Климатическая установка для кондиционирования воздухом скоростного вагона

 

Изобретение относится к оборудованию рельсовых транспортных средств, обеспечивающему комфортные условия в пассажирских вагонах, в частности, к климатической установке для кондиционирования воздухом скоростного вагона. Климатическая установка для кондиционирования воздухом скоростного вагона содержит основную магистраль, в которой последовательно установлены нагнетатель и компрессор турбокомпрессора, основной теплообменник, влагоотделитель, регулируемое дроссельное устройство, турбина турбокомпрессора и смесительная камера, сообщенная с вагоном. Установка содержит также обводную магистраль с другим регулируемым дроссельным устройством, которая соединяет вход турбокомпрессора с его выходом через упомянутую смесительную камеру. Вход обводной магистрали сообщен с атмосферой, а выход сообщен со смесительной камерой. Установка дополнительно снабжена вторым нагнетателем, установленным в основной магистрали последовательно с первым нагнетателем, двумя обратными клапанами установленными перед дроссельным устройством обводной магистрали, и конденсационным теплообменником, установленным в основной магистрали между основным теплообменником и влагоотделителем. Выход первого и вход второго нагнетателей сообщены посредством линии связи с обводной магистралью. Продувочная полость конденсационного теплообменника сообщена со смесительной камерой по входу непосредственно и по выходу при помощи линии, в которую включен высоконапорный вентилятор. Достигаемый технический результат заключается в расширении диапазона регулирования параметров кондиционируемого воздуха, повышении надежности работы установки и комфортности в вагоне. 1 ил.

Изобретение относится к оборудованию рельсовых транспортных средств, обеспечивающему комфортные условия в пассажирских вагонах, в частности, к климатической установки для кондиционирования воздухом скоростного вагона.

Известны установки для кондиционирования воздухом скоростного вагона, содержащие основную магистраль с установленным в ней нагнетателем и являющуюся продолжением этой магистрали линию отработки воздуха с включенными в нее основным теплообменником и турбокомпрессором [1].

Основным недостатком таких установок является отсутствие возможности удаления влаги из воздуха, поступающего в вагон, что ведет к снижению комфортности из-за повышенной влажности, а также недостаточная надежность из-за использования одного нагнетателя.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому объекту изобретения, принятым в качестве прототипа, является климатическая установка для кондиционирования воздухом скоростного вагона, содержащая основную магистраль, в которой последовательно установлены нагнетатель, компрессор турбокомпрессора, основной теплообменник, влагоотделитель, регулируемое дроссельное устройство, турбина турбокомпрессора и смесительная камера, сообщенная с вагоном, а также обводную магистраль с другим регулируемым дроссельным устройством, которая соединяет вход турбокомпрессора с его выходом через упомянутую смесительную камеру [2].

Основными недостатками данной установки являются малый диапазон регулирования параметров кондиционирующего воздуха, низкая надежность установки за счет использования одного нагнетателя и отсутствия режима вентиляции скоростного вагона, а в конечном итоге - недостаточные комфортные условия в пассажирских вагонах скоростных поездов.

Целью настоящего изобретения (ожидаемым техническим результатом) является создание такой конструкции климатической установка для кондиционирования воздухом скоростного вагона, которая устраняла бы недостатки известных установок и обеспечивала необходимые комфортные условия в вагонах при более высокой надежности.

Поставленная цель достигается тем, что заявляемая климатическая установка для кондиционирования воздухом вагона, содержащая основную магистраль, в которой последовательно установлены нагнетатель, компрессор турбокомпрессора, основной теплообменник, влагоделитель, регулируемое дроссельное устройство, турбина турбокомпрессора и смесительная камера, сообщенная с вагоном, а также обводную магистраль с включенным в нее другим регулируемым дроссельным устройством, которая соединяет вход турбокомпрессора с его выходом через упомянутую смесительную камеру, согласно изобретению, вход обводной магистрали сообщен с атмосферой, а выход сообщен со смесительной камерой, при этом установка дополнительно снабжена вторым нагнетателем, установленным в основной магистрали последовательно с первым нагнетателем, двумя обратными клапанами, установленными перед дроссельным устройством обводной магистрали, и конденсационным теплообменником, установленным в основной магистрали между основным теплообменником и влагоотделителем, причем выход первого и вход второго нагнетателей соединены линией связи - непосредственно с обводной магистралью перед ее дроссельным устройством, а продувочная полость конденсационного теплообменника сообщена со смесительной камерой по входу непосредственно и по выходу при помощи воздушной линии, в которую включен высоконапорный вентилятор, при этом первый обратный клапан установлен в прямом направлении на входе байпасной магистрали перед точкой подключения линии, связывающей ее с выходом первого и входом второго нагнетателей, а второй обратный клапан установлен в линии, связывающей обводную магистраль с основной магистралью на выходе второго нагнетателя в обратном по отношению к нему направлении.

В результате анализа технической и патентной информации в данной области техники не было обнаружено технических решений, которые обладали бы признаками, отличающими заявляемое техническое решение от прототипа [2]. Следовательно, заявляемый объект отвечает критерию патентоспособности "новизна".

Заявляемый объем изобретения для специалиста явным образом не следует из известного уровня техники, следовательно, он отвечает критерию патентоспособности "изобретательский уровень".

Заявляемое изобретение является "промышленно применимым", что подтверждается нижеследующим описанием изобретения со ссылками на чертеж. Изобретение может быть использовано в промышленности, в частности в рельсовых транспортных средствах для обеспечения комфортных условий в пассажирских вагонах скоростных поездов.

Сущность изобретения поясняется описанием со ссылками на чертеж, где показана принципиальная схема климатической установки для кондиционирования воздухом скоростного вагона.

Установка содержит основную магистраль 1, на входе которой установлены первый 2 и второй 3 нагнетатели воздуха из атмосферы 4, снабженные управляемыми приводами (на чертеже условно не показаны). За нагнетателями 2 и 3 в основную магистраль 1 включен турбокомпрессор 5 с "поддувом", состоящий из жестко связанных между собой общим валом и компрессора 6 и турбины 7. Выход турбокомпрессора 5 сообщен со смесительной камерой 8, выход которой сообщен с вагоном 9. В магистраль поддува 10, являющуюся продолжением магистрали 1 и расположенную между выходом компрессора 6 и входом турбины 7, последовательно включены основной теплообменник 11, конденсационный теплообменник 12, влагоотделитель 13 и регулируемое дроссельное устройство 14. Теплообменник 11 по продувочной полости сообщен со смесительной камерой 8 по входу непосредственно и по выходу при помощи воздушной линии 15, в которую включен высоконапорный вентилятор 16. Установка содержит также обводную магистраль 17, вход которой сообщен с атмосферой 4 посредством обратного клапана 18, а выход - со смесительной камерой 8 посредством регулируемого дроссельного устройства 19. В линии, связывающей обводную магистраль 17 с основной магистралью 1, установлены обратный клапан 20, выход которого соединен с выходом второго нагнетателя 3, а вход - с выходом обратного клапана 18, и линия связи 21, которая соединяет обводную магистраль 17 с выходом первого нагнетателя 2.

Работа климатической установки для кондиционирования воздухом скоростного вагона осуществляется следующим образом.

При помощи нагнетателей 2 или 3, или 2 и 3 вместе воздух из атмосферы 4 подается в основную магистраль 1, что приводит во вращение турбокомпрессор 5. При прохождении компрессора 6 турбокомпрессора 5 воздух сжимается, возрастает его давление и температура, но после прохождения воздухом основного теплообменника 11 он охлаждается воздухом скоростного напора из атмосферы 4.

Для повышение эффективности высадки влаги по влагоотделителе 13 воздух в магистрали поддува 10 дополнительно охлаждается холодным воздухом, забираемым вентилятором 16 из смесительной камеры 8.

Далее, пройдя регулируемое дроссельное устройство 14, воздух поступает на вход турбины 7, где, расширяясь, уменьшает свои давление и температуру.

После этого воздух поступает в смесительную камеру 8, в которой перед подачей в вагон 9 перемешивается для получения необходимого теплосодержания с воздухом, поступающим в смесительную камеру 8 из обводной магистрали 17, где температура воздуха выше, чем в атмосфере, за счет сжатия в нагнетателе 2.

Работа установки с использованием одновременно обоих нагнетателей 2 и 3 описана выше.

При работе одного первого нагнетателя 2 функционирование установки осуществляется аналогичным образом с достижением необходимых параметров кондиционирующего воздуха по давлению и температуре.

При работе одного второго нагнетателя 3 характеристика работы установки несколько хуже из-за отсутствия связи выхода нагнетателя 3 с обводной магистралью 17 и, следовательно, со смесительной камерой 8. В остальном функционирование установки совпадает с описанным выше. Поддержание необходимых комфортных условий в этом случае обеспечивается путем максимального использования воздуха скоростного напора путем подачи его в смесительную камеру 8 по обводной магистрали 17 через регулирующее устройство 19. Однако использование установки в таком варианте наиболее целесообразно в экстремальных условиях - при жарких погодных условиях и при движении вагона.

Следует отметить, что заявляемая климатическая установка обеспечивает достижение нового эффекта - обеспечивает режим вентиляции вагона с поддержанием необходимых параметров кондиционирующего воздуха при вышедших из строя (или отключенных) обоих нагнетателях 2 и 3. В этом случае используется воздух скоростного напора, который поступает в магистраль 17 через обратный клапан 18 и может быть направлен либо в смесительную камеру 8 и через нее в вагон 9, либо через обратный клапан 20 в магистраль 1 по вышеописанной схеме. При этом используются вентилятор 16 и теплообменник 12.

Введение в установку последовательно включенных двух нагнетателей обеспечивает расширение диапазона регулирования параметров кондиционирующего воздуха за счет раздельного управления регулируемыми приводами этих нагнетателей.

Включение в обводную магистраль двух клапанов позволяет выполнить для задачи - во-первых, отобрать воздух с повышенным давлением и температурой для смешения в смесительной камере, во-вторых, обеспечить работу установки с любым сочетанием нагнетателей, либо без них.

Введение в схему конденсационного теплообменника с охлаждением рабочего воздуха воздухом из смесительной камеры посредством его продува высоконапорным вентилятором способствует повышению комфортности в вагоне.

Поскольку изобретение обеспечивает достижение описанного выше технического результата, оно найдет применение в железнодорожном транспорте для обеспечения комфортных условий в вагонах скоростных пассажирских поездов.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки: 1. Каталог фирмы "Алекс Фридман", Австрия, 1995 г., стр. 9.

2. Журнал Англии "Passenger rail" 1996 г., июль - август, стр. 27 - 29, статья "ICE 2.2 to pioneer "green" air-conditioning" - прототип. Авторы Thitrry Riter, Kevin Cfrmody.

Формула изобретения

Климатическая установка для кондиционирования воздухом скоростного вагона, содержащая турбокомпрессор, включающий в себя компрессор и турбину, установка содержит также основную магистраль, в которой последовательно установлены нагнетатель, компрессор турбокомпрессора, основной теплообменник, влагоотделитель, регулируемое дроссельное устройство, турбина турбокомпрессора и смесительная камера, сообщенная с вагоном, а также обводную магистраль с включенным в нее другим регулируемым дроссельным устройством, которая соединяет вход турбокомпрессора с его выходом через упомянутую смесительную камеру, отличающаяся тем, что вход обводной магистрали сообщен с атмосферой, а выход сообщен со смесительной камерой, при этом установка дополнительно снабжена вторым нагнетателем, установленным в основной магистрали последовательно с первым нагнетателем, двумя обратными клапанами, установленными перед дроссельным устройством обводной магистрали, и конденсационным теплообменником, установленным в основной магистрали между основным теплообменником и влагоотделителем, причем выход первого и вход второго нагнетателей соединены линией связи непосредственно с обводной магистралью перед ее дроссельным устройством, а продувочная полость конденсационного теплообменника сообщена со смесительной камерой по входу непосредственно и по выходу при помощи воздушной линии, в которую включен высоконапорный вентилятор, при этом первый обратный клапан установлен в прямом направлении на входе обводной магистрали перед точкой подключения линии, связывающей ее с выходом первого и входом второго нагнетателей, а второй обратный клапан установлен в линии, связывающей обводную магистраль с основной магистралью на выходе второго нагнетателя в обратном по отношению к нему направлении.

РИСУНКИ

Рисунок 1