НАПОЛЬНАЯ КАМЕРА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ТЕПЛОВОГО КОНТРОЛЯ ХОДОВЫХ ЧАСТЕЙ РЕЛЬСОВОГО ПОДВИЖНОГО СОСТАВА Российский патент 2014 года по МПК B61K9/06 

Предполагаемое изобретение относится к области железнодорожного транспорта, в частности к напольным устройствам для бесконтактного теплового контроля ходовых частей рельсового подвижного состава при движении с использованием в напольных камерах термисторных приемников инфракрасного (теплового) излучения - болометров.

Известны напольные камеры в составе устройств для бесконтактного теплового контроля ходовых частей рельсового подвижного состава при движении типа КТСМ-02 [1]. Используемая в КТСМ-02 напольная камера [2] крепится через промежуточное основание с амортизаторами к полкам подошвы рельса. Напольная камера состоит из внутреннего и внешнего отсеков, разделенных перегородкой. Корпус внутреннего отсека с теплоизоляцией снабжен микропроцессорным модулем управления камерой, совмещенным с приемной капсулой, датчиком температуры и электронагревателями для поддержания оптимальной температуры приемника излучения (20±2°C). Внешний отсек камеры без теплоизоляции выполнен в виде съемной передней крышки и также снабжен электронагревателями для таяния снега, попадающего через входное окно. Приемная капсула содержит приемник инфракрасного (ИК) излучения с тубусом, оснащенным противосолнечным фильтром (светофильтром). Юстировка приемника ИК-излучения в вертикальной и горизонтальной плоскостях для совмещения его оптической оси с центрами отверстий на перегородке и передней крышке камеры осуществляется регулировочными винтами. Электронагреватели во внутреннем и внешнем отсеках размещены на стенках камеры через изоляторы.

Узел заслонки, смонтированный на перегородке камеры, состоит из собственно заслонки, выполненной в виде поворотного сектора, и кривошипно-шатунного привода от вала шагового электродвигателя, который закреплен с обратной стороны перегородки камеры - со стороны внутреннего отсека. Заслонка-сектор снабжена двумя излучателями - пассивным и активным и соответственно двумя датчиками для измерения температуры этих излучателей. По радиусу центров излучателей на передней стенке камеры выполнено отверстие - входное окно (обтюратор), закрытое обечайкой с защитной пленкой, прозрачной для ИК-излучения контролируемых объектов в диапазоне длин волн от 2 до 20 мкм. Контроль угла поворота заслонки осуществляется датчиками положения, а ее крайние положения ограничиваются фиксаторами.

Недостатком известной напольной камеры по пат. №2374112 (прототип) является частое загрязнение инфракрасной оптики - болометра или защитной пленки при ее наличии в обтюраторе входного окна перегородки меду внешним и внутренним отсеками корпуса напольной камеры. Другим недостатком известной напольной камеры является большие затраты мощности нагревателей, расположенных на стенках внутреннего и внешнего отсеков камеры, для поддержания оптимальной температуры термисторного приемника излучения (20±2°C) и предотвращения обмерзания входного окна на передней крышке внешнего отсека камеры в зимнее время года, - от 600 до 800 Вт. Привод заслонки от вала шагового электродвигателя через промежуточный кривошипно-шатунный механизм существенно снижает циклический ресурс узла и надежность напольной камеры в целом.

Для устранения перечисленных недостатков предлагается новая компоновка и конструкция оптико-механических узлов, в том числе обтюратора напольной камеры.

На фиг.1 изображена конструкция оптико-механического узла и обтюратора напольной камеры:

1 - термисторный болометр с иммерсионной линзой; 2 - корпус держателя болометра с наружной кольцевой шаровой поверхностью; 3 - термостакан; 4 - светофильтр; 5 - хомут с внутренней кольцевой шаровой поверхностью; 6 - нагревательные элементы в продольных пазах по образующей цилиндрической поверхности термостакана; 7 - втулка с кольцевыми поперечными ребрами; 8 - заслонка входного окна на перегородке между внутренним и наружным отсеками напольной камеры; 9 - шаговый электродвигатель; 10 - перегородка с входным отверстием (обтюратором); 11 - крышка внешнего отсека напольной камеры; 12 - насадка; 13 - нагревательные элементы; 14 - втулка с кольцевыми поперечными ребрами.

На фиг.2 изображен поворотный сектор заслонки 8 с источниками опорного излучения - имитаторами исправных и неисправных букс (темного цвета). Между излучателями расположено отверстие для пропускания на болометр излучения от контролируемых узлов при движении подвижного состава.

На фиг.3 изображена втулка 14 с кольцевыми поперечными ребрами, устанавливаемая в насадке входного окна в верхней части крышки внешнего отсека напольной камеры.

Приемник ИК-излучения - термисторный болометр 1 с иммерсионной германиевой линзой установлен в корпусе 2, имеющем кольцевую шаровую поверхность. Корпус 2 узла крепления болометра устанавливается в ответной шаровой поверхности термостакана 3 и фиксируется хомутом 5, что позволяет производить более точную юстировку болометра. Оптимальная температура болометра 1 в термостакане 3 поддерживается нагревательными элементами (резисторами) 6 и датчиком температуры (на рисунке не показан ввиду малости), встроенными в пазы вдоль стенки термостакана по образующей цилиндрической его части, что позволяет минимизировать затраты электроэнергии, то есть вместо обогрева всего внутреннего отсека камеры обогревается только болометр. Для улавливания пыли и влаги в термостакане, перед болометром установлена втулка 7 с внутренними кольцевыми поперечными перегородками в виде ребер. Заслонка 8 обтюратора с излучателями - имитаторами исправных и неисправных букс (фиг.2), выполненная в виде поворотного сектора, закреплена непосредственно на валу шагового электродвигателя 9, установленного с противоположной стороны перегородки 10 камеры. На передней крышке 11 камеры во входном окне размещена дополнительная насадка 12 с нагревательными элементами 13 и втулка 14 (фиг.3) с внутренними кольцевыми поперечными перегородками - ребрами, как и втулка в термостакане.

Технический результат - повышение надежности работы оптико-механического узла напольной камеры и снижение энергопотребления камеры для поддержания оптимальной температуры болометра.

Источники информации

1. Миронов А.А., Тагиров А.Ф. Применение комплексов КТСМ в современных условиях. Журнал «Автоматика, связь, информатика», 2002 г., №9. Стр.5-9.

2. Балабанов Е.В., Лядов В.В., Миронов А.А. и др. Напольная камера устройства для теплового контроля ходовых частей рельсового подвижного состава. Патент RU на изобретение №2374112, заявл. 24.03.2008 г., опубл. 27.11.2009 г. (прототип).

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к напольным устройствам для тепловой диагностики ходовых частей рельсового подвижного состава при движении с использованием термисторных приемников инфракрасного (ИК) излучения - болометров. Термисторный болометр с иммерсионной германиевой линзой установлен в корпусе, имеющем кольцевую шаровую поверхность. Корпус узла крепления болометра устанавливается в ответной шаровой поверхности термостакана и фиксируется хомутом. Оптимальная температура болометра в термостакане поддерживается нагревательными элементами, встроенными в пазы термостакана. Датчик температуры болометра закреплен на противоположной от нагревателей стороне термостакана. Для улавливания пыли и влаги в термостакане перед болометром установлена втулка с кольцевыми поперечными перегородками. Заслонка с излучателями - имитаторами букс, выполненная в виде поворотного сектора, закреплена непосредственно на валу шагового электродвигателя, установленного на перегородке камеры. На передней крышке камеры в зоне входного окна размещена насадка с нагревательными элементами и втулка с кольцевыми поперечными перегородками - ребрами, как и втулка в термостакане. В результате повышается надежность оптико-механических узлов и снижается энергопотребление напольной камеры. 3 ил.

Напольная камера устройства для теплового контроля ходовых частей рельсового подвижного состава, состоящая из корпуса с двумя отсеками, установленного через амортизаторы на основании с креплением его к подошве рельса, размещенных во внутреннем отсеке корпуса с теплоизоляцией стенок приемной капсулы с приемником инфракрасного излучения - термисторным болометром, предварительным усилителем, преобразователем выходного сигнала болометра в цифровой код и микропроцессорным модулем управления напольной камерой, а также узла заслонки входного окна, выполненного в виде поворотного сектора с размещенным на нем активным и пассивным излучателями, с электроприводом заслонки от шагового электродвигателя, закрепленного на перегородке между отсеками, электронагревателей для обогрева приемника излучения и входного окна, а также датчика температуры воздуха во внутреннем отсеке камеры, отличающаяся тем, что приемник излучения, например термисторный болометр с иммерсионной линзой и светофильтром, установлен в цилиндрическом корпусе с кольцевой шаровой внешней поверхностью и помещен в термостакан с ответной частью в форме кольцевой шаровой поверхности и узлом фиксации корпуса болометра по шаровой поверхности термостакана, в пазах по образующей термостакана размещены резисторные электронагреватели и датчик температуры болометра, противоположная часть термостакана со стороны иммерсионной линзы и светофильтра болометра снабжена втулкой с внутренними поперечными кольцевыми ребрами, при этом заслонка входного окна камеры, выполненная виде поворотного сектора с двумя излучателями - имитаторами исправных и неисправных букс и термодатчиками излучателей, закреплена непосредственно на оси шагового электродвигателя, а отверстие входного окна на внешней стенке камеры снабжено насадкой с электронагревателями и второй втулкой, имеющей внутренние кольцевые поперечные ребра.