ВАКУУМНАЯ ПЫЛЕУБОРОЧНАЯ МАШИНА
VACUUM DUST CLEANER

Область техники
Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к промышленным самоходным машинам для вакуумной уборки сухих просыпей и мелкодисперсной пыли в электролизных корпусах получения алюминия электролитическим способом, цехах, складах, других производственных площадках, а также дорожного полотна.
Уровень техники
Из уровня техники известна вакуумная пылеуборочная машина по патенту Китая CN201775592, состоящая из размещенных на самоходном шасси вакуумного бункера с фильтрами для очистки воздуха с системой быстрой их очистки, вакуумного насоса, пневматически связанного через вакуумный бункер с насадкой. Вращение вакуумного насоса производится электрическим двигателем. У аналога система быстрой чистки фильтров (регенерация фильтров) – обратной импульсной продувкой, за счет обратной импульсной продувки сжатым воздухом. Сжатый воздух накачивается дополнительно предусмотренными в конструкции пневматическим компрессором в пневматический ресивер, из которого сжатый воздух через специальные форсунки, установленные в бункере с чистой стороны фильтров, отдельными импульсами через электромагнитные импульсные клапана продувает с чистой стороны фильтры при их загрязнении. Выгрузка пыли из вакуумного бункера – самосвальная, путем его опорожнения под действием силы тяжести через быстро открывающуюся часть задней стенки.
Недостатком аналога является сложность конструкции из-за применения в конструкции дополнительного компрессора с его приводом и ресивера для сжатого воздуха. У машины аналога повышенные энергозатраты, поскольку привод компрессора требует дополнительной мощности на накопление сжатого воздуха. Кроме того, в связи с тем, что привод механизмов машины производится от сети электрического тока с подводом к ней электропитания по кабелю от внешнего источника питания, машина имеет ограниченную маневренность, а из-за наличия в электролизном корпусе расплавленного металла, машину опасно применять в электролизном производстве, что снижает эксплуатационные показатели машины.
Из уровня техники известны машины для уборки пыли в электролизных цехах алюминиевых заводов, отраслевой стандарт ОСТ 48-13-74 СССР. ССБТ. «Машины пылеуборочные для алюминиевых заводов. Требования безопасности». Известные по ОСТ 48-13-74 пылеуборочные машины на самоходном колесном шасси имеют вакуумный бункер для пыли, имеют фильтры очистки воздуха с регенерацией их встряхиванием. Имеют вакуумную насадку. Выгрузка пыли из бункера предусмотрена через люк при помощи разгрузочного шнека.
Недостатками аналога является сложность конструкции из-за применения в конструкции сложного механизма встряхивания фильтра, на работу которого требуется дополнительная мощность привода, что увеличивает потребную мощность применяемого двигателя.
Наиболее близким по технической сущности является вакуумная пылеуборочная машина (патент RU151527, Е01Н1/08, опубл. 10.04.2015 г.), состоящая из размещенных на самоходном колесном шасси вакуумного бункера с фильтрами для очистки воздуха с системой быстрой очистки, вакуумного насоса, пневматически связанного через вакуумный бункер с основной и дополнительными насадками. Привод механизмов машины от установленного на шасси двигателя внутреннего сгорания. Вращение вакуумного насоса производится гидромотором. У аналога система быстрой очистки фильтров (регенерация фильтров) – обратной импульсной продувкой, за счет обратной импульсной продувки сжатым воздухом. Сжатый воздух накачивается дополнительно предусмотренными в конструкции пневматическим компрессором в пневматический ресивер, из которого сжатый воздух через специальные форсунки, установленные в бункере с чистой стороны фильтров, отдельными импульсами через электромагнитные импульсные клапана продувает с чистой стороны фильтры при их загрязнении. Уборка пыли влажная, для этого машина содержит резервуар с водой, связанный с соплами для распыления воды на навесках. Выгрузка пыли из вакуумного бункера производится через выгрузное отверстие в бункере при помощи шнекового питателя.
Недостатком аналога является сложность конструкции из-за применения в конструкции дополнительного компрессора с его приводом и ресивера для сжатого воздуха. Привод компрессора требует дополнительной мощности двигателя на создание повышенного давления воздуха. Кроме того, встроенные сопла для распыления воды при уборке не позволяют производить уборку в электролизных корпусах из-за наличия в них расплавленного металла, что снижает эксплуатационные показатели машины.
Раскрытие изобретения
Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции и расширение эксплуатационных показателей для обеспечения возможности работы машины в электролизных корпусах для вовлечения в повторный оборот просыпей сырья.
Поставленный технический результат достигается тем, что в вакуумной пылеуборочной машине, содержащая размещенные на самоходном колесном шасси 1 вакуумный бункер 2 с фильтрами для очистки воздуха 11 с системой быстрой очистки, вакуумного насоса 6, пневматически связанного через вакуумный бункер 2 с основной вакуумной насадкой 4 и, по меньшей мере, одной дополнительной насадкой 5, новым является то, что вакуумный бункер 2 содержит дополнительный трубопровод 15 на чистой стороне фильтров 10 со встроенным специальным клапаном 16, приводимым в действие гидроцилиндром 21, включаемым гидрораспределителем 31 от системы управления, обеспечивающим системе быстрой очистки фильтров периодическую очистку фильтров 11 обратной продувкой их воздухом из атмосферы за счет вакуума в бункере 2, путем соединения бункера 2 с атмосферой.
Изобретение дополняют частные отличительные признаки, способствующие достижению технического результата:
В пневматические трубопроводы 12, 13, связывающие бункер 2 с насадками 4, 5, всасывающими пыль, встроены специальные задвижки 24, 25, которые выполнены с возможностью закрывания для повышения эффективности быстрой очистки фильтров перед открытием специального клапана 16, соединяющего вакуумный бункер 2 с атмосферой;
Специальный клапан 16, соединяющий чистую сторону 10 фильтров 11 с атмосферой, выполнен в виде дроссельной заслонки 17.
Изобретение поясняется рисунками, где:
На фиг. 1 схематично представлен принцип работы вакуумной пылеуборочной машины при уборке пыли основной насадкой.
На фиг. 2 схематично представлен принцип работы вакуумной пылеуборочной машины при очистке фильтров.
На фиг. 3 показан увеличенный фрагмент места по стрелке А на фиг. 1.
На фиг. 4 показан вид по стрелке Б на фиг. 3.
На фиг. 5 показан разрез по стрелкам В – В на фиг. 4.
Перечень конструктивных элементов:
1 – самоходное колесное шасси;
2 – вакуумный бункер;
3 – силовая установка;
4 – основная вакуумная насадка;
5 – дополнительная вакуумная насадка;
6 – вакуумный насос;
7 – гидромотор;
8 – перегородка;
9 – грязная сторона;
10 – чистая сторона;
11 – фильтр очистки воздуха;
12 – пневматический трубопровод;
13 – пневматический трубопровод;
14 – пневматический трубопровод;
15 – дополнительный трубопровод;
16 – специальный клапан;
17 – дроссельная заслонка;
18 – ось;
19 – открытое положение;
20 – закрытое положение;
21 – гидроцилиндр;
22 – рычаг;
23 – специальный фильтр;
24 – специальная задвижка;
25 – специальная задвижка;
26 – глушитель;
27 – двигатель внутреннего сгорания;
28 – гидронасосы;
29 – управляемые колеса;
30 – приводные колеса;
31 – гидрораспределитель;
32 – измерительный прибор;
33 – измерительный прибор;
34 – предохранительный клапан;
35 – гидроцилиндр;
36 – гидроцилиндр;
37 – торцовое фланцевое соединение;
38 – торцовое фланцевое соединение.
Осуществление изобретения
Вакуумная пылеуборочная машина предназначена для сбора, транспортировки и самовыгрузки на месте хранения, с целью вовлечения в повторный оборот сухих просыпей, в частности просыпей глинозема, анодной массы, крошки электролита и других сыпучих материалов, мелкодисперсной пыли, используемых в электролизных корпусах получения алюминия электролитическим способом, цехах, складах, других производственных площадках и уборки дорожного полотна. Машина может выполнять очистку бункеров автоматического питания глинозема (АПГ) и обрабатывающей техники от глинозема перед проведением ремонта.
Машина состоит из самоходного колесного шасси 1 с установленной в передней части шасси кабиной водителя, на рисунках не показана. В задней части шасси 1, установлен вакуумный бункер 2. Привод шасси 1 от силовой установки 3. Сухая уборка пыли может производиться или основной вакуумной насадкой 4, или дополнительной насадкой 5, выполненной, например, в виде переносного вакуумного рукава, размещенного в задней части шасси 1 на задней стенке вакуумного бункера 2. Дополнительная вакуумная насадка 5 является съемной, и машина может работать без нее.
Создание вакуума в вакуумном бункере 2 осуществляется вакуумным насосом 6, который приводится во вращение от гидромотора 7. Сбор пыли производится насадками 4 или 5. Вакуумный бункер 2 разделен перегородкой 8 на две части, грязную сторону 9 для сбора пыли и чистую сторону 10. В перегородку 8 встроены фильтры очистки воздуха 11, установленные в грязной стороне 9 бункера, которые связывают грязную сторону 9 для сбора пыли бункера 2 и чистую сторону фильтров с чистой стороной 10 бункера 2.
Подача пыли от основной вакуумной насадки 4 в грязную сторону 9 бункера 2 осуществляется по пневматическому трубопроводу 12 основной вакуумной насадки 4. Подача пыли от дополнительной насадки 5 в грязную сторону 9 бункера 2 производится по пневматическому трубопроводу 13 дополнительной насадки 5. Чистая сторона 10 вакуумного бункера 2 связана с вакуумным насосом 6 при помощи пневматического трубопровода 14. В стенку чистой стороны 10 вакуумного бункера 2 встроен дополнительный трубопровод 15 соединяющий чистую сторону 10 вакуумного бункера 2 с атмосферой.
В дополнительный трубопровод 15 встроен специальный клапан 16, выполненный в виде дроссельной заслонки. Дроссельная заслонка 17 специального клапана 16 имеет возможность вращаться на оси 18 и имеет два положения, открытое положение 19, при этом дополнительный трубопровод 15 открыт, и закрытое положение 20, при этом дополнительный трубопровод 15 закрыт. В открытом положении 19 дроссельной заслонки 17 чистая сторона бункера соединена с атмосферой. В закрытом положении 20 дроссельной заслонки 17 чистая сторона бункера с атмосферой через дополнительный трубопровод 15 не соединена. Привод открытия и закрытия дроссельной заслонки 17 производится гидроцилиндром 21 через рычаг 22, который одной стороной жестко закреплен на оси 18, вторая сторона рычага 22 шарнирно соединена со штоком гидроцилиндра 21. На оконечности дополнительного трубопровода 15 установлен специальный фильтр 23 для фильтрации поступающего в чистую сторону 10 бункера 2 воздуха из атмосферы.
В пневматический трубопровод 12 встроена специальная задвижка 24, выполненная, например, в виде дроссельной заслонки, для перекрытия пневматического трубопровода 12, связывающего основную вакуумную насадку 4 с вакуумным бункером 2. Привод открытия закрытия задвижки 24, например, от гидроцилиндра или электродвигателя (на фигурах не показан).
В пневматический трубопровод 13 встроена специальная задвижка 25, выполненная, например, в виде дроссельной заслонки, для перекрытия пневматического трубопровода 13, связывающего дополнительную насадку 5 с вакуумным бункером 2. Привод открытия закрытия задвижки 25, например, от гидроцилиндра, электродвигателя или ручной (на фигурах не показан).
Для снижения шума, выход отсасываемого вакуумным насосом 6 воздуха из вакуумного бункера 2 производится через глушитель 26.
Силовая установка 3 состоит из двигателя внутреннего сгорания 27, к которому, например, тандемно прифланцованы гидронасосы 28. Гидронасосы 28 передают давление для поворотов управляемых колес 29, обеспечивают гидростатический привод на приводные колеса 30 хода машины, через гидрораспределитель 31 передают давление на гидромотор 7, привода вращения вакуумного насоса 6, гидроцилиндр 21 привода дроссельной заслонки 17, гидроцилиндры опорожнения бункера 2 от собранной пыли.
Величина вакуума в грязной стороне 9 вакуумного бункера 2 контролируется измерительным прибором 32. Величина вакуума в чистой стороне 10 вакуумного бункера 2 контролируется измерительным прибором 33. Для ограничения максимальной величины вакуума в вакуумном бункере 2 установлен предохранительный клапан 34.
Для выгрузки пыли из вакуумного бункера 2 предусмотрена открывающаяся нижняя часть задней стенки бункера 2. Выгрузка пыли из вакуумного бункера 2 производится под действием силы тяжести через открытую часть задней стенки вакуумного бункера 2. Открывание задней стенки бункера 2 производится от гидроцилиндров 35. Поднятие бункера 2 для самовыгрузки производится гидроцилиндром 36.
При подъеме вакуумного бункера 2 в поднятое положение для разгрузки пыли производится автоматическое отсоединение пневматического трубопровода 12 и 14 от вакуумного бункера 2 за счет торцовых фланцевых соединений 37 и 38. В опущенном положении бункера 2 торцы фланцев торцовых фланцевых соединений 37 и 38 плотно прилегают друг к другу за счет веса бункера 2 и герметично уплотняются уплотнением торцовых фланцевых соединений 37 и 38.
Управление гидрооборудованием машины осуществляется гидрораспределителем 31, который получает команды от системы управления (на фигурах не показана).
Машина работает следующим образом.
Оператор находясь в кабине (на фигурах не показана) перемещает машину по корпусу электролиза. Перед началом уборки пыли водитель, используя систему управления через гидрораспределитель 31, включает вращение гидромотора 7, который начинает вращать вакуумный насос 6, создавая в вакуумном бункере 2 вакуум, при этом специальная задвижка 24 основной вакуумной насадки 4 открыта, у специального клапана 16 дроссельная заслонка находится в закрытом положении 20. Вакуумный насос 6 создает разрежение в вакуумном бункере 2 за счет вакуума, создаваемого в вакуумном бункере 2 вакуумным насосом 6, при передвижении машины производится всасывание основной вакуумной насадкой 4 просыпей пыли вдоль убираемой полосы. При уборке пыли основной вакуумной насадкой 4 (положение задвижек и траектория движения воздуха и пыли при всасывании показаны на фиг. 1) специальная задвижка 24 открыта, дроссельная заслонка 17 закрыта, специальная задвижка 25 дополнительной насадки 5 закрыта. Пыль, подхватываемая основной вакуумной насадкой 4, перемещается по пневматическому трубопроводу 12, попадает в грязную сторону 9 вакуумного бункера 2, фильтруется фильтрами очистки воздуха 11 и оседает в вакуумном бункере 2. Отфильтрованный, обеспыленный фильтрами очистки воздуха 11, чистый воздух при этом затягивается вакуумным насосом 6 с чистой стороны 10 бункера 2 по пневматическому трубопроводу 14, проходя через вакуумный насос 6, и через глушитель 26 сбрасывается наружу.
Дополнительной насадкой 5 может производиться вакуумная уборка «просыпей» на отметке «+9,0» (галереи, подкрановые пути, строительные конструкции) или может производиться очистка бункеров АПГ или обрабатывающей техники от глинозема перед проведением ремонта. При работе дополнительной насадкой 5 специальная задвижка 25 пневматического трубопровода 13 открыта, при этом специальная задвижка 24 основной вакуумной насадки 4 закрыта.
Величина вакуума в вакуумном бункере 2 контролируется измерительным прибором 32. Степень засорения фильтров очистки воздуха 11 контролируется измерительным прибором 33. При превышении максимальной величины вакуума в вакуумном бункере 2 срабатывает предохранительный клапан 34.
По мере сбора пыли фильтры очистки воздуха 11 адсорбируют на поверхности пыль, при этом увеличивается сопротивление прохождению воздуха. При достижении заранее установленных значений, система управления выдает сообщение о необходимости очистки фильтров очистки воздуха 11.
Машина оснащена системой быстрой очистки фильтров очистки воздуха 11 обратной продувкой. Благодаря этой технологии фильтры 11 очищаются путем впуска большого объема воздуха, поступающего через дроссельную заслонку 17 в вакуумный бункер 2.
Дроссельная заслонка 17 управляется гидроцилиндром 21, который включается секцией гидрораспределителя 31, сигнал на который поступает от контроллера системы управления, с помощью него можно настраивать и контролировать рабочие параметры.
Очистки фильтров очистки воздуха 11 производится следующим образом:
– после получения системой управления сигнала от измерительных приборов 32 и 33 о предельном засорении фильтров очистки воздуха 11 она включает сигнал о необходимости их очистки;
– оператор останавливает сбор пыли;
– включает очистку фильтров, при этом система управления закрывает специальную задвижку 24, через гидрораспределитель 31 отключает гидромотор 7 привода вакуумного насоса 6 и гидроцилиндром 21 открывает дроссельную заслонку 17 специального клапана 16 в открытое положение 19, открывая вход воздуха для обратной продувки с улицы в чистую сторону 10 вакуумного бункера 2;
– после очистки фильтров очистки воздуха 11 обратной продувкой по заранее установленному времени, система управления через гидрораспределитель 31 закрывает дроссельную заслонку 17 специального клапана 16 в закрытое положение 20, закрывая вход воздуха для обратной продувки с улицы в чистую сторону 10 вакуумного бункера 2, открывает специальную задвижку 24 основной вакуумной насадки 4, включает гидромотор 7 привода вакуумного насоса 6, который доводит величину вакуума в вакуумном бункере 2 до нормы;
– далее машина после очистки фильтров продолжает работу по сбору пыли.
При обратной продувке вакуумный бункер 2 находится под вакуумом, дроссельная заслонка 17 открываясь позволяет впускать большой объем воздуха из внешней среды, чтобы встряхнуть фильтры очистки воздуха 11 противотоком. Всасываемый для встряхивания воздух фильтруется через специальный фильтр 23.
Частота включения очистки фильтров очистки воздуха 11 зависит от величины слоя пыли, которая убирается.
В обычном режиме очистка фильтров 11 проводится со следующей частотой:
– при проведении ежедневного технического обслуживания (ЕТО) машины, для проверки работоспособности системы очистки;
– при каждом запуске силовой установки 3 машины в режиме пылеуборки;
– сразу после срабатывания датчика наполнения (на фигурах не показан) вакуумного бункера 2, чтобы очистить фильтры перед разгрузкой бункера;
– при срабатывании сигнализатора системы управления о засоренности фильтров от сигнала измерительных приборов 32 и 33;
– перед проведением технического обслуживания машины (ТО), чтобы очистить бункер.
В процессе работы по сбору пыли, при заполнении пылью вакуумного бункера 2 срабатывает датчик наполнения, который через систему управления выдает соответствующий сигнал на необходимость разгрузки вакуумного бункера 2. Выгрузка пыли из вакуумного бункера – самосвальная, путем его опорожнения под действием силы тяжести через быстро открывающуюся гидроцилиндром 35 нижнюю часть задней стенки. Подъем передней части бункера для разгрузки производится гидроцилиндром 36. При подъеме вакуумного бункера 2 торцовые фланцевые уплотнения 37 и 38 автоматически разъединяют пневматические трубопроводы 12 и 14.
По окончании выгрузки вакуумного бункера 2 гидроцилиндрами 35 закрывается открытая часть задней стенки, гидроцилиндр 36 опускает вакуумный бункер 2 в рабочее положение, при этом пневматические трубопроводы 12 и 14 автоматически герметично соединяются торцовыми фланцевыми уплотнениями 37 и 38, далее машина может продолжить сбор пыли. Управление ходом машины и управление поворотами машины, управление вакуумной насадкой 4, управление очисткой фильтров 11 и управление выгрузкой пыли производится водителем непосредственно из кабины.
Положительные результаты предложенного технического решения.
Конструкция вакуумной пылеуборочной машины:
– за счет сухой вакуумной уборки обеспечивает уборку территории и безопасную и эффективную работу машины в электролизных корпусах, позволяет вовлекать в повторный оборот просыпи сырья, что расширяет ее технологические возможности, уменьшает засорение окружающей среды и, улучшает экологию;
– за счет использования энергии гидропривода для обратной продувки фильтров, который так же применяется в машине и на привод хода, и на привод рулевого управления, упрощает конструкцию машины, не требует дополнительных сложных механизмов для вращения компрессора и на привод дроссельной заслонки;
– за счет того, что в пневматические трубопроводы, связывающие бункер с насадками, всасывающими пыль, встроены специальные задвижки, которые закрываются перед открытием специального клапана, соединяющего вакуумный бункер с атмосферой, повышается эффективность быстрой очистки фильтров, не требуется дополнительная мощность на вентиляторы или компрессоры для создания запасов сжатого воздуха;
– за счет применения для открывания и закрывания воздушного рукава на обратную продувку фильтров клапана в виде дроссельной заслонки снижается время на чистку фильтров, что обеспечивает хорошее качество чистки фильтров и приемлемую производительность;
– за счет применения гидроцилиндра на закрытие дроссельной заслонки, включаемого от гидрораспределителя, работающего от системы управления, обеспечивается полуавтоматическое и при необходимости ручное управление системой очистки фильтров.
Положительные результаты, работоспособность, простота и надежность конструкции подтверждены проведенными в корпусах электролиза алюминиевого завода производственными испытаниями, выполненным согласно формуле изобретения промышленным образцом вакуумной пылеуборочной машины.
Техническое решение промышленно применимо, поскольку изготовлено, испытано прошло сертификацию на соответствие требованиям техническому регламенту таможенного союза ТР ТС 010/2011 «О безопасности машин и оборудования» и предполагается к серийному изготовлению для использования на алюминиевых заводах в соответствии с назначением.