CN109131235A - 一种金属粉尘处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种金属粉尘处理装置及方法，装置包括：吸附模块，将电磁铁、电源、充磁开关和退磁开关封装为一体；电源为电磁铁提供工作所需的电能；充磁开关用于接通电源和电磁铁的正向充磁回路；退磁开关用于接通电源和电磁铁反向退磁回路；以及用于将吸附模块安装于列车的轮对侧面或轮对的挡泥板上的安装座。通过应用本发明，能够解决轨道交通列车底部金属粉尘侵入严重，电气箱使用寿命大大缩短，维修频次增加，存在巨大清理工作量的技术问题。

Description

一种金属粉尘处理装置及方法

技术领域

本发明涉及轨道交通装备技术领域，尤其是涉及一种轨道交通车辆金属粉尘处理装置及方法。

背景技术

当前，轨道交通技术已广泛应用于国内外，就目前国内各车辆段列车底部的运行环境来看，由轮对与钢轨摩擦导致的金属粉尘污染非常严重。金属粉尘污染对列车牵引逆变器、辅助变流器、滤波电抗器等电气箱体的影响非常大。在现阶段，全国各铁路车辆段的列车运行环境均存在大量金属粉末的情况，而列车底部带电的电气箱即使在较高防护等级下，也存在粉尘侵入严重的现象。对于国内进口的国外车辆也存在同样的情况。金属粉尘污染大大缩短了电气箱的使用寿命，增加了维修频次，导致电气设备存在巨大的清理工作量，这一技术问题急待解决。

在现有技术中，主要有以下文献与本申请相关：

现有技术1为株洲中车机电科技有限公司于2016年10月25日申请，并于2017年07月14日公告，公告号为CN206327359U的中国实用新型专利《一种金属粉尘吸附装置》。该实用新型公开了一种金属粉尘吸附装置，该金属粉尘吸附装置布置于列车的底部，并包括：布置于列车底部的安装骨架；布置于安装骨架一侧的浇注绕组，浇注绕组包括线圈；布置于安装骨架上的滤网，浇注绕组布置于滤网的周边，滤网用于通过线圈通电后产生的磁力吸附列车的车轮与轨道摩擦产生的金属粉尘。该实用新型采用的原理主要是电磁铁滤网进行金属粉尘吸附，然而此装置需单独安装，占用空间较大，而且退磁控制不便，车底安装数量较多，成本偏高。

现有技术2为中铁第四勘察设计院集团有限公司于2017年08月16日申请，并于2017年12月26日公开，公开号为CN107512246A的中国实用新型专利《一种轨道交通车辆底部吹扫系统》。该实用新型专利公开了一种轨道交通车辆底部吹扫系统，包括吸尘机、搬运车、导向轮、导向槽、吸尘口及空气软管，导向槽开设于车辆轮廓两侧地面上，导向轮的上方设有搬运车，搬运车内设有吸尘机，搬运车靠近车辆轮廓的一侧面上设有吸尘口，搬运车的一角设有空气软管。本实用新型的轨道交通车辆底部吹扫系统，可在每个工位形成相对封闭的小空间，达到较好的吸尘效果，防止吹扫作业时产生的灰尘扩散。但是，该实用新型是一个过于庞大的系统，不但结构复杂、成本高昂，使用、维护都较为困难。该实用新型主要是针对非金属粉尘处理，而非金属粉尘对于车底电气设备并没有较大的影响。

因此，提出一种结构简单、成本低廉、安装方便、控制灵活的金属粉尘处理装置及方法成为当前亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种金属粉尘处理装置及方法，以解决轨道交通列车底部金属粉尘侵入严重，电气箱使用寿命大大缩短，维修频次增加，存在巨大清理工作量的技术问题。

为了实现上述目的，本发明具体提供了一种金属粉尘处理装置的技术实现方案，金属粉尘处理装置，包括：

吸附模块，将电磁铁、电源、充磁开关和退磁开关封装为一体；

所述电源为所述电磁铁提供工作所需的电能；

所述充磁开关用于接通所述电源和电磁铁的正向充磁回路；

所述退磁开关用于接通所述电源和电磁铁的反向退磁回路；

以及用于将所述吸附模块安装于列车的轮对侧面或所述轮对的挡泥板上的安装座。

进一步的，当所述电源对电磁铁进行正向充磁时，所述电磁铁磁化所述轮对或挡泥板，所述轮对产生的金属粉尘直接被吸附于轮对的侧面或被吸附于所述挡泥板上。

进一步的，当所述电源对电磁铁进行反向退磁时，被吸附于所述轮对的侧面或所述挡泥板上金属粉尘掉落。

进一步的，当列车运行，所述轮对运动时，所述电源对电磁铁进行正向充磁。

进一步的，当所述列车停库，所述轮对停止运动时，所述电源对电磁铁进行反向退磁。

进一步的，所述充磁开关进一步包括第一充磁开关和第二充磁开关，所述第一充磁开关和第二充磁开关均为常闭开关。所述退磁开关进一步包括第一退磁开关和第二退磁开关，所述第一退磁开关和第二退磁开关均为常开开关。

当所述第一充磁开关、第二充磁开关闭合时，所述第一退磁开关、第二退磁开关断开，正向充磁回路接通。所述电源的电流自正极经所述第一充磁开关正向流入电磁铁，再经所述第二充磁开关回流至所述电源的负极，所述电磁铁充磁。

当所述第一退磁开关、第二退磁开关闭合时，所述第一充磁开关、第二充磁开关断开，反向退磁回路接通。所述电源的电流自正极经所述第二退磁开关反向流入电磁铁，再经所述第一退磁开关回流至所述电源的负极，所述电磁铁退磁。

优选的，所述金属粉尘处理装置还包括封装于吸附模块，并与所述电磁铁串联，用于调节所述电磁铁的正向充磁电流或反向退磁电流的可调电阻。

优选的，所述金属粉尘处理装置还包括封装于吸附模块，并与所述电源串联，用于指示所述电源工作状态的指示灯。

本发明还另外具体提供了一种金属粉尘处理方法的技术实现方案，金属粉尘处理方法，包括以下步骤：

A)将电磁铁、电源、充磁开关和退磁开关封装为一体化的吸附模块；

B)通过安装座将所述吸附模块安装于轮对的侧面或所述轮对的挡泥板上；

C)当列车运行，所述轮对运动时，所述电源对电磁铁进行正向充磁，所述电磁铁磁化所述轮对或挡泥板，所述轮对产生的金属粉尘直接被吸附于列车的轮对侧面或被吸附于所述挡泥板上；

D)当所述列车停库，所述轮对停止运动时，所述电源对电磁铁进行反向退磁，被吸附于所述轮对的侧面或所述挡泥板上的金属粉尘掉落。

进一步的，所述充磁开关进一步包括第一充磁开关和第二充磁开关，所述第一充磁开关和第二充磁开关均采用常闭开关。所述退磁开关进一步包括第一退磁开关和第二退磁开关，所述第一退磁开关和第二退磁开关均采用常开开关。

当所述第一充磁开关、第二充磁开关闭合时，所述第一退磁开关、第二退磁开关断开，正向充磁回路接通。所述电源的电流自正极经所述第一充磁开关正向流入电磁铁，再经所述第二充磁开关回流至所述电源的负极，所述电磁铁充磁。

当所述第一退磁开关、第二退磁开关闭合时，所述第一充磁开关、第二充磁开关断开，反向退磁回路接通。所述电源的电流自正极经所述第二退磁开关反向流入电磁铁，再经所述第一退磁开关回流至所述电源的负极，所述电磁铁退磁。

优选的，通过将所述电磁铁与一可调电阻串联以调节所述电磁铁的正向充磁电流或反向退磁电流。

优选的，通过将所述电源与一指示灯串联以指示所述电源的工作状态。

通过实施上述本发明提供的金属粉尘处理装置及方法的技术方案，具有如下有益效果：

(1)本发明能够大幅减轻列车底部电气设备的金属粉尘入侵污染，可以有效降低电气设备维护费用，并减少人工作业频次；

(2)本发明能够优化列车底部电气设备运行工况，从而大幅提高设备的可靠性能以及使用寿命；

(3)本发明能够有效控制轮对与轨道摩擦产生的金属粉尘污染并将其收集，同时充磁和退磁控制简单、方便，且充磁和退磁电流大小容易控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的实施例。

图1是本发明金属粉尘处理装置一种具体实施例的外形结构示意主视图；

图2是本发明金属粉尘处理装置一种具体实施例的外形结构示意侧视图；

图3是本发明金属粉尘处理装置一种具体实施例的控制电路结构示意图；

图4是本发明金属粉尘处理装置一种具体实施例的安装结构示意图；

图5是本发明金属粉尘处理装置另一种具体实施例的安装结构示意图；

图6是本发明金属粉尘处理装置第三种具体实施例的控制电路结构示意图；

图中：1-吸附模块，2-安装座，3-充磁开关，4-退磁开关，5-指示灯，6-轮对，7-挡泥板，10-金属粉尘处理装置，21-电磁铁，22-电源。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1至附图6所示，给出了本发明金属粉尘处理装置及方法的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

如附图1至附图3所示，一种金属粉尘处理装置的实施例，金属粉尘处理装置10具体包括：

吸附模块1，将电磁铁21、电源22、充磁开关3和退磁开关4封装为一体；

电源22为电磁铁21提供工作所需的电能；

充磁开关3用于接通电源22和电磁铁21的正向充磁回路；

退磁开关4用于接通电源22和电磁铁21的反向退磁回路，改变电磁铁21的电流方向；

以及位于吸附模块1的安装底部，用于将吸附模块1固定于列车的轮对6(轮对6采用碳钢材料，为一种优良的导磁材料)侧面的安装座2。

其中，电源22采用直流供电方式。充磁开关3、退磁开关4除了采用机械开关控制方式之外，还可以采用无线遥控控制方式。

如附图4所示，在列车的轮对6侧面安装有3个金属粉尘处理装置10，以增强轮对6的磁化效果。由轮对6与轨道摩擦产生的金属粉尘通过轮对6的轮缘直接被吸附在轮对6的侧面，大大缩短了金属粉尘的吸附作用距离。经试验和具体应用验证，对金属粉尘的吸附效果非常明显，极大地优化了轨道交通车辆底部的电气运行环境。

当列车运行，轮对6运动时，电源22对电磁铁21进行正向充磁。当电源22对电磁铁21进行正向充磁时，电磁铁21磁化轮对6，轮对6产生的金属粉尘直接被吸附于轮对6的侧面。当列车停库，轮对6停止运动时，可以通过将金属粉尘处理装置10手动断电使金属粉尘脱落。为了进一步加强金属粉尘脱落的速度和效果，可以通过电源22对电磁铁21进行手动反向退磁，当电源22对电磁铁21进行反向退磁时，被吸附于轮对6的侧面的金属粉尘掉落。

如附图3所示，充磁开关3进一步包括第一充磁开关K3和第二充磁开关K4，第一充磁开关K3和第二充磁开关K4均为常闭开关。退磁开关4进一步包括第一退磁开关K1和第二退磁开关K2，第一退磁开关K1和第二退磁开关K2均为常开开关。当第一充磁开关K3、第二充磁开关K4闭合时，第一退磁开关K1、第二退磁开关K2断开，正向充磁回路接通。电源22的电流自正极经第一充磁开关K3正向流入电磁铁21，再经第二充磁开关K4回流至电源22的负极，电磁铁21充磁。当第一退磁开关K1、第二退磁开关K2闭合时，第一充磁开关K3、第二充磁开关K4断开，反向退磁回路接通。电源22的电流自正极经第二退磁开关K2反向流入电磁铁21，再经第一退磁开关K1回流至电源22的负极，电磁铁21退磁。

实施例2

另一种金属粉尘处理装置的实施例，金属粉尘处理装置10具体包括：

吸附模块1，将电磁铁21、电源22、充磁开关3和退磁开关4封装为一体；

电源22为电磁铁21提供工作所需的电能；

充磁开关3用于接通电源22和电磁铁21的正向充磁回路；

退磁开关4用于接通电源22和电磁铁21的反向退磁回路，改变电磁铁21的电流方向；

以及位于吸附模块1的安装底部，用于将吸附模块1固定于轮对6的挡泥板7上的安装座2。

如附图5所示，与实施例1不同的是，本实施例中，在轮对6沿列车行驶的前、后方向各设置有一块挡泥板7，在挡泥板7的底部设置有金属粉尘处理装置10，挡泥板7采用易于磁化的软磁材料。由轮对6与轨道摩擦产生的金属粉尘通过轮对6的轮缘直接被吸附在挡泥板7上，大大缩短了金属粉尘的吸附作用距离。经试验和具体应用验证，对金属粉尘的吸附效果非常明显，极大地优化了轨道交通车辆底部的电气运行环境。

当列车运行，轮对6运动时，电源22对电磁铁21进行正向充磁。当电源22对电磁铁21进行正向充磁时，电磁铁21磁化挡泥板7，轮对6产生的金属粉尘直接被吸附于挡泥板7上。当列车停库，轮对6停止运动时，可以通过将金属粉尘处理装置10手动断电使金属粉尘脱落。为了进一步加强金属粉尘脱落的速度和效果，可以通过电源22对电磁铁21进行手动反向退磁，当电源22对电磁铁21进行反向退磁时，被吸附于挡泥板7上的金属粉尘掉落。

实施例3

如附图6所示，在实施例1和2的基础上，金属粉尘处理装置10还进一步包括封装于吸附模块1，并与电磁铁21串联，用于调节电磁铁21的正向充磁电流或反向退磁电流的可调电阻VR。通过增加可调电阻VR，可以十分方便地控制正向充磁电流或反向退磁电流的大小，既不会因为电磁力偏大而导致其它钢铁材质的金属物质被吸附导致轮对6出现异常而引起故障，又不会因为电磁力偏小而导致连磨损的金属粉末都无法吸附至轮对6的端面或挡泥板7上。金属粉尘处理装置10还进一步包括封装于吸附模块1，并与电源22串联，用于指示电源22工作状态的指示灯5。

实施例4

一种金属粉尘处理方法的实施例，具体包括以下步骤：

A)将电磁铁21、电源22、充磁开关3和退磁开关4封装为一体化的吸附模块1；

B)通过安装座2将吸附模块1安装于轮对6的侧面或轮对6的挡泥板7上；

C)当列车运行，轮对6运动时，电源22对电磁铁21进行正向充磁，电磁铁21磁化轮对6或挡泥板7，轮对6产生的金属粉尘直接被吸附于轮对6的侧面或被吸附于挡泥板7上；

D)当列车停库，轮对6停止运动时，电源22对电磁铁21进行反向退磁，被吸附于轮对6的侧面或挡泥板7上的金属粉尘掉落。

充磁开关3进一步包括第一充磁开关K3和第二充磁开关K4，第一充磁开关K3和第二充磁开关K4均采用常闭开关。退磁开关4进一步包括第一退磁开关K1和第二退磁开关K2，第一退磁开关K1和第二退磁开关K2均采用常开开关。当第一充磁开关K3、第二充磁开关K4闭合时，第一退磁开关K1、第二退磁开关K2断开，正向充磁回路接通。电源22的电流自正极经第一充磁开关K3正向流入电磁铁21，再经第二充磁开关K4回流至电源22的负极，电磁铁21充磁。当第一退磁开关K1、第二退磁开关K2闭合时，第一充磁开关K3、第二充磁开关K4断开，反向退磁回路接通。电源22的电流自正极经第二退磁开关K2反向流入电磁铁21，再经第一退磁开关K1回流至电源22的负极，电磁铁21退磁。

作为一种较佳的具体实施例，通过将电磁铁21与一可调电阻VR串联以调节电磁铁21的正向充磁电流或反向退磁电流。

作为一种较佳的具体实施例，通过将电源22与一指示灯5串联以指示电源22的工作状态。

本发明具体实施例描述的金属粉尘处理装置及方法利用电磁铁21磁化软磁材料对轮对6与轨道摩擦产生的金属粉尘进行吸附，金属粉尘能沿轮对6的摩擦面(轮缘)直接吸附至轮对6的端面(侧面)，并将充磁、退磁控制开关与电磁铁21，以及电源22集成为一体形成专用的吸附模块1。其充磁开关3可以控制电磁铁21的电源通断，退磁开关4用来改变电磁铁21的电流输入方向，通过反向充磁而达到退磁效果。

通过实施本发明具体实施例描述的金属粉尘处理装置及方法的技术方案，能够产生如下技术效果：

(1)本发明具体实施例描述的金属粉尘处理装置及方法能够大幅减轻列车底部电气设备的金属粉尘入侵污染，可以有效降低电气设备维护费用，并减少人工作业频次；

(2)本发明具体实施例描述的金属粉尘处理装置及方法能够优化列车底部电气设备运行工况，从而大幅提高设备的可靠性能以及使用寿命；

(3)本发明具体实施例描述的金属粉尘处理装置及方法能够有效控制轮对与轨道摩擦产生的金属粉尘污染并将其收集，同时充磁和退磁控制简单、方便，且充磁和退磁电流大小容易控制。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (12)

1.一种金属粉尘处理装置，其特征在于，包括：

吸附模块(1)，将电磁铁(21)、电源(22)、充磁开关(3)和退磁开关(4)封装为一体；

所述电源(22)为所述电磁铁(21)提供工作所需的电能；

所述充磁开关(3)用于接通所述电源(22)和电磁铁(21)的正向充磁回路；

所述退磁开关(4)用于接通所述电源(22)和电磁铁(21)的反向退磁回路；

以及用于将所述吸附模块(1)安装于列车的轮对(6)侧面或所述轮对(6)的挡泥板(7)上的安装座(2)。

2.根据权利要求1所述的金属粉尘处理装置，其特征在于：当所述电源(22)对电磁铁(21)进行正向充磁时，所述电磁铁(21)磁化所述轮对(6)或挡泥板(7)，所述轮对(6)产生的金属粉尘直接被吸附于轮对(6)的侧面或被吸附于所述挡泥板(7)上。

3.根据权利要求2所述的金属粉尘处理装置，其特征在于：当所述电源(22)对电磁铁(21)进行反向退磁时，被吸附于所述轮对(6)的侧面或所述挡泥板(7)上金属粉尘掉落。

4.根据权利要求1至3任一项所述的金属粉尘处理装置，其特征在于：当列车运行，所述轮对(6)运动时，所述电源(22)对电磁铁(21)进行正向充磁。

5.根据权利要求4所述的金属粉尘处理装置，其特征在于：当所述列车停库，所述轮对(6)停止运动时，所述电源(22)对电磁铁(21)进行反向退磁。

6.根据权利要求1、2、3或5任一项所述的金属粉尘处理装置，其特征在于：

所述充磁开关(3)进一步包括第一充磁开关(K3)和第二充磁开关(K4)，所述第一充磁开关(K3)和第二充磁开关(K4)均为常闭开关；

所述退磁开关(4)进一步包括第一退磁开关(K1)和第二退磁开关(K2)，所述第一退磁开关(K1)和第二退磁开关(K2)均为常开开关；

当所述第一充磁开关(K3)、第二充磁开关(K4)闭合时，所述第一退磁开关(K1)、第二退磁开关(K2)断开，正向充磁回路接通；所述电源(22)的电流自正极经所述第一充磁开关(K3)正向流入电磁铁(21)，再经所述第二充磁开关(K4)回流至所述电源(22)的负极，所述电磁铁(21)充磁；

当所述第一退磁开关(K1)、第二退磁开关(K2)闭合时，所述第一充磁开关(K3)、第二充磁开关(K4)断开，反向退磁回路接通；所述电源(22)的电流自正极经所述第二退磁开关(K2)反向流入电磁铁(21)，再经所述第一退磁开关(K1)回流至所述电源(22)的负极，所述电磁铁(21)退磁。

7.根据权利要求6所述的金属粉尘处理装置，其特征在于：所述金属粉尘处理装置(10)还包括封装于吸附模块(1)，并与所述电磁铁(21)串联，用于调节所述电磁铁(21)的正向充磁电流或反向退磁电流的可调电阻(VR)。

8.根据权利要求7所述的金属粉尘处理装置，其特征在于：所述金属粉尘处理装置(10)还包括封装于吸附模块(1)，并与所述电源(22)串联，用于指示所述电源(22)工作状态的指示灯(5)。

9.一种金属粉尘处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

A)将电磁铁(21)、电源(22)、充磁开关(3)和退磁开关(4)封装为一体化的吸附模块(1)；

B)通过安装座(2)将所述吸附模块(1)安装于列车的轮对(6)侧面或所述轮对(6)的挡泥板(7)上；

C)当列车运行，所述轮对(6)运动时，所述电源(22)对电磁铁(21)进行正向充磁，所述电磁铁(21)磁化所述轮对(6)或挡泥板(7)，所述轮对(6)产生的金属粉尘直接被吸附于轮对(6)的侧面或被吸附于所述挡泥板(7)上；

D)当所述列车停库，所述轮对(6)停止运动时，所述电源(22)对电磁铁(21)进行反向退磁，被吸附于所述轮对(6)的侧面或所述挡泥板(7)上的金属粉尘掉落。

10.根据权利要求9所述的金属粉尘处理方法，其特征在于：所述充磁开关(3)进一步包括第一充磁开关(K3)和第二充磁开关(K4)，所述第一充磁开关(K3)和第二充磁开关(K4)均采用常闭开关；所述退磁开关(4)进一步包括第一退磁开关(K1)和第二退磁开关(K2)，所述第一退磁开关(K1)和第二退磁开关(K2)均采用常开开关；

当所述第一充磁开关(K3)、第二充磁开关(K4)闭合时，所述第一退磁开关(K1)、第二退磁开关(K2)断开，正向充磁回路接通；所述电源(22)的电流自正极经所述第一充磁开关(K3)正向流入电磁铁(21)，再经所述第二充磁开关(K4)回流至所述电源(22)的负极，所述电磁铁(21)充磁；

当所述第一退磁开关(K1)、第二退磁开关(K2)闭合时，所述第一充磁开关(K3)、第二充磁开关(K4)断开，反向退磁回路接通；所述电源(22)的电流自正极经所述第二退磁开关(K2)反向流入电磁铁(21)，再经所述第一退磁开关(K1)回流至所述电源(22)的负极，所述电磁铁(21)退磁。

11.根据权利要求9或10所述的金属粉尘处理方法，其特征在于：通过将所述电磁铁(21)与一可调电阻(VR)串联以调节所述电磁铁(21)的正向充磁电流或反向退磁电流。

12.根据权利要求11所述的金属粉尘处理方法，其特征在于：通过将所述电源(22)与一指示灯(5)串联以指示所述电源(22)的工作状态。