УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБОГРЕВА СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА Российский патент 1994 года по МПК E01B19/00 

Изобретение относится к области путевого хозяйства промышленных, магистральных и трамвайных железных дорог, к конструкции элементов строения пути, в частности к зимнему содержанию железнодорожных стрелок, и может быть использовано на путях, эксплуатируемых в условиях снежных заносов и обледенения, для устранения влияния снегопада и гололеда на работу стрелочного перевода.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство для обогрева стрелочного перевода, включающее в себя нагревательный элемент, связанный с источником тепла.

Недостаток этого устройства - существенные эксплуатационные затраты.

Цель изобретения - снижение эксплуатационных затрат.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для обогрева стрелочного перевода нагревательный элемент, связанный с источником тепла, выполнен в виде Т-образной трубы, перекладина которой расположена на уровне основания балластного слоя в пространстве между шпалами, а вертикальный конец сопряжен с горизонтально расположенным испарителем, контактирующим с источником тепла. Благодаря этому достигается использование бесполезно рассеиваемой в окружающее пространство низкопотенциальной тепловой энергии искусственных источников и исключается необходимость в обслуживающем персонале.

Предлагаемое устройство поясняется фиг. 1-3.

Устройство для обогрева стрелочного перевода 1 включает в себя источник тепла 2, с которым связан нагревательный элемент 3, выполненный в виде Т-образной трубы. Перекладина 4 этой трубы с теплоизолирующей поверхностью 5 расположена на уровне основания балластного слоя 6 в пространстве между шпалами 7. Вертикальный конец Т-образной трубы сопряжен с горизонтально расположенным испарителем 8, контактирующим с источником тепла 2. Источник тепла 2 является внешним по отношению к стрелочному переводу 1 и представляет собой искусственный источник низкопотенциальной теплоты, в качестве которого может служить избыточная теплота всевозможных производств или их утилизационная теплота, а также подающая или обратная магистраль тепловой сети. Крупным резервом энергии для обогрева стрелочного перевода 1 может служить сбросное тепло канализации бытового сектора, теплый воздух подвалов, промышленных установок, метро. Разнообразие существующих источников тепла обеспечивает широкие возможности использования бесполезно теряемого тепла для обогрева стрелочного перевода. Теплоизлучающая поверхность 5 выполнена в виде поверхности конденсатора 9 тепловой трубы 10. Теплоприемная поверхность 11 испарителя 8 этой тепловой трубы установлена на тепловой контакт с источником тепла 2. Тепловая труба 10 представляет собой замкнутый герметичный корпус, из которого удален неконденсирующийся газ. Тепловая труба 10 является безфитильной гладкостенной, т. е. тепловой трубой термосифонного типа. Тепловая труба 10, кроме двух ее основных зон - испарителя 8 и конденсатора 9, содержит третью основную зону - пароконденсатопровод 12. Испаритель 8 тепловой трубы 10 заполнен жидким теплоносителем 13 (рабочей жидкостью), например фреоном-11 или аммиаком, обеспечивающим работоспособность тепловой трубы 10 в диапазоне отрицательных температур до -40^о С и до -60^о С соответственно. Испаритель 8 тепловой трубы 10 предназначен для поглощения теплоты внешнего источника 2 испаряющейся рабочей жидкостью 13. Конденсатор 9 тепловой трубы 10 предназначен для выделения этой теплоты в расположенный над поверхностью 5 балластный слой 6. Пароконденсатопровод 12 предназначен для переноса этой теплоты паром от испарителя 8 к конденсатору 9 и для возвращения конденсата из зоны 9 в зону 8 самотеком по стенкам тепловой трубы 10, без участия в процессе теплообмена. Для передачи больших тепловых потоков от источника тепла 2 к теплоизлучающей поверхности 5 тепловая труба 10 имеет значительно большую площадь теплоприемной поверхности 11 по сравнению с площадью ее теплоизлучающей поверхности 5. Такое соотношение названных площадей обеспечивает повышение плотности тепловой энергии, подводимой в зону стрелочного перевода, в сравнении с плотностью тепловой энергии низкопотенциального источника 2.

Внешняя поверхность тепловой трубы 10, кроме зоны теплового контакта ее испарителя 8 с источником тепла и теплоизлучающей поверхности 5, покрыта слоем теплоизоляции 14.

Балластный слой 6 отделен от остального грунта 15 слоем теплоизолятора 16. Слой 16 расположен вокруг теплоизлучающей поверхности 5 тепловой трубы 10 и лежит в одной с ней плоскости. Теплоизолятор 16 образует в пределах стрелочного перевода две разделенные одна от другой зоны - верхнюю обогреваемую 6 и нижнюю необогреваемую 15.

Устройство для обогрева стрелочного перевода работает следующим образом.

Тепловое излучение источника 2 поглощается испарителем 8 тепловой трубы 10, причем общее количество поглощаемого низкопотенциального тепла велико, что обусловлено большой площадью теплоприемной поверхности 11 испарителя 8. Подводимое к испарителю 8 тепло передается через его стенку жидкому теплоносителю 13. На поверхности жидкости 13 происходит испарение. Пар под действием разности концентрации переносится по пароконденсатопроводу 12 в конденсатор 9, где за счет переохлаждения конденсируется. Образовавшийся конденсат возвращается самотеком под действием силы тяжести по внутренней поверхности тепловой трубы 10. Пары, конденсируясь в конденсаторе 9, отдают скрытую теплоту парообразования теплоизолирующей поверхности 5, которая, в свою очередь, отдает ее в балластный слой 6.

Тепловая труба 10 передает тепловую энергию в балластный слой 6 путем теплопередачи, излучения и конвективного нагрева. В процессе теплопередачи тепло от тепловыделяющей поверхности 5 распространяется к прилегающим к ней участкам слоя 6, а от них далее вверх к поверхности стрелочного перевода 1. Гранулированный слой 6 нагревается также за счет инфракрасного излучения, поступающего от поверхности 5 в слой и поглощения в нем. Кроме того, в процессе работы устройства нагретый от теплоизлучающей поверхности 5 воздух за счет естественной конвекции проникает через щели между гранулами слоя 6, попутно нагревая их, и поступает к снежно-ледяному образованию. Процесс передачи тепла поверхностью 5 тепловой трубы 10 в слое 6 постоянно создает подсос воздуха из нижних слоев балласта 6 к снежно-ледяному образованию. Вода, образующаяся в результате таяния снежно-ледяного образования, стекает вниз, проникая через слой 6. Влага проникает в самую нагретую нижнюю часть гранулированного слоя 6, где происходит процесс ее парообразования. Образовавшийся пар вместе с нагретым воздухом устремляется вверх к снежно-ледяному образованию, отдавая ему тепло. Таким образом, за счет подведения тепла снизу по всей площади пространства между шпалами 7 очищается от снега и льда вся поверхность этого пространства, а также частично и вокруг него. Наличие слоя 16 теплоизолятора исключает распространение тепла от поверхности 5 тепловой трубы 10 к грунту 15 и этим обеспечивает полезное использование всей излученной тепловой трубой 10 тепловой энергии, локализуя ее в зоне стрелочного перевода.

Применение изобретения позволяет снизить эксплуатационные затраты, складывающиеся из затрат по энергопотреблению и затрат по обслуживанию как устройства для обогрева, так и самого стрелочного перевода. Затраты по энергопотреблению исключаются благодаря использованию отводимого (сбросного) тепла предприятий и бытовых объектов и отсутствию необходимости в использовании для функционирования устройства иных источников энергии. Затраты по обслуживанию стрелочного перевода при текущем содержании пути сокращаются ввиду его самоочистки от снега и льда, поскольку предложенное устройство функционирует в автоматическом режиме и непрерывно в течение всего холодного периода года. Техническое решение выгодно отличается также безопасностью и надежностью в работе, связанными с отсутствием в устройстве источников пожароопасности, источников электроопасности и каких бы то ни было динамических элементов устройств. (56) Очистка стрелок от снега и льда. М. : изд-во ВНИИЖТ, 1973, с. 51, рис. 26.

Использование: для устранения влияния снегопада и гололеда на работу стрелочного перевода. Сущность изобретения: устройство содержит источник подачи тепла 2, с которым связан нагревательный элемент 3 в виде Т-образной трубы. Горизонтальная ветвь 4 трубы с теплоизлучающей поверхностью расположена на уровне основания балластного слоя 6 в пространстве между шпалами 7. Вертикальная ветвь Т-образной трубы сообщена с горизонтально расположенным испарителем 8, контактирующим с источником 2. 3 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБОГРЕВА СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА, включающее в себя нагревательный элемент, связанный с источником подачи тепла, отличающееся тем, что, с целью снижения снижения эксплуатационных затрат, нагревательный элемент выполнен в виде Т-образной трубы, горизонтальная ветвь которой расположена на уровне основания балластного слоя в пространстве между шпалами, а вертикальная ветвь сообщена с горизонтально расположенным испарителем, контактирующим с источником подачи тепла.