Устройство локального обогрева железнодорожных путей

Изобретение относится к теплообменным устройствам локального обогрева стрелок или иных особо ответственных фрагментов железнодорожных путей с целью удаления льда и снега, препятствующих их функционированию. Устройство пассивной теплоизоляции находится вне зоны обогрева пути. Теплоэнергетический источник нагревает теплоноситель до заданной температуры и располагается на путевой территории. Устройство обеспечения теплопередачи включает в себя фиксирующие накладки с болтовыми соединениями. Контур дополнительно содержит гидробак и выполнен замкнутым на него. Устройство подачи теплоносителя под давлением в зону обогрева путей выполнено в виде электроприводного гидронасоса. Вход насоса соединен с гидробаком, а выход - со входом в участок трубопровода с вмонтированным в него термоэлектрическим нагревателем - ТЭНом. Электропотребляющее оборудование разъемно подключено через вспомогательное электрооборудование по меньшей мере к одной фазе контролируемой трехфазной сети переменного тока промышленной частоты. Имеются устройства управления, контроля и защиты аппаратуры от короткого замыкания, вредных факторов окружающей среды и несанкционированного доступа. Достигается повышение технико-эксплуатационной и экономической эффективности, конкретно преимуществ автономности и снижения энергозатрат. 12 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Изобретение относится к теплообменным устройствам с гидравлическим теплообменным контуром локального (местного) обогрева стрелочных переводов (стрелок) или иных частей (устройств, элементов) железнодорожных путей с целью удаления льда и снега, препятствующих их функционированию.

На железных дорогах для предотвращения отказов срабатывания стрелочных переводов и др. механических устройств в зимнее время вследствие напрессовывания снега и обледенения широко применяют устройства для их локального обогрева.

Многообразие технических средств борьбы со снегом и льдом можно классифицировать по их разновидностям (видам и подвидам - типам): механические, пневматические, тепловые и комбинированные. В свою очередь, среди тепловых (теплообменных) устройств нашли применение гидравлические, паровые/газовые, электрические и опять-таки смешанного типа (комбинированные).

Примерами обогревателей электрического типа могут служить модернизированные (особенно в части отслеживания прогресса в элементной базе и автоматизации) устройства с термоэлектрическими нагревателями (общепринятая аббревиатура - ТЭН), смонтированными вдоль рамного рельса в контакте с поверхностью его подошвы и вдоль остряка на его поверхности [RU 20108 U1, 7 E01B 7/24, 06.03.2001; RU 56903 U1, E01H 8/08, E01H 1/00, 27.09.2006].

В электрической части (аппаратуре) устройств, предназначенной для электропитания, дистанционного и/или автоматического и/или ручного управления, сигнализации и защиты (отключений, блокировок), применяют автоматические выключатели («автоматы») по току, в том числе контроля сопротивления изоляции и тока утечки через нее, специально разработанные в свое время для этих целей [Автомат контроля изоляции АКИ-2М: Техническое описание и инструкция по эксплуатации 36201-00-00ТО. - г. Харьков: Харьковский завод электротехнического оборудования, 1987. - 29 с.]. В электрических чайниках и утюгах с ТЭНами широко применяют защитное отключение по температуре. Основная задача перечисленных защитных устройств - защитное отключение и блокировка питания ТЭНов в случае короткого замыкания или недопустимого повышения тока утечки и снижения сопротивления изоляции ниже предельно допустимого значения.

Как правило, в устройствах электрообогрева путей используют, в частности, шкафы управления для «удаленного» от обогреваемой зоны оборудования и теплоизоляционные накладки на пассивные (не обращенные к обогреваемым элементам пути) поверхности ТЭНов на путях [Система электрообогрева железнодорожных рельсовых стрелок. // Электронный ресурс Интернет: http://www.teppol.ru/articles/detail.php?ID=25919].

К недостаткам систем обогрева электрического типа, конкретно ТЕНов непосредственно в рабочей зоне в контактных парах с обогреваемыми металлическими частями пути, следует отнести, во-первых, низкую теплопередачу теплопроводностью в общем балансе теплообмена внешней поверхности нагревателей с окружающей ее средой, что обусловливает недостаточно высокую их энергетическую экономичность (ТЭН энергетически выгодны в полностью охватывающей их текучей среде, подлежащей нагреву). А во-вторых, они недостаточно надежны и безопасны в работе на открытых, легкодоступных для посторонних лиц как устройства под электрическим напряжением в электропроводной водосодержащей среде с интенсивными динамическими воздействиями.

Примером обогревателя гидравлического, с открытым гидравлическим контуром, может служить устройство локального обогрева железнодорожных путей («Устройство для защиты стрелочного перевода от снега и воды»), содержащее углубления в междушпальном пространстве со встроенными в них открытыми емкостями для сбора снега и воды и соединенные с емкостями трубопроводы для отвода воды, наклонные косынки на смежных шпалах для естественного ссыпания снега и стока воды в емкости, а также нагревательные элементы, установленные между основанием углублений и дном емкостей [RU 1799940 А1, E01В 19/00, 07.03.1993].

Открытость гидроконтура сопряжена с частым засорением емкостей и труб, а расположение нагревателей непосредственно в зоне обогрева - в междушпальном пространстве сохраняет отмеченные выше недостатки ТЭНов, работающих «под открытым небом».

Наиболее близким к заявляемому устройству по назначению и совокупности существенных конструктивных признаков является устройство локального обогрева железнодорожных путей («Устройство железнодорожного пути»), содержащее контур с трубопроводом для текучего теплоносителя, устройство подачи теплоносителя под давлением в зону обогрева пути, устройство обеспечения теплопередачи контактной теплопроводностью подлежащим обогреву металлическим частям пути от активной части внешней поверхности трубопровода, то есть находящейся в зоне обогрева указанных частей пути, с фиксирующими накладками и болтовыми соединениями, устройство теплоизоляции пассивной, то есть находящейся вне зоны обогрева указанных частей пути, внешней поверхности трубопровода и теплоэнергетический источник нагрева теплоносителя до заданной температуры [RU 21200 A1, E01В 2/00, E01В 19/00, 31.07.1931].

По современным теплотехническим понятиям это устройство относится, при обобщении, к категории активных систем обеспечения теплового режима стационарных объектов (теплообменников) с гидравлическим контуром.

В описании к патенту-прототипу отсутствует какая-либо информация в части разомкнутости или замкнутости гидравлического контура, отсутствия или наличия гидравлических емкостей, аппаратуры управления, контроля и защиты аппаратуры от вредных факторов окружающей среды и несанкционированного доступа, устройства теплоизоляции пассивных участков трубопровода или лежней. Подача теплоносителя под давлением в зону обогрева путей осуществляется за счет давления водяного пара со стороны некоего обобщенного удаленного на значительное расстояние теплоэнергетического источника.

Однако в известном устройстве-прототипе, во-первых, удаленность теплоэнергетического источника (вплоть до десятков километров, если это теплоцентраль типа ТЭЦ) однозначно сопряжена с технико-экономическими проблемами организации теплотрасс (теплокоммуникаций, то есть прокладкой труб), неоправданной зависимостью множества участков железнодорожного пути, нуждающихся в обогреве, от единого источника, а также колоссальными теплопотерями на теплотрассе, что существенно снижает КПД устройства. Это подчеркивается и в самом описании к патенту-прототипу: «…устройство наиболее применимо только при близком наличии мощных тепловых установок».

Во-вторых, трубы встроены в полые продольные лежни, устанавливаемые в зонах обогрева под рельсы, что является капитальным вмешательством в фундаментальную часть конструкции железнодорожных путей, весьма затратно как при создании, так и при ремонтных работах.

В-третьих, поджатие труб накладками с болтовым соединением посредством промежуточных деталей, уходящих в грунт, не позволяет визуально контролировать наличие и состояние теплового контакта «труба»-«обогреваемая металлическая часть пути», напрямую определяющего тепловую эффективность (КПД) устройства обогрева пути.

Все это обусловливает недостаточно высокие технико-эксплуатационные и экономические характеристики устройства локального обогрева железнодорожных путей, является основанием для существенного изменения его устройства.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение технико-эксплуатационных и экономических характеристик устройства локального обогрева железнодорожных путей за счет преимуществ автономности (независимости от удаленных централизованных теплоэнергетических установок типа ТЭЦ и теплокоммуникаций), а также снижения энергозатрат.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в устройстве локального обогрева железнодорожных путей, содержащем контур с трубопроводом для текучего теплоносителя, устройство подачи теплоносителя под давлением в зону обогрева пути, устройство обеспечения теплопередачи контактной теплопроводностью подлежащим обогреву металлическим частям пути от активной части внешней поверхности трубопровода, то есть находящейся в зоне обогрева указанных частей пути, с фиксирующими накладками и болтовыми соединениями, устройство теплоизоляции пассивной, то есть находящейся вне зоны обогрева указанных частей пути, внешней поверхности трубопровода и теплоэнергетический источник нагрева теплоносителя до заданной температуры, теплоэнергетический источник нагрева теплоносителя расположен на путевой территории, гидравлический контур дополнительно содержит гидробак и выполнен замкнутым на него, устройство подачи теплоносителя под давлением в зону обогрева пути выполнено в виде электроприводного гидронасоса, вход которого соединен с гидробаком, выход - со входом в участок трубопровода с вмонтированным в него термоэлектрическим нагревателем - ТЭНом в качестве теплоэнергетического источника нагрева теплоносителя, а гидронасос и ТЭН, как электропотребляющее оборудование, разъемно подключены через вспомогательное электрооборудование по меньшей мере к одной фазе контролируемой трехфазной сети переменного тока промышленной частоты, при этом дополнительно предусмотрены устройства управления, контроля и защиты аппаратуры от короткого электрического замыкания, вредных факторов окружающей среды и несанкционированного доступа.

Решение поставленной задачи достигается также за счет дополнительных признаков (при сформулированной выше основной совокупности признаков):

- в качестве теплоносителя может использоваться вода в жидком фазовом состоянии, а предельная температура ее нагрева ТЭНом составлять при этом 80±10°C (в дополнение к общему преимуществу гидравлических схем теплообмена перед электрическими с использованием открытых ТЭНов непосредственно в обогреваемых зонах на путях, это наиболее дешевый, доступный и нетоксичный теплоноситель, обладающий высокой теплоемкостью и пожарной безопасностью, что, в совокупности, способствует усилению положительного эффекта, особенно в экономическом плане);

- в качестве теплоносителя может использоваться антифриз, а предельная температура его нагрева ТЭНом составлять при этом 80±10°C (в сравнении с применением воды, использование антифриза - по его основному назначению, т.е. для исключения замерзания при отрицательных температурах атмосферного воздуха и предотвращения разрыва гидромагистрали);

- в качестве теплоносителя может использоваться масло, а предельная температура его нагрева ТЭНом составлять при этом 80±10°C (в сравнении с применением антифриза, использование технического масла позволяет снизить вероятность отравления деклассированными гражданами - алкоголиками);

- при предыдущей совокупности существенных признаков, в качестве теплоносителя может использоваться отработанное трансформаторное масло (в сравнении с применением неотработанного масла, это существенно снижает эксплуатационную стоимость устройства, особенно при использовании относительно дорогого трансформаторного масла, а также является дополнительной защитой от хищений);

- в источнике нагрева теплоносителя может быть предусмотрен слой теплопроводной масляной электроизоляции ТЭНа от теплоносителя (это, во-первых, увеличивает работоспособность, электробезопасность и антикоррозионную защиту нагревательного устройства на базе ТЭНа);

- при предыдущей совокупности признаков, в качестве электроизоляции ТЭНа от теплоносителя может использоваться трансформаторное масло (это повышает удобство производства и эксплуатации устройства, снижает его эксплуатационную стоимость за счет большей унификации: трансформаторное масло широко применяется технической службой железнодорожных предприятий);

- при предыдущей совокупности признаков, в качестве электроизоляции ТЭНа от теплоносителя может использоваться отработанное трансформаторное масло (это в наибольшей степени содействует снижению стоимости);

- устройство теплоизоляции пассивной внешней поверхности трубопровода может включать в себя, по меньшей мере, теплоизолирующее лакокрасочное покрытие металлических ее участков и/или теплоизолирующие кожухи на них (это позволяет еще более существенно повысить экономичность заявляемого устройства путем уменьшения «паразитного» теплосъема с нерабочих участков гидроконтура, при этом важно, что в практике обогрева железнодорожных путей такие решения до сих пор не применяли, во всяком случае, авторам-заявителям как специалистам такие случаи неизвестны);

- участки, по меньшей мере, с частью активной внешней поверхности теплопровода могут быть поджаты, посредством упомянутых фиксирующих накладок с болтовыми соединениями, непосредственно к металлическим частям путей, подлежащим обогреву (Это эффективно повышает теплопередачу контактной теплопроводностью от активной поверхности трубопровода гидроконтура к металлическим частям пути, подлежащим принудительному обогреву);

- насос может быть присоединен к фазе электросети, как минимум, через автоматический предохранитель и адаптер с выходным напряжением 12 В, которые входят в состав упомянутого вспомогательного электрооборудования (это содействует стабильности и безопасности функционирования устройства как, хотя бы частично, низковольтного оборудования, расширяет возможности применения 12-вольтовых насосов, выпускаемых промышленностью для иных целей);

- термоэлектрический нагреватель (ТЭН) может быть присоединен к фазе электросети номинальным напряжением 220 В, как минимум, через автоматический предохранитель, который входит в состав упомянутого вспомогательного электрооборудования (это наиболее простая схема электропитания ТЭНа при высокой его тепловой производительности и разумно-достаточном уровне электробезопасности);

- комплект оборудования в составе, по меньшей мере, гидробака, насоса, ТЭНа с его электроизоляцией, а также устройств управления, контроля и защиты по току и температуре, для железнодорожного стрелочного перевода, иного локально обогреваемого участка железнодорожного пути может быть встроен в установленный при этом участке пути шкаф управления, являющийся упомянутым техническим средством его защиты от внешних воздействий (это оптимально с позиции обеспечения защиты большей части, причем наиболее ценной в рамках всего устройства, оборудования, от климатических воздействий, хищений и вандализма, в наибольшей степени отвечает требованиям безопасности жизнедеятельности).

Как показал проведенный заявителем литературный и патентный поиск почти на 100-летнюю глубину, среди известных устройств и способов аналогов такого же назначения, не обнаружены такие, совокупность существенных признаков которых совпадала бы с заявленной. В то же время, именно за счет заявленных совокупностей признаков достигается новый технический результат в соответствии с поставленной задачей.

Заявляемое устройство локального обогрева (в примере конкретной реализации существенных признаков) пояснено на чертежах и, дополнительно, на фото подготовленного и испытанного авторами экспериментального образца устройства:

на фиг.1 схематически представлены два участка железнодорожного пути с устройствами обогрева стрелочных переводов (стрелок), с «разводкой» их контуров по обслуживаемым обогреваемым фрагментам пути, вид в плане;

на фиг.2 - полусхематическое изображение (блочная компоновка) оборудования в пределах шкафа управления;

на фиг.3 - гидравлическая схема контура;

на фиг.4 - устройство (конструкция) установки и фиксации рабочего (активного) участка трубопровода теплообменной части устройства (фрагмент обогреваемой зоны пути), разрез в вертикальной плоскости, продольной по отношению к пути;

на фиг.5 - фото внешнего вида экспериментального образца устройства обогрева при открытом шкафе управления, вид сбоку-сверху железнодорожного пути (вид на шкаф управления спереди-сверху);

на фиг.6 - фото внешнего вида фрагмента экспериментального образца устройства обогрева - в зоне обогрева стрелочного перевода и на подступах к нему, с примкнутым к рельсу остряком, вид спереди-сверху пути;

на фиг.7 - то же, с примкнутым к рельсу остряком;

на фиг.8 - фото внешнего вида рабочего (активного) участка экспериментального образца устройства в зоне обогрева стрелочного перевода при примкнутом к рельсу остряке, вид сбоку-сверху пути;

на фиг.9 - то же, с примкнутым к рельсу остряком;

на фиг.10 - фото внешнего вида устройства крепления рабочего (активного) участка трубопровода экспериментального образца устройства обогрева, вид сбоку-верху пути (красными стрелками указаны фиксирующие накладки);

на фиг.11 - фото внешнего вида оборудования в открытом шкафе управления экспериментального образца устройства обогрева, укрупненный (в сравнении с фиг.5) вид спереди-сверху.

Заявляемое устройство локального ообогрева железнодорожных путей 1 содержит (см. фиг.1-11) контур 2 с трубопроводом 3 для текучего теплоносителя, устройство 4 подачи теплоносителя под давлением (во всяком случае, выше атмосферного и с учетом перепадов высот в пределах устройства) в зону 5 обогрева путей 1 или группу зон (от двух и более) 5, 6 и т.д.; устройство 7 обеспечения теплопередачи контактной теплопроводностью металлическим частям пути, подлежащим обогреву, от части активной, то есть находящейся в зоне 5 (6) обогрева указанных частей пути 1, внешней поверхности трубопровода 3; устройство 8 теплоизоляции (или просто «теплоизоляции» 8) пассивной, то есть находящейся вне зоны 5 (6) обогрева указанных частей пути 1, внешней поверхности трубопровода 3; теплоэнергетический источник 9 нагрева теплоносителя до заданной температуры, расположенный на путевой территории 10 (как правило, не далее 6-10 метров от зоны обогрева пути 1).

Устройство 7 обеспечения теплопередачи включает в себя фиксирующие накладки 11, 12 с болтовыми соединениями (болтами) 13, 14 соответственно (см. фиг.10, 6, 7, 9).

Контур 2 дополнительно содержит гидробак 15 (см. фиг.2, 5, 11) и выполнен замкнутым на него (см. фиг.3).

Устройство 4 подачи теплоносителя под давлением в зону 5 (6) обогрева пути(ей) 1 выполнено в виде электроприводного (напряжение электропитания 12 В или 220 В) гидронасоса (номер 4 позиции на илл. сохраняется) постоянного действия. Вход насоса соединен с гидробаком 15, а выход - со входом в участок трубопровода 3 с вмонтированным в него термоэлектрическим нагревателем - ТЭНом 16 в качестве теплоэнергетического источника нагрева теплоносителя (см. фиг.2, 3, 11).

Электропотребляющее оборудование (насос 4, ТЭН 16 и др.) разъемно подключено через вспомогательное электрооборудование, в том числе розетки с вилками - 17, 18 (см. фиг.2, 5, 11), по меньшей мере, к одной фазе (220 В, 50 Гц) контролируемой трехфазной сети переменного тока промышленной частоты (380 В, 50 Гц).

Имеются устройства (системы, средства) управления (19), контроля (20) и защиты (21) аппаратуры от вредных факторов окружающей среды и несанкционированного доступа (см. фиг.2, 5, 11), часть которых тоже можно отнести к вспомогательному оборудованию.

Предлагается ряд следующих дополнительных признаков устройства, обеспечивающих (как более рациональные варианты) больший положительный эффект от внедрения.

В качестве теплоносителя, по самому доступному и «дешевому» варианту, может использоваться вода (H2O) в жидком фазовом состоянии, обладающая к тому же высокой теплоемкостью, а предельная температура ее нагрева ТЭНом 16 составлять при этом 80±10°C.

В связи с тремя ее недостатками - электроприводностью, температурой замерзания 0°C (при отрицательных температурах окружающей среды в зимний период) и ограниченным сроком сохранности чистоты, в качестве теплоносителя может использоваться также (как второй и третий варианты соответственно) либо антифриз (как правило, той же марки, что и в используемых автохозяйством при железнодорожном предприятии (тосол-40, тосол-60)), либо масло технических сортов с низкой вязкостью, в частности отработанное («отработка») трансформаторное масло.

В источнике 9 нагрева теплоносителя может быть предусмотрен слой 22 теплопроводной масляной электроизоляции ТЭНа 16 от теплоносителя (см. фиг.2). При этом в качестве электроизоляции ТЭНа 16 от теплоносителя может использоваться также трансформаторное масло.

Устройство 8 теплоизоляции пассивной внешней поверхности трубопровода 3 может включать в себя теплоизолирующее лакокрасочное (подобные составы отнесены к «лакокрасочным» условно) покрытие 23 металлических ее участков или теплоизолирующие кожухи 24 на них (см. фиг.4) и/или теплоизолирующие кожухи, экраны. Подобные технические мероприятия на железной дороге до сих пор не применялись.

Участки, по меньшей мере, с частью активной внешней поверхности теплопровода 3 могут быть поджаты, посредством фиксирующих накладок 11, 12 с болтовыми соединениями 13, 14, непосредственно к металлическим частям путей, подлежащим обогреву (в данном случае - к основанию 25 стрелочного перевода) (см. фиг.4, 10, 6, 7, 9).

Насос 4 и ТЭН 16 могут бить присоединены к фазе электросети, как минимум, через автоматический предохранитель 26 и адаптер 27 с выходным напряжением 12 В (Вольт), относящиеся к упомянутому вспомогательному электрооборудованию (помимо элементов 17, 18) (см. фиг.2, 5, 11).

ТЭН 16 может быть подключен (рекомендуемый вариант) к источнику 220 В через предохранитель (26 или «свой»).

Элементы 26, 27 устройства входят, помимо указанного, в состав аппаратуры управления, контроля и защиты по току короткого замыкания и, при необходимости, по предельно допустимым значениям тока утечки и электрического сопротивления изоляции от электропроводного теплоносителя (вариант водяного теплоносителя) и/или стенок металлических участков трубопровода. Это может быть, в частности, устройство защиты отключаемое (УЗО) типа RCCB. В приведенном примере изображен также магнитный пускатель, который можно наблюдать между гидробаком 15 и автоматом 26 на фиг.5, 11.

Комплект оборудования в составе, по меньшей мере, гидробака 15, насоса 4, ТЭНа 16 с его электроизоляцией 22, а также аппаратуры 19-21 (управления, контроля и защиты по току и температуре) для железнодорожного стрелочного перевода, иного локально обогреваемого участка 5 (5, 6 …) железнодорожного пути может быть встроен в установленный при этом участке пути шкаф 28 управления (с запираемой на замок крышкой), являющийся (в данном случае) упомянутым техническим средством его защиты от внешних воздействий (см. фиг.1, 2, 5, 11).

Другие элементы аппаратуры (например, автоматический регулятор температуры жидкого теплоносителя, отключающий/включающий ТЭН 16 при выходе температуры теплоносителя за пределы заданного рабочего диапазона 80±10°C вблизи ТЭНа 16) и их взаимосвязь здесь подробнее не освещаются как не существенные с точки зрения сущности технического предложения (дистанционное включение разъединителя 3, обеспечение сигнализации об исправной работе и неисправностях, устройство переключения в режим электропитания инструмента, организация защитного заземления и т.д. новизной не обладают).

Рабочий (активный) участок трубопровода 3 проложен вдоль и частично поперек металлических частей железнодорожных путей, подлежащих локальному обогреву в зимнее время. В стрелочных переводах (стрелках) 5, 6 - вдоль рельсов 29 и остряка 30 (см. фиг.1, 4-10).

Устройство локального обогрева работает следующим образом.

Устройство предварительно заливают жидким теплоносителем (водой, антифризом или маслом в зависимости от варианта использования по химсоставу), конкретно в гидробак 15 (см. фиг.5, 11). Если это было сделано ранее, то проверяют состояние и при необходимости доливают или заменяют.

Включают последовательно вилки в розетки (17, 18) - см. фиг.5, 11, запитывая тем самым (220 В, 50 Гц) насос 4 и ТЭН 16 через автомат 2 и (в общем случае) адаптер 27 рабочим напряжением 12 В (ТЭН во втором упомянутом варианте его электропитания - 220 В). Проверяют на ощупь рукой или по термометру (при его наличии) динамику температуры источника 9 или трубопровода 3 вблизи последнего. В обогреваемой зоне 5 (обогреваемых зонах 5, 6 …) визуально и/или на ощупь рукой проверяют отсутствие утечек жидкости из контура 2 (особенно на стыках металлических участков с гибкими неметаллическими участками трубопровода 3 - см. фиг.5, 6, 7) и динамику изменения температуры в на активных участках зоны 5 (зон 5, 6), в том числе на накладках 11, 12.

Интенсивное тепловыделение в ТЭНе 16 нагревает (через масляную электроизоляцию 22 (см. фиг.2), препятствующую «пробою» напряжения на теплоноситель и/или стенки трубопровода 3) жидкий теплоноситель указанной выше рабочей температуры. В дальнейшем рабочая температура поддерживается в заданном режиме автоматически.

Одновременно с началом работы источника 9 включают(ется) насос 4, обеспечивая прокачку жидкого теплоносителя по замкнутому гидравлическому контуру 2 (см. фиг.2, 3). Активные участки внешней поверхности трубопровода 3 через контактные пары «накладка 11 - металлическая часть 25» и «накладка 12 - металлическая часть 25», а также конвекцией и излучением, отдают тепловую энергию жидкого теплоносителя металлическим поверхностям, начиная с основания 25 и далее теплопроводностью по металлу (см. фиг.4, 6-10).

Напротив, теплоизоляция 7 и/или 8 препятствует интенсивной теплоотдаче с пассивных участков внешней поверхности трубопровода 3 (см. фиг.4).

Частично остывший теплоноситель возвращается в гидробак 15, с продолжением описанного процесса циркуляции и теплопередачи в контуре 2 (см. фиг.2, 3).

Тепловыделение в последних обеспечивает локальное таяние снега и льда на обогреваемых особо ответственных участках 5 (5, 6) железнодорожного пути 1. Это - главный итог работы всего устройства в соответствии с его назначением.

Между тем, в соответствующий момент подается постоянный сигнал на центральный пульт об исправной работе устройства обогрева.

По окончании работ запуска или проверки устройства закрывают на замок крышку шкафа 28 и, доложив диспетчеру, удаляются восвояси, в соответствии со служебными обязанностями, правами и гражданской позицией.

Тем временем, при превышении допустимых параметров питающей трехфазной сети (в фазе) адаптер 27 защищает насос 4 (и ТЭН 16 в первом варианте его электропитания) от такой входной перегрузки в соответствии с его прямым назначением как стабилизатора напряжения.

В случае же короткого замыкания в цепи питания насоса 4 и/или ТЭНа 16 автомат 26 защиты (см. фиг.2, 5, 11) автоматически отключается, разрывая цепь их питания.

На центральный пульт автоматически выдается сигнал о неисправности, причем с указанием ее конкретного местонахождения. Прибывшая оперативная ремонтная бригада (а при обесточивании всего одного ТЭНа 16 особой «оперативности» и связанной с этим приостановке движения поездов по графику может и не требоваться) открывает крышку шкафа 28 (см. фиг.5, 11) и идентифицирует неисправный ТЭН 16. По устранении неисправности (разумеется, с соблюдением всех установленных правил техники безопасности) вручную включают автомат 26 и вновь запускают всю систему описанным выше способом.

Возможны другие частные варианты выполнения устройства в рамках заявленной основной совокупности существенных признаков (помимо или в развитие пп.2-13 формулы изобретения), со свойственными им особенностями работы.

Использование изобретения позволяет, в сравнении с прототипом, повысить технико-эксплуатационные и экономические характеристики устройства локального обогрева железнодорожных путей за счет преимуществ автономности (независимости от удаленных централизованных теплоэнергетических установок типа ТЭЦ и теплокоммуникаций) и снижения энергозатрат.

Промышленная применимость и технико-экономический эффект использования убедительно подтверждены авторами путем изготовления и испытания в натурных условиях экспериментального образца заявляемого устройства (см. фот фиг.5-11).

1. Устройство локального обогрева железнодорожных путей, содержащее контур с трубопроводом для текучего теплоносителя, устройство подачи теплоносителя под давлением в зону обогрева пути, устройство обеспечения теплопередачи контактной теплопроводностью подлежащим обогреву металлическим частям пути от активной части внешней поверхности трубопровода, то есть находящейся в зоне обогрева указанных частей пути, с фиксирующими накладками и болтовыми соединениями, устройство теплоизоляции пассивной, то есть находящейся вне зоны обогрева указанных частей пути, внешней поверхности трубопровода и теплоэнергетический источник нагрева теплоносителя до заданной температуры, отличающееся тем, что теплоэнергетический источник нагрева теплоносителя расположен на путевой территории, гидравлический контур дополнительно содержит гидробак и выполнен замкнутым на него, устройство подачи теплоносителя под давлением в зону обогрева пути выполнено в виде электроприводного гидронасоса, вход которого соединен с гидробаком, выход - со входом в участок трубопровода с вмонтированным в него термоэлектрическим нагревателем - ТЭНом в качестве теплоэнергетического источника нагрева теплоносителя, а гидронасос и ТЭН, как электропотребляющее оборудование, разъемно подключены через вспомогательное электрооборудование по меньшей мере к одной фазе контролируемой трехфазной сети переменного тока промышленной частоты, при этом дополнительно предусмотрены устройства управления, контроля и защиты аппаратуры от короткого электрического замыкания, вредных факторов окружающей среды и несанкционированного доступа.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве теплоносителя используется вода в жидком фазовом состоянии, а предельная температура ее нагрева ТЭНом составляет 80±10°C.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве теплоносителя используется антифриз, а предельная температура его нагрева ТЭНом составляет 80±10°C.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве теплоносителя используется масло, а предельная температура его нагрева ТЭНом составляет 80±10°C.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что в качестве теплоносителя используется отработанное трансформаторное масло.

6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в источнике нагрева теплоносителя предусмотрен слой теплопроводной масляной электроизоляции ТЭНа от теплоносителя.

7. Устройство по п.6, отличающееся тем, что в качестве электроизоляции ТЭНа от теплоносителя используется трансформаторное масло.

8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что в качестве электроизоляции ТЭНа от теплоносителя используется отработанное трансформаторное масло.

9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что устройство теплоизоляции пассивной внешней поверхности трубопровода включает в себя по меньшей мере теплоизолирующее лакокрасочное покрытие металлических ее участков и/или теплоизолирующие кожухи на них.

10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что участки по меньшей мере с частью активной внешней поверхности теплопровода поджаты, посредством упомянутых фиксирующих накладок с болтовыми соединениями, непосредственно к металлическим частям путей, подлежащим обогреву.

11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что насос присоединен к фазе электросети как минимум через автоматический предохранитель и адаптер с выходным напряжением 12 В, которые входят в состав упомянутого вспомогательного электрооборудования.

12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что термоэлектрический нагреватель (ТЭН) присоединен к фазе электросети номинальным напряжением 220 В как минимум через автоматический предохранитель, который входит в состав упомянутого вспомогательного электрооборудования.

13. Устройство по п.1, отличающееся тем, что комплект оборудования в составе по меньшей мере гидробака, насоса, ТЭНа с его электроизоляцией, а также устройств управления, контроля и защиты по току и температуре для железнодорожного стрелочного перевода, иного локально обогреваемого участка железнодорожного пути встроен в установленный при этом участке пути шкаф управления, являющийся упомянутым техническим средством его защиты от внешних воздействий.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для очистки железнодорожных путей. .

Изобретение относится к уборочным машинам , предназначенным для очистки дорог в летнее время. .

Изобретение относится к путевым уборочным машинам, предназначенным для очистки железнодорожного пути от снега. .

Изобретение относится к области путевого хозяйства промышленных, магистральных и трамвайных железных дорог, к конструкции элементов строения пути. Устройство для обогрева стрелочного перевода содержит ресивер тепловой трубки, зона конденсации которого размещена в грунте на глубине, превышающей глубину его замерзания в зимний период.

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к путевому хозяйству, и может быть применено для эксплуатации стрелочных переводов в зимний период. .

Изобретение относится к области путевого железнодорожного хозяйства, в частности к содержанию железнодорожных стрелочных переводов. .

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а точнее к устройствам электрообогрева стрелочных переводов в зимний период. .

Изобретение относится к железнодорожному транспорту. .

Изобретение относится к области путевого хозяйства промышленных, магистральных и трамвайных железных дорог, к конструкции элементов строения пути. Устройство для обогрева стрелочного перевода содержит ресивер тепловой трубки, зона конденсации которого размещена в грунте на глубине, превышающей глубину его замерзания в зимний период.

Изобретение относится к теплообменным устройствам локального обогрева стрелок или иных особо ответственных фрагментов железнодорожных путей с целью удаления льда и снега, препятствующих их функционированию. Устройство пассивной теплоизоляции находится вне зоны обогрева пути. Теплоэнергетический источник нагревает теплоноситель до заданной температуры и располагается на путевой территории. Устройство обеспечения теплопередачи включает в себя фиксирующие накладки с болтовыми соединениями. Контур дополнительно содержит гидробак и выполнен замкнутым на него. Устройство подачи теплоносителя под давлением в зону обогрева путей выполнено в виде электроприводного гидронасоса. Вход насоса соединен с гидробаком, а выход - со входом в участок трубопровода с вмонтированным в него термоэлектрическим нагревателем - ТЭНом. Электропотребляющее оборудование разъемно подключено через вспомогательное электрооборудование по меньшей мере к одной фазе контролируемой трехфазной сети переменного тока промышленной частоты. Имеются устройства управления, контроля и защиты аппаратуры от короткого замыкания, вредных факторов окружающей среды и несанкционированного доступа. Достигается повышение технико-эксплуатационной и экономической эффективности, конкретно преимуществ автономности и снижения энергозатрат. 12 з.п. ф-лы, 11 ил.

Наверх