СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения, более конкретно - к пассажирскому вагоностроению, и предназначена для систем отопления железнодорожных, преимущественно пассажирских, вагонов.
Известна система отопления в железнодорожном вагоне (RU, №2259291, B61D 27/00, 27.08.2005), состоящая из взаимосвязанных контуров циркуляции теплоносителя и содержащая водогрейный котел с подающими и возвратными трубопроводами отопления, проложенными вдоль боковых стен вагона, расширительный бак, водонагреватель, калорифер, циркуляционный насос и трубу-перемычку, соединяющую окончания возвратных трубопроводов отопления. Труба-перемычка выполнена в виде трубопровода, поднимающегося вверх возле боковой стены вагона, например в туалетном помещении котловой стороны вагона, проходит над потолком коридора, опускается вниз в котельном отделении вагона и служит дополнительным источником обогрева туалетного помещения котловой стороны вагона.
Невысокий КПД водогрейного котла приводит к низкой теплопроизводительности системы отопления, что является ее недостатком.
Известна система отопления пассажирского вагона (RU, №78747, B61D 27/00, 19.12.2008), выбранная в качестве прототипа и содержащая теплогенерирующий блок, выход которого соединен через напорные трубы с калорифером и с входом расширителя, выходы которого соединены с отопительными ветвями купейной и коридорной сторон с нагревательными трубами, которые другими своими концами подсоединены к входу теплогенерирующего блока, теплогенерирующий блок выполнен в виде статора асинхронного двигателя. В пазах магнитопровода статора уложена первичная обмотка переменного тока, а в расточке статора расположена вращающаяся короткозамкнутая вторичная обмотка, представляющая собой полый цилиндр. Вращающаяся вторичная обмотка и магнитопровод разделены дополнительным теплоизолирующим элементом из антифрикционного неэлектропроводящего материала, выполняющего функцию радиально-упорного подшипника скольжения и составляющего единое целое с магнитопроводом и первичной обмоткой, на внутренней поверхности вторичной обмотки сформированы и жестко связаны с ней напорные лопасти.
При подаче переменного напряжения на первичную обмотку, последняя создает вращающееся магнитное поле, которое индуцирует вихревые токи во вторичной обмотке, последние обуславливают возникновение вращения вторичной обмотки и ее лопастей, а также нагрев вторичной обмотки. Тепло вторичной обмотки передается теплоносителю.
Можно заметить, что тепло генерируется только во внутренней полости расточки статора и часть тепловой мощности, генерируемой внешней поверхностью статора, теряется в виде рассеивания в окружающую среду, т.е. не передается теплоносителю, что определяет низкую теплопроизводительность прототипа.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение теплопроизводительности системы отопления пассажирского вагона за счет увеличения поверхности, с которой происходит отдача тепла теплоносителю.
Технический результат достигается тем, что в системе отопления пассажирского вагона, содержащей теплогенерирующий блок, выход которого соединен через напорные трубы с калорифером и со входом расширителя, выходы которого соединены с отопительными ветвями купейной и коридорной сторон с нагревательными трубами, которые другими своими концами подсоединены к входу теплогенерирующего блока, теплогенерирующий блок выполнен в виде статора асинхронного двигателя, в пазах магнитопровода которого уложена первичная обмотка переменного тока, в расточке статора расположена вращающаяся короткозамкнутая вторичная обмотка, представляющая собой полый цилиндр, вращающаяся вторичная обмотка и магнитопровод разделены дополнительным теплоизолирующим элементом из антифрикционного неэлектропроводящего материала, выполняющего функцию радиально-упорного подшипника скольжения и составляющего единое целое с магнитопроводом и первичной обмоткой, на внутренней поверхности вторичной обмотки сформированы и жестко связаны с ней напорные лопасти, теплогенерирующий блок жестко закреплен внутри наружного кожуха, таким образом, что между внешней поверхностью магнитопровода статора теплогенерирующего блока и внутренней поверхностью дополнительного наружного кожуха имеется канал цилиндрической формы, который на торцах кожуха соединен с выходом и входом теплогенерирующего блока.
Система отопления пассажирского вагона показана на чертеже. Система отопления пассажирского вагона содержит теплогенерирующий блок 1, который выполнен в виде статора 2 асинхронного двигателя. В пазах магнитопровода статора 2 уложена первичная обмотка переменного тока 3. В расточке статора 2 расположена вращающаяся короткозамкнутая вторичная обмотка 4, представляющая собой полый цилиндр, внутри которого протекает теплоноситель, например, вода, ТОСОЛ или масло. Вращающаяся короткозамкнутая вторичная обмотка 4 и магнитопровод статора 2 разделены дополнительным теплоизолирующим элементом 5 из антифрикционного неэлектропроводящего материала, например, фторопласта, выполняющего функцию радиально-упорного подшипника скольжения и составляющего единое целое с магнитопроводом статора 2 и первичной обмоткой переменного тока 3. На внутренней поверхности вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотки сформированы и жестко связаны с ней напорные лопасти 6.
Теплогенерирующий блок 1 жестко закреплен внутри наружного кожуха 7. Между внешней поверхностью магнитопровода статора 2 теплогенерирующего блока 1 и внутренней поверхностью наружного кожуха 7 есть канал 8, который на торцах кожуха 7 соединяется с выходом 9 и входом 10 теплогенерирующего блока 1.
Выход 9 теплогенерирующего блока 1 с помощью напорных труб 11 соединен с калорифером 12 и входом расширителя 13, который предназначен для восприятия увеличивающегося при нагревании объема теплоносителя. Выходы 14 расширителя 13 соединены с отопительными ветвями купейной 15 и коридорной 16 сторон, которые снабжены нагревательными трубами 17, которые другими своими концами подсоединены к входу 10 теплогенерирующего блока 1.
Работа системы осуществляется следующим образом.
Первичная обмотка 3 статора 2 подключается к сети переменного тока. Проходящий при этом по первичной обмотке 3 ток создает намагничивающую силу и вращающееся магнитное поле, наводящее на основании закона электромагнитной индукции во вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотке 4 электродвижущую силу и обусловленные ей вторичные токи, взаимодействующие с вращающимся магнитным полем статора 2. Сказанное приводит к появлению вращающегося момента, приложенного к вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотке 4. Протекание вторичных токов по вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотке 4 приводит к нагреву последней, и, в конечном счете, нагреву теплоносителя. Так как между внутренней поверхностью магнитопровода статора 2 и внешней поверхностью вращающейся короткозамкнутой вторичной обмотки 4 расположен теплоизолирующий элемент 5, выполненный из самосмазывающегося материала и представляющий собой подшипник скольжения, вращающаяся короткозамкнутая вторичная обмотка 4 приходит во вращение со скоростью, определяемой параметрами преобразователя (на чертеже не показан).
В канале 8, образованном внешней поверхностью магнитопровода статора 2, в котором размещена первичная обмотка 3, и наружным кожухом 7, нагрев теплоносителя происходит за счет электрических потерь в первичной обмотке 3 и магнитных потерь в магнитопроводе статора 2. Из канала 8 и внутренней полости вращающейся короткозамкнутой обмотки 4 теплоноситель по напорным трубам 11 (направление движения показано стрелками) поступает в калорифер 12 и в расширитель 13, в котором происходит компенсация увеличения объема теплоносителя, связанного с его нагревом. В калорифере 12 происходит нагрев воздуха, проходящего через калорифер 12. Через выходы 14 расширителя 13 теплоноситель поступает в отопительные ветви купейной 15 и коридорной 16 сторон, где в нагревательных трубах 17 происходит теплообмен между теплоносителем и воздухом купе и коридоров. Затем теплоноситель возвращается через вход 10 в теплогенерирующий блок 1.
Как можно заметить заявляемая система отопления пассажирского вагона по сравнению с прототипом характеризуется более высокой теплопроизводительностью, т.к. в ней генерирование тепла производится как и в внутренней полости статора, так и в канале, образованном внешней поверхностью магнитопровода статора и наружным кожухом, что обуславливает увеличение поверхности, с которой происходит отдача тепла теплоносителю.