СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ
HEATING SYSTEM

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к системе отопления для пассажирского рельсового транспортного средства.
Пассажирские рельсовые транспортные средства практически всегда оснащены отоплением для пассажирского салона. При этом в большинстве случае используется электрическая энергия, для того чтобы производить необходимое тепло, которое при помощи системы распределения воздуха распределяется в транспортном средстве. Если электроснабжение выходит из строя, например из-за разрыва контактного провода или неисправности в локомотиве, то теплоснабжение также прервано. В очень холодных регионах это может представлять собой наиболее существенную проблему, так как температура в пассажирском салоне за относительно короткое время может опускаться до уровня, который не только означает недостаточный комфорт для пассажиров, но и может быть опасен для жизни. При этом следует учитывать, что снабжение свежим воздухом также должно быть обеспечено при выходе из строя отопления, что дополнительно ускоряет понижение температуры в пассажирском салоне. Наибольшая угроза для пассажиров возникает при поездках в очень холодных регионах, в которых поездки совершаются далеко от другой инфраструктуры, и где, таким образом, не может осуществляться быстрое оказание помощи и соответственно спасение. Для таких регионов общеприняты работающие на твердом топливе аварийные системы отопления, при которых поездной персонал в случае аварии может вручную разжигать огонь и таким образом обогревать пассажирский салон. Более современные альтернативы предусматривают использование работающего на жидком топливе нагревательного устройства, которое нагревает приточный воздух. При этом предусмотрен работающий на электричестве вентилятор, для того чтобы распределять нагретый воздух в пассажирском салоне. Этот вентилятор питается в этом режиме аварийного отопления от аккумулятора транспортного средства и таким образом имеет ограниченную продолжительность эксплуатации. Наряду с указанным вентилятором от этого аккумулятора должны также питаться аварийное освещение и различные устройства управления, что является причиной дополнительного укорачивания продолжительности эксплуатации. При помощи общепринятых для пассажирских рельсовых транспортных средств емкостей аккумуляторов может обычно достигаться продолжительность эксплуатации в 3 часа. Эта продолжительность эксплуатации является недостаточной при использовании в очень удаленных и холодных регионах, однако существенное увеличение емкости аккумулятора экономически не рентабельно.
Поэтому в основе изобретения лежит задача по предоставлению системы отопления для пассажирского рельсового транспортного средства, которая предотвращает недостатки уровня техники, и продолжительность эксплуатации которой не ограничена емкостью аккумулятора.
Задача решается с помощью системы отопления для рельсового транспортного средства с признаками пункта 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения.
Согласно основной идее изобретения создается система отопления для отопления пассажирского салона рельсового транспортного средства, которая включает в себя приспособленное для нагрева контура циркуляции жидкости и работающее на топливе нагревательное устройство и двигатель внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением, причем при помощи теплообменника тепловая энергия контура циркуляции жидкости может вводиться в пассажирский салон, причем контур циркуляции жидкости проходит через двигатель внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением.
Вследствие этого может достигаться преимущество возможности использования работающего на топливе нагревательного устройства в сочетании с воздушным отоплением, причем для эксплуатации вентилятора используется произведенная двигателем внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением механическая энергия. При этом могут применяться общепринятые устройства нагрева воды, которые сжигают жидкое топливо (бензин, дизель, мазут) в охлаждаемой водой камере сгорания.
В качестве двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением могут использоваться любые поршневые или роторно-поршневые двигатели внутреннего сгорания. Требуемая, как правило, мощность, например от 5 до 10 кВт делает возможным использование широкого спектра надежных двигателей. В частности является предпочтительным оснащать двигатель внутреннего сгорания наряду с электрическим стартером также обслуживаемым вручную пусковым устройством (ручным шнуровым стартером), так как таким образом даже при полном выходе из строя электроснабжения транспортного средства создаются условия для работы отопления (и даже для зарядки бортовой аккумуляторной батареи). Далее является рекомендуемым оснащать систему отопления собственным, отсоединяемым от бортовой электросети аккумулятором, так что при выходе из строя электроснабжения транспортного средства может осуществляться процесс запуска двигателя.
Является предпочтительным выполнять стартер двигателя внутреннего сгорания в виде так называемого стартер-генератора, который может эксплуатироваться и как стартер, и как генератор. В частности, является предпочтительным выполнять стартер-генератор в виде стартер-генератора с коленчатым валом, так как таким образом может существенно сокращаться количество конструктивных элементов, и вследствие этого может уменьшаться вероятность выхода из строя. Благодаря использованию стартер-генератора с коленчатым валом исключаются необходимые в противном случае конструктивные элементы, такие как зубчатый обод, шестерня стартера, втягивающая обмотка и тому подобное.
Согласно изобретению контур циркуляции жидкости проходит и через работающее на топливе нагревательное устройство, теплообменник, и через двигатель внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением. Это является важным, так как таким образом созданное работающим на топливе нагревательным устройством тепло заодно подогревает двигатель внутреннего сгорания и вследствие этого существенно облегчает запуск двигателя. Расчет параметров циркуляции жидкости выполняется таким образом, что на выходе нагревательного устройства имеет место самая высокая температура контура циркуляции, а на выходе теплообменника самая низкая температура. Затем охлаждающая жидкость с самым низким уровнем температуры подводится к входу охлаждающей жидкости двигателя внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением. При этом следует учитывать максимально допустимую температуру на входе в систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания.
Обычно и работающее на топливе нагревательное устройство, и двигатель внутреннего сгорания оснащены насосами для создания потока жидкости в контуре циркуляции жидкости. Вследствие этого возникает дальнейшее преимущество соответствующей изобретению системы, благодаря тому, что при выходе из строя одного из насосов может и дальше поддерживаться поток жидкости и таким образом эффект отопления. Для этого должны использоваться лопастные насосы, так как в состоянии покоя они не блокируют движение потока, как например поршневые насосы.
Предпочтительно соответствующая изобретению система отопления может оснащаться устройством управления, которое автоматически, по требованию обслуживающего персонала совершает последовательность включений и управляющих действий на компонентах системы отопления (двигателе внутреннего сгорания, нагревательном устройстве, насосах, вентиляторах и т.д.). Является наиболее предпочтительным предусматривать устройства ввода, при помощи которых могут также вручную выполняться все включения и управляющие действия на компонентах системы отопления. Таким образом, управление системой отопления может также осуществляться при неисправностях устройства управления или при недостающем электроснабжении.
Согласно варианту осуществления изобретения подача топлива к двигателю внутреннего сгорания и к нагревательному устройству осуществляется посредством силы тяжести. Для этого для топливного бака должно выбираться монтажное положение, которое расположено выше нагревательного устройства и двигателя внутреннего сгорания. Вследствие этого может достигаться преимущество возможности сохранять подачу топлива даже при выходе из строя топливного насоса.
Запуск системы отопления в зависимости от окружающих условий и параметров системы отопления может выполняться в различных последовательностях.
Запуск в нормальных условиях:
1. Электрический запуск двигателя внутреннего сгорания;
2. Запуск нагревательного устройства;
3. Включение вентилятора (если он приводится в действие электричеством).
Запуск при экстремально низкой наружной температуре:
1. Запуск нагревательного устройства;
2. Фаза предварительного нагрева до достижения определенной температуры двигателя внутреннего сгорания;
3. Электрический запуск двигателя внутреннего сгорания;
4. Включение вентилятора (если он приводится в действие электричеством).
Запуск при недостаточном электроснабжении:
1. Ручной запуск двигателя внутреннего сгорания посредством ручного шнурового стартера;
2. Фаза зарядки до достижения определенного заряженного состояния аккумулятора;
3. Запуск нагревательного устройства;
4. Включение вентилятора (если он приводится в действие электричеством).
На чертежах в качестве примера показаны:
фиг. 1 - система отопления; и
фиг. 2 - система отопления с прямым приводом вентилятора.
Фиг. 1 в качестве примера и схематично показывает систему отопления. Рельсовое транспортное средство имеет пассажирский салон 1, который может отапливаться потоком 8 воздуха. Система отопления включает в себя работающее на топливе нагревательное устройство 2, которое произведенную им тепловую энергию отдает контуру 4 циркуляции жидкости. Контур 4 циркуляции жидкости проходит через теплообменник 5, который нагревает подаваемый в пассажирский салон 1 поток 8 воздуха. Далее контур 4 циркуляции жидкости проходит через систему охлаждения двигателя 3 внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением. Двигатель 3 внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением приспособлен для приведения в действие генератора 6, который при помощи зарядного устройства 13 заряжает аккумулятор 11 электроснабжения 12. Вентилятор 7 с электрическим приводом создает поток 8 воздуха и питается от электроснабжения 12. Электроснабжение 12 наряду с вентилятором 7 питает также устройства управления, вспомогательные агрегаты работающего на топливе нагревательного устройства 2 и дальнейшие электрические устройства пассажирского рельсового транспортного средства, например освещение. И работающее на топливе нагревательное устройство 2, и двигатель 3 внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением снабжаются топливом из топливного бака 9 по топливным линиям 10.
Фиг. 2 в качестве примера и схематично показывает систему отопления с прямым приводом вентилятора. Изображен пример осуществления с фиг. 1, однако вентилятор 7 приводится в движение напрямую двигателем 3 внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
1 пассажирский салон
2 работающее на топливе нагревательное устройство
3 двигатель внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением
4 контур циркуляции жидкости
5 теплообменник
6 генератор
7 вентилятор
8 поток воздуха
9 топливный бак
10 топливная линия
11 аккумулятор
12 электроснабжение
13 зарядное устройство