АЭРОЗОЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР ОПТИМАЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ С РЕГУЛИРУЕМОЙ ДИСПЕРСНОСТЬЮ НА БАЗЕ ТРАКТОРА К-701

Полезная модель предназначена к использованию в сельском и лесном хозяйствах для диспергирования и нанесения ядохимикатов или других физиологически активных веществ, в том числе, биопрепаратов (бактериальных и вирусных), на растения, для защиты их от болезней и вредных насекомых способами щадящими окружающую среду, а так же, для дезинфекции помещений, животноводческих и молочнотоварных ферм, птичников, складов и хранилищ и т.п. Может быть использован для подкормки растений.
Известен аэрозольный генератор (А.С. № 950266; А.01.М 7/00; СССР) смонтированный на транспортной базе и содержащий термомеханический и пневматический технологические контуры; источники горячих газов и сжатого воздуха, испарительную камеру с коллектором и пневмодиспергатор со сменными воздушными и жидкостными соплами, емкости для топлива и рабочих жидкостей, систему измерения и регулирования расхода топлива и рабочих жидкостей, причем в качестве единого источника горячих газов и сжатого воздуха использована вспомогательная силовая самолетная установка (ВСУ).
Недостатком известной конструкции является нерациональное использование энергетических возможностей оборудования аэрозольного генератора. Поясняется это следующим образом: аэрозольная технология применяется в зонах с равнинным земледелием и лесами, при обработке скорость передвижения транспортного средства не превышает 10-15 км/час, поэтому при этих условиях, на передвижение транспортного средства, такого, как например трактор К-701 с прицепом для перевозки емкостей с рабочими жидкостями и ВСУ, требуется малая, незначительная, часть мощности
двигателя К-701, к тому же, работающего при этом в режиме далеко отличном от расчетного.
Для осуществления же процесса пневматического диспергирования рабочих жидкостей используется работа авиационной ВСУ, КПД которой низок по сравнению с КПД дизеля трактора К-701 в силу малой степени повышения давления в компрессоре ВСУ по сравнению со степенью повышения давления дизеля. .Поэтому удельный расход топлива ВСУ значительно превышает удельный расход топлива дизелем. Учитывая, что параметры авиационной ВСУ по расходу сжатого воздуха для пневматического диспергирования рабочих жидкостей, при тех удельных расходах рабочей жидкости, что приняты в практике, значительно превышают потребные, удельный расход топлива ВСУ на единицу удельного расхода рабочей жидкости составляет неоправданно большую величину, в 5-7 раз превышающую удельный расход топлива дизелем при его работе на полной мощности. Невостребованная часть мощности двигателя трактора К-701 вполне может, по своим энергетическим возможностям, обеспечить работу пневматического- контура диспергирования при принятых в практике удельных расходах рабочих жидкостей, если эту часть мощности использовать для привода насосов и источника сжатого воздуха. При этом нужно учесть, что двигатель трактора К-701 будет зафужен полностью, работа его будет осуществляться на расчетном режиме, то есть при максимальной энергетической эффективности.
Применение комплекса: тракторная база для передвижения и ВСУ в качестве источника энергии для диспергирования рабочих жидкостей крайне неэффективно с энергетической точки зрения, по сравнению с комплексом, где тракторная база является источником энергии для передвижения и для диспергирования рабочих жидкостей. Кроме того, следует обратить внимание на то, что авиационная ВСУ пожароопасна для окружающей среды при его применении на земле, имеет крайне ограниченный ресурс по времени и по числу запусков, по сравнению с дизелем и требует специально обученный персонал.
обвязки агрегатов не предусмотрена продувка воздухом магистралей рабочих жидкостей, как в пневматическом, так и в термомеханическом контурах, после прекращения диспергирования рабочей жидкости, для очистки их от остатков жидкости, которые могут попасть в окружаюшую среду в концентрированном виде, закристаллизоваться и забить .проходы в каналах для жидкости, испарительной камеры и пневмодиспергатора, так как стенки каналов нагреты значительно выше температуры кипения жидкостей. При работе этого не происходит, потому что жидкость в каналах движется и не успевает закристаллизоваться и забить проход, за тот малый промежуток времени, за который она проходит нагретые участки каналов. Не предусмотрена также промывка водой, керосином или дизтопливом жидкостных магистралей после одного вида рабочей жидкости перед применением другого вида жидкости. Нет системы, обеспечивающей консервацию насосов, пневмодиспергатора и испарительной камеры перед длительным хранением после сезона работ. Не предусмотрено также перемешивание жидкостей в емкостях, которые могут при длительной стоянке или передвижении без работы отстаиваться и разделяться на фракции, а при применении биопрепаратов, где носителем является порошкообразные казеин или каолин, твердые частички вместе с биопрепаратом могут выпасть в осадок. Не имеется возможность самозаправки емкостей для рабочих жидкостей с помощью насосов. Все отмеченные недостатки снижают эффективность работы устройства в целом.
Известен аэрозольный генератор оптимальной дисперсности (см. Справочник «Механизация защиты растений Н.Н.Велецкий, А.К.Лысов, Н.С.Лепехин, А.А.Цырин, Я.К.Омелюк. Москва ВО «Агропромиздат 1992) смонтированный на транспортном средстве - автомобиль «Урал-5557, привод осуществляется валом дополнительного отбора мощности (ДОМ), оборудованный термомеханическим и пневматическим контурами для диспергирования рабочих жидкостей, баками для топлива и рабочей жидкости, насосами топливными и для рабочей жидкости, компрессором, топливными, жидкостными и воздушными магистралями, запорной и регулирующей арматурой, контролирующей аш аратурой, системой самозаправки.
toio oib
Известный аэрозольный генератор оптимальной диснерсности имеет ряд недостатков. Нет продувки воздухом магистралей рабочих жидкостей в камере сгорания и диспергаторе для очистки их от остатков жидкости, что может привести к попаданию рабочей жидкости в концентрированном виде во внешнюю среду и к забиванию проходов каналов в камере сгорания и диспергаторе закристаллизовац 1ейся рабочей жидкостью от теплового воздействия со стороны стенок каналов.
Нет системы перемешивания рабочей жидкости в емкости, которая при длительных стоянках и даже при передвижении может отстояться и разделиться на фракции, а при применении биопрепаратов носители биопрепаратов типа порошкообразные каолин или казеин могут выпасть в осадок вместе с биопрепаратами.
Нет отключения насосов от привода компрессора в процессе самозаправки, когда их работа совершенно не нужна и ведет к ненужному расходу их ресурса и энергии источника привода.
Не предусмотрена промывка водой, керосином или дизтопливом жидкостных магистралей при смене одного вида рабочей жидкости на другой, что может привести к непредусмотренному воздействию на объект обработки.
Нрименение термомеханического контура, как показывает практика, чревато пожароопасными ситуациями, особенно при обработке закрытых помеш;ений. Использование в качестве источника привода генератора автомобиля «Урал-5557 не позволяет обойтись без термомеханического режима работы генератора, поскольку располагаемая мощность двигателя автомобиля «Урал-5557 за вычетом мощности, на передвижение, недостаточна для привода более мощного по расходу и давлению воздуха компрессора, с тем, чтобы только пневматическим диспергатором создавать аэрозоль необходимой дисперсности. Трактор К-701 оснащен двигателем, располагаемая мощность которого для привода вала отбора мощности (ВОМ) в 3 раза выше, чем у автомобиля «Урал-5557, что позволяет обеспечить получение аэрозоли необходимого спектра дисперсности пневматическим диспергатором.
генератора в целом.
Целью осуществления предлагаемой полезной модели «Аэрозольный генератор оптимальной конструкции с регулируемой дисперсностью на базе трактора К-701, является повышение эффективности работы и расширение возможностей устройства при создании аэрозолей необходимого расширенного спектра дисперсности.
Технически задача решается следующим образом: «Аэрозольный генератор оптимальной конструкции с регулируемой дисперсностью на базе трактора К-701 смонтирован в развале задних колес перед прицепным устройством трактора, за которой буксируется транспортируемая тележка с тремя баками рабочих жидкостей, привод которого осуществляется от вала отбора мощности трактора К-701 через стандартную гидравлическую отключающую муфту карданным валом к редуктору привода компрессора, в качестве которого использован центробежный нагнетатель со степенью повышения давления 2,,2 со специально выбранной проточной частью от дизеля большой мощности, а редуктором служит раздаточная коробка с отключающей шлицевой муфтой с синхронизатором от большегрузных автомобилей повышенной проходимости, при этом от редуктора приводятся во вращение шестеренчатый и центробежный насосы, запитываемые от баков буксируемой тележки через гидравлическую и пневматические системы, обеспечивающие возможность самозаправки баков рабочими жидкостями, промывки, консервации магистралей насосов и смешение рабочих жидкостей из двух баков и подачу напорной магистралью рабочей жидкости в пневмодиспергатор, питаемый сжатым воздухом от компрессора, при этом давление в напорной магистрали заранее определенное при тарировке генератора поддерживается сбросом части рабочей жидкости из напорной магистрали в баки через эжекторы установленные внутри баков, а расход регулируется плавным изменением проходных сечений сопел, подающих рабочую жидкость в активную зону пневмодиспергатора, причем для прекращения диспергирования аэрозоли производится отсечка напорной магистрали от пневмодиспергатора и жидкость направляется через эжекторы в
баки, a в жидкостную магистраль пневмодиспергатора вдувается сжатый
воздух от компрессора.
Сущность полезной модели поясняется на фиг. 1 - комбинированная кинематико-гидро-пневматическая схема; фиг. 2 - кинематическая схема редуктора привода компрессора; фиг. 3 - общий вид генератора на базе трактора К-701.
Карданный вал 1 (см. фиг. 1) от вала отбора мощности с отключающей гидравлической муфтой трактора К-701 (на схеме не показаны) передает вращение редуктору 2 привода компрессора 3, имеющего свой мультипликатор 4. От редуктора 2 имеют привод шестеренный насос 5 автономной масляной системы редуктора 2 и мультипликатора 4, который засасывает из полости редуктора 2 через сетку с магнитной пробкой 6 масло и подает через фильтр 7 в охлаждающий масло радиатор 8, установленный для интенсификации охлаждения масла напротив входа в компрессор 3, из радиатора 8 масло поступает в мультипликатор 4, откуда самотеком сливается в полость редуктора 2, который служит также и маслобаком.
Полость редуктора 2 суфлируется с атмосферой сапуном 9 встроенным в заливную горловину. Давление масла в системе контролируется на пульте управления в кабине трактора К-701 (на схеме не показан) по сигналам датчика 10 давления масла и датчика 11 минимально предельного давления масла в системе. Слив масла из системы возможен через кран 12. Маслосистема работает постоянно при включенном приводе вала отбора мощности трактора К-701, обеспечивая тем самым устранение возможности обсыхания от масла мультипликатора 4 перед началом работы компрессора. На компрессоре 3 установлен воздуховод 13, на котором через отвод 14 установлен пневмодиспергатор 15, особенностью которого является возможность плавно изменять проходные сечения сопел подающих рабочую жидкость в активную зону пневмодиспергатора 15. Колено 14 состоит из нескольких секторов 16, соединенных между собой фланцами на быстросъемных хомутах. Вращением секторов 16 друг относительно друга возможно менять направление пневмодиспергатора в вертикальной плоскости от зенита до угла в 30 от
/I V/ - 6
горизонта вниз и в горизонтальной плоскости от 60 вправо до 60 влево.
Компрессор 3 является центробежным нагнетателем со степенью повышения давления 2,,2 со специально выбранной проточной частью, служащим для наддува дизеля большой мощности. Он выбран в качестве источника сжатого воздуха для аэрозольного генератора, поскольку его потребляемая мощность соответствует располагаемой мощности двигателя трактора К-701, а параметры воздуха по давлению и расходу в полной мере обеспечивают возможность диспергирования того расх;ода рабочей жидкости, что принят в практике, в широком диапазоне спектра дисперсности аэрозоли.
Температура воздуха при степени повышения давления 2,1-ь2,2 в компрессоре 3 позволяет без ограничений диспергировать биопрепараты.
Редуктор 2 является раздаточной коробкой большегрузного автомобиля повышенной проходимости и выбран в качестве привода компрессора 3 потому, что его кинематическая схема наиболее полно соответствует условиям поставленной задачи.
Редуктор 2 (см. фиг. 2) имеет два вала: нижний 17 и верхний 18 соединенных между собой шлицевой муфтой соединительной с синхронизатором 19 и парой шестерен 20 и 21. Нижний вал соединен с карданом 1, и .приводит во вращение насос 5 автономной масляной системы редуктора 2 и через шлицевую соединительную муфту с синхронизатором 19 и шестерни 20 и 21 верхний вал 18 от которого вращение через шестерню 22 передается мультипликатору 4 и центробежному насосу 23. От нижнего вала 17 от фланца 24 соединяющегося с карданом 1 через клиноременную передачу 25 вращение передается шестеренному насосу 26. Насосы 23 и 26 могут запитываться от любого из баков 27, 28, 29. Бак 27 служит для размещения растворов препаратов в больших количествах, бак 28 - для размещения чистых неразведенных препаратов; бак 29 - для размещения промывочной жидкости: воды, керосина, дизтоплива или консервирующей жидкости. Регулирование дисперсности аэрозоли осуществляется двояким способом: изменением проходных сечений жидкостных сопел в пневмодиспергаторе 15 (т.е. расхода
жидкости) и изменением давления жидкости подаваемой в пневмодиспергатор 15. Такой способ регулирования дисперсности аэрозоли путем регулирования расхода рабочей жидкости в самом пневмодиспергаторе позволяет сохранить потенциальную энергию давления жидкости полученную ею от насоса (нет срабатывания энергии в регуляторах расхода вне пневмодиспергатора) и использовать ее для разгона в соплах, подающих жидкость в активную зону пневмодиспергатора, что является дополнительным вкладом в процесс диспергации жидкости в пневмодиспергаторе. Чистые неразведенные препараты из бака 28 распыляются с наибольшей степенью дисперсности и с малыми расходами и поэтому шестеренный насос 26 дающий наибольшее давление при малых расходах обвязан именно с этим баком 28. Через кран 31 насос 26 питается от бака 28, и через кран 32 подает жидкость в напорный сборник 33. При отключении насоса 26 от гидравлической системы, кран 32 закрыт, для предотвращения от заклинивания, его переводят на холостой ход, поскольку механически насос 26 не отключается, открыты краны 34, 31 и жидкость минуя напорный сборник 33 попадает через эжектор 35 внутрь бака 28 и перемешивает жидкость в баке 28. Кран 34 открывается полностью, противодавление на выходе из насоса 26 мало, поэтому мощность потребляемая насосом на холостом ходу незначительна. Через краны 30,36, 37 при закрытых кранах 38, 31, 39 насос 26 может запитываться из бака 27. При закрытых кранах 36, 31 через краны 30, 39 насос 26 может запитываться из бака 29.
Разведенные препараты из бака 27 диспергируются с меньшей степенью дисперсности и при больших расходах. Поэтому центробежный насос 23, дающий больший расход, но малое давление обвязан с баком 27. Через краны 37, 38 при закрытом кране 36 насос запитывается из бака 27 и подает жидкость через кран 40 в напорный сборник 33. При отключении насоса 23 от гидросистемы, но включенным механически при закрытом кране 40, открывается регулировочный кран 41 и жидкость подается через эжектор 42 в бак 27, перемешивая жидкость в баке 27. При этом расход устанавливается самым минимальным, что обеспечивает минимальную мощность потребляемую
насосом 23 на холостом ходу. При закрытых кранах 37, 39 и открытых кранах 38, 36, 31 и 30 насос 23 соединяется с баком 28, а при закрытом кране 30 и открытом кране 39 с баком 29. Давление в напорном сборнике 33 при работе одного из насосов 23, 26 или обоих сразу устанавливается перед началом диспергирования при закрытом на время регулирования кране 42 по показаниям манометра 43 на уровне, определенном при тарировке генератора, с помощью регулировочного крана 44, который сбрасывает часть жидкости через краны 45, 46, эжекторы 35, 42 в соответствующие баки 27, 28 согласно тому из какого из баков 28, 28 идет расход жидкости. При этом происходит интенсивное перемешивание жидкости в баках 27, 28. При открытом кране 42 жидкость через кран 47 поступает через обратный клапан 48 в пневмодиспергатор 15. При остановке процесса диспергирования, по сигналу из кабины, из воздушной системы трактора К-701 через магистраль 49 подается сжатый воздух в пневмоцилиндр 50, который через систему рычагов поворачивает дифференциальную систему кранов 47 и 51 (перекрывает кран 47 и открывает всегда закрытый кран 51), при этом подача жидкости из напорного сборника 33 отсекается от пневмодиспергатора 15 и направляется в соответствующий насосу 23 или 26 бак 27 или 28 через краны 45 или 46, эжекторы 42 или 35. При этом также открывается от воздействия пневмоцилиндра 50 кран 52 и воздух из воздуховода 13 за компрессором 3 подается в пневмодиспергатор 15 для продувки жидкостных каналов от остатков жидкости. Обратный клапан 48 препятствует попаданию воздуха в жидкостную магистраль. При таком положении дифференциальной системы кранов 47 и 51 возможна заправка бака 27 через кран 53 через фильтрующую сетку 54 или бака 28 через кран 55 и сетку 56 от одного из насосов 23, 26. В исходное положение краны 47, 51, 52 возвращаются при прекращении подачи сжатого воздуха через магистраль 49 в пневмоцилиндр 50 под воздействием пружины 57. Кран 58 служит для слива из бака 27, кран 59 для слива из бака 28, а также для заправки бака 29 промывочной жидкостью (водой, керосином, дизтопливом или консервирующей жидкостью) от внешней сети или же для заправки баков 27, 28 насосами 23, 26. Кран 60 служит для заливки через
UMfqoHo;
напорный сборник 33 в насосы 23, 26 консервирующей жидкости (отработанное машинное масло) перед длительным хранением генератора. Напорный сборник 33 по уровню выше насосов 23, 26 и консервируюш;ая жидкость поступает в насосы 23, 26 самотеком.
Управление всеми кранами, кроме кранов 47, 51 и 52 осуществляемое из кабины трактора К-701, ручное, на случай ошибки в управлении насос шестеренный обвязан клапаном предохранительным 61. Возможно электрогидравлическое дистанционное управление из кабины трактора К-701 по заранее настроенным схемам режимов работы генератора, но как показала практика, в полевых условиях, такое усложнение схемы генератора не оправдывает себя, часты поломки, выходы из строя агрегатов, несрабатывание элементов схемы. При определенных навыках ручное управление более эффективно, безотказно и безошибочно. Немалую роль играет здесь стоимость генератора, потому что стоимость дистанционного управления кранами сравнима по величине со стоимостью всех остальных агрегатов.
Работа генератора осуществляется в нескольких режимах:
Режим основной: один из насосов подключается к своему баку, другой насос переводится холостой ход, жидкость из насоса через напорный сборник 33 и кран 47 поступает в пневмодиспергатор 15. Необходимое переключение кранов этом случае описано выше. Давление в напорном сборнике 33 устанавливается перед началом диспергирования при закрытом на время регулировки кране 42, регулировочным краном 44, через который часть жидкости сбрасывается в соответствующий бак и там перемешивает жидкость. Компрессор 3 включен.
Режим промывки: включен один из насосов 23 или 26, присоединен к баку 29, от своего бака отключен, другой насос переведен на холостой ход, регулировочный кран 44 перекрыт, компрессор 3 включен, промывочная жидкость из бака 29 насосом подается в напорный сборник 33 и далее через пневмодиспергатор 15 выбрасывается в атмосферу. Другой насос промывается таким же образом, переключением соответствующих кранов, первый же насос переводится на холостой ход. После промывки и
10  . в отключения привода от вала отбора мощности трактора К-701, производится настройка на другой режим работы генератора. Режим образования смеси: включены оба насоса 23 и 26, подсоединены каждый к своему баку, включен компрессор 3, регулировочный кран 44 перекрыт, а регулировочные краны 34 и 41 открыты на определенную величину согласно тарировке, жидкости от обоих насосов 23, 26 поступают в напорный сборник 33 и смешавшись далее подаются в пневмодиспергатор 15, откуда в виде аэрозоли в атмосферу. Режим самозаправки: компрессор 3 и насос 23 отключены, включен насос 26 и переключением соответствующих кранов подключается к тому или иному баку для его заправки, причем жидкость поступает через напорный сборник 33 и кран 51 к горловинам баков через краны 53 или 55. Режим консервации: к баку 29 с консервирующей жидкостью (например смесь отработанного машинного масла и дизтоплива) соответствующим переключением кранов подключаются поочередно насосы 23 и 26 и прокачиваются все магистрали и системы с выбросом жидкости пневмодиспергатор, при работающем компрессоре, с последующей продувкой жидкостной магистрали пневмодиспергатора воздухом. Насосы 23 и 26 после консервации системы, и магистралей заливаются неразведенным машинным маслом через кран 60 и напорный сборник 33. Применение предложенной полезной модели позволит расширить можности и повысить эффективность работы аэрозольного генератора. 11 Заявители: Ю.М. Зарипов М.Д. Акульшин  7/ О.Н. Абдразяков S