Устройство прогрева контуров гидрофицированной машины
DEVICE FOR HEATING OF HYDROFICATED MACHINE CIRCUITS

Изобретение относится к машиностроению, а именно к гидроприводу подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин, оборудования и других машин, которые эксплуатируется в условиях отрицательных температур и вдали от стационарных баз.
Известна система тепловой подготовки элементов гидропривода [Патент РФ №2569862, МПК F15B 21/00 (2006.01), опублик. 27.11.2015 г.]. Имеет ДВС 1, к системе охлаждения которого присоединены трубопроводы 2, 3, 10, термостат 11, соединенный с радиатором 12. Трубопровод 2 соединен с термостатом 11. Через трубопровод 2 присоединен насос 4, который соединен с двухпозиционным распределителем 5. От двухпозиционного распределителя 5 трубопроводы 6 и 7 соединены с рубашкой 8 гидродвигателя 9. Термостат 11 имеет два положения (охлаждение ДВС 1 через радиатор 12 или прогрев рубашки 8 гидродвигателя 9). Корпус рубашки 8 может быть несъемным (имеет любое общеизвестное неразъемное соединение) или съемным (имеет любое общеизвестное разъемное соединение), гибким (может состоять из композиционных материалов, обладающих влагоизоляционными свойствами и имеющих хорошую теплопроводность, способных выдержать рабочее давление в системе) или жестким (состоит из влагостойких материалов с хорошей теплопроводностью, способных сохранять свою форму, в рабочем режиме и в режиме стоянки).
Недостатками системы является то, что значительные потери тепловой энергии от прогрева контуров рассеивается в окружающей среде, отсутствует возможность прогрева контуров (гидролиний) системы, снижается скорость прогрева двигателя внутреннего сгорания (ДВС), повышается вероятность утечек охлаждающей жидкости.
Устройство для прогрева гидробака [Патент РФ 2560767, МПК F02N 19/04 (2010.01), опублик. 20.08.2015] содержит корпус 1, в нижней части (в дне) которого имеются два или более каналов 2. В каналах 2 расположены транспортирующие стержни 3, один конец которых выполнен с местом 4 для таблетки, предназначенной для розжига костра, а другой конец содержит ручку 5 для перемещения стержня по каналу 2. Сверху корпус снабжен полносъемной крышкой 10 с перфорированными возвышенностями 6 с пазами для крепления направляющих труб 7. Направляющие трубы 7 могут быть разной формы и имеют возможность устанавливаться друг на друга (за счет разных диаметров, в верхней и нижней части направляющей трубы 7), для осуществления более локального, направленного прогрева. На передней части корпуса, на уровне с ручками 5 для транспортировки стержней 3, расположена транспортирующая дуга 8. Устройство может быть установлено на средство 9 для транспортировки, например лыжи.
Недостатками устройства является то, что отсутствует возможность прогрева контуров (гидролиний) системы. При использовании устройства, весь объем работ по прогреву машины, необходимо выполнять вручную.
Наиболее схожим устройством является устройство обогрева предохранительных клапанов ассенизаторской машины с помощью выхлопных газов [Патент РФ №2603876, МПК F02G 5/02 (2006.01), F01N 13/08 (2010.01), опублик. 10.12.2016] содержит предохранительные клапаны 4, вокруг которых находятся теплообменники 3, которые состоят из корпусов, которые держат форму теплообменников 3, и из комбинированных теплоизоляционных материалов (на основе минеральной ваты, стекловаты либо вспененного каучука), каждый теплообменник 3 соединен с выхлопной системой через гибкий рукав 6 и каждый теплообменник 3 имеет электромагнитный кран 7, который направляет поток выхлопных газов в окружающую среду или в приемный шланг (для предотвращения его обледенения) или закрывается (когда заслонка 8 открыта, положение на фиг. 8.1.). Для осуществления слива конденсата имеется обогреваемый выхлопными газами коаксиальный резервуар 11 (имеет двойные стенки) с краном 9.
Недостатками устройства является то, что отсутствует возможность прогрева контуров (гидролиний) системы. Отсутствует возможность дистанционного распределения потока выхлопных газов. Отсутствует информация о температуре на обогреваемых элементах.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является сокращение времени прогрева гидросистемы, снижение тепловых потерь в окружающую среду, повышение надежности гидросистемы, снижение износа элементов гидропривода, снижение расхода горюче-смазочных материалов при эксплуатации гидросистемы.
Технический результат предлагаемой конструкции устройства прогрева контуров гидрофицированной машины заключается в повышении энергоэффективности прогрева гидросистемы за счет снижения потерь тепла от контуров в окружающую среду, за счет прогрева контуров теплом отработавших выхлопных газов ДВС, управление распределением энергии прогрева между элементами гидросистемы и отслеживание температуры прогрева.
Указанный технический результат достигается тем, что устройство для прогрева контуров, имеет основание, которое фиксируется между креплением контуров (гидролиний) и поверхностью узла машины (например, на стреле, рукаве, ковше и т.д.). Основание имеет механизм, с которыми соединены дуги. В разобранном положении один конец дуги соединен с механизмом, а второй конец дуги расположен свободно. Свободный конец дуги имеет магнит. Дуги в собранном положении притягиваются друг к другу магнитами расположенными на свободных концах. Механизм соединен с валом. Вал соединяет механизмы находящиеся на двух рядом расположенных основаниях. Дуги находящиеся на одном узле базовой машины соединены стенками и валами. На одном из оснований, вал жестко соединен с электродвигателем. Устройство электродвигателя позволяет осуществлять синхронный поворот, одновременно двух валов, расположенных в противоположных направлениях. В местах соединения контуров с гидродвигателями (например, с гидроцилиндрами) имеются соединительные механизмы, которые имеют отверстия для выхода отдавших свое тепло выхлопных газов в окружающую среду и термопары измеряющие температуру выхлопных газов в отверстии и температуру в месте присоединения контуров к гидродвигателю.
В выпускном канале ДВС базовой машины, устанавливается последовательно два тройника. Тройники имеют открытые положения и закрытые. Закрытие и открытие, осуществляется дистанционно из кабины машины.
В местах с подвижным соединением, используется вместо стенок, гофрированная труба. Гофрированная труба имеет застежку молнию. Гофрированная труба имеет с двух концов зацепы. В местах соединения стенок и гофрированной трубы, ближайшие к месту соединения основания имеют фиксаторы, для соединения с зацепами. Фиксаторы имеют овальную форму. Внутри гофрированной трубы установлен держатель. Между держателем и гофрированной трубой установлены упругие элементы удерживающие гибкие контура в центре гофрированной трубы при этом, имеющие возможность свободно пропускать поток выхлопных газов между упругими элементами, для того, чтобы гибкие контура удерживающиеся в центре гофрированной трубы держателем, обеспечивали выхлопным газам доступ к гибким контурам со всех сторон, по всей площади поверхности.
На фигуре 1 представлено устройство для прогрева контуров на примере стрелы, рукояти и ковша экскаватора.
На фигуре 2 изображена схема расположение стенок, гофрированных труб и контуров, где ДВС - двигатель внутреннего сгорания, Р - распределители, ГБ - гидробак. Белыми широкими стрелками показаны горячие выхлопные газы от ДВС, черными стрелками, показаны выхлопные газы отдавшие свое тепло после выхода из устройства прогрева контуров гидрофицированной машины в окружающую среду. Тройник 11 находится в закрытом положении, тройник 12 находится в открытом положении.
На фигуре 3 представлен тройника 11 в закрытом положении и тройник 12 в открытом положении.
На фигуре 4 представлено основание с электродвигателем, вид спереди.
На фигуре 5 представлено основание с электродвигателем, вид сбоку.
На фигуре 6 представлен конец гофрированной трубы с зацепом и основание с фиксатором, до зацепления (вид сбоку)
На фигуре 7 изображено основание с зацепом (вид спереди).
На фигуре 8 представлено соединение гофрированной трубы с основанием и стенками, с помощью зацепа и фиксатора.
На фигуре 9 представлена гофрированная труба с держателем и упругими элементами (в разрезе вид спереди) в собранном виде.
На фигуре 10 представлена гофрированная труба с держателем и упругими элементами (в разрезе вид спереди) в разобранном виде
Строительная машина имеет контура 8 жесткие и гибкие контура 28 (гидролинии). Гибкие контура 28 используются в местах соединениях подвижных друг относительно друга узлов (Например: стрела и рукоять). Контура 8 жесткие устанавливаются на поверхности одного узла или при присоединении неподвижных друг относительно друга узлов конструкции (например на: гидроцилиндре, или стреле и т.д.). Контура 8 фиксируются в неподвижном положении за счет креплений 5 контуров 8, которыми контура 8 зафиксированы на конструкции (например на: гидроцилиндре, стреле, рукояти и т.д.).
Устройство прогрева контуров гидрофицированной машины имеет основание 1, которое фиксируется между креплением 5 контуров 8 и поверхностью узла машины (на стреле, рукаве, ковше и т.д.). Основание 1 имеет механизм 2, с которыми соединены дуги 3. Дуга 3 имеют форму полусферы. В разобранном положении один конец дуги 3 соединен механизмом 2, а второй конец дуги расположен свободно. Свободный конец дуги имеет магнит 4. Дуги 3 в собранном положении притягиваются друг к другу магнитами 4 расположенными на свободных концах. Магниты 4 обеспечивают дополнительное усилие для плотного соединения дуг 3 (для лучшей теплоизоляции). Механизм 2 (шарнирный) соединен с валом 7. Вал 7 соединяет механизмы 2 находящиеся на двух рядом расположенных основаниях 1. Дуги 3 состоят из любого жесткого общеизвестного композитного материала с низкой теплопроводностью. Дуги 3 находящиеся на одном узле базовой машины (например: стрела, рукоять, ковш) соединены стенками 6. Дуги 3 и стенки 6 имеют двойные стенки, внутри которых имеется любой общеизвестный материал с низкой теплопроводностью (например, мин. вата, пенополистирол и др.) для снижения теплопотерь через дуги 3 и стенки 6. На каждой поверхности узла машины имеется основание 1 на котором, вал 7 жестко соединен с электродвигателем 9. Устройство электродвигателя 9 позволяет осуществлять синхронный поворот, одновременно двух валов 7 расположенных в противоположных направлениях. На каждом узле базовой машины располагается основание 1 с электродвигателем 9, приводящим в движение все механизмы 2 расположенные на узле машины. Для распределения нагрузки, основание 1 с электродвигателем 9 располагается так, чтобы нагрузка на электродвигатель 9 с двух сторон от валов 7 была равномерной. В местах соединения контуров 8 с гидродвигателями 6 (например, с гидроцилиндрами) имеются соединительные механизмы 23, которые имеют отверстия 18 для выхода выхлопных газов, отдавших свое тепло на прогрев гидросистемы, в окружающую среду и термопары 19 измеряющие температуру выхлопных газов близких к отверстию 18. В выпускном канале двигателя внутреннего сгорания ДВС базовой машины, устанавливается последовательно два тройника 11, 12. Тройник 11 тройник 12 имеют открытые и закрытые положения. Закрытие и открытие, осуществляется дистанционно из кабины машины. В местах с подвижным (гибким) соединением, используется вместо стенок 6, гофрированная (теплоизоляционная) труба 10. Гофрированная труба 10 имеет застежку молнию 17 с возможностью расстегивания вдоль гофрированной трубы 10 (для удобства расположения на машине). Гофрированная труба 10 имеет с двух концов зацепы 13. В местах соединения стенок 6 и гофрированной трубы 10, ближайшие к месту соединения основания 1 имеют фиксаторы 14, для соединения с зацепами 13. Фиксаторы 14 имеет овальную форму. Внутри гофрированной трубы 10 установлен держатель 15. Между держателем 15 и гофрированной трубой 10 установлены упругие элементы 16 удерживающие гибкие контура 8.2. в центре гофрированной трубы 10 при этом, имеющие возможность свободно пропускать поток выхлопных газов между упругими элементами 16, для того, чтобы гибкие контура 8.2. удерживающиеся в центре гофрированной трубы 10 держателем 15, обеспечивали выхлопным газам доступ к гибким контурам со всех сторон, по всей площади поверхности.
Устройство работает следующим образом, после запуска ДВС базовой машины выхлопные газы от ДВС направляются в выхлопную систему машины.
При необходимости прогреть контуры 8 базовой машины необходимо, чтобы дуги 3 находились в собранном положении, и притягивались друг к другу магнитами 4. Если дуги находятся в разобранном положении, то дистанционно из кабины оператора включаются электродвигатели 9, находящиеся на разных узлах машины. С помощью валов 7 механическая энергия доходит до каждого механизма 2, располагающегося на основании 1. Одновременно с этим дуги 3 со стенками 6 переходят в собранное положение. После этого дистанционно из кабины оператора подается сигнал на магниты 4, происходит фиксация дуг 3 и стенок 6 относительно друг друга. Если в держателях 15 не установлены гофрированные трубы 10, то вручную с помощью застежки-молнии 17 гофрированные трубы 10 располагаются вокруг гибких контуров 28. Гофрированные трубы 10, зацепами 13 устанавливаются в фиксаторы 14.
Возможно не расцеплять фиксаторы 14 и зацепы 13 гофрированной трубы 10, тогда выполнения работ в ручную не потребуется.
Если тройник 11 и тройник 12 находятся в открытых положениях, то поток выхлопных газов направляется напрямую в окружающую среду.
При дистанционном переключении тройника 11 в закрытое положение, то поток выхлопных газов от ДВС направляется вдоль контуров 8 (прогревая их), внутри стенок б (вдоль жестких контуров 8) и гофрированных труб 10 (вдоль гибких контуров 28) к гидроцилиндру рукояти 21 и гидроцилиндру ковша 22, выхлопные газы следуют до соединительного механизма 23 где измеряется температура термопарами 19 выхлопных газов и температура в месте присоединения контуров 28 к гидроцилиндру рукояти 19 и ковша 22 далее выхлопные газы отдавшие свое тепло выходят в окружающую среду через отверстия 18. В собранном положении дуг 3, стенки 6, обеспечивают герметизацию необходимую для прохода выхлопных газов от ДВС внутри стенок 6, дуг 3, гофрированных труб 10 до отверстий 18.
При дистанционном переключении тройника в 11 в открытое положение и переключение тройника 12 в закрытое положение поток выхлопных газов от ДВС направляется через тройник 11 и тройник 12 вдоль контуров 8 (прогревая их), внутри стенок б (вдоль жестких контуров 8) и гофрированных труб 10 (вдоль гибких контуров 28) к гидроцилиндрам стрелы 20, выхлопные газы следуют до соединительного механизма 23 где измеряется температура термопарами 19 выхлопных газов и температура в месте присоединения гибких контуров 28 к гидроцилиндрам стрелы 20 далее выхлопные газы отдавшие свое тепло выходят в окружающую среду через отверстия 18.
После прогрева машины до рабочей температуры необходимо дистанционно переключить тройник 11 в открытое положение. Тройника 12 в открытое положение, выхлопные газы от двигателя внутреннего сгорания выходят напрямую в окружающую среду.
При опасности перегрева гидравлической системы, имеется возможность дистанционно, размагнитить магниты 4, и с помощью электродвигателей 9 и валов 7 повернуть механизмы 2, которые жестко соединены с дугами 3. Тогда дуги 3 и стенки 6 переходят в открытое положение. Обеспечивая максимальный отвод тепла от контуров.