УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО ДОЗИРОВАНИЯ ХИМИЧЕСКИХ РЕАГЕНТОВ ПРИ НАНЕСЕНИИ ИХ НА ПОВЕРХНОСТЬ ИСКУССТВЕННОГО ПОКРЫТИЯ
DEVICE FOR AUTOMATIC DISPENSING OF CHEMICAL REAGENTS IN THEIR APPLICATION ON SURFACE OF ARTIFICIAL COATING

Изобретение относится к устройствам для нанесения жидких химических реагентов при зимнем содержании проезжей части автодорог, улиц, площадей и поверхности искусственных покрытий аэродромов.
Известно устройство разбрасывания сыпучих материалов (учебник "Дорожные машины," авт. Н.Я.Хархуты, изд. г.Ленинград, 1968 г., стр.407.). Устройство содержит: автомобильное шасси, бункер для песка с наклонными стенками и отверстиями на дне бункера, лоток совершающий возвратно-поступательные движения, вращающийся диск с ребрами. Сыпучий материал через отверстия в бункере поступает на качающийся лоток и вращающейся диск. Ребра диска позволяют разбрасывать сыпучий материал. Недостатком данного устройства является его не эффективность. Сыпучий материал иногда зависает над отверстиями в бункере, разбрасываемый материал на лоток не поступает, вращающийся диск работает вхолостую.
Другим известным устройством является "Устройство для разбрасывания антигололедных и других сыпучих материалов" (патент RU 2139970 C1, патентообладатель - открытое акционерное общество "Брянский Арсенал"). Известное устройство по разбрасыванию антигололедных сыпучих материалов устанавливается на транспортное средство. Устройство содержит: смонтированное на раме базового шасси транспортного средства подъемный кузов с решеткой, бункер-накопитель со шнеком и разбрасывающий диск. Бункер-накопитель снабжен заслонкой на выходном отверстии.
Устройство для разбрасывания антигололедных и других сыпучих материалов работает следующим образом. Устройство устанавливают на транспортное средство.
Кузов через решетку заполняют антигололедным материалом. Крупные каменистые образования задерживаются решеткой. При подъеме кузова антигололедный материал поступает в бункер-накопитель. Поступающий в бункер-накопитель материал захватывается шнеком. Вращающийся шнек направляет антигололедный материал от бортов бункера-накопителя в средину, где имеется отверстие с заслонкой. Под действием собственного веса антигололедный материал через отверстие падает на вращающийся разбрасывающий ребристый диск. Дозирование материала осуществляется изменением числа оборотов шнека и разбрасывающего диска, а также положением заслонки, установленной на выходном отверстии бункера-накопителя. Дозирование материала определяется визуально, что является недостатком данного устройства.
Наиболее близким к заявленному изобретению по технической сущности является "Аэродромная машина для нанесения жидких противогололедных материалов BUCHER GILETTA CL-10050 ABU", имеющее максимальное количество сходных существенных признаков с признаками заявленного устройства и поэтому принятого за прототип.
Известное устройство-прототип (фиг.1) содержит: подрамник шасси спецоборудования 1, бак 2, систему 3 подачи и нанесения химических реагентов на поверхность искусственного покрытия, пульт управления 4. При этом подрамник шасси спецоборудования 1 размещают на шасси базового автомобиля. Бак 2 подключен к системе 3 подачи и нанесения химических реагентов на поверхность искусственного покрытия. Бак 2 и систему 3 подачи и нанесения химических реагентов устанавливают на подрамник шасси спецоборудования 1. Пульт управления 4 размещают в кабине базового автомобиля. Выход пульта управления 4 подключен к второму входу системы 3 подачи и нанесения химических реагентов на поверхность искусственного покрытия.
Работа известного устройства-прототипа.
Бак 2 заполняется жидким химическим реагентом (раствором) с использованием трубопровода. Система 3 подачи и нанесения химических реагентов на поверхность искусственного покрытия снабжена насосом с приводом от гидравлического мотора, клапанами для дозированного распределения химических реагентов и форсунками нанесения раствора на поверхность искусственного покрытия. Насос обеспечивает поступление химических регентов из бака 2 через клапаны к форсункам нанесения раствора на поверхность искусственного покрытия. Пульт управления 4 снабжен кнопками управления. Пульт управления 4 обеспечен программным управлением. Имеется возможность занести в память пульта управления 4 три программы управления с фиксированными параметрами дозированного нанесения раствора. Водитель, определив визуально состояние поверхности искусственного покрытия, включает соответствующую программу дозированного нанесения химического реагента на поверхность покрытия.
Недостаток известного устройства-прототипа.
Дозированное нанесение химических реагентов на поверхность покрытия определяется водителем базового автомобиля визуально, что не всегда оправдано и приводит к большому перерасходу химических реагентов.
Целью предлагаемого устройства (фиг.2) является экономия химических реагентов путем автоматического дозированного нанесения химических реагентов в соответствии с состоянием поверхности искусственного покрытия.
Поставленная цель в "Устройстве автоматического дозирования химических реагентов при нанесении их на поверхность искусственного покрытия" достигается там, что в нем, как в прототипе, содержится подрамник шасси спецоборудования, на котором размещают: бак с химическим реагентом и систему подачи и нанесения химических реагентов на поверхность искусственного покрытия. При этом подрамник шасси спецоборудования установлен на раму шасси базового автомобиля, а бак подключен к системе подачи и нанесения химических реагентов на поверхность искусственного покрытия.
Дополнительно в устройство включены: система автоматического управления, устройство определения коэффициента сцепления, процессор. Первый выход системы автоматического управления подключен к второму входу системы подачи и нанесения химического реагента на поверхность искусственного покрытия. Устройство измерения коэффициента сцепления подключено к первому входу процессора, выход которого соединен с входом системы автоматического управления, а второй выход системы автоматического управления соединен с вторым входом процессора, причем устройство измерения коэффициента сцепления механически соединено с бампером базового автомобиля, а система автоматического управления и процессор размещаются в кабине водителя базового автомобиля.
В известных технических решениях признаков, сходных с отличительными признаками заявленного устройства, не обнаружено, вследствие чего можно считать, что предлагаемое устройство соответствует изобретательскому уровню.
Использование данного устройства при его реализации позволяет экономить химические реагенты при нанесении их на поверхность искусственного покрытия. Экономия осуществляется путем автоматического дозирования нанесения химических реагентов в соответствии с состоянием поверхности искусственного покрытия.
Сущность предлагаемого "Устройства автоматического дозирования химических реагентов при нанесении их на поверхность искусственного покрытия" поясняется чертежами, где представлены:
на фиг.1 - структурная схема прототипа;
на фиг.2 - структурная схема предлагаемого устройства;
на фиг.3 - алгоритм автоматического дозирования химических реагентов при нанесении их на поверхность искусственного покрытия.
Предлагаемое устройство автоматического дозирования химических реагентов при нанесении их на поверхность искусственного покрытия, как прототип, содержит подрамник шасси спецоборудования 1, на котором размещают: бак 2 с химическим реагентом и систему 3 подачи и нанесения химических реагентов на поверхность искусственного покрытия. При этом подрамник шасси спецоборудования 1 установлен на раму шасси базового автомобиля, бак 2 подключен к системе 3 подачи и нанесения химических реагентов на поверхность искусственного покрытия.
В устройство дополнительно включены: система автоматического управления 5, устройство определения коэффициента сцепления 6, процессор 7. Первый выход системы автоматического управления 5 подключен к второму входу системы 3 подачи и нанесения химического реагента на поверхность искусственного покрытия. Устройство измерения коэффициента сцепления 6 подключено к первому входу процессора 7, выход которого соединен с входом системы автоматического управления 5. Второй выход системы автоматического управления 5 соединен с вторым входом процессора 7. Причем устройство измерения коэффициента сцепления 6 механически соединено с бампером базового автомобиля, а систему автоматического управления 5 и процессор 7 размещают в кабине водителя базового автомобиля.
Конструктивное исполнение предлагаемого устройства.
Подрамник шасси спецоборудования 1 изготовлен из нержавеющей стали. На подрамник шасси спецоборудования устанавливают бак 2 для химических реагентов и систему 3 подачи и нанесения химического реагента на поверхность искусственного покрытия. Подрамник шасси спецоборудования 1 устанавливают на раму шасси базового автомобиля (в качестве базового автомобиля может использоваться КАМАЗ-43253 шасси). Бак 2 представляет собой модульную конструкцию стекловолоконных блоков, что позволяет сохранить жесткость и обеспечить эластичность конструкции. Загрузка бака 2 осуществляется с помощью шланга. Система 3 подачи и нанесения химического реагента на поверхность искусственного покрытия снабжена насосом с приводом от гидравлического мотора, клапанами и форсунками нанесения химического реагента.
Подача химического реагента к форсункам осуществляется насосом, а клапаны обеспечивают дозированное распределение химических реагентов.
Устройство измерения коэффициента сцепления 6 содержит измерительное колесо, тормозную нагрузку, датчик крутящего момента, вычислитель (патент RU 2388865 C1 "Портативное устройство измерения коэффициента сцепления колеса с искусственным покрытием"). Устройство измерения коэффициента сцепления 6 крепится к бамперу базового автомобиля. Во время движения базовый автомобиль толкает устройство измерения коэффициента сцепления 6. Измерительное колесо катится по поверхности покрытия и подтормаживается тормозным устройством до величины, когда момент торможения М станет равен крутящему моменту Mg измерительного колеса (М=Mg). При их равенстве вычисляется коэффициент сцепления Ксцп. измерительного колеса с поверхностью искусственного покрытия. Коэффициент сцепления определяет состояние поверхности искусственного покрытия. Вычисленное значение коэффициента сцепления поступает в процессор 7.
Процессор 7 (процессор - производства США, тип - dsPIC 30 или dsPIC 33) имеет программируемую память программ, оперативное запоминающее устройство, аналого-цифровые преобразователи, регистр, таймеры реального времени, встроенные интерфейсы, цифровые и аналоговые входы и выходы для ввода и вывода информации. Значение коэффициента сцепления записывают в память процессора 7. Значение коэффициента сцепления процессором 7 преобразуется в управляющий сигнал, который поступает в систему автоматического управления 5.
Система автоматического управления 5 имеет программу автоматического дозированного нанесения химических реагентов на поверхность покрытия. В соответствии с состоянием поверхности искусственного покрытия (величиной Ксцп.) включается одна из программ (низкой, средней и высокой плотности). С выхода системы автоматического управления 5 в процессор 7 поступает информация дозированного нанесения раствора на поверхность покрытия, которая записывается в память процессора 7.
Работа предлагаемого устройства.
С началом движения устройства автоматического дозирования химических реагентов определяется коэффициент сцепления колеса с поверхность искусственного покрытия. (Работа предлагаемого устройства представлена алгоритмом, см. фиг.3.) Коэффициент сцепления (Ксцп.) определяет состояние поверхности покрытия - поверхность чистая сухая, мокрая, мокрая грязная или покрытая льдом. На поверхность покрытою льдом наносится химический реагент. Дозированная плотность нанесения химического реагента определяется коэффициентом сцепления в соответствии характером ледяного покрова на поверхности искусственного покрытия. В устройстве определения коэффициента сцепления 6 определяется числовое значение Ксцпп., которое поступает в процессор 7. В процессоре 7 коэффициент сцепления заносится в память и преобразуется управляющий сигнал. Управляющий сигнал поступает в систему автоматического управления 5. С приходом управляющего сигнала, системой автоматического управления 5 включается соответствующая программа дозированной плотности нанесения химического реагента на поверхность покрытия. При этом дозированное нанесение химического реагента осуществляется в соответствии с состоянием поверхности искусственного покрытия. Сигнал программы дозированного нанесения химических реагентов с выхода системы автоматического управления 5 поступает в процессор 7, где записывается в память, а также осуществляется проверка соответствия коэффициента сцепления дозированной плотности нанесения химических реагентов на поверхность покрытия. При изменении состояния поверхности (Ксцп.) соответственно меняется программа дозированного нанесения химического реагента на поверхность аэродромного или дорожного покрытия.
Положительный эффект от реализации предложенного устройства заключается в экономии химического реагента, так как плотность нанесения химического реагента определяется автоматически в соответствии с состоянием поверхности искусственного покрытия (числовым значением коэффициента сцепления).
Реализация предложенного устройства позволяет проводить работы в темное время суток, так как плотность нанесения химического реагента определяется значением коэффициента сцепления автоматически. В известных устройствах плотность нанесения раствора определяется водителем базового автомобиля - визуально, что в темное время суток не всегда оправдано.
Реализация предложенного устройства позволяет исключить излишки химического реагента на поверхности искусственного покрытия, что исключает разбрызгивание раствора и попадания химического реагента на детали транспортных средств, вызывая их ржавление и преждевременный износ.