ДОЗИРУЮЩЕ-ЗАПИРАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО
BATCHING- LOCKING DEVICE

Изобретение относится к дозирующе-запирающему устройству для системы подачи песка на транспортных средствах, в частности на ведомых рельсовых транспортных средствах, содержащих емкость для запаса песка, с выпускным отверстием, закрываемым закрывающим элементом для дозируемого отпуска песка, а также приводимое в действие предпочтительно пневматическим способом транспортирующее устройство.
Из документа ЕР 1312488 А2 известно запирающее устройство для дозирующего песок устройства, в котором дозирующий поршень присоединен к подъемному электромагниту. В закрытом положении подводящего канала дозирующего устройства кольцевая консольная часть уплотнения, соединенного с дозирующим поршнем лежит на выступе стенки корпуса. Чтобы высвободить подводящий канал консольная часть поднимается с помощью дозирующего поршня от выступа.
Документ US 2325441 А описывает устройство для подачи песка с емкостью для песка, к нижнему концу которой примыкает отверстие, которое может закрываться имеющим форму чашки колпачком клапана. Для этого колпачок клапана соединен с поршнем подъемного электромагнита.
В документе JP 2000-071979 раскрыто устройство для подачи песка с емкостью для запаса песка и подводящим каналом. В своем закрытом положении подводящий канал закрывается закрывающим поршнем, который закреплен на поршне электрически приводимого в действие подъемного магнита.
В документе СН 423860 описано другое устройство для подачи песка транспортных средств, в котором канал для подачи может закрываться упругодеформируемым шлангом. Для подачи песка возбуждаются катушки, так что наружу против действия прижимных пружин оттягивается закрепленная на шланге задвижка или втяжной якорь, вследствие чего канал высвобождается.
Из документов US 1990253 А и DE 418221 С известны устройства для подачи песка с механическими вибрационными приспособлениями.
Системы для подачи песка применяются, в частности, в ведомых рельсовых транспортных средствах. При этом песок, находящийся в емкости для запаса песка, подается через дозирующе-запирающее устройство с помощью приводимого в действие сжатым воздухом транспортирующего устройства, в результате чего песок по соответствующим направляющим подается в зазор между колесом транспортного средства и рельсом или основанием, благодаря чему создается защита от юза или от буксования.
Устройства дозирования песка, известные из уровня техники, в частности, регулируемые с помощью поршня дозирующе-запирающие устройства, имеют ряд недостатков, которые перечисляются ниже.
Навеска известных, в частности, регулируемых с помощью поршня дозирующе-запирающих устройств возможна принципиально только снаружи емкости для запаса песка, что существенно повышает потребность в месте для дозирующего устройства. Из-за необходимой конструктивной высоты при ограниченном пространстве для установки, в распоряжении может иметься только сравнительно небольшой объем емкости для запаса песка. Из этого следуют короткие или более частые интервалы между загрузкой песка.
К недостатку относится также то, что в известных дозирующе-запирающих устройствах дозирование количества выбрасываемого песка осуществляется только со сравнительно небольшой точностью, из-за того, что на подаваемое транспортирующему устройству количество песка сильное влияние оказывает качество песка, т.е., в частности, крупность частиц песка. В частности, регулирование небольшого количества песка в известных регулируемых с помощью поршня дозирующе-запирающих устройствах возможно только ограниченным образом. Самый небольшой зазор отверстия дозирующего поршня и, таким образом, установка подачи песка на самом низком уровне зависит о применяемой крупности песка, так как максимальная величина частиц песка определяет минимальный зазор отверстия дозирующего поршня или самое малое количество песка.
При работе системы подачи песка с применением инжектора при пневматической транспортировке песка вследствие подсоса возникает разрежение, которое негативно сказывается особенно при регулировании небольшого количества песка или при малом зазоре отверстия дозирующего поршня из-за того, что происходит уплотнение песка в поперечном сечении выпуска и в результате могут возникать неисправности в работе, например образование пробок. Этот эффект также только частично может компенсироваться с помощью специальных дополнительных мероприятий (например, с помощью регулируемого подвода потока воздуха в инжекторное пространство через обводной канал для уменьшения разрежения).
Регулирование количества песка может осуществляться индивидуально только для каждого отдельного дозирующего устройства, например, с помощью расположенного снаружи на сервоприводе регулировочного винта. Это значит, что каждое отдельное дозирующее устройство должно юстироваться на нужное количество песка с соответственно большими затратами времени и соответствующей занятостью персонала.
Далее в известных дозирующих песок устройствах отсутствует реальная возможность плавной регулировки нужного количества песка в зависимости от скорости транспортного средства.
Задача настоящего изобретения заключается в создании названного выше дозирующе-запирающего устройства, в котором с достаточной надежностью могут исключаться или уменьшаться недостатки известных регулируемых с помощью поршня дозирующе-запирающих устройств. Предложенное согласно изобретению дозирующе-запирающее устройство должно по возможности занимать небольшое место, иметь небольшой вес, не требовать обслуживания, не подвергаться большому износу и иметь оптимальную в плане затрат конструкцию. Далее являющимся предметом изобретения дозирующе-запирающим устройством без больших затрат должны заменяться все другие известные конструкции систем подачи песка.
Поставленная задача решается с помощью названного выше дозирующе-запирающего устройства, в котором подъемный магнит расположен внутри емкости запаса для песка в области выпускного отверстия. С помощью применения подобного рода приводимого в действие магнитом дозирующе-запирающего устройства песка, в котором подъемный магнит предусмотрен внутри емкости для запаса песка в области выпускного отверстия, открываются новые конструктивные и функциональные возможности. Выпускное отверстие емкости для запаса песка открывается и закрывается движением подъемного штока, представляющего якорь подъемного магнита. Отпускаемое транспортирующему устройству количество песка при этом не зависит от крупности песка или качества песка, так как подъемный поршень с каждым ходом выдавливает из емкости для запаса песка и подает транспортирующему устройству остающееся постоянным количество песка; это является отличием от известных дозирующе-запирающих устройств, в которых песок под действием собственного веса подается через открывающееся выпускное отверстие. Благодаря тому, что подъемный магнит расположен внутри емкости для запаса песка в области выпускного отверстия, может реализоваться совсем небольшая конструкция, благодаря которой может теряться только очень несущественный объем для заполнения песком в емкости для запаса песка. Далее благодаря этой концепции встраивания может применяться более высокая компоновка емкости для запаса песка. К тому же колебания подъемного магнита благоприятно сказывается на транспортировке песка.
Для защиты подъемного магнита от повреждений из-за пыли в области, где происходит течение песка из емкости для запаса песка, подъемный магнит может быть окружен, по меньшей мере, частично защитой от пыли из пригодного материала и соответствующей формы.
Для надежного закрытия выпускного отверстия емкости для запаса песка на подъемном штоке может быть расположен уплотнительный элемент, предпочтительно из упругодеформируемого синтетического материала. Этот уплотнительный элемент прижимается к выпускному отверстию в емкости для запаса песка, чтобы остановить истечение песка. Чтобы через выпускное отверстие пропустить определенное количество песка, уплотнительный элемент смещается с помощью подъемного штока подъемного магнита.
Подъемный шток, предпочтительно, соединен с возвратной пружиной. Эта пружина обеспечивает, что в обесточенном состоянии подъемного магнита выпускное отверстие емкости для запаса песка закрывается. Возвратная пружина расположена предпочтительно в корпусе подъемного магнита и по идее это нажимная пружина. Подъемный магнит работает предпочтительно «с прижимом», так как при подаче тока подъемный шток движется и в обесточенном состоянии подъемный шток возвратной пружиной переводится в закрывающее конечное положение закрывающего элемента.
Согласно предпочтительному варианту выполнения изобретения на подъемном штоке предусмотрены штифты или нечто подобное для разрыхления песка. С помощью подобного рода штифтов или нечто подобного может разрыхляться песок в емкости для запаса песка, вследствие чего может надежно предотвращаться отрицательное влияние. Например, на подъемном штоке под защитой от пыли могут располагаться два смещенных на 90° расположенных друг над другом штифта, которые в особенной критической области, в которой осуществляется течение песка, поддерживают это течение.
Предпочтительно в выпускное отверстие емкости для запаса песка интегрирована дозирующая камера и соответственно соединена с емкостью для запаса песка.
Дозирующая камера имеет несколько, предпочтительно четыре, расположенных со смещением на 90° отверстий для подачи песка, через которые песок транспортируется из емкости для запаса песка в расположенное под ней транспортирующее устройство. Отверстия для подачи песка, таким образом, расположены в дозирующей камере, при этом может достигаться полное опорожнение емкости для запаса песка. Пропускающие песок отверстия имеют предпочтительно постоянное поперечное сечение и рассчитаны на пропуск максимального количества песка.
Предпочтительно между емкостью для запаса песка и дозирующей камерой расположено уплотнение. Это уплотнение предпочтительно выполнено из упругодеформируемого синтетического материала.
К дозирующей камере, если смотреть в направлении транспортировки песка, присоединен подающий песок инжектор транспортирующего устройства. В этом инжекторе при его работе образуется разрежение, которое способствует транспортировке песка. К этому находящемуся под дозирующей камерой подающему песок инжектору предпочтительно пневматического транспортирующего устройства примыкает трубопровод или шланг, который транспортирует песок в зазор между колесом транспортного средства и рельсом или основанием.
Подъемный магнит предпочтительно соединен с устройством управления. С помощью этого устройства управления может устанавливаться момент и продолжительность работы подъемного магнита.
Предпочтительно устройство управления предназначено для управления частотой подъемного магнита. Таким образом, устройство управления устанавливает частоту, с которой активируется подъемный магнит и в итоге движется подъемный шток подъемного магнита. Таким образом, частотой определяется количество подъемов, т.е. возвратно-поступательных движений подъемного штока в единицу времени. Продолжительность активации подъемного магнита и продолжительность деактивации подъемного магнита во времени одного подъема может выбираться одинаковой или различной. С помощью подобного рода регулируемого в части частоты дозирующе-запирающего устройства могут улучшаться функциональные и качественные характеристики системы подачи песка. С помощью определенным образом настроенной частоты подъема подъемного магнита определенное количество песка может через выпускное отверстие емкости для запаса песка дальше передаваться транспортирующему устройству. Таким образом, количество песка может простым и точным способом регулироваться частотой подъемов подъемного магнита, что представляет значительное улучшение по сравнению с известными дозирующе-запирающими устройствами, в которых выпускаемое количество песка регулируется предпочтительно с помощью поперечного сечения выпускного отверстия. Частота подъемов обратно пропорциональна выпуску количества песка, т.е. более низкой частоте подъемов соответствует большое количество песка и более высокой частоте подъемов соответствует небольшое количество песка. Благодаря названному выше позиционированию подъемного магнита внутри емкости для запаса песка и принципу его действия с определенной частотой подъемов могут достигаться улучшения при транспортировке песка по сравнению с существующими устройствами. Из-за динамики движения транспортных средств, в частности рельсовых транспортных средств, довольно часто возникают высокочастотные колебания или удары, которые могут вести к повышенному уплотнению песка в емкости для запаса песка и в зависимости от обычно относительно небольшого поперечного сечения выпуска песка в дозирующем песок устройстве, особенно в случае регулирования небольшого количества песка, это может вести к неопределенной подаче песка. Подобные проблемы с подачей песка могут возникать также из-за сжатого воздуха транспортирующего устройства вследствие того, что в системе подачи песка, работающей как при избыточном давлении, так и пониженном давлении, точно также в зависимости от относительно типичного небольшого поперечного сечения выпуска песка в дозирующем песок устройстве по причине уплотнения песка происходит неопределенная подача песка. Подобного рода негативные явления могут быть решены простым способом благодаря особому эффекту, который достигается за счет позиционирования подъемного магнита внутри емкости для запаса песка, т.е. в самом песке, или за счет колебательной энергии, которая исходит от подъемного магнита при способе работы, связанном с частотой подъемов, так как благодаря этому происходит разрыхление песка, окружающего магнит, и в результате поддерживается течение песка.
Устройство управления предпочтительно соединено с устройством для регистрации скорости транспортного средства, так что возможно регулирование частоты подъемов в зависимости от скорости. Благодаря этому становится возможным плавное регулирование количества подаваемого песка в зависимости от скорости транспортного средства.
Устройство управления также предпочтительно соединено с транспортирующим устройством, при этом транспортировка песка после дозирующего песок устройства может регулироваться в зависимости от количества дозированного песка. Например, устройство управления может быть соединено с магнитным клапаном в трубопроводе сжатого воздуха, приводимым в действие пневматически способом транспортирующего устройства.
Настоящее изобретение поясняется чертежами, на которых представлено следующее:
фиг.1 - вариант выполнения дозирующе-запирающего устройства песка в поперечном сечении, согласно изобретению;
фиг.2 - схема управления предложенного согласно изобретению дозирующе-запирающего устройства.
Представленное на фиг.1 дозирующе-запирающее устройство состоит из подъемного магнита 6, подъемный шток 7 которого в качестве закрывающего элемента закрывает выпускное отверстие 4 емкости 2 для запаса песка. На подъемном штоке 7 расположен уплотнительный элемент 9, предпочтительно из эластомера. Этот уплотнительный элемент 9 с помощью соответствующей опорной шайбы 10 и крепежной гайки 11 может быть закреплен на штоке 7. В нижней области емкости 2 для запаса песка расположена дозирующая камера 14, которая имеет несколько подающих отверстий для песка, предпочтительно четыре смещенных на 90° по кругу подающих отверстий для песка, через которые песок из емкости для запаса песка транспортируется вдоль показанной стрелки к выпускному отверстию 4. Эти выпускные отверстия для песка делают возможным равномерное, надежное и полное истечение песка из емкости для запаса песка 2 и препятствуют образованию отложению песка. Дозирующая камера 14 за исключением приделываемого к емкости 2 для запаса песка фланца расположена внутри емкости. Благодаря этой концепции получаются существенные конструктивные преимущества для пространственного исполнения в части встраивания со стороны транспортного средства.
Для защиты подъемного магнита 6 от пыли может быть предусмотрена подходящая защита 8 от пыли. Далее между дозирующей камерой 14 и емкостью 2 для запаса песка может быть предусмотрено уплотнение 15.
Подъемный шток 7 подъемного магнита 6 снабжен возвратной пружиной 12, так что подъемный шток в состоянии отключения тока от подъемного магнита 6 устанавливается в закрытое положение, в котором выпускное отверстие 4 емкости для запаса песка закрыто. Таким образом, в обесточенном состоянии подъемного магнита с помощью возвратной пружины 12 предотвращается самопроизвольный выпуск песка.
К дозирующей камере 14 внизу, т.е. в направлении транспортирующегося песка, присоединен корпус 16 инжектора предпочтительно пневматического транспортирующего устройства 5. Между дозирующей камерой 14 и корпусом 16 инжектора может быть опять же установлено уплотнение 17. На корпусе 16 инжектора с помощью соответствующего подключения 19 шланга и крепежного хомута 20 смонтирован направляющий песок шланг 18. Через шланг 18, направляющий песок, песок из корпуса 16 инжектора подается в зазор между колесом транспортного средства и рельсом или колесом и основанием (не показано). Транспортировка песка осуществляется преимущественно с помощью сжатого воздуха, который подается через соответствующее присоединение 25 для сжатого воздуха (см. фиг.2). Присоединительный штекер 21 для снабжения подъемного магнита электрической энергией расположен снаружи дозирующей камеры 14.
Фиг.2 схематично иллюстрирует управление предложенного согласно изобретению дозирующе-запирающего устройства 1. Дозирующе-запирающее устройство 1 соединено с устройством 22 управления. Управление осуществляется по соответствующему электрическому проводу 23, который соединен с присоединительным штекером 21 подъемного магнита 6. Устройство 22 управления управляет работой подъемного магнита 6. Устройство управления получает управляющий сигнал от транспортного средства через соответствующий провод 24 управления. Устройство управления 22 предназначено для управления частотой работы подъемного магнита 6. Устройство управления 22 управляет при этом частотой подъема подъемного магнита 6 и, таким образом, количеством выпускаемого песка в процессе подачи песка. При уменьшении частоты подъема подъемного магнита 6 достигается повышение количества песка. Предпочтительно устройство управления 22 соединено также с транспортирующим устройством 5. В случае пневматического транспортирующего устройства 5 это может осуществляться благодаря тому, что расположенный в трубопроводе 26 для сжатого воздуха магнитный клапан 27 через магистраль 28 управления соединен с устройством управления. Таким образом, через устройство управления 22 может осуществляться воздействие на сжатый воздух для транспортировки песка после дозирующе-запирающего устройства, который поступает в подключение 25 для сжатого воздуха. С помощью этого соединения устройства 22 управления с пневматическим транспортирующим устройством 5 через магистраль управления 28 может осуществляться последующая продувка транспортирующих песок трубопроводов после окончания работ по подаче песка.
Устройство 22 управления, предпочтительно, соединено с устройством для регистрации скорости транспортного средства, так что становится возможным плавная регулировка количества песка пропорционально скорости транспортного средства. Например, сигнал напряжения, например, 0-10 В, пропорциональный скорости транспортного средства, может подаваться на устройство 22 управления (не показано).
Предложенное согласно изобретению дозирующе-запирающее устройство, функционирующее с управлением частотой подъемов магнита, может быть предложено в качестве основного компонента, предпочтительно, приводимой в действие электропневматическим способом системы подачи песка и для применения в ведомых рельсовых транспортных средствах. Дозирующе-запирающее устройство 1 обеспечивает возможность управления функцией подачи песка при необходимости простым и надежным способом с определенной степенью достоверности. Дозирующе-запирающее устройство 1, являющееся предметом изобретения, отличается конструктивной простотой и особенными функциональными качествами по сравнению с существующими дозирующе-запирающими устройствами.
При этом существенным является расположение дозирующе-запирающего устройства 1 в системе подачи песка, которое расположено непосредственно в области выпускного отверстия 4 емкости 2 для запаса песка. Благодаря этому встроенному положению дозирующе-запирающего устройства 1 или подъемного магнита 6 в сочетании с принципом работы и конструктивным пространственным исполнением области, в которой осуществляется пропуск песка, дозирующей камеры 14 внутри емкости 2 для запаса песка и наличию устройства 22 управления, которое делает возможным способ работы с регулированием частоты подъема подъемного магнита 6, достигаются существенные преимущества по сравнению с известными устройствами. Подъемный магнит имеет постоянный, нерегулируемый рабочий ход и находится в обесточенном состоянии в положении, при котором выпускное отверстие 4 емкости 2 для запаса песка закрыто, и в состоянии, когда к нему подан ток, в положении, при котором выпускное отверстие 4 открывается. С помощью регулирования частоты подъемов подъемного магнита 6 может регулироваться количество песка, подаваемого через выпуск 4.
Процесс подачи песка осуществляется обычно с помощью ручного включения машинистом транспортного средства или в современных транспортных средствах автоматизировано с помощью защиты от юза или буксования. При этом благодаря сигналу со стороны транспортного средства активируется устройство 22 управления и через два отдельных управляющих сигнала одновременно активируются подъемный магнит 6 и магнитный клапан 26 в трубопроводе сжатого воздуха. Благодаря попеременному срабатыванию подъемного магнита 6 с желаемой частотой подъемов высвобождается течение песка и при одновременной активации транспортирующего устройства песок с помощью сжатого воздуха через подключение 25 сжатого воздуха по шлангу 18, подающему песок, он направляется в зазор между колесом транспортного средства и рельсом.
После окончания процесса подачи песка путем отключения подъемного магнита от тока подъемный шток 7 возвратной пружиной 12 переводится в закрытое положение, вследствие чего выпускное отверстие 4 емкости 2 для запаса песка закрывается уплотнительным элементом 9. Магнитный клапан 27 в трубопроводе 26 сжатого воздуха с запаздыванием отключения на несколько секунд, например максимум пять секунд, еще регулируется, благодаря чему подающий шланг, транспортирующий песок, продувается от песка и пыли. С помощью этого предотвращается забивка трубопроводов отложениями влажного песка.
Существует возможность определения различных режимов работы системы подачи песка или предложенного согласно изобретению дозирующе-запирающего устройства 1 в зависимости от поставленной задачи с помощью концепции оборудования транспортного средства.
Вариант 1: Для транспортного средства определена только одна одноступенчатая функция подачи песка с жестко установленным постоянным количеством подаваемого песка - отсюда следует также один входной/выходной сигнал от транспортного средства и от устройства 22 управления, а также только один сигнал в части частоты для подъемного магнита 6.
Вариант 2: Для транспортного средства определена регулируемая в зависимости от скорости плавная подача песка - отсюда следует, что от транспортного средства устройству 22 управления подается управляющий сигнал, соответствующий скорости, например, 0-10 В, и этот сигнал от транспортного средства далее в виде сигнала в части частоты, пропорционального скорости, передается подъемному магниту 6 и плавно регулирует количество подаваемого песка.
Другим преимуществом системы может являться управление. В рельсовых транспортных средствах типично на каждую ось установлены две системы подачи песка (на колесо по системе) и в очень многих случаях также по длине транспортного средства несколько осей оборудованы системами подачи песка; в этом случае имеется возможность управления всеми установленными на транспортном средстве системами подачи песка в зависимости от направления движения через одно единственное устройство управления.
Предложенное согласно изобретению дозирующе-запирающее устройство 1 является основным компонентом системы подачи песка и определяющим конструкцию системы, функциональность и надежность (чувствительность к неисправностям) системы подачи песка.
Описанное дозирующе-запирающее устройство 1 в широком диапазоне соответствует высоким требованиям системы, пригодной для железной дороги, и отличается особенно оригинальными функциональными признаками, благодаря нечувствительности к неисправностям и надежности.