СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, более конкретно - к пассажирскому вагоностроению, и предназначена для систем отопления железнодорожных, преимущественно пассажирских, вагонов.
Известна система отопления в железнодорожном вагоне (RU, №2259291, B61D 27/00, 27.08.2005), состоящая из взаимосвязанных контуров циркуляции теплоносителя и содержащая водогрейный котел с подающими и возвратными трубопроводами отопления, проложенными вдоль боковых стен вагона, расширительный бак, водонагреватель, калорифер, циркуляционный насос и трубу-перемычку, соединяющую окончания возвратных трубопроводов отопления. Труба-перемычка выполнена в виде трубопровода, поднимающегося вверх возле боковой стены вагона, например в туалетном помещении котловой стороны вагона, проходит над потолком коридора, опускается вниз в котельном отделении вагона и служит дополнительным источником обогрева туалетного помещения котловой стороны вагона.
Невысокий КПД водогрейного котла и необходимость использования автономного циркуляционного насоса приводят к низкому КПД всей системы отопления, что является ее недостатком.
Известна система отопления пассажирского вагона (Под ред. Конарева Н.С. Железнодорожный транспорт. Энциклопедия. М.: Большая Российская энциклопедия. 1994. С.284), выбранная в качестве прототипа, которая содержит теплогенерирующий блок, который представляет собой водогрейный котел, снабженный высоковольтными нагревательными элементами, и выход которого соединен через напорные трубы с калорифером и со входом расширителя, выход которого соединен с отопительными ветвями купейной и коридорной сторон, снабженными нагревательными трубами, которые другими своими концами подсоединены к входу циркуляционного
насоса, выход насоса соединен трубопроводом со входом котла. Выключение и включение системы осуществляется с помощью запорно-регулирующей аппаратуры. Циркуляционный насос включается в тех случаях, когда температура наружного воздуха ниже расчетной или когда необходим ускоренный нагрев вагона после отстоя.
Основным недостатком прототипа является недостаточно высокий КПД системы отопления, обусловленный необходимостью использования для нагрева теплоносителя водогрейного котла с высоковольтными нагревательными элементами и автономного циркуляционного насоса.
Перед авторами стояла задача повышения КПД системы отопления пассажирского вагона за счет использования теплогенерирующего электромеханического преобразователя вместо водогрейного котла с нагревательными элементами и циркуляционного насоса.
Технический результат достигается тем, что в системе отопления пассажирского вагона, содержащей теплогенерирующий блок, выход которого соединен через напорные трубы с калорифером и со входом расширителя, выходы которого соединены с отопительными ветвями купейной и коридорной сторон с нагревательными трубами, которые другими своими концами подсоединены к входу теплогенерирующего блока,
теплогенерирующий блок выполнен в виде статора асинхронного двигателя, в пазах магнитопровода которого уложена первичная обмотка переменного тока, в расточке статора расположена вращающаяся короткозамкнутая вторичная обмотка, представляющая собой полый цилиндр, вращающаяся вторичная обмотка и магнитопровод разделены дополнительным теплоизолирующим элементом из антифрикционного неэлектропроводящего материала, выполняющего функцию радиально-упорного подшипника скольжения и составляющего единое целое с магнитопроводом и первичной обмоткой, на внутренней поверхности вторичной обмотки сформированы и жестко связаны с ней напорные лопасти.
Система отопления пассажирского вагона показана на чертеже. Теплогенерирующий блок 1 выполнен в виде статора 2 асинхронного двигателя. В пазах магнитопровода статора 2 уложена первичная обмотка переменного тока 3. В расточке статора расположена вращающаяся коротко-замкнутая вторичная обмотка 4, представляющая собой полый цилиндр, внутри которого протекает теплоноситель, например вода, ТОСОЛ или масло. Вращающаяся вторичная обмотка 4 и магнитопровод статора 2 разделены дополнительным теплоизолирующим элементом 5 из антифрикционного неэлектропроводящего материала, например фторопласта, выполняющего функцию радиально-упорного подшипника скольжения и составляющего единое целое с магнитопроводом статора 2 и первичной обмоткой 3. На внутренней поверхности вторичной обмотки сформированы и жестко связаны с ней напорные лопасти 6.
Выход 7 теплогенерирующего блока 1 с помощью напорных труб 8 соединен с калорифером 9 и входом расширителя 10, который предназначен для восприятия увеличивающегося при нагревании объема теплоносителя. Выходы 11 расширителя 10 соединены с отопительными ветвями купейной 12 и коридорной 13 сторон, которые снабжены нагревательными трубами 14, которые другими своими концами подсоединены к входу 15 теплогенерирующего блока 1.
Работа системы осуществляется следующим образом.
Первичная обмотка 3 статора 2 подключается к сети переменного тока. Проходящий при этом по первичной обмотке 3 ток создает намагничивающую силу и переменное магнитное поле, наводящее на основании закона электромагнитной индукции во вторичной обмотке 4 электродвижущую силу и обусловленные ей вторичные токи, взаимодействующие с магнитным полем статора 2. Сказанное приводит к появлению вращающегося момента, приложенного к вторичной обмотке 4. Протекание вторичных токов по вторичной обмотке 4 приводит к нагреву последней, и, в конечном счете, нагреву теплоносителя. Так как между внутренней поверхностью
магнитопровода статора 2 и внешней поверхностью вторичной обмотки 4 расположен теплоизолирующий элемент 5, выполненный из самосмазывающегося материала и представляющий собой подшипник скольжения, вторичная обмотка 4 приходит во вращение со скоростью, определяемой параметрами преобразователя (на чертеже не показан).
Теплоноситель по напорным трубам 8 поступает в калорифер 9 и в расширитель 10, в котором происходит компенсация увеличения объема теплоносителя, связанного с его нагревом. В калорифере 9 происходит нагрев воздуха, проходящего через калорифер 9. Из расширителя 10 теплоноситель поступает в отопительные ветви купейной 12 и коридорной 13 сторон, где в нагревательных трубах 14 происходит теплообмен между теплоносителем и воздухом купе и коридоров. Затем теплоноситель возвращается через вход 15 в теплогенерирующий блок 1.
Как можно заметить заявляемая система отопления пассажирского вагона по сравнению с прототипом характеризуется более высоким значением КПД, т.к. вместо двух блоков, в которых происходят потери энергии, а именно водогрейного котла с нагревательными элементами и циркуляционного насоса, в заявляемой полезной модели используется один - теплогенерирующий электромеханический преобразователь, где потери тепла, обусловленные нагревом его конструкционных элементов, которые в обычном электромеханическом преобразователе приводят к понижению его КПД, расходуются на нагрев теплоносителя, т.е. выполняют полезную работу.