Устройство для разогрева смерзшегося груза в вагоне
Владельцы патента RU 2395444:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) (RU)
Изобретение относится к области погрузочно-разгрузочных работ, а именно к системам обогрева при размораживании. Устройство для разогрева смерзшегося груза в вагоне (1) состоит из боковых стенок, пола и нагревательных элементов. На боковых сторонах и полу вагона друг за другом закреплены теплоизоляционный и экранирующий материалы. К экранирующему материалу закреплены нагревательные элементы в форме электронагревательного кабеля (4) с шагом укладки 75-79 см, мощностью не менее 15 кВт, параллельно подключенные к источнику тока с напряжением 50 Вт. Нагревательные кабели защищены металлическим экраном (6) толщиной не более 3-5 мм. Техническим результатом является повышение качества разогрева и упрощение конструкции. 2 ил., 2 табл.
Изобретение относится к области погрузочно-разгрузочных работ, а именно к системам обогрева при размораживании, и может быть использовано для разогрева смерзшегося груза в вагоне с более эффективным использованием затрачиваемой электроэнергии, предназначенной для разогрева смерзшегося груза в вагоне.
Известно устройство для разогрева смерзшегося груза в вагоне, содержащее основание, верхние ряды электрических нагревателей, установленные своими теплоизлучающими поверхностями с правой и с левой сторон у внешних поверхностей нижних частей боковых сторон вагона со смерзшимся грузом, установленного своими колесными парами на рельсовом пути, расположенном на основании между внутренними боковыми стенками ограждения, и нижние ряды электрических нагревателей, наклонно установленные своими теплоизлучающими поверхностями с правой и с левой сторон к внешней поверхности дна вагона со смерзшимся грузом, установленного своими колесными парами на рельсовом пути, расположенном на основании между внутренними боковыми стенками ограждения, отличающееся тем, что оно снабжено теплоотражателями, выполненными в виде пустотелых усеченных прямых круговых конусов, установленными своими внутренними полостями над верхними и нижними электрическими нагревателями, закрепленными своими меньшими основаниями пустотелых усеченных прямых круговых конусов на внутренних боковых стенках ограждения и наклонно расположенными своими раструбами к внешним поверхностям нижних частей боковых сторон и к внешней поверхности дна вагона со смерзшимся грузом, установленного своими колесными парами на рельсовом пути, расположенном на основании между внутренними боковыми стенками ограждения. [патент РФ №70240, автор Жехованов В.Б., МПК B65G 69/20, опубл. 20.01.2008, БИ №2).
Недостатком данного изобретения является его сложная конструкция.
Известно устройство для разогрева смерзшегося груза в вагонах, содержащее основание, рельсовый путь, расположенный на основании, верхние источники тепловой энергии и нижние ряды источников тепловой энергии, установленные на стойках и расположенные с правой и с левой стороны установленного на рельсовом пути вагона со смерзшимся грузом, отличающееся тем, что верхние источники тепловой энергии установлены на стойках с правой и левой стороны установленного на рельсовом пути вагона со смерзшимся грузом и выполнены в виде рядов электрических нагревателей, расположенных своими теплоизлучающими поверхностями у поверхностей нижних частей внешних боковых сторон установленного на рельсовом пути вагона со смерзшимся грузом, а нижние ряды источников тепловой энергии выполнены в виде электрических нагревателей, наклонно установленных своими теплоизлучающими поверхностями к внешней поверхности дна установленного на рельсовом пути вагона со смерзшимся грузом (патент №54363, авторы - Антонянц Геннадий Райкович, Жехованов Виктор Борисович, МПК B65G 69/20, опубл. 27.06.2006, БИ №18).
Недостатками выше указанного устройства является его сложная конструкция и низкое качество разогрева.
Техническим результатом является повышение качества разогрева при отрицательных температурах и упрощение конструкции.
Технический результат достигается тем, что в «устройство для разогрева смерзшегося груза в вагоне, состоящее из боковых стенок пола и нагревательных элементов, дополнительно введен теплоизоляционный (пенофол, пробка, пелопропилен, стекловата или им подобный) и экранирующий (фольга или мелкоячеистая сетка) материал, которые друг за другом закреплены на боковых сторонах и полу вагона, а к экранирующему материалу закреплены нагревательные элементы в форме электронагревательного кабеля с шагом укладки 75-79 см, мощностью не менее 15 кВт и параллельно подключены к источнику тока с напряжением 50 Вт, причем нагревательные кабели защищены металлическим экраном толщиной не более 3-5 мм.
Упрощение конструкции достигается сокращением арсенала технических средств, необходимых для получения технического результата, а повышение качества разогрева достигается за счет равномерного и более быстрого разогрева массива смерзшегося груза. Без теплоизолирующего экрана в воздух уходит около 30% тепла, а в груз лишь около 70%, применение же специального материала позволяет существенно изменить это соотношение и значительно повышает экономичность системы. Теплоизоляция выполняет двойную функцию - в процессе перевозки она в некоторой степени защищает груз от проникновения холодного воздуха извне и препятствует еще большему его смерзанию
На фиг.1 представлена принципиальная схема вагона с устройством для разогрева смерзшихся грузов, на фиг.2 - принципиальная схема расположения нагревателя.
Устройство для разогрева смерзшегося груза в вагоне содержит: вагон со смерзшимся грузом - 1; теплоизоляционный материал, прикрепленный к стенкам полувагона - 2; экранирующий материал, закрепленный на теплоизоляции - 3; электронагревательный кабель - 4; монтажную лента, на которой крепится кабель - 5; металлический экран - 6. Устройство для разогрева смерзшегося груза в вагонах работает следующим образом: по прибытии на станцию состава из вагонов, оборудованных устройствами для разогрева смерзшегося груза, каждый вагон поочередно подключается к источнику электропитания. При этом основным нагревательным элементом является электронагревательный кабель 4, который в зависимости от температуры наружного воздуха при силе тока в 300 А разогревает груз до такой температуры, при которой возможно производить максимально легкую выгрузку насыпного груза на вагоноопрокидывателе без риска того, что некоторая значительная часть груза останется примерзшей к стенкам кузова. Кабель равномерно укладывают по всему периметру стенок и пола полувагона с шагом укладки 75-79 см. При таком шаге обеспечивается максимально равномерный прогрев всего монолита смерзшегося груза.
| Таблица 1 | |||||
| Технические характеристики кабеля: | |||||
| Тип кабеля | Количество проводников | Длина кабеля | Погонная мощность | Эксплутационное напряжение | Шаг укладки |
| Резистивный | Два | 200 м | 25 Вт/м | 50 Вт | 0,51 м |
Энергия обогрева идет только на смерзшийся груз, не распространяясь в окружающую среду, так как с внутренней стороны кузова вагона на его боковых сторонах и днище жестко закреплен слой теплоизоляционного материала (пенофол, пробка, пелопропилен, стекловата или им подобный) 2, который не позволяет выходить теплу, которое излучает электронагревательный кабель в окружающую среду. Так как теплоизоляционный материал является недостаточно жестким, то на него сверху крепятся экранирующие листы (фольга или мелкоячеистая сетка) 3, которые предохраняют кабель от вдавливания в теплоизолятор и последующего перегрева. На электронагревательный кабель вплотную крепится металлический экран 6, выполненный из стали или жести толщиной не менее 3-5 мм, который одновременно защищает кабель от повреждения в процессе погрузки груза и служит проводником тепла, усиливая нагревательное действие кабеля. Тепловая энергия, выделенная нагревательным кабелем, проходит через смерзшийся груз, который при 1 своем нагревании выделяет капли воды, превращающиеся затем в пар. Образовавшийся пар, проходя через смерзшийся груз, разогревает и разрушает его. После разогрева смерзшегося груза в вагоне последний отправляют на вагоноопрокидыватель, а на его место устанавливают следующий вагон со смерзшимся грузом, и весь процесс разогрева смерзшегося груза повторяется.
В таблице 2 рассмотрена зависимость времени разогрева вагона со смерзшимся грузом от температуры наружного воздуха. В качестве примера взят полувагон модели 12-9045 (глуходонный).
| Таблица 2 | |||||
| Зависимость времени разогрева вагона со смерзшимся грузом от температуры наружного воздуха и силы тока, подаваемой в кабель | |||||
| Температура наружного воздуха (°С) | Энергия, необходимая на обогрев смерзшегося груза (кДж) | Сила тока (А) | Эксплутационное напряжение (Вт) (const) | Мощность нагревате льного кабеля (кВт) |
Время, необходимое на разогрев, мин |
| -40 | 47,2 | 300 | 50 | 15 | 52,46 |
| -30 | 35,1 | 300 | 50 | 15 | 39,35 |
| -20 | 23,6 | 300 | 50 | 15 | 26,23 |
| -10 | 11,8 | 300 | 50 | 15 | 13,11 |
| -5 | 5,9 | 300 | 50 | 15 | 6,55 |
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет регулировать скорость разогрева вагона в зависимости от силы тока в интервале температур от -40 до -5°С, что обеспечивает более быстрый разогрев вагона со смерзшимся грузом.
Устройство для разогрева смерзшегося груза в вагоне, состоящее из боковых стенок, пола и нагревательных элементов, отличающееся тем, что в устройство дополнительно введены теплоизоляционный и экранирующий материалы, которые друг за другом закреплены на боковых сторонах и полу вагона, а к экранирующему материалу закреплены нагревательные элементы в форме электронагревательного кабеля с шагом укладки 75-79 см, мощностью не менее 15 кВт, и параллельно подключены к источнику тока с напряжением 50 Вт, причем нагревательные кабели защищены металлическим экраном толщиной не более 3-5 мм.
