恆張力補償裝置

《恆張力補償裝置》是吳利群和帖榮俊於2005年3月28日申請的專利，該專利的申請號為2005100385912，公布號為CN1663839，授權公布日為2005年9月7日，發明人是吳利群、帖榮俊，該發明屬於電氣化鐵道供電技術領域。

《恆張力補償裝置》涉及一種補償並保持電氣化鐵道接觸網承力索/接觸線張力恆定的裝置，屬於電氣化鐵道供電技術領域。該恆張力補償裝置包括安裝於座體的彈簧，所述彈簧為恆扭矩或線性變扭矩平面渦卷彈簧，其一端與座體相對固定，另一端與主軸相對固定，所述主軸支撐在座體上，主軸上固連有定滑槽輪、螺旋槽輪或漸開線槽輪，所述槽輪上纏繞有接外部承力索或接觸線的鋼絲繩。當承力索和接觸線因環境溫度變化導致長度變化時，平面渦卷彈簧與槽輪的搭配組合可以通過彈簧張力的補償調節作用，使承力索和接觸線上保持基本恆定的張力，從而滿足電氣化鐵路工程的需要。其優點是結構緊湊、體積小巧、重量較輕、安裝調整方便，因此容易得到切實的推廣套用。

2009年，《恆張力補償裝置》獲得第六屆江蘇省專利項目獎優秀獎。

（概述圖為《恆張力補償裝置》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：恆張力補償裝置
• 公布號：CN1663839
• 公布日：2005年9月7日
• 申請號：2005100385912
• 申請日：2005年3月28日
• 申請人：吳利群、帖榮俊
• 地址：江蘇省揚州市東郊廖家溝大橋西（揚州東方吊架有限公司內）
• 發明人：吳利群、帖榮俊
• 分類號：B60M1/26
• 代理機構：南京蘇科專利代理有限責任公司
• 代理人：姚姣陽、何朝旭
• 類別：發明專利

專利背景

據《恆張力補償裝置》的申請人了解，2005年3月前，電氣化鐵道接觸網廣泛使用的張力補償裝置，是由砼或鑄鐵的墜砣和滑輪組構成。這種補償裝置雖然具有結構簡單的優點，但存在體積大、重量重、不美觀、大風中易擺動碰撞等缺點。此外，由於需要採用輔助結構來支撐、引導和保護，因此其安裝維護費用高。尤其在既有隧道等低矮狹窄的淨空條件下進行電氣化接觸網改造時，安裝墜砣需擴挖隧道斷面，結果必將大幅度增加工程量和對過往行車的干擾，延長工期，增加工程費用，對於地質條件複雜地段，甚至難以實現。

中國國內外還有以下幾種的補償辦法，但因分別存在著各種缺陷，均未能正常使用：

1、採用簡單圓柱螺旋壓縮彈簧的補償裝置—由於彈簧具有作用力與行程成正比的特性，這種補償裝置不能保證纜繩的張力恆定不變；

2、採用碟形彈簧製造的補償裝置—由於重量重、成本較高，至今無法推廣使用；

3、採用液壓/氣壓式補償裝置—由於油/氣體的損失，需要不斷監視和維護，以及時補充油/氣，加之漏油、漏氣的情況時有發生，因此成本較高，限制了使用。

發明內容

專利目的

針對以上2005年3月前已有技術存在的缺點，《恆張力補償裝置》提出一種可以藉助內源力自動補償張緊纜索長度變化的恆張力補償裝置，該裝置應當結構緊湊、體積小、重量輕、安裝方便。

技術方案

《恆張力補償裝置》技術方案之一是：包括安裝於座體的彈簧，其特徵在於：所述彈簧為至少一個線性變扭矩平面渦卷彈簧，其一端與座體相對固定，另一端與主軸相對固定，所述主軸支撐在座體上，主軸上固連有漸開線槽輪，所述槽輪上纏繞有接外部承力索或接觸線的鋼絲繩。

以上漸開線槽輪的終止半徑可以按照以下關係式確定：終止半徑＝起始半徑*（平面渦卷彈簧組終止扭矩/平面渦卷彈簧組起始扭矩）；

該式推導過程如下，設：平面渦卷彈簧組起始扭矩：N1；平面渦卷彈簧組終止扭矩：N2；鋼絲繩起始力：F1；鋼絲繩終止力：F2；槽輪起始半徑：r1；槽輪終止半徑：r2；根據彈簧特性：N1＝F1*r1，N2＝F2*r2；即：F1＝N1/r1F2＝N2/r2；若要保證輸出過程載荷恆定，則：F1＝F2；即：N1/r1＝N2/r2；由此可得：r2＝r1*N2/N1

《恆張力補償裝置》恆張力補償裝置的技術方案之二是：包括安裝於座體的彈簧，其特徵在於：所述彈簧為至少一個恆扭矩平面渦卷彈簧，其一端與座體相對固定，另一端與主軸相對固定，所述主軸支撐在座體上，主軸上固連有定滑槽輪或螺旋槽輪，所述槽輪上纏繞有接外部承力索或接觸線的鋼絲繩。

改善效果

當承力索和接觸線因環境溫度變化導致長度變化時，恆扭矩平面渦卷彈簧與定滑槽輪或螺旋槽輪的搭配組合或者變扭矩平面渦卷彈簧與漸開線槽輪的搭配組合均可以通過彈簧張力的補償調節作用，使承力索和接觸線上保持基本恆定的張力，從而滿足電氣化鐵路工程的需要。同時，平面渦卷彈簧與槽輪的搭配組合具有結構緊湊、體積小巧、重量較輕、安裝調整方便的優點，因此《恆張力補償裝置》容易得到切實的推廣套用。

附圖說明

圖1為《恆張力補償裝置》實施例一的結構示意圖。

圖2為圖1的剖面圖。

圖3為該發明實施例二的結構示意圖。

圖4為圖3的剖面圖。

圖5為該發明實施例三的結構示意圖。

圖6為圖5的剖面圖。

圖7為該發明實施例四的結構示意圖。

圖8為圖7的剖面圖。

圖9、圖10分別為該發明漸開線槽輪和螺旋槽輪的結構示意圖。

圖11、圖12分別為該發明的兩種安裝使用狀態示意圖。

權利要求

1.《恆張力補償裝置》包括安裝於座體內的彈簧，其特徵在於：所述彈簧為至少一個線性變扭矩平面渦卷彈簧，其一端與座體相對固定，另一端與主軸相對固定，所述主軸支撐在座體上，主軸上固連有漸開線槽輪，所述漸開線槽輪上纏繞有接外部承力索或接觸線的鋼絲繩。

2.根據權利要求1所述恆張力補償裝置，其特徵在於：所述漸開線槽輪的終止半徑按照以下關係式確定：終止半徑＝起始半徑*（平面渦卷彈簧組終止扭矩/平面渦卷彈簧組起始扭矩）。

3.根據權利要求2所述恆張力補償裝置，其特徵在於：所述變扭矩平面渦卷彈簧為兩個以上的偶數個，對稱安裝在漸開線槽輪兩側。

4.根據權利要求3所述恆張力補償裝置，其特徵在於：所述變扭矩平面渦卷彈簧用二層以上的帶鋼卷制而成。

5.一種恆張力補償裝置，包括安裝於座體內的彈簧，其特徵在於：所述彈簧為至少一個恆扭矩平面渦卷彈簧，其一端與座體相對固定，另一端與主軸相對固定，所述主軸支撐在座體上，主軸上固連有定滑槽輪或螺旋槽輪，所述槽輪上纏繞有接外部承力索或接觸線的鋼絲繩。

6.根據權利要求5所述恆張力補償裝置，其特徵在於：所述恆扭矩平面渦卷彈簧為兩個以上的偶數個，對稱安裝在定滑槽輪或螺旋槽輪兩側。

7.根據權利要求6所述恆張力補償裝置，其特徵在於：所述恆扭矩平面渦卷彈簧用二層以上的帶鋼卷制而成。

實施方式

實施例一

該實施例的恆張力補償裝置如圖1、圖2所示，主要構件為安裝連線板1、端板2、側板3、蓋板4、變扭矩平面渦卷彈簧5、漸開線槽輪6、主軸7、端蓋8、軸承9、鎖定螺栓10、鋼絲繩11、連線螺栓12、平面渦卷彈簧盒13、鋼絲繩鎖定裝置14等。其中安裝連線板1、端板2、側板3、蓋板4組合成一個閉合式的盒座體。盒座體兩側的軸承9支撐主軸7，主軸7上安裝有位於平面渦卷彈簧盒13中的兩個線性變扭矩平面渦卷彈簧5。線性變扭矩平面渦卷彈簧5的外端與盒座體相對固定，內端通過彎勾與主軸7連線。多圈的漸開線槽輪6通過鍵（參見圖9）連線固定安裝在主軸7上，此漸開線槽輪6上纏繞鋼絲繩11，鋼絲繩11上固定有起限位作用的鎖定裝置14。

以上漸開線槽輪的終止半徑按照以下關係式確定：r2＝r1*N2/N1。式中：r1—漸開線槽輪起始半徑；r2—漸開線槽輪終止半徑；N1—平面渦卷彈簧組起始扭矩；N2—平面渦卷彈簧組終止扭矩。

工作時，平面渦卷彈簧5呈線性增加的扭矩可以通過漸開線槽輪6補償，即隨著平面渦卷彈簧5的扭矩增加，漸開線槽輪6的力臂同步增加，因此可以通過鋼絲繩11輸出恆定張力。

實際套用表明，其結構緊湊、重量輕、安裝調整方便，可以始終保持纜索處於直線水平狀態，滿足電氣化列車受電弓與承力索或接觸線始終處於接觸狀態的要求。

實施例二

該實施例的恆張力補償裝置如圖3和圖4所示，與實施例一的基本結構相同，不同之處在於含有兩對（實際上可以是兩個以上的任意偶數個）變扭矩平面渦卷彈簧組5，對稱安裝在漸開線槽輪6的兩側。

實施例三

該實施例的恆張力補償裝置如圖5和圖6所示，其基本結構與實施例一相同，不同之處在於採用恆扭矩平面渦卷彈簧組5和螺旋槽輪6（或定滑槽輪）搭配組合，因此也可以滿足恆張力輸出的要求。螺旋槽輪6的鍵連線結構參見圖10。

實施例四

該實施例的恆張力補償裝置如圖7和圖8所示，其基本結構與實施例二相同，不同之處在於採用兩對（實際上可以是兩個以上的任意偶數個）恆扭矩平面渦卷彈簧組5和螺旋槽輪6（或定滑槽輪）搭配組合，因此也可以滿足恆張力輸出的要求。

以上實施例的恆張力補償裝置實際套用如圖11、圖12所示，通過安裝連線板1上的安裝孔，用螺栓固定在隧道頂部或接觸網塔桿事先設定好的架子上。鋼絲繩11用線夾與承力索或接觸線的纜索連線。當氣溫下降時，纜索遇冷收縮時，纜索拉動鋼絲繩11開始向外伸長以補充纜索的縮短量；當溫度上升時纜索膨脹時，平面渦卷彈簧組5開始卷緊，把鋼絲繩11捲縮收緊到盒座體裡。這樣，用平面渦卷彈簧組5卷緊和釋放所產生的扭力促使鋼絲繩11縮短或伸長，進而始終保持纜索處於直線水平狀態，保證電氣化列車受電弓與承力索或接觸線始終處於接觸狀態，進而保征列車正常運行。

榮譽表彰

2009年，《恆張力補償裝置》獲得第六屆江蘇省專利項目獎優秀獎。