УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОДАВЛЕНИЯ РАСТИТЕЛЬНОГО ПОКРОВА

Полезная модель относится к устройствам для борьбы с нежелательной растительностью на проезжих путях, в частности, для предотвращения зарастания сорными травами балластной призмы железных дорог.
Известна машина для борьбы с растительностью путем ее скашивания. Машина содержит поворотную стрелу, несущую на свободном конце ротор, на котором шарнирно закреплены пластинчатые ножи (см. п. РФ №2034950 по кл. Е 01 Н 8/00 заявл. 23.04.90, опубл. 10.05.95 «Машина для борьбы с растительностью на обочинах дорог»).
Недостатком машины является ее низкая эффективность в борьбе с сорной растительностью, которая быстро отрастает после скашивания.
Известен также аппарат для борьбы с сорной растительностью путем обработки ее гербицидами. Аппарат содержит установленные на железнодорожной платформе емкости для жидкого гербицида и воды, откуда смесь воды и гербицида насосами подается к разбрызгивающим форсункам со скоростью пропорциональной скорости движения платформы, контролируемой датчиками (см. п. Великобритании №1404342 заявл. 25.04.72, опубл. 28.08.75 «Разбрызгивающий аппарат»).
Использование гербицидов приводит к загрязнению окружающей среды и является экономически невыгодным мероприятием из-за высокой стоимости гербицидов.
Наиболее близким по технической сущности, достигаемому результату и выбранным в качестве прототипа является устройство для подавления растительного покрова путем обработки его паром. Устройство содержит несущую парогенератор транспортную платформу, на которой закреплены центральный и боковые открытые вниз короба. Внутри коробов размещена система распределения пара, сообщенная с парогенератором, представляющая собой сопла для выброса пара, которые имеют возможность поворота и перемещения внутри коробов относительно направления движения транспортной платформы и по высоте. Короба смонтированы под транспортной платформой (см. п. Австрии №399523В заявл. 22.06.92, опубл. 26.05.95 «Аппарат для уничтожения нежелательной растительности на транспортных путях»).
Недостатком данного устройства является малая эффективность при подавлении растительности, обусловленная низкой температурой теплоносителя, а именно, водяного пара (105-110°С) и, следовательно, недостаточной тепловой мощностью, подаваемой на растительность.
Задачей настоящей полезной модели является повышение эффективности подавления нежелательной растительности.
Техническим результатом, получаемым при реализации заявляемого технического решения, является увеличение количества тепловой мощности, подаваемой на растительность.
Указанная задача решается за счет того, что в известном устройстве для подавления растительного покрова, содержащем несущую генератор теплоносителя транспортную платформу, на которой закреплен открытый вниз короб с размещенной внутри него системой распределения теплоносителя, сообщенной с генератором теплоносителя, согласно полезной модели, что в качестве генератора теплоносителя использован парогазогенератор, обеспечивающий получение теплоносителя в виде смеси пара и продуктов сгорания топлива или этой смеси с добавлением воздуха.
Парогазогенератор может быть выполнен в виде последовательно соединенных камеры сгорания с дизельной горелкой на одном торце и выходным каналом для продуктов сгорания горелки на другом торце и камеры смешения. При этом камера сгорания может быть образована размещенными горизонтально двумя цилиндрическими оболочками, вставленными одна в другую с зазором, частично заполненным водой, причем свободная от воды часть зазора сообщена с камерой смешения, а заполненная водой часть - с коллектором подачи воды.
Камера смешения может быть снабжена форсунками для распыливания воды и сборником для отвода излишков воды, соединенным с емкостью воды.
Открытый вниз короб может быть выполнен так, что в плане имеет размер не менее 3,1×7,0 метров, а нижний край его стенок представляет собой юбку из гибкого термостойкого материала, низ которой расположен на уровне поверхности земли, причем юбка закреплена с возможностью подъема, по крайней мере, до уровня низа жесткой части стенки короба.
Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемое устройство неизвестно, т.е. соответствует критерию новизна.
Устройство может быть изготовлено на любом предприятии, специализирующемся в данной отрасли, т.к. для этого требуются известные материалы и стандартное оборудование, и широко использовано для борьбы с нежелательной растительностью на проезжих путях, т.е. является промышленно применимым.
Функционирование заявляемого устройства основано на комплексном высокотемпературном воздействии теплоносителя, который представляет собой смесь водяного пара (температура 105-110°С) и газовой составляющей - продуктов сгорания топлива в генераторе теплоносителя (температура 400-450°С) или этой смеси с добавлением воздуха. Продукты сгорания, отдав основное тепло в воду для получения пара, неиспользованную тепловую энергию отдают в рабочую зону устройства (короб), создавая дополнительный эффект подавления растительности и повышая общий КПД устройства.
Опыты и расчеты показал, что при использовании в качестве теплоносителя смеси водяного пара и продуктов сгорания на уничтожаемую растительность подается тепловая мощность в три раза превышающая тепловую мощность, подаваемую с помощью только продуктов сгорания, что объясняется большой теплоемкостью водяного пара.
Выполнение парогазогенератора в заявляемом виде позволяет получить смесь водяного пара и продуктов сгорания с оптимальной для разрушения протоплазмы растений температурой 125-250°С. При этом вода, частично заполняющая зазор между наружной и внутренней стенками камеры сгорания, являясь непосредственным источником пара, одновременно служит рубашкой охлаждения, предотвращающей внутреннюю стенку камеры от перегрева. Камера смешения предназначена для перемешивания пара и продуктов сгорания и выравнивания температуры парогазовой смеси.
Выполнение камеры смешения с форсунками для распыливания воды позволяет регулировать температуру выходной парогазовой смеси и предотвращать перегрев камеры смешения из-за резкого скачка температуры выходной парогазовой смеси в момент запуска устройства.
Выполнение короба, представляющего собой рабочую зону устройства для подавления растительности, в заявляемом виде позволяет использовать данное устройство для предотвращения зарастания сорными травами балластной призмы железных дорог. Короб размерами не менее 3,1×7,0 метров обеспечивает
продолжительность воздействия на травяной покров от 6 до 9 секунд, что позволяет вести обработку растительности со скоростью 2,8-4,2 км/час, по всей ширине балластной призмы железнодорожного полотна, симметрично относительно продольной оси колеи. При этом выполнение короба с верхней жесткой и нижней гибкой частями (в виде юбки из гибкого термостойкого материала) позволяет надежно закрепить на жестком перекрытии короба систему распределения парогазовой смеси и избежать повреждения штатных устройств железнодорожного пути. Возможность подъема юбки до уровня низа жесткой части стенок короба (375 мм от головки рельса) позволяет привести устройство в транспортное положение, при котором оно соответствует требованиям транспортного габарита 1-Т.
Заявляемое устройство поясняется чертежами, на которых представлены:
Фиг.1 Продольный разрез парогазогенератора
Фиг.2 Разрез по А-А на фиг.1
Устройство для подавления растительного покрова в случае использования его для предотвращения зарастания сорными травами балластной призмы железных дорог монтируют на транспортной железнодорожной платформе. В середине платформы между ее продольными лонжеронами размещают рабочую зону - открытый вниз короб, стенки и перекрытие которого формируют из металлических элементов. При этом металлические элементы, образующие стенки короба, оканчиваются по вертикали на расстоянии 375 мм от головки рельса (в соответствии с транспортным габаритом 1-Т). Ниже этого уровня стенки короба образованы юбкой из мягкого термостойкого материала (брезента, резины и т.п.), которая в рабочем положении доходит до уровня поверхности земли, а в транспортном положении поднимается так, что низ юбки располагается не ниже уровня металлических элементов, образующих жесткую часть стенки короба. Конструктивно каждую часть юбки, продолжающую одну из стенок короба, выполняют в виде закрепленного на металлическом прогоне полотнища, например резины, которое может быть поднято (опущено) посредством гидроцилиндров, поднимающих (опускающих) металлический прогон. Перекрытие теплоизолировано для уменьшения потерь тепла. На перекрытии короба монтируют систему распределения парогазовой смеси внутри короба. Система образована металлическими парогазоходами сечением 200×250 мм, в которых выполнены окна для выпуска парогазовой смеси, причем размер окна регулируется.
На транспортной платформе устанавливают парогазогенератор, емкости с топливом и водой, монтируют системы умягчения и подачи воды, систему питания топливом, контрольно-измерительные приборы и пульт управления.
Парогазогенератор выполняют в виде последовательно соединенных камеры1 сгорания и камеры2 смешения. Камера1 сгорания образована двумя цилиндрическими оболочками - наружной3 и внутренней4. Эти оболочки размещены горизонтально и вставлены одна в другую с образованием зазора5 между стенками оболочек3 и 4. В одном торце камеры1 сгорания размещено сопло дизельной горелки6, а другой торец выполнен в виде выходного канала7 для продуктов сгорания горелки6. Зазор5 между стенками оболочек3 и 4 частично заполнен водой. Свободная от воды часть зазора5 сообщена с камерой смешения, а часть зазора5, заполненная водой, сообщена с коллектором подачи воды. Камера1 смешения представляет собой цилиндр, соединенный с наружной оболочкой3 камеры1 сгорания. Она снабжена несколькими группами форсунок9 для распыливания воды и сборником 10 для отвода излишков воды.
Камера2 смешения может быть также сообщена с вентилятором (на чертеже не показан) для получения в качестве теплоносителя парогазовоздушной смеси. Введение воздуха в камеру2 смешения расширяет возможности регулирования температуры теплоносителя.
Устройство работает следующим образом.
Перед началом работы устройства производят заполнение емкостей для топлива и воды. Далее транспортную платформу перемещают к месту, где требуется уничтожить растительный покров, при этом юбка короба для распределения теплоносителя находится в транспортном (верхнем) положении, что обеспечивает соблюдение транспортного габарита 1-Т. После прибытия на место юбку короба посредством гидроцилиндров опускают до уровня поверхности земли, переводя из транспортного положения в рабочее.
Проводят равномерное заполнение зазора5 между наружной3 и внутренней4 цилиндрическими оболочками парогазогенератора водой из коллектора8. Воспламеняют топливо в дизельной горелке6, в результате этого вода в зазоре5 закипает и пар начинает поступать в камеру2 смешения. В камере1 смешения продукты сгорания горелки6 смешиваются с паром, поступающим из зазора5, а также с водой, распыляемой форсунками9. При этом происходит частичное испарение воды, поступающей из форсунок9, что приводит к увеличению объема
пара. Неиспарившаяся вода из форсунок9 и конденсат пара поступает в сборник 10 для отвода излишков воды. При смешивании в камере2 смешения продуктов сгорания с температурой 400-460°С, пара с температурой 105-110°С и воды из форсунок9 происходит выравнивание температуры парогазовой смеси до оптимального значения 125-250°С. Возможно дополнительное введение воздуха от приточного вентилятора для расширения возможностей регулирования температуры смеси.
Из камеры2 смешения по парогазоходам смесь направляется внутрь короба, заполняя все его пространство до уровня земли, при этом водяной пар, конденсируясь на поверхности растительности, отдавая ей свое высокое теплосодержание, разрушает стенки клеток растительности.
Таким образом, заявляемое устройство для подавления растительного покрова по сравнению с прототипом, увеличивая количество тепловой мощности, подаваемой на растительность, повышает эффективность ее уничтожения. Кроме того, устройство имеет более высокий КПД, т.к. происходит отдача тепловой энергии продуктов сгорания, оставшейся неизрасходованной после нагрева воды, в рабочую зону устройства. При этом использование для подавления растительности теплоносителя с более высокой температурой, чем в прототипе, не приводит к повышению опасности возникновения пожаров, т.к. в составе теплоносителя сохраняется наличие водяного пара.