Способ получения разности электрических потенциалов

 

Использование: изобретение относится к электроэнергетике и может использоваться для получения электроэнергии при прохождении железнодорожного поезда по путям. Сущность изобретения: на путях располагают пьезоэлектрический преобразователь механического давления в разность электрических потенциалов /ППМД РЭП/. ППМД РЭП располагают между шпалами и между рельсами. Давление колес через рельсы передают на ППМД РЭП и получают разность электрических потенциалов. Для передачи давления от рельсов на ППМД РЭП используют рычажно-консольную систему. При этом плечо рычага используют в качестве опоры. Давление на ППМД РЭП регулируют изменением упругости опоры и длиной плеча рычагов. Направление давления на ППМД РЭП одного из рельсов меняют на обратное. 2 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к электроэнергетике и может быть использовано для получения разности электрических потенциалов с помощью механического давления колес железнодорожного транспорта.

Известны способы получения разности электрических потенциалов (РЭП), заключающиеся в создании механического давления в пьезо-электрическом преобразователе механического давления в разность электрических потенциалов (ППМД РЭП) и получение разности электрических потенциалов в нем (1 3).

Прототипом предлагаемому способу может служить как наиболее близкий по технической сущности и достигаемому эффекту способ получения разности электрических потенциалов, заключающийся в расположении пьезоэлектрического преобразователя механического давления в разность электрических потенциалов (ППМД РЭП) на железнодорожном пути между нижней поверхностью подошвы рельса и его опорой в виде подложки на шпале, передаче на него через рельсы давления колес железнодорожного поезда и получение разности электрических потенциалов (РЭП) (4).

Недостатком известного способа является расположение ППМД РЭП под подошвой рельса на подложке на шпале. При этом ППМД РЭП становится непосредственной опорой рельса и это может нарушать безопасное движение поезда. Кроме того, осуществление способа требует разборки пути, подъема рельса или опускание шпалы при установке ППМД РЭП на пути. То же самое требуется выполнять при осмотре, замене или ремонте ППМД РЭП. ППМД РэП в известном способе используется не эффективно, т. к. воспринимает давление только одного рельса. Значит, и полученная разность электрических потенциалов (РЭП) в два раза ниже, чем в случае использования не только одного рельса. В известном способе использовать другие рельсы не представляется возможным.

Целью способа является исключение разборки пути при установке ППМД РЭП на нем, снижение эксплуатационных и ремонтных расходов при осуществлении способа, исключение влияния способа на безопасность движения поездов, повышение эффективности использования ППМД РЭП за счет передачи давления на него колес через не менее, чем двух рельсов.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе получения разности электрических потенциалов, заключающемся в расположении пьезоэлектрического преобразователя механического давления в разность электрических потенциалов на железнодорожном пути, передачи на него от рельсов давления колес железнодорожного поезда и получение разности электрических потенциалов, пьезоэлектрический преобразователь механического давления в разность электрических потенциалов располагают на опоре между шпалами.

Кроме того, пьезоэлектрический преобразователь механического давления в разность электрических потенциалов располагают между рельсами и давление на него передают от рельсов рычажно-консольной системой, при этом ППМД РЭП располагают на плече рычага и используют это плечо в качестве опоры.

Кроме того, направление давления на пьезоэлектрический преобразователь механического давления в разность электрических потенциалов одного из рельсов меняют на обратное, а величину давления на ППМД РЭП регулируют изменением упругости опоры и длиной плеч рычагов.

Сопоставительный анализ изобретения с прототипом показывает, что оно отличается тем, что ППМД РЭП располагают на опоре между пальцами. Отличие также состоит в том, что ППМД РЭП располагают между рельсами и давление от рельсов на него передают рычажно-консольной системой, при этом ППМД РЭП располагают на плече рычага и используют это плечо в качестве опоры.

Кроме того, направление давления на ППМД РЭП одного из рельсов меняют на обратное, а величину давления на ППМД РЭП регулируют изменением упругости опоры и длиной плеч рычажно-консольной системы.

Эти отличия позволяют сделать вывод о новизне предложенного способа. Сравнение предложенного изобретения с другими известными аналогами показывает, что с помощью способа получения разности электрических потенциалов за счет давления колес на все рельсы можно получать разность электрических потенциалов с не менее, чем удвоенной эффективностью. Способ позволяет получать РЭП, эксплуатировать, ремонтировать и заменять ППМД РЭП, не нарушая пути и не препятствуя движению поездов. Этот эффект не может быть достигнут известными способами, что дает основание утверждать о превышении предложенным изобретением существующего уровня техники.

Осуществление способа иллюстрируется схемами, на которых изображены железнодорожный путь с вариантами осуществления способа расположения ППМД РЭП на нем и схемами передачи давления колес на ППМД РЭП.

На фиг. 1 и 2 показаны железнодорожные пути с ППМД РЭП и разрез А-А; на фиг. 3-5 варианты расположения ППМД РЭ0П на железнодорожных путях между шпалами и рельсами и варианты рычажно-консольных систем для осуществления способа при передаче давления колес через рельсы на ППМД РЭП.

На фиг. 1 5 представлены рельсы 1 с подошвой 2, опирающейся на шпалу 3, между которыми располагают пьезоэлектрический преобразователь механического давления в разность электрических потенциалов (ППМД РЭП) 4. ППМД РЭП 4 имеет корпус 5, пьезоэлектрический элемент 6 и электроды 7 (фиг. 1 и 2). ППМД РЭП 4 располагают между шпалами 3 на опоре 8 с регулируемой упругостью (не показано). ППМД РЭП 4 закрепдляют на подошве рельса креплением 9 (фиг. 2 и 3).

Давление от рельсов 1 на ППМД РЭП 4, расположенного между шпалами 3 и рельсами 1, передают с помощью рычажно-консольной системы, имеющей консоль 10, рычаг 11 левого рельса и рычаг 12 правого рельса, соединенных шарниром 13, установленным на опоре 14.

Давление колес железнодорожного поезда на рельсы обозначены R_к, а давление на ППМД РЭП R_п не показаны колеса поезда, отводящие провода от электродов 7, а также устройства, регулирующие изменения упругости опоры 8 ППМД РЭП.

Способ получения разности электрических потенциалов осуществляется следующим образом.

ППМД РЭП 4 располагают на пути на опоре 8 между шпалами 3, закрепляя его на подошве 2 рельса 1 (фиг. 2), и между рельсами 1 (фиг. 1, 4 и 5). Давление колес P_к поезда через рельсы 1 передают на ППМД РЭП 4 либо непосредственно от подошвы 2 рельса 1 (фиг. 2 и 3) либо рычажно-консольной системой с консолью 10 и рычагами 11 и 12, которые закреплены на рельсе креплением 9 (фиг. 1, 4 и 5) На фиг. 2 давление колес P_к через рельсы 1 оказывает воздействие давление P_п на ППМД РЭА 4.

В пьезоэлектрическом элементе 6, расположенном в корпусе 5, под действием давления P_п возникает разность электрических потенциалов (РЭП), которое с электродом 7 по проводам (не показаны) поступает к потребителям.

Давление колес P_к имеет периодический характер, что позволяет получать РЭП непрерывно при прохождении поезда.

При расположении ППМД РЭП 4 между шпалами 3 и между рельсами 1 (фиг. 1, 4 и 5) ППМД РЭП 4 располагают либо на опоре 8 (фиг. 1) либо на плече рычага 12 правого рельса 1 (фиг. 3, 4 и 5). При расположении ППМД РЭП 4 на опоре 8 (фиг. 1) между шпалами 3 и рельсами 1 давление колес P_к передают на него консоль 10. При этом используют давление всех рельсов 1.

При расположении ППМД РЭП 4 на плече рычага 12 используют это плечо в качестве опоры (фиг. 3, 4 и 5). Рычажно-консольная система с помощью шарнира 13 позволяет изменять направление давления колеса P_к на обратное.

На фиг. 3 ППМД РЭП 4 располагают на подошве 2 одного рельса 1 (левого), а от другого рельса (правого) рычагом 12 давление P_к\ измененное на обратное, оказывает давление P_п на ППМД РЭП 4 снизу.

Таким образом ППМД РЭП 4 находится под воздействием давления P_п от двух рельсов 1.

На фиг. 4 ППМД РЭП 4 располагают на плече рычага 12 правого рельса 1. На ППМД РЭП 4 воздействуют силой колеса P_к через консоль 10 от левого колеса, рельса 1 и силой P_п через рычаг 12 от правого рельса 1 На шарнире 13, расположенном на опоре 14, давление P_к рельса 1 изменяется на обратное.

На фиг. 5 ППМД РЭП 4 также находится на плече рычага 12 правого рельса 1. Рычаги 11 левого рельса 1 и 12 правого рельса 1 соединены шарниром 13, расположенным на опоре 14. Рычаги соединены как рычаг первого рода и рычаг второго рода в точке соединения шарнира 13.

Величина давления P_п на ППМД РЭП 4 регулируется упругостью опоры 8 и длиной плеч рычагов 11 и 12.

Полученная в ППМД РЭП разность электрических потенциалов поступает в потребителям. Давление колес движущегося поезда используется с двух рельсов, а в случае двух или многопутного пути можно использовать давление от других рельсов, используя предложенный способ.

Формула изобретения

1. Способ получения разности электрических потенциалов, заключающийся в расположении пьезоэлектрического преобразователя механического давления в разность электрических потенциалов на железнодорожном пути, передаче на него через рельсы давления колес железнодорожного поезда и получение разности электрических потенциалов, отличающийся тем, что пьезоэлектрический преобразователь механического давления в разность электрических потенциалов располагают на опоре между шпалами.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пьезоэлектрический преобразователь механического давления в разность электрических потенциалов располагают между рельсами и давление от рельсов на него передают рычажно-консольной системой, при этом преобразователь располагают на плече рычага и используют это плечо в качестве опоры.

3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что направление давления на пьезоэлектрический преобразователь механического давления в разность электрических потенциалов одного из рельсов меняют на обратное, а величину давления на него регулируют изменением упругости опоры и длиной плеч рычагов рычажно-консольной системы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5