SE536568C2 - Anordning och förfarande för avisning av järnvägsvagnar och/eller malmslig i järnvägsvagnar - Google Patents

Description

30 536 568 Upptining med varmt vatten är ur värmeöverföringssynpunkt mest effektivt eftersom värmeöverföringen med vatten är högre än med exempelvis luft.

Emellertid har avisning med vatten många nackdelar b|.a.

- Varmt vatten måste sprutas med högt tryck för att nå så stora isbelagda ytor som möjligt, vilket ger problem med inträngande fukt i vagnskorg, elektrisk och elektronisk utrustning på boggis och vagnschassi.

- För låg vattentemperatur < 50 °C tillsammans med rester från påkörda djur har visat sig ge upphov till legionella bakterier, vilket kräver en dyr och avancerad rening av vatten.

- För en snabb avisning av ett tågset krävs en ackumulator med storleken 1000 m3 eller mer som tar tid att värma upp. För att värma 1 m3 vatten från 40 till 60 °C på 1 timme krävs en effekt av ca 23.2 kW. För att värma 1000 m3 vatten 20 °C krävs en installerad effekt av ca 23 MW, vilket dock är möjligt med tillgång till fjärrvärme eller med elektrisk energi Avisning med varm luft Avisning med varm luft ger ett lägre vårmeöverföringstal än vatten, vilket måste kompenseras med högre temperatur och lufthastighet (flöde). Lufttemperaturen måste dock begränsas så att isfria ytor ej blir överhettade under tiden för upptining av isbelagda ytor.

Genom injektion av vatten som förångas i varm luft till vattenånga kan kondenseringsvärmen av vattenångan utnyttjas för att öka upptiningen av isbelagda ytor, eftersom temperaturen på isbelagda ytor är 0 °C och lägre än daggpunkten för den varma luften.

Luften har den fördelen framför vatten att den kan passera även för vatten icke åtkomstbara delar och ger inte problem med fuktinträngning i elektrisk och elektronisk utrustning på boggis och vagnschassi. 20 25 30 536 568 Uppvärmning av luften kan ske antingen med gasol, naturgas, biogas eller olja som förbränns i en varmluftsgenerator som luften passerar igenom, elektrisk energi eller ånga.

- Uppvärmning med gasol eller naturgas i en varmluftsgenerator ger en kompakt och investeringssnål anläggning med snabb uppstartstid då energiöverföringen till luften sker vid hög temperatur. Uppvärmning med gasol eller naturgas ger en stor flexibilitet då vatten kan injiceras i den varma luftströmmen på ett relativt enkelt sätt.

- Uppvärmning med elektrisk energi kräver stora värmeöverförande ytor mellan elektriskt värmda element och luften eftersom temperaturen på de elektriska värmeöverförande elementen är begränsande.

- Uppvärmning av luften med ånga ger i likhet med injektion av vatten i varm luft möjlighet till utnyttjande av kondenseringsenergin för vattenångan i luften vid upptiningen av is. Produktionen av ånga kan göras antingen med förbränning av gasol, naturgas, biogas eller elektrisk energi men kräver dock en komplicerad anläggning med krav på vattenbehandling och säkerhetsutrustning.

Redogörelse för uppfinningen Ändamålet med föreliggande uppfinning är att övervinna de problem som är förknippade med traditionella metoder för avisning och åstadkomma en förbättrad process för denna typ av avisning.

Detta ändamål ernås enligt uppfinningen ur dess första aspekt genom att en anordning av det aktuella slaget uppvisar de speciella särdrag som anges i patentkravets 1 kännetecknande del.

Ur uppfinningens andra aspekt uppnås ändamålet genom att ett förfarande av det aktuella slaget innefattar de speciella åtgärder som anges i patentkravets 13 kännetecknande del.

Föredragna utföringsformer av uppfinningen anges i de osjälvständiga patentkraven. Särdrag som endast förekommer i beskrivningen utgör inte en del av uppfinningen.

Med begreppet tunnel i föreliggande ansökan avses vad som konventionellt menas med en tunnel, d.v.s en byggnadskonstruktion som har sidoväggar, tak och 20 25 30 536 568 botten men som är öppen i vardera gavel. Med järnvägsvagn förstås i denna ansökan även lokomotiv.

Kort beskrivning av figurerna Fig. 1 är ett flödesschema för avisning av järnvägsvagnar och lok.

Fig. 2 visar ett lok och principen för inblåsning av varm luft och utsug av kall luft.

Fig. 3 visar i ett diagram principen för styrning och övervakning.

Fig. 4 visar en tvärsektion av tunnel med malmvagn.

Fig. 5 visar IR plattor av keramiskt material mellan spalter för utblåsning av varmluft med hög hastighet mot malmvagnens utsida.

Beskrivning av utföringsexempel Principlösninq, flödesschema För avisning av lokomotiv och järnvägsvagnar föreslås mot bakgrund av ovan beskrivna för och nackdelar för olika energimodeller användning av varm luft uppvärmd med en brännbar gas i en brännkammare 5 med möjlighet att injicera vatten och utnyttja kondenseringsenergin i vattenångan för att minska tiden för avisning av järnvägsvagnar.

Fig. 1 visar i ett flödesschema principen på föreslagen anläggning för avisning av Iokomotiv och järnvägsvagnar.

Kort beskrivning av anläqqninq Enligt erfarenhet från simuleringar och anläggning i drift bör lufthastigheten från inkommande luft vara i storleksordningen 25 - 30 m/s för att ge tillräcklig hög turbulens och en yteffekt i storleksordningen 8000 - 10000 W/m2. Genom kondensation av injicerat vatten i den varma gasen kan yteffekten fördubblas.

Tågset 1 med lok och vagnar passerar genom en tunnel 2 i vilken varm luft blåses med hög hastighet från längsgående spalter 3 i tunnelväggarnas nedre delar och mellan rälsen mot sidorna och underdelar av chassi och boggis på lok och vagnar med fastfrusen snö och is. Sedan luften passerat chassi och boggis passerar 4 20 25 30 536 568 luften uppåt mellan tunnelväggar och vagnssidor och sugs genom längsgående spalter 4 i taket på tunneln varefter den avkylda luften recirkuleras genom ett isolerat kanalsystem 7 tillbaka till varmluftsgeneratorn 5 för att återvärmas. lnläckande omgivningsluft i luftridåer i tunnelns gavlar avleds från huvudflödet till luftridåer i tunnelns in- och utpassager.

Delar av kanalsystemet, varmluftsfläkt, varmluftsgenerator, etc är placerat i ett apparatrum på ett bjälklag ovanför avisningstunneln l varmluftsgeneratorn 5 värms luften genom förbränning av en brännbart bränsle, gasol, naturgas, biogas, processgas, olja eller annat brännbart bränsle. ln- och utpassagerna i tunnelgavlarna är försedda med luftridåer för att minska inläckage av kall omgivningsluft och utläckage av varm luft under avisning och är försedda med portar för sparande av värmeenergi och möjlighet att förvärma tunneln till önskad temperatur när tunneln inte används för avisning. Tunneln har en längd som är anpassad för att ge möjlighet att avisa boggis, tågset med lok och vagnar på angiven tid. Tunnelns längd medger att en eller flera vagnar kan avisas samtidigt antingen genom ”rullande avisning” eller ”stillastående avisning beroende på hur lok och vagnar passerar genom tunneln. Höjden i tunneln anpassas till en lämplig höjd med eller utan elektrisk kontaktledning. Tunnelns bredd anpassas till lok och vagnarna bredd inklusive tillräcklig säkerhetsdistans till tunnelväggar.

Ovanför avisningstunneln på en övervåning finns ett apparatrum lokaliserat innehållande varmluftsfläkt, varmluftsgenerator och utvändigt värmeisolerade luftkanaler för fördelning av varm luft till och från tunneln. I omgivande byggnad finns ett ställverk och operatörsplats installerad i en container.

Tunneln är sektionerad i moduler, 5-6 m långa, med styrbara spjäll för möjlighet att styra luftflödet längs lok och vagnar för att minimera temperaturstegring på isfria ytor under avisningsförloppet. 10 15 20 25 30 536 568 P.g.a. den erforderliga effekten och luftflödet för avisning och för att minska storleken på gaskanaler för till- och frånluft har anläggningen delats upp i avisningsmoduler som kan installeras i en eller flera på varandra följande moduler för att minska avisningstiden.

Flödesschemat i fig. 1 visar en avisningsmodul lika med längden för en boggi, vagn eller flera vagnar installerade efter varandra.

Vid inpassage- och utpassageänden på anläggningen finns portar med luftridåer för att minimera inläckande omgivningsluft i anläggningen.

Tunnel för inblåsninq av varmluft och utsuq av returluft Fig. 2 visar en tunnel med ett lok och principen för inblåsning av varm luft och utsug av kall returluft.

Kanalsvstem, varmluftsfläkt Tillufts och frånluftskanalerna 3, 4 för inblåsning av varmluft och utsug av frånluft ansluts till en fördelningskanal för tilluft och en fördelningskanal för frånluft via varsin utvändigt isolerad kanal med reglerbart spjäll för tilluft och undertryck och flexibler (kompensatorer) för kompensering av längdförändringar i kanalerna.

Fördelningskanalen för frånluft 4 är ansluten till en varmluftsfläkt 10 för upprätthållande av luftflöde och tryck i kanalsystemet. Varmluftsfläktens varvtal styrs av en frekvensomriktare för att upprätthålla ett önskat flöde av varm luft till tunneln. Luftflödet mäts av flödesgivare som reglerar varvtalet på boosterfläktar.

Varmluftsgenerator Varmluftsgeneratorn 5 är installerad efter varmluftfläkten. Varmluftsgeneratorn 5 innehåller ett antal gasoleldade kanalbrännare. Varmluftsgeneratorn 5 är försedd med ett eget styrsystem och högtrycksfläkt för förbränningsluften. Bränsleflöde för 15 20 25 30 536 568 förbränningsluften styrs av ett börvärde från styrsystem och temperaturgivare i tilluftsflödet.

Portridåer I vardera änden på avisningsanläggningen finns en s.k. portridå med varsin Iuftridå som blåser luft mot vagnssidorna för att förhindra att omgivningsluften sugs in i utsugningskanalerna. I änden på portridåerna finns en fjärrstyrd slagport som normalt är stängd då avisning ej utförs. Ovanför portarna installeras en flexibel vägg av elektriskt isolerande material för passage av kontaktledning och strömavtagare på lok och drivvagnar. Med portarna stängda kan uppvärmning och temperaturhållning ske med reducerat flöde och effekt.

Tunnel - Varm luft blåses med höghastighet i längsgående spalter 3 i tunnelväggar och botten mot chassi och boggis på lok och vagnar och sugs genom taket på tunneln 1 tillbaka till varmluftsgenerator 5 för återvärmning i ett slutet luftkanalsystem.

Uppvärmning av luft -Uppvärmning av luften för avisning sker med förbränning av ett brännbart bränsle, gasol, naturgas, biogas, processgas, olja eller liknande i kanalbrännare i kanalsystemet för distribution av varm luft till tunnel för avisning. injektion av vatten i varmluft för ökning av avisningskapacitet - Vatten injiceras med munstycken 11 efter kanalbrännare för att öka fukthalten i varmluften för att sedan kondensera mot kalla ytor med eller utan snö och is i syfte att öka avisningskapaciteten.

Tvärsektion av tunnel med malmvagn visas i fig. 4.

Fig. 5 visar lR-plattor 9 av keramiskt material mellan spalter för utblåsning av varm luft med hög hastighet mot malmvagnens utsida. IR-plattorna värms av den varma 536 568 luften på baksida och framsida och bidrar till värmeöverföringen med värmestrålning.

Claims (1)

1. 536 568 PATENTKRAV 1. Anefcšešeg får evšeešng ev järnvägsvegnar (ü eehieiier mešmeêig 20 25 30 järnvägsvegswar, viškee enerening innefattar en tunnel (22: fërsecše meä et? fšertei šnešàenšngsöppnšngar (3) för upevärme šufi etï envànüee får evšenieg ash nwšeet en eïeugnêngeöppníeg (4) šör envàee âufi, vššken eeerenšng videre šnnefeüar en varmåufïgenerater (5) som med tšišuftkeneiergen (fiš stårš kemmunšketšee med šnbšåenšngeëpenšegerne (S), käeeeieešznee av ett enefcšnšngen všdere ieeeíatïar en vetteniššåföreešenerdning enerdnee för täšäfereeš av vatten íiiš vermšufigeneratere (å: eehieiier tšíiufikenašergerzeï (6), ecñ av eïâ vermšufiegersereïere íš) är enercšned meä en keeeeitet eii värme Eeften tšišräekëšgt reyeket får ett àtrnšeetene en dei av eet âšššförde vattnet ska fërängee. Anerenšng enššgï petentkreveï i, käenešeeknee ev eåâ nånmde minst ena utsugniegsöeening í-ifi genem fråniuñkenešergen (if) etårí kemmuniketien mee vermšeštgeneretern (âå för återepevärmraing ace etâ ett eiutei keneieyeiem šërešnder nämnde minst ene uteegnšngsëppnšng (4), vermšefiegeneraterfi (äš ech šeešåenšngeëppningerne (3) med varandra. Anerenšng eniigt eeientkrevei “E eišer 2, käeneteekned ev eââ šnbååeeâewgsåeenšngerne (3) innefattar åångeträekie epešíer sem föriäeer ââunrseëne (2) šängerškârašng, eäf åängdrikïnšng eefinšeree sem fâktešegen från den ene tunneiëeeeingee tšiš den eedm. Anemiešeg enššgt meget ev eetentkreven 1%, käneeâeekeeá ev ett iebšàenšegeëepnšngerne (3) är eeerdnecše termeiawe (2) ešdevëgger eehieššez' tunnešee (2) beiten. Anerdnšng eniigt nàgeâ ev eetentkreven ïfli, käeeeâeekeee ev eàï vermšufiegesaereïern íš) innefattar en íërbrännšngeenereešng aeereeee för färbränníng ev feeešåt bräneie, företrädesvis i geeferm. Ånerdnšng enššgï nàget av eeïentkreven 1-5, käeneåeekeee ev ett àïmâneieee een ena ïueneíëeenšngen, fëreiräáeevis både åeeeesšëppnšffigerne, är fëreecicš mee en eertršdå sem šneešattaf lt) 20 25 30 536 568 štrttšrtbtåsrtšrrgaargan för tttšrtanda av arr trrttrêdà vid rasaaktšva turrnatëpprrirtg. 7. Artarartirtg artttgt något av patarrttrravart 'š« å, trärtrtataatrrtaa av att dara är anarfirtart att ttštsrtrrga tuttar: arr hastighet ganam irthtšrantrtgaëpanšngarrta ißjrš šrrtarvaštat 15- fiß mia, företrädesvis intarvaššat âš-âü rrrís. 8. Arraraašrrg arrfšgt någat av patarttkravan t-T, ttërtrratactrrtaa av att start är ašmartašartarad att äšbrânga tuftarr art uppvârmrrtngaattakt par ytan-that t irrtarvatšat 4-25 trtitfirrtg vrid karttakt maa jârrrvägsvagrtart, ttåraträdaavts i šntarvattat 8-1 Q štwfrrtë. 9. Artararršrrg artššgt rrågat av patantkravan 't-ä, kärtrrataakaaa av att nämnda mättat art utsugrršrtgaëpprtšrtg (4) innefattar att ttartat tängagåarttta aaaštar artarrtrtarša t trrrtrtaårta tatt. 1G. Artarartšrtg arrtšgt rtågat av patartttzravart t-Q, trärrrtataattrtaa av att ttrrtrtaïrta airtaväggar atmšrratana datvta är baktadda maa att keramiskt rrtataršat. tt, Årtarartšng arrššgt rtàgat av patarrttrravart ttfi, kärtrrataakrtafi av att åtrrršrratarta rrågra av irtbíåartšrtgaërßpnšngarna (3) är tara-adda mac! apjïätt för styrning av tuttana štaattgštat anttiatëar tuttarta riktning. 12. Arrartirtírtg arrtšgt något av patarttkravarr t~t t, trärtrsataatrrraa av att tunneln å tärrgdrštrtrtirtçgaa är sammansatt av att ttartat ttyggrtadarnaatutar, där vardera rrrartut har arr Fånga t šrttarvattat iš-ttt m, färatràdaavša š ârttarvattat 5-8 m. 13. Förfarartda tär avšartirtg av jämvägavagrtar (t) oattíašâar matrrratšg jarnvàgavagnar, via všškat vardera tärrtvågavagrt köra år: i ar: tarrrrat (2) satt Butt värma upp av ar: varrrråtattagartaratar (5) act: aarr upavärmda šrrttart btåaaa ganam šntatåartirtgašíraarttrtgar (S) mat jàërrtvägavagrtarna trärrrrataatrrtat av att vatten tštttëra varrrtiuttagartaratarrt (5) acttfattar att tšitvtttrartatargan (ä) så att dat ëtmirtatøna aatvta tttràrtgaa av aarrrra act: sadart fötter maa sier: uraavärrarïåa tuttart. tft. Fttrfaranrta arrttgt rsatarrttrravat tå, trärtrtataattnat av att förfarandet utövas med štšätp av art arzaräntrrg arttigt :tåget av aatarttkravart t-tâ 10