РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН

(19) KZ (13) B (11) 29193 (51) B61C 3/00 (2006.01) B61C 1/00 (2006.01) B61C 5/00 (2006.01) F01B 23/02 (2006.01)

КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ (21) 2013/0833.1 (22) 22.06.2013 (45) 17.11.2014, бюл. №11 (76) Сложеникин Александр Александрович (56) RU 2406628 C2, 20.12.2010

WO 2005086910 A2, 22.09.2005 RU 2424141 C1, 20.07.2011 GB 1242749 A, 11.08.1971

(54) ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТЫЙ МАНЕВРОВЫЙ ЛОКОМОТИВ (57) Данное изобретение относится к экологически чистому железнодорожному транспорту, использующий электричество. Но имеет

возможность работать без контактной сети. Что практически ни один маневровый локомотив не может делать. Данный локомотив использует тепловой аккумулятор, для аккумуляции электрической энергии. Состоит из пароатмосферных двигателей, генераторов и тяговых электродвигателей. Выпуск таких локомотивов позволит значительно сократить выброс вредных веществ в атмосферу. По всему миру работает сотни тысяч маневровых локомотивов, и все они работают на дизельном топливе.

(19) KZ (13) B

(11) 29193

29193

2

Данное изобретение относится к экологически чистому железнодорожному транспорту, использующий электричество.

На сегодняшний день практически все железнодорожные перевозки производятся на электротяге с помощью электровозов. Но вот маневровые локомотивы остаются все дизельные. Потому что как правило, контактная линия не идет к хозяйственным железнодорожным путям заводов, фабрик, элеваторов, складов. И даже если маневровый локомотив выполняет 90% своей работы, имея над собой контактную линию, а всего 10% работают без контактной линией, то все равно используют только дизельные маневровые локомотивы. Потому что электровозы не имеют возможность аккумулировать электричество и выходить хотя бы на 500 м за пределы контактной сети. Мой же маневровый локомотив будет иметь такую возможность. Находясь под контактной линией, он будет работать как электровоз. И в то же время брать дополнительную энергию с контактной линии и аккумулировать ее в тепловом аккумуляторе. А затем спокойно выходить из-под контактной линии и работать еще 12 часов без контактной линии.

Задача изобретения: перевести маневровые локомотивы с дизельного топлива на экологически чистую электротягу.

Принцип работы: на маневровом локомотиве установлены тяговые двигатели такие же, как и на электровозе, но только меньшей мощности, которые позволят ему работать в обычном режиме под контактной электросетью. На данном локомотиве установлен мощный тепловой аккумулятор, с плавящимся ТАМ, имеющий возможность держать температуру до 1400 градусов Цельсия и срок службы тепловых аккумуляторов в несколько раз выше, чем срок службы электрических аккумуляторов. На локомотиве вместо дизельного двигателя установлено 6 пароатмосферных двигателей. Имеющих диаметр рабочей диафрагмы 2,5м. Диафрагмы изготовлены из силиконовой резины (мембрана) "FORSIL®". Производитель "Rogers Corporation" (Бельгия). Твердость, Шор А: 40 Высокоэластичная Условная прочность: 68 кгс/см2. Температурный диапазон: от -70°С до +250°С.

На фиг.1 показан горизонтальный разрез блока с двумя пароатмосферными двигателями.

Обозначены: 1-рабочий цилиндр первого двигателя, 2-диафрагма рабочего цилиндра первого двигателя, 3-шатун, соединяющий диафрагму и коленчатый вал первого двигателя, 4-коленчатый вал первого двигателя, 5-моторгенератор первого двигателя, 6-маховик-ротор генератора первого двигателя, 7-рабочий цилиндр второго двигателя, 8- диафрагма рабочего цилиндра второго двигателя, 9- шатун, соединяющий диафрагму и коленчатый вал второго двигателя, 10-коленчатый вал второго двигателя, 11-моторгенератор второго двигателя, 12-маховик-ротор генератора второго двигателя, 13-блок двигателей в термонепроницаемой оболочке, 14-термокамера, находящаяся между задними

стенками двух цилиндров, 15-термопровод для поступления тепловой энергии в теплокамеру из теплового аккумулятора.

Каждый двигатель имеет свой цилиндр под №1, диафрагму под №2, шатун, соединяющий диафрагму с коленчатый валом под №3, коленчатый вал под №4, моторгенератор под №5, маховик-ротор генератора под №6. На локомотиве установлено три таких блока, в каждом блоке по два пароатмосферных двигателя, работающих друг от друга независимо. Все эти шесть пароатмосферных двигателя будут вырабатывать электроэнергию точно такую же, которая находится в железнодорожной контактной сети. Но количество включенных двигателей будет зависеть от требуемой нагрузки. Если нужно тянуть один вагон, работают всего два двигателя. А если тянуть необходимо десять вагонов, будут работать все шесть двигателей. На фиг.1 под №14 показана термокамера, которая находится между задними стенками двух цилиндров. Тепловая энергия с теплоаккумулятора будет поступать по теплопроводу №15 в теплокамеру, теплокамера в свою очередь разогревает задние стенки обоих рабочих цилиндров до 100 градусов Цельсия. Весь блок №13, в котором находятся два пароатмсоферных двигателя, расположен в теплонепроницаемой оболочке, что позволяет держать внутри блока температуру равную 100 градусов Цельсия.

Принцип работы пароатмосферных двигателей: на фиг.2 показан вертикальный разрез рабочего цилиндра.

Обозначены: 1/1-рабочий цилиндр, 1/2-задняя стенка рабочего цилиндра, 1/3-форсунка для подачи холодной воды, 1/4-стакан в нижней части рабочего цилиндра, 1/5-свеча, вкрученная в дно стакана, 1/6-трубопровод для отсоса лишнего конденсата, 1/7-несколько слоев сетки с крупными ячейками.

Под №1/1 рабочий цилиндр, под №1/2 задняя стенка рабочего цилиндра, под №1/3 форсунка для впрыска холодной воды. В нижней части рабочего цилиндра находится стакан под №1/4. В дно стакана вкручена свеча под №1/5 с большими электроконтактами. Также к стакану подведен трубопровод под №1/6, откачивающий излишки конденсата из рабочего цилиндра. Под №1/7 в стакане установлено несколько рядов сетки с крупными ячейками. Пароатмосферный двигатель работает на принципе контролируемой конденсации паров воды, в результате конденсации пар уменьшается в объеме в 1630 раз. А, следовательно, происходит разряжение в 0,98 атмосфера. Из-за резкого разряжения внутри цилиндра диафрагма мгновенно начинает вдавливаться внутрь рабочего цилиндра атмосферным давлением в 1кг/см2. При диаметре диафрагмы в 2,5 м ее площадь составит 49087 см2, на каждый сантиметр оказывается давление силой в 1 кг. Следовательно общее давление на диафрагму составит 49 т 87 кг. Сила в 49 тонн обрушивается на наружную стенку диафрагмы. Под этим действием диафрагма тянет шатун, шатун проворачивает коленчатый вал, а

29193

3

коленчатый вал крутит мотор-генератор. Стакан под №1/4 служит для мгновенного парообразования конденсата в пар. Согласна закона физики температура конденсации пара равна температуре кипения вещества. А, следовательно, если пар вскипает при 100 градусов Цельсия, то достаточно 20г холодной воды впрыснуть в него, чтоб пар остыл на 1 градус и сконденсировался. А затем конденсат опять разогреть еще на 1 градус и он, опять превратится в пар. Весь конденсат при конденсации пара под действием земного притяжения будет мгновенно скатываться в стакан №1/4, в дно которого вкручена свеча под №1/5. Подавая искровой электрический заряд на эту свечу, мы получаем электрогидроудар, открытый Юткиным. В результате чего образуется локальное давление в 100 000 атмосфер. В результате взрыва вода выстреливает из стакана, проходя через ряды сеток, она получает дополнительный нагрев в результате трения о сетки. Стакан расположен под наклоном в 10 градусов в сторону задней стенки рабочего цилиндра. Остатки неиспаренной воды попадают на разогретую заднюю стенку цилиндра, в результате чего мгновенно превращается в пар. После того как коленчатый вал сделал один оборот, а конденсат воды опять превратился в пар, компьютерная программа впрыскивает через форсунки дозу холодной воды, опять происходит мгновенная конденсация, весь цикл повторяется заново. Для запуска пароатмосферного двигателя служит моторгенератор, который обеспечивает раскрутку маховика до нужного количества оборотов. Затем моторгенератор отключается и переходит в режим генератора. И начинает вырабатывать электроэнергию для тяговых двигателей локомотива. Также часть этой электроэнергии идет на свечи для создания электрогидроудара. В результате электрогидроудара расход тепловой энергии из теплового аккумулятора уменьшается в несколько раз. А, следовательно, его запаса тепловой энергии хватит для работы

локомотива без дополнительного разогрева до 12 часов бесперебойной работы. В случае отсутствия электроконтактной сети тепловой аккумулятор может разогреваться от обычного трехфазного напряжения в 380 вольт. В рабочих блоках имеется большой воздушный фильтр, который обеспечивает свободный проход атмосферного воздуха внутрь блока для обеспечения создания атмосферного удара и бесперебойной работы пароатмосферных двигателей.

Технический результат достигается путем установки на маневровый локомотив пароатмосферной установки, в которой происходит контролируемая конденсация паров в результате чего получаем максимум электроэнергии с минимальными затратами тепловой энергии.

Мое изобретение можно спокойно устанавливать на существующие маневровые локомотивы. Так как движение у них происходит за счет электротяговых двигателей, которые получают электроэнергию от дизельгенератора. Нужно просто убрать дизельгенератор и поставить три моих блока и теплоаккумулятор. Ну и естественно приборы, обеспечивающие работу данного оборудования.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Экологически чистый маневровый локомотив,

содержащий силовую установку, состоящую из теплового аккумулятора, электротяговой трансмиссии, отличающийся тем, что состоит из шести пароатмосферных двигателей, находящихся в трех блоках, покрытых термонепроницаемой оболочкой, каждый пароатмосферный двигатель имеет коленчатый вал, рабочий цилиндр с диафрагмой, шатун, соединяющий диафрагму с коленчатым валом, моторгенератор, выполняющий роль стартера и генератора, маховик, выполняющий одновременно и роль маховика и роль ротора в генераторе, в каждом блоке между двумя рабочими цилиндрами находится тепловая камера.

29193

4

Верстка А. Сарсекеева Корректор Р. Шалабаев