CN1390733A - 电力机车受电弓防刮弓保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电力机车用受电弓保护装置，该装置包括检测子系统、信号转换子系统、事故降弓子系统、弓头气源子系统和正常升降弓子系统。采用了滑板掉块保护、打弓角保护和弓头横向偏摆过限保护三重安全保护措施，为弓网安全运行提供了保障，该装置造价较之国内外同类产品低，因而具有很高的推广价值。

Description

电力机车受电弓防刮弓保护装置

技术领域

本发明涉及一种电力机车用受电弓保护装置。

技术背景

受电弓在运行中，刮弓、刮网的事故时有发生，究其原因，弓、网两方面原因皆有：对弓而言，以弓头滑板的偶发缺陷造成的事故为多；对网而言，以硬点打坏滑板及线叉处非工作支过低打弓角为多。因为网方面的毛病通常也是偶发的和不可预测的，故为防止这类事故，通常是在弓上作文章，国外的产品一般在弓上加装防刮弓保护装置，但这些产品通常造价昂贵，不利于大规模推广应用。

本发明的目的是提供一种能够克服刮弓、刮网事故，而且造价低廉的受电弓保护装置。

发明内容

本发明的目的是这样实现的：

本装置共有五个子系统：

检测子系统，包括，通气弓头、极限位置保护元件和位移传感器；

信号转换子系统，包括压差继电器、受电弓保护中间继电器和三位五通电控气阀。

事故降弓子系统，包括气控截止阀、溢流阀和排气节流阀。

弓头气源子系统，包括过滤减压阀、节流阀、高压绝缘管、阀门四元件组成。

正常升降弓的子系统，包括快速升弓阀、快速排气阀和节流阀。

作为对本发明的进一步改进，通气弓头的滑板下方装有汇气管，在汇气管的气孔上用带有O型圈的气塞密封，滑板压在其上，当滑板掉块时，气塞弹出放气。

作为对本发明的改进，弓角处的通气保护元件，上部是易断的气塞帽盖，下面通气，当接触导线滑到此位时，易断气帽盖断裂、放气。

附图说明

以下结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

附图1为本发明的气路原理图；

附图2为本发明的电路原理图；

附图3为本发明的通气弓头结构示意图；

附图4为本发明的极限位置保护元件结构示意图；

附图5为本发明的位移传感器结构示意图；

附图6为本发明的压差继电器结构示意图；

附图7为本发明的事故降弓执行子系统结构示意图；

附图8为本发明的正常升降弓控制子系统结构示意图；

附图9为本发明的弓头支撑与平衡方式结构示意图。

具体实施例

如附图1、2所示，受电弓刮弓保护装置包括5个子系统：

1、检测子系统(JC)

包括通气弓头110、极限位置保护元件120和位移传感器130。

通气弓头110，如附图3所示，是由滑板111、滑板托112、汇气管115、气塞套113、气塞114等元件组成。

滑板111下方平底孔，汇气管115采用薄壁金属管制成。其上焊有多个气塞套113，中装有气塞114，气塞114上装有耐温耐油橡胶O型圈，机车运行时，汇气管115和气塞114中都充有压缩空气，气塞114在气压作用下，向上顶住滑板111底孔，因气塞114上有O型圈密封，压缩空气不至泄出。运行中若滑板111被打坏掉块时，则气塞114在压缩空气作用下弹出，通气弓头110中压缩空气被放出，保护将依次被投入。

滑板111和汇气管115用螺钉固定在滑板托112上，成为一个可拆装的整体，其好处是当滑板损坏或磨耗到限时，仅更换滑板111就可以了，而滑板托112和汇气管115还可继续使用，降低了运用成本，因为传统的产品是三位一体的结构，滑板111坏了，必须全部更换。

本装置可用整条的滑板，比如1250mm长的，亦可用分段的滑板，比如5条各250mm长的，以后者为最佳，因为若滑板111打坏，只换下损坏者即可，余者还可再用，进一步节省了运用成本，而用整条时，则必须全换。

极限位置保护元件120，见图4，主要由连接座121和易断帽122等零件组成，它装在通气弓头110的弧角125下方，用螺母123将连接座121紧固在弧角125上，连接座121是中空的，其左下方外接气管，接进压缩空气，其右上方旋入易断帽122，易断帽122车有薄弱槽124，一旦因接触网故障，接触导线滑到并碰到易断帽122位时，易断帽122将从薄弱槽124处断裂放气，保护将依次投入。

位移传感器130，见图5，该元件的上部为顶针131，通过轴与受电弓的平衡杆132固定连接。元件的下部通过铰链与受电弓的推杆相连，铰链在实际的水平方向上可视为不可动的刚体，而在实际的纵向(是可以转动的。A轴与它正好相反，在水平方向上可转动，而在纵向不可转动。

当平衡杆132随着弓头110水平摆动时，顶针131将绕轴随平衡杆132一起转动，令前者的摆动量为D，后者为d，d的大小取决于平衡杆总长L，顶针至气塞133凹槽的距离L1及B铰链至气塞凹槽的距离L2，当L、L2一定时，则L1越大，d越大，当L1也确定后，d的大小正比于D的大小。

顶针的左侧是气塞133，其上带有密封O型圈，右端面加工有凹槽，气室和弹簧等零件。压缩空气通过进气口进入气室，与弹簧一道向左推气塞133，顶住顶针131，使其不能转动。

当出现滑板111掉块的偶发故障时，接触导线将卡在滑板缺口中，机车在行进中，弓头将随接触导线而横向摆动，弓头将在反弹力的作用下钻入接触导线与承力索之间，造成弓、网俱损的大事故。

本元件的作用在于，当弓头偏摆过限时(比如D≥200mm)，顶针131转动量d亦将过限(比如≥10mm)，它将偏出气塞凹槽，于是气塞133弹出、放气，保护将依次投入。

2、转换子系统(ZH)

这一子系统将检测子系统送来的气信号转换为电信号，司机控制指令与本保护装置的接口也设在此处。其结构包括压差继电器210、受电弓保护中间继电器220和电控气阀230。

压差继电器210，见图6：

如前所述，该元件是气—电信号转换的关键元件。它的主体是一个小气缸，中间为勾贝211，勾贝211的上方的通气孔接检测子系统，勾贝211下方的通气孔接弓头气源。

在未通气时，勾贝211在弹簧力的作用下，处于下面止档的位置，行程开关接点处断开位。通气后，勾贝211上下方同时有气，且压力均衡，勾贝211仍处止挡位。当检测子系统的三个元件之一动作放气时，勾贝211上方气压下降，当下降至勾贝211上方空气残压加弹簧力小于下方的气压作用力时，勾贝211向上运动，解除行程开关的约束力，其接点接通，完成气—电信号转换。

气缸的右侧接有节流阀，其作用是减缓勾贝211下方的排气速度，。

见图2，当压差继电器210的常开联锁闭合后，110V直流控制电源通过常开接点，使中间继电器220线圈得电，继电器的常开联锁闭合，线圈自锁。同时与中间继电器220线圈并联的电控气阀线圈亦得电，A气路得气，为故障降弓子系统提供了气源。中间继电器的常闭联锁断开，切断了电控气阀230的线圈电源，电控气阀230停止B气路供气，且将受电弓气缸的气路转通大气O。

中间继电器220的SB2常开联锁可送至“主断路器断”电路，切断机车高压电源；SB3常开接点可接至机车运行监控器，显示并记录受电弓已出现的自动降弓信息。

中间继电器220设有多个常开、常闭接点，可视需要而接出。

3、事故降弓执行子系统(SJ)，见图7：

该子系统含气控截止阀310、溢流阀320和排气节流阀330。

当上述的电控气阀的DCb线圈得电后A气路(即自动降弓气路)得气，气控截止阀的左侧得气，勾贝211右移，截止阀331右移，打开阀座，使原弓气缸的气压首先顶开溢流阀320的阀芯，通往大气，此气路口径大，故排气速度快，受电弓迅速降下。气缸中气压下降到一定值后，溢流阀320关闭，中止大气路排气，余气由排气节流阀330的缩孔徐徐排往大气，减缓排气速度，以防受电弓降下时过分冲击底架。适当地调节溢流阀320和排气节流阀330的调整螺钉，可改变降弓的速度及特性。

4、气源子系统(QY)，见图1。

该子系统由阀门FM、过滤减压阀GJ、高压绝缘管(GJG)和节流阀JL2四个元件组成。

阀门FM的作用有二：一是当检测子系统等有故障时，关闭气源；二是在测气密性时用作隔离子系统之用。

GJG是连接高低压侧压缩空气的管路，它应能承受25KV的工频高压有关的考核，材质应纯正，以防表面爬电。

JL2并联在YCJ旁，其作用已述于前。

5、正常升降弓控制子系统(ZJ)，见图8：

该子系统由节流阀510、快速排气阀520和快速升弓阀530三元件组成，而快速升弓阀530本身是一个单向阀531和一个限压切断阀532的组合体。

本装置研制了的升弓调整速环节，其原理为：升弓时，B气路得气，顶开单向阀531的阀芯，进入限压切断阀532的柱塞533下方，通过其上的大孔及全部开启的柱塞套534上的系列小孔(其通气总面积等同于柱塞533上的大孔面积)，进入气缸，因气路大，故初始进气快，初始升弓快。当气压升至大于533上方的弹簧力时，ZS上移，逐次关闭534上的小孔，直到全部关闭。此后，通路B中的压缩空气，只通过上述的节流阀510缩孔缓缓进入气缸，受电弓后期升弓缓慢，以避免过分冲击接触网。

该快升阀530的技术特点是：柱塞套534上开有系列小孔，而不是仅开一个大孔，其目的在于：当柱塞533上移时，是逐个关闭小孔，进气速度逐步减小。如果只开一个大孔，当柱塞533上移时，将瞬间关闭，在升弓过程中将引起受电弓气缸勾贝的反弹及受电弓弓头的反弹。

在支承方面，本发明采用“圆簧+阻尼”的支承方式。如附图9所示：宽弓头的两条滑板上，各装了一对弹簧盒611和一个空气阻尼器612，使其各成为一个独立悬挂的滑条。其特点是，将普遍采用的一个弓头分解为两个相对独立的子弓头，它们共用一个弓架升起，换言之，子弓头的归算质量仅相当于原来的一半——这就是这种方式的实用意义。

本发明采用了三重安全保护措施，滑板掉块保护、打弓角保护和弓头横向偏摆过限保护，为弓网安全运行提供了保障，而且造价较之国内外同类产品低。因而具有很高的推广价值。

Claims (8)

1、一种电力机车受电弓刮弓保护装置，其特征在于：该装置包括检测子系统、信号转换子系统、事故降弓子系统、弓头气源子系统和正常升降弓子系统：

检测子系统，包括，通气弓头(110)、极限位置保护元件(120)和位移传感器(130)；

信号转换子系统，包括压差继电器(210)、受电弓保护中间继电器(220)和三位五通电控气阀(230)；

事故降弓子系统，包括气控截止阀(310)、溢流阀(320)和排气节流阀(330)；

弓头气源子系统，包括过滤减压阀(410)、节流阀(420)、高压绝缘管(430)、阀门(440)四元件组成了；

正常升降弓的子系统，包括快速升弓阀(510)、快速排气阀(520)和节流阀(530)。

2、根据权利1所述的一种电力机车受电弓刮弓保护装置，其特征在于：通气弓头(110)是由滑板(111)、滑板托(112)、气塞套(113)、气塞(114)、汇气管(115)等元件组成，滑板(111)和汇气管(115)用螺钉固定在滑板托(112)上。

3、根据权利1所述的一种电力机车受电弓刮弓保护装置，其特征在于：通气弓头(110)的滑板(111)下方装有汇气管(115)，在汇气管(115)的气孔上用带有O型圈的气塞(114)密封，滑板(111)压在其上。

4、根据权利1所述的一种电力机车受电弓刮弓保护装置，其特征在于：极限位置保护(120)元件，主要由连接座(121)和易断帽(122)等零件组成，它装在通气弓头(110)的弧角下方，用螺母(123)将连接座(121)紧固在通气弓头(110)的弧角上，易断帽(122)下方车有薄弱槽(124)。

5、根据权利1所述的一种电力机车受电弓刮弓保护装置，其特征在于：所述的位移传感器(130)的上部为顶针(131)，通过轴与受电弓的平衡杆(132)固定连接，下部通过铰链与受电弓的推杆相连，该铰链在实际的水平方向上为可视为不可动的刚体，而在实际的纵向是可以转动的。

6、根据权利1所述的一种电力机车受电弓刮弓保护装置，其特征在于：所述的压差继电器(210)主体是一个小气缸，中间为勾贝(211)，勾贝(211)上方的通气孔接检测子系统，勾贝(211)下方的通气孔接弓头气源。

7、根据权利1所述的一种电力机车受电弓刮弓保护装置，其特征在于：所述的快速升弓阀(530)为一单向阀(531)和一个限压切断阀(532)的组合体，限压切断阀(532)的柱塞柱塞套(533)上开有数个小孔。

8、根据权利1所述的一种电力机车受电弓刮弓保护装置，其特征在于：所述的滑板(111)以弹簧(611)和空气阻尼器(612)方式支撑。

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