RS62762B1

RS62762B1 - Postupak za sastavljanje sklopa za merenje naprezanja, posebno za brojač osovina, i povezana upotreba

Info

Publication number: RS62762B1
Application number: RS20211598A
Authority: RS
Inventors: Kai Schicker; Kassen Oldewurtel; Rainer Klemm; Florian Muschaweckh; Lars Hoffmann
Original assignee: Thales Man & Services Deutschland Gmbh
Priority date: 2017-09-22
Filing date: 2017-09-22
Publication date: 2022-01-31
Also published as: HRP20220038T1; PL3684672T3; CA3076559C; CN112880579B; BR112020005274A2; PL3459811T3; AU2021200912B2; KR102163395B1; DK3459811T3; ES2903478T3; EP3684672A1; JP2020534535A; HRP20220030T1; EP3684672B1; EP3459811A1; AU2021200912A1; ES2903128T3; CA3076559A1; US10926782B2; JP6827590B2

Description

Opis

[0001] Ovaj pronalazak odnosi se na postupak za sastavljanje sklopa za merenje naprezanja, posebno za brojač osovina, koji obuhvata

- najmanje jedan element senzora naprezanja, posebno optičko vlakno sa Bragovom rešetkom u vlaknu,

- nosač za koji je pričvršćen element senzora naprezanja, i

- konstrukciju koju treba kontrolisati, posebno železničku prugu, za koju je pričvršćen nosač, pri čemu se najmanje jedan deo nosača drži konstrukcijom u elastično deformisanom stanju, kada je nosač pričvršćen za konstrukciju,

pri čemu je nosač izveden od prvog nosećeg dela i drugog nosećeg dela, koji su međusobno razmaknuti i sučeljeni, dok je element senzora naprezanja pričvršćen za prvi noseći deo najmanje preko prve tačke fiksiranja i za drugi noseći deo najmanje preko druge tačke fiksiranja, a preko središnjeg dela između tačaka fiksiranja nije pričvršćen ni za prvi ni za drugi noseći deo.

[0002] Odgovarajući sklop za merenje naprezanja za pričvršćivanje na objekat merenja poznat je iz DE 10 2015115 925 B3.

[0003] Brojači osovina se koriste da bi železnički saobraćaj bio bezbedniji. Brojači osovina mogu da se koriste posebno za proveru da li je voz u potpunosti prošao lokaciju brojača osovina, da bi se, na primer, utvrdilo da li su povezani delovi koloseka postali potpuno slobodni.

[0004] Jedan mogući princip merenja brojača osovina zasniva se na merenju elastične deformacije na šini elementom senzora naprezanja, koja je izazvana težinom voza koju prenosi osovina.

[0005] EP 3069952 A1 predlaže pričvršćivanje Bragove rešetke u vlaknu (=FBG, takođe vlakno sa Bragovom rešetkom), kao elementa senzora naprezanja, za šinu pod prednaprezanjem. Talasna dužina refleksije Bragove rešetke u vlaknu zavisi od stanja elastičnog naprezanja FBG, što znači da se stanje naprezanja može izmeriti. Preko prednaprezanja može da se utvrdi, iz stanja naprezanja FBG, da li je FBG još uvek ispravno pričvršćen za šinu ili je pao sa šine. U jednoj varijanti predviđeno je da se prednaprezanje termički primeni pričvršćivanjem nosača pod prednaprezanjem za šinu.

[0006] Iz DE 102005010344 A1 takođe je poznat uticaj na svojstva prigušivanja u optičkom vlaknu preko stanja savijanja.

[0007] Osim toga, takođe su postali poznati elementi senzora naprezanja, na primer, koji se zasnivaju na promeni otpornosti ili kapacitivnosti zbog promena stanja naprezanja.

[0008] Međutim, pričvršćivanje elemenata senzora naprezanja pod prednaprezanjem direktno za konstrukciju koju treba kontrolisati, kao što je železnička pruga, je relativno teško. Primenom prednaprezanja preko nekog nosača na kojem je fiksiran senzor naprezanja, može se postići određeno uprošćavanje. Međutim, i u ovom slučaju teško se postiže podešavanje određenog stanja naprezanja na elementu senzora naprezanja (na primer, za postavljanje radne tačke).

[0009] DE 102015115925 B3 opisuje senzor sa optičkim vlaknom, sa nosećom konstrukcijom. Noseća konstrukcija obuhvata dva elementa za pričvršćivanje, između kojih je prednapregnut svetlovod sa tačkama pričvršćivanja. Noseća konstrukcija ima elastični element koji je dvostrano lučno zaobljen i koji se koristi za uvođenje prednaprezanja u svetlovod. Noseća konstrukcija je preko spojnih površina pričvršćena za međunosač. Međunosač je pričvršćen za objekat merenja.

Predmet pronalaska

[0010] Ovaj pronalazak zasniva se na predmetu kako izvesti jednostavan postupak za sastavljanje sklopa za merenje naprezanja, a koji se takođe može dobro koristiti u negostoljubivom okruženju.

Kratak opis pronalaska

[0011] Ovaj cilj se postiže postupkom tipa pomenutog na početku, koji se karakteriše sledećim fazama:

a) najmanje deo nosača je elastično zategnut pomoću elementa za zatezanje;

b) najmanje deo nosača drži se pomoću elementa za zatezanje u elastično zategnutom stanju, a nosač je pričvršćen, posebno zalepljen, za konstrukciju koju treba kontrolisati;

c) element za zatezanje se uklanja.

[0012] Ovaj postupak je naročito jednostavan i može se posebno dobro koristiti u negostoljubivom okruženju (na primer na šinama železničkih pruga na otvorenom). Pričvršćivanje prema fazi b) završeno je samo kada pričvršćivanje dostigne željenu čvrstoću (na primer nakon očvršćavanja lepka). Samo nakon faze c), sklop za merenje naprezanja je u funkciji, to jest prati se naprezanje konstrukcije koju treba kontrolisati. Tokom rada takođe se prati da li deformacija nosača i dalje postoji ili je nestala zbog odvajanja od konstrukcije.

Poželjne varijante postupka prema ovom pronalasku

[0013] Povoljna varijanta postupka prema ovom pronalasku obezbeđuje da je element za zatezanje pre faze a) čvrsto spojen sa nosačem, i da se za fazu a) element za zatezanje odvaja od nosača. Element za zatezanje izveden na ili pričvršćen za nosač uvek je pri ruci za sastavljanje, i može jednostavno da se odvoji za postupak zatezanja i odmah koristi. Element za zatezanje može posebno da bude izveden kao ekscentar.

[0014] Takođe je povoljna varijanta koja obezbeđuje da se element za zatezanje čvrsto pričvrsti za nosač u fazi a) i b), i da se za fazu c) element za zatezanje odvoji od nosača. I u ovom slučaju je element za zatezanje, koji je inicijalno izveden na ili pričvršćen za nosač, uvek pri ruci. Pre odvajanja, element za zatezanje stavlja ili drži nosač pod prednaprezanjem, koji se koristi za sastavljanje. Nakon završetka pričvršćivanja nosača za konstrukciju, element za zatezanje se odvaja, tako da se prednaprezanje zadržava samo preko pričvršćivanja (na primer lepkom ili zavrtnjem) za konstrukciju, tako da, kada padne sa konstrukcije, gubi se prednaprezanje ili povezana elastična deformacija.

[0015] Dalji razvoj ovih varijanti je povoljan, pri čemu se, nakon sastavljanja jednog sklopa za merenje naprezanja ili više njih, proverava celovitost elemenata za zatezanje koji su odvojeni i uklonjeni u fazi c). Ovo omogućava jednostavno izvođenje provere izgleda kako bi se utvrdilo da li su sklopovi za merenje naprezanja pravilno sastavljeni.

Upotreba prema ovom pronalasku sklopa za merenje naprezanja

[0016] Upotreba sklopa za merenje naprezanja, posebno za brojač osovina, takođe je unutar obima ovog pronalaska, a koji obuhvata

- nosač za koji je pričvršćen element senzora naprezanja, i

pri čemu je nosač izveden od prvog nosećeg dela i drugog nosećeg dela, koji su međusobno razmaknuti i sučeljeni, dok je element senzora naprezanja pričvršćen za prvi noseći deo najmanje preko prve tačke fiksiranja i za drugi noseći deo najmanje preko druge tačke fiksiranja, a nije pričvršćen ni za prvi ni za drugi noseći deo preko središnjeg dela između tačaka fiksiranja, u prethodno opisanom postupku za sastavljanje prema ovom pronalasku.

[0017] Korišćenjem sklopa za merenje naprezanja, pad se može pouzdano detektovati, a stanje naprezanja elementa senzora naprezanja može se lakše odrediti.

[0018] U kontekstu ovog pronalaska predviđeno je da element senzora naprezanja nije linearno pričvršćen za nosač po celoj svojoj mernoj dužini, već je element senzora naprezanja pričvršćen samo preko prve tačke fiksiranja za prvi noseći deo, a preko druge tačke fiksiranja za drugi noseći deo.

Element senzora naprezanja ostaje slobodan u središnjem delu.

[0019] Na ovaj način je u osnovi omogućeno da se najmanje delimično odvoji napregnuto stanje elementa senzora naprezanja od stanja elastične deformacije nosača. Određenije, moguće je preneti elastičnu deformaciju nosača na element senzora naprezanja kao rezultat deformacije konstrukcije koja se prati, zavisno od primene, oslabljenu ili pojačanu ili samo sa određenih graničnih vrednosti, ili preneti određene vrste deformacija nosača na element senzora naprezanja pojačano. Na ovaj način, element senzora naprezanja može da radi u optimalnom radnom opsegu, a određene funkcije praćenja elementa senzora naprezanja, kao što je otkrivanje pada sa konstrukcije, mogu se pouzdano izvesti.

Jednovremeno, može se izvesti pričvršćivanje nosača za konstrukciju preko elastične deformacije nosača koja se jednostavno kontroliše, a da nije previše ograničena elementom senzora naprezanja.

[0020] Jednostavan i direktan pristup elementu senzora naprezanja moguć je u središnjem delu, posebno bez fiksiranja elementa senzora naprezanja u deformaciji prethodnim oblikovanjem osnovnog nosača. U središnjem delu može, na primer, doći do dodatnog zatezanja (na primer zahvatnim elementom), ili, takođe, dodatnog rasterećenja (na primer prekomernom dužinom) elementa senzora naprezanja u odnosu na nosač.

[0021] Pričvršćivanje nosača za konstrukciju koju treba kontrolisati, pri čemu se najmanje jedan deo nosača drži konstrukcijom u elastično deformisanom stanju, omogućava izvođenje jednostavne provere da li je sklop za merenje naprezanja i dalje ispravno smešten na konstrukciji ili je pao sa konstrukcije; u drugom slučaju dolazi do vraćanja u elastično nedeformisano stanje nosača ili najmanje pomenutog dela. Do pada sa konstrukcije može, na primer, da dođe zbog starenja spoja ili omekšavanja spoja usled temperature. Sklop za merenje naprezanja je poželjno izveden na takav način da se elastična deformacija ili prednaprezanje nosača može odrediti preko izmerenog naprezanja elementa senzora naprezanja (tj. elastična deformacija nosača je u kontrolisanom području elementa senzora naprezanja). Alternativno je takođe moguće obezbediti merni uređaj ili merenje odvojeno od elementa senzora naprezanja ili njegovog naprezanja, kojim se može proveriti deformacija nosača (na primer korišćenjem daljeg elementa senzora naprezanja).

[0022] Sklop za merenje naprezanja obično obuhvata samo jedan element senzora naprezanja, a takođe, alternativno, dva ili više elemenata senzora naprezanja.

[0023] U okviru ovog pronalaska, element senzora naprezanja je pričvršćen preko prve i druge tačke fiksiranja za prvi i drugi noseći deo, a nije pričvršćen u središnjem delu za ove noseće delove (a, takođe, ni za druge delove nosača). Pored prvog i drugog nosećeg dela, nosač obično obuhvata i jedan dalji deo ili više njih (kao što je osnovni element ili kopča).

[0024] Element senzora naprezanja poželjno je izveden kao optičko vlakno sa Bragovom rešetkom u vlaknu (=FBG); FBG je smeštena, pri tom, između tačaka fiksiranja u središnjem delu. Obično, kada je nosač pričvršćen za konstrukciju, element senzora naprezanja je pod blagim elastičnim naprezanjem, tako da i sabijanje i istezanje konstrukcije koju treba kontrolisati može jednostavno da se detektuje.

[0025] Sklop za merenje naprezanja može posebno da se koristi u brojaču osovina; pri čemu takav brojač osovina obuhvata najmanje jedan sklop za merenje naprezanja prema ovom pronalasku. Takođe se mogu predvideti druge primene sklopa za merenje naprezanja, na primer, radi kontrolisanja mehaničkih opterećenja ili habanja mašinskih komponenata. Element senzora naprezanja može biti postavljen pod kosim uglom, na primer uglom od približno 45°, na neutralno vlakno konstrukcije koju treba kontrolisati. Nosač se može pričvrstiti za konstrukciju koju treba kontrolisati, na primer, pomoću vijaka, lemljenjem ili lepljenjem. Element senzora naprezanja se može pričvrstiti za noseće delove, na primer, stezanjem, lemljenjem ili lepljenjem.

[0026] Ukratko, ovim pronalaskom naročito je jednostavno omogućeno, s jedne strane, da se element senzora naprezanja (kada je nosač pričvršćen za konstrukciju) drži željeno prednapregnutim, a, s druge strane, da se pomoću najmanje dela nosača prati da li je nosač i dalje (dovoljno) pričvršćen za konstrukciju koju treba kontrolisati.

[0027] Takođe je povoljna varijanta upotrebe prema ovom pronalasku u kojoj deo nosača, koji se drži konstrukcijom u elastično deformisanom stanju kada je nosač pričvršćen za konstrukciju, obuhvata prvi noseći deo i drugi noseći deo, pri čemu su prvi noseći deo i drugi noseći deo međusobno elastično zategnuti sa najmanje jednom usmerenom komponentom duž pravca istezanja elementa senzora naprezanja. Ovaj konstruktivni oblik je posebno jednostavan. Elastična deformacija nosača deluje svojom usmerenom komponentom direktno na stanje naprezanja elementa senzora naprezanja.

[0028] Poželjan je dalji razvoj ove varijante, u kojem su prvi i drugi noseći deo međusobno povezani kopčom, a određenije gde je kopča razmaknuta od elementa senzora naprezanja za rastojanje AS, poželjno gde se sledeće primenjuje za rastojanje AS i rastojanje AE od prve do druge tačke fiksiranja: AS≥1*AE, posebno poželjno AS≥3*AE. Kopča (ponekad se naziva i spojka) deluje kao fiksni zglob; oko kojeg noseći delovi mogu elastično da se uvijaju (uvrću) jedan u odnosu na drugi. Preko pogodnih rastojanja (i odgovarajućeg elastičnog skretanja), može da se podesi sila na elementu senzora naprezanja; a ovo je posebno moguće sa AS≥3*AE. Po potrebi, jedna ili više opruga može se postaviti između nosećih delova, da bi se promenilo elastično ponašanje nosača. Alternativno ili dodatno, veza između nosećih delova može se obezbediti preko osnovnog elementa.

[0029] Poželjan je dalji razvoj u kojem nosač obrazuje ležište za učvršćivanje, na ili u kojem se smešta element za zatezanje, a koji se spreže sa prvim i drugim nosećim delom, posebno gde ležište za učvršćivanje i element za zatezanje uzajamno deluju na način ekscentra. Pomoću ležišta za učvršćivanje i elementa za zatezanje, elastična deformacija može se privremeno izazvati na nosaču ili najmanje njegovom delu, posebno dok je nosač pričvršćen (na primer zalepljen) za konstrukciju. Pomoću ekscentra, primena sile je naročito jednostavna, posebno i ručno.

[0030] Tokom postupka za sastavljanje, element za zatezanje postavljen na ili u ležištu za učvršćivanje povoljno se odvaja od nosača, posebno od unutrašnjeg područja ležišta za učvršćivanje. Element za zatezanje može inicijalno da bude proizveden kao deo nosača, a potom je direktno pri ruci zajedno sa nosačem tokom sastavljanja. Za upotrebu u ležištu za učvršćivanje, element za zatezanje (na primer ekscentar) može da se odvoji od nosača (na primer da se izbije iz ležišta za učvršćivanje), a može se koristiti (po potrebi) za pritezanje u ležištu za učvršćivanje i aktivirati, posebno uvijati. Alternativno, element za zatezanje može odvajanjem, takođe, da izgubi prethodno postojeći efekat zatezanja.

[0031] Dalje prednosti ovog pronalaska proizilaze iz opisa i nacrta. Karakteristike koje su prethodno kao i u nastavku pomenute mogu takođe da se koriste prema ovom pronalasku pojedinačno ili zajedno u bilo kojoj kombinaciji. Prikazane i opisane načine ostvarivanja ne treba tumačiti kao konačni spisak, već imaju karakter primera za opis ovog pronalaska.

Detaljan opis pronalaska i nacrta

[0032] Ovaj pronalazak prikazan je u nacrtu i detaljnije objašnjen putem načina ostvarivanja. On prikazuje:

Fig.1a šematski prikaz odozgo prvog konstruktivnog oblika sklopa za merenje naprezanja za ovaj pronalazak, sa osnovnim elementom u obliku okvira;

Fig.1b šematski prikaz poprečnog preseka sklopa za merenje naprezanja sa Fig.1a;

Fig.2 šematski prikaz odozgo drugog konstruktivnog oblika sklopa za merenje naprezanja za ovaj pronalazak, sa kopčom;

Fig.3a šematski prikaz odozgo trećeg konstruktivnog oblika sklopa za merenje naprezanja za ovaj pronalazak, sa ekscentrom koji još uvek nije odvojen;

Fig.3b sklop za merenje naprezanja sa Fig.3a, sa ekscentrom koji se širi;

Fig.3c sklop za merenje naprezanja sa Fig.3b, nakon pričvršćivanja za konstrukciju i sa uklonjenim ekscentrom;

Fig.4a šematski način ostvarivanja četvrtog konstruktivnog oblika sklopa za merenje naprezanja za ovaj pronalazak, sa kopčom i čvrsto spojenim elementom za zatezanje u obliku luka, kada je pričvršćen za konstrukciju;

Fig.4b sklop za merenje naprezanja sa Fig.4a, nakon pričvršćivanja za konstrukciju, sa odvojenim elementom za zatezanje;

Fig.4c sklop za merenje naprezanja sa Fig.4b, nakon pada sa konstrukcije;

Fig.5 šematski prikaz brojača osovina, koji obuhvata dva sklopa za merenje naprezanja.

[0033] Fig.1a prikazuje prvi konstruktivni oblik sklopa 1 za merenje naprezanja u pogledu odozgo, a Fig. 1b je povezan prikaz poprečnog preseka, vidi ravan Ib na Fig.1a. Sklop 1 za merenje naprezanja može da se koristi u kontekstu postupka za sastavljanje prema ovom pronalasku (za redosled postupka za sastavljanje prema ovom pronalasku videti Fig.3a-3c i Fig.4a-4c dole).

[0034] Sklop 1 za merenje naprezanja obuhvata nosač 2, koji ovde obuhvata prstenasto zatvoren, u suštini pravougaoni osnovni element 3 kao i prvi noseći deo T1 i drugi noseći deo T2. Noseći delovi T1, T2 izviruju prema unutra iz osnovnog elementa 3, koji obrazuje spoljni okvir nosača 2.

[0035] Nosač 2 pričvršćen je preko osnovnog elementa 3 u obliku okvira za konstrukciju 4 koju treba kontrolisati, na način koji nije prikazan, na primer zalepljen celom donjom stranom osnovnog elementa 3 za konstrukciju 4; međutim, donje strane nosećih delova T1, T2 nisu zalepljene za konstrukciju 4, već su samo oslonjene na konstrukciju 4. Konstrukcija 4 koju treba kontrolisati može biti, na primer, železnička pruga neke železničke linije.

[0036] Element 5 senzora naprezanja pričvršćen je za noseće delove T1 i T2 na tačkama 7, 8 fiksiranja. Tačke 7, 8 fiksiranja nalaze se na unutrašnjem kraju delova T1, T2. Središnji deo 5a elementa 5 senzora naprezanja koji je smešten između tačaka 7, 8 fiksiranja ovde je slobodno istegnut između delova T1, T2.

[0037] U prikazanom načinu ostvarivanja, element 5 senzora naprezanja izveden je kao optičko vlakno 6 sa Bragovom rešetkom 6a u vlaknu (takođe vlakno sa Bragovom rešetkom, FBG) u središnjem delu 5a. Napominje se da je na Fig.1a, zbog jednostavnosti, vlakno 6 prikazano samo u području središnjeg dela 5a; Fig.1b takođe prikazuje dovode 6b vlakna 6. Alternativno, mogu da se koriste i druge vrste elemenata senzora naprezanja, kao što su trake za merenje električne otpornosti.

[0038] U osnovnom stanju za korišćenje elementa 5 senzora naprezanja radi praćenja naprezanja konstrukcije 4, element 5 senzora naprezanja je obično blago elastično istegnut u središnjem delu 5a u pravcu ER istezanja vlakna 6, radi postavljanja radne tačke FBG. Elastično naprezanje elementa 5 senzora naprezanja može se odrediti na bilo koji način prilikom pričvršćivanja ili pričvršćivanjem elementa 5 senzora naprezanja za tačke 7, 8 fiksiranja (u osnovnom stanju).

[0039] Deformisanjem konstrukcije 4, deformiše se i osnovni element 3 koji je pričvršćen za konstrukciju 4. Ova deformacija osnovnog elementa 3 prenosi se na element 5 senzora naprezanja preko nosećih delova T1, T2, pri čemu ova deformacija može da se izmeri.

[0040] Ukupna dužina GL delova T1, T2, u svakom slučaju, od zadnjeg područja 9 do prednjeg područja 10, gde je postavljena odgovarajuća tačka 7, 8 fiksiranja, sa GL=LT1+LT2, ovde je značajno veća od rastojanja AE tačaka 7, 8 fiksiranja. Kod prikazanog konstruktivnog oblika primenjuje se GL=2*AE; uopšteno je poželjno GL≥2*AE ili takođe GL≥3*AE. Preko delova T1, T2 koji se prostiru paralelno pravcu ER istezanja elementa 5 senzora naprezanja i koji se pomeraju duž pravca ER istezanja pri deformaciji konstrukcije 4, ali se pri tom sami teško deformišu, može se deformacija konstrukcije 4 ili okvira u pravcu ER istezanja preneti na element 5 senzora naprezanja u većoj meri, što odgovara odnosu AE/(LT1+AE+LT2).

[0041] U već pomenutom osnovnom stanju, osnovni element 3 u obliku okvira je u elastično deformisanom stanju, u kojem se drži konstrukcijom 4 koja je smeštena ispod njega, a za koju je pričvršćen osnovni element 3. U ovom slučaju, osnovni element 3 se isteže blago elastično u odnosu na pravac ER istezanja. U slučaju da osnovni element 3 ili nosač 2 spadne sa konstrukcije 4, vratila bi se elastična deformacija osnovnog elementa 3, to jest ovde se osnovni element 3 u pravcu ER istezanja sabija. Na ovaj način bi se takođe promenilo stanje elastične deformacije elementa 5 senzora naprezanja, usled čega se može detektovati pad sa konstrukcije 4.

[0042] U konstruktivnim oblicima sklopa za merenje naprezanja, koji su opisani u nastavku, posebno su objašnjene razlike u odnosu na konstruktivni oblik na Fig.1a, 1b.

[0043] Fig.2 prikazuje drugi konstruktivni oblik sklopa 1 za merenje naprezanja, koji može da se koristi u kontekstu postupka za sastavljanje prema ovom pronalasku, u šematskom prikazu odozgo.

[0044] Nosač 2 ovde obuhvata delove T1, T2 za koje je element 5 senzora naprezanja pričvršćen preko tačaka 7, 8 fiksiranja, i kopču 31 koja na jednom kraju (donji kraj na Fig.1) međusobno povezuje delove T1, T2. Pravac ER istezanja elementa ER senzora naprezanja prostire se paralelno kopči 31 ili njegovom pravcu vezivanja.

[0045] Nosač 2 je u elastično deformisanom stanju pričvršćen za konstrukciju 4, odnosno uz izvesnu međusobnu torziju delova T1, T2 približno oko zglobnog područja 32 u središnjem delu kopče 31.

[0046] Torzija deluje u području elementa 5 senzora naprezanja približno paralelno pravcu ER istezanja elementa 5 senzora naprezanja. Ako padne sa konstrukcije 4, ova torzija se vraća, zbog čega se menja stanje naprezanja elementa 5 senzora naprezanja. U torziji su uključena oba dela T1, T2, kao i kopča 31.

[0047] Poželjno je rastojanje AS između kopče 31 (ili njenog gornjeg dela) i elementa 5 senzora naprezanja značajno veće od rastojanja AE između tačaka 7, 8 fiksiranja, da bi mogle dobro da se kontrolišu sile u području elementa 5 senzora naprezanja. U prikazanom načinu ostvarivanja važi približno AS=3*AE; uopšteno, prednost je AS≥2*AE ili AS≥3*AE.

[0048] Po potrebi, kopča 31 se može oslabiti u zglobnom području 32, na primer sa urezom 33. Ovo omogućava, na primer, da se istom silom izazovu veće torzije, koje olakšavaju otkrivanje pada sa konstrukcije. Takođe je moguće postavljanje opruge 34 ili više opruga 34 (po potrebi, zatezne ili pritisne opruge) između delova T1, T2, da bi se podesilo elastično ponašanje delova T1, T2 jednog u odnosu na drugi.

[0049] Treba napomenuti da i u ovom konstruktivnom obliku, element 5 senzora naprezanja može biti slobodno zategnut u središnjem delu 5a, a elastično stanje naprezanja elementa 5 senzora naprezanja u osnovnom stanju može se, u osnovi, slobodno odrediti.

[0050] Fig.3a prikazuje treći konstruktivni oblik sklopa 1 za merenje naprezanja prema ovom pronalasku. Nosač 2 ovde obuhvata noseće delove T1, T2, za koje je element 5 senzora naprezanja pričvršćen preko tačaka 7, 8 fiksiranja, i kopču 31 koja međusobno povezuje noseće delove T1, T2. Pre sastavljanja sklopa 1 za merenje naprezanja, ovde se element 41 za zatezanje, koji je izveden kao ekscentar, drži između nosećih delova T1, T2. Element 41 za zatezanje obično je izrađen jednodelno sa ostatkom nosača 2 (na primer laserskim sečenjem lima), i drži se na dve unapred određene tačke 42 loma na ostatku nosača 2, ovde između nosećih delova T1, T2. U situaciji prikazanoj na Fig.4a, nosač 2 je u elastično opuštenom stanju i još uvek nije pričvršćen za konstrukciju. Element 41 za zatezanje se svojom dužom stranom prostire paralelno nosećim delovima T1, T2 odnosno upravno na pravac ER istezanja elementa 5 senzora naprezanja. Element 5 senzora naprezanja visi opušten između nosećih delova T1, T2; pri čemu se ovo stanje može jednostavno odrediti merenjem naprezanja.

[0051] Za sastavljanje na konstrukciju 4 koju treba kontrolisati, element 41 za zatezanje odvaja se od unapred određenih tačaka 42 loma, na primer obrtanjem 43 elementa 41 za zatezanje kao što je prikazano na Fig.4a.

[0052] Poluokretom elementa 41 za zatezanje odnosno ekscentra, on širi delove T1, T2 (ili izaziva torziju u odnosu na noseće delove T1, T2), pri čemu nosač 2 dolazi u elastično deformisano stanje, vidi Fig. 3b. Pri tom se ležište 44 za učvršćivanje za element 41 za zatezanje smešta između unutrašnjih strana nosećih delova T1, T2; obično se fiksna osa 45 obrtanja postavlja za element 41 za zatezanje. Element 5 senzora naprezanja se zateže i dobija blago elastično naprezanje, u skladu sa radnom tačkom. Element 41 za zatezanje je svojom dužom stranom usmeren upravno na noseće delove T1, T2 odnosno paralelno pravcu ER istezanja elementa 5 senzora naprezanja. U ovom razvučenom stanju, nosač 2 je pričvršćen za konstrukciju 4 koju treba kontrolisati, na primer zalepljen.

[0053] Nakon pričvršćivanja za konstrukciju 4 (na primer nakon očvršćavanja lepka), element za zatezanje može da se ukloni, vidi Fig.3c. Sve dok je sklop 1 za merenje naprezanja pričvršćen za konstrukciju 4, zadržava se elastično deformisano stanje nosača 2 i blago elastično zatezanje elementa 5 senzora naprezanja. Ako se izvede odvajanje od konstrukcije 4, onda će se sklop 1 za merenje

1

naprezanja vratiti u elastično opušteno stanje prikazano na Fig.3a, a što se jednostavno može izmeriti opuštanjem senzora 5 naprezanja.

[0054] Fig.4a prikazuje četvrti konstruktivni oblik sklopa 1 za merenje naprezanja za upotrebu u postupku za sastavljanje prema ovom pronalasku. Njegov nosač 2 obuhvata delove T1, T2 za koje je element 5 senzora naprezanja pričvršćen preko tačaka 7, 8 fiksiranja. Delovi T1, T2 su, s jedne strane, međusobno čvrsto spojeni kopčom 31 nosača 2, dok su ovde, s druge strane, takođe međusobno čvrsto spojeni preko elementa 81 za zatezanje u obliku luka.

[0055] Element 81 za zatezanje izaziva elastičnu deformaciju u kopči 31, pri čemu su, ovde, delovi T1, T2 međusobno razmaknuti (odnosno uvijeni jedan u odnosu na drugi, vidi takođe prethodni opis za Fig.1). U ovom stanju, nosač 2 (sa delovima T1, T2 i kopčom 31, ali bez elementa 81 za zatezanje) pričvršćen je za konstrukciju 4 koju treba kontrolisati, na primer zalepljen.

[0056] Nakon završetka pričvršćivanja, element 81 za zatezanje se uklanja; radi ovoga, element 81 za zatezanje se odvaja u unapred određenim tačkama 82 loma od nosač 2, vidi Fig.4b. Elastično razvučeno stanje kopče 31 održava se konstrukcijom 4 za koju je pričvršćen nosač 2. Područja površina loma koje ostaju na nosećim delovima T1, T2 mogu se posmatrati kao ležište 83 za učvršćivanje za element 81 za zatezanje.

[0057] Ako sklop 1 za merenje naprezanja jednom padne sa konstrukcije 4, onda kopča 31 preuzima elastično opušteno stanje. Ovo je prikazano na Fig.4c . Kao rezultat, delovi T1, T2 približavaju se jedan drugom, a element 5 senzora naprezanja se opušta. Ovo se jednostavno može izmeriti na elementu senzora naprezanja.

[0058] Fig.5 prikazuje šematski bočni izgled brojača 91 osovina za ovaj pronalazak, a koji je pričvršćen bočno za železničku prugu 92 (na primer za takozvani vrat šine) kao konstrukciju 4 koju treba kontrolisati. Brojač 91 osovina ovde obuhvata dva sklopa 1 za merenje naprezanja od kojih je svaki ovde, samo primera radi, izveden od dva dela T1, T2 i kopče 31 koja ih povezuje (vidi npr. Fig.1). Vozovi, čije se osovine voza mogu detektovati brojačem 91 osovina, mogu se kretati železničkom prugom 92 u pravcu FR kretanja. Pravac ER istezanja elementa 5 senzora naprezanja ovde se prostire ukoso u odnosu na pravac FR kretanja, u prikazanom načinu ostvarivanja pod uglom od približno 45°. Treba napomenuti da pravac FR kretanja istovremeno odgovara pravcu prostiranja neutralnog vlakna u železničkoj pruzi 92 ili konstrukciji 4 pod opterećenjem vozova.

[0059] Na primer, ako se osovina voza pomera sa leva na desno na Fig.5 gore preko brojača 91 osovina, tada sklop 1 za merenje naprezanja sa leve strane najpre registruje relativno zatezanje, a potom relativni pritisak u odnosu na osnovno stanje (bez prolaska voza). Malo kasnije, sklop 1 za merenje naprezanja sa desne strane najpre registruje relativno zatezanje, a potom relativni pritisak u odnosu na osnovno stanje. Ako je smer kretanja suprotan, redosled događaja je, shodno tome, obrnut.

[0060] Dva sklopa 1 za merenje naprezanja u brojaču 91 osovina mogu da uspostave redundansu koja poboljšava bezbednost u radu voza. Treba napomenuti da, u jednostavnijim načinima ostvarivanja, može da bude obezbeđen samo jedan sklop za merenje naprezanja u brojaču 91 osovina.

Lista pozivnih oznaka

[0061]

1 sklop za merenje naprezanja

2 nosač

3 osnovni element

4 konstrukcija koju treba kontrolisati

5 element senzora naprezanja

5a središnji deo

6 optičko vlakno

6a Bragova rešetka u vlaknu

6b dovod

7 prva tačka fiksiranja

8 druga tačka fiksiranja

9 zadnje područje

10 prednje područje

31 kopča

32 zglobno područje

33 urez

34 opruga

41 element za zatezanje (ekscentar)

42 unapred određene tačke loma

43 smer obrtanja

44 ležište za učvršćivanje

45 fiksna osa obrtanja

81 element za zatezanje (u obliku luka)

82 unapred određene tačke loma

83 ležište za učvršćivanje (za element za zatezanje u obliku luka)

91 brojač osovina

92 železnička pruga

Claims

AE rastojanje između tačaka fiksiranja

ER pravac istezanja (element senzora naprezanja)

GL ukupna dužina delova T1, T2

FBG Bragova rešetka u vlaknu (vlakno sa Bragovom rešetkom)

FR pravac kretanja

LT1 dužina dela T1

LT2 dužina dela T2

T1 prvi deo (element senzora naprezanja)

T1' prvi deo (dalji element senzora naprezanja)

T2 drugi deo (element senzora naprezanja)

T2' drugi deo (dalji element senzora naprezanja)

Patentni zahtevi

1. Postupak za sastavljanje sklopa (1) za merenje naprezanja, posebno za brojač (91) osovina, pri čemu sklop (1) za merenje naprezanja obuhvata

- najmanje jedan element (5) senzora naprezanja, posebno optičko vlakno (6) sa Bragovom rešetkom u vlaknu (6a, FBG),

- nosač (2) za koji je pričvršćen element (5) senzora naprezanja, i

- konstrukciju (4) koju treba kontrolisati, posebno železničku prugu, za koju je pričvršćen nosač (2), pri čemu se najmanje jedan deo nosača (2) drži konstrukcijom (4) u elastično deformisanom stanju kada je nosač (2) pričvršćen za konstrukciju (4),

pri čemu je nosač (2) izveden od prvog nosećeg dela (T1) i drugog nosećeg dela (T2), koji su međusobno razmaknuti i sučeljeni,

i pri čemu je element (5) senzora naprezanja pričvršćen za prvi noseći deo (T1) najmanje preko prve tačke (7) fiksiranja i za drugi noseći deo (T2) najmanje preko druge tačke (8) fiksiranja, a nije pričvršćen ni za prvi ni za drugi noseći deo (T1, T2) preko središnjeg dela (5a) između tačaka (7, 8) fiksiranja, naznačen sledećim fazama:

a) najmanje deo nosača (2) se elastično zateže pomoću elementa (41; 81) za zatezanje; b) najmanje deo nosača (2) se drži u elastično zategnutom stanju pomoću elementa (41; 81) za zatezanje, a nosač (2) je pričvršćen, posebno zalepljen, za konstrukciju (4) koju treba kontrolisati;

c) element (41; 81) za zatezanje se uklanja.
2. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time, što je element (41) za zatezanje čvrsto spojen sa nosačem (2) pre faze a), i što se, za fazu a), element (41) za zatezanje odvaja od nosača (2).
3. Postupak prema zahtevu 1, naznačen time, što je element (81) za zatezanje čvrsto spojen sa nosačem (2) u fazi a) i b), i što se, za fazu c), element (81) za zatezanje odvaja od nosača (2).
4. Postupak prema zahtevu 2 ili 3, što se, nakon sastavljanja jednog sklopa (1) za merenje naprezanja ili više njih, proverava celovitost elemenata (41; 81) za zatezanje koji su odvojeni i uklonjeni u fazi c).
5. Upotreba sklopa (1) za merenje naprezanja, posebno za brojač (91) osovina, koji obuhvata

- najmanje jedan element (5) senzora naprezanja, posebno optičko vlakno (6) sa Bragovom rešetkom u vlaknu (6a, FBG),

- nosač (2) za koji je pričvršćen element (5) senzora naprezanja, i

- konstrukciju (4) koju treba kontrolisati, posebno železničku prugu, za koju je pričvršćen nosač (2), pri čemu se najmanje jedan deo nosača (2) drži konstrukcijom (4) u elastično deformisanom stanju kada je nosač (2) pričvršćen za konstrukciju (4),

pri čemu je nosač (2) izveden od prvog nosećeg dela (T1) i drugog nosećeg dela (T2), koji su međusobno razmaknuti i sučeljeni,

i pri čemu je element (5) senzora naprezanja pričvršćen za prvi noseći deo (T1) najmanje preko prve tačke (7) fiksiranja, a za drugi noseći deo (T2) najmanje preko druge tačke (8) fiksiranja, a nije pričvršćen ni za prvi ni za drugi noseći deo (T1, T2) preko središnjeg dela (5a) između tačaka (7, 8) fiksiranja, u postupku za sastavljanje prema bilo kom od zahteva 1 do 4.
6. Upotreba prema zahtevu 5, naznačena time, što je sklop (1) za merenje naprezanja izveden na takav način,

da deo nosača (2), koji se konstrukcijom (4) drži u elastično deformisanom stanju kada je nosač (2) pričvršćen za konstrukciju (4), obuhvata prvi noseći deo (T1) i drugi noseći deo (T2), pri čemu su prvi noseći deo (T1) i drugi noseći deo (T2) međusobno elastično zategnut sa najmanje jednom usmerenom komponentom duž pravca (ER) istezanja elementa (5) senzora naprezanja.
7. Upotreba prema zahtevu 6, naznačena time, što je sklop (1) za merenje naprezanja izveden na takav način da su prvi i drugi noseći deo (T1, T2) međusobno spojeni kopčom (31), a, određenije, pri čemu je kopča (31) razmaknuta od elementa (5) senzora naprezanja za rastojanje AS, poželjno gde se sledeće primenjuje za rastojanje AS i rastojanje AE od prve do druge tačke (7, 8) fiksiranja: AS≥1*AE, posebno poželjno AS≥3*AE.
8. Upotreba prema zahtevu 6 ili 7, naznačena time,

što je sklop (1) za merenje naprezanja izveden na takav način da nosač (2) obrazuje ležište (44; 83) za učvršćivanje, na ili u koje može da se smesti element (41; 81) za zatezanje koji se spreže sa prvim i drugim nosećim delom (T1, T2),

posebno gde ležište (44) za učvršćivanje i element (41) za zatezanje uzajamno deluju na način ekscentra.
9. Upotreba prema zahtevu 8, naznačena time, što se, tokom postupka za sastavljanje, element (41; 81) za zatezanje, koji je smešten na ili u ležištu (44; 83) za učvršćivanje, odvaja od nosača (2), određenije od unutrašnjeg područja ležišta (44) za učvršćivanje.

1