一種機車制動系統流量計量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種流量計量裝置，特別是涉及一種用于機車制動系統的流量計 量裝置。
【背景技術】
[0002] 隨著我國鐵路干線的全面提速，列車"放颶"事故在每年鐵路重大事故中所占的比 率居高不下。究其原因主要是列車中部折角塞門被非正常關閉所致。折角塞門安裝在各車 輛列車管的兩端，用來開通和關閉各車輛列車管的送風通路。
[0003] 列車在運行過程中的調速、停車均依賴于以壓縮空氣為基礎的制動裝置，而全列 車壓縮空氣的流通則需要全列車風管（即列車制動管）的貫通。折角塞門在列車制動系統中 則扮演著開通和關閉各車輛列車制動管送風通路的角色。因此，每列車折角塞門是否開通 就成為列車風管是否暢通、列車制動系統是否有效的關鍵。如果列車在停車或運行過程中， 發生了折角塞門關閉事件，則意味著折角塞門關閉位置后的列車制動管空氣通路被切斷， 機車制動閥失去對折角塞門關閉位置后各車輛的控制作用，這將造成列車制動力不足，從 而導致列車制動失靈或部分失靈、列車失控，最終釀成列車"放颶"（剎不住車）、脫軌等嚴重 的后果，給人民的生命財產安全造成巨大的損失。因此實時檢測折角塞門開閉狀態十分必 要，由此產生了本專利技術方案。
【發明內容】
[0004] 本實用新型的目的在于提供一種機車制動系統流量計量裝置，根據該裝置測得的 列車制動系統的充風流量可判斷列車管貫通狀態和列車中部折角塞門的開閉狀態。
[0005] 本實用新型提供的機車制動系統流量計量裝置包括依次連接的放大電路、濾波電 路、單片機和顯示器單片機，此外還包括壓力傳感器和節流裝置，所述節流裝置安裝在機車 的總風缸管內，所述壓力傳感器共兩個，分別安裝在總風缸管上的兩個取壓口處，用于測量 空氣進入節流裝置前和經過節流裝置后的壓力，所述單片機通過放大電路和濾波電路與壓 力傳感器連接，并根據兩個壓力傳感器測得的壓力差計算流量。
[0006] 進一步地，節流裝置采用由直段和錐段組成的錐形節流裝置，其錐段遠離直段一 端的直徑大于與直段連接一端的直徑，空氣經過錐形節流裝置時逐漸向總風缸管的內壁收 縮而實現節流。
[0007] 使用本實用新型判斷列車管貫通狀態和折角塞門開閉狀態是基于這樣一個思路： 假定每輛車充到IOOPa壓力時的氣體量為V，則充至600Pa壓力時的氣體量為6V，如果有一列 20節車輛的列車，則充氣總量應是:20 X 6 X V= 120V(假定壓力與氣體量的增加關系為線性 關系），那么當列車啟動前向車輛排送制動氣體，在充至600Pa壓力時，如果充進的氣體是 120V，則說明列車的所有折角塞門處于正常的打開狀態;如果充進的氣體是60V，則說明充 氣只完成了一半，即在第10節車輛和第11節車輛之間的折角塞門是非正常關閉狀態，以此 類推。
[0008]本實用新型流量的計算由單片機完成，具體采用如下公式：
[0011] 式中：C一流出系數，是實際流量與理論流量的比值，典型值0.75~0.85，本實用新 型中取c值為0.75;
[0012] ε-被測介質的可膨脹系數，對于液體ε = 1，對于氣體、蒸汽等可壓縮流體ε<1，對 于這里研究的流量計，ε的計算公式為：
[0014]式中：k一可壓縮流體的等熵指數，對空氣來說，k = l .4;
[0015] d-工作狀況下節流件的開孔直徑，d是等效開孔直徑，有d2 = D2_(dv)2,其中的D為 工作狀況下測量管的內徑(m)，dv為工作狀況下圓錐體最大橫截面處圓的直徑(m);本實用 新型中取D = O .0265m，dv=0.0255m;
[0016] β-節流件的直徑比，gp0 = d/D(d為節流件孔徑，D為管道內徑），且有：
[0018] P1-工作狀況下節流件上游處流體的密度，單位為kg/m3。常溫常壓下的空氣密度 為P = 1.205kg/m3，對于本實用新型中的壓縮空氣來說，服從理想氣體狀態方程：
[0019] p = pRT (1-5)
[0020] 式中p-氣體的絕對壓強(N/m2);
[00211 T一氣體的熱力學溫度(K);
[0022] P-氣體的密度(kg/m2);
[0023] R 一氣體常數(j/kgK)。
[0024] 在溫度不變的等溫情況下，T =常數，所以RT =常數，因此狀態方程簡化為p/p =常 數，即等溫情況下，壓強與密度成正比。在本實用新型中，把節流件上游處的流體密度等效 為總風缸內的壓縮氣體密度，則若總風缸內的氣體壓力為P = 800kPa，則P1 = 1.205 X 8 = 9.64kg/m2 ；
[0025] Δρ-流體流經節流件前后的壓力差，有ΔΡ = Ρ1-Ρ2,其中P1為差壓的高壓(正壓）， 是在上游流體收縮前的管壁取壓口處測得的壓力(Pa)，p2為差壓的低壓（負壓），是在圓錐 體朝向下游端面錐中心軸處所開取壓口處測得的的壓力(Pa)。
[0026] 根據以上分析可知，在具體工作狀況下只需要確定流體流經節流裝置前后的壓力 差，便可根據公式計算出此壓力差對應的流量值。從而根據流量值判斷列車管貫通狀態和 列車中部折角塞門開閉狀態，以確定列車制動系統是否正常工作。
[0027] 本實用新型具有體積小、對安裝無特殊要求、對振動信號不敏感、測量范圍寬、線 性度好等優點，特別是具有的較強自清掃功能，不易造成管道內部堵塞，非常適合于機車制 動系統空間小、振動大的特殊工況。使用本實用新型對列車制動系統充風流量進行測量，可 判斷列車管貫通狀態和列車中部折角塞門的開閉狀態，從而可及時了解列車制動系統是否 正常工作。
【附圖說明】
[0028]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0029]圖中：1一總風缸管2-節流裝置3-安裝座4一壓力傳感器A5-壓力傳感器B 6一放大電路7-濾波電路8-單片機9一顯不器
【具體實施方式】
[0030]如圖1所示，本實用新型包括節流裝置2、壓力傳感器A4、壓力傳感器B5、放大電路 6、濾波電路7和單片機8,所述放大電路6、濾波電路7、單片機8和顯示器9依次連接。所述節 流裝置2安裝在機車的總風缸管1內，由直段和錐段組成，錐段遠離直段一端的直徑大于與 直段連接一端的直徑，空氣經過錐形節流裝置時逐漸向總風缸管1的內壁收縮而實現節流。 本實施例中節流裝置2的中心沿軸向加工有通孔。上述總風缸管1上加工有前后兩個取壓 口，兩取壓口均位于節流裝置2的前方，節流裝置2的直段通過彎管連接于后取壓口處。壓力 傳感器包括壓力傳感器A4和壓力傳感器B5，其中壓力傳感器A4安裝在前取壓口處，用于測 量空氣收縮前的壓力，即高壓(正壓)Pi，壓力傳感器B5安裝在后取壓口處，用于測量空氣經 節流裝置2后的壓力，即低壓（負壓)P 2。壓力傳感器A4和壓力傳感器B5將采集到的信號經過 放大電路6和濾波電路7放大和濾波后傳遞給單片機8,由單片機8進行流量計算，流量計算 結果由顯示器9顯示。實際使用中，也可選擇自帶放大電路的壓力傳感器。
[0031]以上所述僅是本實用新型較好的實施方式，但本實用新型的保護范圍并不局限于 此，任何基于本實用新型的方案和構思進行的改進和替換都應涵蓋在本實用新型的保護范 圍內。
【主權項】
1. 一種機車制動系統流量計量裝置，包括依次連接的放大電路、濾波電路、單片機和顯 示器，其特征在于：還包括壓力傳感器和節流裝置，所述節流裝置安裝在機車的總風缸管 內，所述壓力傳感器共兩個，分別安裝在總風缸管上的兩個取壓口處，用于測量空氣進入節 流裝置前和經過節流裝置后的壓力，所述單片機通過放大電路和濾波電路與壓力傳感器連 接，并根據兩個壓力傳感器測得的壓力差計算流量。2. 根據權利要求1所述的機車制動系統流量計量裝置，其特征在于:所述節流裝置為錐 形節流裝置，由直段和錐段組成，錐段遠離直段一端的直徑大于與直段連接一端的直徑，空 氣經過錐形節流裝置時逐漸向總風缸管的內壁收縮而實現節流。
【專利摘要】本實用新型公開了一種機車制動系統流量計量裝置，包括壓力傳感器、節流裝置、以及依次連接的放大電路、濾波電路、單片機和顯示器，所述節流裝置為錐形節流裝置，安裝在機車的總風缸管內，所述壓力傳感器共兩個，分別安裝在總風缸管上的兩個取壓口處，用于測量空氣進入節流裝置前和經過節流裝置后的壓力，所述單片機通過放大電路和濾波電路與壓力傳感器連接，并根據兩個壓力傳感器測得的壓力差計算流量。本實用新型可對列車制動系統充風流量進行測量，從而可判斷列車管貫通狀態和列車中部折角塞門的開閉狀態。
【IPC分類】G01F1/40, G01F1/36
【公開號】CN205280156
【申請號】CN201520939572
【發明人】莫莉, 喻洪平, 趙悅
【申請人】成都大學
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年11月20日