SE526459C2 - Överlagrat värmesystem för ett lokomotiv - Google Patents

Description

OI 0000 ut to 000 O 0 wo 10 15 20 25 30 35 uno 0 0 o 0 ou nu 0 n con 0 0 oc 0 O 0 I 0 no 0 0 nu nu 0 0 0 oøønon n totala 0 0 0 ofioono 526 459 = 2 vattnets fryspunkt. Eftersom det huvudsakliga ändamålet med användningen av glykoler är att minska kylmedlets fryspunkt under den förväntade, minsta temperatur som lokomotivet kommer att utsättas för och att sålunda minska frysskadorna på komponenter, såsom radiatorerna.

Ju högre glykolprocent desto lägre fryspunkt hos blandningen. Vatten fryser exempelvis vid 32°F, men en blandning av 50% vatten och 50% propylenglykol fryser vid ungefär -36°F. Sålunda används vatten-glykolblandningar i åstor utsträckning för att hindra motorns kylmedel från att frysa vid låga omgivningstemperaturer.

Drivning av lokomotiv erfordrar speciell uppmärksamhet vid mycket låga temperaturer på omgivningsluften. När motorn arbetar vid höga belastningar överför den tillräckligt med värme till kylmedlet, så att det ej finns någon risk för att kylmedlet skall frysa. Om, å andra sidan, den värme som överförts till kylmedlet är låg och omgivningsluftens temperatur är låg kan det finnas risk för att kylmedlet fryser. Detta är ej önskvärt, eftersom det kan skapa frysskador på komponenter, speciellt på radiatorer.

Därför har ett antal speciella försiktighetsmått vidtagits för att förhindra kylmedlets frysning, såsom beskrivits nedan.

A. Motorn går på tomgång: Motorn kan gå med tomgàngshastighet när omgivningstemperaturen är låg och lokomotivet ej rör sig. Detta kommer att hålla motor- och kylmedelstemperaturerna vid en nivå vid vilken motorn kan utveckla tillräckligt med värme (och effekt), för att hålla vattentemperaturen över ett säkert minimivärde.

Detta alternativ säkerställer motorns rätta arbete men har oönskade egenskaper. För det första konsumerar tomgång bränsle även när lokomotivet ej är i användning.

I vissa fallstudier har kostnaden för det bränsle som konsumeras vid tomgångsdrift uppskattats att vara större än kostnaden för att utveckla alternativa system. För det andra minskar tomgång motorns livslängd. 'x '_19 'lkïtåï Äf:\ ïë-'DfïrfllgälïiSàïliølflfišá' 7JÉFICES WARN BUP! i* “i B52 Fazvli l; ltïíšê 12 L'..f.“'¿;~ 611.1? .Û A{;ç.fl_*;.-:at:f;v:1tf_=xt 00 0000 00 00 00 000 0 0 0 0 0 O O 0 0 0000 000 0 0 u 0 v 0 0 0 o 0 0 0 0 0 0 00 00 00 0000 00 00 00 10 15 20 25 30 35 526 459 šï 3 B. Radiatortömning: När motorn är avstängd kan vattnet fullständigt tömmas från radiatorerna till vattentanken för att eliminera frysning av radiatortuberna och skador på dessa. Denna möjlighet erfordrar stora vattentankar som kan rymma kylmedelsvolymen i radiatorerna och förbindelseledningarna. I det närmaste alla kylsystem som använder vatten som kylmedel har detta tömningssärdrag.

Detta benämns vanligtvis som ett "torr radiator"-system.

Om radiatorerna ej tömmes benämns då detta som ett "vát radiator"-system.

C. Överlagrat system: I vissa lokomotiv finns det ett system som kallas “Överlagrat system". Detta system möjliggör avstängning av motorn vid kalla omgivningstemperaturer. Vanligtvis tillför en elektrisk värmare (eller någon annan värmekälla) den värme som är nödvändig för att hålla temperaturen på motorns komponenter vid en miniminivå, så att det är möjligt att starta motorn när så önskas.

C. Kombinerade system: I ett annat system kan en kombination av de ovannämnda alternativen användas. De följande exemplen kommer att vara till hjälp för att beskriva de grundläggande särdragen hos dessa alternativa system. (1) Parkering av lokomotivet inomhus: Med ett torrt radiatorsystem kan motorn stoppas, när lokomotivet är parkerat inuti en lokomotivbyggnad över natten. Kylmedlet i radiatorn tömmes då och motorns komponenter hålles vid normala temperaturer inomhus i byggnaden för start nästa morgon. Parkering av lokomotiv inuti en värmd byggnad begränsas av de tillgängliga byggnaderna. I de flesta fall är detta ej någon praktisk lösning. (2) Parkering utomhus med invändig värmning: Med ett torrt radiatorsystem kan motorn parkeras utomhus, varvid vatten tömmes till tanken. Vid mycket kalla nätter kan motorns kylmedel- och oljetemperaturer vara lägre än motorns starttemperaturer. Därför drages lokomotivet " EÄRN EURGE ' F" »ifatt en ex: z o 10 15 20 25 30 35 526 459 ¥' 4 nästa morgon in i och parkeras inuti en uppvärmd byggnad till dess att temperaturerna når starttemperaturerna.

Denna möjlighet är ej heller önskvärd av järnvägen, eftersom värmning av lokomotivet inuti byggnaden tar lång tid. Vidare är en lämplig byggnad ej tillgänglig på de flesta platser. (3) Start- och stoppsystem: I detta fall är lokomotivet parkerat utomhus vid kall väderlek. Det finns ett system på lokomotivet så att detta automatiskt startar motorn när kylmedeltemperaturerna sjunker under en bestämd nivå och som stoppar motorn när kylmedeltemperaturerna sjunker under en bestämd nivå och som stoppar motorn när kylmedeltemperaturen uppnår ett maximalt värde. På detta sätt elimineras risken för att motorn skall frysa och starten av motorn nästa dag säkerställes.

Start- och stoppalternativen kräver ej någon byggnad eller någon likartad struktur. Det är en del av lokomotivets konstruktion och särdrag. Det har emellertid två väsentliga nackdelar, nämligen: (a) det erfordras fortfarande drift av det stora lokomotivets motor (viket är dyrbart och minskar motorns livslängd) och (b) det är bullrigt och skapar bullerföroreningar. Starten och driften av lokomotivets motor i en förortsmiljö, speciellt under nattimmarna, är begränsade av lokala förordningar. Därför har järnvägar specificerats vissa villkor för överlagrade system, som utesluter möjligheten med start och stopp. (4) Överlagrat system med torra radiatorer (LSDR): Med ett torrt radiatorsystem stoppas motorn men tillräckligt med värme tillföres till kylmedlet genom ett överlagrat (layover) system (vanligtvis med en elektrisk värmare ansluten till en utvändig, elektrisk källa).

Drivmedlet cirkuleras genom motorn och oljekylaren men ej genom radiatorerna. Detta system har vanligtvis identifierats som "överlagrat system med torra radiatorer".

IQ IQ OI 0900 0000 n 0 O n o 0 O II 0 0 0010 lo I I 0 I n 0 I 00 0000 IQ OI oc. i I I IC 10 15 20 25 30 35 526 459 5 (5) Överlagrat system med våta radiatorer (LSWR): Med ett vått radiatorsystem stoppas motorn, men tillräckligt med värme tillföres till kylmedlet genom ett överlagrat system, såsom tidigare. Kylmedlet cirkulerar emellertid genom motorn, oljekylaren och radiatorerna..

Detta system kommer att vara identifierat som "överlagrat system med våta radiatorer." I detta fall kommer värmeförlusten vid radiatorerna att vara högre än vid LSDR-systemet. Z Innan det föreslagna, överlagrade värmesystemet beskrives är det till nytta att beskriva skälen för att värma olika motor- och kylsystemkomponenter. Dessa har täckts i detta avsnitt. Det finns två huvudsakliga vätskor som idag används i lokomotivs dieslar. Motorns kylmedel och motorns olja. Vilken som helst eller båda av dessa vätskor kan användas för att värma motorn under en överlagringsperiod vid låga temperaturer på omgivningsluften med forcerat eller naturligt cirkulationssätt.

Värmning av motoroljan är av betydelse av ett antal anledningar. Den lägsta flyttemperaturen för motoroljor är hög. Såsom ett exempel är den lägsta flyttemperaturen för SAE 40-olja ungefär -12°C (eller ungefär l0,4°F) (ref: Material Safety Data Sheet # 1268, for Chevron Delo-6000 SAE 40 oil). sjunka under detta värde uppträder oljan som en mjuk plast och kommer ej att flyta. Därför kommer det ej vara möjligt att starta motorn.

Vidare går oljans viskositet upp till ett mycket Om oljetemperaturen tillàtes högt värde vid låga temperaturer, dvs att viskositeten för SAE 40-olja är 100 Saybold vid 2l0°F. Motsvarande värden för 60 och 0°F är ungefär 7000 och 500000 Saybold (Marks Mechanical Engineering Handbook, sjätte upplagan, sid 6-230, fig 1). Den vanligtvis rekommenderade minimitemperaturen på oljan för att starta motorn är ungefär 40-50°F. Värmning av oljan är sålunda nödvändigt för ett tillräckligt dimensionerat, speciellt elektriskt, II 0000 on n 00 10 15 20 25 30 35 526 459 i ä 6 startsystem. Motorns startsystems dimensioner, vikt och kostnader ökar mycket snabbt med sjunkande starttemperatur.

Direkt Värmning av oljan med en elektrisk värmare har vissa begränsningar. Eftersom oljans värmeledningsförmåga är låg kommer den lokala temperaturen på den elektriska värmarens yta att bli mycket hög. Om detta tillåtes kommer detta att börja oxidera oljan, även vid låga temperaturer, och sålunda minskar detta oljans livslängd till oacceptabla nivåer.

För att förhindra denna oxidering skall den elektriska värmarens märkvärme (Watt-densitet) hållas på en mycket låg nivå. Detta kommer i sin tur att öka dimensionen på den elektriska värmaren som är nödvändig för att göra jobbet och kommer att bli opraktiskt. Direkt elektrisk Värmning av olja utnyttjas sålunda ej, men motorns kylmedel värmes med hjälp av en elektrisk värmare och motorns varma kylmedel överför den nödvändiga värmemängden till oljan vid en konventionell oljekylare.

Värmning av oljan sker vanligtvis genom tvångscirkulering av oljan genom oljekylaren och motorn.

Detta kommer också att säkerställa rätt smörjning såväl. som Värmning av de ytor som oljan kommer i kontakt med.

När motorn startas har lagren och gränsytan mellan foder och kolvring redan ett oljelager. Detta kommer att minska den kraft som erfordras för start och användningen av ett mindre startsystem kan bli möjlig. Oljevärmning är sålunda nödvändig för att minska motorns startenergi.

Forcerad konvektion av varm olja värmer också kolven och kolvringarna och reglerar därför spelrummet mellan ringarna och kolven vid kallstarttillstånd. Detta är av betydelse för att minska fodrens och ringarnas förslitningshastighet. Oljevärmning är sålunda också nödvändig för motorns livslängd och tillförlitlighet.

Värmning av motorns kylmedel är nödvändig av ett flertal anledningar: “ OFFICR3 WARN EURGESS HOF:üäHN ruc:=: “ 'T ApplicauionfextToínsc" o UL iüüš-1;~13 00 0 0 00 O 0 0 000: 000 0 0 0 0 00 0 0000 0 00 00 O OO 10 15 20 25 30 35 526 459 a) För att reglera det rätta spelrummet vid motorns foder. Vid sjunkande omgivningstemperatur kommer fodret att krympa och minska spelrummet mellan fodret och kolven (-ringarna). Om motorn startas med foder som har en temperatur under ett tillåtet, lågt värde kommer detta att orsaka för kraftig förslitning och sargning av ringarna och fodret. Det kommer att erfordra en mycket högre startenergi och att öka startsystemets dimension och kostnad. Det kan också orsaka att fodret förskjutes. b) Om kylmedlet tillàtes frysa, speciellt inuti radiatortuberna och foderkanalerna, kan detta orsaka permanenta skador på tuberna och andra komponenter. c) Vid tillräckligt låga temperaturer uppträder vatten-glykolblandningarna som en gelé och kommer ej att flyta så lätt. Kylmedelpumpens arbete kan sålunda hindras vid start, om kylmedeltemperaturerna tillàtes vara för låga. d) Brännbarheten hos bränslet som insprutas i motorcylindern beror på lufttemperaturen i cylindern. En värmning av motorns kylmedel kommer i sin tur att värma fodret och via fodret den luft som är innesluten i cylindern. Om kylmedlet ej värmes och vid låga temperaturer på omgivningsluften kanske bränslet ej förbränns och starten av motorn kanske ej blir möjlig. e) Vid vissa låga omgivningstemperaturer förbränns bränslet ej fullständigt, vilket leder till fenomenet som kallas "vit rök". En värmning av motorns kylmedel tenderar att minska och eliminera motorns vita rök och utsläpp vid start.

Värmningen av motorns kylmedel och olja är nödvändig vid tillstånd med låga temperaturer pá omgivningsluften.

Ett överlagrat system för motorn används för att fylla detta behov. Vid vissa tillämpningar då omgivningstemperaturen blir mycket kall blir också värmningen av lokomotivets hytt en betydelsefull fråga för besättningen. Som ett resultat av detta kan värmningssystemet för lokomotivets hytt kombineras med JÄRN EURGESS HC . š en :i ex rfPrxI n s r: r O OQO! I I I! 0 0 0000 00 0 0 0 0 0 0 00 00 00 00 0000 00 00 00 000 0 I 0 0 0 I 0 0 0 O I 0 0 0 0 0 0 00 00 00 0 10 15 20 25 30 35 8 det överlagrade systemet för motorn för att hålla motorn, såväl som lokomotivhyttens, temperatur inom önskvärda gränser.

Summering av uppfinningen Föreliggande uppfinning är inriktad på ett överlagrat värmesystem för en lokomotivmotor, som är anpassat för anslutning till ett lokomotivs kylsystem.

Lokomotivets kylsystem innefattar en vattentank, en motor, en radiator och en oljekylare. Det överlagrade värmesystemet innefattar en pump för att bringa fluid att cirkulera från vattentanken. En överlagrad värmare står i fluidförbindelse med pumpen. Åtminstone en backventil står i fluidförbindelse med den överlagrade värmaren. Det överlagrade värmesystemet innefattar också en öppning för att reglera fluidflödet i det överlagrade värmesystemet.

Ett överlagringsvärmeförfarande för en lokomotiv- motor, som är anpassat för användning i samband med ett lokomotivs kylsystem som har en vattentank, en motor, en radiator och en oljekylare, har också àstadkommits.

Förfarandet innefattar att man pumpar fluid från vattentanken genom en överlagrad värmare. Fluiden i värmaren värmes då. Den värmda fluiden tillhandahàlles då till motorn och till oljekylaren. En öppning för att reglera fluidflödet för att minimera fluidflödet genom radiatorn är anordnad. I Ytterligare tillämpningsomràden för föreliggande -uppfinning kommer att bli uppenbara genom den detaljerade beskrivningen som tillhandahålles nedan. Det skall förstås, att den detaljerade beskrivningen och de specifika exemplen endast är avsedda för illustrationsändamàl och är ej avsedda att begränsa uppfinningens skyddsomfàng, fastän de indikerar den föredragna utföringsformen av uppfinningen.

Kort beskrivning av ritningarna Föreliggande uppfinning kommer att bättre förstås av den detaljerade beskrivningen och de bifogade 'ritningarna, på vilka: 00 00 0000 00 00 00 I000 000: O I O I I I O I I 0 II 0 0 0000 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 00 0000 00 ÛO OI 10 15 20 25 30 35 526 4-59 9 Fig 1 är en schematisk vy av ett tidigare känt kyl- system för lokomotiv; Fig 2 är en schematisk vy av ett alternativt, tidigare känt SAC-kylsystem för lokomotiv; Fig 3a och 3b är schematiska vyer av ett alternativt, tidigare känt kylsystem för lokomotiv; Fig 4 är en perspektivvy av ett överlagrat värme- system för ett lokomotiv med en radiator av våt typ; Fig 5 är en schematisk vy av ett alternativt, tidigare känt kylsystem för lokomotiv; Fig 6 är en schematisk vy av ett överlagrat värme- system i enlighet med en för närvarande föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning; Fig 7 är en schematisk vy av ett alternativt, över- lagrat värmesystem i enlighet med en för när- varande föredragen utföringsform av föreliggan- de uppfinning; och Fig 8 är en schematisk vy av en oljekylkrets i enlighet med en för närvarande föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning.

Detaljerad beskrivning av de föredragna utföringsformerna Den följande beskrivningen av den (de) föredragna utföringsformen(erna) är endast exemplifierande till sin natur och är ej pà något sätt avsedd att begränsa uppfinningen, dess tillämpning eller användning.

På fig l har det schematiska arrangemanget av ett konventionellt kylsystem för ett lokomotivs dieselmotor visats. Dessa system användes i stor utsträckning till 1980-talet. Kylpumpen cirkulerar kylmedlet i pilarnas riktning genom motorn 10 (och en parallellkopplad efterkylare 12), genom radiatorerna 14 och oljekylaren 16. En vattentank 18 tillför vattnet till systemet och upprätthåller trycket till vattenpumpen 20. Andra motor- komponenter som behöver värmas eller kylas av motorvattnet (såsom luftkompressor, förvärmare för 'I OO OI OO IIOI OQO 0 0 0 0 0 0 0 0 O I I 0 90 0000 00 00 00 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 00 10 15 20 25 30 35 526 459 äf 10 oljebränslet etc) kan installeras i denna krets på lämpliga platser. Ett betydelsefullt särdrag hos detta system är det faktum att kylmedlets temperatur vid motorns inlopp är densamma som vid inloppet till efterkylarens centrala kropp. Detta begränsar mängden kyld luft vid efterkylaren.

Fig 2 är en schematisk illustration av det så kallade separata efterkylningssystemet (SAC). Det finns två kylkretsar i detta system, en kylmedelskrets 22 för motorn och en efterkylarkrets 24. Kylmedelsflödet genom kretsarna har indikerats med pilar. I motorns kylmedelskrets 22 cirkulerar en pump 26 kylmedlet genom motorn 28, motorns radiator 30 och oljekylaren 32. I efterkylarkretsen 24 cirkulerar en andra pump 34 kylmedlet genom efterkylarens centrala kropp och efterkylarens radiatorer 38. Kylmedlet i motorns krets 22 är varmare än kylmedlet i efterkylarens krets 24. Deras respektive temperaturer kan vara l80°F respektive l35°F.

En hopkopplingsventil 40 förenar kylmedlet mellan dessa kretsar 22, 24. strömmar varmare kylmedel från motorns krets 22 genom hopkopplingsventilen 40 till efterkylarkretsen 24. För att kompensera för detta vattenflöde flyter samma mängd kallt kylmedel från efterkylaren till vattentanken 42 och från denna till motorns huvudkylmedelskrets 22. detta När hopkopplingsventilen 40 öppnar flöde genom hopkopplingsventilen 40 skapar en värmeöverföringsmekanism från motorns huvudkylmedelskrets 22 till efterkylarkretsen 24. När huvudradiatorn 30 kan kyla motorn 28 stänges hopkopplingsventilen 40 och efterkylarkretsens 24 kylmedelstemperatur (och luftboxens lufttemperatur) kan göras mycket låg. När huvudradiatorn 30 ej kan kyla motorn 28 öppnas hopkopplingsventilen 40 och överskottsvärmen överföres till efterkylarkretsen 24.

I detta fall blir efterkylarkretsens 24 kylmedelstemperatur högre. En ökning av flödet genom hopkopplingsventilen 40 ökar kylmedlets temperatur i efterkylarkretsen 24. " ““““cEs mast suastss aowrrrvn a I O co o» ou :uno anno o 0 I n 0 0 0 o O Ü Q O Ü o 0 n 0 n I nu 0000 to II CCI! I I ' I I O I I I IC Ü 10 15 20 25 30 35 526 459 ll Det betydelsefulla särdraget hos detta system är att kylmedelstemperaturen vid efterkylarens inlopp kan vara mycket kallare än kylmedlets temperatur vid motorns inlopp. Detta system kan kyla motorns insugningsluft till ett mycket lägre värde, vilket i sin tur reducerar bränsleförbrukningen och minskar motorns utsläpp.

Ett annat särdrag hos SAC-systemet är dess förmåga att fördela kylningskapaciteten hos efterkylarens radiator 38 för att endast kyla efterkylarkretsen 24 eller för att kyla efterkylarens kylmedel såväl som huvudkretsens 22 kylmedel som strömmar genom hopkopplingsventilen 40.

Fig 3a och 3b är schematiska skisser av ett överlagrat system, i vilket vattnet värmes med hjälp av en elektrisk doppvärmare. Kylmedlet får en tvångscirkulering medelst en vattenpump 42. Oljan värmes vid oljekylaren 44 genom värmeöverföring från den varma motorns 54 kylvatten till den kallare oljan. I detta system tömmes radiatorerna 46 fullständigt till Vattentanken 48, varför detta är ett torrt radiatorsystem. En temperatursensor 50 känner av kylmedlets temperatur, så att värmarens 52 ström kan slàs på och stängas av. Detta system kan också innefatta en luftkompressor 56. Såsom visats på fig 3a kan en motor- och luftkompressortömning 58 samt en tömningsförbikoppling 60 också vara innefattade. En termostat 62 kan också vara anordnad. Fig 3b visar också en spolningspump 64, en oljesil 66, en motoroljesump 68 och en oljetömning 70. En stand-by oljepump 72 och ett oljefilter 74 har också visats.

Fig 4 är en perspektivritning av ett lokomotivs överlagrade system med en radiator av våt typ.

Kylmedelsflödet är i pilarnas riktning. I detta system tömmes ej radiatorerna 76. Vattentanken 78 är endast en påfyllningstank för att alltid hålla kylsystemet fyllt med vatten. Det visade systemet visar en motor 80 och en Aflcßrganisat 121353 EURGEEIS HOFHåÄÉTrÉ §zzzisaeafi:\ ^“'* " ~ 'inntextToïns?rnctor D; rLu>~ll~l3 lo I I 00.0 000 I 00 CCI 0 0 I 10, 15 20 25 30 35 526 459 12 oljekylare 82. En luftkompressor 84 är också anordnad.

Backventiler 86 och en termostat 88 är också anordnade.

Ett system känt som "Hotstart Layover Protection System for Diesel Locomotives" ha angivits i www.kimhotstart.com. I alla "Hotstart"-system matar en kraftkälla energi för att värma vattnet och/eller oljan.

En skiss av denna process har visats på fig 5.

Om någon tomgångsdrift av lokomotivets våta kyl- system ej är önskvärd vid kall väderlek skulle ett överlagrat system kunna användas. I detta fall kan värme- förlusterna över radiatorerna vara stora och dyrbara. För att reducera värmeförlusterna vid radiatorerna kan kylmedlets strömningshastighet genom radiatorerna reduceras (idealt till noll) genom att bringa trycken vid radiatorernas inlopp och utlopp att vara lika genom användning av en fast eller variabel öppning.

Föreliggande uppfinning är inriktad på ett överlagrat system med våta radiatorer. En utföringsform är anpassad för användning tillsammans med ett överlagrat system såsom det som visats på fig 4. Föreliggande uppfinning kan användas tillsammans med ett såsom det som visats pà fig 1, såsom det som visats på fig 2. konventionellt kylsystem, eller med ett SAC-system, I alla dessa system med våta radiatorer finns det kylmedel i radiatorerna. När motorn har stoppats och omgivningstemperaturen är låg arbetar det överlagrade systemet. I detta system värmes kylmedlet medelst den överlagrade värmaren och cirkulerar genom systemet, antingen genom tvångscirkulation (med en kylmedelspump) eller genom egenkonvektion. ' I det vàta radiatorsystemet är värmeförlusten genom radiatorerna den huvudsakliga värmeförlusten och kan vara så stor som, och till och med större än, värmeförlusten vid motorn. När denna värmeförlust uppträder utan någon _ användbar värmning för motorn är varje reduktion av denna värmeförlust önskvärd. Föreliggande uppfinning minimerar coola! 10 15 20 25 30 35 526 459 šß 13 denna värmeförlust vid radiatorerna av våt typ i det överlagrade systemet. _ Värmeförlusten vid radiatorerna är en funktion av vattnets strömningshastighet genom radiatorerna. Ett förfarande för att minimera värmeförlusten vid radiatorerna är sålunda att minska kylmedlets strömningshastighet genom radiatorerna så mycket som möjligt och företrädesvis till noll. Uppenbart kommer minskningen av flödet till noll ej att minska värmeförlusten till noll utan kommer att minimera denna för den givna radiatordimensionen och arbetstillståndet.

En minskning av flödet genom radiatorn kan uppnås genom att man gör trycket vid radiatorns båda ändar lika stora.

På fig 6 har det schematiska arrangemanget av ett överlagrat system 89 enligt en för närvarande föredragen utföringsform av föreliggande uppfinning visats i samband med ett konventionellt kylsystem av den typ som visats på fig 1. Det överlagrade värmesystemet 89, som visats på fig 6, har visats pà samma kylsystem som det som visats på fig l, men med det överlagrade värmesystemets 899 komponenter tillförda. Sålunda kommer samma hänvisningsbeteckningar att användas för att beteckna likadana komponenter i figurerna. Systemet innefattar en motor 10, en parallellkopplad efterkylare 12, en radiator 14 och en oljekylare 16. Radiatorn 14 har visats innefatta en fläkt. En vattentank 18 har visats som en vattenpump 20. Denna utföringsform som visar det överlagrade systemet 89 innefattar: en överlagrad pump 90, en överlagrad värmare 92, två backventiler 94 samt 96 och en öppning 98.

Driften av systemet i motorns driftmod är densamma såsom beskrivits tidigare för fig 1. I detta mod finns den lägsta tryckpunkten i kretsen vid en vattentank 18.

Installationsriktningen för backventilerna 94 och 96 förhindrar flöde från motorn 10 ut till vattentanken 18 och från oljekylaren 16 in i vattentanken 18. Kylmedlets strömningsriktning i kylmedelskretsen är såsom det som fff ißFí-'ICES WÃRN BURGESS EIOFFT-ilïëïilïw” åpçfi.i-:at1f>nï'ex:Tc>Iaïstru-:tor UL, 'Élíïüš--lífíalš lo 0000 o! OO Cl ICO I o 0 t 0 n I I n 0 i I O O I in olio oo to Oo 0 10 15 20 25 30 35 526 459 14 visats på fig l och det som visats med pilar med smala huvuden.

När motorn 10 har stoppats och den överlagrade pumpen 90 är i drift kommer kylmedlets strömningsriktningar att vara såsom visats på fig 6 med pilar med breda huvuden och såsom beskrivits nedan. Den överlagrade pumpen 90 tar vattenflödet från vattentanken 18 och leder detta genom värmaren 92. En del av kylmedlet som värmts i den överlagrade värmaren 92 passerar genom backventilen 94 och strömmar bakåt genom motorn 10 och efterkylaren 12 samt huvudvattenpumpen 20 och tillbaka till vattentanken 18. Den andra delen av kylmedlet som värmts vid värmaren 92 passerar genom backventilen 96 och öppningen 98 och därefter genom oljekylaren 16 och tillbaka till vattentanken 18. Trycket vid radiatorns båda ändar huvudsak lika stora eller balanserade genom att välja (nämligen Pl och P2 i fig 6) har gjorts i öppningens 98 dimension rätt. Strömningshastigheten genom radiatorn 14 reduceras sålunda till ett mycket ringa värde och företrädesvis till noll. Då den överlagrade pumpen 90 skall aktiveras genom en elektrisk motor med en enda hastighet kommer det att bli en strömningshastighet för vattnet genom komponenterna. Som en följd av detta blir det möjligt att balansera trycken vid radiatorn med hjälp av en öppning 98.

Av olika anledningar kan den elektriska motorns hastighet variera eller kan kylmedlets strömningshastighet i den överlagrade värmekretsen förändras av någon anledning. Under dessa tillstånd kan användningen av en fast öppning 98 ej klara att jämna ut trycken Pl och P2 på radiatorns båda sidor. I detta fall kan det överlagrade systemet 89 innefatta en öppning 98 med variabel storlek istället för en fast öppning 98. Det vill säga att antingen en öppning med fast storlek eller en öppning med variabel storlek 98 kan användas i föreliggande uppfinnings skyddsomfång. När en öppning med variabel storlek 98 används kan det överlagrade systemet 'Ü 'åt\_Ešf)0rgäâniS¿iï.i<.\r1\L.ïëW C-ÄTFÛYCÉ-ÉS *aT-.FII EJURGESS äOElf-”lfílxïïll z*'RyESFIUlLïí.266?;É\_2l0(';66'?2 Anplicatifgwntextíroíïastruetor UL- Iíïílšv--Éiï-'Lš o cooloo on 0000 to oo I I 0 o n nu lol: OIIO i I i o 0000 oc! 0 o u 0 u o I I o on n» s l I 0 Oc Coco o 000 O I 0 I o 0 10 15 20 25 30 35 5 2 6 4 5 9 ïffï- 2223- 15 89 även innefatta sensorer 100 och 102 för att känna av de respektive trycken P1 och P2 på radiatorns första respektive andra sida och att alstra signaler för att indikera tryck (eller temperatur)-skillnaden mellan _dessa.

Signalerna skickas till en dator, en central processenhet eller någon annan mekanism 104, som kan processa signalerna. Den centrala processenheten 104 beräknar och alstrar korrigeringssignalen för att minska tryckskillnaden och skickar signalen till manövreringsdonet 106. Manövreringsdonet 106 ändrar då det ändamålsenliga öppnandet av och strömningsmotståndet hos öppningen 98 med variabel area. På detta sätt kan trycket vid radiatorns båda sidor i allt väsentligt utjämnas och kylmedelsflödet genom denna minimeras. Detta _ kommer att reducera värmeförlusten genom radiatorerna till ett minimum. Värmning av oljan kommer att ske genom oljekylaren, såsom diskuterats ovan i samband med exempelvis det system som visats på fig 3b. Detta arrangemang har schematiskt visats på fig 8. Närmare bestämt innefattar motorn 28 en oljesump 110. Oljesumpen står i fluidförbindelse med silen 112. En standby- oljepump är ansluten till silen 112. En backventil 116 är positionerad mellan oljepumpen 114 och oljefiltret 118.

Oljefiltret 118 är anslutet till oljekylaren 120.

Oljekylaren är i sin tur ansluten till motorn 28.

Cirkulation av oljan sker i den riktning som visats med pilarna på fig 8.

Det skall förstås att komponenterna har visats i fluidförbindelse medelst olika rörsystem. Rörsystemet kan innefatta tuber, ledningar eller någon annan konstruktion som medger fluidförbindelse mellan respektive komponenter.

Fig 7 visar ett SAC-kylsystem av den typ som visats på fig 2, men med det överlagrade systemet enligt föreliggande uppfinning tillfört. Kylmedlets 'strömningsriktning har visats för det överlagrade co oron coon OO o o u u c Q OIII III I oo 10 15 20 25 30 35 526 459 16 systemets drift med en fast öppning. Kylmedlet strömmar i den riktning som visats med pilarna.

I huvudsak är SAC-kylsystemet ett sådant som visats pá fig 2 och det överlagrade systemet är ett sådant som visats på fig 6. Sålunda kommer samma hänvisningsbeteckningar att användas för att hänvisa till likadana komponenter. Systemet på fig 7 innefattar två kylmedelskretsar i SAC-systemet, motorns kylmedelskrets 22 och efterkylarkretsen 24. Denna utföringsform innefattar också en pump 26, en motor 28, en huvudradiator 30 och en oljekylare 32. Dessa komponenter finns i motorns kylmedelskrets 22. Efterkylarkretsen 24 innefattar en kylmedelspump 34, en efterkylares centrala kropp 36 och en efterkylarradiator 38.

Hopkopplingsventilen 40 förenar kylmedlet mellan kretsarna 22, 24.

Det överlagrade systemet 89 är av samma typ som det En vattentank 42 är också innefattad. som visats på fig 6. Det överlagrade systemets 89 arbete har diskuterats ovan. Det överlagrade systemet 89 innefattar en överlagrad pump 90, en överlagrad värmare 92, backventiler 94, 96 och en öppning 98. Såsom angivits ovan kan öppningen 98 vara av fast eller av variabel storlek. När en öppning 98 av variabel storlek används kan sensorer och en central processenhet också vara innefattade i det överlagrade systemet 89. Likaledes kan ett manövreringsdon användas för att reglera öppningens 98 rörelse.

SAC-kylsystemet som visats på fig 7 fungerar på samma sätt som det som diskuterats ovan med avseende på fig 2, när kylsystemet är i drift då motorn är igång och den överlagrade pumpen 90 har stoppats. Det överlagrade systemets funktion är detsamma som det överlagrade sys- temets som diskuterats ovan med avseende på fig 6, när motorn har stoppats och den överliggande pumpen 90 är igång. Likaledes, och såsom visats, fungerar det överlagrade systemet 89 på samma sätt som det som diskuterats ovan med avseende på fig 6, när det 10 15 00 0 0 0 0000 000 0 OO 00 00 0000 0000 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0 I I O O Cl OO 0 00 0 O I 0 0 0 0 0 0 0 00 00 00 0000 00 000 0 0 000000 0 0 0 ocean 0 001000 0 000000 17 överlagrade systemet 89 är i drift och motorn har stoppats, med den överlagrade pumpen igång. När det överlagrade systemet 89 är i drift är hopkopplingsventilen 40 företrädesvis stängd. Det överlagrade värmesystemets arbete är detsamma som det som beskrivits ovan med avseende på fig 6.

Andra särdrag hos kylsystemet (såsom oljesidevärmningen) förblir desamma. Det ursprungliga systemets driftstillstánd har ej påverkats negativt och förblir detsamma.

Beskrivningen av uppfinningen är endast exemplifierande till sin natur och sålunda anses varianter som ej gör avsteg från uppfinningens kärna att ligga inom uppfinningens skyddsomfång. Dessa varianter skall ej anses vara något avsteg från uppfinningens anda och skyddsomfång. *?7~l2-ÜQ iÜ:46 šz “W ÛFFICE3 WRRN BÜRGBSS HOFFMÄNN ijvialllñåiíf Appli-:aiçicnrextifc-iinsrrn-:tor UL. fïí1«T/=3-il~i3

Claims (18)

10 15 20 25 30 35 526 459 18 PATENTKRAV

1. Överlagrat värmesystem (89) för ett lokomotiv, innefattande: en vattentank (l8,42), en vattenpump (20,26) och ett första rörsystem, som sträcker sig mellan dessa; en motor (l0,28) och ett andra rörsystem, som sträcker sig mellan motorn (l0,28) (20,26); en efterkylare (12) och ett tredje rörsystem, som och vattenpumpen sträcker sig mellan efterkylaren (12) och vattenpumpen (20,26); en radiator (14) och ett fjärde rörsystem, som sträcker sig mellan motorn (l0,28) och radiatorn (14): ett femte rörsystem, som sträcker sig från efter- kylaren (12) och som är anslutet till det fjärde rörsystemet, som sträcker sig mellan motorn (lO,28)_och radiatorn (l4); en oljekylare (l6,32) och ett sjätte rörsystem, som sträcker mellan radiatorn (14) och oljekylaren (l6,32): ett sjunde rörsystem, som sträcker sig mellan olje- (l6,32) en överlagrad pump (90) och ett åttonde rörsystem, kylaren och vattenpumpen (20,26); som sträcker sig mellan vattentanken (l8,42)och den överlagrade pumpen (90): en värmare (92) och ett nionde rörsystem, som sträcker sig mellan värmaren (92) och den överlagrade (90): ett tionde rörsystem, som sträcker sig från den (92) sjätte rörsystemet, som sträcker sig från radiatorn (14) till oljekylaren (l6,32), och en första backventil (94) i det tionde rörsystemet samt en öppning (98) i det tionde (94) pumpen elektriska värmaren och som är anslutet till det rörsystemet mellan den första backventilen och oljekylaren (l6,32). 10 15 20 25 30 35 526 459 19

2. Överlagrat värmesystem för ett lokomotiv enligt patentkravet l, i vilket öppningen (98) är en variabel öppning.

3. Överlagrat värmesystem för ett lokomotiv enligt patentkravet 2, vidare innefattande ett manövreringsdon (106) för att operativt öppna och stänga den variabla (98).

4. Överlagrat värmesystem för ett lokomotiv enligt öppningen patentkravet 3, vidare innefattande en första trycksensor (100) i det fjärde rörsystemet, som sträcker sig från (l0,28) (14), trycksensor (102) i det sjätte rörsystemet, som sträcker sig från radiatorn (14) till oljekylaren (16,32), och mellan radiatorn (14) samt det tionde rörsystemet. motorn till radiatorn och en andra

5. Överlagrat värmesystem för ett lokomotiv enligt patentkravet 4, vidare innefattande en central process- (104) trycksensorerna och i vilket de första och andra (100,l02) centrala processenheten (104) för att åstadkomma signaler enhet är operativt anslutna till den till denna och i vilket manövreringsdonet (106) är operativt anslutet till den centrala processenheten för att förändra öppningen (98) storlek, baserat pà signaler från de första och andra sensorerna (100,l02).

6. Överlagrat system enligt patentkravet 1, vidare innefattande ett elfte rörsystem som sträcker sig från det tionde rörsystemet, vilket sträcker sig från den elektriska värmaren (92) till det rörsystem som sträcker sig från radiatorn (14) till oljevärmaren och som är anslutet till det femte rörsystemet, som sträcker sig från efterkylaren (12) till det rörsystem som sträcker (l0,28) (14).

7. Överlagrat system enligt patentkravet 6, i vilket sig från motorn till radiatorn det elfte rörsystemet innefattar en andra backventil (96) i sig.

8. Överlagrat värmesystem (89) för ett lokomotivs motor, som är anpassat för anslutning till ett lokomotivs kylsystem, som har en vattentank (18,42), en motor 10 15 20 25 30 35 526 459 20 (lO,28), en radiator (14) och en oljekylare (l6,32), innefattande: en pump (20,26) för att cirkulera fluid från vattentanken (18,42); en överlagrad värmare (92) i fluidförbindelse med pumpen (20,26); åtminstone en backventil (94) i fluidförbindelse med den överlagrade värmaren (92): och (98) för att reglera fluidflödet i det överlagrade systemet. en öppning

9. Överlagrat värmesystem för ett lokomotiv enligt patentkravet 8, i vilket öppningen (98) är en variabel öppning.

10. Överlagrat värmesystem för ett lokomotiv enligt patentkravet 9, vidare innefattande ett manövreringsdon (106) för att operativt öppna och stänga den variabla öppningen (98).

11. ll. Överlagrat värmesystem för ett lokomotiv enligt patentkravet 10, vidare innefattande en första tryck- sensor (100) för att känna av trycket på en första sida av radiatorn (14) och en andra trycksensor (102) för att känna av trycket på en andra sida av radiatorn (14).

12. Överlagrat värmesystem för ett lokomotiv enligt patentkravet ll, vidare innefattande en central process- (104) trycksensorerna (100,102) är operativt anslutna till den enhet och i vilket de första och andra centrala processenheten (104) för att åstadkomma signaler till denna och i vilket manövreringsdonet (106) är operativt anslutet till den centrala processenheten (104) för att ändra öppningens (98) storlek, baserat på signaler från de första och andra sensorerna (100,102), varvid trycket på radiatorns (14) första och andra sidor kan regleras genom att reglera fluidflödet genom (14).

13. Förfarande för överlagrad värmning för ett radiatorn lokomotivs motor som är avsett för användning i samband med ett lokomotivs kylsystem som har en vattentank 10 15 20 25 30 526 459 21 (l8,42), en motor (l0,28), en radiator (14) och en oljekylare (l6,32), innefattande: att pumpa fluid från vattentanken (18,42) genom en överliggande värmare (92): att värma fluiden i värmaren (92); att tillföra en värmd fluid till motorn (l0,28) och till oljekylaren (16,32); att åstadkomma en öppning (98) för att reglera fluidflödet, för att minimera fluidflödet genom radiatorn (14).

14. Förfarande enligt patentkravet 13, vidare inne- fattande steget att åstadkomma en variabel öppning (98).

15. Förfarande enligt patentkravet 14, vidare inne- (14) första och andra sidor medelst trycksensorer (lO0,lO2) fattande steget att känna av trycket på radiatorns och att reglera öppningen (98) för att jämna ut trycket (14) minimera fluidflödet genom radiatorn (14). på radiatorns första och andra sidor för att

16. Förfarande enligt patentkravet 15, vidare inne- fattande steget att skicka en signal från trycksensorerna (lO0,lO2) till en central processenhet (104) för att alstra en reglersignal, att skicka reglersignalen till ett manövreringsdon (106) för att reglera öppningens (98) rörelse.

17. Förfarande enligt patentkravet 13, vidare inne- fattande steget att värma motoroljan genom att cirkulera (l0,28), (74) och tillbaka till motorn motoroljan från motorn genom ett oljefilter och en oljekylare (16,32) (l0,28).

18. Förfarande enligt patentkravet 17, vidare inne- fattande steget att cirkulera motoroljan med användning av en oljepump (72).