Установка кондиционирования воздуха салонов вагонов

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к средствам кондиционирования воздуха в салонах железнодорожных вагонов, преимущественно в салонах вагонов метрополитена, и может быть использована для обеспечения требуемых параметров микроклимата в салонах вагонов со сквозным проходом между вагонами.
Уровень техники
Из уровня техники известна система регулирования давления воздуха в салоне вагона, содержащая, по меньшей мере, два устройства принудительной вентиляции, каждое из которых имеет воздушную заслонку, выполненную с возможностью изменения проходного сечения, и вытяжной вентилятор, выполненный с возможностью изменения скорости потока воздуха, включающиеся в работу под воздействием управляющих сигналов, идущих от вагонного контроллера, сформированных на основании полученной контроллером информации: о положении вагона относительно других вагонов в подвижном составе, о скорости движения подвижного состава, об объеме поступающего наружного воздуха в салон (заявка на патент РФ № 2018110332, B60H 1/00, B61D 27/00, 2019).
Недостатком известной системы регулирования давления является размещение устройств принудительной вентиляции обособлено в пространстве салона вагона. Осуществление известного решения предполагает наличие протяженных воздуховодов для вывода излишнего воздуха за пределы салона. Кроме того, необходимо обеспечить связь вагонного контроллера с устройством принудительной вытяжной вентиляции, что затруднительно при его обособленном размещении.
Из уровня техники известна установка кондиционирования воздуха салонов вагонов, которая содержит компрессорно-конденсаторную секцию и секцию воздухоподготовки, установленные в общем корпусе на крыше транспортного средства или в ней (патент № EP 0963895, МПК B61С 17/00, 1999).
Известна установка кондиционирования воздуха салонов вагонов, которая содержит размещенные в общем корпусе и компрессорно-конденсаторную секцию и секцию воздухоподготовки. Компрессорно-конденсаторная секция содержит компрессор, подключенный к конденсатору, который посредством жидкостной магистрали подключен через дроссельное устройство к испарителю, подключенному к входу компрессора. При этом испаритель и конденсатор выполнены с вентиляторами для принудительной подачи через них воздуха (патент РФ №34705, МПК F25B 1/04, 2003).
Наиболее близкой по технической сущности является установка кондиционирования воздуха, содержащая размещенные в корпусе компрессорно-конденсаторную секцию и секцию воздухоподготовки. Компрессорно-конденсаторная секция содержит два контура холода, каждый из которых включает компрессор, конденсатор, который посредством жидкостной магистрали подключен через дроссельное устройство к испарителю, подсоединенному к входу компрессора. При этом в секции воздухоподготовки установлены регулируемые заслонки и вытяжные вентиляторы для регулировки поступающих в секцию воздухоподготовки потоков наружного и рециркуляционного воздуха (патент РФ №135601, МПК B61D 27/00, 2013).
Известные установки кондиционирования воздуха не обеспечивают принудительную вытяжную вентиляцию салона вагона, поэтому при применении в вагонах со сквозным проходом не обеспечивают выравнивание давлений воздуха вокруг поезда и внутри него, особенно при движении в туннеле.
Раскрытие сущности полезной модели
Задачей настоящей полезной модели является создание установки кондиционирования воздуха в салоне вагона, технические характеристики которой соответствуют новым требованиям, предъявляемым к современному пассажирскому железнодорожному транспорту, включающим повышение эксплуатационной надежности и удобства обслуживания, а также повышение уровня комфорта проезда пассажиров.
Технический результат заключается в расширении арсенала технических средств, а именно в создании моноблочной конструкции установки кондиционирования воздуха с устройством принудительной вентиляции, обладающей невысокой материалоемкостью и требующей меньших трудозатрат при ее монтаже, ремонте и техническом обслуживании.
Указанный технический результат достигается тем, что установка кондиционирования воздуха содержит размещенные в корпусе конденсаторный отсек и испарительный отсек, в котором установлены регулируемые заслонки, приточные и вытяжные вентиляторы, выполненные с возможностью регулировки соответственно объема и скорости потоков наружного и рециркуляционного воздуха по сигналу, идущему от контроллера установки кондиционирования, при этом согласно полезной модели установка содержит устройство принудительной вытяжной вентиляции салона, включающее выполненный в корпусе канал для отвода воздуха из салона, в котором установлены регулируемая заслонка и вытяжной вентилятор, выполненные с возможностью регулировки соответственно объема и скорости выходящего из салона воздуха по сигналу, идущему от контроллера установки кондиционирования.
При этом согласно полезной модели устройство принудительной вытяжной вентиляции размещено в испарительном отсеке.
При этом согласно полезной модели устройство принудительной вытяжной вентиляции содержит два обособленных канала для отвода воздуха, расположенных по боковым сторонам испарительного отсека, при этом в каждом канале установлены регулируемая заслонка и вытяжной вентилятор.
При этом согласно полезной модели канал для отвода избыточного воздуха связывает входное отверстие, выполненное в нижней части корпуса с выходным атмосферным отверстием в переднем торце корпуса.
При этом согласно полезной модели испарительный отсек включает испаритель, нагреватель, полость для смешения наружного воздуха и рециркуляционного воздуха и канал для выхода приточного воздуха в салон вагона, на котором установлен приточный вентилятор.
При этом согласно полезной модели конденсаторный отсек состоит из двух холодильных контуров, каждый из которых содержит компрессор, подключенный к конденсатору, и вентилятор с возможностью принудительной подачи через конденсатор воздуха из атмосферы.
Современный пассажирский поезд имеет более протяженные вагоны с большим объемом внутреннего воздушного пространства. Так как система кондиционирования посредством управляющих сигналов контроллера подает внутрь вагона наружный (атмосферный) воздух, в вагонах с большой протяженностью при наборе скорости поезда возникает существенный рост давления воздуха в салонах вагонов. В начале движения поезда воздух смещается в конец состава, при этом особенно возрастает давление воздуха в последних вагонах. Удаление избыточного воздуха через естественные неплотности вагона становится недостаточным. Переизбыток давления в салоне влияет на самочувствие находящихся в салоне вагона пассажиров. Кроме того, в результате избыточного давления наблюдалась неудовлетворительная работа оборудования вагона, а именно незакрытие дверей вагона.
Для устранения данной проблемы заявляемая установка кондиционирования воздуха оснащена устройством принудительной вытяжной вентиляции для сброса избыточного воздуха, которое обеспечивает комфортное для пассажиров и оптимальное для работы оборудования давление внутреннего воздушного пространства в вагоне.
Включение вытяжных вентиляторов, управление вытяжными вентиляторами и угол поворота заслонок осуществляется контроллером установки кондиционирования в зависимости от расположения вагона в подвижном составе относительно головного вагона, набранной скорости и объема подачи наружного воздуха.
При выборе в электропоезде головной кабины в контроллер установки кондиционирования поступает информация от бортового компьютера вагонного управления о расположении каждого вагона в составе электропоезда. От бортового компьютера в контроллер также поступает информация о текущей скорости. Информацию об объеме подачи наружного воздуха в салон вагона контроллер установки кондиционирования формирует самостоятельно.
Таким образом, устраняется избыточный объем воздуха, образующийся внутри подвижного состава большой протяженности, и обеспечивается комфортное пребывание пассажиров в салоне. При этом включение в моноблочную конструкцию установки кондиционирования воздуха устройства принудительной вентиляции позволяет обеспечить удобство монтажа установки кондиционирования воздуха салона и ее обслуживание и ремонт.
Краткое описание чертежей
Полезная модель поясняется описанием конкретного примера его выполнения, который иллюстрируется прилагаемыми графическими материалами, где на
фиг. 1 показан общий вид установки кондиционирования воздуха в виде моноблочной конструкции с обозначенными воздушными потоками приточной циркуляции, вытяжной циркуляции и рециркуляции воздуха (вид сверху, аксонометрическая проекция);
фиг. 2 показана установка кондиционирования воздуха без верхних крышек с изображением основных комплектующих (вид сверху, аксонометрическая проекция);
фиг. 3 показан общий вид установки кондиционирования воздуха с обозначенными воздушными потоками приточной циркуляции, вытяжной циркуляции и рециркуляции воздуха (вид снизу, аксонометрическая проекция);
фиг. 4 представлено устройство принудительной вытяжной вентиляции салона, установленное в корпусе установки кондиционирования воздуха;
фиг. 5 показана схема установки кондиционирования.
Осуществление полезной модели
Установка кондиционирования воздуха содержит размещенные в корпусе 1 конденсаторный отсек 2 и испарительный отсек 3, расположенные в одной плоскости продольно по длине корпуса 1 установки кондиционирования (фиг.1, 2)
Конденсаторный отсек 2 содержит компрессор 4, подключенный к конденсатору 5, и вентилятор 6 для принудительной подачи через конденсатор воздуха из атмосферы.
Испарительный отсек 3 включает испаритель 7 для охлаждения воздуха, нагреватель 8 в виде электрокалорифера для нагрева поступающего воздуха, полость 9 для смешения наружного воздуха и рециркуляционного (возвратного воздуха из вагона) воздуха. Полость 9 для смешения наружного и рециркуляционного воздуха содержит входные отверстия 10 для поступления наружного воздуха, выполненные на боковых сторонах корпуса 1. Полость 9 для смешения наружного и рециркуляционного воздуха содержит, по крайней мере, одно входное отверстие 11 для поступления в нее рециркуляционного воздуха, выполненное на нижней части корпуса 1. Объем поступающего в полость 9 смешения наружного и рециркуляционного воздуха регулируется с помощью заслонок и приточных вентиляторов (фиг.2, 3).
Полость 9 для смешения наружного и рециркуляционного воздуха связана каналом приточного воздуха с установленными приточными вентиляторами 12. Воздух проходит через зону охлаждения/нагрева с испарителем 7 и нагревателем 8 и поступает в приточное окно 13 для выхода приточного воздуха в салон вагона, выполненное на переднем торце корпуса 1. Количество приточных вентиляторов 12 зависит от потребного общего расхода воздуха, подаваемого в салон  вагона , в описываемой установке три приточных вентилятора 12.
Установка кондиционирования воздуха содержит устройство принудительной вытяжной вентиляции 14 в салоне вагона, размещенное, как показано в нашем примере, в испарительном отсеке 3. Устройство принудительной вытяжной вентиляции 14 включает (фиг. 3, 4), по меньшей мере, один обособленный канал 15 для отвода избыточного воздуха из салона, выполненный в корпусе 1 установки кондиционирования воздуха. В приведенном примере осуществления полезной модели в корпусе 1 выполнено два обособленных канала 15, расположенных по боковым сторонам испарительного отсека 3. Каждый канал 15 для отвода избыточного воздуха связывает входное отверстие 16, выполненное в нижней части корпуса 1 с выходным атмосферным отверстием 17 для выхода избыточного воздуха в атмосферу, выполненным в переднем торце корпуса 1.
В канале 15 установлены регулируемая заслонка 18 вытяжного воздуха, выполненная с возможностью изменения проходного сечения канала, то есть регулировки объема поступающего потока избыточного вытяжного воздуха, и вытяжной вентилятор 19 для изменения скорости проходящего вытяжного воздуха.
Управление скоростью вращения приточных и вытяжных вентиляторов, в том числе вентилятора 19, и углом поворота заслонок, в том числе заслонки 18, осуществляется контроллером установки кондиционирования воздуха (не показан), на основании заданных и контролируемых с помощью бортовой системы управления подвижного состава параметров.
Установка кондиционирования воздуха выполнена в виде моноблочной конструкции и монтируется в свободном монтажном пространстве на крыше транспортного средства таким образом, что образует элемент крыши в контурном профиле транспортного средства (на чертеже не показано).
Наилучший пример осуществления полезной модели представляет собой установку кондиционирования воздуха, выполненную в виде моноблочной конструкции с конденсаторным отсеком 2, испарительным отсеком 3 и с устройством принудительной вытяжной вентиляции 14. При этом конденсаторный отсек 2 состоит из двух холодильных контуров, каждый из которых содержит компрессор 4, подключенный к конденсатору 5, и вентилятор 6 для принудительной подачи через конденсатор воздуха из атмосферы (фиг. 2, 5).
Устройство работает следующим образом
Наружный воздух засасывается приточными вентиляторами 12 через отверстия 10, размещенные на боковых сторонах корпуса 1 и очищается от грубых механических примесей (фиг. 1, 2, 3). Рециркуляционный воздух засасывается приточными вентиляторами 12 через отверстие 11 в нижней части корпуса 1. Наружный воздух и рециркуляционный воздух смешиваются в полости 9 смешения наружного и рециркуляционного воздуха, образуя приточный воздух с необходимым для воздухообмена количеством наружного воздуха. Перед подачей в вагон, приточный воздух или охлаждается в испарителе 7 или подогревается электрокалорифером нагревателя 8. После чего нагнетается через приточное окно 13 в салон вагона. Параметры приточного воздуха (температура и расход воздуха), подаваемого в вагон, задаются и контролируются контроллером установки кондиционирования воздуха.
При включении под воздействием управляющего сигнала контроллера вытяжного вентилятора 19 устройства принудительной вытяжной вентиляции 14 (фиг. 3, 4) избыточный воздух засасывается из салона вагона, по меньшей мере, через одно отверстие 16 в нижней части корпуса 1 и выбрасывается в атмосферу через, по меньшей мере, одно отверстие 17 в переднем торце корпуса 1. Количество выбрасываемого в атмосферу воздуха регулируется углом поворота заслонки 18, установленной в канале 15, который также меняется под воздействием управляющего сигнала, идущего от контроллера установки кондиционирования воздуха (не показан). Расход выбрасываемого в атмосферу воздуха регулируется путем изменения скорости вращения вытяжного вентилятора 19 под воздействием управляющего сигнала, идущего от контроллера установки кондиционирования воздуха.
Таким образом, предлагаемая установка кондиционирования воздуха салонов вагонов имеет технические характеристики, соответствующие новым требованиям, предъявляемым современным пассажирским железнодорожным транспортом и позволяет повысить уровень комфорта проезда пассажиров. Вместе с тем, благодаря выполнению установки кондиционирования воздуха с размещением ее составляющих элементов в едином корпусе позволило облегчить монтаж на вагоне, а также ремонт и обслуживание устройства.