Результат интеллектуальной деятельности: Устройство для защиты элементов контактной сети железных дорог от воздействия выпускных газов силовой установки автономного локомотива

Изобретение относится к выпускным системам локомотивов, оснащенных силовыми установками с тепловыми двигателями, например газотурбовозов, при работе которых на электрифицированных участках железных дорог тепловое и динамическое воздействие выпускных газов двигателей может повреждать элементы контактной сети - контактный провод, элементы контактной подвески.

Известны выпускные системы тепловозов, работающие с выпуском отработавших газов вверх от наружной поверхности крыши кузова локомотива для смешивания с окружающим воздухом и понижения температуры газовоздушной смеси, воздействующей на элементы контактной сети. Соответствующие устройства представляют собой газовыпускные патрубки, направленные вертикально вверх («Тепловозы СССР», Отраслевой каталог. Изд. - ЦНИИТЭИтяжмаш, Москва, 1988 г., с. 12, 16, 18).

Недостатком такого способа уменьшения воздействия выпускных газов на контактную сеть и осуществляющих этот способ устройств является недостаточное перемешивание горячих выпускных газов с воздухом, недостаточное понижение температуры и скорости газовоздушного потока, достигающего элементов контактной сети.

Известен способ уменьшения теплового и динамического воздействия выпускных газов на контактную сеть путем разделения газового потока на два потока и их отклонение в стороны от вертикальной продольной центральной плоскости локомотива. Устройство для осуществления этого способа включает глушитель шума выпуска, расположенный ниже крыши кузова, в верхней части глушителя установлена приводная поворотная заслонка, которая в одном из своих положений не препятствует свободному выходу газа по двум выпускным трубам, наклоненным к продольной вертикальной плоскости кузова локомотива, а в других положениях перекрывает выход газа через одну из этих труб (DE, патент №2366029, МПК B61C 5/04, 1977 г.).

Конструктивный недостаток применяемого устройства состоит в том, что перекрытие заслонкой одной из выпускных труб вдвое уменьшает скорость потока газа, выходящего из открытой трубы, и, следовательно, увеличивает его динамическое и тепловое воздействие.

Известно устройство для снижения воздействия выпускных газов автономных локомотивов на контактную сеть электрифицированных железнодорожных линий, выполненное в виде лопастного аппарата с радиально расположенными направляющими лопастями, поверхность которых, обращенная навстречу потоку выпускных газов, наклонена к вертикальной оси газовыпускного патрубка под углом α, равным от 25 до 65 градусов, для закрутки и расширения потока выпускных газов, интенсификации перемешиваемых выпускных газов с окружающим воздухом, снижения вертикальной составляющей скорости газовоздушной смеси в центральной части лопастного аппарата вертикально расположен полый цилиндр, к внешней цилиндрической поверхности которого прикреплены направляющие лопасти, которые другими концами прикреплены своей нижней частью к кольцевой опоре, укрепленной на крыше кузова локомотива над газовыпускным патрубком двигателя, над верхним торцем полого цилиндра размещен экран-газоотбойник с диаметром, превышающим диаметр полого цилиндра, создающий горизонтальный круговой поток газа, способствующий перемешиванию выпускных газов с воздухом, исключающий вертикальный проход центральной части потока выпускных газов к элементам контактной сети (RU, патент №2529560 C1, МПК B61C 17/00, 2014 г.).

Недостатками указанного устройства являются ограниченность поверхности выхлопа площадью круга, диаметр которого менее ширины крыши кузова локомотива, а также высокое аэродинамическое сопротивление ввиду того, что площадь круга существенно перекрывается лопастным аппаратом, в том числе центральным цилиндром с экраном-газоотбойником, при этом температура выпускных газов понижается в недостаточной степени и необходимая защита контактной сети от теплового и динамического воздействия газов не достигается.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности снижения теплового и динамического воздействия выпускных газов автономных локомотивов, оснащенных силовыми установками с тепловыми двигателями, например газотурбовозов, на контактную сеть электрифицированных линий, в том числе на местах стоянок локомотивов с работающими двигателями, а также повышение прочности устройства для защиты элементов контактной сети железных дорог от воздействия выпускных газов силовой установки автономного локомотива.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство для защиты элементов контактной сети железных дорог от воздействия выпускных газов силовой установки автономного локомотива, состоящий из двух групп направляющих пластин, расположенных симметрично относительно продольной оси симметрии устройства и соединенных между собой ребрами жесткости, образуя ячеистый каркас, который жестко соединен с опорами для крепления устройства над выходным отверстием газовыпускного патрубка на крыше кузова локомотива, причем в одной из групп направляющие пластины наклонены влево от продольной оси симметрии устройства под углом α от 25 до 70 градусов, а в другой группе направляющие пластины наклонены вправо от продольной оси симметрии устройства под углом α от 25 до 70 градусов. Направляющие пластины могут быть выполнены разной высоты. Углы наклона α, β, γ направляющих пластин могут быть различными относительно продольной оси симметрии устройства, но находящимися в диапазоне от 25 до 70 градусов.

На фиг. 1 представлен общий вид устройства с одинаковыми направляющими пластинами.

На фиг. 2 - разрез А-А фиг. 1.

На фиг. 3 представлен общий вид устройства с разными по высоте и углу наклона относительно продольной оси симметрии устройства направляющими пластинами.

На фиг. 4 - разрез В-В фиг. 3.

Устройство (фиг. 1, 2, 3, 4) для защиты элементов контактной сети железных дорог от воздействия выпускных газов силовой установки автономного локомотива состоит из двух групп 1 и 2 направляющих пластин, расположенных симметрично относительно продольной оси симметрии устройства и соединенных между собой ребрами жесткости 3, образуя ячеистый каркас, который жестко соединен с опорами 4 для крепления устройства над выходным отверстием газовыпускного патрубка 5 на крыше 6 кузова локомотива, причем в одной из групп (например, в группе 1) направляющие пластины наклонены влево от продольной оси симметрии устройства под углом α от 25 до 70 градусов, а в другой группе (например, в группе 2), направляющие пластины наклонены вправо от продольной оси симметрии устройства под углом α от 25 до 70 градусов. Направляющие пластины (фиг. 4) могут быть выполнены разной высоты. Углы наклона α, β, γ направляющих пластин (фиг. 4) могут быть различными относительно продольной оси симметрии устройства, но находящимися в диапазоне от 25 до 70 градусов. V-образная пластина 7 установлена по продольной оси симметрии устройства.

Устройство (фиг. 1, 2, 3, 4) для защиты элементов контактной сети железных дорог от воздействия выпускных газов силовой установки автономного локомотива устанавливается над выходным отверстием газовыпускного патрубка 5 на крыше 6 кузова локомотива так, чтобы продольная ось симметрии устройства совпадала со средней продольной плоскостью локомотива (СППЛ), и крепится опорами 4 к крыше 6 кузова локомотива болтами 8.

Устройство работает следующим образом.

При движении локомотива и его стоянке с работающей силовой установкой под контактным проводом 9 и другими элементами контактной сети выпускные газы (показаны стрелками на фиг. 2, 4), выходя наружу из выходного отверстия газовыпускного патрубка 5 на крыше 6 кузова локомотива разделяются V-образной пластиной 7, установленной на продольной оси симметрии устройства, на две части и отклоняются направляющими пластинами в группах 1 и 2 под углами α относительно продольной оси симметрии устройства, и в результате этого движутся не вертикально вверх к контактному проводу 9, это приводит к снижению теплового и динамического воздействия выпускных газов автономных локомотивов, оснащенных силовыми установками с тепловыми двигателями и не повреждается контактный провод 8 и элементы контактной сети ( не показано).

Благодаря ячеистой конструкции устройства обеспечивается прочность и жесткость устройства.