RU2804897C1 - Контрольно-измерительное устройство и способ контроля и измерения параметров системы воздухоснабжения транспортных средств, в частности рельсовых транспортных средств - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к системам воздухоснабжения транспортных средств, в частности, рельсовых транспортных средств. Контрольно-измерительное устройство для установки воздухоснабжения транспортного средства, содержит компрессор выработки сжатого воздуха; ресивер, расположенный ниже по потоку за компрессором; запорный клапан, расположенный ниже по потоку за ресивером и датчик давления в ресивере. Датчик давления расположен в любой позиции на напорной магистрали между компрессором и запорным клапаном. Запорный клапан является перепускным клапаном, выполненным с возможностью открывания при достижении заданного давления. Повышается надежность устройства. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к контрольно-измерительному устройству и способу контроля и измерения параметров системы воздухоснабжения транспортного средства, в частности рельсового транспортного средства.

Установки воздухоснабжения в рельсовых транспортных средствах содержат ресиверы и баки, компрессоры, осушители, клапаны, магистрали и другую арматуру. Воздухоснабжение в рельсовых транспортных средствах важно, в частности, для снабжения тормозной системы сжатым воздухом.

Неисправности и повреждения установок воздухоснабжения, например утечки, износ поршневых колец, поломки клапанов и другие дефекты, приводят в большинстве случаев к снижению производительности системы воздухоснабжения, а то и к полному выходу ее из строя.

Указанные неполадки в большинстве случаев замечаются не сразу, так что неисправная установка может продолжать эксплуатироваться, что может вызвать тяжелые последствия, такие как отказ тормозной системы или же сверхпропорциональный износ.

Из уровня техники известны системы контроля пневмоустановок рельсовых транспортных средств, в которых давления могут измеряться в разных местах. Поэтому такие системы контроля либо оборудованы дорогими или сложными измерительными устройствами, которые непосредственно измеряют объемный поток транспортируемых по магистралям количеств воздуха, либо предпринимаются попытки с помощью времени наполнения компонентов всего транспортного средств получить информацию о мощности системы воздухоснабжения. При этом, однако, возникает та проблема, что все транспортное средство должно быть приведено в определенное эксплуатационное состояние, давление в ресиверах должно быть соответственно известно, а все потребители должны быть отключены, что в реальности труднодостижимо.

Другая проблема заключается в том, что как поезда на локомотивной тяге (пассажирские вагоны, товарные вагоны с соответствующим локомотивом), так и современные самодвижущиеся единицы подвижного состава, по необходимости, сцепляются и расцепляются, в результате чего имеются различные общие объемы компонентов системы воздухоснабжения. Для определения мощности компрессора и обнаружения утечек и других неисправностей способами из уровня техники пришлось бы учесть, тем самым, изменяющийся общий объем, который было бы очень сложно измерить и что легко могло бы привести к неисправностям.

Задачей изобретения является создание надежного и легко изготавливаемого и легко монтируемого контрольно-измерительного устройства для функционирования системы воздухоснабжения рельсового транспортного средства, а также создание соответствующего способа.

Эта задача решается посредством контрольно-измерительного устройства, охарактеризованного признаками п. 1 формулы и способа контроля и измерения параметров системы воздухоснабжения, охарактеризованного признаками п. 8 формулы изобретения. Другие предпочтительные варианты осуществления изобретения являются объектом зависимых пунктов формулы.

Заявленное контрольно-измерительное устройство для системы воздухоснабжения транспортного средства, в частности рельсового транспортного средства, включает в себя компрессор, выполненный с возможностью вырабатывания сжатого воздуха, ресивер, расположенный ниже по потоку за компрессором, а также запорный клапан, расположенный ниже по потоку за ресивером и выполненный с возможностью запирания ресивера, в результате чего воздух не может улетучиться, или его открывания, в результате чего может происходить обмен давлением с окружающим пространством или другими компонентами транспортного средства. Заявленное контрольно-измерительное устройство включает в себя далее датчик давления, который расположен в любом положении на напорной магистрали между компрессором и запорным клапаном и выполнен с возможностью измерения давления, образующегося в ресивере.

По сравнению с измерениями давления во всей системе, которая является очень комплексной и к которой подключено много потребителей, можно, согласно изобретению, выбрать относительно простой и надежный контроль, который может осуществляться, прежде всего, регулярно и автоматически. Для этого нужен всего один датчик давления. Изменение давления в течение времени наполнения измеряется, тем самым, в относительно малом, однако четко определенном объеме ресивера внутри системы воздухоснабжения. Объем ресивера также не изменяется и остается постоянным также для дальнейших расчетов. Следовательно, это измерение является независимым от всяких потребителей, подключенных к системе воздухоснабжения.

Преимущественно контрольно-измерительное устройство содержит далее вычислительный блок, выполненный с возможностью на основе сигнала датчика давления определять изменение давления в зависимости от времени наполнения в ресивере, что может быть реализовано очень просто и недорого.

Далее вычислительный блок выполнен с возможностью определения объемного потока затекающего в ресивер воздушного потока.

Согласно изобретению, для измерения объемного потока не требуется никакого специального датчика объемного потока, а объемный поток вычисляется лишь с помощью изменения давления в ресивере в зависимости от времени. Для этого достаточно датчика давления.

За счет образующегося в зависимости от времени давления в ресивере объемный поток может определяться расчетным путем. В случае утечки в системе воздухоснабжения в объемном потоке возникли бы потери, т.к. уменьшилась бы мощность.

Общий объемный поток является разностью объема воздуха, затекающего в ресивер и деленного на время, в течение которого вводится сжатый воздух. Изменение образования давления, т.е. изменение давления, находится тем самым в прямой связи с объемным потоком, а изменение давления возникает из частного измеренной разности давлений в зависимости от времени. Объемный поток может быть вычислен затем через измеренное изменение давления. Для этого не требуется создания определенного состояния транспортного средства (т.е., например, отключения всяких потребителей от сжатого воздуха) и никакого сложного измерительного оборудования для измерения мощности, т.е. объемных потоков, следовательно, объемный поток может определяться расчетным путем.

Далее преимущественно вычислительный блок выполнен с возможностью подачи сигнала тревоги, когда изменение давления в данный момент не лежит в заданном диапазоне или давление изменяется нелинейно, т.е., например, резко падает или нелинейно возрастает. Поскольку основной задачей установки воздухоснабжения является подача сжатого воздуха в достаточном количестве, неисправность сказалась бы непосредственно на мощности, однако ее можно идентифицировать за счет заявленной системы. Этим можно значительность улучшить диагностическую способность и возможность избежать чреватых серьезными последствиями неисправностей, а дополнительные затраты на тестирование и измерение на транспортном средстве не нужны, или их можно хорошо автоматизировать.

Далее преимущественно заданным объемом является объем воздухоосушителя. Он подходит в качестве объема ресивера, т.к. объем воздухоосушителей известен и не зависит от расхода воздуха потребителями системы в данный момент (например, тормоза, установка кондиционирования). В принципе, воздухоосушитель отделен посредством клапанов от остальной пневмосистемы поезда. Таким образом, имеется четко определенный объем ресивера.

Поскольку на практике параллельно используются несколько воздухоосушителей, в другом предпочтительном варианте с компрессором посредством переключающего клапана могут выборочно соединяться первый и второй воздухоосушители, и оба могут служить объемом ресивера. Тогда ниже по потоку за первым воздухоосушителем расположен первый клапан, между переключающим и первым клапанами – первый датчик давления (выполненный с возможностью измерения давления в первом воздухоосушителе), вниз по потоку за вторым воздухоосушителем – второй клапан, а между переключающим и вторым клапанами – второй датчик давления (выполненный с возможностью измерения давления во втором воздухоосушителе).

Поскольку для обоих воздухоосушителей можно определить известный объем и известное исходное давление, это измерение давления может быть легко интегрировано в существующую систему установки воздухоснабжения.

Далее преимущественно первый и второй клапаны (в случае наличия только одного клапана только первый клапан) являются перепускными клапанами, которые пропускают воздушный поток, начиная с диапазона предустановленного заданного давления.

Существенным преимуществом является возможность простой реализации системы, и с помощью одного или двух датчиков давления можно регулярно и автоматически проводить простой и надежный контроль. Воздухоосушитель или воздухоосушители посредством этих перепускных клапанов отделены от остальной пневмосистемы поезда, однако при достижении определенного установленного давления эти клапаны открываются, создается соединение с транспортным средством, и измерение изменения давления может быть автоматически закончено. Следовательно, можно измерить создание внутреннего давления на уровне установленного давления перепускного клапана, и, пока оно не будет достигнуто, имеет место всегда закрытый и постоянный объем. За счет этого экономится время, т.к. не приходится наполнять сжатым воздухом никакой отдельный ресивер, а для этого можно использовать воздухоосушитель или воздухоосушители.

Заявленный способ контроля системы воздухоснабжения и измерения параметров системы воздухоснабжения транспортного средства, в частности рельсового транспортного средства, включает в себя следующие этапы:

а) измерение давления в ресивере с помощью датчика давления,

б) подачу выработанного компрессором сжатого воздуха в ресивер,

в) определение изменения (Δр) давления в ресивере в зависимости от времени (ΔfFüll) наполнения,

г) проверку, имеет ли изменение (Δр) давления заданный, преимущественно линейный характер.

Резкое изменение давления (т.е., например, нелинейная характеристика возрастания давления или даже падение давления) указывает на утечку, неисправность клапана или износ поршневых колец. Эта аномалия тогда сразу же видна и может быть сообщена как неисправность.

Поэтому способ включает в себя преимущественно этап д), на котором подается сигнал тревоги, если на этапе г) не определяется линейная характеристика изменения давления или объемного потока.

Преимущественно в заявленном способе объем воздухоосушителя является объемом ресивера, и тем самым способ измерения может быть легко интегрирован в ограниченную часть системы воздухоснабжения, а эта система независима от всяких потребителей. Способ может применяться также для того, чтобы измерить числовое значение мощности компрессора.

Преимущественно далее определяется объемный поток затекающего в ресивер воздушного потока. Это может осуществляться всего лишь, по меньшей мере, одним датчиком давления, и для этого не требуются один или несколько датчиков объемного потока.

Ниже предпочтительные варианты осуществления изобретения более подробно поясняются с помощью прилагаемых чертежей, на которых представлено следующее:

- фиг. 1: блок-схема первого варианта осуществления изобретения;

- фиг. 2: диаграмма, изображающая характеристику давления в ресивере в зависимости от времени;

- фиг. 3: блок-схема второго варианта осуществления изобретения.

На фиг. 1 изображено заявленное контрольно-измерительное устройство 1. В системе воздухоснабжения содержится компрессор 2, который посредством напорной магистрали L соединен с ресивером 3. Ниже по потоку за ресивером 3 расположен датчик 5 давления, а еще дальше вниз по потоку – запорный клапан 4.

Компрессор 2 подает, следовательно, воздух по напорной магистрали L в ресивер 3, выпуск которого закрыт запорным клапаном 4. Датчиком 5 давления в зависимости от времени измеряется давление во всей системе. С помощью изменения давления в зависимости от времени можно определить, имеется ли утечка или нет, и дополнительно объемный поток сжатого воздуха измеряется за счет того, что датчик 5 давления измеряет образование давления в ресивере в зависимости от времени. Измеренное изменение образования давления находится в прямой связи с объемным потоком, который может быть из этого вычислен. Изменение давления возникает из частного определенной разности Δр давлений в зависимости от времени ΔtFüll наполнения. Если изменение давления постоянно нелинейное и, при случае, не соответствует заданной и хранящейся в памяти характеристике или отличается от нее, можно сделать вывод о наличии утечки.

На фиг. 2 давление в ресивере 3 нанесено в зависимости от времени t. Если характеристика давления линейная, то давление линейно возрастает между нижним и верхним пределами, и разность Δр давлений можно измерить тогда в зависимости от времени ΔtFüll наполнения.

На фиг. 3 изображена блок-схема второго варианта осуществления изобретения. Здесь объем ресивера разделен на два воздухоосушителя 3а, 3b. Воздух из компрессора 2 направляется к переключающему клапану 6, который может осуществлять переключение между первым 3а и вторым 3b воздухоосушителями или их соответствующими напорными магистралями L1, L2. За воздухоосушителями 3а, 3b расположены соответственно первый 5а и второй 5b датчики давления. За ними расположены соответственно перепускные клапаны 4а, 4b, каждый из которых, начиная с установленного значения давления, открывается и может отдавать воздух потребителю. Другими словами, связь с транспортным средством создается только по достижении определенного установленного давления. Пока не будет достигнуто создание внутреннего давления на уровне установленного давления перепускных клапанов, имеет место закрытый и всегда постоянный объем.

Тот воздухоосушитель 3а или 3b, который как раз работает, используется, следовательно, в качестве постоянного объема ресивера 3. Компрессор 2 вырабатывает воздух, а первый 5а или второй 5b датчик давления измеряет характеристику давления. Только когда будет достигнуто заданное установленное давление соответствующего клапана 4а, 4b, эти клапаны открываются, и измерение завершено.

Измеренные первым 5а и вторым 5b датчиками давления значения давления передаются на вычислительный блок 7.

При отключении компрессора 2 из воздухоосушителей 3а, 3b полностью удаляется воздух, даже из того воздухоосушителя 3а или 3b, который как раз не работает и регенерируется. Удаление воздуха гарантирует наличие всегда одного и того же начального давления, а за счет этого для надежного измерения всегда известны объем и начальное давление.

Поскольку включение системы воздухоснабжения и переключение между воздухоосушителями 3а, 3b происходят регулярно, оценка изменения давления может происходить также регулярно и, прежде всего, автоматически.

Перечень ссылочных позиций

1 – контрольно-измерительное устройство

2 – компрессор

3 – ресивер

3а – первый воздухоосушитель

3b – второй воздухоосушитель

4 – клапан

4а – первый клапан

4b – второй клапан

5 – датчик давления

5а – первый датчик давления

5b – второй датчик давления

6 – переключающий клапан

7 – вычислительный блок

ΔtFüll – время наполнения

L, L1, L2 – напорная магистраль

L – система воздухоснабжения.

Claims (19)

1. Контрольно-измерительное устройство (1) для установки воздухоснабжения транспортного средства, содержащее:

- компрессор (2), выполненный с возможностью вырабатывания сжатого воздуха,

- ресивер (3, 3а, 3b), расположенный ниже по потоку за компрессором (2),

- запорный клапан (4, 4а, 4b), расположенный ниже по потоку за ресивером (3),

- датчик (5, 5а, 5b) давления, расположенный в любой позиции на напорной магистрали (L) между компрессором (2) и запорным клапаном (4, 4а, 4b) и выполненный с возможностью измерения давления, образующегося в ресивере (3, 3а, 3b), причем запорный клапан (4, 4а, 4b) является перепускным клапаном, выполненным с возможностью открывания при достижении заданного давления.

2. Устройство (1) по п. 1, содержащее дополнительно вычислительный блок (7), выполненный с возможностью на основе сигнала датчика (5) давления определять изменение (Δр) давления в зависимости от времени (ΔtFüll) наполнения в ресивере (3, 3а, 3b).

3. Устройство (1) по п. 2, в котором вычислительный блок (7) выполнен с возможностью определения объемного потока затекающего в ресивер (3) воздушного потока.

4. Устройство (1) по п. 2 или 3, в котором вычислительный блок (7) выполнен с возможностью подачи сигнала тревоги, когда изменение (Δр) давления в данный момент не находится в заданном диапазоне или давление изменяется нелинейно.

5. Устройство (1) по любому из пп. 1-4, в котором объемом ресивера (3) является объем воздухоосушителя (3а, 3b).

6. Устройство (1) по п. 5, в котором за счет переключающего клапана (6) первый воздухоосушитель (3а) или второй воздухоосушитель (3b) выполнен с возможностью соединения с компрессором (2) и служит в качестве объема ресивера (3), причем ниже по потоку за первым воздухоосушителем (3а) расположен первый клапан (4а), между переключающим клапаном (6) и первым клапаном (4а) – первый датчик (5а) давления, ниже по потоку за вторым воздухоосушителем (3b) – второй клапан (4b), а между переключающим клапаном (6) и вторым клапаном (4b) – второй датчик (4b) давления.

7. Способ контроля и измерения параметров системы (L) воздухоснабжения транспортного средства, в частности рельсового транспортного средства, с контрольно-измерительным устройством (1) по любому из пп. 1-6, при котором выполняют следующие этапы:

а) измеряют давление в ресивере (3) с помощью датчика (5) давления,

б) подают выработанный компрессором (2) сжатый воздух в ресивер (3),

в) определяют изменения (Δр) давления в ресивере (3) в зависимости от времени (ΔfFüll) наполнения,

г) проверяют, имеет ли изменение давления заданный, преимущественно линейный характер.

8. Способ по п. 7, при котором выполняют следующий дополнительный этап:

д) подают сигнал тревоги, если на этапе г) не определяют линейную характеристику изменения (Δр) давления.

9. Способ по п. 7 или 8, при котором ресивером (3) является воздухоосушитель (3а, 3b), в частности воздухоосушитель (3а, 3b) рельсового транспортного средства.

10. Способ по любому из пп. 7-9, при котором определяют объемный поток затекающего в ресивер (3) воздушного потока.