Система кондиционирования воздуха пассажирского вагона

 

Изобретение относится к транспорту, в частности к системам кондиционирования воздуха пассажирского вагона. Система кондиционирования воздуха пассажирского вагона содержит последовательно установленные воздушный фильтр (2), камеру смешения воздуха (8) с каналом подачи наружного воздуха (3), воздушный электрокалорифер (9), сообщенный с вагоном (13). На входе в канале подачи наружного воздуха установлен сигнализатор температуры (18). Канал подачи наружного воздуха на входе в камеру смешения воздуха разделен на два трубопровода с последовательно установленными в каждом вентилятором (5) и обратным клапаном (6). Воздушный электрокалорифер содержит не менее трех секций с различными по мощности электронагревательными элементами, подсоединенными к источнику электроэнергии через контакты индивидуальных пусковых устройств, управляющие элементы которых электрически связаны с выходами по каждой уставке срабатывания сигнализатора температуры, с которым также связан один из вентиляторов. Для охлаждения воздуха в системе установлен холодильный агрегат. Изобретение расширяет функциональные возможности. 1 ил.

Изобретение относится к оборудованию транспортного средства, обеспечивающему комфортные условия в пассажирских вагонах, в частности к системе кондиционирования воздуха пассажирского вагона.

Известны установки обогрева воздухом вагона, содержащие каналы подачи наружного воздуха и рециркуляции и электрокалорифер [1].

Недостатком таких систем является отсутствие возможности регулирования температуры воздуха в вагоне и, в частности, регулирования по температуре наружного воздуха, нет оборудования для охлаждения воздуха, без чего нет возможности обеспечить комфортные условия при всех режимах эксплуатации пассажирских вагонов.

Наиболее близким техническим решением к заявленному объекту изобретения, принятым в качестве прототипа, является система кондиционирования воздуха пассажирского вагона, содержащая воздушный фильтр, холодильный агрегат, камеру смешения воздуха, каналы подачи наружного воздуха и воздуха рециркуляции, электрокалорифер и вентиляторы, установленные в каналах подачи воздуха [2].

Основным недостатком данной системы является отсутствие плавного регулирования температуры воздуха в вагоне на режиме обогрева, что не обеспечивает выполнение требований по соблюдению комфортного режима работы.

Действительно, включение электрокалорифера большой мощности, рассчитанного для обеспечения обогрева вагона при низких до минус 40^oС температурах, приведет к перегреву воздуха пассажирского вагона. Импульсное включение калорифера снижает надежность работы системы из-за частого включения и не обеспечивает требуемых комфортных условий по температуре из-за малой теплоемкости подаваемого воздуха.

Целью настоящего изобретения (ожидаемым техническим результатом) является создание такой конструкции системы кондиционирования воздуха пассажирского вагона, которая устраняла бы недостатки известных систем и обеспечивала возможность создания необходимых комфортных условий в пассажирском вагоне.

Поставленная цель достигается тем, что в заявленной системе кондиционирования воздуха пассажирского вагона, содержащей последовательно установленные воздушный фильтр, камеру смешения воздуха с каналами подачи наружного воздуха, воздушный электрокалорифер, сообщенный с вагоном, согласно изобретению на входе в канале подачи наружного воздуха установлен сигнализатор температуры, а канал подачи наружного воздуха на входе в камеру смешения воздуха разделен на два трубопровода с последовательно установленными в каждом вентилятором и обратным клапаном, а воздушный электрокалорифер содержит не менее трех секций с различными по мощности электронагревательными элементами, подсоединенными к источнику электроэнергии через контакты индивидуальных пусковых устройств, управляющие элементы которых электрически связаны с выходами по каждой уставке срабатывания сигнализатора температуры, с которыми также связан один из вентиляторов.

В результате анализа технической и патентной информации в данной области техники не было обнаружено технических решений, которые обладали бы признаками, отличающими заявляемое техническое решение от прототипа [2]. Следовательно, заявляемый объект отвечает критерию патентоспособности "новизна".

Заявляемый объект изобретения для специалиста явным образом не следует из известного уровня техники, следовательно, он отвечает критерию патентоспособности "изобретательский уровень".

Заявляемое изобретение является "промышленно применимым", что подтверждается нижеследующим описанием изобретения со ссылками на чертеж. Изобретение может быть использовано в промышленности, в частности в рельсовых транспортных средствах? для обеспечения температурных комфортных условий в пассажирских вагонах.

Сущность изобретения поясняется описанием со ссылками на чертеж, где показана принципиальная схема системы кондиционирования воздуха пассажирского вагона.

Система кондиционирования воздуха пассажирского вагона содержит воздухозаборник 1, воздушный фильтр 2 и канал подачи наружного воздуха 3, разделенный на два трубопровода 4 с включающими в себя вентиляторами 5 и обратными клапанами 6, холодильный агрегат 7, камеру смешения воздуха 8, воздушный электрокалорифер 9, имеющий секции малой 10, средней 11 и большой 12 электрической мощности, кондиционируемый вагон 13, имеющий неплотности 14, канал рециркуляционного воздуха 15 с вентилятором 16. В канале наружного воздуха 3 размещен датчик 17 сигнализатора температуры 18, имеющий необходимое количество уставок срабатывания T₁ ÷ T_n. Каждый выход сигнализатора температуры 18 по каждой уставке срабатывания соединен с управляющим элементом своего пускового устройства (условно не показаны), контакты которых включены в цепь подачи электроэнергии от источника 20 к секциям 10, 11, 12 электрокалорифера 9. Холодильный агрегат 7 может быть выполнен либо в виде фреонового холодильного устройства, использующего принцип сжатия и испарения фреона, либо в виде воздушного холодильного устройства, использующего принцип сжатия и расширения воздуха. В любом случае используется компрессор. Пусковое устройство может быть в виде пускателя, контактора, имеющего управляющий элемент-катушку втягивающего соленоида, либо бесконтактное устройство "тиристорный ключ", где управляющим элементом может являться запирающий переход.

Работа системы осуществляется следующим образом.

Наружный воздух через воздухозаборник 1 и воздушный фильтр 2 засасывается в холодильный агрегат 7 за счет работы его компрессора. После чего охлажденный в холодильном агрегате 7 воздух поступает в камеру смешения воздуха 8, где к нему подмешивается воздух из канала рециркуляции 15 за счет работы вентилятора 16. Далее воздух, пройдя электрокалорифер 9, поступает в кондиционируемый вагон 13, охлаждая последний. Избыточный воздух выбрасывается наружу через неплотности 14. Другая часть воздуха, подогретая за счет отбора тепла, поступающего в вагон 13 от пассажиров и работающего оборудования, возвращается по каналу рециркуляции 15 в камеру смешения воздуха 8. Так работает система на режиме охлаждения.

Когда наружный воздух имеет отрицательную температуру, работа холодильного агрегата 7 не требуется. В этом случае наружный воздух, пройдя воздухозаборник 1 и воздушный фильтр 2, поступает непосредственно в камеру смешения воздуха 8 по каналу подачи наружного воздуха 3 за счет работы вентиляторов 5, установленных в трубопроводах 4. Включением одного или обоих вентиляторов 5 осуществляется выбор необходимого расхода воздуха. Обратный клапан 6 служит для исключения обратного перетока воздуха по каналу 3 при работе системы в режиме охлаждения, в режиме обогрева - при работе одного из вентиляторов 5. Из камеры смешения воздуха 8 последний поступает в электрокалорифер 9, где нагревается за счет выделения тепла от секций 10 - 12, после чего поступает в вагон 13, обогревая последний. Величина нагрева воздуха в электрокалорифере 9 зависит от расхода воздуха, т.е. от работы одного или двух вентиляторов 5 и от поступившей к секциям 10 - 12 электрической мощности. В зависимости от подключения к источнику электроэнергии 20 той или иной секции либо их комбинаций возможно подключение 6 величин электрической мощности, что однозначно обеспечивает 6 различных значений повышения температуры поступающего в вагон 13 воздуха. Если учесть, что возможно уменьшать количество воздуха за счет отключения одного из вентиляторов 5, то число значений повышения температуры воздуха увеличивается до 12. Таким образом, если известны теплотехнические свойства вагона, которые можно получить либо расчетным путем, либо экспериментально, можно для каждого значения поступавшего к воздуху количества тепла от секций 10 - 12 электрокалорифера 9 определить температуру наружного воздуха, при которой следует переходить от одной комбинации к другой. При изменении температуры наружного воздуха по сигналу с датчика 17 происходит срабатывание одной из уставок сигнализатора температуры 18, который воздействует на элементы управления индивидуального пускового устройства. Последний своими контактами 19 подключает необходимую для данной температуры комбинацию секций электрокалорифера 9 и количество работающих вентиляторов 5.

Для наглядности: при достижении температуры наружного воздуха, равной срабатыванию уставки T₁, подключается к источнику энергии 20 секция электрокалорифера малой мощности 10 и, соответственно, при ₃ - секция большой мощности 12, а при значении Т₆ подключается комбинация из секций 10, 11 и 12 электрокалорифера 9. При Т₉ отключается один из вентиляторов 5 и подключается комбинация секций средней 11 и большой 12 мощности электрокалорифера 9.

Аналогично описанной работе системы в режиме обогрева вагона происходит и работа в режиме охлаждения. Только вместо выбора комбинации подключения электрической мощности к определенному набору секций 10 - 12 электрокалорифера 9 производится выбор задания на поддержание выбранной мощности компрессора в холодильном агрегате 7.

Такое регулирование температуры воздуха в вагоне в зависимости от температуры наружного воздуха возможно только, когда температура наружного воздуха не меняется в течение длительного времени, что характерно для эксплуатации подвижного состава на железнодорожном транспорте. Описанное выше регулирование не зависит от величины температуры в вагоне, что обеспечивает абсолютную устойчивость системы регулирования.

Таким образом, установка на входе в канале подачи наружного воздуха сигнализатора температуры, а также снабжение воздушного электрокалорифера не менее чем тремя секциями с различными по мощности электронагревательными элементами, подсоединенными к источнику электроэнергии через контакты индивидуальных пусковых устройств, управляющие элементы которых электрически связаны с выходами по каждой уставке срабатывания сигнализатора температуры, обеспечивает регулирование температуры в кондиционируемом вагоне. А выполнение канала в виде двух одинаковых трубопроводов с последовательно установленными в каждом вентилятором и обратным клапаном и связь сигнализатора температуры с одним из вентиляторов расширяет описанную выше возможность регулирования температуры в кондиционируемом вагоне, что обеспечивает ожидаемый технический результат.

Источники информации 1. Г.И.Осадчук, Е.С.Фарафонов "Холодильное оборудование вагонов и кондиционирование воздуха", М., Транспорт, 1969 г., стр. 107-110.

2. "ICE 3 - высокоскоростной поезд для Европы", журнал "Железные дороги мира". 1998, 11, УДК 629.423.2.016.56.

Формула изобретения

Система кондиционирования воздуха пассажирского вагона, содержащая последовательно установленные воздушный фильтр, камеру смешения воздуха с каналом подачи наружного воздуха, воздушный электрокалорифер, сообщенный с вагоном, отличающаяся тем, что на входе в канале подачи наружного воздуха установлен сигнализатор температуры, а канал подачи наружного воздуха на входе в камеру смешения воздуха разделен на два трубопровода с последовательно установленными в каждом вентилятором и обратным клапаном, а воздушный электрокалорифер содержит не менее трех секций с различными по мощности электронагревательными элементами, подсоединенными к источнику электроэнергии через контакты индивидуальных пусковых устройств, управляющие элементы которых электрически связаны с выходами по каждой уставке срабатывания сигнализатора температуры, с которым также связан один из вентиляторов.

РИСУНКИ

Рисунок 1