CN104608655A - 线索张力监测器及张力补偿装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线索张力监测器，包括与线索一端连接的第一连接装置，与线索另一端连接的第二连接装置，以及设置在所述第一连接装置和所述第二连接装置中间的弹性元件，所述线索一端和另一端之间的张力的变化传递至所述第一连接装置和第二连接装置，导致所述弹性元件的尺寸变化，通过所述弹性元件的尺寸变化产生的所述第一连接装置和所述第二连接装置之间的位移监测所述线索的张力状态。

Description

线索张力监测器及张力补偿装置

技术领域

本发明涉及张力补偿系统，尤其涉及一种为电气化铁路的供电网络中的电缆承力索或接触线提供张力的张力补偿装置张力监测时使用的监测器，能够有效地指导现场的维护人员进行简单有效的监测，保证张力补偿器安全可靠的运行。

背景技术

在电气化铁路的供电接触网中，在任何气候条件下，架空的电缆承力索（或吊索）、接触线（或线缆）要始终处于张紧的状态，以保障供电接触网的正常工作。但由于热胀冷缩等客观环境条件的影响，电缆承力索（或吊索）、接触线（或线缆）在不同的气候条件下会有尺寸的变化。因此现有技术的供电接触网中广泛地使用了电缆承力索或接触线的张力补偿器，该类张力补偿器按照行业规范规定的距离固定在供电接触网的线杆或墙上或隧道顶部等处，安装在锚段的两端，并且串联在接触线承力索内，作用是补偿线索内的张力变化，使张力保持恒定。

根据胡克定律，F=kL或ΔF=kΔL，弹簧的倔强系数为k。通常来说，当张力补偿器处于正常工作状态且张力设为F1，那么张力监测器中的弹簧长度设为L1；当张力变小设为F2时，弹簧的长度就会伸长，伸长后的长度设为L2，且L2=L1+（F1-F2）/k。

在现有的接触网线路，使用传统的张力补偿装置和弹簧补偿装置，经常会发生由于两端补偿器的拉力不稳定而导致中心锚结的偏移而发生的受电弓损坏的事故。从而需要时常对传统的张力补偿装置的张力补偿状态进行监测。传统的坠坨式补偿器可以根据坠坨的数量来判断两端补偿器张力是否稳定，这种方法比较耗费时间而且也不够直观和方便；而对于传统的弹簧补偿器则更无法判断拉力补偿状态，如张力的衰减和弹簧的失效，从而引发铁路安全事故。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种新型的补偿系统，从而可以克服上述缺陷。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种的线索张力补偿装置使用的线索张力监测器，当补偿器的张力发生变化时，能够立刻显现，帮助铁路巡检人员发现并采取应急措施，保证铁路运行的安全。

为实现上述目的，本发明提供了一种线索张力监测器，包括与线索一端连接的第一连接装置，与线索另一端连接的第二连接装置，以及设置在所述第一连接装置和所述第二连接装置中间的弹性元件，所述线索一端和另一端之间的张力的变化传递至所述第一连接装置和第二连接装置，导致所述弹性元件的尺寸变化，通过所述弹性元件的尺寸变化产生的所述第一连接装置和所述第二连接装置之间的位移监测所述线索的张力状态。

进一步，所述第一连接装置或所述第二连接装置上有标识，当所述第一连接装置和所述第二连接装置之间产生位移的时候，可以表示所述线索的张力状态。

进一步，所述第一连接装置为拉杆，所述拉杆的第一端连接所述线索的一端，所述拉杆的第二端穿过所述弹性元件与所述弹性元件的第二端接触，第二连接装置包括延伸件，所述第二连接装置的第一端延伸有连接件连接线索的另一端，所述延伸件位于所述第二连接装置的第二端，穿过弹性元件与所述弹性元件的第一端接触，所述弹性元件设置在所述延伸件的端面和所述拉杆的第二端之间，在线索张力的作用下，所述拉杆的第二端和所述延伸件的端面对弹簧施加压缩力。

进一步，所述拉杆的第二端为限位元件，位于所述弹性元件第二端的外部。

进一步，所述延伸件为圆柱形的套筒，所述弹性元件位于所述套筒的内部，套筒的端面位于所述弹性元件的外侧，对弹性元件的第一端限位。

在另一个实施例中，所述第一连接装置为拉杆，所述拉杆的第一端连接线索的一端，拉杆的第二端与弹性元件的第一端固定，第二连接装置的第一端连接线索的另一端，第二连接装置的第二端与所述弹性元件的第二端固定。

进一步，所述第二连接装置还包括一延伸件，朝弹簧方向延伸。

进一步，所述延伸件为圆柱形套筒，将所述弹簧置于其中，所述套筒的端面位于所述弹性元件的外侧，沿所述套筒的外周向内延伸，并留有所述拉杆活动的空间。

上述两个实施例均包括过载保护机构，保护弹性元件工作在弹性范围内。

在第一个实施例中，所述套筒内有台阶，阻挡拉杆的限位元件继续向前。

在另一个实施例中，所述拉杆的第二端的横截面大于所述套筒留给所述拉杆活动的空间。

在两个实施例中，所述标识设置在所述拉杆上，张力正常状态下，标识处于套筒内部，张力超出正常状态时，所述标识从所述套筒中拉出。

本发明所述弹性元件可以是拉伸弹簧、压缩弹簧、碟形弹簧、涡卷弹簧、板簧、液压簧、气压簧、记忆合金、或橡胶等。

另外在本发明中，所述标识为拉杆上标注的与拉杆颜色不同的环形线条，或安装在其上的醒目元件或标在拉杆上的刻度，标识张力不同的警戒状态。

本发明还提供了一种具有线索张力监测器的张力补偿装置，包括张力补偿器和与所述张力补偿器连接的前所述的线索张力监测器。

进一步，所述张力补偿器为弹簧式张力补偿器或液压式补偿器或气压式补偿器或吊坠式张力补偿装置。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的剖面图。

图2是本发明的一个较佳实施例的立体剖视图。

图3是本发明的一个较佳实施例的侧面示意图。

图4是本发明的另一个较佳实施例的侧面示意图。

图5是本发明应用于弹簧式补偿装置的示意图。

具体实施方式

如图1-3所示，本发明提供了一种线索张力监测器，包括与线索一端41连接的第一连接装置1，与线索另一端42连接的第二连接装置2，以及设置在所述第一连接装置和所述第二连接装置中间的弹性元件3，所述线索一端和另一端之间的张力的变化传递至所述第一连接装置和第二连接装置，导致所述弹性元件的尺寸变化，通过所述弹性元件的尺寸变化产生的所述第一连接装置和所述第二连接装置之间的位移监测所述线索的张力状态。所述第一连接装置或所述第二连接装置上有标识，当所述第一连接装置和所述第二连接装置之间产生位移的时候，可以表示，即轻易的得知线索的张力状态，当张力处于不正常区间的时候，可以采取行动避免危险的发生。其中线索一端是指连入线索的一端，可以是直接连接，也可以是非直接连接，而是通过挂钩等连接手段连接的；线索另一端是指线索需要连接的另一端，如另一段线索，墙面，固定装置，或张力补偿器的一端。

上述发明可以利用弹性元件的压缩力或拉伸力以达到弹性元件尺寸变化的目的。以压缩力来达到弹性元件尺寸变化的例子如下。

第一连接装置1为拉杆，所述拉杆的第一端11连接线索的一端41，所述拉杆的第二端12穿过所述弹性元件与所述弹性元件3的第二端接触32，第二连接装置2包括延伸件22，所述第二连接装置的第一端延伸有连接件21连接线索的另一端42，所述延伸件22位于所述第二连接装置的第二端，穿过弹性元件与所述弹性元件3的第一端31接触，所述弹性元件3设置在延伸件的端面和拉杆的第二端12之间，在线索张力的作用下，拉杆的第二端12和延伸件22的端面对弹簧施加压缩力，这时拉杆和套筒相对运动，从而使线索的张力状态可以被监测到。

具体地，拉杆的第二端12为限位元件，位于弹性元件的尾部即第二端32的外部，当线索在张力拉伸的状态下，限位元件可以将弹性元件的尾部向线索的一端压缩，而同时，所述延伸件为圆柱形的套筒，所述弹性元件位于所述套筒的内部，套筒的端面位于所述弹性元件的外侧，对弹性元件3的第一端31限位，当线索在张力拉伸的状态下，套筒的端面可以将弹性元件的第一端向线索的另一端压缩，当弹性元件压缩后，拉杆和套筒相对运动。其中，所述标识设置在所述拉杆上，张力正常状态下，标识处于套筒内部，张力超出正常状态时，所述标识从所述套筒中拉出，从而拉杆上的标识可见，表示线索张力处于危险状态，需要采用行动解除危险状态，避免造成严重后果。

在本发明中，弹性元件可以是任何可以在外力的作用下产生形变的元件，如，拉伸弹簧、压缩弹簧、碟形弹簧、涡卷弹簧、板簧、液压簧、气压簧、记忆合金、橡胶等。在本具体例子中，使用压缩弹簧作为一个示例。

拉杆为细长的杆状元件，可以穿过弹簧的中央到达弹簧的第二端32，而限位元件可以为横截面积大于拉杆，并且可以阻挡弹簧对其进行限位的元件，从而在线索张力的状态下对弹簧进行压缩。具体地，在本实施例中，限位元件为圆形，位于弹簧的第二端的外侧，与拉杆一起，形成一个T型截面。圆形的限位元件位于圆柱形的套筒中，套筒的端面沿套筒的外周向内延伸，将弹簧阻挡在内，但是留有拉杆活动的空间，从而拉杆在弹簧伸缩的状态下可以与套筒相对运动。

本发明有针对弹性元件具有过载保护机构6，即保护弹性元件工作在弹性范围区间。在本具体实施方式中，套筒内有台阶，可阻挡拉杆的限位元件继续向前，从而防止弹性元件的过度压缩，保证弹性元件在弹性范围内工作。

第一连接装置1即拉杆的第一端为圆环，可以和线索一端的锁扣固定连接。第二连接装置2的第一端为尾部伸出的圆环，可以和线索另一端的固定连接。

所述标识为拉杆上标注的与拉杆颜色不同的环形线条，或安装在其上的醒目元件或标在拉杆上的刻度，标识张力不同的警戒状态。本装置中的零件相对连接方式可以是螺纹连接、螺栓连接、焊接或为一个整体。

本发明利用弹性元件的拉伸力以达到弹性元件尺寸变化目的的例子如下。如图4所示，

第一连接装置1为拉杆，所述拉杆的第一端11连接线索的一端41，拉杆的第二端12与弹性元件的第一端31固定，第二连接装置2的第一端21连接线索的另一端42，第二连接装置2的第二端与所述弹性元件3的第二端32固定，在线索张力的作用下，拉杆的第二端12和第二连接装置的第二端对弹簧施加拉伸力，这时拉杆和第二连接装置2相对运动，从而使线索的张力状态可以被监测到。

具体地，第二连接装置2还包括一延伸件22，朝弹簧方向延伸，用于比对标识，确认张力状态。具体可为圆柱形套筒，将弹簧置于其中，可以对弹性元件形成保护。套筒的端面位于所述弹性元件的外侧，沿套筒的外周向内延伸，将弹簧阻挡在内，但是留有拉杆活动的空间。另外，拉杆上可以做出标识5，在在线索张力的作用下，拉杆从套筒中拉出，可以看到标识，从而可以容易的得知拉杆和套筒位置的变化，可以轻易的得知线索的张力状态，当张力处于不正常区间的时候，可以采取行动避免危险的发生。

本发明有针对弹性元件具有过载保护机构6，即保护弹性元件的弹性范围在可控的范围区间。在本例子中，过载保护机构体现为拉杆的第二端12的横截面大于套筒留给拉杆活动的空间，从而限制拉杆继续向外拉出，可以阻挡弹簧继续拉伸，从而将弹簧的拉伸限制在弹性范围内。

第一连接装置1即拉杆的第一端为圆环，可以和线索一端的锁扣固定连接。第二连接装置2的第一端21为尾部伸出的圆环，可以和线索另一端的固定连接。

标识可以为拉杆上标注的与拉杆颜色不同的环形线条。也可以为安装在其上的醒目元件。也可标有刻度，标识张力不同的警戒状态。本装置中的零件相对连接方式可以是螺纹连接、螺栓连接、焊接或为一个整体。

本发明可以应用在不同类型的张力补偿装置上，通过连接在所述张力补偿装置和线索之间，从而可以测量张力补偿装置的张力状态。比如吊坠式张力补偿装置，液压式补偿器，气压式补偿器，和弹簧式张力补偿装置。所以本发明还提供了一种具有线索张力监测器的张力补偿装置，包括线索张力监测器，与线索张力监测器连接的线索，和与张力监测器连接的张力补偿器7。

具体的，如图5所示，以弹簧张力补偿装置为例，上述张力补偿器为弹簧张力补偿器。所述弹簧张力补偿器包括双耳楔形线夹71和平衡板72，通过所述双耳楔形线夹71和平衡板72与线索张力监测器连接。弹簧张力补偿器还包括，固定销轴73，弹性储能组件74，补偿绳75，制动装置76，渐开线轮77。还可以包括滑轮78，弹性补偿器可以通过滑轮接入线索。

本发明张力监测器可以安装于图示处，位于双耳楔形线夹71和平衡板72与滑轮上面的补偿绳之间，补偿绳再通过滑轮连接线索，还可以安装于滑轮78下面的补偿绳与弹簧张力补偿器连接处，还可以安装于滑轮78与线索（或绝缘器）连接处之间，从而通过补偿绳测量张力补偿器的张力状态。

接触网承力索和接触线（即线索）通过弹簧补偿装置的补偿绳连接作用在渐开线槽轮上，当环境温度发生变化时，承力索和接触线受热胀冷缩作用尺寸也随着变化，此时渐开线轮驱动转轴上的弹簧组件。当环境温度下降时，承力索和接触线遇冷收缩时，弹簧组件释放，补偿绳开始沿渐开线槽轮向外伸长以补偿接触网的缩短量；当环境温度上升时，承力索和接触线遇热膨胀时，弹簧组件开始卷紧，补偿绳开始往渐开线槽轮上缠绕。这样用弹簧组件卷紧和释放所产生的扭力促使补偿绳缩短或伸长，进而始终保持承力索和接触线处于直线水平状态，保证接触网在长度变化时张力维持恒定。

进一步，如果安装上本发明的线索张力监测器，检修维护人员就可以很便利的根据张力监测器的显示标识来判断补偿器张力是否不正常，当发现张力监测器的标识显示的与正常工作状态不一致时，就表示补偿器系统的运行不正常，需要进行检修，从而达到避免危险的目的，而这种张力监测器是从未有过的技术，解决了长久未解决的技术问题。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (16)

1.一种线索张力监测器，其特征在于，包括与线索一端连接的第一连接装置，与线索另一端连接的第二连接装置，以及设置在所述第一连接装置和所述第二连接装置中间的弹性元件，所述线索一端和另一端之间的张力的变化传递至所述第一连接装置和第二连接装置，导致所述弹性元件的尺寸变化，通过所述弹性元件的尺寸变化产生的所述第一连接装置和所述第二连接装置之间的位移监测所述线索的张力状态。

2.如权利要求1所述的线索张力监测器，其特征在于，所述第一连接装置或所述第二连接装置上有标识，当所述第一连接装置和所述第二连接装置之间产生位移的时候，能够表示所述线索的张力状态。

3.如权利要求2所述的线索张力监测器，其特征在于，所述第一连接装置为拉杆，所述拉杆的第一端连接所述线索的一端，所述拉杆的第二端穿过所述弹性元件与所述弹性元件的第二端接触，第二连接装置包括延伸件，所述第二连接装置的第一端延伸有连接件连接线索的另一端，所述延伸件位于所述第二连接装置的第二端，穿过弹性元件与所述弹性元件的第一端接触，所述弹性元件设置在所述延伸件的端面和所述拉杆的第二端之间，在线索张力的作用下，所述拉杆的第二端和所述延伸件的端面对弹簧施加压缩力。

4.如权利要求3所述的线索张力监测器，其特征在于，所述拉杆的第二端为限位元件，位于所述弹性元件第二端的外部。

5.如权利要求4所述的线索张力监测器，其特征在于，所述延伸件为圆柱形的套筒，所述弹性元件位于所述套筒的内部，套筒的端面位于所述弹性元件的外侧，对弹性元件的第一端限位。

6.如权利要求2所述的线索张力监测器，其特征在于，所述第一连接装置为拉杆，所述拉杆的第一端连接线索的一端，拉杆的第二端与弹性元件的第一端固定，第二连接装置的第一端连接线索的另一端，第二连接装置的第二端与所述弹性元件的第二端固定。

7.如权利要求6所述的线索张力监测器，其特征在于，所述第二连接装置还包括一延伸件，朝弹簧方向延伸。

8.如权利要求7所述的线索张力监测器，其特征在于，所述延伸件为圆柱形套筒，将所述弹簧置于其中，所述套筒的端面位于所述弹性元件的外侧，沿所述套筒的外周向内延伸，并留有所述拉杆活动的空间。

9.如权利要求3或6所述的线索张力监测器，其特征在于，还包括过载保护机构，保护弹性元件工作在弹性范围内。

10.如权利要求5所述的线索张力监测器，其特征在于，所述套筒内有台阶，阻挡拉杆的限位元件继续向前。

11.如权利要求8所述的线索张力监测器，其特征在于，所述拉杆的第二端的横截面大于所述套筒留给所述拉杆活动的空间。

12.如权利要求5或8所述的线索张力监测器，其特征在于，所述标识设置在所述拉杆上，张力正常状态下，标识处于套筒内部，张力超出正常状态时，所述标识从所述套筒中拉出。

13.如权利要求1所述的线索张力监测器，其特征在于，所述弹性元件可以是拉伸弹簧、压缩弹簧、碟形弹簧、涡卷弹簧、板簧、液压簧、气压簧、记忆合金、或橡胶等。

14.如权利要求5或8所述的线索张力监测器，其特征在于，所述标识为拉杆上标注的与拉杆颜色不同的环形线条，或安装在其上的醒目元件或标在拉杆上的刻度，标识张力不同的警戒状态。

15.一种张力补偿装置，其特征在于，包括张力补偿器和与所述张力补偿器连接的如权利项1,2,3,4,5,6,7,8任一项所述的线索张力监测器。

16.如权利项15所述的张力补偿装置，其特征在于，所述张力补偿器为弹簧式张力补偿器或液压式补偿器或气压式补偿器或吊坠式张力补偿装置。