РАБОЧИЙ ОРГАН УБОРОЧНОЙ МАШИНЫ

Предлагаемое техническое решение относится к области очистки аэродромных и дорожных покрытий и может быть использовано в уборочной машине, предназначенной для очистки взлетно-посадочных полос, автомагистралей, проезжей части автомобильных дорог, городских улиц, площадей, скверов и тротуаров от льда, снега и грязи.
Известна машина для удаления льда и снега с дорожных покрытий (а.с. СССР №1776715, Кл. Е01Н 5/10, 1989 г., [1]), которая содержит размещенные на шасси генератор газового потока, сообщенный с ним направляющим насадком кожух, установленный над обрабатываемой поверхностью, устройство для удаления льда и смета, включающее в себя криволинейное всасывающее сопло, емкость для воды. При этом кожух образован открытыми в нижней части цилиндрическими камерами, смежные кромки которых соединены между собой, а оси параллельны друг другу и обрабатываемой поверхности. Указанным насадком с передней кромкой первой цилиндрической камеры образовано щелевое сопло, а всасывающее сопло сопряжено с последней цилиндрической камерой.
Недостатками этой машины являются недостаточная эффективность и качество уборки неровных поверхностей и наличие в ее конструкции элемента, контактирующего с обрабатываемой поверхностью, при выходе из строя которого происходит выброс смета за пределы машины.
Известна уборочная машина (патент РФ №2097482, Е01Н 5/10, 1997 г., [2]),), содержащая размещенные в корпусе на шасси генератор газового потока, газовый коллектор с подающим соплом, всасывающее устройство с вихревой камерой и бункер сбора влаги и смета, при этом подающее сопло газового коллектора направлено под днище бункера, а вихревая камера сообщена каналом с полостью бункера, в которой газовый коллектор выполнен кольцевым и смонтирован вокруг корпуса, охватывающего бункер, внутри которого расположена вихревая камера всасывающего устройства, на торцевой стенке днища бункера перед входом в вихревую камеру установлены сопла для образования воздушной завесы, на выходе из в вихревой камеры перед входом в бункер размещены сопла эжектора, соединенные с выходом генератора газового потока, а между стенками корпуса и бункера образован влагоподающий кольцевой канал, переходящий в торцевую щель в нижней части корпуса.
Кроме того:
- вихревая камера всасывающего устройства выполнена в виде двух цилиндров, вставленных один в другой и образующих полость, при этом в стенке внутреннего цилиндра выполнены вертикальные щели, предназначенные для создания вихревого движения внутри всасывающего устройства, в верхней части полость ограничена фланцем подвода сжатого воздуха, а в нижней части полости расположены направляющие лопатки;
- в верхней части бункера сбора влаги и смета выполнено окно и размещена лента для отображения в бункер твердых частиц;
- машина снабжена дополнительным эжектирующим узлом, расположенном над средней частью бункера сбора влаги и смета соосно с всасывающим устройством и выполненным в виде двух тарелок, опрокинутых ребрами одна к другой, образующих кольцевую щель между ними и имеющих фланец для подвода сжатого воздуха;
- машина снабжена камерой регенерации для выхода отработанного газа через ее окно;
- в местах соединения газового коллектора с генератором газового потока выполнены окна для регулирования температуры.
По технической сущности, наличию сходных признаков рабочий орган известной уборочной машины выбран в качестве ближайшего аналога.
Недостатки известного решения: для обеспечения высокоэффективной работы необходимы значительные энергетические затраты, снижается качество обработки при неровной поверхности.
Задачи предлагаемого изобретения - снижение удельных энергетических затрат, повышение эффективности очистки обрабатываемой поверхности.
Техническим результатом является повышение эффективности использования подаваемой струи сжатого воздуха, интенсификация всасываемого потока с обрабатываемой поверхности за счет элементов конструкции рабочего органа уборочной машины.
Технический результат достигается тем, что в рабочем органе уборочной машины, содержащем вихревую камеру в виде внутреннего кожуха, открытого в сторону очищаемой поверхности, в стенке которого выполнены каналы для прохождения сжатого воздуха из камеры сжатого воздуха, образованной наружной поверхностью внутреннего кожуха и наружным кожухом, установленным симметрично внутреннему кожуху, закрытым с торцов и снабженным подводом сжатого воздуха, узел воздушной завесы, каналы для прохождения сжатого воздуха из камеры сжатого воздуха в вихревую камеру выполнены в виде сопел, расположенных на внутренней поверхности кожуха и установленных тангенциально так, что конец воздушной струи из предыдущего сопла направлен в сторону начала воздушной струи последующего сопла, нижняя часть внутреннего кожуха снабжена фланцем, который соединен с нижним торцом наружного кожуха, и в котором выполнено не менее одной кольцевой щели в виде сопла под углом менее 90° к обрабатываемой поверхности, узел воздушной завесы выполнен в виде двух полых шаровых сегментов, установленных навстречу друг другу со щелевым зазором и закрепленных симметрично относительно внутреннего кожуха, при этом узел воздушной завесы снабжен в верхней части штуцером и закрепленным экраном в виде жесткой пластины.
Сравнение предлагаемого технического решения с ближайшим аналогом (рабочим органом уборочной машины по патент РФ №2097482) показывает, что оба решения характеризуются общими признаками:
- рабочий орган уборочной машины содержит:
- - вихревую камеру в виде внутреннего кожуха, открытого в сторону очищаемой поверхности;
- - каналы для прохождения сжатого воздуха из камеры сжатого воздуха в вихревую камеру, выполненные в стенке внутреннего кожуха;
- - наружный кожух, установленный симметрично внутреннему кожуху, закрытый с торцов;
- - камеру сжатого воздуха, образованную наружной поверхностью внутреннего кожуха и наружным кожухом, установленным симметрично внутреннему кожуху, закрытым с торцов и снабженным подводом сжатого воздуха
- - узел воздушной завесы;
- бункер для сбора смета и влаги, соединенный с вихревой камерой и установленный симметрично относительно наружного кожуха.
Предлагаемое решение отличается от известного решения следующими признаками:
- каналы для прохождения сжатого воздуха из камеры сжатого воздуха в вихревую камеру, выполнены в стенке внутреннего кожуха в виде сопел;
- - сопла расположены на внутренней поверхности кожуха и установлены тангенциально так, что конец воздушной струи из предыдущего сопла направлен в сторону начала воздушной струи последующего сопла;
- нижняя часть внутреннего кожуха снабжена фланцем;
- фланец соединен с нижним торцом наружного кожуха;
- во фланце выполнено не менее одной кольцевой щели;
- - кольцевая щель (щели) выполнена (выполнены) в виде сопла под углом менее 90° к обрабатываемой поверхности;
- узел воздушной завесы выполнен в виде двух полых шаровых сегментов;
- полые шаровые сегменты, установлены навстречу друг другу со щелевым зазором и закреплены симметрично относительно внутреннего кожуха;
- узел воздушной завесы снабжен в верхней части штуцером для подвода сжатого воздуха и закрепленным экраном в виде жесткой пластины.
Наличие в предлагаемом решении признаков, отличительных от признаков, характеризующих решение, принятое в качестве ближайшего аналога, позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения условию патентоспособности полезной модели «новизна».
Техническая сущность предлагаемого решения заключается в следующем. Повышение эффективности работы уборочной машины может быть достигнуто экстенсивным путем - повышение скоростного напора потока рабочего газа путем повышения его расхода, или уменьшения рабочего сечения струи, направленной на очищаемую поверхность. В первом случае значительно возрастают топливно-энергетические затраты, во втором - снижается производительность работы агрегата.
В предлагаемом решении снижение затрат и повышение технико-экономических показателей работы уборочной машины достигается за счет повышения эффективности использования подаваемой струи сжатого воздуха, интенсификация всасываемого потока с обрабатываемой поверхности.
Данные задачи решаются конструктивным исполнением элементов (деталей) рабочего органа уборочной машины и их компоновкой (взаимным расположением и функциональным назначением). Сжатый воздух, поступающий от генератора газового потока в камеру сжатого воздуха, образованную наружной поверхностью внутреннего кожуха и наружным кожухом, установленным симметрично внутреннему кожуху, закрытым с торцов, распределяется на собственно рабочий поток, направленный через кольцевую щель (кольцевые щели) выполненные в виде сопла под углом менее 90° к обрабатываемой поверхности, и обеспечивающий «отрыв» убираемого с этой поверхности материала, и на «вспомогательный поток», направленный в каналы, выполненные в виде сопел, в стенке внутреннего кожуха для подачи сжатого воздуха в вихревую камеру, в которую поступает загрязненный поток с очищаемой поверхности. Установка сопел на внутренней поверхности кожуха тангенциально так, что конец воздушной струи из предыдущего сопла направлен в сторону начала воздушной струи последующего сопла. Такое выполнение деталей вихревой камеры в значительной мере интенсифицирует вихревой (турбулентный) поток всасываемого воздуха без значительных энергетических затрат. При повышении скорости всасываемого потока в вихревой камере снижается давление газа, что повышает эффективность уборки очищаемой поверхности, за счет дополнительной подъемной силы (разницы давлений в вихревой камере и «подпора» воздушного (рабочего) потока, направляемого из камеры сжатого воздуха через щелевые сопла фланца, выполненного в нижней части внутреннего кожуха. С другой стороны, «подпор» потока всасываемого воздуха с рабочей поверхности происходит и из окружающей среды - за счет атмосферного давления, превышающего давление в вихревой камере.
На интенсификацию всасываемого потока направлено также и выполнение узла воздушной завесы в виде двух полых шаровых сегментов, установленных навстречу друг другу со щелевым зазором и закрепленных симметрично относительно внутреннего и наружного кожухов на крышке внутреннего кожуха. Узел воздушной завесы снабжен в верхней части штуцером для подвода сжатого воздуха и закрепленным экраном в виде жесткой пластины. Данный узел предназначен для беспрепятственного выхода из вихревой камеры воздушного потока, всасываемого с очищаемой поверхности. Беспрепятственный выход потока из вихревой камеры обеспечивается следующим. Подаваемый через штуцер сжатый воздух в камеру, образованную полостями сегментов, установленных навстречу друг другу, движется со скоростью из этой камеры через кольцевой щелевой зазор между сегментами, создавая противодействие встречному атмосферному давлению в выходном окне, обеспечивая односторонность движения потока с очищаемой поверхности снизу вверх при его движении в бункер для сбора материала.
Предлагаемый рабочий орган уборочной машины содержит (фиг.1, 2) внутренний кожух 1, снабженный в нижней части фланцем 2, открытый в сторону очищаемой поверхности 3. В стенке внутреннего кожуха 1, внутренняя полость которого образует вихревую камеру 4, выполнены сопла 5, которые расположены на поверхности вихревой камеры 4 и установлены тангенциально так, что конец воздушной струи из предыдущего сопла направлен в сторону начала воздушной струи последующего сопла. В верхней части кожух 1 снабжен узлом воздушной завесы, включающим два полых шаровых сегмента 6, установленных горизонтально навстречу друг другу, с образованием полости 7 и кольцевого щелевого зазора 8, и закрепленных симметрично относительно внутреннего кожуха 1. В верхней части верхнего полого шарового сегмента 6 встроен штуцер 9 для подачи в полость 7 сжатого воздуха и жестко закреплен экран 10 в виде жесткой пластины. Шаровые сегменты, 6 скреплены между собой шпильками 11 и закреплены прутками 12. Экран 10 в виде жесткой пластины и торцевые поверхности внутреннего кожуха 1 и наружного кожуха 13, образуют кольцевое окно 14 - пространство выхода скоростного потока сжатого воздуха через кольцевой щелевой зазор 8 из полости 7. Наружный кожух 13, который установлен симметрично внутреннему кожуху 1, закрыт с верхнего торца и снабжен штуцером 15 подвода сжатого воздуха в камеру сжатого воздуха 16, образованную внутренним 1 и наружным 13 кожухами. В нижней части наружный кожух 13 соединен с фланцем 2, в котором выполнены кольцевые щели 17 в виде сопл под углом менее 90° к обрабатываемой поверхности. Снаружи выполнен бункер 18 для сбора смета и влаги, соединенный с вихревой камерой 4 и установленный симметрично относительно наружного кожуха 13.
Рабочий орган закрепляется на раме шасси, предпочтительно самоходного, в качестве источника сжатого воздуха может быть использован генератор (генераторы) газового потока, например в виде газотурбинных двигателей, которые также могут быть смонтированы на раме.
Рабочий орган уборочной машины работает следующим образом. Воздушный поток через штуцер 15 поступает в камеру сжатого воздуха 16. Из камеры сжатого воздуха 16 сжатый воздух поступает через сопла 5 в вихревую камеру 4 и через щелевые кольцевые сопла 17 на очищаемую поверхность 3. При этом потоки, направленные через щелевые кольцевые сопла 17 выполненные в виде сопла под углом менее 90° к обрабатываемой поверхности, обеспечивают «отрыв» убираемого с этой поверхности материала, а в принимающей вихревой камере 4 «вспомогательный поток», направленный через сопла 5 (выполненные на внутренней поверхности кожуха 1 тангенциально так, что конец воздушной струи из предыдущего сопла направлен в сторону начала воздушной струи последующего сопла) завихряет поступающий загрязненный поток с очищаемой поверхности и продвигает его в верхнюю часть вихревой камеры 4. Часть сжатого воздуха от газотурбинного двигателя (не показан) поступает через штуцер 9 в полость 7, образованную полыми шаровыми сегментами 6. Из полости 7 поток через кольцевой щелевой зазор 8 с высокой скоростью поступает в кольцевое окно 14 - пространство для выхода скоростного потока сжатого воздуха через кольцевой щелевой зазор 8, что предотвращает торможение загрязненного потока с очищаемой поверхности 3 на выходе из вихревой камеры 4 и способствует его поступлению в бункер 18. По мере заполнения бункер 18 разгружается и устройство снова готово к работе.
Использование предлагаемого рабочего органа в комплекте уборочной машины для очистки обеспечивает высокую степень очистки поверхности, в том числе и неровной, от мелких твердых частиц мусора, снега, льда.
Конструктивное выполнение рабочего органа достаточно простое, отсутствие вращающихся деталей, узлов трения снижает эксплуатационные расходы, повышает ресурс безремонтной эксплуатации.
Возможно использование конструкции и компоновки рабочего органа в уборочных машинах различного назначения.
Информация
1. А.с. СССР №1776715, Кл. Е01Н 5/10, 1989 г.
2. Патент РФ №2097482, Е01Н 5/10, 1997 г.