Система микроклимата и виброизоляции вагона восстановительного поезда Российский патент 2023 года по МПК F24F3/00 

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, может применяться в области машиностроения, и предназначено для обеспечения безопасных условий труда локомотивных бригад восстановительных поездов.

Известно, что восстановительный поезд эксплуатируется для решения широкого спектра задач, отсюда, его огромная номенклатура оборудования, требующая нормализации и модификации (Железнодорожный транспорт: Энциклопедия / Гл. ред. Н. С. Конарев. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. — С. 70. —ISBN 5-85270-115-7). Работы, проводимые локомотивными бригадами восстановительного поезда, заключаются не только в выполнении плановых работ, но и для устранения аварийных ситуаций, в которых, зачастую, являются ключевым звеном. Оценивая результативность работы персонала восстановительного поезда и анализируя возложенные на их плечи обязанности, можно утверждать, что работы, осуществляемые бригадой, во многих случаях несут стратегический важный характер. При осуществлении аварийно-восстановительных работ на бригаду восстановительных поездов воздействуют опасные и вредные производственные факторы (ГОСТ 12.0.003-74. Опасные и вредные производственные факторы), такие как: повышенный уровень вибрации и шума на рабочем месте; пониженная или повышенная температура воздуха рабочей зоны; повышенная или пониженная температура поверхностей материалов, оборудования (Распоряжение ОАО «РЖД» ОТ 26.09.2008 N 2017Р «Об утверждении правил по охране труда для работников восстановительных поездов» ОАО «РЖД»). В частности, для решения проблем возникающих при обеспечении безопасных условий труда по вышеперечисленным факторам и предлагается данное изобретение.

Существующие системы поддержания микроклимата и кондиционирования воздуха в вагоне поезда допускают различные способы забора, подачи, циркуляции, подогрева и охлаждения. Известна модульная система кондиционирования воздуха пассажирского вагона, (см. пат. RU № 108560 МПК F 24 F 3/00, опубл. 20.09.2011) построенная по двухступенчатой функциональной схеме, первая ступень которой включает центральный воздуховод, расположенный вдоль всего вагона, а также магистраль сброса горячего воздуха с вентилятором, а вторая ступень представляет собой моноблочные купейные установки кондиционирования, количество которых равно количеству купе в вагоне, при этом первая ступень дополнительно оснащена вентилятором с воздушным фильтром, купейная установка кондиционирования дополнительно оснащается вентилятором на выходе горячего воздуха, а ее теплообменник выполнен в виде холодильной машины, у которой объединены радиаторы холодной и горячей линии, при этом потоки воздуха холодной и горячей линии направлены встречно.

Недостатком является индивидуальная система подачи воздуха, обладающая низкой эффективностью, неспособная в полной мере, обеспечить необходимый уровень температуры в каждой случайной выборке точек вагона.

Известен способ подачи приточного и забора рециркуляционного воздуха система поддержания микроклимата вагона, (см. пат. RU № 2254252, МПК B 61 D 27/00, опубл. 20.06.2005), где циркуляция происходит путем подачи климатической установкой холодного приточного воздуха в режиме охлаждения в верхний уровень вагона и теплого приточного воздуха в режиме обогрева - в нижний уровень вагона и отбора циркуляционного воздуха из вагона. В режиме охлаждения подачу холодного приточного воздуха в вагон осуществляют по верхнему воздуховоду в верхний уровень и отбор воздуха из вагона - через боковые короба с нижнего уровня вагона, а в режиме обогрева подачу теплого приточного воздуха осуществляют через боковые короба в нижний уровень вагона и отбор воздуха из вагона - через верхний воздуховод с верхнего уровня вагона. Рециркуляцию осуществляют посредством воздухораспределителя, а распределение воздуха обеспечивают в каждом из поперечных сечений вагона. Устройство снабжено воздухораспределителем, воздуховоды выполнены с возможностью изменения направления движения воздуха по ним в зависимости от режима вентиляции. Один воздуховод выполнен в виде верхнего воздуховода, сообщенного с верхним уровнем вагона, а другой - в виде боковых коробов, сообщенных с нижнем уровнем вагона. К воздухораспределителю подключены напорный воздуховод климатической установки, верхний воздуховод, боковые короба и линии рециркуляции. Воздухораспределитель выполнен с возможностью синхронного изменения направления движения воздуха по воздуховодам при изменении режимов вентиляции. 

Недостаток данной системы - в циркуляции только приточного воздуха, без дополнительной циркуляции внутренней воздушной массы, что не обеспечивает эффективную подачу нагреваемого воздуха в зимнее время, следовательно, наблюдается снижение эффективности отопительного контура.

Наиболее близким аналогом в области подогрева покрытия пола является известное устройство для разогрева смерзшегося груза в вагоне (см. пат. RU № 2475438, МПК B 65 G 69/20, опубл. 20.02.2013), состоящее из боковых стенок, пола, теплоизоляционного и нагревательного элементов, которые подключены к источнику тока с напряжением не менее 50 Вт, при этом нагревательный элемент выполнен из электропроводящего однородного листа с объемной удельной проводимостью порядка от 0,1 до 1,5 Ом·м, при его толщине порядка от 0,5 до 1,5 см, который расположен одновременно на боковых стенках и полу вагона, точечно и жестко закреплен к нему.

Несмотря на его заявленное предназначение отогрева груза, использование электрических нагревательных элементов для теплых полов приводит к увеличению потребляемой мощности, нагрузки на электропроводку и повышению пожароопасности.

Техническим результатом настоящего изобретения является поддержание санитарно-гигиенических норм параметров микроклимата и вибрации локомотивных бригад восстановительных поездов как при низких, так и при повышенных температурах окружающей среды, эффективный отвод тепловой энергии от дизельной электростанции, поддержание оптимального виброгасящего температурного диапазона покрытия пола.

Сущность изобретения заключается в том, что система микроклимата и виброизоляции вагона восстановительного поезда характеризуется тем, что контур системы охлаждения вагона соединен с контуром системы отопления вагона посредством трубопроводов и включающая воздушный насос, установленный на крыше вагона, соединенный воздуховодом с воздушным фильтром и управляемый блоком управления снабженным реле давления и реле температуры, противоположно блоку управления, над плоскостью пола вагона установлен калорифер с воздушным фильтром, симметрично калорифера расположен электрокалорифер, управляемый климат-системой, воздушный фильтр соединен магистралью с теплообменником, расположенным на малой стороне вагона, противоположно электрокалориферу, на крыше вагона, над блоком управления, установлен выпускной воздушный клапан, а теплоотводящая система охлаждения дизельной электростанции вагона восстановительного поезда, уложена в форме «улитки» под настильную поверхность, выполненную в виде съёмных резиновых секций, в пазы стального основания и представляет собой полые эластичные трубки большего диаметра, внутри которых проложены трубки теплоносителя меньшего диаметра, полость между трубками большего диаметра заполнена пенополиуретаном, циркуляционный контур выполнен в виде единого контура встроенной электрической системы обогрева и контура охлаждения дизельной электростанции, снабженный двумя электропневмоклапанами, насосом теплоносителя, а также фильтром рабочей жидкости, в качестве теплоносителя может быть использован антифриз, насос теплоносителя управляется от блока управления, а в пенополиуретан помещены термопары, при этом эластичные трубки большего диаметра и съёмные резиновые секции покрытия пола постоянно поддерживаются в оптимальном виброгасящем температурном диапазоне.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где на

фиг. 1 – показаны местные разрезы вагона;

фиг. 2 – разрез теплоотводящей системы охлаждения дизельной электростанции;

фиг. 3 – представлена циркуляционная система охлаждения и нагрева теплоносителя.

Система микроклимата и виброизоляции вагона восстановительного поезда состоит из воздушного насоса 1, установленного на крыше вагона, соединенного воздуховодом 2 с воздушным фильтром 3, воздушный насос управляется от блока управления 4, установленного в верхнем крайнем углу вагона, снабженного двумя реле: реле давления 5; реле температуры 6. Калорифер 7 подвешен противоположно блоку управления 4 на небольшом расстоянии от плоскости пола вагона, с установленным воздушным фильтром 8, симметрично калорифера 7 подвешен электрокалорифер 9, управляемый климат-системой 10. Воздушный фильтр 3 соединен магистралью с теплообменником 11, расположенным на малой стороне вагона, противоположно электрокалориферу 9. На крыше вагона, над блоком управления 4, установлен выпускной воздушный клапан 13. Теплоотводящая система охлаждения дизельной электростанции 12 вагона восстановительного поезда 14, уложена в форме «улитки» под настильную поверхность 17, выполненную в виде съёмных резиновых секций, в пазы стального основания 18 и представляет собой полые эластичные трубки большего диаметра 16, внутри которых проложены трубки теплоносителя меньшего диаметра 15. Полость между трубками большего диаметра заполнена пенополиуретаном 19. Циркуляционный контур выполнен в виде единого контура встроенной электрической системы обогрева 23 и контура охлаждения дизельной электростанции 22, снабженный двумя электропневмоклапанами 25, насосом теплоносителя 20, в качестве теплоносителя может быть использован антифриз, а также фильтром рабочей жидкости 21. Насос теплоносителя 20 управляется от блока управления 4. В пенополиуретан 19 помещены термопары 24.

Система микроклимата и виброизоляции вагона восстановительного поезда работает следующим образом:

В случае охлаждения микроклимата вагона 14 восстановительного поезда, происходит забор воздуха воздушным насосом 1, далее через воздуховод 2 и воздушный фильтр 3 происходит его первичная очистка, после этого воздух поступает в теплообменник 11, впоследствии этих этапов работы системы на выходе получаем холодный воздух и на этом основании имеем возможность понижать температуру рабочей зоны (в качестве защиты циркуляционного контура холодного воздуха предусмотрен выпускной воздушный клапан 13 и реле давления 5).

Далее в случае, если необходимо повысить температуру рабочей зоны, на блок управления 4 поступают сигналы от системы климат-контроля 10, происходит перенаправление воздушного потока на калорифер 7 и фильтр 8, для его дальнейшего нагрева и распределения по рабочей зоне. Во избежание некорректного регулирования температуры и в случае недостаточной мощности нагревательной аппаратуры предусмотрен еще один электрокалорифер 9, отличительной чертой которого является циркуляция и нагрев внутренней (уже поступившей и нагретой от калорифера 7) воздушной массы (управляется от системы климат-контроля 10). Для дополнительной защиты от перегрева температуры предусмотрено реле температуры 6. Особым источником повышения температуры рабочей среды является теплоотводящая система охлаждения дизельной электростанции 12, интегрированная в пол вагона и постоянно поддерживающей его температуру в пределах от 21 до 26°C.

Отопительный и виброгасящий контур теплоотводящей системы охлаждающей жидкости дизельной электростанции размещен между стальным основанием пола и съёмными резиновыми секциями.

Отопительный контур является циркуляционным и имеет два источника теплового излучения:

Эксплуатируемая дизельная станция для автономного электроснабжения вагонов восстановительных поездов, в режимах длительного цикла выполнения работ;

Электрический котёл, на базе блоков ТЭН.

Предлагаемая конструкция покрытия состоит из резиновых съемных панелей, уложенных на полые эластичные трубки 16. Внутри этих трубок проложены трубки теплоносителя 15 меньшего диаметра (¹/₂ диаметра внешней). В свою очередь трубки 16 уложены в пазы стального основания 18, такие же пазы предусмотрены и в съёмных резиновых панелях, для предотвращения смещения при прикладывании неравномерной нагрузки.

Подача нагретой жидкости (антифриз) осуществляется насосом 20 по контуру встроенной электрической системы обогрева 23 и контура охлаждения дизельной электростанции 22. Система выполнена в виде циркуляционного контура и выполняет свою функцию даже при отказе одного из источников.

Коэффициент полезного действия современных ДЭС варьируется в пределах от 70 до 80%, остальная часть энергии преобразуется в тепловую, которую мы предлагаем использовать. Таким образом повышается эффективность работы дизельной электростанции, при этом уменьшается потребляемая мощность отопительной системы. Контроль температуры поверхности производится при помощи термопар 24, расположенных между трубками 16. В качестве утеплителя полость между трубками заполнена пенополиуретаном 19. Система оснащена фильтром для рабочей жидкости 21 и двумя электропневмоклапанами 25, для регулировки подачи рабочей жидкости. Насос 20 и электропневмоклапана 25 управляются от блока управления 4.

Настильная поверхность 17 выполнена из резины, исполнение в виде съемных блоков обеспечивает быструю и простую замену повреждённого участка, а также выступает вибропоглощаемым (вибродемпфирующим) вязким материалом с модулем упругости 10⁷ Па, что значительно снижает распространение вибраций от металлических конструкций (Умняков, П. Н. Безопасность жизнедеятельности предприятия легкой и текстильной промышленности : учебное пособие / П.Н. Умняков, В.А. Смирнов, Г.А. Свищев ; под общ. ред. П.Н. Умнякова. — 3-е изд., перераб. и доп. — Москва : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2022. — 207 с. — (Высшее образование). - ISBN 978-5-00091-758-9. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1842260 (дата обращения: 19.12.2022). – Режим доступа: по подписке). Прочностные свойства резины напрямую зависят от её температуры, поскольку, в таком исполнении покрытие и эластичные резиновые трубки подогреваются от теплоносителя, модуль упругости используемого материала уменьшается, что положительно сказывается на вибропоглощаемые свойства (Голубев Г.А., Кукин Г.М., Лазарев Г.Е., Чичинадзе А.В. Контактные уплотнения вращающихся валов.. – М.: Машиностроение, 1976. – С. 41-43).

Источники (по мере упоминания)

1. Железнодорожный транспорт: Энциклопедия / Гл. ред. Н. С. Конарев. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. — С. 70. —ISBN 5-85270-115-7

2. ГОСТ 12.0.003-74. Опасные и вредные производственные факторы

3. Распоряжение ОАО «РЖД» ОТ 26.09.2008 N 2017Р «Об утверждении правил по охране труда для работников восстановительных поездов» ОАО «РЖД»

4. Рожков А.О., Олефиренко А.В., Овчинников В.В. Модульная система кондиционирования воздуха пассажирского вагона / патент на полезную модель № 108560. – Россия. – 2011. – дата регистрации 28.02.2011. – МПК F 24 F 3/00.

5. Кружков Е.П. Способ подачи приточного воздуха и забора рециркуляционного воздуха в пассажирском вагоне с системой кондиционирования и устройство для его осуществления / патент на изобретение № 2254252. – Россия. – 2005. – дата регистрации 10.12.2003. – МПК B 61 D 27/00

6. Москвичев О.В., Суетин В.В., Ерёмин В.С., Ламажапов Х.Д., Полякова А.В., Никонов Ю.С. Устройство для разогрева смерзшегося груза в вагоне / патент на изобретение № 2475438. – Россия. – 2013. – дата регистрации 02.09.2011. – МПК B 65 G 69/20.

7. Умняков, П. Н. Безопасность жизнедеятельности предприятия легкой и текстильной промышленности : учебное пособие / П.Н. Умняков, В.А. Смирнов, Г.А. Свищев ; под общ. ред. П.Н. Умнякова. — 3-е изд., перераб. и доп. — Москва : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2022. — 207 с. — (Высшее образование). - ISBN 978-5-00091-758-9. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/1842260 (дата обращения: 19.12.2022). – Режим доступа: по подписке.

8. Голубев Г.А., Кукин Г.М., Лазарев Г.Е., Чичинадзе А.В. Контактные уплотнения вращающихся валов.. – М.: Машиностроение, 1976. – С. 41-43

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, может применяться в области машиностроения и предназначено для обеспечения безопасных условий труда локомотивных бригад восстановительных поездов. Система микроклимата и виброизоляции вагона восстановительного поезда характеризуется тем, что контур системы охлаждения вагона соединен с контуром системы отопления вагона посредством трубопроводов и включает воздушный насос, установленный на крыше вагона, соединенный воздуховодом с воздушным фильтром и управляемый блоком управления, снабженным реле давления и реле температуры, противоположно блоку управления, над плоскостью пола вагона, установлен калорифер с воздушным фильтром, симметрично калориферу расположен электрокалорифер, управляемый климат-системой. Воздушный фильтр соединен магистралью с теплообменником, расположенным на малой стороне вагона, противоположно электрокалориферу. На крыше вагона, над блоком управления, установлен выпускной воздушный клапан, а теплоотводящая система охлаждения дизельной электростанции вагона восстановительного поезда уложена в форме «улитки» под настильную поверхность, выполненную в виде съёмных резиновых секций, в пазы стального основания и представляет собой полые эластичные трубки большего диаметра, внутри которых проложены трубки теплоносителя меньшего диаметра, полость между трубками большего диаметра заполнена пенополиуретаном. Циркуляционный контур выполнен в виде единого контура встроенной электрической системы обогрева и контура охлаждения дизельной электростанции, снабжен двумя электропневмоклапанами, насосом теплоносителя, а также фильтром рабочей жидкости. В качестве теплоносителя может быть использован антифриз, насос теплоносителя управляется от блока управления, а в пенополиуретан помещены термопары, при этом эластичные трубки большего диаметра и съёмные резиновые секции покрытия пола постоянно поддерживаются в оптимальном виброгасящем температурном диапазоне. Техническим результатом настоящего изобретения является поддержание санитарно-гигиенических норм параметров микроклимата и вибрации локомотивных бригад восстановительных поездов как при низких, так и при повышенных температурах окружающей среды, эффективный отвод тепловой энергии от дизельной электростанции, поддержание оптимального виброгасящего температурного диапазона покрытия пола. 3 ил.

Система микроклимата и виброизоляции вагона восстановительного поезда, характеризующаяся тем, что контур системы охлаждения вагона соединен с контуром системы отопления вагона посредством трубопроводов и включает воздушный насос, установленный на крыше вагона, соединенный воздуховодом с воздушным фильтром и управляемый блоком управления, снабженным реле давления и реле температуры, противоположно блоку управления, над плоскостью пола вагона, установлен калорифер с воздушным фильтром, симметрично калориферу расположен электрокалорифер, управляемый климат-системой, воздушный фильтр соединен магистралью с теплообменником, расположенным на малой стороне вагона, противоположно электрокалориферу, на крыше вагона, над блоком управления, установлен выпускной воздушный клапан, а теплоотводящая система охлаждения дизельной электростанции вагона восстановительного поезда уложена в форме «улитки» под настильную поверхность, выполненную в виде съёмных резиновых секций, в пазы стального основания и представляет собой полые эластичные трубки большего диаметра, внутри которых проложены трубки теплоносителя меньшего диаметра, полость между трубками большего диаметра заполнена пенополиуретаном, циркуляционный контур выполнен в виде единого контура встроенной электрической системы обогрева и контура охлаждения дизельной электростанции, снабжен двумя электропневмоклапанами, насосом теплоносителя, а также фильтром рабочей жидкости, в качестве теплоносителя может быть использован антифриз, насос теплоносителя управляется от блока управления, а в пенополиуретан помещены термопары, при этом эластичные трубки большего диаметра и съёмные резиновые секции покрытия пола постоянно поддерживаются в оптимальном виброгасящем температурном диапазоне.