RU2499861C1 - Device for heating of point switch - Google Patents
Device for heating of point switch Download PDFInfo
- Publication number
- RU2499861C1 RU2499861C1 RU2012126596/11A RU2012126596A RU2499861C1 RU 2499861 C1 RU2499861 C1 RU 2499861C1 RU 2012126596/11 A RU2012126596/11 A RU 2012126596/11A RU 2012126596 A RU2012126596 A RU 2012126596A RU 2499861 C1 RU2499861 C1 RU 2499861C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat pipe
- heater
- condensation zone
- soil
- valves
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области путевого хозяйства промышленных, магистральных и трамвайных железных дорог, к конструкции элементов строения пути, в частности к обеспечению работоспособности железнодорожных стрелок в зимний период времени, путем использования геотермального тепла, накопленного в тепловой трубке в летнее время года.The invention relates to the field of track facilities of industrial, main and tram railways, to the design of structural elements of the track, in particular to ensuring the operability of railway switches in the winter, by using geothermal heat accumulated in the heat pipe in the summer.
Известно использование электрических обогревателей (ТЭНов) и газовых обогревателей для защиты стрелочных переводов от снега, обледенения и т.д. и обеспечения их работоспособности в зимнее время года (Закаталов Е.В. «Очистка стрелок от снега и льда стационарными устройствами», М., Транспорт, 1973 г. с.26-45) - аналог.It is known to use electric heaters (TENs) and gas heaters to protect switches from snow, icing, etc. and ensuring their performance in the winter season (Zakatalov EV "Cleaning the shooters of snow and ice with stationary devices", Moscow, Transport, 1973 p. 26-45) - analogue.
Недостатком известных решений является невысокая надежность работы при одновременном большом расходе электрической энергии или природного, или сжиженного газа.A disadvantage of the known solutions is the low reliability with a simultaneous high consumption of electric energy or natural or liquefied gas.
Известно устройство для обогрева стрелочного перевода, содержащее тепловую трубку и связанный с ней источник низкопотенциальной тепловой энергии. Конденсатор тепловой трубки расположен на уровне балластного слоя в пространстве между шпалами, рамным рельсом и остряком стрелочного перевода, а испаритель тепловой трубки связан с источником низкопотенциальной тепловой энергии (патент РФ №2011725, МПК: Е01В 19/00, опубл. 30.04.1994 г.) - прототип.A device for heating the turnout, containing a heat pipe and an associated source of low potential thermal energy. The heat pipe condenser is located at the ballast layer in the space between the sleepers, the frame rail and the switch tongue, and the heat pipe evaporator is connected to a source of low potential thermal energy (RF patent No. 20111725, IPC: ЕВВ 19/00, published on April 30, 1994. ) is a prototype.
Недостатком известного устройства является необходимость использования источника низкопотенциальной тепловой энергии, который может находиться далеко от стрелочного перевода, что снижает надежность и эффективность работы устройства.A disadvantage of the known device is the need to use a source of low potential thermal energy, which can be far from the turnout switch, which reduces the reliability and efficiency of the device.
Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение, является упрощение конструкции устройства, повышение эффективности и надежности его работы, путем использования геотермального обогрева стрелочного перевода.The technical result, the achievement of which the claimed solution is directed, is to simplify the design of the device, increase the efficiency and reliability of its operation, by using geothermal heating of the railroad switch.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для обогрева стрелочного перевода содержащем тепловую трубку, обогреватель которой расположен в пространстве между шпалами на уровне основания балластного слоя, зона конденсации в ресивере тепловой трубки размещена в грунте на глубине превышающей глубину его промерзания в зимний период, обогреватель тепловой трубки связан с зоной конденсации посредством системы вентилей, часть из которых выполнена и настроена с возможностью подачи, при температуре окружающей среды >0°C, рабочего газа тепловой трубки от ее обогревателя в зону конденсации, а часть - с возможностью подачи рабочего газа при температуре окружающей среды ≤0°C - из зоны конденсации тепловой трубки к ее обогревателю.The specified technical result is achieved by the fact that in the device for heating the turnout switch containing a heat pipe, the heater of which is located in the space between the sleepers at the level of the base of the ballast layer, the condensation zone in the receiver of the heat pipe is located in the ground at a depth exceeding the freezing depth in winter, the heater the heat pipe is connected to the condensation zone through a system of valves, some of which are made and configured to feed, at an ambient temperature> 0 ° C, the working gas of the heat pipe from its heater to the condensation zone, and part - with the possibility of supplying the working gas at an ambient temperature of ≤0 ° C - from the condensation zone of the heat pipe to its heater.
Устройство, характеризующееся тем, что в ресивере тепловой трубки расположен теплоизолирующий материал на глубину промерзания грунта в зимний период.A device characterized in that a heat-insulating material is located in the receiver of the heat pipe to the depth of freezing of the soil in the winter.
Устройство, характеризующееся тем, что ресивер тепловой трубки размещен вне пределов железнодорожного полотна.A device characterized in that the receiver of the heat pipe is placed outside the railway track.
Устройство, характеризующееся тем, что в качестве рабочего газа тепловой трубки используется газ, конденсация и испарение которого осуществимы в диапазоне температур от (-60°C) до (+60°C), например, хладон, фреоны или ацителен или этилен и т.д.A device characterized in that a gas is used as the working gas of the heat pipe, the condensation and evaporation of which is feasible in the temperature range from (-60 ° C) to (+ 60 ° C), for example, freon, freons or acylene or ethylene, etc. d.
Если температура окружающей среды ≤0°C, то нецелесообразно продолжать аккумулирование тепла в зоне конденсации тепловой трубки и, вместе с тем, подача рабочего газа из зоны конденсации тепловой трубки 2 к стрелочному переводу не целесообразна при температуре окружающей среды выше 0°C, так как в этом случае обледенения стрелочного перевода и задержки снега на нем не происходит.If the ambient temperature is ≤0 ° C, then it is impractical to continue the accumulation of heat in the condensation zone of the heat pipe and, at the same time, the supply of working gas from the condensation zone of the heat pipe 2 to the turnout switch is not advisable at an ambient temperature above 0 ° C, since in this case, the turnout icing and snow retention on it does not occur.
Достижение оптимального результата при аккумулировании тепла в зоне конденсации тепловой трубки будет в том случае, если вентили 12 будут настроены на срабатывание при температуре равной или превышающей среднюю положительную годовую температуру, однако заявляемое устройство работоспособно и обеспечивает заявляемый технический результат при настройке вентилей 12 на срабатывание при температуре >0°C.Achieving the optimal result when heat is accumulated in the condensation zone of the heat pipe will be if the
Целесообразность использования заявляемого устройства для обогрева стрелочного перевода обусловлена следующим.The feasibility of using the inventive device for heating the switch is due to the following.
В системе ОАО «РЖД» в эксплуатации находится более 25 тысяч стрелочных переводов с электрическим обогревом, мощность электронагревателей на один стрелочный перевод составляет от 4 кВт до 16 кВт в зависимости от конструкции стрелки. При мощности электронагревателя, например, 8 кВт и времени его работы 1500 часов в течение года, при стоимости 1 кВт×ч - 3,5 руб. затраты на электроэнергию составят более 40000 руб. в год на один стрелочный перевод. Суммарные затраты в расчете на эксплуатируемое количество стрелочных переводов с электрообогревом за весь срок их службы составят более 10 мдрд. рублей и это при том, что электрообогрев стрелочных переводов значительно усложняет конструкцию устройства обогрева, снижает ее эффективность и надежность.More than 25 thousand turnouts with electric heating are in operation in the Russian Railways system, the power of electric heaters per turnout ranges from 4 kW to 16 kW, depending on the design of the switch. With an electric heater power of, for example, 8 kW and an operating time of 1,500 hours during the year, at a cost of 1 kW × h - 3.5 rubles. electricity costs will be more than 40,000 rubles. per year for one turnout. The total cost per operating number of switches with electrical heating for their entire service life will be more than 10 billion. rubles and this despite the fact that the electrical heating of turnouts significantly complicates the design of the heating device, reduces its efficiency and reliability.
Указанных недостатков лишено предлагаемое решение, в соответствии с которым для обогрева стрелочных переводов в зимний период времени предлагается использовать, тепловые трубки для аккумулирования в летний период времени тепла в грунте за пределами железнодорожного полотна на глубине превышающей глубину промерзания грунта (почвы) в зимний период времени. Глубина промерзания почвы (грунта) своя и определяется для каждого конкретного региона отдельно, например, для большинства территории РФ, на глубине 2 м и более, температура почвы составляет, примерно 5°С круглогодично.The proposed solution is deprived of these drawbacks, according to which it is proposed to use heat pipes for heating turnouts in the winter time, to accumulate heat in the soil in summer outside the railway track at a depth exceeding the freezing depth of the soil (soil) in the winter period. The depth of freezing of the soil (soil) is different and is determined for each specific region separately, for example, for the majority of the territory of the Russian Federation, at a depth of 2 m or more, the temperature of the soil is approximately 5 ° C year-round.
В настоящее время тепловые трубки широко применяются в энергетике, машиностроении, химической промышленности и других областях. Тепловая трубка представляет собой герметичное устройство, заполненное теплоносителем (хладон, фреоны, аммиак, ацетон и др.) и обладающие высокой теплопередающей способностью.Currently, heat pipes are widely used in energy, engineering, chemical industry and other fields. The heat pipe is a sealed device filled with a coolant (freon, freons, ammonia, acetone, etc.) and having a high heat transfer capacity.
Заявляемое решение конкретизировано на фиг.1 и 2, где на фиг.1 представлено поперечное сечение заявляемого устройства, грунта и участка верхнего пути, а на фиг.2 - вид сверху на фиг.1.The claimed solution is specified in figures 1 and 2, where figure 1 shows a cross section of the inventive device, soil and a portion of the upper path, and figure 2 is a top view of figure 1.
Устройство для обогрева стрелочного перевода содержит ресивер тепловой трубки 1 зона конденсации 2 которого размещена в грунте 3 на глубине (Н), превышающей глубину его промерзания в зимний период времени в данном регионе. В ресивере тепловой трубки 1, размещенном в зоне промерзания грунта 3 размещен теплоизолирующий материал 4. Обогреватель 5 тепловой трубки расположен в пространстве между шпалами 6 на уровне основания балластного слоя 7, под рельсами 8, остряком 9 и подкладкой 10. Обогреватель 5 тепловой трубки связан с зоной конденсации 2 посредством вентилей 11 и 12. Вентили 12 выполнены и настроены с возможностью подачи рабочего газа тепловой трубки при температуре воздуха (окружающей среды) >0°C, например, равной или превышающей среднюю годовую положительную температуру (например, 10°C), от обогревателя 5 в зону конденсации 2, а вентили 11 выполнены и настроены с возможностью подачи рабочего газа тепловой трубки при температуре окружающей среды, например, меньше или равной (0°C) из зоны конденсации 2 тепловой трубки к ее обогревателю 5.A device for heating the turnout switch comprises a receiver of a heat pipe 1, a condensation zone 2 of which is located in the soil 3 at a depth (H) exceeding the depth of freezing during the winter period in this region. In the receiver of the heat pipe 1, located in the freezing zone of the soil 3, heat-insulating material 4. is placed. The
Эффективность тепловой трубки и достижение технического результата в случае заявляемого решения достигается только за счет совместного осуществления конвективного процесса переноса тепла от более нагретого тела (почвы) к более холодному (стрелочный перевод) - в зимний период времени, и обратного процесса переноса и аккумулирования тепла от стрелочного перевода к почве (грунту) в летний период времени, при испарении и конденсации теплоносителя тепловой трубки, определенного расположения тепловой трубки в грунте и ее обогревателя на поверхности грунта, а также системы вентилей, которые их связывают.The efficiency of the heat pipe and the achievement of the technical result in the case of the proposed solution is achieved only through the joint implementation of the convective process of heat transfer from a warmer body (soil) to a colder one (turnout) in the winter, and the reverse process of heat transfer and storage from the turnout transfer to the soil (ground) during the summer period of time, during evaporation and condensation of the heat carrier of the heat pipe, a certain location of the heat pipe in the soil and its heater Soil surfaces, as well as valve systems that connect them.
Принцип работы заявляемого устройства заключается в следующем.The principle of operation of the claimed device is as follows.
Рассмотрим вариант, когда средняя годовая положительная температура составляет для данного региона +10°C. При повышении температуры окружающей среды до значения больше 10°C автоматически посредством открытия вентилей 12, по тепловым трубкам обогревателя 5, пар, например, хладона, нагретый теплым воздухом на поверхности почвы поступает в ресивер тепловой трубки 1, где конденсируется в зоне конденсации 2 и отдает тепло грунту 3 (земле). Благодаря этому, в грунте 3 образуется аккумулятор тепла 13. При снижении температуры окружающей среды (воздуха) до значения, например, 0°C вентили 12 закрываются. При этом, в центре аккумулятора тепла 13 температура устанавливается на некотором среднем уровне заведомо превышающем пороговое для вентиля 12 значение 10°C, а на границах аккумулятора температура достигает температуры окружающей почвы. Теплообмен между почвой и аккумулятором тепла 13 прекращается. Аккумулятор тепла 13 начинает «работать» при температуре воздуха окружающей среды 0°C и ниже. Открываются вентили 11 и нагретые пары хладона из аккумулятора поступают в обогреватель 5, где и конденсируются, нагревая обогреватель, межшпальное пространство, рамный рельс и остряк до плюсовой температуры. Образовавшийся конденсат самотеком возвращается в ресивер тепловой трубки. После этого вентили 11 закрываются. Нагреватель охлаждается до 0°C и процесс повторяется. В итоге происходит защита стрелочного перевода от скоплений снега и льда и обеспечивается ее исправная работа в зимний период времени вне зависимости от погодных условий.Consider the option when the average annual positive temperature for this region is + 10 ° C. When the ambient temperature rises to a value above 10 ° C automatically by opening the
Заявителем установлено, что при размещении зоны конденсации ресивера тепловой трубки в заранее разогретую почву (землю) и соединении верхней части ресивера тепловой трубки с участком стрелочного перевода, то, при выполнении всех условий, предусмотренных независимым пунктом формулы заявляемого решения, температура рельсов будет поддерживаться на уровне 2-5°C при отрицательных температурах окружающей среды, что обеспечит отсутствие скоплений снега или льда между остряком и рамным рельсом, т.е. обеспечит работоспособность стрелочного перевода в зимний период времени.The applicant has established that when the condensation zone of the receiver of the heat pipe is placed in preheated soil (earth) and the upper part of the receiver of the heat pipe is connected to the turnout section, then, under all conditions provided for by the independent paragraph of the formula of the claimed solution, the temperature of the rails will be maintained at 2-5 ° C at negative ambient temperatures, which ensures that there is no accumulation of snow or ice between the wit and frame rail, i.e. will ensure the performance of the turnout in the winter.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012126596/11A RU2499861C1 (en) | 2012-06-26 | 2012-06-26 | Device for heating of point switch |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012126596/11A RU2499861C1 (en) | 2012-06-26 | 2012-06-26 | Device for heating of point switch |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2499861C1 true RU2499861C1 (en) | 2013-11-27 |
Family
ID=49710530
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012126596/11A RU2499861C1 (en) | 2012-06-26 | 2012-06-26 | Device for heating of point switch |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2499861C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2618577C1 (en) * | 2016-03-21 | 2017-05-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | Heating system of railway turnouts in metallurgical production |
RU2658755C1 (en) * | 2014-09-19 | 2018-06-22 | Эан Электрошальтанлаген Гмбх | System and device for tempering railway switches based on meteorological data |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1220558A (en) * | 1969-01-29 | 1971-01-27 | Vapor Corp | Railroad points heater |
JPS54149104U (en) * | 1978-04-10 | 1979-10-17 | ||
JPH04189901A (en) * | 1990-11-22 | 1992-07-08 | Hitachi Cable Ltd | Snow melting method for vicinity of railway branch section and device therefor |
RU2011725C1 (en) * | 1990-08-31 | 1994-04-30 | Научно-производственный комплекс "Фотоприбор" | Device for heating the railway switch |
JPH0718137B2 (en) * | 1990-06-13 | 1995-03-01 | 財団法人鉄道総合技術研究所 | Snow melting equipment |
-
2012
- 2012-06-26 RU RU2012126596/11A patent/RU2499861C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1220558A (en) * | 1969-01-29 | 1971-01-27 | Vapor Corp | Railroad points heater |
JPS54149104U (en) * | 1978-04-10 | 1979-10-17 | ||
JPH0718137B2 (en) * | 1990-06-13 | 1995-03-01 | 財団法人鉄道総合技術研究所 | Snow melting equipment |
RU2011725C1 (en) * | 1990-08-31 | 1994-04-30 | Научно-производственный комплекс "Фотоприбор" | Device for heating the railway switch |
JPH04189901A (en) * | 1990-11-22 | 1992-07-08 | Hitachi Cable Ltd | Snow melting method for vicinity of railway branch section and device therefor |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2658755C1 (en) * | 2014-09-19 | 2018-06-22 | Эан Электрошальтанлаген Гмбх | System and device for tempering railway switches based on meteorological data |
RU2618577C1 (en) * | 2016-03-21 | 2017-05-04 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" | Heating system of railway turnouts in metallurgical production |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2384602T3 (en) | Needle change heating system | |
JP4588198B2 (en) | Snow melting system using geothermal and air heat | |
ES2603985T3 (en) | Methods for cooling a transport fluid of a solar power plant and a solar power plant | |
ES2717307T3 (en) | Heater with heat pump | |
RU2499861C1 (en) | Device for heating of point switch | |
CN104596122A (en) | Method for preventing and controlling freeze-expanded damage to water-containing subgrade in cold region and bunched low-temperature heat pipe | |
CN204357454U (en) | Tunnel in cold area frost damage prevention system | |
JP2011038764A (en) | Snow melting or cooling system using underground heat/air heat | |
KR20090099392A (en) | Freezing prevention device of many purposes | |
CN204627619U (en) | Tunnel frost damage prevention system | |
CN202416085U (en) | Radial type railway turnout de-icing and snow-removing system | |
CN102809237A (en) | Energy-saving temperature control system for refrigerating storehouse | |
RU2498006C1 (en) | Device to melt snow | |
CN204513877U (en) | Ice storage cooling device | |
JP2007255803A (en) | Waste heat storing and utilizing method | |
CN212452160U (en) | Energy-saving road surface wheel track snow melting and deicing system | |
CN212153007U (en) | Dividing wall heat exchange type road surface snow and ice melting system | |
CN204513800U (en) | The heat exchange of heat pipe of the moisture roadbed frost damage disaster in the cold district of control | |
CN111501476B (en) | Asphalt pavement shallow layer snow melting and deicing system and method | |
CN104727283B (en) | Prevent the water surface to freeze the protection device of bridge pier and using method thereof | |
CN201395758Y (en) | Pavement snow melting device | |
JPH04189906A (en) | Snow melting device of solar heat storage type for road surface | |
CN102809243A (en) | Energy-saving type temperature control system of refrigerating storage | |
CN104196086A (en) | Solar air water-collecting device | |
CN204923616U (en) | Light and heat method removes device of ice |