ВОДЯНОЙ БАК ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к санитарно-техническому оборудованию транспортных средств и может быть использована, например, в пассажирских железнодорожных вагонах.
Уровень техники
Из описания изобретения к патенту Российской Федерации RU 2199629, кл. Е03В, 11/02, опубл. 20.08.2008 г [1], известен водяной бак из неметаллического материала, имеющего слоистую структуру. Корпус бака укреплен элементами жесткости, выполненными в виде шпангоутов, и имеет теплоизоляционный слой с наружным защитным покрытием из стеклопластика. Конструкция водяного бака слишком [1] перегружена металлическими подкрепляющими элементами. Вследствие большой массы она более применима как стационарное хранилище воды. Кроме того, отсутствие средств подогрева затрудняет использование этого технического решения в районах с суровым климатом.
Из описания полезной модели к патенту Российской Федерации RU 895.20 U1, кл. C02F 9/00, опубл. 10.12.2009 г [2], известен водяной бак, применяемый в средствах транспорта, который имеет металлический корпус, снабженный патрубком, предназначенным для заливки воды, и патрубком с запорным клапаном, предназначенным для присоединения труб, питающих потребителей. Отсутствие в баке средств подогрева воды делает рискованным использование технического решения [2] в районах с суровым климатом. Будучи помещенным под крышей вагона, такой бак может выйти из строя вследствие замерзания находящейся в* нем воды. Это является недостатками технического решения [2].
Из описания полезной модели к патенту Российской Федерации RU 89545, кл. Е03В 11/00, опубл. 10.12.2009 г [3], известен водяной бак пассажирского железнодорожного вагона, включающий корпус из пластика, армированного металлическими элементами. Корпус имеет отверстие для заливки воды и отверстие для присоединения труб, питающих водой санузлы и другие потребители. В стенах корпуса предусмотрены электрические нагреватели для обогрева в холодное время года. Недостатком технического решения [3] является то, что в случае выхода из строя электронагревателей их невозможно заменить, т.к. они вмонтированы в стенки бака. Кроме того, бак не имеет средств контроля температуры, средств контроля уровня воды и средств, обеспечивающих полное удаление воды при длительных остановках в условиях низких температур окружающей среды.
Область, обслуживаемая отечественным железнодорожным транспортом, все более распространяется в районы с суровым климатом. Поэтому в процессе разработки предлагаемого технического решения перед авторами встала задача создания емкости для воды, размещенной под крышей пассажирского вагона, надежно функционирующей, в том числе при низких температурах окружающей среды, а также в случае возникновения в вагоне пожара.
Технический результат полезной имодели - повышение надежности работы водяного бака при низких температурах окружающей среды..
Указанный технический результат достигается при использовании водяного бака пассажирского вагона, включающего корпус с присоединенными к нему кронштейнами, служащими- для крепления бака к вагону, переливную трубу, две наливные трубы, смотровые люки, выполненные в верхней стенке бака и снабженные крышками, которые имеют откидные ручки, средства определения степени заполнения бака водой, средства подогрева воды, средства, поглощающие удары волн, которые возникают в баке при движении вагона, средства контроля температуры воды, средства, сигнализирующие о возникновении пожара, и блок автоматического управления, стенки и дно бака состоят из трех слоев, причем наружный и внутренний слои выполнены из нержавеющей стали, а промежуточный слой выполнен из теплоизоляционного материала, средства определения степени заполнения бака водой выполнены в виде датчиков уровня, расположенных на различной высоте на одной из боковых стенок бака и связанных через блок автоматического управления с индикаторами, расположенными в месте, доступном для наблюдения со стороны обслуживающего персонала, средства подогрева воды выполнены в виде ряда электрических нагревателей, помещенных в защитные трубы, которые параллельны продольной оси вагона и находятся в нижней части бака, средства, поглощающие удары волн при движении вагона, выполнены в виде ряда расположенных внутри корпуса бака перпендикулярно продольной оси вагона перегородок с расположенными в этих перегородках в шахматном порядке отверстиями, служащими для возможности перетекания через перегородки воды, при этом упомянутые отверстия в перегородках расположены так, что через них проходят трубы, в которых помещены электрические нагреватели, средства контроля температуры воды выполнены в виде установленных в баке датчиков температуры, а средства, сигнализирующие о возникновении пожара, выполнены в виде датчиков температуры и датчиков наличия дыма, предназначенных для установки в помещении вагона, при этом в нижней части бака имеется патрубок для присоединения труб, питающих водой потребителей, который снабжен приводным запорным клапаном, при этом средства, сигнализирующие о возникновении пожара, датчики уровня воды, датчики температуры и привод запорного клапана, установленного на патрубке для присоединения труб, питающих водой потребителей, связаны с блоком автоматического управления, кроме того, в дне бака выполнено углубление с закрытым пробкой отверстием для аварийного слива воды, а дно бака имеет наклон не менее 3° по направлению к отверстию для аварийного слива-воды.
Предусмотрены следующие частные случаи выполнения полезной модели.
В качестве теплоизоляционного материала промежуточного слоя стенок и дна корпуса использован пенополиуретан.
В качестве электрических нагревателей, помещенных в защитные трубы, использованы саморегулирующиеся греющие кабели.
Две боковые стенки корпуса водяного бака в верхней части имеют боковые скосы.
Общая площадь смотровых люков, расположенных в верхней стенке водяного бака, составляет не менее 70% от ее площади.
Существо полезной модели поясняется следующими чертежами.
Фиг.1. Водяной бак в аксонометрии. Фиг.2. Водяной бак, вид сверху.
Фиг.3. То же, вид сбоку, разрез по А-А на фиг.2. Фиг.4. То же, вид сбоку, разрез по Б-Б на фиг.3. Фиг.5. То же, вид сверху, разрез по С-С на фиг.3.
Узлы и детали предлагаемого устройства в тексте описания и на чертежах обозначены следующими номерами:
1. Корпус водяного бака.
2. Кронштейны для крепления бака к вагону.
3. Переливная труба.
4. Наливные трубы.
5. Смотровые люки.
6. Блок автоматического управления.
7. Датчики уровня воды.
8. Индикаторы уровня воды.
9. Электрические нагреватели.
10. Перегородки для смягчения ударов волн.
11. Отверстия в перегородках 10.
12. Датчики температуры воды.
13. Скосы боковых стенок корпуса.
14. Патрубок для присоединения труб, питающих водой потребителей.
15. Управляемый запорный клапан на патрубке 14, предназначенный для присоединения к баку труб, питающих водой потребителей. Как показано на фиг.1 и 2, водяной бак пассажирского вагона имеет корпус 1, снабженный прикрепленными к нему кронштейнами 2, служащими для присоединения к несущим конструкциям вагона. Кроме того, бак имеет расположенную внутри него переливную трубу 3 и две наливные трубы 4, частично выходящие из корпуса 1 наружу. Наружные концы наливных труб 4 снабжены средствами. присоединения к концам водопроводных труб заправочных установок, которыми оборудованы станции экипировки (водяные трубы этих заправочных установок на чертежах не показаны). Внутренние концы наливных труб 4 снабжены отражателями. В верхней стенке бака выполнены смотровые люки 5, снабженные крышками, которые имеют откидные ручки.
Водяной бак оснащен средствами определения степени его заполнения водой, средствами подогрева воды и средствами, поглощающими удары волн при движении вагона.
Стенки и дно бака состоят из трех, слоев. Наружный и внутренний слои стенок и дна выполнены из нержавеющей стали, а промежуточный слой выполнен из теплоизоляционного материала. Из трех таких же слоев состоят крышки смотровых люков 5. Такое сочетание элементов слоистой структуры дает возможность не только сократить потери тепла, но и придать конструкции повышенную устойчивость к механическим воздействиям.
Для контроля работы узлов оборудования водяной бак снабжен блоком автоматического управления 6.
Средства определения степени заполнения бака водой выполнены в. виде датчиков 7 уровня воды, расположенных на различной высоте на одной из боковых стенок корпуса 1 бака и связанных с индикаторами 8 уровня воды, расположенными в месте, доступном для наблюдения со стороны обслуживающего персонала (например, в помещении обслуживающего персонала).
В нижней части бака имеется патрубок 14, предназначенный для присоединения труб, питающих водой потребителей. Патрубок 14 снабжен управляемым запорным клапаном 15, связанным с блоком автоматического управления 6.
Средства, сигнализирующие о возникновении в вагоне пожара, которые могут быть выполнены виде температурных датчиков, связаны с управляемым запорным клапаном 15 через блок автоматического управления 6.
Средства подогрева воды выполнены в виде ряда электрических нагревателей 9, помещенных в защитных трубах, которые находятся в нижней части бака и параллельны продольной оси вагона. Защитные трубы с нагревателями _ размещены в нижней части бака с целью использования явления конвекции при нагреве воды. Помещение электрических нагревателей 9 в трубы позволяет защитить их от физических и химических воздействий окружающей среды.
Средства, поглощающие удары волн при движении вагона, выполнены в виде ряда перегородок 10, расположенных внутри корпуса перпендикулярно продольной оси вагона. В перегородках 10 в шахматном порядке распределены отверстия 11, служащие для протекания сквозь них воды. При этом отверстия 11 в перегородках 10 расположены так, что через них помимо струй воды могут проходить и трубы, в которых помещены электрические нагреватели 9. В качестве электрических нагревателей 9, помещенных в защитных трубах, использованы саморегулирующиеся греющие кабели. Наличие в корпусе 1 бака перегородок 10 с отверстиями 11 препятствует развитию ударных волн, например, при экстренном торможении вагона.
Расположение отверстий 11 в шахматном порядке вследствие извилистой формы перетекающих сквозь отверстия 11 струй воды снижает интенсивность волновых воздействий на стенки бака.
Таким образом, отверстия 11 в предлагаемом техническом решении выполняют две. функции, они служат для создания и извилистых струй воды, и создания возможности прокладки через них электрических нагревателей 9. Вследствие этого снижаются расходы, т.к. отпадает необходимость в выполнении специальных отверстий в перегородках 10 для электрических нагревателей 9 и ускоряется передача тепла от электрических нагревателей 9 воде, содержащейся в баке.
Средства контроля температуры воды выполнены в виде датчиков 12 температуры. Датчики 7 уровня воды и датчики 12 температуры воды связаны с блоком автоматического управления 6.
В качестве теплоизоляционного материала промежуточного слоя стенок и дна корпуса использован пенополиуретан, в котором высокие теплоизоляционные свойства сочетаются с хорошей теплостойкостью.
Две боковые стенки бака в верхней его части выполнены со скосами 13 для уменьшения потерь тепла и для более рационального использования внутреннего объема вагона.
Рекомендуется, чтобы общая площадь смотровых люков 5, выполненных в верхней стенке бака, составляла не менее 70% от площади верхней стенки бака. Это необходимо для обеспечения возможности полного осмотра внутренней части бака, его тщательной и полной очистки от накопившихся во время эксплуатации отложений.
В дне бака выполнено углубление с отверстием для аварийного слива воды, закрытое пробкой. При этом дно бака имеет наклон не менее 3° по направлению к отверстию для аварийного слива воды. Такая особенность конструкции позволяет перед длительным пребыванием вагона при минусовой температуре сливать всю воду из бака, предохраняя водяной бак от повреждений в результате замерзания в нем остатков воды.
Предлагаемый водяной бак используется следующим образом.
Перед выходом в рейс на станции экипировки бак должен быть полностью заправлен водой при помощи одной из наливных труб 4.0 полной заправке бака обслуживающий персонал информируется показаниями индикаторов 8 уровня воды.
От переполнения бака предохраняет переливная труба 3. Во время следования по маршруту вода постепенно расходуется и обслуживающий персонал" получает информацию об объеме воды, содержащейся в баке, по показаниям индикаторов 8 уровня воды.
Если уровень воды в баке достигает датчика уровня 7, соответствующего объему воды, необходимому для ликвидации пожара в вагоне, то по сигналу этого датчика блок автоматического управления 6 посылает команду на закрытие запорного клапана 15. После этого вода из бака может расходоваться только для противопожарные мер, а обычные потребители воды могут некоторое время обеспечиваться водой от гидроаккумулятора, который обычно имеется в системе водоснабжения современных пассажирских вагонов.
Связь датчиков уровня 7 и привода запорного клапана 16, установленного на патрубке 14, с блоком автоматического управления 6 обеспечивает возможность своевременно в автоматическом режиме прекращать использование воды потребителями из водяного бака и сохранять тем самым объем воды, необходимый для ликвидации пожара в вагоне. Эти меры дополнительно повышают надежность системы оборудования. Рекомендуемый неприкосновенный запас воды для тушения пожара составляет около 10% от всего полезного объема водяного бака.
Электрические нагреватели 9 в холодное время года подключены к общей электросети вагона и поддерживают заданную температуру в автоматическом режиме с учетом сигналов, поступающих от датчиков 12 температуры в блок автоматического управления 6.
Оборудование предлагаемого водяного бака при стендовых испытаниях, проведенных в лабораторных условиях, показало хорошие результаты. Водяной бак готовится к установке в пассажирском вагоне новой конструкции.