Навесной агрегат для консервации сельхозмашин в полевых условиях
MOUNTED UNIT FOR CONSERVATION OF AGRICULTURAL MACHINERY IN FIELD

Изобретение относится к оборудованию для распыления вязких консервационных мастик, может быть использовано для нанесения консервационных покрытий на поверхности рабочих органов сельскохозяйственных машин, размещенных на полевых станах.
Известна навесная компрессорная установка для консервации сельхозмашин при пониженной температуре, содержащая ресивер, компрессор с хвостовиком на шкиве для прямого соединения с валом отбора мощности трактора, низковольтный генератор, съемное навесное устройство для соединения с навеской трактора, термованна с низковольтным нагревательным элементом для нагрева металлических баллончиков с вязкой мастикой, воздушный шланг с нагревательной спиралью, выключатель электропитания нагревательной спирали, расположенный у рукояти пистолета-распылителя мастики (см. патент RU №2 715 206, МПК В05В 7/16, В05С 9/14, 2019 г.).
Недостатки установки: пониженная эксплуатационная выработка при консервации сельхозмашин, связанная с потерями времени на периодические технологические остановки для замены опорожненных баллончиков на баллончики с нагретой мастикой, на заправку пустых баллончиков новыми порциями вязкой мастики.
Известно устройство для нагрева и нанесения защитного материала, содержащее бак для вязкого защитного материала с электронагревателем под теплопроводящей сеткой, автотракторный генератор в качестве низковольтного источника электроэнергии, пистолет-распылитель, шланг подачи материала с электронагревательной спиралью по всей длине и воздушный шланг с электронагревательной спиралью, смещенной к пистолету-распылителю, длина которой меньше половины длины шланга (см. патент RU №2420359, МПК В05В 7/16, В05С 9/14, 2009 г.).
Недостатки устройства вызваны следующими причинами: непосредственный контакт вязкого защитного материала с оболочкой электронагревателя способствует ее закоксовыванию, перегреву и разрушению, а также температурной деструкции контактируемого вязкого материала в процессе работы; размещение токоподводящих элементов в полости бака ухудшает ремонтопригодность электронагревателя и условия обслуживания бака при очистке от остатков защитного материала; одновременное включение в работу параллельно соединенных электронагревательных спиралей разной длины приводит к перегреву и потерям энергии на коротком участке воздушного шланга, который нагревается интенсивнее, чем шланг подачи защитного материала по всей длине; закупорка вязким материалом необогреваемого горизонтального участка выпускного патрубка снижает производительность нанесения защитных покрытий.
Наиболее близким из известного оборудования к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту является устройство для нагрева мастики при консервации сельхозмашин, содержащее напорный бак, оснащенный выпускным патрубком с входным отверстием у дна бака, поддоном с твердым теплоотводящим материалом, гильзами и трубчатыми электронагревателями патронного типа, нагревательной камерой под разделителем с теплопроводящей сеткой, пистолет-распылитель с обогреваемым шлангом для подвода мастики и воздушным шлангом, имеющим медный провод (см. патент RU №2705955, МПК В05В 7/16, В05С 9/14, 2019 г.).
Недостатки устройства обусловлены низкой тепловой эффективностью предварительного нагрева мастики в период пуска в работу, так как теплота затрачивается не только на нагрев мастики в нагревательной камере, но и на нагрев гильз, кронштейнов, под дона с твердым теплоотводящим материалом и дна бака до температур, превышающих рабочую температуру мастики; высокими технологическими требованиями к изготовлению каналов внутри гильз для беззазорного размещения в них патронных нагревателей, нарушение которых приводит к излишнему расходу энергии, перегреву и отказам нагревателей; грубодисперсное распыление нагретой мастики холодным воздухом, ухудшающее качество защитного покрытия.
Задача заявляемого изобретения - устранить указанные недостатки и тем самым повысить надежность навесного агрегата, увеличить производительность и качество нанесения защитного покрытия на рабочие органы сельскохозяйственной техники, снизить затраты энергии на нагрев и улучшить условия обслуживания навесного агрегата для консервации сельхозмашин в полевых условиях.
Поставленная задача достигается тем, что в навесном агрегате для консервации сельхозмашин в полевых условиях, содержащем напорный бак для вязкой мастики, оснащенный нагревательной камерой под кольцом с разделительной сеткой, трубчатыми электронагревателями в гильзах и выпускным патрубком с раздаточным краном, сообщенным со шлангом подвода мастики, снабженным электронагревательной спиралью, соединенной с медным проводом в воздушном шланге в месте подключения шлангов к пистолету-распылителю, согласно изобретению гильзы установлены в нагревательной камере напорного бака и выведены за его боковую стенку, трубчатые электронагреватели установлены в гильзах с зазорами, заполненными порошком электротехнического периклаза, выпускной патрубок введен в напорный бак с касанием гильз кромкой входного отверстия, рукоятка раздаточного крана посредством тяги соединена с рычагом, шарнирно закрепленным на боковой стенке напорного бака, причем кольцо с разделительной сеткой расположено на гильзах, а к медному проводу параллельно друг другу присоединены электронагревательная спираль в воздушном шланге и внешний шунтирующий провод с выключателем.
Установкой гильз с трубчатыми нагревателями внутри нагревательной камеры с вязкой мастикой достигается снижение массы нагреваемых конструкционных элементов напорного бака и, соответственно, потерь тепловой энергии на их нагрев. В результате увеличится доля энергии, полезно расходуемой на нагрев вязкой мастики. Так как диаметр гильзы конструктивно выполнен больше диаметра трубчатого электронагревателя, то площадь теплового контакта с мастикой у гильзы тоже больше, а удельная поверхностная мощность нагрева меньше. Это способствует снижению тепловой деструкции вязкой мастики при ее контакте с нагретой поверхностью гильзы. Открытые части гильз, выведенные из полости напорного бака, позволяют, при необходимости, оперативно проводить обслуживание или замену трубчатых электронагревателей без извлечения мастики из напорного бака и без его разгерметизации.
Включением провода, шунтирующего сопротивление электронагревательной спирали в воздушном шланге, повышается ток и мощность, выделяемая электронагревательной спиралью в шланге подвода мастики, тем самым сокращается время разогрева шланга с мастикой при вводе агрегата в рабочий режим. Выключатель у рукояти пистолета-распылителя улучшает условия обслуживания навесного агрегата, так как позволяет оперативно управлять работой электронагревательной спирали в воздушном шланге, не допуская ее перегрева при отключении подачи распыливающего воздуха.
На фиг. 1 изображен навесной агрегат для консервации сельхозмашин в полевых условиях, вид спереди, шланги уложены на кронштейны; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1, шланги сняты с кронштейнов; на фиг. 3 - вертикальный бак для вязкой мастики, вид сбоку, разрез; на фиг. 4 - разрез Б-Б на фиг. 3, частичный разрез гильзы с трубчатым электронагревателем.
Навесной агрегат содержит ресивер 1 с платформой 2, на которой установлены компрессор 3, плита 4 с низковольтным генератором 5, навесное устройство 6 с валом 7 приема мощности и напорным баком 8 для вязкой мастики. На валу компрессора 3 закреплен большой шкив 9 с крыльчаткой, применяемой в качестве вентилятора для обдува и охлаждения головки компрессора 3. Навесное устройство 6 выполнено съемным и включает перекладину 10, балку 11, передний брус 12 с левым выступом 13 и правым выступом 14, задний брус 15, левую поперечину 16 и правую поперечину 17.
Посредством переднего бруса 12 навесное устройство 6 прикреплено к платформе 2 со стороны большого шкива 9 компрессора 3, посредством заднего бруса 15 прикреплено к противоположной стороне платформы 2. Левая поперечина 16 и правая поперечина 17 соединяют передний брус 12 и выступы 13, 14 с задним брусом 15 и перекладиной 10. На выступах 13 и 14 закреплены пальцы 18 для соединения навесного устройства 6 с концами продольных тяг навески агрегатируемого трактора (на рисунке не показаны), на перекладине 10 закреплена вилка 19 для соединения с центральной тягой навески трактора. Балка 11 прикреплена к выступам 13 и 14, на балке 11 установлена опора 20 для вала 7 приема мощности. На валу 7 приема мощности закреплен ведущий шкив 21.
На левой поперечине 16 закреплен напорный бак 8 для вязкой мастики, к правой поперечине 17 прикреплены кронштейны 22 для укладки воздушного шланга 23 и шланга 24 подвода мастики к пистолету-распылителю 25, на кронштейнах 22 закреплена ручка 26 для перекатывания навесного агрегата.
К ступице большого шкива 9 с крыльчаткой прикреплен ведомый шкив 27, диаметр которого соответствует диаметру ступицы и не препятствует охлаждению головки компрессора 3. Ведомый шкив 27 посредством ременного привода 28 соединен с ведущим шкивом 21 на валу 7 приема мощности. Диаметр ведущего шкива 21 выполнен больше диаметра ведомого шкива 27 для увеличения частоты вращения вала компрессора 3.
Низковольтный генератор 4 шарнирно установлен на плите 5. Корпус генератора 4 посредством регулировочного винта 29 соединен со стойкой 30, жестко закрепленной на плите 5. Ремень 31 охватывает малый шкив 32 на валу низковольтного генератора 4 и большой шкив 9 на валу компрессора 3. Натяжение ремня 31 осуществляется поворотом корпуса низковольтного генератора 4 и фиксацией его положения регулировочным винтом 29. Низковольтный генератор 4 имеет выпрямитель 33, его контакт «минус» соединен с «массой» навесного агрегата, а к контакту «плюс» подключены автоматические выключатели 34, 35 и сигнальные лампы 36, 37.
Напорный бак 8 для вязкой мастики оснащен дном 38 с вертикальным выпускным патрубком 39, раздаточным краном 40, боковой стенкой 41, воздушным краном 42, крышкой 43, термометром 44 и нагревательной камерой 45 между дном 38 и кольцом с разделительной сеткой 46. На крышке 43 выполнена горловина 47 с пробкой и установлен выхлопной кран 48.
В нагревательной камере 45 закреплены гильзы 49 с трубчатыми электронагревателями 50. Концы гильз 49 выведены за боковую стенку 41 и находятся вне полости напорного бака 8. Сверху на гильзах 49 размещено кольцо с разделительной сеткой 46, ограничивающей нагревательную камеру 45.
Низковольтный трубчатый электронагреватель 50 на одном конце имеет изолированный контактный вывод 51 от вмурованной внутрь спирали (на рисунке не показана) и центрирующий поясок 52 с бортиком. К другому концу трубчатого электронагревателя 50 прикреплена шпилька 53 с резьбой. На шпильку надета шайба с центрирующим пояском 54 и навернута гайка 55.
Внутренний диаметр гильзы 49 выполнен больше внешнего диаметра оболочки трубчатого электронагревателя 50. Для соосного размещения трубчатого электронагревателя 50 в гильзе 49 диаметры центрирующих поясков 52 и 54 примерно равны внутреннему диаметру гильзы 49. Зазор 56 между оболочкой трубчатого электронагревателя 50 и гильзой 49 плотно заполнен порошком 57 электротехнического периклаза. Плотность заполнения зазора 56 порошком 57 периклаза достигается при завинчивании гайки 55 и перемещении центрирующих поясков 52 и 54 внутрь гильзы 49 навстречу друг Другу.
Оболочка трубчатого электронагревателя 50 соединена с концом вмурованной спирали и «массой» навесного агрегата. Изолированный контактный вывод 51 посредством провода 58 соединен с сигнальной лампой 37, автоматическим выключателем 35 и контактом «плюс» низковольтного генератора 4.
Выпускной патрубок 39 верхней кромкой 59 соприкасается с гильзами 49, внизу на уровне дна 38 в патрубке 39 выполнены дренажные отверстия 60. На выпускном патрубке 39 установлен раздаточный кран 40, соединенный со шлангом 24 подвода мастики к пистолету-распылителю 25. На боковой стенке 41 напорного бака 8 шарнирно закреплена ручка с рычагом 61, который посредством тяги 62 связан с шарниром на рукоятке 63 раздаточного крана 40.
С ресивером 1 сообщены редукционный клапан 64 с краном 65 для подвода сжатого воздуха по шлангу 66 к напорному баку 8, а также редукционный клапан 67 с краном 68 для подвода сжатого воздуха по воздушному шлангу 23 в пистолет-распылитель 25. Полость напорного бака 8 сообщена со шлангом 66 подвода сжатого воздуха через воздушный кран 42, а с атмосферой - через выхлопной кран 48.
Внутри шланга 4 подвода мастики размещена электронагревательная спираль 69, один конец которой выведен из шланга 4 в месте его присоединения к раздаточному крану 40 и подключен к автоматическому выключателю 34 с сигнальной лампой 36. Второй конец электронагревательной спирали 69 выведен из шланга 4 в месте его присоединения к пистолету-распылителю 25 и подключен к электронагревательной спирали 70 в конце воздушного шланга 23, а также к выключателю 71 у рукояти пистолета-распылителя 25. Выключатель 71 размещен на шунтирующем проводе 72, присоединенном параллельно к концам электронагревательной спирали 70 для ее шунтирования. Шунтирующий провод 72 и электронагревательная спираль 70 присоединены к медному проводу 73, который проведен внутри воздушного шланга 23 и на выходе соединен с «массой» навесного агрегата.
Навесной агрегат работает следующим образом.
Для проведения работ по консервации сельхозмашин, находящихся на открытой площадке хранения, навесной агрегат навешивают на навеску трактора. При этом вилку 19 навесного устройства 6 соединяют с центральной тягой навески трактора, пальцы 18 на выступах 13 и 14 соединяют с продольными тягами навески трактора, вал приема мощности 7 посредством карданного вала соединяют с валом отбора мощности трактора. Пистолет-распылитель 25 с воздушным шлангом 23 и шлангом 24 подвода мастики укладывают на кронштейны 22 правой поперечины 17 навесного агрегата.
В напорный бак 8 через горловину 47 заливают вязкую мастику и закрывают горловину 47 пробкой. Поворачивают ручку с рычагом 61 вниз (в положение II), при этом рычаг 61 посредством тяги 62 поворачивает рукоятку 63 раздаточного крана 40, закрывая его. Закрывают воздушный 42 и выхлопной 48 краны. Затем навесной агрегат поднимают навеской трактора и транспортируют к месту хранения машин. Там навесной агрегат опускают на площадку, в тракторе включают вал отбора мощности на частоту вращения 1000 об/мин и посредством карданного вала вращают вал 7 приема мощности с ведущим шкивом 21.
С помощью ременного привода 28 вращение от большего по диаметру ведущего шкива 21 на валу 7 приема мощности передается на меньший по диаметру ведомый шкив 27 компрессора 3, увеличивая частоту вращения его вала, например, до 1200 об/мин. Посредством ремня 31 вращение с большого шкива 9 на валу компрессора 3 передается на малый шкив 32 на валу генератора 5. Например, при диаметре большого шкива 9, равном 370 мм, и диаметре малого шкива 32, равном 100 мм, частота вращения вала генератора 5 составит, примерно 4440 об/мин. При этом будет вырабатываться ток, примерно 35 А по токоскоростной характеристике генератора Г1000 В.05, а уровень его полезной мощности при напряжении 28 В достигнет 980 Вт (см. Генераторы модификации Г1000 и Г1000 В. [Электронный ресурс]. - URL: https://docplayer.ru/38959516-Generatory-modifikacii-g1000-i-g1000v.html; дата обращения 05.10.2020 г. ).
Для нагрева мастики в напорном баке 8 включают автоматический выключатель 35, подав напряжение на низковольтные трубчатые электронагреватели 50 и сигнальную лампу 37. От работающих трубчатых электронагревателей 50 разогревается порошок 57 электротехнического периклаза в гильзах 49, от которых теплота передается к мастике, к верхней кромке 59 выпускного патрубка 39, боковой стенке 41 напорного бака 8 и кольцу с разделительной сеткой 46. Процесс нагрева мастики в нагревательной камере 45 контролируют по термометру 44.
От разогретого выпускного патрубка 39 нагревается и разжижается находящаяся внутри него мастика. Интенсивнее всего разогревается мастика в небольшом пространстве над верхней кромкой 59 выпускного патрубка 39 между гильзами 49 и кольцом с разделительной сеткой 46. Разжиженная нагревом мастика через разделительную сетку 46 поднимается из нагревательной камеры 45 вверх, а более холодная и вязкая мастика опускается вниз. Для того чтобы повысить температуру мастики в нагревательной камере 45, на установленное кольцо с разделительной сеткой 46 сверху помещают второе кольцо с разделительной сеткой, по исполнению идентичное нижнему. При этом температура мастики под двумя разделительными сетками 46 повышается интенсивнее, благодаря замедлению тепломассообмена между мастикой в нагревательной камере 45 и в верхней части напорного бака 8.
Для обогрева шланга 24 подвода мастики включают автоматический выключатель 34, подав напряжение на электронагревательную спираль 69 в шланге 24 подвода мастики, на электронагревательную спираль 70 в воздушном шланге 23, на сигнальную лампу 36 и на выключатель 71 у рукояти пистолета-распылителя 25. Включают выключатель 71, подав напряжение на шунтирующий провод 72. При этом ток от клеммы «плюс» генератора 5 идет через автоматический выключатель 34, электронагревательную спираль 69 в шланге 24 подвода мастики, шунтирующий провод 72, медный провод 73 в воздушном шланге 23 и по «массе» навесного агрегата на клемму «минус» генератора 5. В результате из цепи питания электронагревательной спирали 69 в шланге 24 подвода мастики исключается сопротивление электронагревательной спирали 70. Это приводит к увеличению тока, проходящего через электронагревательную спираль 69, и росту мощности на обогрев шланга 24 подвода мастики.
Посредством редукционного клапана 64 и устанавливают давление сжатого воздуха на выдачу мастики и открывают кран 65 для подвода сжатого воздуха по шлангу 66 к напорному баку 8. Посредством редукционного клапана 67 устанавливают давление сжатого воздуха на распыление мастики и открывают кран 68 для подвода сжатого воздуха по воздушному шлангу 23 к пистолету-распылителю 25.
Пистолет-распылитель 25 вместе с воздушным шлангом 23 и шлангом 24 подвода мастики снимают с кронштейнов 22 правой поперечины 17 навесного агрегата. Для выдачи мастики открывают воздушный кран 42 на подачу сжатого воздуха в напорный бак 8. Поворотом ручки с рычагом 61 вверх (положение I) открывают раздаточный кран 40. Под давлением сжатого воздуха мастика из бака 8 поступает в выпускной патрубок 39 двумя потоками: снизу - через дренажные отверстия 60 и сверху - из пространства между гильзами 49 и разделительной сеткой 46. Из выпускного патрубка 39 мастика через раздаточный кран 40 по шлангу 24 подводится к пистолету-распылителю 25. На начальном этапе работы навесного агрегата слой мастики на дне 38 напорного бака 8 остается холодным и более вязким, чем нагретая мастика под разделительной сеткой 46. Поэтому подача холодной мастики в выпускной патрубок 39 через дренажные отверстия 60 незначительна и мало снижает температуру мастики, поступающей в выпускной патрубок 39 из-под разделительной сетки 46. Для подогрева распыливающего воздуха в воздушном шланге 23, отсоединяют шунтирующий провод 72 от цепи питания электронагревательной спирали 69, отключив выключатель 71. Ток после электронагревательной спирали 69 в шланге подвода мастики 24 проходит через электронагревательную спираль 70 в воздушном шланге 23 и нагревает ее. При этом мощность, затрачиваемая электронагревательной спиралью 69 на подогрев мастики в шланге 24, снижается.
При включении пистолета-распылителя 25 производится диспергирование нагретой мастики теплым воздухом, подогретым в воздушном шланге 23 от электронагревательной спирали 70, и нанесение мастичного покрытия на поверхности рабочих органов сельхозмашин. В процессе работы мастика прогревается во всем объеме нагревательной камеры 45 и свободно протекает через дренажные отверстия 60 в выпускной патрубок 39. Так как в шланг 23 из напорного бака 8 поступает нагретая мастика, то понижение мощности электронагревательной спирали 69 в процессе распыления не влияет на температуру мастики. В это время мощность электронагревательной спирали 69 затрачивается на компенсацию теплопотерь через оболочку шланга 24 при подводе нагретой мастики из напорного бака 8 к пистолету-распылителю 25.
После опорожнения напорного бака 8 или завершения консервационных работ, на тракторе отключают вал отбора мощности, на навесном агрегате отключают автоматические выключатели 34 и 35, закрывают краны 40, 42, 65 и 68, открывают выхлопной кран 48 и сбрасывают давление воздуха из напорного бака 8 в атмосферу. Пистолет-распылитель 25 вместе с воздушным шлангом 23 и шлангом 24 подвода мастики укладывают на кронштейны 22. Затем навесной агрегат транспортируют к месту заправки новой порцией мастики или ставят в ангар на межсменное хранение.
Соединение рукоятки 63 раздаточного крана 40 посредством тяги 62 с рычагом 61, шарнирно закрепленным на боковой стенке 41 напорного бака 8, улучшает условия обслуживания навесного агрегата, так как позволяет оператору управлять раздаточным краном 40, находящемся под дном 38 бака 8, в визуально недоступной зоне.
Применением конструктивно заданного зазора 56 между гильзой 49 и трубчатым электронагревателем 50, плотно заполненного порошком 57 электротехнического периклаза, достигается надежная теплопередача от работающего трубчатого электронагревателя 50 к гильзе 49. При этом исключается требование к повышенной точности сопряжения поверхностей электронагревателя 50 и гильзы 49 (см. ПОЛИМЕРНАГРЕВ - ПАТРОННЫЕ ТЭНЫ. [Электронный ресурс]. - URL: https://polymemagrev.ru/catalog/patrormye-teny/; дата обращения 05.10.2020 г.). Кольцо с разделительной сеткой 46 при размещении на нагреваемых гильзах 49 тоже нагревается и подогревает вязкую мастику, проходящую через разделительную сетку 46 в нагревательную камеру 45 в процессе нанесения. В результате соприкосновения верхней кромки 59 выпускного патрубка 39 с нагретой поверхностью гильз 49 сокращаются затраты времени на предварительный разогрев вязкой мастики, находящейся в выпускном патрубке 39. В режиме нанесения в выпускной патрубок 39 из пространства между гильзами 49 и разделительной сеткой 46 поступает наиболее нагретая и разжиженная мастика. При распылении нагретой мастики теплым воздухом, подогретым в воздушном шланге 23 от электронагревательной спирали 70 уменьшается дисперсность, улучшается качество наносимого покрытия и повышается производительность консервации сельхозмашин в полевых условиях.