СИСТЕМА ВЕНТИЛЯЦИИ ПАССАЖИРСКОГО ВАГОНА
PASSENGER CAR VENTILATION SYSTEM

Изобретение относится к технике вентиляции и кондиционирования воздуха в пассажирских вагонах и может быть использовано для создания комфортных условий для пассажиров в салонах вагонов.
Система вентиляции пассажирского вагона предназначена для удаления воздуха из помещений вагона и замены его чистым наружным воздухом. Известны два вида вентиляции пассажирских вагонов как естественная, так и принудительная (механическая) вентиляция.[1] Естественная вентиляция осуществляется с помощью каких-либо неподвижных устройств и не требует затрат энергии. Однако использование этого способа связано с существенными недостатками: возможность осуществления только в теплое время, отсутствие средств защиты от проникновения в вагон пыли, невозможность использования во время дождя, появление сквозняков и др. Принудительная же вентиляция осуществляется с помощью центробежных или осевых вентиляторов и требует постоянной затраты энергии, в основном электрической. Таким образом, их эффективность и стоимость, связанная с ее производительностью, в значительной степени зависит от вида и располагаемой мощности системы электроснабжения вагонов.
Известна также система приточной механической вентиляции, выполненная как система вентиляции пассажирского вагона, состоящая по ходу движения воздуха из наружной воздухозаборной решетки, воздушного фильтра, приточного вентилятора, водяного или электрического калорифера и приточного воздуховода с выпусками по длине вагона. [2]
Недостатком этой система приточной механической вентиляции является то, что она недостаточно эффективна, так как наружная воздухозаборная решетка обычно располагается горизонтально относительно поверхности вагона, и должна иметь значительные размеры для забора требуемого количества воздуха, а для получения требуемого расхода воздуха необходимы также значительного затраты энергии, в основном электрической. Кроме того, при значительной скорости движения состава с вагонами над воздухозаборной решеткой наблюдается падение давления, что требует дополнительных затрат энергии на преодоление динамических сопротивлений, вызванных разрежением, особенно в тех случаях, когда поверхность решетки относительно велика.
Целью изобретения является снижение затрат энергии для получения требуемого расхода воздуха в системе приточной механической вентиляции, обеспечение необходимого воздухообмена при снижении подпора воздуха, повышение эксплуатационных качеств системы вентиляции при различных скоростях движения состава с вагонами.
Указанная цель достигается за счет оборудования системы приточной механической вентиляции газодинамическим устройством в виде нагнетателя воздуха, состоящего из двояковыпуклых барьеров-щитков, установленных под углом и поперечно к набегающему воздушному потоку, размещенных в центре и по периметру наружной воздухозаборной решетки по всей ее ширине и частично высоте, и оснащенных патрубками подачи наружного воздуха, имеющих клапан для перекрывания патрубка подачи наружного воздуха при изменении направления движения состава с вагонами.
При использовании обычной системы приточной механической вентиляции свежий воздух всасывается через вентиляционную решетку с помощью вентилятора. Поскольку вентиляционная решетка обычно расположена в зоне крыши или боковой стенки рельсового транспортного средства, нередко за счет набегающего потока свежего воздуха возникает разрежение на наружной стороне воздухозаборника. В соответствии с этим вентилятор для всасывания свежего воздуха должен преодолевать также дополнительное сопротивление, возникающее за счет разрежения на наружной стороне воздухозаборника.
Установленные по периметру наружной воздухозаборной решетки выпуклые барьеры-щитки, действуя как отражатели воздушного потока, увеличивают сопротивления при обтекании барьеров-щитков воздушным потоком, вследствие чего скорость набегающего воздушного потока падает, давление повышается, что способствует возрастанию расхода воздуха, попадающего в патрубок подачи наружного воздуха. За счет выпуклости барьеров-щитков, установленных под углом и поперечно к набегающему воздушному потоку, поток воздуха подвергается дополнительному сжатию, что способствует повышению давление перед патрубком подачи наружного воздуха. При повышении скорости воздушного потока сопротивления при обтекании барьеров-щитков воздушным потоком увеличивается, что также способствует увеличению давления. Кроме того, двояковыпуклые барьеры-щитки обеспечивают подачу наружного воздуха при изменении направления движения состава с вагонами. Эти явления приводят к снижению затрат энергии для получения требуемого расхода воздуха в системе приточной механической вентиляции, обеспечивают необходимый воздухообмен при снижении подпора воздуха, повышают эксплуатационные качества системы вентиляции при различных скоростях движения состава с вагонами.
Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна». Сравнение заявляемого решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями в данной области техники [3, 4, 5, 6] не позволяет выявить в них признаки, сходных с заявляемой системой вентиляции, оборудованной газодинамическим устройством в виде нагнетателя воздуха, что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию «существенные отличия».
Сущность изобретения поясняется чертежом, где на фиг. 1 показан общий вид системы вентиляции пассажирского вагона, выполненной как система приточной механической вентиляции, с установленным газодинамическим устройством в виде нагнетателя воздуха; на фиг. 2 показана система вентиляции по 1-1 на фиг. 1.
Система вентиляции пассажирского вагона, выполненная как система приточной механической вентиляции, состоящая по ходу движения воздуха 1 из наружной воздухозаборной решетки 2, воздушного фильтра 3, приточного вентилятора 4, водяного или электрического калорифера 5 и приточного воздуховода 6 с выпусками 7 по длине вагона 8, при этом система приточной механической вентиляции оборудована газодинамическим устройством в виде нагнетателя воздуха, состоящего из двояковыпуклых барьеров-щитков 9, установленных под углом к наружной воздухозаборной решетке 2 и перпендикулярно к набегающему воздушному потоку 10, размещенных по периметру наружной воздухозаборной решетки 2 по всей ее ширине, и оснащенных патрубками подачи наружного воздуха 11, имеющих клапаны 12 для перекрывания патрубка подачи наружного воздуха при изменении направления движения состава с вагонами.
Функционирует система вентиляции пассажирского вагона, выполненная как система приточной механической вентиляции следующим образом. После монтажа системы вентиляции пассажирского вагона, выполненной как система приточной механической вентиляции, оборудованной газодинамическим устройством, она переходит в рабочее положение. При функционировании системы вентиляции пассажирского вагона, установленные по периметру наружной воздухозаборной решетки двояковыпуклые барьеры-щитки, действуя как отражатели воздушного потока, увеличивают сопротивления при набегании воздушного потока, вследствие чего скорость воздушного потока падает, давление повышается, что способствует возрастанию расхода воздуха, попадающего в патрубок подачи наружного воздуха. За счет выпуклости барьеров-щитков, установленных под углом к наружной воздухозаборной решетке и перпендикулярно к набегающему воздушному потоку, воздушный поток подвергается дополнительному сжатию, что способствует повышению давление перед патрубком подачи наружного воздуха. При возрастании скорости воздушного потока сопротивления при обтекании барьеров-щитков воздушным потоком увеличивается, что также приводит к увеличению давления. Так как барьеры-щитки имеют двояковыпуклую форму, при изменении направления движения состава с вагонами функционирование системы обеспечивают выпуклые барьеры-щитки, имеющие выпуклость в противоположном направлении, при этом клапан перекрывает патрубок подачи наружного воздуха с противоположной стороны, что обеспечивает непрерывную подачу наружного воздуха. Эти явления приводят к снижению затрат энергии для получения требуемого расхода воздуха в системе приточной механической вентиляции, обеспечивают необходимый воздухообмен при снижении подпора воздуха, повышает эксплуатационные качества системы вентиляции при различных скоростях движения состава с вагонами.
Таким образом, оборудование системы вентиляции пассажирского вагона, выполненной как система приточной механической вентиляции, газодинамическим устройством в виде нагнетателя воздуха, способствует возрастанию расхода воздуха, попадающего в патрубок подачи наружного воздуха, обеспечивают необходимый воздухообмен при снижении подпора воздуха, что приводит к снижению затрат энергии для получения требуемого расхода воздуха в системе вентиляции, повышает эксплуатационные качества системы вентиляции при различных направлениях и скоростях движения состава с вагонами.
Источники информации
1. Сайт: http://www.vagoni-jd.ru.
2. Патент RU №2407663, 20.11.2008, МПК B61D 27/00, B60H 1/00.
3. Патент RU №2409490, 22.03.2007, МПК B61D 27/00, B60H 1/30.
4. Патент RU №2402447, 2006.01, МПК B61D 27/00.
5 Патент RU №2110428, 09.07.1996, МПК B61D 27/00.
6. Сайт http://bankpatentov.ru.