УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЕНТИЛЯЦИИ ВАГОНОВ
CAR VENT DEVICE

Изобретение относится к области грузовых и пассажирских железнодорожных перевозок и может быть использовано в системах вентиляции вагонов.
Известно устройство для обогрева и вентиляции вагона электропоезда, содержащее расположенные в верхней части вагона калорифер для подогрева воздуха, вентилятор для подачи воздуха в салон вагона, фильтр очистки воздуха, жалюзи для регулирования подачи воздуха, перфорированную стенку воздуховода и установленные в нижней части вагона электрические печи для обогрева вагона, каналы для отвода воздуха из салона вагона, каждый из которых включает входное и выходное отверстия и расположен под полом салона вагона перпендикулярно его продольной оси (RU 36645, В60Н 1/00, 2003).
Недостатком устройства является сложность конструкции для подачи воздуха в вагон и отвода из вагона и, как следствие, образование застойных зон в вагоне, из-за чего не обеспечивается его равномерная вентиляция.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является воздухораспределитель системы вентиляции и воздушного отопления вагонов электропоездов с вентиляционной установкой, состоящий из корпуса, представляющего собой полую конструкцию с одним входом, соединенным с воздуховодом, идущим от вентиляционной установки, двумя патрубками, соединенными с воздуховодами рециркуляционного воздуха, двумя патрубками, соединенными с воздуховодами боковых коробов, и одним выходом, соединенным с воздуховодом потолочного канала, а также из трех заслонок, имеющих по два фиксированных положения и установленных на разнесенных в пространстве поворотных осях, так что одна заслонка расположена у входа внутри корпуса, две другие заслонки расположены соответственно в патрубках воздухораспределителя, соединенных с воздуховодами рециркуляционного воздуха, при этом одна фиксированная комбинация положений трех заслонок соответствует рециркуляции воздуха в системе вентиляции в режиме обогрева, поворотные оси заслонок параллельны, при этом вторая фиксированная комбинация положений трех заслонок соответствует подаче наружного воздуха в салон через потолочный канал при закрытых воздуховодах рециркуляционного воздуха (RU 44092, B61D 27/00, 2004).
Недостаток устройства состоит в том, что для привода каждого вентилятора в вагоне и его заслонок требуется источник энергии, тем самым повышаются затраты электроэнергии и снижается мощность привода локомотива поезда.
Технический результат изобретения заключается в повышении эффективности вентиляции вагонов при использовании альтернативного источника энергии.
Технический результат достигается тем, что в устройстве для вентиляции вагонов, содержащем смонтированный под обшивкой крыши вагона центробежный вентилятор, корпус которого оборудован входным и выходным патрубками, образующими внешнюю проточную часть центробежного вентилятора, рабочее колесо смонтировано с возможностью вращения на оси в подшипниках, размещенных в корпусе, согласно изобретению под корпусом центробежного вентилятора на опорном круге в крыше вагона с внутренней стороны установлен дополнительный вентилятор, крыльчатка которого смонтирована на выступающем концевике оси рабочего колеса с возможностью вращения в горизонтальной плоскости, причем корпус и рабочее колесо центробежного вентилятора выполнены полыми с внутренней проточной частью, соединенной с проточной частью дополнительного вентилятора, а между верхней и нижней сторонами корпуса центробежного вентилятора и верхней и нижней кромками обечайки рабочего колеса центробежного вентилятора установлены уплотнительные элементы для разделения проточных частей центробежного и дополнительного вентиляторов, внутри обечайки корпуса центробежного вентилятора жестко закреплены перекрещивающиеся стержни, по центру которых установлены подшипники, а ось с крыльчаткой дополнительного вентилятора жестко закреплена с нижней и верхней сторон рабочего колеса в центрах перекрещивающихся стержней, жестко закрепленных внутри его обечайки.
Лопасти рабочего колеса центробежного вентилятора выполнены в форме турбинных лопаток.
Во внутренней проточной части рабочего колеса центробежного вентилятора выполнены винтовые лопасти.
На фиг.1 показан общий вид вагона с тремя встроенными вентиляторами; на фиг.2 - общий вид устройства; на фиг.3 - центробежный вентилятор; на фиг.4 - центробежный вентилятор с турбинными лопатками, вид сверху; на фиг.5 - крепление верхнего подшипника; на фиг.6 - крепление нижнего подшипника; на фиг.7 - винтовые лопасти внутри рабочего колеса; на фиг.8 - схема воздушного потока в рабочем колесе.
Устройство для вентиляции вагонов содержит смонтированный под обшивкой крыши 1 вагона центробежный вентилятор 2, корпус 3 которого оборудован входным 4 и выходным 5 патрубками, образующими внешнюю проточную часть центробежного вентилятора 2. Рабочее колесо 6 смонтировано с возможностью вращения на оси 7 в подшипниках 8, размещенных сверху и снизу в корпусе 3. Под корпусом центробежного вентилятора 2 на опорном круге 9 в крыше 1 вагона с внутренней стороны установлен дополнительный вентилятор 10, крыльчатка 11 которого смонтирована на выступающем концевике оси 7 рабочего колеса 6 с возможностью вращения в горизонтальной плоскости. Причем корпус 3 и рабочее колесо 6 центробежного вентилятора 2 выполнены полыми с внутренней проточной частью, соединенной с проточной частью дополнительного вентилятора 10. Между верхней и нижней сторонами корпуса 3 центробежного вентилятора 2 и верхней и нижней кромками обечайки рабочего колеса 6 центробежного вентилятора 2 установлены уплотнительные элементы 12 для разделения проточных частей центробежного 2 и дополнительного 10 вентиляторов. Внутри обечайки корпуса 3 центробежного вентилятора 2 жестко закреплены перекрещивающиеся стержни 13, по центру которых установлены подшипники 8. Ось 7 с крыльчаткой 11 дополнительного вентилятора 10 жестко закреплена с нижней и верхней сторон рабочего колеса 6 в центрах перекрещивающихся стержней 14, жестко закрепленных внутри его обечайки.
Лопасти рабочего колеса 6 центробежного вентилятора 2 выполнены в форме турбинных лопаток 15.
Во внутренней проточной части рабочего колеса 6 центробежного вентилятора 2 выполнены винтовые лопасти 16.
Устройство для вентиляции вагонов работает следующим образом.
Сверху между обшивкой и крышей 1 на вагоны устанавливаются центробежные вентиляторы 2. Раструбы входных 4 и выходных 5 патрубков вмонтированы в верхние части торцевых стен вагонов и при расположении нескольких вентиляторов 2 между обшивкой на крыше 1 одного вагона сообщаются между собой. Входной патрубок 4 первого центробежного вентилятора 2 помещен в отверстие передней торцевой стены вагона, а выходной патрубок 5 последнего центробежного вентилятора 2 выходит в отверстие задней торцевой стены вагона.
В крыше 1 вагона выполнено отверстие для установки в него опорного круга 9, на котором сверху крепится корпус 3 центробежного вентилятора 2, а снизу дополнительный вентилятор 10.
Вращение рабочих колес 6 центробежных вентиляторов 2, расположенных вдоль состава, происходит от воздействия встречного воздушного потока при движении вагонов. Проточная часть каждого центробежного вентилятора 2 направлена в горизонтальной плоскости вдоль движения поезда.
Форма рабочего колеса 6 может быть в виде усеченного конуса, который с турбинными лопатками 15 вращается в усеченном конусе корпуса 3.
Вращение рабочего колеса 6 центробежного вентилятора 2 происходит в горизонтальной плоскости совместно с крыльчаткой 11 дополнительного вентилятора 10, которая жестко закреплена на оси 7 рабочего колеса 6. Внутри обечайки корпуса 3 центробежного вентилятора 2 с верхней и нижней стороны жестко закреплены перекрещивающиеся стержни 13, по центру которых установлены подшипники 8. Ось 7 с крыльчаткой 11 дополнительного вентилятора 10 и обечайкой рабочего колеса 6 вращается в подшипниках 8 в центрах перекрещивающихся стержней 14 с нижней и верхней стороны центробежного вентилятора 2.
Крыльчаткой 11 воздух поднимается (высасывается из вагона или нагнетается в вагон) во внутреннюю полость рабочего колеса, а из нее через отверстие в обшивке вагона наружу (из вагона на улицу). От осадков отверстия в обшивке на крыше 1 вагона закрыты защитными колпаками или открываемыми приводами крышками (на чертежах не показано). Проточная часть каждого дополнительного вентилятора 10 проходит через рабочие колеса 6 центробежных вентиляторов 2 перпендикулярно проточной части, вращающей рабочие колеса 6. Между верхней и нижней стенками корпуса 3 центробежного вентилятора 2 и верхней и нижней кромками обечайки рабочего колеса 6 центробежного вентилятора 2 установлены уплотнительные элементы 12 для разделения проточных частей центробежного 2 и дополнительного 10 вентиляторов. Крепление уплотнительных элементов может быть предусмотрено по периметру опорного круга 9 на нижней стенке корпуса 3 и нижней кромкой вращающего рабочего колеса 6.
Уплотнительные элементы 12, закрепленные, например, по окружности на обечайке рабочего колеса 6 и выполненные из прорезиненной ткани, не пропускают воздух из проточной части центробежного вентилятора 2 в проточную часть дополнительного вентилятора 10 и направляют его в следующий центробежный вентилятор 2 или наружу.
Поток воздуха не попадает через верхнюю часть рабочего колеса 6 в проточную часть дополнительного вентилятора 10 из-за использования уплотнений 12 на верхней стенке корпуса 3 и верхней кромке рабочего колеса 6.
Таким образом, помещение вагона вентилируется дополнительными вентиляторами 10, приводимыми в движение соответствующими центробежными вентиляторами 2.
Выходное отверстие входного патрубка 4 размещают с одной боковой стороны корпуса 3 центробежного вентилятора 2, а входное отверстие выходного патрубка 5 - с другой боковой стороны. При изменении направления движения вагона воздух будет поступать наоборот в выходной патрубок 5, а выходить во входной патрубок 4. Вращение рабочего колеса 6 будет осуществляться в одну и ту же сторону (фиг.4). Значит, дополнительный вентилятор 10 будет вентилировать вагон и выталкивать из него воздух наружу. При расположении трех вентиляторов на крыше 1 вагона (фиг.1) входной патрубок каждого последующего вентилятора соединен с выходным патрубком предыдущего вентилятора.
Проветривание помещения вагона можно усилить за счет увеличения скорости вращения центробежного вентилятора 2 и вместе с ним дополнительного вентилятора 10. При этом лопасти рабочих колес 6 заменяются турбинными лопатками 15. Скорость потока воздуха увеличивается при размещении внутри рабочего колеса 6 винтовых лопастей 16, помогающих крыльчатке 12 дополнительного вентилятора поднять воздух по винтовой линии наружу.
Возможен вариант устройства с вращением дополнительного вентилятора 10 по часовой и против часовой стрелки в зависимости от направления движения вагона. Частота вращения и напор воздушного потока может регулироваться приводными заслонками, установленными во входном 4 и выходном 5 патрубках центробежного вентилятора 2 (на чертежах не показано). Устройство может оснащаться тепловыми и охладительными установками (кондиционерами) для создания в вагоне комфортных условий для пассажиров. Летом воздух будет вытягиваться из вагона, а зимой наоборот подогреваться и поступать в вагон.
Вырабатываемая центробежным вентилятором энергия может преобразовываться установленным на оси 7 генератором в электрическую энергию, которая будет использоваться для включения и выключения кондиционеров.
Включение и выключение устройства во всех вагонах осуществляется путем открытия или закрытия приводных заслонок с одного пульта.
Эффективность устройства для вентиляции вагонов заключается в улучшении вентиляции вагонов за счет использования альтернативной энергии встречного воздушного потока движущегося вагона для вращения центробежного вентилятора, на оси которого закреплена крыльчатка дополнительного вентилятора.