Блок управления петлей безопасности

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, а именно к устройствам контроля давления в тормозных магистралях, в частности, рассматривается конструкция блока управления петлей безопасности (БУПБ), предназначенного для управления автоматическим электропневматическим тормозом.
Известен блок управления петлей безопасности, включающий в себя сигнализатор давления тормозной магистрали подвижного состава, содержащий основание, установленную в нем диафрагму, толкатель, связанную с диафрагмой возвратную пружину, смонтированный на основании корпус, в котором с возможностью взаимодействия с толкателем установлен микропереключатель, двуплечий рычаг, установленный в корпусе посредством двух осей с возможностью поворота в вертикальной плоскости, взаимодействия одним плечом через пяту с толкателем, а другим - с микропереключателем и возвратной пружиной, закрепленной на верхней оси, при этом рабочая поверхность другого плеча выполнена с выступом для взаимодействия с включателем микропереключателя, вставкой-ограничителем, размещенной в верхней части основания и выполненной с выемкой в нижней части, направляющей втулкой, установленной в осевом отверстии вставки-ограничителя, причем основание выполнено в виде стакана с хвостовиком с резьбой, диафрагма установлена в донной части основания, а толкатель выполнен Т-образным. Сигнализатор устанавливается в какой-либо объем пневматической системы с тем. чтобы сжатый воздух из пневмосистемы попадал под диафрагму сигнализатора А микропереключатель при давлении на него соответственно передает сигнал на пульт машиниста. На пульте управления загорается лампочка, фиксирующая наличие давления. При снижении давления пружина возвращает через двуплечий рычаг и Т-образный толкатель диафрагму в прежнее положение. Контакты микропереключателя размыкаются и лампа на пульте гаснет (RU 115739, В60Т 17/22, В60Т 15/36, опубл. 10.05.2012). Это решение принято в качестве прототипа.
Особенностью этого и любого по конструкции другого блока управления петлей безопасности является то, что он должен обладать высокой надежностью, исключать ложное срабатывание при ударных нагрузках
Недостатком данного устройства является низкая надежность, большие размеры, трудоемкость монтажа и обслуживания, ложное срабатывание при ударных нагрузках, высокую эффективность работы за счет высокой скорости передачи сигнала, и главное, обладать высокой чувствительностью на изменение давления под мембраной (то есть не иметь начальной мертвой зоны нечувствительности).
Примененная в известном блоке конструктивная схема сигнализатора не обладает в достаточной мере высокой чувствительностью к изменению давления под мембраной и имеет небольшую мертвую зону нечувствительности. Это объясняется тем, что использована механическая схема взаимодействия элементов в сигнализаторе. Мембрана давит на толкатель и оба эти элемента перемещаются вдоль оси корпуса сигнализатора. Толкатель давит на малое по длине плечо рычага, пытаясь сместить длинное плечо рычага. Но рычаг установлен с возможностью вращения и имеет перемещения, которые по вектору не совпадают с вектором толкателя. Это указывает на то, что при малых ходах толкателя (а в прототипе указано, что ход равен 1 мм) необходимо создать достаточное большое давление под мембраной, чтобы давление на малое плечо привело к смещению длинного плеча рычага. В любой механической системе всегда имеются массы и имеется сопротивление движению, то именно эти параметры обуславливают необходимость повышения давления до величины, достаточной для вывода системы из состояния покоя.
Такие блоки, выстроенные на механической конструктивной схеме, очень чувствительны к загрязнению и износу, что повышает порог нечувствительности и, следовательно, снижается достоверность момента начала срабатывания блока на изменения давления в воздушных магистралях тормозных систем.
Настоящая полезная модель направлена на достижение технического результата, заключающегося в повышении надежности и чувствительности блока управления петлей безопасности за счет изменения конструктивной схемы устройства.
Указанный технический результат достигается тем, что в блоке управления петлей безопасности, содержащем размещенный на основании сигнализатор, включающий в себя чувствительную к давлению в воздушной магистрали мембрану, изменение формы которой приводит к замыканию электрической цепи выдачи управляющего сигнала исполнительному органу на размыкание или замыкание прямого и обратного провода петли безопасности, сигнализатор выполнен в виде двух закрепленных на основании датчиков давления, основанных на преобразовании давления воздушной магистрали, воздействующего на мембрану, в напряжение постоянного тока, и каждый из которых выполнен из корпуса, внутри которого со стороны сообщения с воздушной магистралью установлена мембрана, на которой нанесена измерительная схема в виде тензомоста Уитстона, а подмембранная полость в корпусе герметизирована и вакуумирована для преобразования прогиба мембраны и изменение электрического сопротивления тензорезисторов к возникновению напряжения разбаланса тензомоста Уитстона, значение которого является выходным сигналом датчика, при этом тензомост Уитстона электрически связан со токопроводящим жгутом, подключенным к закрепленному на основании электронному блоку с клеммами подключения к электропитанию и к исполнительному органу на размыкание или замыкание прямого и обратного провода петли безопасности.
Указанные признаки являются существенными для достижение технического результата.
На фиг. 1 - блок управления петлей безопасности, вид сбоку;
фиг. 2 - то же, что на фиг. 1, вид сверху.
Согласно настоящей полезной модели рассматривается новая конструкция блока управления петлей безопасности (БУПБ), предназначенного для управление автоматическим электропневматическим тормозом. БУПБ обеспечивает размыкание или замыкание прямого (S1) и обратного (S2) провода петли безопасности, а так же направляет диагностические сигналы о размыкание или замыкание прямого и обратного провода петли безопасности. Размыкание или замыкание цепи прямого (S1) и обратного (S2) провода петли безопасности обеспечивается размыканием или замыкание контактов двух твердотельных реле из состава тормозного блока, соответственно одно реле для прямого (S1), второго реле для обратного (S2) провода. Размыканием или замыкание контактов двух твердотельных реле осуществляется по командам от микропроцессора. Команды от микропроцессора формируются в зависимости от давления от двух датчиков давления из состава БУПБ.
БУПБ представляет собой законченный моноблок в виде модуля легко устанавливаемого и демонтируемого модуля. В общем случае, БУПБ содержит размещенный на основании 1 сигнализатор, включающий в себя чувствительную к давлению в воздушной магистрали мембрану, изменение формы которой приводит к замыканию электрической цепи выдачи управляющего сигнала исполнительным органам (твердотельных реле, не показаны) на размыкание или замыкание прямого и обратного проводов петли безопасности.
В частности на фиг. 1 и 2 представлена конкретная реализация БУПБ. В этой реализации сигнализатор выполнен в виде двух отдельно закрепленных на основании 1 датчиков давления 2, основанных на преобразовании давления воздушной магистрали, воздействующего на мембрану, в напряжение постоянного тока. По сущности, такой датчик относится к виду датчиков непрерывного измерения давления в магистрали, то есть непрерывного преобразования давления газообразной среды в электрический выходной сигнал.
Датчики 2 представляют собой моноблочную конструкцию, включающую в себя чувствительный элемент и преобразователь сигнала, которые расположены в стальном герметичном корпусе, что позволяет использовать их со всеми средами, совместимыми со сталью. Для подсоединения к магистрали давления на одном торце корпуса расположен резьбовой штуцер с гайкой «под ключ». На другом торце корпуса расположен электрический разъем или кабель - токопроводящий жгут 3.
2
Каждый такой датчик выполнен из корпуса, внутри которого со стороны сообщения с воздушной магистралью установлена мембрана, на которой нанесена измерительная схема в виде тензомоста Уитстона (методом тонкопленочной технологии нанесена измерительная схема из поликристаллического кремния SiO).
Подмембранная полость в корпусе герметизирована и вакуумирована для преобразования прогиба мембраны и изменение электрического сопротивления тензорезисторов к возникновению напряжения разбаланса тензомоста Уитстона, значение которого является выходным сигналом датчика.
При этом тензомост Уитстона электрически связан со токопроводящим жгутом 3, подключенным к закрепленному на основании электронному блоку 4 с клеммой 5 подключения к электропитанию и с клеммой 6 подключения к исполнительным органам на размыкание или замыкание прямого и обратного проводов петли безопасности. Токопроводящий жгут подключен к клемме 7 связи с электронным блоком, выполненным с функцией коммутатора или процессорного блока.
2
2
При понижении давления от 0,29 до 0,28 МПа [(от 2,9 до 2,8) кгс/см] по показанием от датчиков давления происходит размыкание цепи прямого (S1) и обратного (S2) проводов петли безопасности (два реле от датчиков давления). При дальнейшим повышении давления от 0,28 до 0,29 МПа [(от 2,8 до 2,9) кгс/см] происходит замыкание цепи прямого (S1) и обратного (S2) проводов петли безопасности (два реле от датчиков давления).
Настоящая полезная модель промышленно применима и может быть изготовлена по известным технологиям, применяемым в области создания датчиков и измерителей. Новизна настоящей полезной модели заключается в новом схемно-компоновочном решении БУПБ. Применение датчиков давления, имеющих возможность непрерывного измерения давления в воздушной магистрали не по механическому принципу, а по принципу разбаланса измерительного тензомоста, позволило исключить нечувствительные зоны в режиме начала срабатывания датчиков. Это позволило добиться высокой достоверности регистрации начала изменения давления в воздушной магистрали в диапазоне опасных снижений или повышений. Кроме того, исключение механических подвижных частей в системе регистрации изменения давления позволило исключить возможность появления погрешностей, обусловленных трением или загрязнением системы. Все это позволило повысить эксплуатационную надежность блока управления петлей безопасности.