Устройство для определения мест дефектов в рельсах

 

№ 51022

Класс 42k, 20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, ВЫДАННОМУ НАРОДНЫМ КОМИССАРИАТОМ ТЯЖЕЛОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Зарегистрировано в l осударственнолл бюро последующей регистрации изобретений при Госплане СССР

В. В. Смирнов и С. С. Самарин.

Устройство для определения мест дефектов

s рельсах.

Заявлено 13 марта 1936 года за № 159094.

Онубликовано 31 мая 1937 года.

Обнаружение дефектов в железно- теля также индукционный. Рабочая дорожных рельсах имеет большое скорость при обследовании рельсов значение в борьбе с крушениями и не более 3 — 4 км/час. авариями на железнодорожном транс- В настоящее время в СССР Научнопорте, вызванными лопнувшими рель- исследовательским Институтом Пути сами. Для обнаружения пороков и Строительства НКПС выпущены в рельсах существует ряд установок первые образцы рельсовых дефекто. и способов. Распространенным являет- скопных устройств для освоения их ся способ американского инженера в эксплоатационных условиях. ОсновСперри, основанный на принципе про- ным недостатком выпущенных в экспускания через рельс тока большой плоатационное освоение устройств силы — до 7000 ампер. Тип прибора- является их небольшая рабочая скоискателя при этом индукционный. рость, при которой они могут обнаПри обследовании рельсов, уложен- руживать дефекты в рельсах. Скоиых на железнодорожных путях при рость эта равна около 4 км/нас при скорости движения, равной, примерно, обнаружении дефектов в головдо 9 км)час, установка Сперри обна- ках рельсов, равных, примерно, от руживает в головках рельсов дефекты, 10в о и выше от поперечного сечения равные, примерно, до 10% и более головки рельса. Тип прибора-искаот площади поперечного сечения го- теля пондермоторный, что и является ловки. Прибор-искатель продольных причиной, не позволяющей повысить трещин в головке рельсов н обна- величину рабочей скорости, так как р уживает. чувствительность прибора - искателя

Кроме способа инженера Сперри к обнаружению дефектов в головках для обнаружения пороков в рельсах рельсов с увеличением скорости поприменяется магнитный метод Сузуки нижается. Продольных трещин при(Япония). На агничивание рельсов бор-искатель не обнаруживает. производится электромагнитом, дви- Основным преимуществом предлажущимся на специальной тележке по гаемого устройства, выполненного головке рельса, Тип прибора - иска- в форме электронной лампы, является независимость его работы от скорости. движения до 10 — 15 кл/час 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 устройстаа; фиг. 5, 6, 7 и 8 служат для пояснения принципа действия устройства.

Предлагаемое устройство представляет собой электронную лампу (фиг. 1, 2), анод 1 которой изготовлен в форме полуцилиндра. В центре полуцилиндра-анода 1 проходит нить 2 накала лампы. Верхняя часть стеклянного баллона 3 катодной лампы над местоположением анода 1 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 1: материал — тантал или молибден, диаметр — 9 мм, д ина — 15мм.

Катод 2: материал — вольфрам; диаметр нити — 0,058 мм, длина — 2 л л .

Баллон 3 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 1о, скользящей по поверхности головки рельса, расположенной между полюсами электромагнита 13. Конструкция лыжи 15 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 б 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 V. Ток накала

0,8 А. Батарея 11 анодного напряжения лампы 9 имет 240 V 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 8 одинаковы, то падение напряжения на нагрузочном сопротивлении будет равно, примерно, 40 V. Полученная величина падения напряжения на нагрузочкам сопротивлении будет равна, примерно, 40 К Полученная величина падения напряжения на нагрузочиом 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 отношению 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 нит ю, 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 MbI не получим. В этом случае мы также будем иметь на концах сопротивления 8 падение напряжения, причем, изменяя его величину, можно подобрать нормальное смещение для лампы 9, равное примерно 40 V.

При наличии дефекта в рельсе на . ! поверхности головки рельса, при прохождении через рельс lvIBI.íèòíîãî потока, над местом дефекта образуется магнитный поток рассеяния, вызванный наличием дефекта, форма которого, примерно, сферическая (фиг. 7).

В тот момент, когда нить накала лампы будет находиться над дефектом, магнитный поток рассеян,iII, вызванный дефектом, внутри полуцилиндра 1 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 ие будет и никакого напряжения на сетку лампы 9 также не будет передано. Это вызовет резкое измейение 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 слаоым магнитным полям, т. е. элек" тронный поток в этом случае сможет пересечь это магнитное поле. I ри уменьшении 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 полям.

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 миллиам пер метром, 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 ббльшую 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 1 лампы может быть придана и другая форма, например, в виде двух пластин, расположенных по обе стороны катода 2.

Пред м ет и зоб ре те ни я.

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 1 лампы придана форма полуцилиндра, открытой частью обращенного в сторону поверхности исследуемого рельса.

2. Форма выполнения анода лампы по и. 1, отличающаяся тем, что взамен полуцилиндра применены две пластины, расположенные по обе стороны катода.

H. авторскому свидетельству В. В. Смирнова и С. С. Самарина Л 51022 lип. „Промполи раф". Тамбовская. 12. Зак. 3445 — 4оО

5 фиг. а (" фиг 7 фиг. 6

a ÿ фиг. 3

"Щ