CN113309992A - 供风管接头泄露检测报警装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开供风管接头泄露检测报警装置，供风管接头泄露检测报警装置包括：密封胶囊，包裹在供风管接头外；压电片，设置在所述密封胶囊的内衬上；集电环，设置在所述压电片的两端；报警器，设置在所述密封胶囊的外侧，并与所述集电环电连接。完全杜绝遗漏供风管接头漏气的情况；及时发现车辆运行中的供风管系泄漏并将报警信息传递到车上集中显示；与传统的泄漏排查方法相比，避免环境影响，提高了工作效率，减少人力成本，降低劳动强度。
Description
技术领域
本发明涉及报警装置，尤其涉及供风管接头泄露检测报警装置。
背景技术
铁道车辆制动系统利用压缩空气作为动力源，制动装置中存在大量管接头；制动管系泄漏造成车辆故障的情况时有发生，影响行车安全，且泄漏发生后，编组车辆多，车下管接头多，具有一定的隐蔽性；传统的车辆供风系统泄漏检测，仅靠风表检测泄漏；采用人力分段听声、涂抹肥皂水的方法检查泄漏点，存在如下缺陷：车辆运行时，不能实时监控车下各接头的泄漏情况；报警不及时，靠巡检人员不时查看风表，不能及时发现泄漏问题；信息不全面，不能准确判断故障点所在位置；传统的排查方法，费时费力，劳动强度大，受环境影响大等缺陷，给故障排查造成困难，浪费大量时间，影响车辆运行。
现有技术CN202420758U公开了一种在线供风管道风压监视报警器，包括连接在电气控制箱上的气压正常显示灯、气压过低警示灯和电源指示灯，该电源指示灯与电源接线端子连接。在电气控制箱上还设有压力传感器，该压力传感器的探头伸入供风管分支管道内。在电气控制箱内设有中间继电器，该中间继电器的一端与压力传感器的微动开关的一端连接，微动开关的另一端与电源指示灯一端连接，中间继电器的另一端与电源指示灯的另一端连接。在电气控制箱内还设有时间继电器，在电气控制箱外还设有报警电铃。现有技术207487736U公开了用于采集机车总风缸风压实时数据的压力传感器，用于采集机车供风管风流量实时数据的流量传感器、可根据机车运行需求对机车总风缸风压和机车供风管风流量的报警阀值进行预设的主机和与主机信号连接的报警器，所述的主机与压力传感器和流量传感器均为数据传输连接，接收实时数据并显示，如风压实时数据或风流量实时数据小于等于其相应的报警阀值，则控制报警器发出警报。
综上，现在急需供风管接头泄露检测报警装置，以克服现有技术中报警不及时、信息不全面，排查费时费力的问题。
发明内容
为解决上述现有技术中问题，本发明提供供风管接头泄露检测报警装置，能够及时发现泄漏点，并排除故障，保障车辆及乘客生命财产安全。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
供风管接头泄露检测报警装置，包括：
密封胶囊，包裹在供风管接头外；
压电片，设置在所述密封胶囊的内衬上；
集电环，设置在所述压电片的两端；
报警器，设置在所述密封胶囊的外侧，并与所述集电环电连接。
进一步地，所述供风管接头泄露检测报警装置还包括密封紧固装置，用于固定所述密封胶囊；避免因密封胶囊中间位置发生形变，而造成密封胶囊的两端相对供风管道发生相对位移；完全杜绝遗漏供风管接头漏气的情况。
进一步地，所述密封胶囊采用可发生形变的柔性材料。
进一步地，所述密封胶囊在非报警状态时呈椭圆形；所述密封胶囊在报警状态时呈圆形。
进一步地，所述压电片设置在所述密封胶囊的内衬上下两侧，每侧各设置两个压电片，两个压电片并联能够成倍增加电压。
进一步地，所述供风管接头泄露检测报警装置还包括位置传感器，该位置传感器设置在所述报警器处。
进一步地，所述供风管接头泄露检测报警装置还包括报警集成显示器，该报警集成显示器与所述位置传感器通过无线连接，用于显示报警器所在位置。
进一步地，所述报警器与所述位置传感器、集电环形成串联回路。
供风管接头泄露检测报警装置的工作过程包括以下步骤：
S1、所述密封胶囊发生形变后，所述压电片产生电荷，电荷流向所述集电环后形成电流；
S2、步骤S1中的电流经过所述报警器和所述位置传感器；
S3、所述报警集成显示器显示所述报警器的位置及报警信号。
进一步地，所述步骤S1中，压电片两侧产生极性不同的电荷，分别流向两端的集电环。
本发明的技术方案相对现有技术具有如下技术效果：
一、本发明采用密封胶囊，并用密封紧固装置将密封胶囊包裹在供风管接头处，完全杜绝遗漏供风管接头漏气的情况；
二、本发明在密封胶囊内壁上设置压电片，并在两端设置集电环，能够采集因接头泄露引起的形变，从而及时发现车辆运行中的供风管系泄漏并将报警信息传递到车上集中显示；
三、本发明设置位置传感器，能够准确显示泄漏点位置，为故障排除提供依据，保障车辆行车安全；与传统的泄漏排查方法相比，避免环境影响，提高了工作效率，减少人力成本，降低劳动强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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他的附图。
图1为本发明所述装置非报警状态时的结构示意图。
图2为本发明所述装置报警状态时的结构示意图。
图3为本发明所述装置在车辆应用的结构示意图。
图4为实施例1中所述装置的电路原理示意图。
图5为实施例2中所述装置的电路原理示意图。
附图标记：
1-密封胶囊；2-密封紧固装置；3-报警器；4-压电片；5-集电环；6-报警集成显示器；7-供风管接头；8-供风管道；9-位置传感器。
具体实施方式
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
实施例1
如图1所示，本实施例供风管接头泄露检测报警装置，包括：密封胶囊1；密封紧固装置2；报警器3；压电片4；集电环5；报警集成显示器6。
其中，密封胶囊1包裹在供风管接头7外面；由柔性橡胶制成，密封胶囊1的两端套接在供风管道8上，同时利用密封装置2进一步将密封胶囊1固定在供风管道8上，避免因密封胶囊1中间位置发生形变，而造成密封胶囊1的两端相对供风管道8发生相对位移；完全杜绝遗漏供风管接头漏气的情况；密封胶囊1在非报警状态时呈椭圆形；如图2所示，密封胶囊1在报警状态时呈圆形。压电片4设置在密封胶囊1的内衬的上下两侧，每侧各设置两个压电片4；在一些优选方案中，压电片4可直接粘贴在密封胶囊的内壁上；当供风管接头7处泄露时，密封胶囊1整体发生形变，包裹着供风管接头7的椭球形空腔逐渐变为球形空腔，同时压电片4在气体压力的作用下发生形变，进而压电片4的两侧产生不同极性的电荷。集电环5的数量为两个，分布在供风管接头7的两端，套接在供风管道8上，并与压电片4固定连接；当压电片4产生电荷时，不同极性的电荷流向不同的集电环5，即若正电荷流向左侧的集电环5，则负电荷流向右侧的集电环5，这样集电环5就类似于一个电源。报警器3设置在密封胶囊1的外侧，并与集电环5电连接；报警器3可利用集电环5提供的电流发出报警信号。本实施例中的供风管接头泄露检测报警装置还包括位置传感器9，该位置传感器9设置在报警器3处；当报警器3发出报警信号时，位置传感器9向报警集成显示器6发送位置信息，进而工作人员可根据该位置信息核实报警信号并进行及时处理，如图3所示；能够准确显示泄漏点位置，为故障排除提供依据，保障车辆行车安全；与传统的泄漏排查方法相比，避免环境影响，提高了工作效率，减少人力成本，降低劳动强度。报警集成显示器6与位置传感器9通过无线连接。
对于压电片4，可以由无机压电材料制成，例如水晶（石英晶体）、镓酸锂、锗酸锂、锗酸钛以及铁晶体管铌酸锂、钽酸锂等。也可以由有机压电材料制成，如聚偏氟乙烯（PVDF）（薄膜）及其它为代表的其他有机压电（薄膜）材料；又或者采用的是一种由无机压电陶瓷和有机高分子树脂构成的压电复合材料制成的，兼备无机和有机压电材料的性能，并能产生两相都没有的特性。因此可以根据需要综合二相材料的优点，制作良好性能的换能器和传感器。
本实施例中的供风管接头泄露检测报警装置的设计原理是压电效应，也就是说，某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。具有压电性的晶体对称性较低，当受到外力作用发生形变时，晶胞中正负离子的相对位移使正负电荷中心不再重合，导致晶体发生宏观极化，而晶体表面电荷面密度等于极化强度在表面法向上的投影，所以压电材料受压力作用形变时两端面会出现异号电荷。反之，压电材料在电场中发生极化时，会因电荷中心的位移导致材料变形。压电片4即使发生微小形变也会产生电荷形成电流，但报警器3和位置传感器9自身都是带有电阻的，即有额定电压，也就是说压电片4只有达到一定的形变程度，产生了足够的负载电压后，报警器3和位置传感器9才能够工作。因此可以根据密封胶囊1的形变程度选用是适当的报警器3和位置传感器9；也无需担心在车辆行驶过程中，由于振动或晃动造成的密封胶囊1形变，使得报警器3和位置传感器9发出错误的报警信号。在本实施例中，在密封胶囊1内壁上的每一侧都设置有两个压电片4，这两个压电片4为并联连接，此时，压电片4两端的负载电压是成倍增加的；所以当报警器3或位置传感器9的功率较大时，可以在密封胶囊1内壁上的同一侧设置多层压电片4。由压电片4两端伸出电极片与集电环5固定连接；报警器3与位置传感器9、集电环5形成串联回路。当密封胶囊1发生形变时，压电片4上产生电流，通过集电环5为报警器3和位置传感器9供电，从而发出报警信号和报警位置。
本实施例中供风管接头泄露检测报警装置的工作过程包括以下步骤：
S1、供风管接头7发生泄露后，在密封紧固装置2的作用下，固定在供风管道8两端的密封胶囊1不发生位移，而密封胶囊1在泄露气体的作用下发生形变，从而带动压电片4弯曲，使空腔逐渐变为球形；发生形变的压电片4产生电荷，其中同一片压电片4的两个表面产生极性不同的电荷，电荷流向压电片4的两端，经过电极片到达集电环5后形成电流；形成电源。
S2、报警器3和位置传感器9与集电环5串联；步骤S1中的电流经过报警器3和位置传感器9；为其提供额定电压；报警器3上的报警灯开始闪烁发出报警信号，位置传感器9通过无线传输将该报警信号处的位置坐标发送到报警集成显示器6上；
S3、报警集成显示器6在接收到位置传感器9发送的位置信息后，同时在显示屏上显示报警器3的位置和报警信号，以提示工作人员进行相关报警情况的解除。
在供风管接头7泄露的过程中，泄漏点的分布一般不是均匀的，也就是说在瞬时，泄露的气体可能会对密封胶囊1的某一处产生较大的冲击力，但这股冲击力并不会使密封胶囊1上的压电片4产生电荷；因为密封胶囊1的形变是整体的变化，从而带动压电片4整体发生形变产生电荷。
实施例2
与实施例1相比，本实施例中使用光电传感器来代替位置传感器9，并且该光电传感器与报警器3并联，此处的报警器3也是通过闪烁报警灯光来发出报警信号。当光电传感器检测到报警信号后，同样地通过无线传输将报警信号及报警位置发送到报警集成显示器6上。
由实施例1中的描述可知，因为压电片4的形变不是一蹴而就的，所以产生的电压也是由小到大；如图4所示，实施例1中的报警器3和位置传感器9是串联的，由于两者的额定电压不同，当报警器3的额定电压小于位置传感器9时，会存在报警器3发出报警信号时，位置传感器9并没有将报警位置及报警信号发送给报警集成显示屏6的情况；或者当报警器3的额定电压大于位置传感器9时，会存在报警器3还未发出报警信号，而位置传感器9却将报警位置及报警信号发送给报警集成显示屏6的情况；也就是会出现报警延迟或提早的情况。而本实施例中，如图5所示，将光电传感器并联在报警器3上，使得总的额定电压减小，只需要达到任一较大的额定电压即可启动光电传感器和报警器3，能够极大的缓解警报提前或延迟的情况。
报警集成显示屏6可以集成在车辆操作屏上，若没有警情时，可作为操作屏上的一个功能键存在；当有警情出现时，工作人员可将该报警集成显示屏6展开来查看报警位置等信息。
在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.供风管接头泄露检测报警装置，其特征在于，包括：
密封胶囊，包裹在供风管接头外；
压电片，设置在所述密封胶囊的内衬上；
集电环，设置在所述压电片的两端；
报警器，设置在所述密封胶囊的外侧，并与所述集电环电连接。
2.根据权利要求1所述的供风管接头泄露检测报警装置，其特征在于，所述供风管接头泄露检测报警装置还包括位置传感器，该位置传感器设置在所述报警器处。
3.根据权利要求2所述的供风管接头泄露检测报警装置，其特征在于，所述供风管接头泄露检测报警装置还包括报警集成显示器，该报警集成显示器与所述位置传感器通过无线连接，用于显示报警器所在位置。
4.根据权利要求1所述的供风管接头泄露检测报警装置，其特征在于，所述供风管接头泄露检测报警装置还包括密封紧固装置，用于固定所述密封胶囊。
5.根据权利要求1所述的供风管接头泄露检测报警装置，其特征在于，所述压电片设置在所述密封胶囊的内衬上下两侧，每侧各设置两个压电片。
6.根据权利要求1所述的供风管接头泄露检测报警装置，其特征在于，所述密封胶囊采用可发生形变的柔性材料。
7.根据权利要求1所述的供风管接头泄露检测报警装置，其特征在于，所述密封胶囊在非报警状态时呈椭圆形；所述密封胶囊在报警状态时呈圆形。
8.根据权利要求3所述的供风管接头泄露检测报警装置，其特征在于，所述报警器与所述位置传感器、集电环形成串联回路。
9.根据权利要求3所述的供风管接头泄露检测报警装置的工作过程，其特征在于，包括以下步骤：
S1、所述密封胶囊发生形变后，所述压电片产生电荷，电荷流向所述集电环后形成电流；
S2、步骤S1中的电流经过所述报警器和所述位置传感器；
S3、所述报警集成显示器显示所述报警器的位置及报警信号。
10.根据权利要求9所述的供风管接头泄露检测报警装置的工作过程，其特征在于，所述步骤S1中，压电片两侧产生极性不同的电荷，分别流向两端的集电环。
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