Обнаружение дефектов в железнодорожных рельсах имеет большое значение в борьбе с крушениями и авариями на железнодорожном транспорте, вызванными лопнувшими рельсами. Для обнаружения пороков в рельсах существует ряд установок и способов. Распространенным является способ американского инженера Сперри, основанный на принципе пропускания через рельс тока большой силы-до 7000 ампер. Тип прибораискателя при этом индукционный. При обследовании рельсов, уложенных на железнодорожных путях при скорости движения, равной, примерно, до 9 HMjiac, установка Сперри обнаруживает в головках рельсов дефекты, равные, примерно, до 10% и более от площади поперечного сечения головки. Прибор-искатель продольных трещин в головке рельсов не обнаруживает.
Кроме способа инженера Сперри для обнаружения пороков в рельсах применяется магнитный метод Сузуки (Япония). Намагничивание рельсов производится электромагнитом, движущимся на специальной тележке по головке рельса. Тип прибора-искателя также индукционный. Рабочая скорость при обследовании рельсов не более 3-4 км1час.
В настоящее время в СССР Научноисследовательским Институтом Пути и Строительства НКПС выпущены первые образцы рельсовых дефектоскопных устройств для освоения их в экспло тационных условиях. Основным недостатком выпущенных в эксплоатационное освоение устройств является их небольшая рабочая скорость, при которой они могут обнаруживать дефекты в рельсах. Скорость эта равна около 4 км/час при обнаружении дефектов в головках рельсов, равных, примерно, от 10% и выше от поперечного сечения головки рельса. Тип прибора-искателя пондермоторный, что и является причиной, не позволяющей повысить величину рабочей скорости, так как чувствительность прибора - искателя к обнаружению дефектов в головках рельсов с увеличением скорости понижается. Продольных трещин прибор-искатель не обнаруживает.
Основным преимуществом предлагаемого устройства, выполненного в форме электронной лампы, является
независимость его работы от скорости, движения до 10-15 км1час и почти полная его безъинерционность.
На чертеже фиг. 1 и 2 изображает вид предлагаемого устройства в двух проекциях; фиг. 3 изображает схему установки устройства- над исследуемым рельсом; фиг. 4 - схему включения устройства; фиг. 5, 6, 7 и 8 служат для пояснения принципа действия устройства.
Предлагаемое устройство представляет собой электронную лампу (фиг. 1, 2), анод / которой изготовлен в форме полуцилиндра. В центре полуцилиндра-анода / проходит нить 2 накала лампы. Верхняя часть стеклянного баллона 5 катодной лампы над местоположением анода / делается плоской с расчетом, чтобы нить 2 накала лампы была как можно ближе к поверхности стекла, с условием сохранности стекла от высокой температуры накала нити.
Материал и размеры для изготовления катодной лампы ЭРД-1 можно рекомендовать следующие:
Анод /: материал - тантал или молибден, диаметр-9 мм, Дтина-15мм.
Катод 2: материал - вольфрам; диаметр нити - 0,058жж, длина - 22 мм.
Баллон 5 лампы- тугоплавкое стекло, цоколь 4 и ножки 5 лампы - обычные для радиоламп.
Принцип работы предлагаемого устройства заключается в следующем. Лампа располагается в специальном защитном кожухе 14 (фиг. 3) любой формы и конструкции на лыже 15, скользящей по поверхности головки рельса, расположенной между полюсами электромагнита 13. Конструкция лыжи 75 и электромагнита 13-обычно применяемая на рельсовых дефектоскопных станциях Научно-исследовательского Института Пути и Строительства НКПС. Лампа устанавливается по отношению к рельсу так, чтобы нить 2 накала была перпендикулярна к оси рельса и была расположена на минимально допустимом расстоянии от его головки. Лампа включается в схему (фиг. 4), где применена батарея 6 накала напряжением в 4 вольта для нити лампы. Ток накала нити лампы равен 0,6-0,7 ампера. Батарея 7 анодного напряжения лампы равна 80 вольтам (2,5-3 амперчас). Нагрузочное сопротивление 8 равно 50000 ом. Внутреннее сопротивление лампы равно, примерно, также 50000 ом.
Вторая лампа 9 схемы представляет собой обычную радиолампу типа УО-104. Батарея 10 накала лампы 9 берется напряжением 4 У. Ток накала 0,8 А. Батарея П анодного напряжения лампы 9 имет 240 1/ и емкость ее равна 5-6 амперчасам. В качестве регистрирующего прибора 12 может быть применен миллиамперметр, высоко чувствительное реле или катодный осциллограф типа КОП-4.
Так как сопротивления лампы и нагрузочного сопротивления 6 одинаковы, то падение напряжения на нагрузочном сопротивлении будет равно, ггримерно, 40 V. Полученная величина падения напряжения на нагрузочном сопротивлении будет равна, примерно, 40 V, Полученная величина падения напряжения на нагрузочном сопротивлении 8 будет .нормальным отрицательным, сеточным смещением для лампы 9, которая работает как обычный ламповый усилитель, и, следовательно, при заданном на анод напряжении, равном 240 V, при включенном накале и сеточном смещении, равном 40 V, в анодной цепи усилителя получится, ток, равный 0,04 А. Эта величина тока будет протекать и через регистрирующий прибор 12.
Лампу устанавливают над рельсом (фиг. 6), через который пропущен с помощью электромагнита магнитный поток и над которым образуется поток рассеяния, пересекающий полуцилиндр анода лампы в. параллельном направлении по отнощению к оси рельса. Электронный поток от катода к аноду, который при отсутствии магнитного поля в лампе распространялся равномерно по всей внутренней поверхности полуцилиндра анода (фиг. 5), при наличии магнитного поля будет не в состоянии пересечь это поле, проходящее над нитью, и путь его ;будет, грубо говоря, только по направлению магнитного поля, как указано стрелками на фиг. 6.
Несмотря на то, что в этом случае внутреннее сопротивление лампы значительно возрастет, полного нарушения электрической цепи в рассматриваемом нами участке схемы мы не получим. В этом случае мы также будем иметь на концах сопротивления 6 падение напряжения, причем, изменяя его величину, можно подобрать нормальное смеш;евие для лампы 9, равное примерно 40 V.
При наличии дефекта в рельсе на поверхности голов1 :и рельса, при прохождении через рельс магнитного потока, над местом дефекта образуется магнитный поток рассеяния, вызванный наличием дефекта, форма которого, примерно, сферическая (фиг. 7).
В тот момент, когда нить наняла ламны будет находиться над дефектом, магнитный поток рассеяния, вызванный дефектод, внутри полуцилиндра / анода займет положение, указанное на фиг. 8, и, тем самым полностью прекратит доступ электронов от катода к аноду, что будет равносильно разрыву электрической цепи в рассматриваемом участке нашей схемы. В этом случае никакого падения напряжения на концах сопротивления 8 не будет и никакого напряжения на сетку лампы 9 также не будет передано. Это вызовет резкое изменение анодного тока в цепи лампы 9, а следовательно, и в регистрирующем приборе.
Изменяя режим питания лампы, мы тем самым будем изменять скорость и мощность электронного потока в лампе, что повлечет за собой изменение чувствительности устройства к магнитному полю. Увеличивая напряжение на аноде и напряжение накала и создавая тем самым более мощный электронный поток в лампе, мы понизим чувствительность прибора к слабым магнитным полям, т. е. электронный поток в этом случае сможет пересечь это магнитное поле. (1ри уменьщении анодного напряжения и напряжения накала скорость и мощность электронного потока понизятся
и в этом случае слабое магнитное поле может совершенно прекратить анодный ток, что увеличит чувствительность прибора к слабым магнитным нолям.
С п .)мощью миллиамперметра можно фиксировать наличие дефекта при движении рельса или прибора над рельсом только с небольшой скоростью, так как с увеличением ее миллиамперметр не будет работать в силу инертности его подвижной системы.
Чувствительное реле, в зависимости от его конструкции, может допустить, по сравнению с миллиамперметром, значительно большую скорость движения прибора над рельсом и в то же время возможно регистрировать обнаруженные дефекты на бумажной ленте.
Наконец, применяя в качестве регистрирующего прибора катодный осциллограф, не обладающий, практически, как и предлагаемое устройство инерционностью, можно допустить значительно ббльщую скорость при исследовании рельсов, уложенных на путях железных дорог. В данном случае регистрация может производиться на фотобумагу путем снятия осциллограмм.
Следует отметить, что вместо формы полуцилиндра аноду / лампы может быть придана и другая форма, например, в виде двух пластин, расположенных по обе стороны катода 2,
Предмет изобретения.
1.Устройство для определения мест дефектов в рельсах при движении, выполненное в форме электронной лампы, отличающееся тем, что, с целью управления электронным потоком помощью магнитного потока рассеяния в месте дефекта, аноду / лампы придана форма полуцилиндра, открытой частью обращенного в сторону поверхности исследуемого рельса.
2.Форма выполнения анода лампы по п. 1, отличающаяся тем, что взамен полуцилиндра применены две пластины, расположенные по обе стороны катода.
к авторскому свидетельству В. В; Смирнова и С. С. Самарина jY 51022
ix авторскому свидетельству В. В. Смирнова и 0. С. Самарина Ж- 51022
