СИСТЕМА ЭЛЕКТРООБЕСПЕЧЕНИЯ МОНИТОРИНГОВОЙ АППАРАТУРЫ ГРУЗОВОГО ВАГОНА Российский патент 2020 года по МПК B60T17/22 

Заявляемое изобретение относится к системам преобразования энергии сжатого воздуха тормозной магистрали грузового вагона в электрическую энергию, используемую для работы аппаратуры системы мониторинга технического состояния грузового вагона.

Известна система электрообеспечения мониторинговой аппаратуры грузового вагона, содержащая пневмоэлектрогенератор, соединённый с тормозной пневмомагистралью грузового вагона, авторское свидетельство СССР №1579817, B60T 17/22, опубл. 23.07.1990.

Известна система электрообеспечения мониторинговой аппаратуры грузового вагона, содержащая пневмоэлектрогенератор, соединённый с помощью питающего пневмопровода с тормозной пневмомагистралью грузового вагона и подключённый к накопителю энергии, управляющие ключевые элементы, обеспечивающие управление системой, авторское свидетельство СССР №1676886, B60T 17/22, опубл. 15.09.1991 (прототип).

Общей технической проблемой, присущей данным устройствам, является низкая надёжность системы, вследствие использования для работы пневмоэлектрогенератора неочищенного сжатого воздуха, непосредственно используемого из тормозной магистрали грузового вагона, приводящее к засорению и остановке приводного пневмодвигателя электрогенератора, также данные устройства обладают низкой работоспособностью ввиду отсутствия возможности длительной автономной работы при отсутствии сжатого воздуха в тормозной магистрали грузового вагона, по причине малой ёмкости накопителя электрической энергии, выполненного в виде конденсаторной батареи.

Техническим результатом заявляемого изобретения является увеличение надёжности и работоспособности системы электрообеспечения мониторинговой аппаратуры грузового вагона.

Указанный технический результат обеспечивается системой электрообеспечения мониторинговой аппаратуры 1 грузового вагона, содержащей по первому варианту – пневмоэлектрогенератор 2, соединённый с помощью питающего пневмопровода 3 с тормозной пневмомагистралью 4 грузового вагона и подключённый к накопителю энергии, управляющие ключевые элементы, обеспечивающие управление системой, накопитель энергии выполнен в виде аккумулятора 6 электрической энергии, подключённого кабелем 2.3 к электро-выходу 2.1 пневмоэлектрогенератора 2 и к блоку 7 управления системой, питающий пневмопровод 3 пневмоэлектрогенератора 2 оборудован управляющим ключевым элементом, выполненным в виде электроклапана 5, счётчиком 8 расхода и датчиком 9 давления сжатого воздуха, связанных с блоком 7 управления системы, блоком 10 подготовки сжатого воздуха, содержащего влагомаслоотделитель 10.1, фильтр 10.2 воздуха (Фиг. 1).

В качестве развития первого варианта питающий пневмопровод 3 пневмоэлектрогенератора 2 своим входом может быть соединён с тормозной пневмомагистралью 4 грузового вагона через штатный воздушный резервуар 4.1 (V₁) тормозной системы и пневматическую часть 4.2 тормозной систем грузового вагона (Фиг. 2).

Заявляемое изобретение по первому варианту отличается от прототипа тем, что накопитель энергии выполнен в виде аккумулятора 6 электрической энергии, подключённого кабелем 2.3 к электро-выходу 2.1 пневмоэлектрогенератора 2 и к блоку 7 управления системой, питающий пневмопровод 3 пневмоэлектрогенератора 2 оборудован управляющим ключевым элементом, выполненным в виде электроклапана 5, счётчиком 8 расхода и датчиком 9 давления сжатого воздуха, связанных с блоком 7 управления системы, блоком 10 подготовки сжатого воздуха, содержащего влагомаслоотделитель 10.1, фильтр 10.2 воздуха; питающий пневмопровод 3 пневмоэлектрогенератора 2 своим входом соединён с тормозной пневмомагистралью 4 грузового вагона через штатный воздушный резервуар 4.1 (V₁) тормозной системы и пневматическую часть 4.2 тормозной систем грузового вагона.

Указанный технический результат также обеспечивается системой энергообеспечения мониторинговой аппаратуры 1 грузового вагона, по второму варианту, содержащей пневмоэлектрогенератор 2, соединённый с помощью питающего пневмопровода 3 с тормозной пневмомагистралью 4 грузового вагона и подключённый к накопителю энергии, управляющие ключевые элементы, обеспечивающие управление системой, накопитель энергии выполнен из двух частей, одна часть – в виде аккумулятора 6 электрической энергии, подключённого к электро-выходу пневмоэлектрогенератора 2 и к блоку 7 управления системой, вторая часть – в виде аккумулятора сжатого воздуха, выполненного в виде дополнительного воздушного резервуара 11 (V₂), подключённого с помощью соответствующего пневмопровода 11.1 к тормозной пневмомагистрали 4 грузового вагона, при этом указанный пневмопровод 11.1 оборудован управляющим ключевым элементом, выполненным в виде электроклапана 11.2, питающий пневмопровод 3 пневмоэлектрогенератора 2 оборудован управляющим ключевым элементом, выполненным в виде электроклапана 5, датчиком 9 давления сжатого воздуха, связанных с блоком 7 управления системы, блоком 10 подготовки сжатого воздуха, содержащего влагомаслоотделитель 10.1, фильтр воздуха 10.2 (Фиг. 3).

В качестве развития второго варианта вход пневмоэлектрогенератора 2 может быть связан через управляющий ключевой элемент, выполненный в виде электроклапана 12.1 дополнительным питающим пневмопроводом 12 с входом тормозного цилиндра 13 тормозной системы грузового вагона (Фиг.4).

Также в качестве развития второго варианта пневмопровод 11.1 воздушного резервуара 11 (V₂) может быть соединён с входом тормозного цилиндра 13 тормозной системы грузового вагона с помощью соответствующего пневмопровода 14 (Фиг.5).

Заявляемое изобретение по второму варианту отличается от прототипа тем, что накопитель энергии выполнен из двух частей, одна часть – в виде аккумулятора 6 электрической энергии, подключённого к электро-выходу пневмоэлектрогенератора 2 и к блоку 7 управления системой, вторая часть – в виде аккумулятора сжатого воздуха, выполненного в виде дополнительного воздушного резервуара 11 (V₂), подключённого с помощью соответствующего пневмопровода 11.1 к тормозной пневмомагистрали 4 грузового вагона, при этом указанный пневмопровод 11.1 оборудован управляющим ключевым элементом, выполненным в виде электроклапана 11.2, питающий пневмопровод 3 пневмоэлектрогенератора 2 оборудован управляющим ключевым элементом 5, выполненным в виде электроклапана, датчиком 9 давления сжатого воздуха, связанных с блоком 7 управления системы, блоком 10 подготовки сжатого воздуха, содержащего влагомаслоотделитель, воздушный фильтр; вход пневмоэлектрогенератора 2 связан через управляющий ключевой элемент, выполненный в виде электроклапана 12.1 дополнительным питающим пневмопроводом 12 с входом тормозного цилиндра 13 тормозной системы грузового вагона; пневмопровод 11.1 воздушного резервуара 11 (V₂) соединён с входом тормозного цилиндра 13 тормозной системы грузового вагона с помощью соответствующего пневмопровода 14.

Система электрообеспечения мониторинговой аппаратуры грузового вагона представлена на графических материалах, где на фигурах 1 - 5 представлены варианты выполнения и развития предлагаемой системы.

Предлагаемая система по первому варианту работает следующим образом.

Сжатый воздух из тормозной пневмомагистрали 4 грузового вагона по питающему пневмопроводу 3 после открытия по команде блока 7 управления системой электроклапана 5 поступает в блок 10 подготовки сжатого воздуха, где, проходя через влагомаслоотделитель 10.1 и фильтр 10.2 воздуха, очищается, отделяется от влаги и через счётчик 8 расхода поступает на вход пневмоэлектрогенератора 2. Пневмодвигатель, например, турбина начинает вращаться под действием потока сжатого воздуха, приводя во вращение связанный с турбиной электрогенератор, который вырабатывает электрический ток, который по кабелю 2.3 подаётся в накопитель энергии, выполненный в виде аккумулятора 6 электрической энергии. Блок 7 управления системой, руководствуясь информацией, поступающей от счётчика 8 расхода сжатого воздуха, и мощностью, производимой пневмоэлектрогенератором 2, с помощью электроклапана 5 производит регулировку подаваемого на вход пневмоэлектрогенератора 2 объёма сжатого воздуха, выводя пневмоэлектрогенератор 2 на необходимый оптимальный режим работы. Изменение давления сжатого воздуха в тормозной пневмомагистрали 4 грузового вагона компенсируется работой управляющего ключевого элемента в виде электроклапана 5 под управлением блока 7 управления системой.

В случае временного отсутствия в тормозной пневмомагистрали 4 грузового вагона сжатого воздуха система продолжает электрообеспечения мониторинговой аппаратуры 1 грузового вагона из запасов аккумулятора 6 электрической энергии. После восстановления давления воздуха в тормозной пневмомагистрали 4 грузового вагона пневмоэлектрогенератор 2 производит подзарядку аккумулятора 6 электрической энергии до необходимого уровня (Фиг. 1).

В качестве развития первого варианта питающий пневмопровод 3 подключают непосредственно к штатному воздушному резервуару 4.1 (V₁) тормозной системы грузового вагона, который обеспечивает более продолжительную работу пневмоэлектрогенератора 2 в случае падения давления сжатого воздуха в тормозной магистрали 4 грузового вагона (Фиг. 2).

По второму варианту выполнения системы в неё добавлен дополнительный воздушный резервуар 11 (V₂). Дополнительный воздушный резервуар 11 (V₂) подключён к тормозной пневмомагистрали 4 грузового вагона с помощью пневмопровода 11.1, который оборудован управляющим ключевым элементом 11.2, связанным с блоком 7 управления системой.

По второму варианту система работает следующим образом.

Сжатый воздух из тормозной пневмомагистрали 4 (Фиг. 3) грузового вагона по пневмопроводу 11.1 и через управляющий ключевой элемент, выполненный в виде электроклапана 11.2, поступает в дополнительный воздушный резервуар 11 (V₂). После достижения в дополнительном воздушном резервуаре 11 (V₂) необходимого давления, по показаниям датчика 9 давления сжатого воздуха блок 7 управления системой отсекает с помощью электроклапана 11.2 дополнительный воздушный резервуар 11 (V₂) от тормозной пневмомагистрали 4 грузового вагона, создавая дополнительный запас сжатого воздуха. В штатном режиме работы использованный из дополнительного воздушного резервуара 11 (V₂) сжатый воздух пополняется из тормозной пневмомагистрали 4 грузового вагона, путём открытия электроклапана 11.2.

В случае падения давления сжатого воздуха или его временного отсутствия в тормозной пневмомагистрали 4 грузового вагона сжатого воздуха система продолжает электрообеспечения мониторинговой аппаратуры 1 грузового вагона из запасов сжатого воздуха дополнительного воздушного резервуара 11 (V₂). После использования запаса сжатого воздуха из дополнительного воздушного резервуара 11 (V₂) электрообеспечения мониторинговой аппаратуры 1 грузового вагона продолжается от аккумулятора 6 электрической энергии. После восстановления давления сжатого воздуха в тормозной пневмомагистрали 4 грузового вагона система производит накачку сжатого воздуха в дополнительный воздушный резервуар 11 (V₂) и заряжает аккумулятор 6 электрической энергии.

Если вход пневмоэлектрогенератора 2 будет связан через управляющий ключевой элемент, выполненный в виде электроклапана 12.1, дополнительным питающим пневмопроводом 12 с входом тормозного цилиндра 13 тормозной системы грузового вагона, система увеличит автономность своей работы за счёт использования части сжатого воздуха из тормозной системы грузового вагона (Фиг.4).

Аналогичное увеличение автономности работы системы можно достигнуть при соединении пневмопровода 11.1 воздушного резервуара 11 (V₂) с входом тормозного цилиндра 13 тормозной системы грузового вагона с помощью пневмопровода 14 (Фиг.5).

В связи с тем, что пневмоэлектрогенератор 2 требует для своей работы ограниченный объём сжатого воздуха, использование сжатого воздуха из тормозного цилиндра 13 тормозной системы грузового вагона не оказывает отрицательного влияния на работоспособность тормозной системы грузового вагона.

Таким образом, по предложенным вариантам выполнения системы электрообеспечения мониторинговой аппаратуры 1 грузового вагона, за счёт использования в системе блока 10 подготовки сжатого воздуха, состоящего из влагомаслоотделителя 10.1 и фильтра 10.2 воздуха, происходит сушка и очистка подаваемого на вход пневмоэлектрогенератора 2 сжатого воздуха, что снижает вероятность отказа пневмоэлектрогенератора 2 за счёт исключения попадания воды, масла, грязи в пневмодвигатель электрогенератора.

Использование в системе накопителей энергии, выполненных в виде аккумулятора 6, либо использование штатного воздушного резервуара 4.1 (V₁) тормозной системы грузового вагона, либо использование в качестве накопителей энергии дополнительного воздушного резервуара 11 (V₂), гарантирует более продолжительное и устойчивое электрообеспечение мониторинговой аппаратуры 1 грузового вагона в случае временного отсутствия в тормозной пневмомагистрали 4 грузового вагона сжатого воздуха, например, при резком падении давления при экстренном торможении грузового состава, при опробовании тормозов, длительной стоянке грузового состава, в котором находится железнодорожный вагона с мониторинговой аппаратурой.

Изобретение предназначено для использования в грузовых вагонах, оборудованных мониторинговой аппаратурой. Использование блока (10) подготовки сжатого воздуха, состоящего из влагомаслоотделителя (10.1) и фильтра (10.2) воздуха, обеспечивающего сушку и очистку подаваемого на вход пневмоэлектрогенератора (2) сжатого воздуха, использование накопителей энергии, выполненных в виде аккумулятора (6), либо использование в качестве накопителей энергии штатного воздушного резервуара (4.1) тормозной системы грузового вагона либо дополнительного воздушного резервуара (11) обеспечивает продолжительное и устойчивое электрообеспечения мониторинговой аппаратуры (1) грузового вагона в случае временного отсутствия в тормозной пневмомагистрали (4) грузового вагона сжатого воздуха. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система электрообеспечения мониторинговой аппаратуры 1 грузового вагона, содержащая пневмоэлектрогенератор 2, соединённый с помощью питающего пневмопровода 3 с тормозной пневмомагистралью 4 грузового вагона и подключённый к накопителю энергии, управляющие ключевые элементы, обеспечивающие управление системой, отличающаяся тем, что накопитель энергии выполнен в виде аккумулятора 6 электрической энергии, подключённого кабелем 2.3 к электровыходу 2.1 пневмоэлектрогенератора 2 и к блоку 7 управления системой, питающий пневмопровод 3 пневмоэлектрогенератора 2 оборудован управляющим ключевым элементом, выполненным в виде электроклапана 5, счётчиком 8 расхода и датчиком 9 давления сжатого воздуха, связанным с блоком 7 управления системы, блоком 10 подготовки сжатого воздуха, содержащим влагомаслоотделитель 10.1, фильтр 10.2 воздуха.

2. Система электрообеспечения по п. 1, отличающаяся тем, что питающий пневмопровод 3 пневмоэлектрогенератора 2 своим входом соединён с тормозной пневмомагистралью 4 грузового вагона через штатный воздушный резервуар 4.1 (V₁) тормозной системы и пневматическую часть 4.2 тормозной систем грузового вагона.

3. Система электрообеспечения мониторинговой аппаратуры 1 грузового вагона, содержащая пневмоэлектрогенератор 2, соединённый с помощью питающего пневмопровода 3 с тормозной пневмомагистралью 4 грузового вагона и подключённый к накопителю энергии, управляющие ключевые элементы, обеспечивающие управление системой, отличающаяся тем, что накопитель энергии выполнен из двух частей, одна часть – в виде аккумулятора 6 электрической энергии, подключённого к электровыходу пневмоэлектрогенератора 2 и к блоку 7 управления системой, вторая часть – в виде аккумулятора сжатого воздуха, выполненного в виде дополнительного воздушного резервуара 11 (V₂), подключённого с помощью соответствующего пневмопровода 11.1 к тормозной пневмомагистрали 4 грузового вагона, при этом указанный пневмопровод 11.1 оборудован управляющим ключевым элементом, выполненным в виде электроклапана 11.2, питающий пневмопровод 3 пневмоэлектрогенератора 2 оборудован управляющим ключевым элементом, выполненным в виде электроклапана 5, датчиком 9 давления сжатого воздуха, связанным с блоком 7 управления системы, блоком 10 подготовки сжатого воздуха, содержащим влагомаслоотделитель 10.1, фильтр 10.2 воздуха.

4. Система электрообеспечения по п. 3, отличающаяся тем, что вход пневмоэлектрогенератора 2 связан через управляющий ключевой элемент, выполненный в виде электроклапана 12.1, дополнительным питающим пневмопроводом 12 с входом тормозного цилиндра 13 тормозной системы грузового вагона.

5. Система электрообеспечения по п. 4, отличающаяся тем, что пневмопровод 11.1 воздушного резервуара 11 (V₂) соединён с входом тормозного цилиндра 13 тормозной системы грузового вагона с помощью соответствующего пневмопровода 14.