующего стыка без изменения устройства с минимальными затратами по времени и средств, в возможности быстрой установки устройства в рельсовый изолирующий стык и его настройки на различную магнитную напряженность изолирующего стыка, в возможности быстрой, не требующей большой квалификации настройки устройства при необходимости.

Указанный технический результат достигается устройством для снижения напряженности магнитного поля в зазоре образованного концами смежных рельсов изолирующего стыка, включающее корпусные элементы устройства и магнитную систему, состоящую из концов смежных рельсов и постоянного магнита, при этом магнитная система дополнительно содержит два полюсных наконечника, установленных на концах смежных рельсов, и подвижный ферромагнитный элемент, постоянный магнит установлен в зазоре между полюсными наконечниками, ферромагнитный элемент при движении относительно магнита и полюсных наконечников изменяют напряженность магнитного поля в зазоре изолирующего стыка. Кроме этого устройство закреплено на концах рельсов с помощью упругих пружин, полюсные наконечники соединены с помощью накладок, выполненных из немагнитного материала, подвижный ферромагнитный элемент выполнен с возможностью неподвижного закрепления, полюсные наконечники, постоянный магнит, подвижные ферромагнитные элементы находятся в отдельном корпусе, залиты полиуретановой композицией и установлены под подошвой рельсов, полюса наконечников покрыты эластичным магнитодиэлектрическим материалом.

Поясняет достигаемый технический результат и отличительные признаки способа и устройства фиг.1, где изображена принципиальная схема устройства.

Устройство для снижения напряженности магнитного поля в зазоре образованного концами смежных рельсов изолирующего стыка состоит: из корпусных элементов устройства: наполнителя 1, кожуха 2, основания 3, и магнитной системы, состоящей из концов смежных рельсов 4, постоянного магнита 5, полюсных наконечников 6, установленных на концах смежных рельсов 4, подвижного ферромагнитного элемента 7, постоянный магнит 5 установлен в зазоре между полюсными наконечниками 6, ферромагнитный элемент 7 при движении относительно магнита 4 и полюсных наконечников 6, изменяют напряженность магнитного поля в зазоре 8 изолирующего стыка.

Устройство закреплено на концах рельсов 4 с помощью упругих пружин 9 под подошвой 4.1 рельсов 4. Полюсные наконечники 6 соединены с помощью накладок (на фиг. не показаны), выполненных из немагнитного материала, подвижный ферромагнитный элемент 7 перемещается и фиксируется в определенном месте с помощью фиксатора 10, полюсные наконечники 6, постоянный манит 5, подвижный ферромагнитный элемент 7 находятся в отдельном кожухе 2, залиты наполнителем 1. Полюса 6.1 наконечников 6 покрыты эластичным магнитодиэлектрическим материалом 11.

Способ реализуется с помощью данного устройства следующим образом.

Реализация способа была апробирована на ДВЖД на участке Пивань-Селихино на изолирующем стыке. В исходном состоянии в зазоре 8, образованном головкой 4.3 рельсов 4, шейкой 4.2 рельсов 4 и подошвой 4.1 рельсов 4, имелось магнитное поле с напряженностью Н_с=54 мТл. По нормативным документам магнитная напряженность поля не должна превышать величину 10 мТл. Как правило, она значительно больше, по нашим наблюдениям может достигать значений, равных 60 мТл. В районе зазора изолирующего стыка с помощью устройства в зазоре был создан магнитный поток противоположной направленности магнитному потоку изолирующего стыка. В изолирующем стыке образовалось магнитное поле противоположной направленности, равное Н_с=14 мТл, т.е. при помощи постоянного магнита, установленного в зазоре, образованном двумя полюсными наконечниками, закрепленными на концах смежных рельсов со стороны подошвы рельса, было создано поле, превышающее по абсолютному значению магнитное поле изолирующего стыка. Затем при контроле напряженности магнитного поля Устройством для контроля «самонамагничивания» рельсового изолирующего стыка (RU №2444024) с помощью подвижного ферромагнитного элемента снизили напряженность практически до нуля. Стрелка контрольного устройства приняла положение параллельно зазору. Изменение напряженности магнитного потока в зазоре изолирующего стыка контролировали в течении месяца. Превышение нормативного значения напряженности магнитного поля не произошло. Скопления металлической стружки в зазоре и вокруг изолирующего стыка не обнаружено. Нарушения систем безопасности и связи подвижного состава не отмечались. Испытания продолжаются.

Изобретение относится к способам и устройствам, использующим магнитные поля постоянных магнитов на железных дорогах, в частности для снижения напряженности магнитного поля в зазорах рельсовых изолирующих стыков. Способ снижения напряженности магнитного поля заключается в том, что в зазоре изолирующего стыка создают магнитный поток противоположной направленности магнитного потока изолирующего стыка. При этом магнитный поток создают по величине, превышающей значение магнитного потока в зазоре изолирующего стыка, при помощи постоянного магнита, установленного в зазоре, образованном двумя полюсными наконечниками, закрепленными на концах смежных рельсов со стороны подошвы рельса. Затем магнитный поток снижают до значения, обеспечивающего отсутствие напряженности магнитного потока в зазоре изолирующего стыка. Устройство для снижения напряженности магнитного поля в зазоре, образованном концами смежных рельсов изолирующего стыка, включает корпусные элементы устройства и магнитную систему, состоящую из концов смежных рельсов и постоянного магнита. Магнитная система дополнительно содержит два полюсных наконечника, установленных на концах смежных рельсов, и подвижный ферромагнитный элемент. Постоянный магнит установлен в зазоре между полюсными наконечниками. Ферромагнитный элемент при движении относительно магнита и полюсных наконечников изменяет напряженность магнитного поля в зазоре изолирующего стыка. В результате повышается безопасность движения железнодорожного транспорта. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ снижения напряженности магнитного поля, заключающийся в том, что в зазоре изолирующего стыка создают магнитный поток противоположной направленности магнитного потока изолирующего стыка, отличающийся тем, что магнитный поток создают по величине, превышающей значение магнитного потока в зазоре изолирующего стыка, при помощи постоянного магнита, установленного в зазоре, образованном двумя полюсными наконечниками, закрепленными на концах смежных рельсов со стороны подошвы рельса, а затем магнитный поток снижают до значения, обеспечивающего отсутствие напряженности магнитного потока в зазоре изолирующего стыка.

2. Способ снижения напряженности магнитного поля по п.1, отличающийся тем, что величину магнитного потока противоположной направленности в зазоре изолирующего стыка снижают путем замыкания части магнитного потока постоянного магнита подвижным ферромагнитным элементом.

3. Способ снижения напряженности магнитного поля по п.1, отличающийся тем, что изменение величины магнитного потока в зазоре контролируют устройством контроля напряженности магнитного поля.

4. Способ снижения напряженности магнитного поля по п.3, отличающийся тем, что напряженность магнитного поля в зазоре изолирующего стыка считают сниженной при положении магнитной стрелки устройства параллельно зазору.

5. Устройство для снижения напряженности магнитного поля в зазоре, образованном концами смежных рельсов изолирующего стыка, включающее корпусные элементы устройства и магнитную систему, состоящую из концов смежных рельсов и постоянного магнита, отличающееся тем, что магнитная система дополнительно содержит два полюсных наконечника, установленных на концах смежных рельсов, и подвижный ферромагнитный элемент, постоянный магнит установлен в зазоре между полюсными наконечниками, ферромагнитный элемент при движении относительно магнита и полюсных наконечников изменяет напряженность магнитного поля в зазоре изолирующего стыка.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что устройство закреплено на концах рельсов с помощью упругих пружин.

7. Устройство по п.5, отличающееся тем, что полюсные наконечники соединены с помощью накладок, выполненных из немагнитного материала.

8. Устройство по п.5, отличающееся тем, что подвижный ферромагнитный элемент выполнен с возможностью неподвижного закрепления.

9. Устройство по п.5, отличающееся тем, что полюсные наконечники, постоянный магнит, подвижные ферромагнитные элементы находятся в отдельном корпусе, залиты полиуретановой композицией и установлены под подошвой рельсов.

10. Устройство по п.5, отличающееся тем, что полюса наконечников покрыты эластичным магнитодиэлектрическим материалом.