СЕНСОРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ СИГНАЛА О СТЕПЕНИ ИЗНОСА КОНТАКТНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ Российский патент 2009 года по МПК B60L5/00 B60L3/00 

Изобретение касается сенсорного устройства для передачи сигнала о степени износа контактных элементов в соответствии с общим пунктом 1 формулы изобретения.

Токоприемники транспортных средств с электроприводом состоят, как правило, из контактных элементов, которые закреплены на металлическом носителе, соединенном в свою очередь с пантографом, который прижимает контактный элемент к токопроводящему проводнику главной электросети. При эксплуатации транспортных средств с электроприводом контактные элементы подвержены сильному трению, особенно при высоких скоростях. Кроме того, возникают вибрации, а также толчковые нагрузки. Сенсорное устройство для передачи сигнала о степени износа контактных элементов в рамках системы наблюдения и безопасности предназначено для передачи сигнала обслуживающему персоналу о неполадках и степени износа. Подобные устройства известны в различных вариантах исполнения.

Так, в DE 4425460 А1 описывается конструкция для наблюдения за работой контактных элементов токоприемников.

Эта конструкция, в частности, отличается тем, что контактный элемент имеет паз, в котором поддерживается давление текучей среды. При повреждении контактного элемента, которое приводит к падению давления в пазу, немедленно опускается пантограф, что может повлечь за собой остановку транспортного средства с электроприводом. Эта система сконструирована таким образом, что при падении давления возможна остановка транспортного средства и, к сожалению, могут возникать проблемы при рециркуляции или ремонте транспортного средства.

С помощью этой системы невозможно предотвратить полный выход из строя на начальном этапе за счет определения начинающегося износа поверхностей.

В ЕР 0525595 AI описано устройство наблюдения за контактными элементами токоприемников, которое включает несколько световодов, встроенных в контактный элемент токоприемника. Световоды, встроенные в контактную накладку, соединены концами с передатчиком и приемником, которые посылают и принимают световые импульсы через световоды. При повреждении световода произошло бы нарушение заданной последовательности световых импульсов и таким образом было бы выдано сообщение о сбое. Но, к сожалению, размещение световода в контактном элементе, как это здесь описано, требует достаточно сложных технологических процессов, чтобы провести эти световоды по всей длине в контактном элементе. Недостатком также является и механическое ослабление контактных элементов из-за встроенных световодов.

Основной задачей изобретения является создание сенсорного устройства, которое позволяло бы установить датчики в любом месте контактного элемента, которые могут сигнализировать о соответствующей степени износа контактного элемента, не прерывая движения.

Решение задачи осуществляется посредством признаков пункта 1 формулы изобретения.

Согласно пункту 1 формулы в сенсорном устройстве для передачи сигнала о степени износа контактных элементов токоприемников транспортных средств с электроприводом, в котором контактные элементы закреплены на металлическом носителе, металлический носитель связан с блоком наблюдения посредством среды, генерирующей сигналы, а также посредством среды, передающей сигналы, в контактных элементах выполнены углубления, при этом входные отверстия углублений связаны посредством каналов передачи с блоком наблюдения, в углублениях и каналах передачи помещена жидкая или газообразная среда под давлением, причем по мере открывания углублений объем вытекающей из них среды возрастает; в углублении размещен проводник, световод, фотодиод или камера; в сенсорном устройстве выполнено несколько углублений, расположенных на расстоянии друг от друга; углубления расположены вертикально; углубления имеют разную глубину; каждое углубление или группы углублений имеют раздельные каналы передачи; углубления в контактном элементе выполнены через боковую поверхность под острым углом по направлению к контактной поверхности; глухие отверстия имеют конусообразную форму; светодиод или камера расположены на дне углубления; фотодиод или камера расположены в области входа в отверстие углубления; фотодиод или камера установлены в углублении конусообразной формы; в углублениях, в которых расположена камера или световод, и в относящихся к ним каналах передачи дополнительно содержится текучая среда под давлением; каналы передачи, связанные с углублениями, расположены под контактным элементом в носителе и оттуда связаны с остальными каналами передачи и блоком наблюдения; каналы передачи, связанные с углублениями, находятся вне носителя и оттуда связаны с остальными каналами передачи и блоком наблюдения; каналы передачи выполнены в виде шлангов или трубок; в блок наблюдения встроены блок регистрации сигнала и устройство обработки.

Далее изобретение подробно поясняется примерами исполнения со ссылками на чертежи.

На чертежах показаны:

фиг.1 - схематичный вид сбоку закрепленного на носителе контактного элемента с каналами передачи в носителе;

фиг.2 - изображение в разрезе основания ведущего дальше канала передачи (разрез Б - Б на фиг.1);

фиг.3 - изображение в разрезе углубления в контактном элементе (разрез А - А на фиг.1);

фиг.4 - изображение в разрезе контактного элемента с каналами, проходящими вне носителя;

фиг.5 - следующее изображение углубления (разрез В - В на фиг.4);

фиг.6а - схематичный вид сбоку размещенных на различной высоте углублений;

фиг.6б - изображение горизонтального распределения помещенных на различную высоту углублений;

фиг.7 - изображение в разрезе углубления конусообразной формы;

фиг.8 - схематичное изображение углубления, размещенного сбоку со скосом;

фиг.9 - схематичное изображение в разрезе углублений с проводником, фотодиодом и световодом;

фиг.10 - схематичное изображение сбоку в разрезе углублений конусообразной формы и размещенного фотодиода и световода.

Фиг.1 показывает закрепленный на носителе контактный элемент с каналами передачи в носителе как часть токоприемника 1.

Относящиеся к нему разрезы А - А и Б - Б показаны на фиг.3 и фиг.2.

Контактный элемент 2 своей основной поверхностью 22 закреплен на носителе 7 с профильной поверхностью 71. При использовании транспортного средства с электроприводом контактная поверхность 21 контактного элемента 2 контактирует с не изображенным здесь контактным проводом. Под профильной поверхностью 71 носителя 7 в носителе 7 помещены каналы 72 носителя 7. Каналы 72 носителя 7 проходят в основном по всей длине носителя 7. Углубления 3 так выполнены в контактном элементе 2, что они через вход в отверстие 33 имеют непосредственную связь с каналом 72 носителя 7. Выполнение углублений 3 в контактном элементе 2 может осуществляться так, что после фиксации контактного элемента 2 на профильной поверхности 71 носителя 7 будет просверлено отверстие через носитель 7, канал 72 носителя 7 до контактного элемента 2. Отверстие, образовавшееся таким образом в носителе 7 до канала 72 носителя 7, закрыто запорным штифтом 73, как видно на фиг.3. Фиг.2 показывает положение ввинчиваемого элемента 61 в канале 72 носителя 7. Ввинчиваемый элемент 61 оснащен шланговым соединением 62, к которому может быть подключен канал 6 передачи. На этом рисунке в носителе 7 предусмотрены два канала 72 носителя 7. Планирование дополнительных каналов 72 носителя 7 возможно и зависит от расположения и количества углублений 3. Глубина отверстия 32 от входа в отверстие 33 до дна отверстия 31 определяет уровень 23 износа. Канал 6 передачи проводится дальше до не показанного здесь блока наблюдения. В качестве среды, генерирующей и передающей сигнал, предусмотрен сжатый воздух, который вводится в систему, состоящую из каналов 6 передачи, каналов 72 носителя 7 и углублений 3. Во время движения уровень 23 износа снижается за счет выноса контактного материала. Когда материал изнашивается до дна отверстия 31, сжатый воздух улетучивается и таким образом происходит падение давления или существенное изменение сопротивления потока сжатого воздуха, которое обрабатывается и передается как сигнал износа в блок наблюдения.

Чтобы предотвратить проникновение инородных тел/воды в систему наблюдения за износом через открытую отводящую форсунку, во время эксплуатации через открытую отводящую форсунку постоянно проходит воздушно-газовая смесь. Количество проходящей среды вещества может изменяться.

Фиг.4 и фиг.5 показывают измененный вариант канала передачи и углубления 3. В углубление 3, которое, как выше описано, выполняется в контактном элементе 2, вводится вкручивающаяся трубка 34. Размещенное вне носителя 7 поворотное угловое резьбовое соединение 35 помогает осуществить присоединение выполненных в виде шлангов каналов 6 передачи.

На фиг.6а в контактном элементе 2 выполнены углубления 3 различной высоты. Показаны углубления 3 с глубиной отверстия 32 А, Б и В, причем А означает минимальную глубину отверстия, а В - максимальную.

Дополнительно на фиг.6б при рассмотрении контактной поверхности 21 распознается распределение углублений 3 по ширине контактного элемента.

Разная глубина 32 углублений 3 позволяет удобно заранее задокументировать состояния износа.

Фиг.7 показывает предлагаемое согласно изобретению углубление конусообразной формы.

Конусообразная форма обеспечивает следующее преимущество: возможность постоянной регистрации сигнала при использовании среды, генерирующей светоизмерительный сигнал, такой как, например, световод 5, фотодиод 8 или камера 9, прогрессирующего с течением времени износа.

При использовании текучей среды под давлением вместе с прогрессирующим износом контактного элемента увеличивается и количество вытекающей текучей среды, что при соответствующем анализе дает соответствующее фактическое состояние полезной толщины контактного элемента.

На фиг.8 изображено углубление 3, выполненное в контактном элементе 2, закрепленном на блоке 7, со скосом. В предложенном варианте исполнения изобретения согласно фиг.8 выгодным образом представляется возможным дополнительно оснащать существующие контактные элементы предлагаемым сенсорным устройством, не отделяя контактный элемент 2 от носителя 7, и без необходимости обрабатывать весь контактный элемент. В качестве примера фиг.9 показывает расположение проводника 4, световода 5, фотодиода 8 или камеры 9. Если износ контактного элемента 2 достигнет дна 31 углубления 3, то соответствующие сигналы будут переданы в блок наблюдения падением света или возникающим потоком электричества в случае проводника 4.

В отличие от этого, согласно фиг.10 оказывается возможным вследствие конусообразной формы углубления 3 и расположения фотодиода 8, камеры 9 или световода 5 в области 33 углубления 3 постоянно передавать в случае прогрессирующего со временем износа все увеличивающийся проем углубления и связанное с этим большее падение света, чтобы таким образом устанавливать практически в любое время состояние износа.

Список ссылочных знаков:

1 - токоприемник

2 - контактный элемент

21 - контактная поверхность

22 - основная поверхность

23 - уровень износа

24 - боковая грань

3 - углубление

31 - дно отверстия

32 - глубина отверстия

33, 34 - вкручивающиеся трубки

35 - угловое резьбовое соединение

4 - проводник

5 - световод

6 - канал передачи

61 - ввинчиваемый элемент

62 - шланговое соединение

7 - носитель

71 - профильная поверхность

72 - канал носителя

73 - запорный штифт

8 - фотодиод

9 - камера.

Изобретение относится к сенсорным устройствам для передачи сигнала о степени износа контактных элементов токоприемников транспортных средств с электроприводом. Устройство содержит контактные элементы, металлический носитель, блок наблюдения. Металлический носитель связан с блоком наблюдения посредством среды, генерирующей сигналы, а также посредством среды, передающей сигналы. В контактных элементах выполнены углубления, при этом входные отверстия углублений связаны посредством каналов передачи с блоком наблюдения. В углублениях и каналах передачи помещена жидкая или газообразная среда под давлением, причем по мере открывания углублений объем вытекающей из них среды возрастает. Технический результат заключается в повышении эффективности обеспечения контактных элементов сенсорными устройствами. 15 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Сенсорное устройство для передачи сигнала о степени износа контактных элементов токоприемников транспортных средств с электроприводом, в котором контактные элементы закреплены на металлическом носителе, металлический носитель связан с блоком наблюдения посредством среды, генерирующей сигналы, а также посредством среды, передающей сигналы, отличающееся тем, что в контактных элементах выполнены углубления, при этом входные отверстия углублений связаны посредством каналов передачи с блоком наблюдения, в углублениях и каналах передачи помещена жидкая или газообразная среда под давлением, причем по мере открывания углублений объем вытекающей из них среды возрастает.2. Сенсорное устройство по п.1, отличающееся тем, что в углублении размещен проводник, световод, фотодиод или камера.3. Сенсорное устройство по п.1, отличающееся тем, что выполнено несколько углублений, расположенных на расстоянии друг от друга.4. Сенсорное устройство по п.1, отличающееся тем, что углубления расположены вертикально.5. Сенсорное устройство по п.1, отличающееся тем, что углубления имеют разную глубину.6. Сенсорное устройство по п.1, отличающееся тем, что каждое углубление или группа углублений имеют раздельные каналы передачи.7. Сенсорное устройство по п.1, отличающееся тем, что углубления в контактном элементе выполнены через боковую поверхность под острым углом по направлению к контактной поверхности.8. Сенсорное устройство по п.1, отличающееся тем, что глухие отверстия имеют конусообразную форму.9. Сенсорное устройство по п.1, отличающееся тем, что светодиод или камера расположены на дне углубления.10. Сенсорное устройство по п.1, отличающееся тем, что фотодиод или камера расположены в области входа в отверстие углубления.11. Сенсорное устройство по п.1, отличающееся тем, что фотодиод или камера установлены в углублении конусообразной формы.12. Сенсорное устройство по п.1, отличающееся тем, что в углублениях, в которых расположена камера или световод, и в относящихся к ним каналах передачи дополнительно содержится текучая среда под давлением.13. Сенсорное устройство по п.1, отличающееся тем, что каналы передачи, связанные с углублениями, расположены под контактным элементом в носителе и оттуда связаны с остальными каналами передачи и блоком наблюдения.14. Сенсорное устройство по п.1, отличающееся тем, что каналы передачи, связанные с углублениями, находятся вне носителя и оттуда связаны с остальными каналами передачи и блоком наблюдения.15. Сенсорное устройство по п.1, отличающееся тем, что каналы передачи выполнены в виде шлангов или трубок.16. Сенсорное устройство по п.1, отличающееся тем, что в блок наблюдения встроены блок регистрации сигнала и устройство обработки.