NL1018204C2

NL1018204C2 - Werkwijze en systeem voor het verwarmen en/of koelen van rails en railelement te gebruiken daarbij.

Info

Publication number: NL1018204C2
Application number: NL1018204A
Authority: NL
Inventors: Frederikus Philipus Mar Verbon
Original assignee: Holland Railconsult B V
Priority date: 2001-06-01
Filing date: 2001-06-01
Publication date: 2002-12-11
Also published as: EP1262597A3; DK1262597T3; DE60233091D1; EP1262597B1; ATE437996T1; EP1262597A2

Description

WERKWIJZE ΕΝ SYSTEEM VOOR HET VERWARMEN ΕΝ/OF KOELEN VAN RAILS EN RAILELEMENT TE GEBRUIKEN DAARBIJ

Het is bekend dat wisselverwarming de functie heeft om tijdens winterse omstandigheden de wissel probleemloos te laten omstellen: verkleving van onderdelen als gevolg van bevriezen wordt hierdoor 5 voorkomen; soortgelijke problemen kunnen zich voordoen als gevolg van sneeuw en/of stuifsneeuw.

Bij bekende zogeheten gasbranderpijp-installaties wordt een branderpijp gemonteerd op een zijwand (ziel) van een spoorstaaf, waarbij de branderpijp 10 is voorzien van gasstralers of zogeheten branderbakjes, waardoor de spoorstaaf wordt verwarmd.

Bij het centrale buissysteem wordt vloeistof bijv. met behulp van een gasbranderinstallatie verwarmd en getransporteerd naar één of meer wissels waartegen een 15 ronde pijp is geklemd die voor warmte overdracht van de vloeistof in pijp naar de spoorstaaf moet zorgdragen.

Bij een elektrisch lintsysteem is tegen een zijwand van de ziel van de spoorstaaf een elektrisch lint gemonteerd dat de elektrisch opgewekte warmte overdraagt 20 aan de spoorstaaf.

Uit de publicatie van de Europese aanvrage EP 0 247 693 A2 is een verwarmingswerkwijze bekend voor het verwarmen van spoorwissels onder toepassing van een warme vloeistof die langs een railelement (b.v. spoorstaaf) 25 wordt gevoerd, waarbij warmteoverdracht tussen de vloeistof en het railelement plaats vindt.

Teneinde een dergelijke werkwijze te verbeteren verschaft de onderhavige uitvinding een werkwijze voor het verwarmen en/of koelen van een railelement, waarbij 30 verwarmende/koelende vloeistof langs het railelement wordt gevoerd, waarbij warmteoverdracht tussen de vloeistof en het railelement plaatsvindt, met het kenmerk 1018204 « 2 dat de relatief hoge temperatuur resp. lage temperatuur van de vloeistof wordt verkregen door aan de bodem onttrekken van warmte resp. koude.

In een thans de voorkeur hebbende 5 uitvoeringsvorm wordt gebruik gemaakt van aardwarmte door buizen in de bodem te brengen, of rechtstreeks door middel van opgepompt grondwater. De aan de bodem te onttrekken warmte kan ook via een warmtewisselaar naar de rails worden gevoerd. Door middel van een warmtepomp kan 10 bovendien indien noodzakelijk, de temperatuur van de vloeistof worden verhoogd (of verlaagd).

Bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van vloeistof van een relatieve lage temperatuur, bijv. lager dan 80o c - hetgeen een veel voorkomende temperatuur bij 15 bekende systemen is. De onderhavige uitvinding verschaft voorts een werkwijze voor het overdragen van warmte uit een vloeistof aan een railelement, waarbij het warmte-uitwisselend oppervlak tussen de vloeistof en het railelement wordt geoptimaliseerd door de vloeistof door 20 een kanaal te leiden dat één of meer wanden in warmtegeleidend contact heeft met het railelement. Een dergelijk kanaal kan naast een in doorsnede rechthoekige vorm evenzeer rond, ovaal of anderszins van vorm zijn.

Dankzij deze werkwijze volgens de onderhavige 25 uitvinding wordt een aanzienlijke verbetering in warmteoverdracht naar de spoorstaaf verkregen, waardoor de temperatuur van de vloeistof laag kan blijven. Vanzelfsprekend kan echter ook deze werkwijze van voordeel zijn bij bekende systemen voor warmteoverdracht. 30 Het door bekende energiebronnen toe te voegen vermogen kan zodoende worden beperkt.

Voorts verschaft de onderhavige uitvinding een systeem voor het overdragen van aardwarmte aan een railelement.

1018204 3

V

Tenslotte verschaft de onderhavige uitvinding een railelement voorzien van middelen voor het verbeteren van de warmteoverdracht naar dat railelement. Evenzeer kan met een dergelijke installatie zomers de spoorstaven 5 of andere spoorelementen worden gekoeld met koude vloeistof uit de bodem, waardoor storingen en geluid kunnen worden verminderd ondermeer door condensatie aan de spoorstaaf.

De onderhavige uitvinding zal worden 10 verduidelijkt aan de hand van de navolgende beschrijving van voorkeursuitvoeringsvormen daarvan, met verwijzing naar bijgevoegde figuren, waarin tonen:

Fig. 1 een bovenaanzicht in perspectief van een railelement volgens een eerste voorkeursuitvoeringsvorm 15 van de onderhavige uitvinding;

Fig. 2A - 2D resp. aanzichten gedeeltelijk in doorsnede en gedeeltelijk in perspectief van mogelijke varianten van detail II uit fig. 1; ...

Fig. 3 een schematisch aanzicht gedeeltelijk in 20 perspectief en gedeeltelijk in doorsnede van een eerste voorkeursuitvoeringsvorm van een werkwijze en systeem volgens de onderhavige uitvinding;

Fig. 4 een schematisch aanzicht gedeeltelijk in perspectief en gedeeltelijk in doorsnede van een tweede 25 voorkeursuitvoeringsvorm van de werkwijze en systeem volgens de onderhavige uitvinding;

Fig. 5-14 aanzicht in doorsnede van resp. verdere varianten van een railelement te gebruiken bij een systeem en werkwijze volgens de onderhavige 30 uitvinding; en

Fig. 15 - 16 schematische aanzichten van resp. verdere uitvoeringsvormen van het systeem en werkwijze volgens de onderhavige uitvinding.

Bij een schematisch in fig. 1 aangeduide wissel 35 10 dienen voorzieningen te worden aangebracht voor het 1018204 4 verwarmen daarvan, opdat in winterse omstandigheden bediening van de wissel mogelijk blijft.

Bij een eerste spoorstaaf 12 volgens de voorkeursuitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding 5 wordt met behulp van een plaat 13 ruimte 14 gecreëerd bij een opstaand deel 15 dat zich uitstrekt tussen een voet 16 en een kop van de rail 17.

Deze ruimte 14 kan worden gebruikt voor doorstroming door een vloeistof die bijv. tot een 10 temperatuur van +5°C tot circa 60°C is opgewarmd, hetgeen bijv. aanzienlijk lager is dan de thans gebruikelijke temperatuur van circa 80°C dankzij het grote uitwisselingsoppervlak van de vloeistof en de spoorstaaf.

Bij de spoorstaaf 11 volgens fig. 2B is en 15 langwerpig kanaal 18 op warmtegeleidende wijze bijv. met warmte geleidende pasta 19 of door middel van lassen of dergelijke aan het opstaande deel bevestigd teneinde goede warmteoverdracht te verkrijgen tussen de vloeistof in het kanaal 20 en de spoorstaaf.

20 Bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 2C is een kanaal 21 gecreëerd door een in doorsnede U-vormig buisdeel 22 waardoor het kanaal een wand gemeenschappelijk heeft met een voet 23 van een spoorstaaf 24.

25 Op gelijkwaardige wijze als de uitvoeringsvorm volgens fig. 2B is in de uitvoeringsvorm volgens fig. 2D een langwerpig kanaal 26 met een relatief lange wand 27 met behulp van warmte geleidende pasta of lassen aan een voet 29 van spoorstaaf 30 bevestigd.

30 In een uitvoeringsvorm van de werkwijze en het systeem volgende de onderhavige uitvinding (fig. 3) worden de in één van de fig. 2Ά - 2D getoonde kanalen aangesloten op een leidingenstelsel 32 waarvan een aanzienlijk gedeelte, zich bijv. via lussen 33, over een 35 bepaalde diepte in de bodem uitstrekt teneinde ook in 1018204 5 winterse omstandigheden vloeistof van bijv. 5 of 10oc langs de wissel 35 te leiden met behulp van pomp 36 en reservoir 37.

Voorts is het denkbaar in zomerse 5 omstandigheden het water met behulp van de warme spoorstaven op te warmen en in de bodem op te slaan in afwachting van eventuele latere winterse omstandigheden teneinde met het opgewarmde water de rails dan nog beter te kunnen verwarmen. Zodoende worden de spoorelementen 10 gedurende de zomer eveneens gekoeld waardoor storingen als gevolg van uitzetting worden voorkomen.

Een verder uitgewerkt systeem 41 volgens de onderhavige uitvinding, een zogeheten minidoublet, omvat naast aanvoerbron 42 en retourbron 43 en diverse niet met 15 verwijzingsnummers aangeduide afsluiters en driewegkleppen, een warmtewisselaar 44 waarop enerzijds het primaire circuit met de aanvoerbron 42 en retourbron 43 van de monobron en een pomp 45 zijn aangesloten en anderzijds een secundair circuit met de pomp 47 en de 20 leidingen naar de spoorstaven van een wissel 48. Tevens is in dit circuit een warmtepomp 49 opgenomen die afhankelijke van de dimensionering en/of omstandigheden zoals buitentemperatuur een verhoging van de temperatuur van het water in de kanalen langs de railelementen 48 en 25 andere beweegbare spoorelementen zoals tongen en/of puntstukken kan bewerkstelligen.

In tegenstelling tot bestaande systemen kan in het bijzonder bij de voorkeursuitvoeringsvorm volgens fig. 4 een veel geavanceerder regeling worden toegepast 30 dan de thans gebruikelijke AAN/UIT regeling voor gasbranders en dergelijke.

Bij de voorkeursuitvoeringsvorm volgens fig. 5 zijn twee buizen of slangen 52, 53 met aan het spoorelement aangepaste vorm met behulp van een passtuk 35 54 daartegen aangebracht.

1018204 6

Bij de uitvoeringvorm volgens fig. 6 zijn twee kanalen 61, 62 met passende vorm door een tussenstuk 63 met elkaar verbonden.

Bij de voorkeursuitvoeringsvorm volgens fig. 7 5 is een relatief geraakkelijk vervaardigbaar vormstuk 71 voorzien van twee inwendige kanalen 72 en 73 voor de vloeistof.

Bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 8 zijn de kanalen 81 en 82 gevormd door het aan een spoorstaaf 10 vastlassen van passende elementen opdat de vloeistof in direct contact is met de spoorstaaf.

Bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 9 wordt een relatief groot kanaal verschaft dankzij een plaat 92 die aan de boven- en onderzijde aan de spoorstaaf is 15 vastgelast. Dankzij de vorm van de plaat 101.wordt het rendement daarvan per hoeveelheid vloeistof vergroot. Ook het kanaal 111 volgens fig. 11 kan op eenvoudige wijze aan een spoorstaaf worden bevestigd. De kanalen 102 en 103 uit fig. 12 zijn op relatief eenvoudige wijze 20 vervaardigbaar.

Bij de uitvoeringsvorm volgens fig. 13 zijn buizen of slangen 103, 104 met een passtuk 105 gemakkelijk aan rail bevestigbaar. Ook aan de voet van de rail is een speciaal passtuk 106 aangebracht voor het 25 accommoderen van kanalen 107, 108.

Bij de bijzonder de voorkeur hebbende . .

uitvoeringsvorm volgens fig. 14 zijn de kanalen 112, 113, 114, 115 in ieder geval bij benadering rond van vorm.

De uitvoeringsvorm volgens fig. 15 omvat een 30 bodemlus met warmtepomp en warmtewisselaar.

De uitvoeringsvorm volgens fig. 16 is relatief eenvoudig doordat het een bodemlus met warmtepomp omvat met relatief klein aantal onderdelen.

1018204 4 7

De uitvoeringsvorm volgens fig. 16 kan worden toegepast in een bodemlus met warmtewisselaar en warmtepomp.

Bij de uitvoeringsvorm waarbij warmte aan de 5 bodem wordt onttrokken met behulp van één of meer gesloten bodemlussen gevuld met een koudemiddel, zal dit koudemiddel op relatief lage temperatuur gaan koken dankzij drukverlaging aan de primaire kant van de warmtepomp waardoor deze verdampingsverwarmte zal 10 onttrekken aan de bodem. Aan de secundaire kant van de warmtepomp wordt de vloeistof naar het railelement in temperatuur verhoogd.

Ten tijde van indiening van de onderhavige uitvinding werd nog gewerkt aan de verdere ontwikkeling 15 van de verwarming van beweegbare railelementen zoals puntstukken en tongen van wissels. Het moge echter duidelijk zijn dat bovenbeschreven voorkeursuitvoeringsvormen ook op dergelijke onderdelen van een railsysteem van toepassing zijn.

20 De onderhavige uitvinding is niet beperkt tot de boven beschreven voorkeursuitvoeringvormen daarvan; de gevraagde rechten worden bepaald door de navolgende conclusies binnen de strekking waarvan velerlei modificaties denkbaar zijn.

« 1018204

Claims

1. Werkwijze voor het verwarmen en/of koelen van een railelement, waarbij verwarmende en/of koelende vloeistof langs het railelement wordt gevoerd, waarbij warmteoverdracht tussen de vloeistof en het railelement plaatsvindt, met het kenmerk dat de relatief hoge temperatuur resp. lage temperatuur van de vloeistof wordt verkregen door aan de bodem onttrekken van warmte resp koude en dat kanalen waarin de vloeistof zich tijdens de overdracht van de warmte aan het railelement bevindt zijn aangebracht tegen ten minste een deel van tenminste een zijwand van het railelement.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij de warmte wordt onttrokken door buizen voor de vloeistof in de bodem aan te brengen.

3. Werkwijze volgens conclusie 1 of 2, waarbij grondwater wordt opgepompt voor het verkrijgen van de vloeistof van relatief hoge temperatuur.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, 2 of 3, waarbij de aan de bodem onttrokken warmte via een warmtewisselaar aan de vloeistof wordt overgedragen.

5. Werkwijze volgens één van de conclusies 1-4, waarbij voor het verhogen (of verlagen) van de temperatuur van de vloeistof gebruik wordt gemaakt van een warmtepomp.

6. Werkwijze voor het overdragen van warmte uit een vloeistof aan een railelement, waarbij het warmteuitwisselend oppervlak tussen de vloeistof en het railelement wordt geoptimaliseerd door de vloeistof door een kanaal te leiden die één of meer wanden in warmtegeleidend contact heeft met het railelement.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, waarbij ten minste één wand van het kanaal wordt gevormd door het railelement zelf. 1018204

8. Werkwijze volgens conclusie 6, waarbij een pijp met een in hoofdzaak langwerpige doorsnede langs ten minste één lange zijde daarvan op warmtegeleidende wijze wordt bevestigd aan het railelement.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, waarbij lijm wordt toegepast.

10. Werkwijze volgens conclusie 8 of 9, waarbij voor de bevestiging lassen wordt toegepast.

11. Werkwijze volgens conclusie 7, 8 of 9, waarbij warmtepasta wordt toegepast.

12. Werkwijze volgens één van de conclusies 1-6 en één of meer van de conclusie 7-11.

13. Werkwijze volgens een of meer van de voorgaande conclusies waarbij in winterse omstandigheden vloeistof van bijv 5-10 graden langs de wissel wordt geleid met behulp van een pomp en een reservoir.

14. Systeem te gebruiken bij één of meer van de voorgaande conclusies, voorzien van middelen voor het onttrekken van warmte aan de bodem en van middelen voor het overdragen van die warmte aan een railelement.

15. Railelement voorzien van een vloeistofkanaal in warmtegeleidend contact met een aanzienlijk gedeelte daarvan.

16. Railelement te gebruiken bij een werkwijze en/of systeem volgens één of meer van de voorgaande conclusies. 1018204