HU180760B - Explosion-proof energy supply system for diesel locomotives - Google Patents

Description

2

A találmány tárgya Diesel-mozdony robbanás védeti energiaellátási rendszerének a kialakítására, így főerőátviteli és segédüzemi fogyasztóberendezéseinek to vábbá vezérlő-, ellenőrző-, védelmi- és visszajelző berendezéseinek a robbanásvédett működtetésére vonatkozik. Robbanásveszélyes szabadtéri környezetben csak olyan Diesel-mozdonyok üzemeltethetők, amelyek maradéktalanul kielégítik a szigorú hatósági, biztonságtechnikai követelményeket. Itt ugyanis robbanást okozhatnak az éghető gázok, vagy folyadékok gőzei, szilárd anyagok oxidációra hajlamos porai, továbbá a kifejezetten robbanó-anyagok. A Diesel-mozdony szokásos, normális kivitelű energiaellátási rendszerének a felépítése és működése—kedvezőtlenül—jellegzetesen olyan, hogy robbanásveszélyes környezetben számos tényleges és potenciális veszélynek a forrása. Energiatermelő erőgépe ugyanis Diesel-motor, amelynek az égésterében már a befecskendezés előtt is kb. 700—900 °C levegőhőmérséklet, azt követően pedig kb. 1800—2000 °C égési hőmérséklet alakul ki, ugyanakkor a legszigorúbb követelmények maximálisan 100—200 °C hőmérsékletű kipufogó gázokat és felületeket tűrnek csak meg. A Diesel-motor hasznosítható mechanikai energiájának kb. 90%-át az ún. főerőátviteli rendszer juttatja el a vontatási funkció teljesítését biztosító legnagyobb fogyasztóberendezésekhez (hajtott kerékpárok, ill. vonóhorog), többszöri átalakítás után azt végül ismét mechanikai energiává visszaalakítva. A fennmaradó kb. 10%-ot az ún. segédüzemi átviteli rendszer továbbítja az egyes segédüzemi fogyasztóberendezésekhez (légsű180760 rítő, hűtőventillátor, energiatároló telep töltésére szolgáló áramfejlesztő, stb.), de ebből kell fedezni a Dieselmozdony különféle vezérlőberendezéseinek az energia igényét is. Ellentétben a főerőátvitelben továbbított kb. 5 90%-os’ hányaddal, ez a kb. 10%-nyi energia a legkülönfélébb, így mechanikai, hidraulikai (pl. nyomóolaj, sűrített levegő), vagy villamos jellegű is lehet.

A Diesel-mozdonyok szaporodó funkcionális működésformái folytán a korábban egységes ún. „vezérlőbe10 rendezések” differenciálódtak. A jelenleg használatos összesen 4-fajta berendezés jellemzői a következők:

1. vezérlő-berendezés — a járművezető akaratának érvényesítésére és továbbítására, bizonyos rész-funkciók automatizálásával;

2. ellenőrző-berendezés — a gépműködések bizonyos jellemző értékeinek a mérésére. Ha azok az engedélyezett értéktartományból kitérnek, ezt digitális, vagy analóg jelzéskép mutatja;

3. védelmi-berendezés — az engedélyezett értéktar20 tományból kilépett jellemző által okozott veszélyhelyzet hatásos, de nem túlzott megszüntetését célozza;

4. visszajelző-berendezés — a mozdony vezetőt optikai, akusztikai, vagy más hatásos jelzéssel előre figyelmezteti, vagy utólag tájékoztatja valamely jellemző értéké- ben bekövetkező, váratlan, vagy szándékolt változásról.

Robbanásveszélyes szabadtéri kömyzetben a szokásos, normális kivitel helyett ún. robbanásvédett kivitelű energiaellátási rendszerre van szükség. A robbanásveszélyesség kategorizálva van: a legnagyobb veszély a 30 robbanóképes elegyek keletkezési, kömyezetbejutási he-1180760 lyén jelentkezik, attól távolodva csökken, bizonyos távolságban és körülmények között meg is szűnik. Az ilyen környezetben üzemelő Diesel-mozdony különféle kategóriájú robbanásveszélyes övezetekben, valamint időnként azokon kívül is tartózkodik.

A mozdonygyártó ipar kevés robbanásvédett, jóval több normális kivitelű Diesel-mozdonyt gyárt, így a robbanásvédett típusokat, ill. azok energiaellátási rendszerét a már rendelkezésre álló normális gépegységek, berendezések, sőt esetleg mozdonytipusok adaptálásával hozzák létre. Emiatt azonban a gépegységek, berendezések, ill. az alapul szolgáló mozdonytipus üzemi paraméterei (teljesítmény, abszolút és fajlagos súlymutatók, stb.) romlanak, alkalmazási területük leszűkül, az egész mozdonytípus degradálódik.

Az energiaellátási rendszer át-, ill. kialakítása során az egyik legfőbb problémát a villamos berendezések, készülékek, forgógépek, kábelek és maga a központi akkumulátor jelentik. A szikrázás, ívhúzás szempontjából szóba jöhető helyeken zárt, nyomásálló tokozásokat képeznek ki, a kábeleket acélpáncélcsőben vezetik, a forgó gépeket zárt belső térrel valósítják meg. A belsőégésű motorral hajtott vasáti járműnél a szakmai előítélet és gyakorlat nélkülözhetetlennek tartja a központi energiatárolót (akkumulatert). Ennek töltése közben azonban durranógáz keletkezik, melynek felhígítására és elvezetésére rendszeres légcsere szükséges az előírt próbanyomások elviselésére tervezett, a szellőzőlevegő be- és kilépésénél lángzárral ellátott akkumulátorszekrényben. Ezen intézkedések számottevő többletköltségét, fenntartási nehézséget, stb. okoznak. Bármely villamos szerkezet robbanásvédett kivitelének a legfontosabb hiányosságai, hátrányai a következők:

— a robbanásvédettség nem időálló, tehát labilis jellegű, minthogy esetleges mechanikai ütközés, sérülés nyomán védettsége észrevétlenül elvész és robbanást okozhat;

— az utólagos robbanásvédelmi átalakítások jelentősen megnövelik a szerkezetek súlyát és beszerzési költségeit, megnehezítik azok szerelését és karbantartását, bonyolítják az átvételi ellenőrzéseket és üzem közben is rendszeresen igénylik a biztonságtechnikai felülvizsgálatokat.

Ezek a hátrányok az energiaellátási rendszer villamos főerőátviteli berendezéseinél hatványozottan jelentkeznek· A mozdonyok robbanásvédett energiaellátási rendszerét ezért túlnyomórészben hidraulikus főerőátvitellel alakítják ki. Új tervezésű, robbanásvédett energiaellátási rendszer keretében villamos, sűrített levegős, nyomóolajos és mechanikus ellátási, ill. elosztási megoldás jöhet szóba. Bár korábban elterjedten alkalmazták az igénytelen, pneumatikus működtetésű berendezéseket, még ott is, ahol automatikus működésekre, védelmekre, jelzésekre nem is volt igény, a villamos berendezések rohamos fejlődése a mozdonyokon is megteremtette az automatizálásnak a lehetőségét, s kiszorította onnan a pneumatikus szerkezeteket. Újabban magasabbrendű (IC áramkörös) elektronikus berendezések alkalmazása is egyre gyakoribb. Ilyen megoldások ismerhetők meg pl. az „ASCO” nevű berendezésről a „Járművek, Mezőgazdasági Gépek” 24. évf. 1977. 8. sz. 304—306. oldalain megjelent tanulmányban.

A pneumatikus elemek fejlesztése is sikeres: tökéletesedtek a statikus jellegű (szelepes, tolattyús) kivitelek és teljesen újszerű, ún. pneumonikus dinamikus logikai elemek is megjelentek.

Jelenleg a vontatójárművek vezérlő-, ellenőrző-, védelmi- és visszajelző berendezéseiben az alábbi, különféle elvű műszaki megoldások fordulnak elő:

— villamos-elektronikus szerkezetek, a nagyobb energiaigényű beavatkozásoknál pl. pneumatikus szervoberendezéssel kiegészítve (pl. „ASCO”);

— villamos-pneumatikus kombinációk, (bizonyos feladatokra létrehozott) fejlett, pneumatikus cél-szerkezetekkel (pl. Westinghouse féle ellenőrző-, visszajelző szerkezetek);

— túlnyomóan pneumatikus kombinációk (gépelemszerűen egymáshoz illeszthető pneumatikus elemekkel.) Pneumatikus vezérlési berendezés egy kiviteli példája ismerhető meg az 1 580 942 OS sz. NSZK leírásban;

— túlnyomóan pneumonikus-pneumatikus kombinációk, gépelemszerűen egymáshoz illeszthető pneumonikus elemekkel. Ilyen vezérlési berendezés példa szerinti kialakítása ismerhető meg az 1 755 281 AS sz. NSZK leírásban.

A felsorolt négyféle megoldás legfőbb hiányosságai az alábbiak: az összes rendszerben megtalálhatók a villamos szerelvények, berendezések és összeköttetések. Ezek költséges módon ugyan robbanásvédetté tehetők, védettségük azonban csupán törékeny, ún. labilis biztonságot eredményez. Ahol pedig miniatürizált, pneumonikus elemek is beépítésre kerülnek, azok dugulásra igen kényesek, szerelésük és karbantartásuk, hibakeresésük rendkívül bonyolult, nagy tisztaságot igénylő feladat, amelyhez speciális szakképzettségű személyzet szükséges. A miniatűr méretek és erőhatások folytán a beavatkozás helyén számottevő áttételezésű jel-nyomáserősítőre van szükség.

A robbanásvédett Diesel-mozdonyok építésében nemzetközileg elismert angol HUNSLET cég (Leeds) a pozsonyi olajfinomítóban a közelmúltban legújabb mozdonyait helyezte üzembe. A Railway Engineer 1977. évi március-áprilisi számának 6. oldalán megjelent vonatkozó közlemény szerint a mozdonyokon a cég legújabb szabadalmazott lángzárait, általánosan ismert biztonságtechnikai intézkedéseit alkalmazza, s minimálisra csökkentette (a BS—329 szabvány követelményeit egyébként kielégítő) villamos berendezéseket.

Megállapítható tehát, hogy a jelenleg ismert műszaki megoldások egyike sem minősül teljesértékűnek, költséges többletintézkedéseikkel is csupán ún. labilis biztonságot teremtenek.

A találmány célja Diesel-mozdony robbanásvédett energiaellátási rendszerének olyan konstrukciós kialakítása, amely időállóan, stabil jelleggel, magas színvovonalon nyújt gyakorlatilag tökéletes védelmet a robbanás veszélyével szemben, ugyanakkor sem létesítése, sem fenntartása, esetleges javítása nem jár aránytalanul nagy költségekkel, inkább kifejezetten egyszerűnek monható.

A találmány alapja azon felismerés, mely szerint a kitűzött cél elérhető, ha az energiaellátási rendszerből maradéktalanul kiküszöböljük a villamos energiafejlesztési és átviteli elemeket. A találmányi gondolat abban van, hogy az összes villamos elemek, berendezések, hálózatok, stb., sőt maga a központi akkumulátor is elhagyhatók abban az esetben, ha a Diesel-mozdony erőgépe, valamint főerőátviteli- és segédüzemi fogyasztóberendezései közé kizárólag mechanikus és hidraulikus elven

-2180760 működő energiaátviteli elemeket (kardántengelyeket, hidraulikus hajtóművet, elosztó hajtás(ok)at), ugyanakkor egyrészről az erőgép, vagy az általa hajtott segédelosztó-hajtás, másrészről a vezérlő-, ellenőrző-, védelmi- és visszajelző berendezések közé kirázólag légsűrítőt, azt követően légtartályt és szükséges szerelvényeket iktatunk, miáltal azok működése egységesen a legmagasabb robbanásvédettségi színvonalú pneumatikus úton valósul meg.

Ugyanezen találmányi cél elérése érdekében a mozdonyon kívül és belül szükséges, kombinált helyzetjelző és világító, illetve világító berendezéseket villamos energiával tápláljuk. Ezek önmagukban ismert és üzemi körülmények között teljesen bevált, robbanásvédett lámpaegységek, s a mozdonyon való elhelyezésük önállóan, mindenféle összekötő hálózat, vagy kiegészítő szerelvények nélkül történik. A lámpaegység a villamos energiát önmagában ismert kivitelű, cserélhető elemű, vagy olyan - — robbanás szempontjából veszélytelen — újratölthető akkumulátorból nyeri, amely külön ellenőrzést nem igényel. Műszervilágítási és általános világítási célra — ha ez szükséges — a vezetőfülkében azonos kivitelű további lámpaegység(ek) formájában világítóberendezés helyezhető el.

A tökéletes robbanásvédettség biztosításához a légsűrítőnek is robbanásvédett kivitelűnek kellene lennie. Mivel ez gazdaságosan nem oldható meg, ezért a Dieselmozdonyon megfelelő méretű légtartályt kell elhelyeznünk, amelyet a légsűrítő rendszeres időközönként, de kizárólag a robbanásveszélyes övezeten kívül tartózkodáskor, tölt újra fel.

A fenti intézkedésekkel a találmányi gondolat megvalósítható, a robbanásveszélyes villamos elem teljesen kiküszöbölhető a Diesel-mozdony energiaellátási rendszeréből: főerőátviteli és segédüzemi fogyasztóberendezései kizárólag mechanikus és hidraulikus energiaátviteli elemeken keresztül, az összes vezérlő-, ellenőrző-, védelmi- és visszajelző berendezései pedig sűrített levegő közvetítésével működtethetők. Az energiaellátási rendszer, s vele a teljes Diesel-mozdony robbanásvédettségi színvonala ennek révén számottevően nő, időben stabil jellegűvé, megbízhatóbbá válik. A szerelés, karbantartás, javítás különösebb nehézségek nélkül, műhelvi feltételek , között megoldható.

A találmányt részletesen rajzokon ismertetjük, ahol — az 1. ábra példaképpen háromtengelyes Diesel mozdony találmány szerinti robbanásvédett energiael- i látását, egyszerű vázlat alakjában mutatja: feltünteti a főerőátviteli és segédüzemi fogyasztóberendezések, valamint a vezérlő-, ellenőrző-, védelmi- és visszajelző berendezések találmány szerinti energiaellátását;

— a 2. ábra az előző példa szerinti Diesel-mozdony oldalnézetében mutatja be annak a találmány szerinti robbanásvédett helyzetjclző cs világító berendezéseit:

— a 3. ábra az előző 2. ábrához tartozó felülnézet, míg — a 4. ábra a 2. ábrán feltüntetett „A’ részletnek a kinagyítása.

Az 1. ábrán feltüntetett Diesel -mozdony találmány szerinti robbanásvédett energiaellátását a következők valósítják meg: az energiatermelő 1 erőgép (Diesel-motor) kizárólag mechanikus és hidraulikus átviteli elemeken keresztül hajtja a legfőbb fogyasztókat, a 2 hajtott kerékpárokat. Az egyes átviteli elemek: az 5 kardántengelyek, a 6 hidraulikus hajtómű, további kardántengelyek és a 2 hajtott kerékpárok tengelyére szerelt különféle tengelyhajtóművek. Segédüzemi fogyasztóberendezései közül a 3 hűtőventillátor, a 4 légsűrítő az 1. ábrán külön is fel van tüntetve, ezeknek az energiaellátását az 1 erő5 gép mechanikus energiaátviteli elemeken (5 kardántengelyen, 7 segédelosztóhajtáson) keresztül biztosítja. A 16 vezetőfülkében a robbanásvédett üzemvitelnek a biztosítására 9 vezérlő-, 10 ellenőrző-, 11 védelmi-és 12 visszajelző berendezések vannak elhelyezve. Ezeknek 10 egységesen sűrített-levegős energiaellátási rendszere van: a sűrített levegőt a robbanásveszélyes területen kívül tartózkodáskor bekapcsolható 4 légsűrítő állítja elő és (az ábrán szaggatott vonallal jelölt) 21 csővezetéken át szállítja a 8 légtartályba. Onnan — az igényeknek meg15 felelően — az egyes fogyasztóberendezésekhez jut el.

A rendszer semmiféle villamos készüléket, központi energiatárolót (akkumulátort) nem tartalmaz.

Az előírások a mozdonyok meghatározott 13 külső helyein megkövetelik 14 kombinált hclyzetjelző és vilá20 gító berendezéseknek a felszerelését. A szokásos előírások szerint az ütközők felett felszerelt 14 kombinált helyzetjelző és világító berendezéseket tüntet fel a 2. és 3. ábra. A 2, ábrán a mozdony oldalnézetében látható ilyen berendezés szerkezeti kivitelét vázlatosan a 4. ábra 25 mutatja. A mozdony alváz 17 padlótartó konzoljához csatlakozik a 18 lámpaegység-tartó, amelybe a 29 lám. paegység könnyen behelyezhető és ott ismert módon rögzíthető. A rögzítés szükség szerint könnyen bontható, s így a 29 lámpaegység energiaellátását (egyébként cse30 rélhető elemű vagy újratölthető) 19 akkumulátorok biztosítják. A lámpafejben az izzó a fényforrás. A 19 akkumulátorok üzemük közben szellőzést nem igényelnek, robbanásvédettségük kifogástalan. A 16 vezetőfülke világítására külön 15 világítóberendezést csak akkor 35 kell felszerelni, ha a mozdony üzemi övezetének a térvilágítása nem elégséges a 16 vezetőfülkében elhelyezett műszerek, berendezések leolvasására és a belső világításra. Ha emiatt külön 15 világítóberendezés alkalmazásának a szüksége felmerül, akkor azt ugyancsak a már 4C ismertetett 20 lámpaegységbö! alakítjuk ki.

Az ábrákon bemutatott főerőátviteli és segédüzemi energiaellátás, a 9 vezérlő-, 10 ellenőrző-, 11 védelmi- és 12 visszajelző berendezések sűrített levegős működtetése, valamint a központi akkumulátor, továbbá villamos 4: összeköttetések és szerelvények nélkül megoldott helyzetjelző és világító berendezés biztosítja a találmányi célkitűzés megvalósítását: kizárólag megbízható robbanásvédettségű elemekből, egyszerűen és gazdaságosan létrehozható és üzembentartható a Diesel-mozdony stabil 5o és magas védettségi színvonalú, teljes robbanásvédett energiaellátási rendszere.

A találmány szerinti megoldás legfontosabb előnyei az alábbiak:

— a Diesel-mozdony robbanásvédett energiaellátásá55 nak a védettségi színvonala, e színvonal üzemi megbízhatósága és állandósága jelentősen javul annak következtében, hogy — szakítva az eddigi gyakorlattal és tapasztalattal — maradéktalanul kiküszöböltük a robbanásveszóiyesség gyökerét: a villamos energiaátviteli elemeket;

— az ismertnél magasabb és megbízhatóbb robbanásvédettségi színvonal olyan műszaki intézkedésekkel vált elérhetővé, amelyek az ismert kiviteleknél lényegesen egyszerűbbek, ugyanakkor a beszerzés és fenntartás terén olcsóbbak, gazdaságosabbak;

-3180760 — a vezérlő-, ellenőrző-, védelmi- és visszajelző berendezések egységes sűrített-levegős működtetése biztonságosabbá, áttekinthetőbbé, olcsóbbá teszi a robbanásvédett energiaellátáséi Diesel-mozdonynak a gyártását, karbantartását és javítását, a villamos szakképzettségű személyzetre ezen munkálatoknál nincs is szükség;

— a kezelés egyszerű, minthogy a találmány szerinti robbanásvédett kombinált helyzetjelző és világító, illetve világító berendezés akkumulátorainak újratöltése, ill. elemeinek a cseréje, úgyszintén a sűrített-levegő ellátást biztosító légtartály saját légsűrítővel, a robbanásveszélyes területen kívül szükség szerinti feltöltése egyszerű szervezési intézkedésekkel, veszélytelenül biztosítható.

Claims (1)

1. Szabadalmi igénypontok

   1. Robbanásvédett energiaellátási rendszer Dieselmozdonyhoz, amely ismert módon tartalmaz erőgépet, főerőátviteli és segédüzemi fogyasztóberendezéseket, vezérlő-, ellenőrző-, védelmi- és visszajelző berendezéseseket, valamint helyzetjelzö és világítóberendezéseket, azzal jellemezve, hogy erőgépe (1) kizárólag mechanikus és/vagy hidraulikus átviteli elemek, így előnyösen kardántengely (5), hidraulikus hajtómű (6) és segédelosztó 5 hajtás (7) közvetítésével van összekötve főeröátviteli fogyasztóberendezésnek minősülő hajtott kerékpárjaival (2) és segédüzemi fogyasztóberendezésnek minősülő hűtőventillátorával (3) és légsűrítőjével (4), ugyanakkor egyrészről a légsűrítője (4), másrészről a vezérlőberen10 dezése (9), ellen őrzőberendezése (10), a védelmi berendezése (11) és a visszajelző berendezése (12) közé légtartály (8) van beiktatva, míg kombinált helyzetjelzőés világítóberendezései (14), ill. világítóberendezései (15) egymástól függetlenül vannak beépítve.

   15 2. Az 1. igénypont szerinti robbanásvédett energiaellátási rendszer kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy a kombinált helyzetjelző- és világítóberendezései (14) és a világítóberendezései (15) előnyösen bontható módon vannak felerősítve meghatározott külső helyekre (13) és 20 szükség esetén vezetőfülkében (16), s olyan, önmagukban ismert, robbanásvédett kivitelű lámpaegységekböl (20) állanak, amelyekben cserélhető elemű, vagy újratölthető akkumulátorok (19) helyezkednek el.