ТЕПЛООБМЕННАЯ КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ ТЕПЛОВОЙ СИСТЕМЫ ОБОГРЕВА СТРЕЛОЧНОГО ПЕРЕВОДА

Новшество касается теплообменной конструкции для тепловой системы обогрева стрелочного перевода, тепловой системы и конструкции стрелочного перевода с тепловой системой и/или по меньшей мере одной теплообменной конструкцией. Железнодорожные стрелочные переводы или стрелочные переводы согласно определению являются конструкциями железнодорожного пути для разделения и соединения железнодорожных путей.
Стрелочные переводы устанавливаются при колейно-ведомом сообщении для того, чтобы разветвлять железнодорожные пути, подсоединять и отсоединять параллельные пути, обеспечить пути обгона, объезжать участки пути и т.д. Поэтому стрелочные переводы являются рельсовыми конструкциями, которые обеспечивают рельсовым транспортным средствам переход с одного пути на другой без прерывания движения. При этом подвижные части стрелочного перевода перемещаются из одного положения в другое для того, чтобы тем самым выполнить изменения направления внутри рельсовых путей.
Помимо прочего, особенность стрелочных переводов заключается в том, что в зависимости от желаемого положения стрелочного перевода остряковый рельс (также кратко называемый "остряк") удерживается в прижатом к рамному рельсу (также называемому "виньолевский рельс") или удаленном от него положении. При этом остряковый рельс скользит по меньшей мере по одной стрелочной подушке с плитой стрелочной подушки. Плита стрелочной подушки представляет собой увеличенную опорную поверхность в области стрелочной подушки, по которой остряковый рельс может перемещаться в одном и другом направлении.
Прежде всего, в Восточной Европе и странах СНГ общепринят вариант стрелочной подушки, который изготовлен или выполнен немонолитно. В таком варианте стрелочной подушки плита стрелочной подушки для направления рамного рельса и основная плита для крепления рамного рельса изготавливаются отдельно и затем соединяются друг с другом. Соединение плиты стрелочной подушки и основной плиты может выполняться геометрическим замыканием, силовым замыканием или соединением материалов.
Важно поддерживать стрелочные переводы в состоянии максимально высокой доступности. Если стрелочные переводы функционируют ненадлежащим образом, то для эксплуатанта возникают несоразмерно высокие затраты из-за опозданий и перенаправлений или же объездов. Для обеспечения доступности и работоспособности стрелочных переводов при низких температурах стрелочные переводы зачастую оснащаются нагревателями или тепловыми системами для того, чтобы предотвратить обледенение, прежде всего, подвижных частей.
Существуют стремления заменить стрелочные переводы с интенсивным техническим обслуживанием на малообслуживаемые, но не менее обогрев и точки смазки приводов, запоров и шарниров тем в качестве точек технического обслуживания сохраняются.
Существуют системы обогрева стрелочных переводов, которые используют горячую воду, горячий пар, газ, электроэнергию или тепловые насосы. Техническое обслуживание и поддержание в исправном состоянии очень трудоемко и затратно и поэтому менее привлекательно для эксплуатанта. Также является фактом, что, наряду с высоким потенциалом опасности, удаление льда и снега посредством известных систем поглощает огромные затраты энергии и расходы на техническое обслуживание.
Эффективность и рентабельность систем обогрева стрелочных переводов в существенной степени зависит от теплопередачи от отопительных магистралей к обогреваемым частям стрелочных переводов.
Из DE 202005021255 U1 и ЕР 01645688 А2 известно устройство подогрева с выполненным с возможностью закрепления на одной стороне рельса, закрытого с торцовых сторон кожуха, который простирается по существу между головкой рельса и подошвой рельса и в котором расположены нагревательные элементы, которые соединены с находящимся вне кожуха устройством подогрева. Нагревательные элементы в кожухе образованы по меньшей мере двумя проводящими горячий теплоноситель, предпочтительно воду, каналами, которые заделаны в совпадающий с профилем рельса корпус из хорошо проводящего тепло материала, предпочтительно алюминия. Кожух теплоизолирован и герметизирован по отношению к головке рельса и подошве рельса, а на его внутренней стороне также предусмотрена теплоизолирующая оболочка.
Из ЕР 0247693 А1 известно нагревание подошв рельсов стрелочного перевода в области остряка снизу посредством специального металлического проводящего блока для нагретой жидкости.
WO 2009/109664 описывает тепловую систему для обогрева железнодорожных стрелочных переводов, в который омываемая проходящей через нее жидкостью нагревательная магистраль по меньшей мере одной стенкой находится в теплопроводящем контакте с частью рельса и соединена с проводящей системой, которая получает тепло, предпочтительно, от грунта посредством циркулирующей жидкости.
Тепловая система согласно WO 2009/109664 показала, что известные устройства для зимней эксплуатации стрелочных переводов обеспечивают достаточную готовность к работе не при всех погодных условиях. Из-за этого для эксплуатанта, наряду с затратами из-за изменений расписания, возникают дополнительные расходы на обслуживание, а также несоразмерно высокие расходы из-за опозданий и перенаправлений или же объездов.
Задачей новшества является обеспечить высокую эксплуатационную готовность стрелочных переводов даже при сложных климатических условиях. Для этого должна быть предоставлена в распоряжение теплообменная конструкция, тепловая система и конструкция стрелочного перевода, которая легко изготавливается и хорошо монтируется и обеспечивает эффективный режим нагрева.
Задача решена посредством теплообменной конструкции, тепловой системы и конструкции стрелочного перевода согласно независимым пунктам формулы полезной модели. Модификации и предпочтительные формы выполнения следуют из зависимых пунктов формулы полезной модели. Согласно полезной модели предусмотрена теплообменная конструкция для тепловой системы обогрева стрелочного перевода посредством текучего теплоносителя. Стрелочный перевод включает в себя по меньшей мере одну стрелочную подушку. На стрелочной подушке размещен или выполнен с возможностью размещения в теплопередающем контакте по меньшей мере с одной стрелочной подушкой по меньшей мере один теплообменник. Тем самым, теплота может непосредственно передаваться от теплообменника к стрелочной подушке для того, чтобы обогревать ее и, тем самым, находящиеся с ней в теплопередающем контакте компоненты. Теплопередающий контакт может означать теплопроводящий контакт. Возможно, что теплопередающий контакт обеспечивается непосредственно или косвенно через теплопроводящий промежуточный элемент с хорошей теплопроводностью, например с помощью теплопроводящей пастой. Стрелочный перевод может иметь стрелочные рельсы, например рамные рельсы и остряковые рельсы. Стрелочные рельсы могут быть предназначены соответственно по меньшей мере для одной стрелочной подушки. С каждой стрелочной подушкой может быть соотнесена по меньшей мере одна или ровно одна теплообменная конструкция. Плита стрелочной подушки в общем случае может быть выполнена только для того, чтобы опирать остряковый рельс с возможностью перемещения и/или удерживать рамный рельс по его соответствующей остряковому рельсу стороне. Известны различные формы профиля рамных рельсов. В Западной Европе распространен профиль S49, S54 и UIC-60, в отличие от этого в Восточной Европе и России обычным является более высокий профиль S65 или же R65. Но полезная модель не только не ограничена названными формами профиля, но и пригодна для всех использующихся стрелочных рельсах, например рамных рельсов (также называемых "виньолевский рельс"), желобчатых рельсов или остряковых рельсов.
К теплообменной конструкции, прежде всего к теплообменнику, может быть подаваемым теплоноситель, посредством которого подводится теплота. От теплообменника тепло подается соответственно к стрелочной подушке, причем теплообменник размещен или выполнен с возможностью размещения в теплопередающем контакте по меньшей мере с одной плоскостью плиты стрелочной подушки и/или по меньшей мере с одной плоскостью плиты основания.
По меньшей мере одна стрелочная подушка может иметь одну плиту стрелочной подушки и одну плиту основания. Плита основания может быть закреплена на твердом основании, например на шпале. Возможно, что плита стрелочной подушки закреплена на плите основания. Прежде всего, плита стрелочной подушки может быть расположена над плитой основания, например, для того, чтобы суметь обеспечить повышенную опору для острякового рельса и/или чтобы суметь зажать или удерживать подошву рамного рельса. Между плитой стрелочной подушки и плитой основания может быть выполнена выемка или приемное гнездо. Подобное приемное гнездо может быть образовано выборкой в плите стрелочной подушки и/или выборкой в плите основания. Возможно, что выборка в плите стрелочной подушки выполнена на направленной к плите основания стороне плиты стрелочной подушки и/или открыта вниз. В общем случае, теплообменник посредством подходящего крепежного устройства может быть закреплен или быть выполнен с возможностью закрепления на стрелочной подушке, прежде всего на плите стрелочной подушки и/или на плите основания. Крепежное устройство может включать в себя, например, резьбовое соединение и/или клеевое соединение и/или паяное соединение и/или иное подходящее устройство.
Предпочтительно, теплообменник теплообменной конструкции выполнен с возможностью размещения под плитой стрелочной подушки по меньшей мере одной стрелочной подушки. При этом расположенный в открытой вниз выборке в плите стрелочной подушки теплообменник может рассматриваться как размещенный под плитой стрелочной подушки.
В одном варианте теплообменник может быть установлен или выполнен с возможностью установки в приемном гнезде. Приемное гнездо может быть образовано посредством по меньшей мере одной выборки в плите стрелочной подушки и по меньшей мере одной выборкой в плите основания. Выборки могут быть описанными выше выборками.
По меньшей мере один теплопроводящий элемент может быть размещен или выполнен с возможностью размещения между по меньшей мере одним теплообменником и плитой основания. В качестве теплопроводящего элемента может быть предусмотрена, например, теплопроводящая паста и/или подходящее устройство с хорошей теплопроводностью. Подобный теплопроводящий элемент может состоять, прежде всего, из металла или металлического сплава, например из меди или латуни.
По меньшей мере один теплообменник может быть расположен или выполнен с возможностью размещения по меньшей мере в одной выборке в плите стрелочной подушки. Тем самым, возможен компактный монтаж. Теплообменник может быть закреплен на перегородке выборки и/или на плите основания.
Прежде всего, в выборке плиты стрелочной подушки может быть размещен или выполнен с возможностью размещения по меньшей мере один теплопроводящий элемент между по меньшей мере одним теплообменником и плитой стрелочной подушки. Посредством теплопроводящего элемента может быть обеспечена хорошая теплопроводность. Теплопроводящий элемент может быть описанным выше теплопроводящим элементом.
Теплоизолирующий элемент может быть размещен или выполнен с возможностью размещения между по меньшей мере одним теплообменником и шпалой, на которой расположена или выполнена с возможностью расположения стрелочная подушка. Таким образом может быть предотвращена или уменьшена нежелательная утечка тепла от теплообменника через шпалу. Шпала может быть подложкой, на которой, прежде всего, может быть закреплена плита основания стрелочной подушки.
При модификации может быть предусмотрено, что по меньшей мере один теплообменник через соединительную линию снабжается или выполнен с возможностью снабжения теплоносителем. Соединительная линия может быть частью тепловой системы. Соединительные линии могут быть соединены или выполнены с возможностью соединения с теплообменником посредством подходящих присоединяющих устройств текучей среды, которые могут быть соединены с теплообменником и/или соединительными линиями.
Прежде всего, соединительные линии могут быть выполнены в виде шланговых магистралей или трубопроводов. Тем самым могут быть использованы просто монтируемые и изготавливаемые соединительные линии.
В общем случае, по меньшей мере один теплообменник может включать в себя основное тело, по меньшей мере одну крышку, по меньшей мере один крепежный элемент, по меньшей мере одно присоединение, и по меньшей мере один канал. Прежде всего, использование основного тела с крышкой может внести вклад в упрощенный монтаж, прежде всего, с точки зрения присоединения соединительных линий.
В смонтированном состоянии теплообменника на стрелочной подушке является преимущественным, если контактная поверхность между теплообменником и стрелочной подушкой, предпочтительно между теплообменником и выборкой в плите стрелочной подушки и/или выборкой плиты основания, снабжена теплопроводящим элементом для того, чтобы обеспечить хорошую теплопередачу от теплообменника к стрелочной подушке. Склеивание теплообменника со стрелочной подушкой не является рациональным, так как различные коэффициенты теплового расширения теплообменника и стрелочной подушки могут привести к опасным напряжениям в теплообменнике вплоть до его разрушения. Также облегчается демонтаж теплообменника с целью технического обслуживания, если теплообменник и стрелочная подушка с плитой стрелочной подушки и плитой основания не склеены друг с другом.
Предпочтительно, теплообменник включает в себя следующие элементы: по меньшей мере одно основное тело, по меньшей мере одну крышку, по меньшей мере один крепежный элемент, по меньшей мере одно присоединение, и по меньшей мере один канал, через который предусмотрена возможность протекания теплоносителя. Факультативно, для лучшего уплотнения между основным телом и крышкой между основным телом и крышкой размещен по меньшей мере один уплотнительный элемент.
По меньшей мере одно присоединение для соединительной линии может быть расположено в основном теле теплообменника или в крышке теплообменника.
В качестве дополнительного уплотнительного элемента между крышкой и основным телом теплообменника предусмотрен отвердевающий жидкий герметик или уплотнительный элемент на базе эластомера. Предпочтительно, уплотнительный элемент размещен на контактных поверхностях крышки и основного тела. В следующей форме выполнения по меньшей мере один крепежный элемент может включать в себя по меньшей мере один уплотнительный элемент.
В смонтированном состоянии теплообменника также предпочтительно расположить теплообменник в полости, которая включает в себя выборку в плите стрелочной подушки и выборку в плите основания. Альтернативно, теплообменник может быть расположен в полости, которая состоит только лишь из выборки в плите стрелочной подушки. Эти формы монтажа, благодаря капсулированию теплообменника в выборках плиты стрелочной подушки и плиты основания, предлагают оптимальную защиту теплообменника от механических воздействий и коррозионных воздействий окружающей среды. Теплообменник с возможностью снятия зафиксирован в стрелочной подушке и, тем самым, доступен для ремонтных и сервисных мероприятий.
По меньшей мере один теплообменник теплообменной конструкции размещен или выполнен с возможностью размещения по меньшей мере в одной выборке плиты стрелочной подушки и по меньшей мере в одной выборке плиты основания. Является предпочтительным расположение по меньшей мере одного теплопроводящего элемента между по меньшей мере одним теплообменником и по меньшей мере одной выборкой плиты стрелочной подушки и между по меньшей мере одним теплообменником и по меньшей мере одной выборкой плиты основания.
По меньшей мере один теплообменник теплообменной конструкции далее выполнен с возможностью установки или размещения по меньшей мере в одной выборке плиты стрелочной подушки. При этом является предпочтительным разместить по меньшей мере один теплопроводящий элемент между по меньшей мере одним теплообменником и по меньшей мере одной выборкой плиты стрелочной подушки.
На стрелочной подушке, между теплообменником и шпалой (также называемой переводной брус) может быть расположен теплоизолирующий элемент. Этот теплоизолирующий элемент может состоять из обычных изолирующих материалов для тепловой изоляции, таких, например, как минеральных волокон, таких как минеральная вата, стекловата, или такой органической пены, как полиэтилен, полистирол, полиуретан или также из материалов, объем которых большей частью (примерно свыше 80 процентов по объему) состоит из пор.
По меньшей мере один теплообменник может состоять из алюминия или алюминиевого сплава. Алюминий и его сплавы хорошо пригодны для изготовления литых деталей, прежде всего литых под давлением деталей. Кроме того, алюминий, как известно, обладает хорошими теплопроводными свойствами, благодаря чему материал хорошо подходит для теплообменника. Другие материалы с хорошими теплопроводящими свойствами также хорошо пригодны для теплообменника, прежде всего хорошо проводящие тепло металлы и их сплавы, например медь или латунь.
Также предусмотрена тепловая система для стрелочного перевода по меньшей мере с одной описанной здесь теплообменной конструкцией. Прежде всего, в тепловую систему могут быть совместно включены несколько теплообменных конструкций. Также тепловая система может включать в себя нагревательный контур, причем нагревательный контур может включать в себя первичный контур и вторичный контур. В качестве источника тепла для теплоносителя в первичном контуре предпочтительно используется возобновляемая энергия, например теплота Земли. Теплоноситель во вторичном контуре нагревается первичным контуром посредством первично-вторичного теплообменника. Через соединительные линии вторичного контура, которые могут быть выполнены как трубопроводы или шланговые линии, теплообменники тепловой системы снабжаются темперированным теплоносителем.
Кроме того, предусмотрена конструкция стрелочного перевода по меньшей мере с одной описанной здесь теплообменной конструкцией и/или описанной здесь тепловой системой. Конструкция стрелочного перевода может иметь рамные рельсы и остряковые рельсы. Также конструкция стрелочного перевода может иметь несколько стрелочных подушек. По меньшей мере с одной стрелочной подушкой, несколькими стрелочными подушками или даже всеми стрелочными подушками может быть соотнесена по меньшей мере одна описанная здесь теплообменная конструкция.
Далее полезная модель разъясняется на основании чертежей. Показано на:
Фиг.1 вид сверху теплообменной конструкции в области стрелочных подушек,
Фиг.2 вид сверху стрелочной подушки с расположенным на ней теплообменником,
Фиг.3А вид теплообменника сбоку,
Фиг.3Б вид сечения теплообменника,
Фиг.3В вид теплообменника сверху,
Фиг.4А первое сечение стрелочной подушки с расположенным на ней теплообменником,
Фиг.4Б второе сечение стрелочной подушки с расположенным в ней теплообменником, и
Фиг.4В вид сверху стрелочной подушки с распложенным в ней теплообменником.
На фиг.1 показан вид сверху на рассматриваемую как тепловая система теплообменную систему на стрелочных подушках 4 с плитами 5 стрелочной подушки и плитой 6 основания. Теплообменная система включает в себя несколько теплообменных конструкций, которые имеют по одному теплообменнику 10, причем теплоноситель течет или стремится течь по соединительным линиям 12 через теплообменники 10. Соединительные линии 12 посредством соответствующих присоединений 11 соединены с соответствующими теплообменниками 10. На фиг.1 показано последовательное соединение теплообменников 10, но также возможно и параллельное соединение теплообменников 10. При подобном параллельном соединении теплообменники 10 могут снабжаться теплоносителем не последовательно, а параллельно, например посредством включения звездой. Соединительные линии 12, а также интегрированные в стрелочные подушки 4 теплообменники 10 находятся под остряковым рельсом 2. Стрелочные подушки смонтированы на стандартные шпалы и переводные брусья 3, причем шпалы могут быть выполнены, например, из стали (шпалы, конструктивная форма Y), мягкого дерева (сосна и лиственница), твердого дерева (бук и дуб), предварительно напряженного бетона или искусственного материала.
На фиг.2 показан вид сверху на стрелочную подушку 4 с расположенным на ней теплообменником 10 с соединительными линиями 12 и присоединениями 11. Теплообменник 10 интегрирован в стрелочную подушку 4. Теплоноситель протекает по соединительным линиям 12, а также через подключенные посредством присоединений 11 теплообменники 10 и отдает тепло через теплообменник 10 стрелочной подушке 4. Теплообменник посредством выборки 7 плиты 5 стрелочной подушки и/или выборки 8 плиты 6 основания в теплопроводящем контакте со стрелочной подушкой 4.
На фиг.3А-3В показан теплообменник 10 на виде сбоку, сечении и виде сверху, причем на фиг.3Б показано сечение по оси А-А из фиг.3А. Теплообменник 10 включает в себя основное тело 20 и крышку 21, которая закреплена посредством по меньшей мере одного крепежного элемента 22 на основном теле 20. Для лучшего уплотнения между основным телом 20 и крышкой 21 факультативно расположен не показанный уплотнительный элемент между основным телом 20 и крышкой 21.
Теплообменник 10 пронизан каналами 23, через которые направляется теплоноситель. Предпочтительным образом, теплообменник 10 выполнен из хорошо проводящего тепло материала для того, чтобы улучшить теплопередачу от теплоносителя на стрелочную подушку 4. Предпочтительно, основное тело 20 и крышка 21 теплообменника 10 выполняются из алюминия или алюминиевых сплавов. В показанном примере выполнения теплоноситель через оба присоединения 11 втекает в теплообменник, направляется по каналу 23 в направлении крышки, в области крышки 21 через поперечное соединение 24 течет в следующий канал 23 и выходит из теплообменника 10 через следующее присоединение 11. Предпочтительно, каналы 23 выполняются посредством отверстий в основном теле 20. Показанные на фиг.3Б каналы 23 могут быть просверлены или отфрезерованы, причем диаметры отверстий перекрываются. Предпочтительно, отверстия по технологическим причинам имеют различные диаметры. Альтернативно, основное тело 20 и крышка 21 могут быть изготовлены методом литья.
На фиг.4А показано первое сечение стрелочной подушки 4 с расположенным на ней теплообменником 10. При этом показанный штриховой линией рамный рельс 1 расположен на плите 6 основания стрелочной подушки 4. Стрелочная подушка 4 включает в себя плиту 6 основания и плиту 5 стрелочной подушки, причем плита 5 стрелочной подушки прилегает сверху на плиту 6 основания и плита 5 стрелочной подушки плиты 6 основания контактирует с опорной поверхностью 9. Выборка 7 плиты 5 стрелочной подушки и выборка 8 плиты 6 основания совместно образуют полость, в которой расположен теплообменник 10, и теплообменник 10 контактирует с плитой 6 основания и плитой 5 стрелочной подушки.
Тепло теплоносителя через теплообменник 10, который образуется по существу основным телом 20 и крышкой 21, передается к стрелочной подушке 4, прежде всего к плите 6 основания и/или к плите 5 стрелочной подушки. Преимущественным для теплопередачи является размещение (не показанного) теплопроводящего элемента между теплообменником 10 и стрелочной подушкой 5 или же между выборкой 7 плиты 5 стрелочной подушки и выборкой 8 плиты 6 основания и теплообменником 10.
На фиг.4Б показано второе сечение стрелочной подушки 4 с расположенным в ней теплообменником 10. На сечении, прежде всего, показано положение основного тела 20 теплообменника 10 в стрелочной подушке 4. Выборка 7 плиты 5 стрелочной подушки и выборка 8 плиты 6 основания совместно образуют полость, в которой размещен теплообменник 10. В теплообменнике 10 находятся каналы 23, через которые направляется теплоноситель. Предпочтительно, каналы 23 выполняются посредством отверстий в основном теле 20.
На фиг.4В показан вид сверху стрелочной подушки 4 с расположенным в ней теплообменником 10. Выборка 7 плиты 5 стрелочной подушки и выборка 8 плиты 6 основания совместно образуют полость, которая вмещает в себя теплообменник 10. Теплообменник 10 через расположенные на нем соединительные линии 12 снабжается теплоносителем.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 рамный рельс
2 остряковый рельс
3 шпала
4 стрелочная подушка
5 плита стрелочной подушки
6 плита основания
7 выемка плиты стрелочной подушки
8 выемка плиты основания
9 опорная поверхность
10 теплообменник
11 присоединение
12 соединительная линия
20 основное тело
21 крышка
22 крепежный элемент
23 канал
24 поперечное соединение