RU218050U1

RU218050U1 - HEATING AND AIR CONDITIONING HEATER

Info

Publication number: RU218050U1
Application number: RU2023101352U
Authority: RU
Inventors: Артур Юрьевич Орлов; Дмитрий Николаевич Денисов; Дмитрий Евгеньевич Дубровин
Original assignee: Артур Юрьевич Орлов; Дмитрий Николаевич Денисов; Дмитрий Евгеньевич Дубровин
Filing date: 2023-01-23
Publication date: 2023-05-04

Abstract

Полезная модель относится к оборудованию воздушного отопления, устанавливаемого в систему отопления и кондиционирования воздуха железнодорожного транспорта. Калорифер содержит корпус с проточным трактом. Внутри корпуса установлены электроизолированные высоковольтный и низковольтный нагревательные модули, содержащие электронагревательные элементы в виде ТЭНов, выполненные с возможностью подключения к контакторам высоковольтной и низковольтной магистрали соответственно 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

The utility model relates to air heating equipment installed in the heating and air conditioning system of railway transport. The heater contains a housing with a flow path. Electrically insulated high-voltage and low-voltage heating modules are installed inside the housing, containing electric heating elements in the form of heating elements, made with the ability to connect to the contactors of the high-voltage and low-voltage mains, respectively, 8 c.p. f-ly, 3 ill.

Description

Область техники, к которой относится полезная модельField of technology to which the utility model belongs

Полезная модель относится к оборудованию воздушного отопления, устанавливаемого в систему отопления и кондиционирования воздуха железнодорожного транспорта, предназначенного для нагрева воздуха и поддержания заданной температуры внутри закрытых объемов, например, в пассажирских вагонах поездов или электропоездов.The utility model relates to air heating equipment installed in the heating and air conditioning system of railway transport, designed to heat air and maintain a predetermined temperature inside closed volumes, for example, in passenger cars of trains or electric trains.

Уровень техникиState of the art

Известен калорифер, содержащий корпус с проточным трактом. Внутри корпуса размещены изолированные высоковольтные нагревательные модули, состоящие из тепловыделяющих секций, выполненных в виде игольчатых нагревательных элементов, установленных на изолированном каркасе и объединенных в зигзагообразную нить накаливания. Калорифер снабжен защитным устройством, выполненным из двух металлических решеток, установленных между нагревательными модулями (Патент № RU 139007, МПК F24Н 3/00, опубл. 27.03.2014).Known heater containing a housing with a flow path. Insulated high-voltage heating modules are placed inside the case, consisting of heat-generating sections made in the form of needle-shaped heating elements mounted on an insulated frame and combined into a zigzag filament. The heater is equipped with a protective device made of two metal grids installed between the heating modules (Patent No. RU 139007, IPC F24N 3/00, published on 03/27/2014).

Недостатком известного калорифера является высокая тепловая инерционность и, как следствие, отсутствие возможности поддержания температуры приточного воздуха в определенном нормативными документами диапазоне, особенно в переходный осенне-весенний период. Это обусловлено тем, что калорифер содержит только высоковольтные нагревательные модули, работающие под напряжением более 1000 В, обладающие высокой производительностью и высокой инертностью остывания после отключения, приводящей к перегреву приточного воздуха. Кроме того, работа калорифера в таком режиме снижает ресурс высоковольтных электронагревателей и высоковольтных силовых контакторов подключения.The disadvantage of the known air heater is the high thermal inertia and, as a result, the inability to maintain the supply air temperature in the range specified by regulatory documents, especially in the transitional autumn-spring period. This is due to the fact that the air heater contains only high-voltage heating modules operating at a voltage of more than 1000 V, which have high performance and high cooling inertia after shutdown, leading to overheating of the supply air. In addition, the operation of the heater in this mode reduces the life of high-voltage electric heaters and high-voltage power connection contactors.

Наиболее близким по технической сущности является калорифер, содержащий корпус с проточным трактом. Внутри корпуса расположены тепловыделяющие секции. Каждая тепловыделяющая секция образована панелями из изоляционного материала, между которыми установлены ряды электронагревательных элементов, электроизолированных от корпуса. Причем нагревательные элементы тепловыделяющих секций выполнены в виде ТЭНов (Патент № RU 44374, МПК F24H 3/04, опубл. 10.03.2005 г.).The closest in technical essence is a heater containing a housing with a flow path. The heat-producing sections are located inside the case. Each heat-producing section is formed by panels of insulating material, between which rows of electric heating elements are installed, electrically insulated from the housing. Moreover, the heating elements of the fuel sections are made in the form of heating elements (Patent No. RU 44374, IPC F24H 3/04, published on March 10, 2005).

Известная конструкция характеризуется высокой тепловой инерционностью, обусловленной медленным разогревом и охлаждением трубчатых электронагревательных элементов, а, следовательно, воздуха, выходящего из калорифера, а также низкой эксплуатационной надежностью.The known design is characterized by high thermal inertia due to the slow heating and cooling of the tubular electric heating elements, and, consequently, the air leaving the heater, as well as low operational reliability.

Раскрытие сущности полезной моделиDisclosure of the essence of the utility model

Калориферы являются основным устройством обогрева для пассажирских железнодорожных вагонов с воздушным отоплением. Выход из строя калорифера в зимний период является критической неисправностью, которую невозможно устранить на маршруте движения (только на стоянках и пунктах оборота), поэтому основная задача, которая решалась при создании полезной модели - создание калорифера с хорошими эксплуатационными характеристиками и эксплуатационным ресурсом.Heaters are the main heating device for passenger rail cars with air heating. The failure of the heater in the winter is a critical malfunction that cannot be eliminated on the route (only at parking lots and turnover points), so the main task that was solved when creating the utility model was to create a heater with good performance characteristics and operational life.

Технический результат - повышение эффективности поддержания температурного режима в вагоне за счет возможности использования нагревательных модулей, состоящих из электронагревательных элементов в виде ТЭНов, с разным напряжением питания, которые включаются в зависимости от температуры наружного воздуха и необходимых для поддержания температур в помещении.EFFECT: increasing the efficiency of maintaining the temperature regime in the car due to the possibility of using heating modules consisting of electric heating elements in the form of heating elements with different supply voltages, which are switched on depending on the outside temperature and the temperatures required to maintain the room temperature.

Указанный технический результат достигается тем, что в корпусе калорифера установлены электроизолированные высоковольтный и низковольтный нагревательные модули, содержащие электронагревательные элементы в виде ТЭНов, выполненные с возможностью подключения к высоковольтной и низковольтной магистралям железнодорожного вагона соответственно.The specified technical result is achieved by the fact that electrically insulated high-voltage and low-voltage heating modules are installed in the heater housing, containing electric heating elements in the form of heating elements, made with the ability to connect to the high-voltage and low-voltage mains of the railway car, respectively.

При этом согласно полезной модели, электронагревательные элементы выполнены с возможностью работы под разным напряжением питания: высоковольтного нагревательного модуля - более 1000 В, низковольтного нагревательного модуля - 220 В/380 В.At the same time, according to the utility model, the electric heating elements are designed to operate at different supply voltages: a high-voltage heating module - more than 1000 V, a low-voltage heating module - 220 V/380 V.

При этом согласно полезной модели, каждый нагревательный модуль состоит по меньшей мере из одной тепловыделяющей секции, выполненной в виде каркаса, образованного панелями из изолирующего материала, на котором закреплены электронагревательные элементы, последовательно соединенные между собой перемычками с образованием электроцепи нагрева.At the same time, according to the utility model, each heating module consists of at least one heat-generating section made in the form of a frame formed by panels of insulating material, on which electric heating elements are fixed, connected in series by jumpers to form a heating circuit.

При этом согласно полезной модели, электронагревательные элементы каждой тепловыделяющей секции выполнены прямолинейными и расположены рядами параллельно друг другу в шахматном порядке.At the same time, according to the utility model, the electric heating elements of each heat-generating section are made straight and arranged in rows parallel to each other in a checkerboard pattern.

При этом согласно полезной модели, крепление электронагревательных элементов в панелях выполнено с помощью электроизоляционных муфт.At the same time, according to the utility model, the fastening of the electric heating elements in the panels is made using electrically insulating sleeves.

При этом согласно полезной модели, один конец электроцепи, образованной электронагревательными элементами, заземлен, ко второму концу подключен кабель от силового контактора источника питания.At the same time, according to the utility model, one end of the electrical circuit formed by the electric heating elements is grounded, a cable from the power source power contactor is connected to the second end.

Поддержание заданной температуры является одной из важнейших характеристик электронагревательных устройств для пассажирских вагонов поездов и электропоездов.Maintaining the set temperature is one of the most important characteristics of electric heating devices for passenger cars of trains and electric trains.

Система отопления и кондиционирования железнодорожного вагона содержит датчики температуры воздуха, устанавливаемые в воздуховоде и в помещениях вагона. В штатном режиме работы системы в пассажирских железнодорожных вагонах с кондиционированием при снижении температуры воздуха, автоматически происходит включение нужного нагревательного модуля.The heating and air conditioning system of a railway car contains air temperature sensors installed in the air duct and in the car rooms. In the normal mode of operation of the system in passenger railway cars with air conditioning, when the air temperature drops, the required heating module is automatically switched on.

Высоковольтные и низковольтные модули имеют разную скорость нагрева и разное время остывания. В зависимости от температуры воздуха в вагоне и/или воздуховоде, в осенне-весенний (переходный) период автоматика выбирает для включения низковольтный нагревательный модуль. В случае, если для нагрева воздуха низковольтного модуля недостаточно, то автоматически подключается высоковольтный модуль. В зимний период при низких температурах для нагрева используются сначала высоковольтный модуль, который после нагрева воздуха до заданной температуры отключается, и подключается низковольтный модуль для поддержания заданной температуры. Таким образом, достигается эффективность поддержания температурного режима в вагоне.High voltage and low voltage modules have different heating rates and different cooling times. Depending on the air temperature in the car and/or the air duct, during the autumn-spring (transitional) period, the automation selects the low-voltage heating module for switching on. If the low-voltage module is not enough to heat the air, the high-voltage module is automatically connected. In winter, at low temperatures, the high-voltage module is first used for heating, which, after heating the air to the set temperature, is turned off, and the low-voltage module is connected to maintain the set temperature. Thus, the efficiency of maintaining the temperature regime in the car is achieved.

При этом попеременное подключение высоковольтного и низковольтного нагревательных модулей снижает нагрузку на электронагреватели и силовые контакторы подключения к высоковольтной и низковольтной магистралям железнодорожного вагона соответственно. Тем самым, достигается повышение эксплуатационной надежности.In this case, the alternate connection of high-voltage and low-voltage heating modules reduces the load on the electric heaters and power contactors connected to the high-voltage and low-voltage lines of the railway car, respectively. Thus, an increase in operational reliability is achieved.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Полезная модель поясняется графическими материалами конкретного примера ее осуществления, где на:The utility model is illustrated by graphic materials of a specific example of its implementation, where:

фиг. 1 - общий вид калорифера;fig. 1 - general view of the heater;

фиг. 2 - нагревательные модули калорифера в сборе;fig. 2 - heating modules of the heater assembly;

фиг. 3 - электрическая схема.fig. 3 - electrical circuit.

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

Калорифер содержит корпус 1 коробчатой формы с проточным трактом 2. Внутри корпуса поперек проточного тракта 2 установлены электроизолированные нагревательные модули 3, 4 (фиг. 1, 2).The heater comprises a box-shaped body 1 with a flow path 2. Inside the body, electrically insulated heating modules 3, 4 are installed across the flow path 2 (Fig. 1, 2).

Каждый нагревательный модуль 3 и 4 состоит по меньшей мере из одной тепловыделяющей секции 5, выполненной в виде каркаса, образованного панелями 6 из изолирующего материала, на котором расположены рядами электронагревательные элементы 7. Электронагревательные элементы 7 каждой тепловыделяющей секции 5 выполнены прямолинейными и расположены параллельно друг другу. Для достижения наилучшей теплоотдачи в проточном тракте 2 электронагревательные элементы 7 оптимально располагать в шахматном порядке для того, чтобы использовать для нагрева наибольшую общую площадь их активной поверхности.Each heating module 3 and 4 consists of at least one heat-generating section 5, made in the form of a frame formed by panels 6 of insulating material, on which electric heating elements 7 are located in rows. Electric heating elements 7 of each heat-generating section 5 are made straight and arranged parallel to each other . To achieve the best heat transfer in the flow path 2, the electric heating elements 7 are optimally staggered in order to use the largest total area of their active surface for heating.

Электронагревательные элементы 7 тепловыделяющих секций 5 электроизолированы от корпуса 1, крепление электронагревательных элементов 7 в панелях выполнено с помощью электроизоляционных муфт 8. Электронагревательные элементы 7 могут быть выполнены в виде ТЭНов.The electric heating elements 7 of the heat generating sections 5 are electrically insulated from the body 1, the fastening of the electric heating elements 7 in the panels is made using electrical insulating sleeves 8. The electric heating elements 7 can be made in the form of heating elements.

Электронагревательные элементы 7 каждой секции 5 последовательно соединены между собой перемычками 9 с образованием электроцепи нагрева. При этом на свободных концах образовавшейся элекроцепи установлены клеммы электропитания 10 и 12 для подключения к сети (высоковольтной или низковольтной) расположенные на торцевых изоляционных панелях 6 тепловыделяющих секций 5 и заземления 11 расположенного на корпусе 1.Electric heating elements 7 of each section 5 are connected in series with jumpers 9 to form a heating circuit. At the same time, power supply terminals 10 and 12 are installed at the free ends of the resulting electrical circuit for connecting to a network (high-voltage or low-voltage) located on the end insulating panels 6 of the heat-generating sections 5 and grounding 11 located on the housing 1.

В предлагаемом решении источником питания калорифера являются две магистрали железнодорожного вагона: высоковольтная и низковольтная, при этом нагревательные модули 3 и 4 выполнены с возможностью работы от разного питающего напряжения.In the proposed solution, the power source of the air heater are two lines of the railway car: high-voltage and low-voltage, while the heating modules 3 and 4 are designed to operate from different supply voltages.

Низковольтный нагревательный модуль 3 содержит электронагревательные элементы 7 (фиг. 2), обеспечивающие работу под напряжением питания 220 В/380 В и подключенные к контактору низковольтной магистрали (не показан) железнодорожного вагона. Высоковольтный нагревательный модуль 4 содержит электронагревательные элементы 7, обеспечивающие работу под напряжением питания более 1000 В и подключенные к силовому контактору высоковольтной магистрали (не показан).The low-voltage heating module 3 contains electric heating elements 7 (Fig. 2), which provide operation under a supply voltage of 220 V/380 V and are connected to a low-voltage line contactor (not shown) of a railway car. The high-voltage heating module 4 contains electric heating elements 7, which provide operation at a supply voltage of more than 1000 V and are connected to a high-voltage line power contactor (not shown).

В приведенном примере осуществления полезной модели высоковольтный модуль 4 включает две тепловыделяющие секции 5 (фиг. 2, 3), состоящие из электронагревательных элементов 7, работающих под напряжением более 1000 В. Низковольтный модуль 3 содержит одну тепловыделяющую секцию 5, состоящую из электронагревательных элементов 7, работающих под напряжением 220 В/380 В. При этом мощность тепловыделяющих секций 5 составляет:In the exemplary embodiment of the utility model, the high-voltage module 4 includes two heat-generating sections 5 (Fig. 2, 3), consisting of electric heating elements 7 operating at a voltage of more than 1000 V. The low-voltage module 3 contains one heat-generating section 5, consisting of electric heating elements 7, operating under voltage 220 V / 380 V. In this case, the power of the heat-generating sections 5 is:

- высоковольтных - 8 кВт + 8 кВт;- high-voltage - 8 kW + 8 kW;

- низковольтных - 8 кВт.- low-voltage - 8 kW.

В зависимости от объема обогреваемого помещения или требований к температурному режиму в корпусе может быть расположено более одного модуля напряжением питания более 1000 В и более одного модуля напряжением питания 220 В/380 В.Depending on the volume of the heated room or the requirements for the temperature regime, more than one module with a supply voltage of more than 1000 V and more than one module with a supply voltage of 220 V/380 V can be located in the housing.

Для удобства обслуживания корпус 1 выполнен с люком для монтажа тепловыделяющих секций 5, снабженным крышкой (не показаны).For ease of maintenance, the housing 1 is made with a hatch for mounting fuel sections 5, provided with a cover (not shown).

Устройство работает следующим образом.The device works as follows.

Включение высоковольтного 4 и низковольтного 3 нагревательных модулей осуществляется в зависимости от температуры воздуха в вагоне и в воздуховоде по сигналу с пульта управления на основании температурных датчиков.The inclusion of high-voltage 4 and low-voltage 3 heating modules is carried out depending on the air temperature in the car and in the air duct by a signal from the control panel based on temperature sensors.

В осенне-весенний период при незначительном понижении температуры воздуха подключаются низковольтного нагревательного модуля 3. В случае, если для нагрева воздуха низковольтного модуля 3 недостаточно, то автоматически подключается высоковольтный нагревательный модуль 4, работа которого носит кратковременный характер, и при достижении необходимой температуры нагревательный модуль 4 отключается.In the autumn-spring period, with a slight decrease in air temperature, the low-voltage heating module 3 is connected. If the low-voltage module 3 is not enough to heat the air, the high-voltage heating module 4 is automatically connected, the operation of which is of a short-term nature, and when the required temperature is reached, the heating module 4 turns off.

В зимний период при низких температурах для нагрева используются электронагревательные элементы 7 высоковольтного модуля 4, которые после нагрева воздуха до заданной температуры отключаются. После чего подключаются электронагревательные элементы 7 низковольтного модуля 3 для поддержания заданной температуры.In winter, at low temperatures, electric heating elements 7 of the high-voltage module 4 are used for heating, which, after heating the air to a predetermined temperature, are turned off. After that, the electric heating elements 7 of the low-voltage module 3 are connected to maintain the set temperature.

При включении нагревательные модули 3 и 4 работают следующим образом. При подаче питания на электронагревательные элементы 7 одновременно происходит поступление воздуха через проточный тракт 2 корпуса 1 и быстрый разогрев электроцепей электронагревательных элементов 7. Воздух, омывая поверхность разогретых трубок электронагревательных элементов 7, быстро нагревается до заданной температуры и подается в салон пассажирского вагона или вагона электропоезда.When turned on, heating modules 3 and 4 operate as follows. When power is applied to the electric heating elements 7, air simultaneously enters through the flow path 2 of the housing 1 and the electrical circuits of the electric heating elements 7 are quickly heated. The air, washing the surface of the heated tubes of the electric heating elements 7, quickly heats up to a predetermined temperature and is fed into the passenger car or electric train car.

Такое решение позволяет исключить работу калорифера в звонковом режиме и повышается ресурс высоковольтных контакторов, расположенных в электрооборудовании вагона и тем самым, достигается надежная безотказная работа. При этом попеременная работа высоковольтного и низковольтного нагревательных модулей обеспечивает поддержания заданной температуры воздуха в вагоне.Such a solution makes it possible to exclude the operation of the heater in the bell mode and increases the resource of high-voltage contactors located in the electrical equipment of the car, and thus, reliable trouble-free operation is achieved. At the same time, the alternating operation of the high-voltage and low-voltage heating modules ensures that the specified air temperature in the car is maintained.

Кроме того, выполнение крепления трубчатых электронагревательных элементов в панелях с помощью электроизоляционных муфт, электроизолированность корпуса, выведение силовых контактов из зоны проточного тракта повышают надежность и пожаробезопасность калорифера.In addition, the fastening of tubular electric heating elements in the panels using electrically insulating sleeves, the electrical insulation of the body, the removal of power contacts from the flow path zone increase the reliability and fire safety of the air heater.

Предлагаемый калорифер может быть использован на железнодорожном транспорте, в частности на вновь разрабатываемых и на модифицируемых вагонах.The proposed heater can be used in railway transport, in particular on newly developed and modified cars.

Claims

1. Heater of the heating and air conditioning system, containing a housing with a flow path, an electrically insulated high-voltage heating module is installed inside the housing, containing electric heating elements in the form of heating elements, configured to be connected to a high-voltage line contactor, characterized in that an electrically insulated low-voltage heating module is installed inside the housing , containing electric heating elements in the form of heating elements, made with the possibility of connecting to a low-voltage line contactor.

2. Heater according to claim 1, characterized in that the electric heating elements of the high-voltage heating module are designed to operate at a supply voltage of more than 1000 V.

3. Heater according to claim 1, characterized in that the electric heating elements of the low-voltage heating module are designed to operate at a supply voltage of 220 V/380 V.

4. Heater according to claim. 1, characterized in that each heating module consists of at least one heat-producing section, made in the form of a frame formed by panels of insulating material, on which electric heating elements are fixed, connected in series by jumpers to form a heating circuit .

5. Heater according to claim 2, characterized in that the housing can contain at least one module with a supply voltage of more than 1000 V.

6. Heater according to claim 3, characterized in that the housing can contain at least one module with a supply voltage of 220/380 V.

7. Heater according to claim. 4, characterized in that the electric heating elements of each heat-generating section are made straight and arranged in rows parallel to each other in a checkerboard pattern.

8. Heater according to claim 4, characterized in that the fastening of the electric heating elements in the panels is made using electrical insulating sleeves.

9. Heater according to claim 1, characterized in that the housing has a ground.