СЕНСОРНЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ УГЛЕРОДНОГО ТОКОСЪЕМНИКА
SENSING ELEMENT FOR CARBON CURRENT COLLECTOR

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к сенсорному элементу для углеродного токосъемника, в частности, предназначенного для передачи электроэнергии от контактного провода на транспортное средство, а также к углеродному токосъемнику с сенсорным элементом, причем сенсорный элемент выполнен в виде герметичного для текучей среды трубчатого профиля, который может быть размещен в продольной полости углеродного токосъемника.
Уровень техники
Углеродные токосъемники служат обычно так называемыми полозами для передачи электроэнергии от контактного провода на транспортное средство, например на локомотив. При значительном износе или повреждении углеродного токосъемника может произойти еще и значительное повреждение контактного провода, то есть контактной сети. Поэтому локомотивы, как правило, оснащены сенсорным устройством, которое реагирует на понижение полоза углеродным токосъемником, когда наступает превышение определенной границы истирания углеродного токосъемника или когда происходят его повреждения. Сенсорное устройство содержит сенсорный элемент, которым может служить непроницаемый для текучей среды канал или трубчатый профиль внутри углеродного токосъемника, причем на сенсорный элемент воздействует сжатый воздух. При достижении границы истирания начинается истирание канала или, соответственно, трубчатого профиля и происходит утечка сжатого воздуха. Понижение давления детектируется сенсорным устройством, после чего происходит опускание пантографа.
В некоторых случаях в углеродных токосъемниках применяются прочные трубчатые профили, которые располагают в продольной полости с нижней стороны или внутри угольной контактной накладки. В этих случаях сталкиваются с проблемой, заключающейся в том, что при применении, например, металлического трубчатого профиля из металлической трубы этот профиль не повреждается гарантированно/безотказно, т.е. повреждение такого профиля не во всех предусмотренных случаях вызывает срабатывание сенсорного устройства и опускание пантографа. Если, например, кусочки углерода будут вырваны из углеродного токосъемника вследствие наличия дефектных мест у контактного провода, то трубчатый профиль может быть оголен и местами форма этого профиля может быть сильно изменена. В частности, в случае применения достаточно эластичных и металлических трубчатых профилей это изменение формы не обязательно приводит к такому повреждению стенок трубчатого профиля, вследствие которого произойдет выход сжатого воздуха. Для того чтобы избежать повреждения провода контактной сети, тем не менее необходимо, чтобы пантограф опускался непосредственно сразу после такого рода повреждения углеродного токосъемника.
Раскрытие изобретения
В основе данного изобретения лежит, таким образом, задача предложить такой сенсорный элемент и, соответственно, такой углеродный токосъемник с сенсорным элементом, которые обеспечат лучшее реагирование сенсорного устройства на повреждения углеродного токосъемника.
Эту задачу решает сенсорный элемент с признаками п.1 и углеродный токосъемник с признаками п.13 формулы изобретения.
Соответствующий изобретению сенсорный элемент для углеродного токосъемника, в особенности предназначенного для передачи электроэнергии от контактного провода на транспортное средство, выполнен в виде герметичного для текучей среды трубчатого профиля, который может быть размещен в продольной полости углеродного токосъемника, причем на трубчатом профиле образовано по меньшей мере одно заданное место разрушения.
Изменение формы трубчатого профиля, при котором из трубчатого профиля не выходит сжатый воздух, как это происходит при значительном разрушении углеродного токосъемника, может вызвать тянущее или сгибающее воздействие на трубчатый профиль. Заданное место разрушения трубчатого профиля образовано так, что трубчатый профиль сможет реагировать на воздействия такого рода и в стенках трубчатого профиля быстро и гарантированно появится отверстие в заданном месте разрушения, через которое сможет выйти сжатый воздух из трубчатого профиля. При этом принципиально не существенно, из какого материала состоит трубчатый профиль, и, соответственно, принципиально не существенно, какую форму поперечного сечения имеет трубчатый профиль. Трубчатый профиль, таким образом, может иметь круглое или овальное поперечное сечение; поперечное сечение также может содержать углы.
В одном из вариантов осуществления изобретения место разрушения может быть образовано уменьшением толщины стенки, при этом во всех остальных местах трубчатого профиля толщина стенки одинаковая. Это означает, что ослабленное место в стенке трубчатого профиля может проявиться, к примеру, при тянущем воздействии на трубчатый профиль или при изгибе трубчатого профиля, по причине уменьшенной толщины стенки в этом месте, появлением достаточно большого отверстия.
В наиболее предпочтительном варианте предусмотрено создание большого числа заданных мест разрушения вдоль продольной оси трубчатого профиля. Таким образом значительно повышается вероятность того, что заданное место разрушения лежит в зоне ожидаемого разрушения углеродного токосъемника по сравнению с вариантом осуществления изобретения, в котором предусматривается одно единственное заданное место разрушения.
Кроме того, заданные места разрушения должны быть расположены равномерно. Например, заданные места разрушения сенсорного элемента могут быть образованы через равные интервалы на трубчатом профиле, причем интервалы могут быть подобраны таким образом, что при выламывании кусков из углеродного токосъемника заданное место разрушения сенсорного элемента будет находиться в непосредственной близости от места повреждения.
Заданное место разрушения может быть образовано на внешней стороне трубчатого профиля. Трубчатый профиль может быть частично ослаблен посредством снятия материала.
В одном из вариантов изобретения заданные места разрушения могут иметь спиралевидную форму, например форму спирали или резьбы, причем спираль или резьба может быть однозаходной или многозаходной, иметь различный шаг, а также встречное направление.
Также заданные места разрушения могут быть созданы в поперечном направлении трубчатого профиля. Например, частичное ослабление трубчатого профиля может быть достигнуто посредством вытягивания отрезков трубчатого профиля.
Кроме того, заданные места разрушения могут быть выполнены в виде периферийной канавки. Создать канавку наиболее просто, например, посредством снятия материала токарной, фрезерной, шлифовальной обработкой, посредством удара, травления, лазерной обработкой и т.д., или посредством создания канавки в верхней поверхности трубчатого профиля методом прокатки, прессования, накатки, штамповки, растягивания, обжатия и т.д. Поперечное сечение канавки может иметь прямоугольную форму, треугольную форму, трапецеидальную форму, иметь форму «Y» или форму «X», канавка может находиться на внешней стороне или на внутренней стороне трубчатого профиля.
Трубчатый профиль может быть сформирован, по меньшей мере, частично в виде гофрированной трубы. Например, целиком или отрезками трубчатый профиль может иметь форму гармошки или иметь форму так называемой трубы-гармошки.
Альтернативным вариантом исполнения изобретения может быть создание заданных мест разрушения в продольном направлении трубчатого профиля, например, посредством одного или нескольких сужений толщины стенки вдоль продольной оси трубчатого профиля. Заданные места разрушения в продольном направлении могут быть сформированы в комбинации с заданными местами разрушения в поперечном направлении, либо без такой комбинации.
Наряду с выполнением трубчатого профиля из пластика трубчатый профиль может быть сформирован из металлической трубы, предпочтительно из медной трубы.
Трубчатый профиль может быть сформирован наиболее дешевым и простым способом, если его поперечное сечение будет круглой формы. Трубчатые профили такого типа доступны в виде полуфабриката, на котором затем надо будет только создать заданные места разрушения.
Углеродный токосъемник в соответствии с изобретением, в особенности предназначенный для передачи энергии от контактного провода на транспортное средство, содержит соответствующий изобретению сенсорный элемент, причем заданные места разрушения сенсорного элемента расположены в пределах отрезка скользящего контакта углеродного токосъемника. Таким образом, изобретение обеспечивает непосредственную активацию сенсорного элемента в случае повреждения углеродного токосъемника контактным проводом.
Другие предпочтительные варианты осуществления углеродного токосъемника охарактеризованы в зависимых пунктах формулы изобретения.
Краткое описание графических материалов
Далее изобретение объяснено более подробно со ссылками на прилагаемые чертежи.
Фиг.1 - схематический вид поперечного сечения полоза вдоль линии I-I по Фиг.4.
Фиг.2 - вид сбоку отрезков трубчатого профиля.
Фиг.3 - продольный вид сбоку трубчатого профиля по Фиг.2.
Фиг.4 - схематический вид сбоку полоза.
Осуществление изобретения
На Фиг.1 показан поперечный разрез полоза 10 по Фиг.4, состоящего из несущего профиля 12 и углеродного токосъемника 11. Полоз 10 закрепляется несущими кронштейнами 13 и 14 на пантографе (не показан), таким образом, что на отрезке А скользящего контакта контактный провод (не показан) может контактировать с верхней поверхностью 15 углеродного токосъемника 11 для передачи электроэнергии. В нижней части углеродного токосъемника 11 образована продольная полость 17, в которую вставлен трубчатый профиль 18. Трубчатый профиль 18 подсоединен через соединительный провод 19 к сенсорной аппаратуре (не показана) сенсорного устройства локомотива. При появлении отверстия, т.е., соответственно, при появлении пробоины в стенке 20 трубчатого профиля 18 сжатый воздух устремляется из трубчатого профиля 18 наружу, благодаря чему сенсорное устройство вызывает опускание пантографа с полозом 10 и, таким образом, происходит отсоединение от контактного провода.
Как показано на Фиг.2 и Фиг.3, на трубчатом профиле 18, в частности на внешней стороне 21 профиля, образованы периферийные канавки 22, которые расположены на примерно равных расстояниях вдоль продольной оси трубчатого профиля 18. Канавки 22 образуют заданные места разрушения, т.к. стенка 20 трубчатого профиля на отрезке 23 стенки канавки 22 по сравнению с регулярным отрезком 24 стенки 20 трубчатого профиля имеет уменьшенную толщину. Таким образом, растягивающее или сгибающее воздействие на трубчатый профиль вызовет разрыв и, соответственно, образование отверстия в стенке 20 трубчатого профиля в зоне канавки 22. Это особо предпочтительно, так как трубчатый профиль 18 в описанном случае состоит из сравнительно упругой меди. Находящийся во внутреннем пространстве 25 трубчатого профиля 18 сжатый воздух может легко выйти из трубчатого профиля при подобном разрушении. Периферийная канавка 22 особенно способствует тому, что на участке трубчатого профиля 18 формируется значительная пробоина и, таким образом, быстро выходит сжатый воздух, который вызывает быстрый отклик сенсорного устройства в отличие от последствий разрушения в виде узкой щели.
Для того чтобы в каждом месте контакта контактного провода с углеродным токосъемником и, соответственно, с верхней поверхностью 15 полоза обеспечить надежное функционирование сенсорного устройства, канавки 22 распределены по всей длине отрезка А полоза вдоль продольной оси трубчатого профиля 18.