用於軌道換能器的夾具的製作方法
2023-10-07 17:02:19 2
專利名稱：用於軌道換能器的夾具的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於將換能器固定到火車軌道的夾具。
背景技術：
為了監測火車軌道的狀況，使用聲換能器或超聲換能器來激勵軌道，從而所產生的傳播波型沿軌道傳播一定距離。位於距換能器一定距離處的接收器單元可以檢測到這種傳播波型並且可以提供軌道狀況的指示，並且因此可以用來警示軌道出現故障或其他機械損壞。這種系統公開在南非專利99/6936中。
在上述這種系統中，重要的是，用來激勵軌道的換能器需要被緊固到軌道並緊密接觸軌道。但是這很困難，因為鐵道車輛通過軌道會導致軌道斷面臨時甚至永久變形。另一個實際需要考慮的問題是安裝換能器的容易性，以及很少或不會造成對軌道的破壞的要求。
發明內容
本發明的一個目的是提供一種解決上述問題的用於將換能器固定到火車軌道的夾具。
根據本發明，提供一種用於將換能器固定到火車軌道的夾具，其中所述火車軌道具有軌底、軌腰和軌頭，所述夾具包括託架，具有構形為結合軌道的軌底的底部以及位於底部一端的立臂，當底部結合軌道的軌底時該立臂在軌道軌腰附近延伸；以及調節器，由臂支撐，用於將換能器結合於軌道並推動換能器接觸軌道。
託架的底部可以構形為裝配在軌道軌底之下。
優選地，託架由選擇為具有充分彈性以便使用時當調節器推動換能器接觸軌道時彈性變形的材料製成。
例如，託架可以由不鏽鋼製成。
調節器可以包括穿過臂並當其轉動時可向著軌道軸向移動的螺紋件，螺紋件定位為推動換能器在軌道的軌頭和軌腰之間結合軌道。
在本發明一個優選實施例中，螺紋件是穿過臂的上端中的孔和在臂和軌道之間貼靠於臂的反作用件內的互補的螺紋孔的調節螺栓，從而使用時調節螺栓的旋緊使換能器緊靠於軌道並使得臂的彈性變形遠離軌道。
反作用件可以是由臂支撐的銷或棒，其軸線平行於軌道，銷或棒可以圍繞其軸線轉動足以允許調節螺栓適應換能器和/或軌道形狀的變化的程度。
螺紋件優選地可調整為沿傾斜於軌道軌腰的平面45度的線在軌道軌頭和軌道軌腰的交叉點處向換能器施加作用力。
本發明擴展到換能器裝置，包括上述的夾具，以及換能器，該換能器包括構形為在軌道的軌頭和軌底之間結合火車軌道的主體。
圖1是根據本發明的夾具在使用時的視圖，其將換能器夾固到軌道；以及圖2是圖1所示夾具的端視圖。
具體實施例方式
參照附圖，示出構成鐵道線一部分的火車鋼軌10。軌道10包括軌頭12、直立的軌腰14、以及平面的軌底16。
安裝在軌道軌底下面的是構成本發明夾具的一部分的託架18，託架具有裝配在軌道軌底之下的底部20，以及位於底部一端的立臂22。託架18由單件鋼條製成，鋼條的厚度和鋼的種類選擇為提供需要的特性，尤其是合適的彈性。例如，316號不鏽鋼是合適的材料，如下文所述，其具有良好的抗腐蝕性能、高的抗拉強度以確保獲得高的夾緊力、以及合適的彈性度以能夠保持必要的夾緊力。可以使用另外的具有合適彈性和機械性能的材料。
在託架的底部20的遠離臂的端部，設置有向上延伸的凸緣24。託架被保持在軌道的軌底16之下以及其上擱置軌道的枕木或其他支撐件之間。當託架18被裝配在軌道之下時，凸緣24和臂22防止託架離開軌道，而無須另外的緊固件。這具有無須例如通過向軌道內鑽孔或者任何其他方式的對軌道進行改動的優點。
臂22的上端26以大約45度向外彎曲，並且在上端26內形成有孔以接納螺紋調節螺栓28。在臂22的最靠近軌道10的一側，安裝有形狀互補於臂22的上端並由不鏽鋼製成的安裝板30，例如通過焊接於臂22。臂22的上端26內的孔還延伸通過安裝板30，從而螺栓28松配合在孔內。一個水平的部分圓柱形的槽32形成在安裝板30的上表面並且容納有一個不鏽鋼銷或棒34，銷或棒34定位為其縱向軸線平行於軌道10的軸線。橫向螺紋孔形成在銷或棒內以接納螺栓28，從而螺栓圍繞其軸線的轉動使其上端向著(或者遠離)軌道移動。螺母36裝配於調節螺栓的螺紋內端，以便當螺栓28調節到需要位置時允許鎖止夾具。
臂的上端26內的孔以及安裝板30內的相應的孔足夠大以允許銷或棒34在槽32內圍繞其軸線轉動，因此稍微改變螺栓相對於軌道軌腰的平面的角度，以適應軌道10或者使用時將被夾緊到軌道的換能器的形狀變化。
如圖所示換能器38靠在軌道軌腰的上部以及軌道軌頭的下側，其中換能器38包括在圓柱形殼體內的一堆壓電盤，該殼體在一端連接於鋁製主體40並在另一端具有支撐塊(back mass)，調節螺栓28的上端靠在換能器的鋁製主體40上。鋁製主體40構形為貼合地裝配於軌道的軌腰，緊貼軌道的位於軌頭下側和軌腰之間的部分，並且軌腰和軌底之間，如圖所示。當換能器正確定位於軌道時，能夠轉動螺栓28以將其正確對準，並且然後在通過旋緊螺母36將其鎖止在位之前將螺栓旋緊到需要的程度。
當調節螺栓28的轉矩充分大時，例如達到15Nm範圍內的值時，臂22彈性變形遠離軌道的軌頭和軌腰，並且導致位於軌道軌底之下的託架18的底部稍微彎曲。這導致換能器的鋁製主體40被彈性推靠於軌道，這種結構可以適應正常使用時軌道的臨時和永久變形，同時保持換能器和軌道之間界面處的恆定配合力。換能器的相對較軟的鋁製主體可以變形以適應軌道的這種變形，保持換能器和軌道之間足夠的接觸面積。
通過在換能器和緊固螺栓之間的界面設置絕緣套以及在換能器和軌道之間設置由合適塑料材料製成的絕緣片，在需要的情況下換能器能夠便於電絕緣於軌道。
利用上述結構，夾緊結構的力線與軌道軌腰的平面成45度位於軌道軌頭和軌腰的交叉點，確保最佳的激勵信號輸入軌道內。這確保在機械斷面約束內接近軌道的質心處激勵軌道。
換能器內的激勵軸線沿著其中心軸線。當換能器被夾緊到軌道時，這產生相對於軌道中心線的不對稱激勵。也就是說，對於常規的軌道而言，激勵軸線以大約45mm的偏離距離平行於軌道中心軸線。這形成了縱波(即沿著軌道的中心線)和彎曲波以及諸如切變波的各種其他波的激勵。當從位於離開激勵位置一定距離處的監測位置觀察時，這些不同的波型由於在任何特定點具有不同的相對相位值而相互幹涉。根據距激勵點的距離，幹涉可以是積極的或者是破壞性的，有效地形成被監測波的複合調製。激勵波型的幅度以及波型的傳播損耗還受到軌道溫度及相關的壓力和應力的影響。不同波型的激勵確保在2500米範圍的距離內在監測位置具有足夠的信號而與這些因素無關。
權利要求
1.一種用於將換能器固定到火車軌道的夾具，其中所述火車軌道具有軌底、軌腰和軌頭，所述夾具包括託架，具有構形為結合軌道軌底的底部以及位於底部一端的立臂，當底部結合軌道的軌底時該立臂在軌道的軌腰附近延伸；以及調節器，由臂支撐，用於將換能器結合於軌道並推動換能器接觸軌道。
2.如權利要求1所述的夾具，其特徵在於，託架的底部構形為裝配在軌道軌底之下。
3.如權利要求1或2所述的夾具，其特徵在於，託架由選擇為具有充分彈性以便在使用時當調節器推動換能器接觸軌道時彈性變形的材料製成。
4.如權利要求3所述的夾具，其特徵在於，託架由不鏽鋼製成。
5.如權利要求1到4中任一項所述的夾具，其特徵在於，調節器包括穿過臂並當其轉動時可向著軌道軸向移動的螺紋件，螺紋件定位為推動換能器在軌道的軌頭和軌腰之間結合軌道。
6.如權利要求5所述的夾具，其特徵在於，螺紋件是穿過臂的上端中的孔和在臂和軌道之間貼靠於臂的反作用件內的互補的螺紋孔的調節螺栓，從而使用時調節螺栓的旋緊使換能器緊靠於軌道並使得臂的彈性變形遠離軌道。
7.如權利要求6所述的夾具，其特徵在於，反作用件是由臂支撐的銷或棒，其軸線平行於軌道，銷或棒可以圍繞其軸線轉動足以允許調節螺栓適應換能器和/或軌道形狀變化的程度。
8.如權利要求5到7中任一項所述的夾具，其特徵在於，螺紋件可調整為沿傾斜於軌道軌腰的平面45度的線在軌道軌頭和軌道軌腰的交叉點處向換能器施加作用力。
9.一種換能器裝置，包括如權利要求1到8中任一項所述的夾具，以及換能器，該換能器包括構形為在軌道的軌頭和軌底之間結合火車軌道的主體。
全文摘要
一種用於將換能器固定到火車軌道的夾具，包括託架(18)，其具有結合軌道的軌底(16)的底部。位於底部(20)一端的立臂(22)在軌道軌腰(14)附近延伸，並且帶有螺紋調節器(28)，該螺紋調節器(28)結合換能器(38)並推動換能器接觸軌道。夾具具有足夠的彈性，從而當螺紋調節器(28)旋緊到預定程度時，可以毫無困難地適應軌道的臨時和永久變形。
文檔編號B61K9/00GK1784330SQ200480012185
公開日2006年6月7日 申請日期2004年5月6日 優先權日2003年5月7日
發明者布賴恩·謝裡夫, 弗朗索瓦·阿爾文·布格爾 申請人:阿姆斯科商業(控股)有限公司