ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ ДЛЯ ВАГОННОГО КОНДИЦИОНЕРА

Назначение
Полезная модель относится к преобразовательным радиотехническим устройствам и предназначена для работы в составе стационарного кондиционерного устройства пассажирского вагона.
Обычно в современных вагонах повышенной комфортности кондиционер расположен в тамбуре на потолке, то есть под крышей вагона, причем в ряде случаев часть крыши вагона в области кондиционера может одновременно являться частью его корпуса. Предлагаемая полезная модель может использоваться как встроенный блок в свободную нишу внутри корпуса крышного кондиционера, причем с возможностью вертикального фиксированного выдвижения из этой ниши как вниз, так и наверх, на крышу вагона (в зависимости от конструкции кондиционера).
Уровень техники
В настоящее время наблюдается тенденция к повышенной комфортности пассажирских поездов. В основном это относится к оснащению или переоснащению пассажирских вагонов устройствами кондиционирования воздуха.
Например, украинская организация «Днепровагонремстрой» (http://dvrb.com.ua/electoroborud.html) занимается ремонтом и, в частности, модернизацией пассажирских вагонов. Модернизация некупейного вагона включает в себя крышную моноблочную установку кондиционирования воздуха с питанием от подвагонного генератора через трехфазный преобразователь, обеспечивающий частотный пуск и регулирование холодопроизводительности; установку экологически чистого туалета (ЭЧТ) с подвагонным баком-накопителем; и ряд других работ.
Система электроснабжения вагона состоит из подвагонного генератора; преобразователя трехфазного кондиционера; высоковольтного аппаратного ящика; устройства вводного и ящика низковольтной аппаратуры. Вагон оборудуется щелочной аккумуляторной батареей емкостью 350 Ач, установленной на выкатных тележках с верхним расположением направляющих и двойной электроизоляцией.
Пульт управления энергообеспечением вагона 55 В располагается в купе проводника. Все устройства электропитания располагаются в подвагонных ящиках.
Недостатком является то, что любая неисправность в источнике питания, в частности, в частотном преобразователе, питающим кондиционер, приводит к необходимости отключения кондиционера. Причем ремонт возможен только на остановках, и даже не на всех, а при наличии необходимых для этого условий. У поездов дальнего следования перегоны очень большие, поэтому отключение кондиционеров на длительное время вызывает большие неудобства для пассажиров.
В качестве прототипа рассмотрим полезную модель «Источник питания системы кондиционирования пассажирских вагонов», свидетельство №31075.
Источник питания системы кондиционирования пассажирских вагонов является аппаратом, выполненным в виде металлического шкафа, имеющего прямоугольную форму. Он содержит платы с радиоэлементами (часть из которых содержит силовые элементы, например, дроссели, трансформаторы, мощные тиристоры, транзисторы и т.п.), а также радиатор. На задней стенке имеются окна. С внешней стороны задней стенки размещены теплоотводящие радиаторы, наружная сторона которых выполнена в виде вертикальных ребер, а внутренняя сторона представляет собой ровную гладкую поверхность. С внутренней стороны задней стенки металлического шкафа расположены съемные конструктивные модули с силовыми элементами. Эти модули имеют основания в виде толстостенных металлических теплоотводящих плит, которые через окна в задней стенке жестко соединены с гладкой стороной радиаторов с помощью теплопроводной пасты или специальных теплопроводных прокладок. Конструктивные модули могут также содержать платы, не имеющие силовых элементов. Эти платы через электромагнитный экран жестко зафиксированы на стойках над силовыми элементами и имеют возможность поворота относительно вертикальной оси после снятия фиксации для удобства доступа при ремонтно-профилактических работах. Конструкция аппарата, предназначенного для электропитания оборудования системы жизнеобеспечения на пассажирском транспорте, в частности, кондиционеров, позволяет использовать его в качестве подвагонного ящика с жесткими условиями эксплуатации, обеспечивая защиту от пыли, грязи, тряски, влаги, температурных колебаний.
Недостатком является то, что конструкция предусматривает удобство технического обслуживания и позволяет в кратчайшие сроки производить необходимый ремонт или замену отдельных модулей и радиоэлементов только на предусмотренных стоянках.
Целесообразно обеспечить систему кондиционирования питанием от преобразователей частоты, ремонт которых возможен при движении поезда, причем в минимальные сроки. Предложенная полезная модель полностью соответствует этим требованиям.
Раскрытие полезной модели
Сущность заключается в том, что преобразователь частоты для вагонного кондиционера, содержащий платы и модули с силовыми элементами и радиоэлементами, теплообменник и теплоотводящие металлические плиты, выполнен в виде самостоятельного блока, встроенного в свободную нишу крышной моноблочной кондиционерной установки. Причем конструктивные элементы преобразователя закреплены на несущей раме, снабженной возможностью независимого вертикального выдвижения из упомянутой ниши по направляющим, установленным в корпусе вагонного кондиционера. Это дает возможность свободного доступа ко всем элементам преобразователя для обслуживания и ремонта без демонтажа оборудования.
Теплообменник использует в качестве хладагента жидкость вагонного кондиционера. Конструкция теплообменника имеет плоскую форму и включает в себя две параллельные полые трубки, соединенные между собой внутренними каналами радиаторных пластин (двух или более), расположенных друг над другом. При этом трубки снабжены штуцерами для подачи в трубки и каналы радиаторных пластин жидкостного охладителя, например, фреона.
Несущая рама представляет собой закрепленную на четырех кронштейнах конструкцию из двух жестко соединенных друг с другом металлических плит, между которыми зажат теплообменник, причем упомянутые плиты имеют отверстия для крепления на них конструктивных элементов. Условно всю конструкцию преобразователя можно представить в виде сэндвича: внутри теплообменник, сжатый с двух сторон теплоотводящими металлическими плитами, а снаружи - платы и модули с радиоэлементами, закрепленные на этих металлических плитах и удобно расположенные для доступа извне.
Свободное выдвижение преобразователя из ниши обеспечено тем, что по краям кронштейнов несущей рамы с их внешней стороны закреплены уголки с отверстиями под винты, расположенными в проекции соответствующих осей направляющих, закрепленных в корпусе вагонного кондиционера. Направляющие могут быть выполнены, например, в виде уголков с продольными вертикальными пазами. Винты, ввернутые слегка со стороны паза в каждом таком уголке, являются фактически координирующими осями при скольжении несущей рамы. Если же их ввернуть до конца, можно зафиксировать вертикальное положение несущей рамы на любом необходимом для доступа к элементам преобразователя уровне.
Перечень графических фигур
Фиг.1. Преобразователь частоты для вагонного кондиционера в выдвинутом положении вниз из ниши корпуса крышного кондиционера.
Фиг.2. Теплообменник
Осуществление полезной модели
Полезная модель содержит следующие конструктивные элементы:
1 конструктивные элементы, реализующие электрическую схему преобразователя: платы и модули с силовыми элементами и радиоэлементами
2 кронштейны несущей рамы
3 металлические плиты
4 направляющие (по которым выдвигается несущая рама)
5 уголок
6 винт
7 радиаторная пластина теплообменника
8 трубка теплообменника
9 штуцер теплообменника
10 клеммник
11 дроссели
12 конструктивная перегородка в корпусе кондиционера, ограничивающая свободную для использования нишу
Конструкция преобразователя частоты для вагонного кондиционера выполнена следующим образом.
Все элементы преобразователя закреплены на несущей раме, представляющей собой закрепленную на четырех кронштейнах 2 конструкцию из двух жестко соединенных друг с другом металлических плит 3, между которыми зажат теплообменник, конструкция которого имеет плоскую форму и включает в себя две параллельные полые трубки 8, соединенные между собой внутренними каналами радиаторных пластин 7 (двух или более), расположенных друг над другом. При этом трубки 8 снабжены штуцерами 9 для подачи в трубки и каналы радиаторных пластин жидкостного охладителя, например, фреона, используемого в самом кондиционере. На
металлических плитах 3 закреплены конструктивные элементы 1, реализующие электрическую схему преобразователя: платы и модули с силовыми элементами и радиоэлементами. Условно всю конструкцию преобразователя можно представить в виде сэндвича: внутри теплообменник, сжатый с двух сторон теплоотводящими металлическими плитами, а снаружи - платы и модули с радиоэлементами, закрепленные на этих металлических плитах.
Свободное выдвижение преобразователя из ниши обеспечено тем, что по краям кронштейнов 2 несущей рамы с их внешней стороны закреплены уголки 5 с отверстиями под винты 6, расположенными в проекции соответствующих осей направляющих 4, закрепленных в корпусе вагонного кондиционера. Направляющие могут быть выполнены, например, в виде уголков с продольными вертикальными пазами. Винты, ввернутые слегка со стороны паза в каждом таком уголке, являются фактически координирующими осями при скольжении несущей рамы. Если же их ввернуть до конца, можно зафиксировать вертикальное положение несущей рамы на любом необходимом для доступа к элементам преобразователя уровне.
Кроме того, как вариант, возможно облегчения веса выдвигаемой конструкции путем закрепления некоторых тяжелых элементов (например, дросселей) 11 непосредственно на конструктивных элементах кондиционера, а соединение их со схемой преобразователя можно осуществить с помощью длинного жгута.
Таким образом, встроенная в кондиционер конструкция преобразователя частоты, служащего непосредственно для управления работой этого кондиционера, обеспечивает максимальное удобство для осуществления профилактических и ремонтных работ даже во время движения поезда. Удобный доступ к внутренней схеме обеспечивает выдвижение всей конструкции преобразователя вниз (а при других конструкциях кондиционеров - и вверх, на крышу) из общей конструкции крышного кондиционера. Модульное исполнение конструкции позволяет производить ремонт простой заменой модулей, на что требуется несколько минут. Кратковременное отключение на это время кондиционера не повлечет заметного снижения комфортности для пассажиров.
В качестве конкретного примера использования указанного преобразователя частоты для вагонного кондиционера можно привести кондиционер марки КЖ2-2,5, в котором размер свободной ниши составляет 600×440×250 мм.
Вес опускаемой части преобразователя, вмонтированного в эту нишу, составляет 24 кг.