5-ВАГОННАЯ РЕФРИЖЕРАТОРНАЯ СЕКЦИЯ Российский патент 2008 года по МПК B60P3/20 B61D3/00 B61D27/00 

Изобретение относится к транспортным средствам для перевозки замороженной продукции с использованием азотной системы охлаждения грузовых помещений.

Известно изотермическое транспортное средство с азотной системой охлаждения, включающее теплоизолированный кузов с размещенными в нем распылителями жидкого азота, соединенными трубопроводами через запорно-регулирующий элемент с баллоном для жидкого азота, предохранительный клапан сброса избыточного давления азота, совмещенный в одном устройстве с гидрозатворами, размещенными в полу кузова и состоящими из патрубков с поплавковыми выпускными клапанами, подпружиненных седел и чаш с противовесами [патент SU 1558737, кл. В60Р 3/20].

К недостаткам такого транспортного средства следует отнести то, что для обеспечения непрерывной работы системы охлаждения необходимо осуществлять дозаправку емкости жидким азотом на промежуточных станциях, при этом перевозимый груз некоторое время будет оставаться без холода, что может привести к его порче.

Известен транспортный рефрижератор, содержащий теплоизолированный кузов с размещенной внутри него распыляющей форсункой, оборудованный холодильной системой, включающей сосуд для сжиженного газа, внутри которого установлен нагреватель, основной трубопровод для подачи сжиженного газа к форсунке и управляемый клапан, сообщенный с паровым объемом сосуда с газом, а также дополнительный трубопровод для соединения форсунки с емкостью, выполненный с петлей, расположенной выше форсунки [патент SU 812618, кл. В60Р 3/20, F25D 17/00].

Недостатками рефрижератора являются необходимость частой дозаправки криогенной емкости и отсутствие вытяжной вентиляции, что существенно увеличивает время погрузо-разгрузочных работ и представляет опасность для рабочих.

Наиболее близкой к предлагаемому и выбранной в качестве прототипа является 5-вагонная рефрижераторная секция, состоящая из четырех грузовых вагонов и одного вспомогательного с дизель-электростанцией и служебным помещением, расположенного в середине состава. Каждый грузовой вагон имеет теплоизолированное грузовое помещение и машинное отделение с двумя одноступенчатыми установками. Вагон с дизель-электростанцией имеет дизельное отделение, кабину управления, салон-кухню, котельное помещение, туалет-душевую, тамбур, отделение для отдыха бригады и аккумуляторную. В дизельном отделении размещены два дизель-генератора, каждый из которых обеспечивает электроэнергией половину потребителей [Справочник "Малые холодильные установки и холодильный транспорт", под общей ред. А.В.Быкова. - М.: Пищевая промышленность, 1978 г., с.140-144].

Рассматриваемая рефрижераторная секция имеет ряд недостатков:

- наличие большого количества одноступенчатых холодильных машин, использующих экологически небезопасные хладагенты;

- максимальное использование вырабатываемой дизелями электроэнергии и повышенный расход дизельного топлива на ее получение;

- наличие температурных колебаний в рабочих отсеках грузовых вагонов, приводящих к потерям продукции при перевозке на длительные расстояния.

Предложенное изобретение направлено на решение технической задачи, заключающейся в исключении температурных колебаний в процессе транспортирования замороженной продукции.

Использование азотной системы охлаждения с азотодобывающей станцией позволит сократить энергопотребление секции и расход дизельного топлива на ее получение, капитальные и эксплуатационные затраты, и при этом значительно уменьшится зависимость себестоимости перевозки продукции от расхода азота.

Технический результат, заключающийся в устранении указанных недостатков в 5-вагонной рефрижераторной секции, содержащей четыре грузовых вагона и один вспомогательный с дизель-электростанцией и служебным помещением, расположенный в середине состава, достигается за счет того, что вспомогательный вагон секции состоит из трех отсеков равной площади, один из которых содержит дизель-генераторы, размещенные напротив друг друга, радиаторы обоих дизелей, масляный бак, масляный насос, топливные электронасосы, коробку фильтров, стартерные батареи, вентиляторы, верстак, топливные баки, а также аккумуляторную комнату с аккумуляторами, совмещенную с щитом электроприборов и щитом приборов автоматического контроля за работой сосудов Дьюара, второй отсек совмещает в себе туалет-душевую с умывальником, унитазом, душем и подогревателем воды, салон-кухню с раковиной-мойкой, холодильником, плитой, столом и стульями, котельное помещение с отопительным котлом и насосом, комнату отдыха бригады со шкафами и спальными полками, кабину управления со столом и радиоточкой, а также содержит баки с водой, в третьем отсеке размещена азотодобывающая станция, сотоящая из двух воздухоразделительных установок, установленных по одному борту отсека и состоящих из разделительных колонн и газовых холодильных машин с приводами, двухъярусный стеллаж с запасным комплектом сосудов Дьюара по второму борту отсека, выполненный с поддерживающими направляющими для размещения и фиксации сосудов в неподвижном состоянии, вспомогательный азотный резервуар меньшей емкости, газоанализатор, вытяжной вентилятор и устройство для загрузки-выгрузки сосудов, включающее в себя направляющие и поддерживающие салазки, выполненные с телескопическими составляющими с возможностью их выдвижения наружу из отсека, лебедку с приводом, причем наружные двери отсека выполнены прислонными с направляющими кронштейнами, а грузовой вагон секции содержит служебный и грузовой отсеки, разделенные теплоизолированной перегородкой, на которой смонтированы электродвигатели вентиляторов, при этом служебный отсек по обе стороны вагона оснащен наружными прислонными дверями, направляющими и поддерживающими салазками, размещенными на полу отсека и выполненными с телескопическими составляющими с возможностью их выдвижения наружу из отсека для загрузки-выгрузки сосудов с азотом, лебедкой с приводом для их фиксации, а также системой подачи азота, состоящей из четырех сосудов Дьюара, функционирующих последовательно, трубы-разветвителя с соленоидными вентилями и манометрами, жестко смонтированной относительно одной из стен крепежными кронштейнами, гибкого трубопровода для соединения с системой распределения азота в грузовом отсеке, представляющей собой криогенный коллектор, состоящий из двух главных раздельно функционирующих магистралей, жестко смонтированных относительно друг друга и потолка вагона специальными креплениями, одна из которых содержит ответвления с форсунками, изогнутые по профилю потолка вагона, а вторая содержит форсунки непосредственно без ответвлений, кроме того, в грузовом отсеке имеется вытяжная вентиляция, в противоположной его части, а также грузовые прислонные двери.

Кроме того, используемые секцией сосуды Дьюара оснащены шарнирно закрепленными кронштейнами с вращающимися роликами, расположенными с противоположных сторон сосуда, по два с каждой стороны, а также два рым-болта для зацепления сосуда лебедкой, размещенных напротив друг друга в верхней части сосуда, в плоскости, перпендикулярной к плоскости размещения кронштейнов.

На фиг.1 схематично изображен общий вид 5-вагонной рефрижераторной секции; на фиг.2 изображен общий вид и план вспомогательного вагона; на фиг.3 изображен общий вид и план грузового вагона; на фиг.4 изображен общий системы распределения азота в грузовом отеке грузового вагона; на фиг.5 изображен общий вид сосуда Дьюара; на фиг.6 изображен общий вид служебного отсека грузового вагона в аксонометрии.

Предлагаемая 5-вагонная секция состоит из одного вспомогательного 1 и четырех грузовых вагонов 2. Вспомогательный вагон 1 секции состоит из трех отсеков равной площади, один из которых 3 содержит дизель-генераторы 7, размещенные напротив друг друга, радиаторы обоих дизелей 8, масляный бак 9, масляный насос 10, топливные электронасосы 11, коробку фильтров 12, стартерные батареи 13, вентиляторы 14, верстак 15, топливные баки 19, а также аккумуляторную комнату 4 с аккумуляторами 17, совмещенную с щитом электроприборов 16 и щитом приборов автоматического контроля за работой сосудов Дьюара 18. Второй отсек 5 совмещает в себе туалет-душевую с умывальником 21, унитазом 22, душем 23 и подогревателем воды 24, салон-кухню с раковиной-мойкой 25, холодильником 26, плитой 27, столом 28 и стульями 29, котельное помещение с отопительным котлом 30 и насосом 31, комнату отдыха бригады со шкафами 32, 36 и спальными полками 33, кабину управления со столом 35 и радиоточкой 34, при этом отсек также снабжен баками с водой 20. В третьем отсеке 6 размещена азотодобывающая станция, состоящая из двух воздухоразделительных установок 37, установленных по одному борту отсека и состоящих из разделительных колонн 38 и газовых холодильных машин 39 с приводами. По второму борту отсека 6 размещен двухъярусный стеллаж (на фигуре не обозначен) с запасным комплектом сосудов Дьюара 40, выполненный с поддерживающими направляющими 41 для размещения и фиксации сосудов в неподвижном состоянии. Помимо этого, отсек содержит вспомогательный азотный резервуар 42 меньшей емкости для ручного перемещения, газоанализатор 47 для контроля уровня кислорода в помещении и вытяжной вентилятор 46 и устройство для загрузки-выгрузки сосудов, включающее в себя направляющие и поддерживающие салазки 41, выполненные с телескопическими составляющими с возможностью их выдвижения наружу из отсека и лебедку 43 с приводом 44 для их фиксации. Отсек снабжен прислонными дверями 45 с направляющими кронштейнами 49, размещенными по обе стороны вагона. Вагон 1 снабжен подвагонными топливными баками 48.

Грузовой вагон 2 содержит служебный 50 и грузовой 51 отсеки, разделенные теплоизолированной перегородкой 52, на которой смонтированы электродвигатели вентиляторов 53, при этом служебный отсек по обе стороны вагона оснащен наружными прислонными дверями 45, направляющими и поддерживающими салазками 41, размещенными на полу отсека и выполненными с телескопическими составляющими с возможностью их выдвижения наружу из отсека для загрузки-выгрузки сосудов с азотом 40, и лебедкой 43 с приводом 44 для их фиксации, систему подачи азота, состоящую из четырех сосудов Дьюара 40, функционирующих последовательно, трубы-разветвителя 54 с соленоидными вентилями 56 и манометрами 57, жестко смонтированной относительно одной из стен крепежными кронштейнами 55, гибкого трубопровода 58 для соединения с системой распределения азота 59 в грузовом отсеке 51, представляющей собой криогенный коллектор, состоящий из двух главных раздельно функционирующих магистралей 60, 61, жестко смонтированных относительно друг друга и потолка вагона специальными креплениями 66, одна из которых 60 содержит ответвления 62 с форсунками 63, изогнутые по профилю потолка вагона, а вторая 61 содержит форсунки непосредственно без ответвлений. В грузовом отсеке имеется вытяжная вентиляция 46, в противоположной стороне вагона, а также грузовые прислонные двери 64. На полу грузового отсека 51 размещен на поддонах или вешалах замороженный продукт 65.

Кроме того, используемые секцией сосуды Дьюара 40 оснащены шарнирно закрепленными кронштейнами 67 с вращающимися роликами 68, расположенными с противоположных сторон сосуда, по два с каждой стороны, а также два рым-болта 69 для зацепления сосуда лебедкой 43, размещенных напротив друг друга в верхней части сосуда, в плоскости, перпендикулярной к плоскости размещения кронштейнов.

Секция функционирует следующим образом.

Перед отправкой в рейс 5-вагонная рефрижераторная секция проходит обслуживание в депо приписки, где обеспечивается ее экипировка, в частности вспомогательный вагон 1 оснащается необходимым количеством воды в баки 20, дизельным топливом в баки 19 и подвагонные 48, горючесмазочными материалами, количество которых рассчитано на 8 суток непрерывной работы с возможностью дозаправки в пути при необходимости. Помимо этого обеспечивается заправка всех сосудов Дьюара 40,42 жидким азотом, производимым с помощью воздухоразделительных установок 37 вспомогательного вагона 1.

Секция предназначена для перевозки только замороженной продукции 65 с температурой на уровне от -10°С до -20°С при температурах наружного воздуха, в зависимости от климатических условий, в диапазоне от -40°С до +40°С.

На холодильном предприятии производят загрузку грузовых вагонов 2 замороженной продукцией 65, при этом грузовые прислонные двери 64 плотно закрывают и герметизируют возможные зазоры пенополиуретановой пеной. Обслуживающий персонал вспомогательного вагона 1, состоящий из 3-4 человек, осуществляет пуск одного дизель-генератора 7, размещенного в отсеке 3, который, потребляя дизельное топливо из баков 19, 48, вырабатывает электроэнергию мощностью до 84 кВт. При запуске дизельгенераторов 7 используют стартерные 13 и аккумуляторные батареи 17. Контроль за работой дизелей 7 ведется по щиту приборов 16, размещенному в аккумуляторной комнате 4 этого же отсека. В отсеке предусмотрена вентиляция 14. Вырабатываемая электроэнергия частично расходуется на нужды персонала, работу приборов автоматики азотного оборудования 18, 56, 57.

После окончания загрузки каждого из грузовых вагонов 2 продукцией 65, обслуживающий персонал осуществляет запуск системы подачи жидкого азота в грузовой отсек 51. Для этого в служебном отсеке 50 вручную осуществляют подачу азота из сосудов Дьюара 40. Жидкий азот, испаряясь в сосуде, создает необходимое давление, значения которого отложены электроконтактными стрелками на управляющем манометре 57 и на щите приборов автоматики 18, после чего открывается солениодный вентиль 56 и газообразный азот самотеком движется по трубе-разветвителю 54 и гибкому трубопроводу 58 в одну из магистралей 60, 61 криогенного коллектора 59, где он равномерно распределяется по грузовому отсеку 51 через форсунки 63 с температурой на уровне от -100 до -170°С. Далее осуществляется переход на автоматическое управление системой приборами автоматики на щите 18 вспомогательного вагона 1. Приборы автоматики 18, 56, 57 позволяют расходовать азот не сразу из всех сосудов 40, а последовательно, по мере опорожнения каждого из них.

Подключение системы подачи азота к соответствующей из магистралей 60, 61 системы распределения 59 производится персоналом вручную с помощью болтовых соединений, в зависимости от внешних климатических условий. Так, например, в теплое время года требуется большой расход азота на погашение теплопритоков через ограждения, в этом случае подключают магистраль 60 с ответвлениями 62 и большим количеством форсунок 63, а в холодный период - магистраль 61 с меньшим количеством форсунок 63, размещенных на ней непосредственно, без ответвлений.

Для обеспечения заданной циркуляции газообразного азота в грузовом отсеке 51 имеются два циркуляционных вентилятора 53 и один вытяжной 46.

По мере движения состава обслуживающий персонал отслеживает работу всех работающих систем по щитам приборов 16, 18.

В отсеке 5 вспомогательного вагона 1 совмещены туалет-душевая с умывальником 21, унитазом 22, душем 23 и подогревателем воды 24, салон-кухня с раковиной-мойкой 25, холодильником 26, плитой 27, столом 28 и стульями 29, котельное помещение с отопительным котлом 30 и насосом 31, комната отдыха бригады со шкафами 32, 36 и спальными полками 33, кабина управления со столом 35 и радиоточкой 34, обеспечивающие все нужды персонала в пути следования.

Количества жидкого азота, содержащегося в четырех сосудах Дьюара 40 грузового вагона 2, достаточно для покрытия секцией расстояния от 300 до 10000 км соответственно при максимально высоких и максимально низких температурах наружного воздуха. Таким образом, следуя, например, из Владивостока до Москвы, в минимально нагруженных условиях, секция покроет это расстояние без дозаправки азотом. В случае максимально нагруженных условий перевозки обеспечиваемое расстояние 300 км характерно для областных центров, лежащих на пути следования секции, где поезд чаще всего делает остановки.

При необходимости замены опорожненных сосудов 40 персонал открывает прислонную дверь 45 со стороны соответствующего борта состава, выдвигает наружу телескопические составляющие направляющих салазок 41, закрепляет сосуд 40 лебедкой 43 за имеющийся рым-болт 69 и с помощью привода 44 лебедки выгружает опорожненный сосуд из отсека. При этом сосуд 40 движется по направляющим салазкам 41 с помощью шарнирно закрепленных на нем кронштейнов 67 с роликами 68. Загрузка-выгрузка всех остальных сосудов 40, включая заправленные во вспомогательном вагоне 1, осуществляется аналогично.

Перемещение сосудов 40 по платформе может осуществляться как с использованием собственных колес сосудов (не показаны), так и с помощью почтовых автопоездов, имеющихся практически на всех станциях следования поезда.

По мере дальнейшего движения секции опорожненные сосуды Дьюара 40 вновь заполняются жидким азотом. Для этого в отсеке 6 вспомогательного вагона 1 имеется азотодобывающая станция, включающая в себя две воздухоразделительные установки 37, установленные по одному борту отсека и состоящие из разделительных колонн 38 и газовых холодильных машин 39 с приводами. Воздухоразделительные установки 37 обеспечивают производительность по жидкому азоту 20 л/час каждая, при этом суммарная потребляемая мощность составляет 68 кВт. Для охлаждения теплообменных устройств воздухоразделительных установок 37 возможно использование жидкого кислорода, являющегося побочным продуктом воздухоразделения, либо жидкого азота из вспомогательного резервуара 42.

Заполненные сосуды 40 размещают на двухъярусном стеллаже (не показаны), размещенном по второму борту отсека 6 и выполненным с поддерживающими направляющими 41 для фиксации сосудов в неподвижном состоянии. Для контроля уровня кислорода в отсеке 6 предусмотрены газоанализатор 47 и вытяжная вентиляция 46.

Использование данной секции позволяет обеспечить перевозку замороженной продукции без температурных колебаний, экономично использовать дизельное топливо при наличии экологически безопасной системы азотного охлаждения грузовых помещений.

Изобретение относится к рефрижераторным транспортным средствам, в частности железнодорожным. 5-вагонная рефрижераторная секция состоит из четырех грузовых вагонов и одного вспомогательного вагона с дизель-электростанцией и служебным помещением, расположенного в середине состава секции. Вспомогательный вагон состоит из трех отсеков, один из которых (3) содержит дизель-генераторы (7), насосы, фильтры, вентиляторы, верстак и аккумуляторную комнату со щитами электроприборов и приборов контроля. Второй отсек содержит туалет-душевую с подогревателем воды, салон-кухню, котельное помещение, комнату отдыха бригады, кабину управления со столом и радиоточкой. В третьем отсеке размещена азотодобывающая станция, стеллаж с запасным комплектом сосудов Дьюара, выполненный с поддерживающими направляющими для размещения и фиксации сосудов, вспомогательный азотный резервуар меньшей емкости, газоанализатор, вентилятор и устройство для загрузки-выгрузки сосудов, лебедку с приводом. Грузовой вагон содержит служебный и грузовой отсеки, разделенные теплоизолированной перегородкой, на которой смонтированы электродвигатели вентиляторов. Служебный отсек оснащен направляющими и поддерживающими салазками для загрузки-выгрузки сосудов с азотом, лебедкой для их фиксации, системой подачи азота в грузовой отсек. Грузовой и вспомогательный вагоны оборудованы прислонными дверями. Изобретение повышает эффективность и экологическую безопасность. 1 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. 5-вагонная рефрижераторная секция, состоящая из четырех грузовых вагонов и одного вспомогательного вагона с дизель-электростанцией и служебным помещением, расположенного в середине состава секции, отличающаяся тем, что вспомогательный вагон секции состоит из трех отсеков равной площади, один из которых содержит дизель-генераторы, размещенные напротив друг друга, радиаторы обоих дизелей, масляный бак, масляный насос, топливные электронасосы, коробку фильтров, стартерные батареи, вентиляторы, верстак, топливные баки, а также аккумуляторную комнату с аккумуляторами, совмещенную с щитом электроприборов и щитом приборов автоматического контроля за работой сосудов Дьюара, второй отсек совмещает в себе туалет-душевую с умывальником, унитазом, душем и подогревателем воды, салон-кухню с раковиной-мойкой, холодильником, плитой, столом и стульями, котельное помещение с отопительным котлом и насосом, комнату отдыха бригады со шкафами и спальными полками, кабину управления со столом и радиоточкой, а также содержит баки с водой, в третьем отсеке размещена азотодобывающая станция, состоящая из двух воздухоразделительных установок, установленных по одному борту отсека и состоящих из разделительных колонн и газовых холодильных машин с приводами, двухъярусный стеллаж с запасным комплектом сосудов Дьюара по второму борту отсека, выполненный с поддерживающими направляющими для размещения и фиксации сосудов в неподвижном состоянии, вспомогательный азотный резервуар меньшей емкости, газоанализатор, вытяжной вентилятор и устройство для загрузки-выгрузки сосудов, включающее в себя направляющие и поддерживающие салазки, выполненные с телескопическими составляющими с возможностью их выдвижения наружу из отсека, лебедку с приводом, причем наружные двери отсека выполнены прислонными с направляющими кронштейнами, а грузовой вагон секции содержит служебный и грузовой отсеки, разделенные теплоизолированной перегородкой, на которой смонтированы электродвигатели вентиляторов, при этом служебный отсек по обе стороны вагона оснащен наружными прислонными дверями, направляющими и поддерживающими салазками, размещенными на полу отсека и выполненными с телескопическими составляющими с возможностью их выдвижения наружу из отсека для загрузки-выгрузки сосудов с азотом, лебедкой с приводом для их фиксации, а также системой подачи азота, состоящей из четырех сосудов Дьюара, функционирующих последовательно, трубы-разветвителя с соленоидными вентилями и манометрами, жестко смонтированной относительно одной из стен крепежными кронштейнами, гибкого трубопровода для соединения с системой распределения азота в грузовом отсеке, представляющей собой криогенный коллектор, состоящий из двух главных раздельно функционирующих магистралей, жестко смонтированных относительно друг друга и потолка вагона специальными креплениями, одна из которых содержит ответвления с форсунками, изогнутые по профилю потолка вагона, а вторая содержит форсунки непосредственно без ответвлений, кроме того, в грузовом отсеке имеется вытяжная вентиляция, в противоположной его части, а также грузовые прислонные двери.2. 5-вагонная рефрижераторная секция по п.1, отличающаяся тем, что используемые секцией сосуды Дьюара оснащены шарнирно закрепленными кронштейнами с вращающимися роликами, расположенными с противоположных сторон сосуда, по два с каждой стороны, а также два рым-болта для зацепления сосуда лебедкой, размещенных напротив друг друга в верхней части сосуда, в плоскости, перпендикулярной к плоскости размещения кронштейнов.