Система отопления и вентиляции вагона метро
Владельцы патента RU 2341391:
Общество с ограниченной ответственностью "Яуза-Моторс" (RU)
Федеральное Государственное унитарное предприятие "Государственное научно-производственное предприятие "Сплав" (RU)
Изобретение относится к транспорту, в частности к системам отопления и вентиляции вагонов метро. Система отопления и вентиляции содержит воздуховоды, распределительный блок, заслонку, ось, фильтр, вентилятор, нагревательные элементы. Фильтр размещен в цилиндрическом корпусе, на входе фильтра смонтирован приемный патрубок. Нагревательные элементы выполнены кольцевыми, оребренными и тандемно расположены в цилиндрическом аэродинамическом насадке. Во входной части распределительного блока размещена профильная заслонка с возможностью поворота вокруг оси. Распределительный блок снабжен продольными выходными патрубками и расположен над дверным проемом, а вертикальные воздуховоды - симметрично по обеим сторонам дверного проема. В нижней части салона размещены горизонтальные воздуховоды, в передних стенках которых выполнены продольные окна под углом 31-41°, а задние стенки выполнены под углом так, что отношение площади торцевого сечения воздуховода составляет 0,2-0,35 площади его входного поперечного сечения. Технический результат заключается в обеспечении комфортных условий пребывания пассажиров в вагоне метро. 3 з.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к транспорту, в частности к устройствам вентиляции и подогрева воздуха вагонов метро.
Известно устройство подачи приточного воздуха и забора рециркуляционного воздуха в пассажирском железнодорожном вагоне с системой кондиционирования, содержащее климатическую установку (включающую фильтр, вентилятор, нагревательные элементы) с напорным воздуховодом, связанные с последним воздуховоды, расположенные вдоль вагона и линии рециркуляции, сообщенные с входом климатической установки, и снабженное воздухораспределителем, воздуховоды выполнены допускающими изменения направления движения воздуха по ним в зависимости от режима вентиляции, причем один воздуховод выполнен в виде верхнего воздуховода, сообщенного с верхним уровнем вагона, а другой - в виде боковых коробов, сообщенных с нижним уровнем вагона, при этом к воздухораспределителю подключены напорный воздуховод климатической установки, верхний воздуховод, боковые короба и линии рециркуляции, а воздухораспределитель выполнен с возможностью синхронного изменения направления движения воздуха по воздуховодам при изменении режима вентиляции, воздухораспределитель выполнен в виде корпуса и установленной внутри него на поворотной оси заслонки, имеющей два фиксированных положения, причем корпус представляет собой полый параллелепипед, поворотная ось установлена в противоположных стенках параллелепипеда, вторая пара противоположных сторон параллелепипеда сообщена соответственно с напорным воздуховодом климатической установки и линиями рециркуляции, а третья пара противоположных сторон сообщена соответственно с верхним воздуховодом и боковыми коробами (см. патент РФ № 2254252, опубл. 20.06.2005, БИ № 17), принятый авторами за прототип.
Такая конструкция устройства позволяет осуществлять подачу приточного воздуха и забора рециркуляционного воздуха в пассажирском вагоне железнодорожного транспорта, в том числе циркуляции воздуха в полуоткрытых купе салонных вагонов.
Однако такая конструкция устройства малоэффективна при функционировании в зимне-летних условиях эксплуатации вагонов метро, имеющих большое количество широких, часто открывающихся дверей для выхода и входа пассажиров, и не обеспечивает требуемую циркуляцию воздуха при полной загрузке салона.
К причинам, препятствующим достижению указанного ниже технического результата при использовании известного устройства подачи приточного воздуха и забора рециркуляционного воздуха в пассажирском вагоне, принятого авторами за прототип, относится то, что циркуляция воздуха обеспечивается в полуоткрытых купе салонных вагонов пассажирского железнодорожного транспорта, при этом, как показывает практика, не обеспечивается эффективное функционирование в зимне-летних условиях эксплуатации (не выполняются санитарные нормы) вагонов метро, имеющих большое количество широких, часто открывающихся дверей для выхода и входа пассажиров, и не обеспечивается требуемая циркуляция воздуха при полной загрузке салона.
Таким образом, задачей данного технического решения (прототипа) является подача приточного воздуха и забора рециркуляционного воздуха в пассажирском вагоне железнодорожного транспорта, в том числе циркуляции воздуха в полуоткрытых купе салонных вагонов без обеспечения эффективного функционирования в зимне-летних условиях эксплуатации вагонов метро, имеющих большое количество широких дверных проемов, часто открывающихся дверей для входа и выхода пассажиров, требуемой циркуляции воздуха при полной загрузке салона.
Общими признаками с предлагаемой авторами системой отопления и вентиляции вагона метро являются воздуховоды, распределительный блок, заслонка, ось, фильтр, вентилятор, нагревательные элементы.
В отличие от прототипа, в предлагаемой авторами системе отопления и вентиляции вагона метро фильтр размещен в цилиндрическом корпусе, на входе фильтра смонтирован приемный патрубок, нагревательные элементы выполнены кольцевыми, оребренными и тандемно расположены в цилиндрических аэродинамических насадках, во входной части распределительного блока размещена профильная заслонка с возможностью поворота вокруг оси, при этом распределительный блок снабжен продольными выходными патрубками и расположен над дверным проемом, а вертикальные воздуховоды - симметрично по обеим сторонам дверного проема, в нижней части салона размещены горизонтальные воздуховоды, в передних стенках которых выполнены продольные окна под углом 31-41°, а задние стенки выполнены под углом так, что отношение площади торцевого сечения воздуховода составляет 0,2-0,35 площади его входного поперечного сечения.
В частных случаях, то есть в конкретных формах выполнения, изобретение характеризуется следующими признаками:
- нагревательные элементы расположены в цилиндрических аэродинамических насадках группами на равных расстояниях между собой,
- расстояние между оребренной поверхностью нагревательных элементов и внутренней поверхностью аэродинамического насадка составляет не менее 0,1 его внутреннего диаметра,
- корпус выполнен с возможностью размещения двух фильтров, снабжен двумя приемными патрубками и разделен воздухонепроницаемой перегородкой.
Именно это позволяет сделать вывод о наличии причинно-следственной связи между совокупностью существенных признаков заявленного технического решения и достигаемым техническим результатом.
Указанные признаки, отличительные от прототипа и на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны, во всех случаях достаточны.
Задачей предлагаемого изобретения является обеспечение эффективного функционирования в зимне-летних условиях эксплуатации вагонов метро, имеющих большое количество широких дверных проемов, часто открывающихся дверей для входа и выхода пассажиров, требуемой циркуляции воздуха при полной загрузке салона.
Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что в известной системе отопления и вентиляции, содержащей воздуховоды, распределительный блок, заслонку, ось, фильтр, вентилятор, нагревательные элементы, особенность заключается в том, что фильтр размещен в цилиндрическом корпусе, на входе фильтра смонтирован приемный патрубок, нагревательные элементы выполнены кольцевыми, оребренными и тандемно расположены в цилиндрическом аэродинамическом насадке, во входной части распределительного блока размещена профильная заслонка с возможностью поворота вокруг оси, при этом распределительный блок снабжен продольными выходными патрубками и расположен над дверным проемом, а вертикальные воздуховоды - симметрично по обеим сторонам дверного проема, в нижней части салона размещены горизонтальные воздуховоды, в передних стенках которых выполнены продольные окна под углом 31-41°, а задние стенки выполнены под углом так, что отношение площади торцевого сечения воздуховода составляет 0,2-0,35 площади его входного поперечного сечения.
Новая совокупность конструктивных элементов, а также наличие связей между ними позволяет, в частности, за счет
установки приемного патрубка на входе фильтра направить поток воздуха в фильтр и создать равномерное поле скоростей на его поверхности,
размещения фильтра в цилиндрическом корпусе упростить конструкцию устройства, обеспечить требуемые характеристики воздушного потока,
выполнения нагревательных элементов кольцевыми, оребренными и тандемного расположения в цилиндрических аэродинамических насадках значительно повысить теплоотдачу системы подогрева и обеспечить быстрое регулирование температуры в салоне вагона метро,
размещения во входной части распределительного блока профильной заслонки с возможностью поворота вокруг оси обеспечить требуемое распределение потока воздуха по продольным выходным патрубкам и вертикальным воздуховодам,
снабжения распределительного блока продольными выходными патрубками и расположения над дверным проемом, а вертикальных воздуховодов - симметрично по обеим сторонам дверных проемов обеспечить требуемое распределение потока воздуха по салону вагона, сократить протяженность воздуховодов и повысить плотность компоновки системы отопления и вентиляции вагона,
размещения в нижней части салона горизонтальных воздуховодов, в передних стенках которых выполнены продольные окна под углом 31-41°, а задние стенки выполнены под углом так, что отношение площади торцевого сечения воздуховода составляет 0,2-0,35 площади его входного поперечного сечения, обеспечить требуемое распределение потока воздуха по салону вагона.
Признаки, характеризующие изобретение в конкретных формах выполнения, позволяют, в частности, за счет
расположения нагревательных элементов в цилиндрических аэродинамических насадках группами на равных расстояниях между собой обеспечить равномерность температурного поля в зоне нагрева и повысить удобство при ремонте и обслуживании системы отопления и вентиляции,
выбора расстояния между оребренной поверхностью нагревательных элементов и внутренней поверхностью аэродинамического насадка, составляющего не менее 0,1 его внутреннего диаметра, снизить температуру нагрева поверхности аэродинамического насадка и соответственно потери тепла, тем самым повысить скорость нагрева воздуха и обеспечить быстрое регулирование температуры в салоне вагона метро,
выполнения корпуса с возможностью размещения двух фильтров, снабжения двумя приемными патрубками и разделения воздухонепроницаемой перегородкой сократить протяженность воздуховодов и повысить плотность компоновки системы отопления и вентиляции вагона.
Признаки, отличающие предлагаемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях и не известны из уровня техники в процессе проведения патентных исследований, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию «новизна».
Исследуя уровень техники в ходе проведения патентного поиска по всем видам сведений, доступных в странах бывшего СССР и зарубежных странах, обнаружено, что предлагаемое техническое решение явным образом не следует из известного на сегодня уровня техники, следовательно, можно сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».
Сущность изобретения заключается в том, что система отопления и вентиляции вагона метро, содержащая воздуховоды, распределительный блок, заслонку, ось, фильтр, вентилятор, нагревательные элементы, в отличие от прототипа, согласно изобретению на входе фильтра смонтирован приемный патрубок, фильтр размещен в цилиндрическом корпусе, нагревательные элементы выполнены кольцевыми, оребренными и тандемно расположены в цилиндрических аэродинамических насадках, во входной части распределительного блока размещена профильная заслонка с возможностью поворота вокруг оси, при этом распределительный блок снабжен продольными выходными патрубками и расположен над дверным проемом, а вертикальные воздуховоды - симметрично по обеим сторонам дверного проема, в нижней части салона размещены горизонтальные воздуховоды, в передних стенках которых выполнены продольные окна под углом 31-41°, а задние стенки выполнены под углом так, что отношение площади торцевого сечения воздуховода составляет 0,2-0,35 площади его входного поперечного сечения.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлен общий вид системы отопления и вентиляции вагона метро, на фиг.2 - схема расположения нагревательных элементов, на фиг.3 - горизонтальный воздуховод, виды сверху и сбоку.
Предлагаемая система отопления и вентиляции вагона метро содержит приемный патрубок 1, фильтр 2, размещенный в цилиндрическом корпусе 3, вентилятор 4, нагревательные элементы 5, нагревательные элементы 5 выполнены кольцевыми, оребренными и тандемно расположены в цилиндрическом аэродинамическом насадке 6, распределительный блок 7, профильную заслонку 8, ось 9, вертикальные 10 и горизонтальные 11 воздуховоды, распределительный блок 7 снабжен продольными выходными патрубками 12, переходниками 13 и расположен над дверным проемом Дп, вертикальные воздуховоды 10 - симметрично по обеим сторонам дверного проема Дп, в нижней части салона размещены горизонтальные воздуховоды 11, в передних стенках 14 которых выполнены продольные окна 15 под углом 31-41°, а задние стенки 16 выполнены под углом так, что отношение площади торцевого сечения Sт воздуховода 11 составляет 0,2-0,35 площади его входного поперечного сечения Sп.
В частных случаях, то есть в конкретных формах исполнения системы отопления и вентиляции вагона метро, нагревательные элементы 5 расположены в цилиндрическом аэродинамическом насадке 6 группами на равных расстояниях L между собой, расстояние l между оребренной поверхностью нагревательных элементов 5 и внутренней поверхностью цилиндрического аэродинамического насадка 6 выбрано не менее 0,1 его внутреннего диаметра d, корпус выполнен с возможностью размещения двух фильтров 2, снабжен двумя приемными патрубками 1 и разделен воздухонепроницаемой перегородкой 17.
Вышеописанное устройство работает следующим образом.
Наружный воздух подают через приемный патрубок 1 в фильтр 2, размещенный в цилиндрическом корпусе 3, очищенный воздух вентилятором 4 через аэродинамический насадок 6 подают далее в распределительный блок 7, затем поток воздуха в режиме "Вентиляция" направляют посредством профильной заслонки 8 на оси 9 на продольные выходные патрубки 12. При работе системы в режиме "Отопление" включают нагревательные элементы 5, размещенные в аэродинамическом насадке 6, наружный воздух подают через приемный патрубок 1 в фильтр 2, размещенный в цилиндрическом корпусе 3, очищенный воздух вентилятором 4 подают через аэродинамический насадок 6, в котором воздух нагревают кольцевыми, оребренными, тандемно расположенными нагревательными элементами 5, и затем теплый воздух направляют посредством профильной заслонки 8 на оси 9 через распределительный блок 7 на вертикальные воздуховоды 10 и расположенные в нижней части салона вагона сопряженные с ними горизонтальные воздуховоды 11 через продольные окна 15 в передних стенках 14 в салон вагона под углом 31-41°.
Выполнение системы отопления и вентиляции вагона метро в соответствии с изобретением позволяет обеспечить эффективное функционирование в зимне-летних условиях эксплуатации вагонов метро, имеющих большое количество широких дверных проемов, часто открывающихся дверей для входа и выхода пассажиров, требуемую циркуляцию воздуха при полной загрузке салона. Таким образом, предлагаемое техническое решение может быть использовано при разработке систем отопления и вентиляции современных вагонов метро, обеспечивая комфортные условия пребывания пассажиров в салоне вагона.
Указанный положительный эффект подтвержден испытаниями опытных образцов, выполненных в соответствии с изобретением.
В настоящее время разработана конструкторская документация и намечено серийное производство.
1. Система отопления и вентиляции вагона метро, включающая воздуховоды, распределительный блок, заслонку, ось, фильтр, вентилятор, нагревательные элементы, отличающаяся тем, что фильтр размещен в цилиндрическом корпусе, на входе фильтра смонтирован приемный патрубок, нагревательные элементы выполнены кольцевыми, оребренными и тандемно расположены в цилиндрическом аэродинамическом насадке, во входной части распределительного блока размещена профильная заслонка с возможностью поворота вокруг оси, при этом распределительный блок снабжен продольными выходными патрубками и расположен над дверным проемом, а вертикальные воздуховоды - симметрично по обеим сторонам дверного проема, в нижней части салона размещены горизонтальные воздуховоды, в передних стенках которых выполнены продольные окна под углом 31-41°, а задние стенки выполнены под углом так, что отношение площади торцевого сечения воздуховода составляет 0,2-0,35 площади его входного поперечного сечения.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что нагревательные элементы расположены в цилиндрическом аэродинамическом насадке группами на равных расстояниях между собой.
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что расстояние между оребренной поверхностью нагревательных элементов и внутренней поверхностью цилиндрического аэродинамического насадка составляет не менее 0,1 его внутреннего диаметра.
4. Система по п.1, отличающаяся тем, что цилиндрический корпус выполнен с возможностью размещения двух фильтров, снабжен двумя приемными патрубками и разделен воздухонепроницаемой перегородкой.
