ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО

Полезная модель относится к области транспортного машиностроения и может быть использована для повышения эффективности работы транспортного средства с силовой установкой на основе пневмодвигателя с экологически чистым выхлопом.
Из уровня техники известно транспортное средство, содержащее силовую установку, состоящую из последовательно включенных баллона со сжатым воздухом, снабженного запорно-регулирующей и контрольно-измерительной аппаратурой, устройства подогрева, регулировочного клапана, связанного с рычагом управления, и пневмодвигателя, впускной трубопровод - вход которого соединен с выходом регулировочного клапана, а выпускной трубопровод - выход сообщен с атмосферой, раму с колесами, трансмиссию, кабину и грузовую платформу (А.В.Моравский, История автомобиля, М., «ИнтерД», 1996, с.123-125). К недостатку известной конструкции можно отнести невысокую эффективность работы устройства подогрева, выполненного с использованием бензиновых горелок, а также связанное с этим наличие пожаро-взрывоопасное и отсутствие экологической чистоты.
Кроме того, известна силовая установка, включающая поршневую расширительную машину в виде пневмодвигателя, содержащего блок цилиндров, снабженный тепловой рубашкой, и распределительный механизм с вращающимся золотником, подключенным к источнику сжатого воздуха (RU 2244834 С1, F 01 B 1/02, 2005). Основным недостатком данной конструкции
является низкая эффективность использования энергии сжатого воздуха из-за отсутствия регулируемой системы подогрева.
Полезная модель направлена на повышение эффективности работы транспортного средства с пневмодвигателем при обеспечении экологической чистоты и пожаро-взрывобезопасности.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в транспортном средстве, содержащем силовую установку, состоящую из последовательно включенных баллона со сжатым воздухом, снабженного запорно-регулирующей и контрольно-измерительной аппаратурой, устройства подогрева, регулировочного клапана, связанного с рычагом управления, и пневмодвигателя, впускной трубопровод - вход которого соединен с выходом регулировочного клапана, а выпускной трубопровод - выход сообщен с атмосферой, раму с колесами, трансмиссию, кабину и грузовую платформу, согласно полезной модели, пневмодвигатель выполнен в виде поршневой расширительной машины, содержащей блок цилиндров, снабженный тепловой рубашкой, и распределительный механизм с вращающимся золотником, при этом выпускной трубопровод сообщен с внутренней полостью кабины, которая выполнена герметичной и снабжена выпускным воздушным клапаном, устройство подогрева выполнено двухступенчатым и включает низкотемпературный подогреватель первой ступени, вход которого соединен с баллоном, а выход соединен со входом регулировочного клапана, и высокотемпературный подогреватель второй ступени, вход которого подключен к выходу регулировочного клапана, а выход связан с впускным трубопроводом - входом пневмодвигателя, между входом и выходом высокотемпературного подогревателя второй ступени включен смесительный клапан, связанный рычагом управления с регулировочным клапаном обратной
пропорциональной зависимостью, при этом низкотемпературный подогреватель первой ступени выполнен в виде погружного теплообменника, греющая жидкость которого включена в циркуляционный контур с радиатором обдува окружающим воздухом, снабженным вентилятором, а высокотемпературного подогревателя второй ступени выполнен в виде теплового аккумулятора, снабженного нагревательным элементом и теплообменником, включенным в циркуляционный контур по нагреваемой жидкости с тепловой рубашкой блока цилиндров, трансмиссия выполнена с вариатором - автоматической коробкой передач.
Кроме того, высокотемпературный подогреватель второй ступени содержит солевую эвтектику в качестве теплоаккумулирующей жидкости и газовый компенсатор, а нагревательный элемент выполнен в виде трубчатого электронагревателя.
Заявленное конструктивное выполнение устройства подогрева двухступенчатым с использованием теплового аккумулятора обеспечивает высокую эффективность использования тепловой энергии для подогрева воздуха без значительных потерь в окружающую среду, экологическую чистоту и пожаро-взрывобезопасность. Кроме того, регулируемый подогрев сжатого воздуха перед впуском в пневмодвигатель путем смешивания подогретых потоков на первой и второй ступенях не только упрощает процесс регулирования рабочих параметров, но также повышает экономичность использования аккумулированной тепловой энергии и эффективность работы транспортного средства в целом.
При этом наличие смесительного клапана, включенного между входом и выходом высокотемпературного подогревателя второй ступени - теплового аккумулятора и связанного рычагом управления
с регулировочным клапаном, обеспечивает эффективное регулирование параметров сжатого воздуха при его подачи в пневмодвигатель и, соответственно, повышает эффективность использования запасенной энергии (как сжатого воздуха, так и тепловой энергии в аккумуляторе), что также способствует повышению эффективности работы транспортного средства.
Кроме того, наличие выхлопа отработавшего воздуха в кабину обеспечивает при экологической чистоте возможность использования заявленного транспортного средства в экологически неблагоприятных условиях (при сильном задымлении, смоге, наличии в окружающей среде вредных веществ и т.п.)
На Фиг.1 представлен общий вид транспортного средства; на Фиг.2 схематично представлен общий вид силовой установки.
Транспортное средство включает раму 1 с колесами, трансмиссию, которая выполнена с вариатором - автоматической коробкой передач 2, герметичную кабину 3, которая снабжена выпускным воздушным клапаном 4, грузовую платформу 5 и силовую установку 6. Силовая установка содержит последовательно включенные баллон 7 со сжатым воздухом, снабженный запорно-регулирующей (вентили, редуктор) и контрольно-измерительной (манометры) аппаратурой (на чертеже не показано), двухступенчатое устройство подогрева, которое включает низкотемпературный подогреватель 8 первой ступени, выполненный в виде погружного теплообменника 9, вход которого соединен с баллоном 7, а выход соединен со входом регулировочного клапана 10, и высокотемпературный подогреватель 11 второй ступени, выполненный в виде теплового аккумулятора с теплообменником 12, вход которого подключен к выходу регулировочного клапана 10, а выход соединен с впускным трубопроводом - входом 13 пневмодвигателя 14, между входом и
выходом высокотемпературного подогревателя 11 второй ступени включен смесительный клапан 15, связанный рычагом 16 управления с регулировочным клапаном 10 обратной пропорциональной зависимостью. При этом пневмодвигатель 14 выполнен в виде поршневой расширительной машины, содержащей блок 17 цилиндров, снабженный тепловой рубашкой 18, и распределительный механизм 19 с вращающимся золотником 20. Погружной теплообменник 9 низкотемпературного подогревателя 8 первой ступени по греющей жидкости включен в циркуляционный контур с радиатором 21 обдува окружающим воздухом, снабженным вентилятором 22, насосом 23 и расширительным бачком 24, а тепловой аккумулятор высокотемпературного подогревателя 11 второй ступени содержит солевую эвтектику в качестве теплоаккумулирующей жидкости и снабжен нагревательным элементом в виде трубчатого электронагревателя 25, теплообменником 26, включенным в циркуляционный контур по нагреваемой жидкости с тепловой рубашкой 18 блока 17 цилиндров, и газовым компенсатором 27. Выпускной трубопровод 28 пневмодвигателя 14 сообщен с герметичной кабиной 3, в которой также размещена педаль 29 управления, связанная с рычагом 16 управления. Для обеспечения оперативного подключения устройства подогрева к пневмодвигателю 14 и замены баллона 7 соединительные трубопроводы снабжены быстродействующими, например байонетными, муфтами 30.
Заявленное транспортное средство работает следующим образом.
Сжатый воздух из баллона 7, сдросселированный до рабочего давления, подают в погружной теплообменник 9 низкотемпературного подогревателя 8 первой ступени, где подогревают до температуры,
2
1
р
2
1
(n-1)/n
близкой к температуре окружающего воздуха, и через регулировочный клапан 10 направляют в теплообменник 12 высокотемпературного подогревателя 11 второй ступени, где нагревают теплотой фазового перехода эвтектики в тепловом аккумуляторе, запасенной от трубчатого электронагревателя 25 и по впускному трубопроводу 13 подают в пневмодвигатель 14 силовой установки 6. Рабочие параметры сжатого воздуха регулируют, воздействуя педалью 29 управления посредством рычага 16 на регулировочный клапан 10 и смесительный клапан 15, которые связаны между собой обратной пропорциональной зависимостью управления, при этом при полностью открытом регулировочном клапане 10 смесительный клапан 15 закрыт, а сжатый воздух поступает в пневмодвигатель 14 с повышенными рабочими параметрами (максимальным значением температуры и давления), и при закрывании регулировочного клапана 10 смесительный клапан 15 открывается, обеспечивая смешивание разнотемпературных потоков сжатого воздуха, нагретых в низкотемпературном подогревателе 8 первой ступени и в высокотемпературном подогревателе 11 второй ступени. В процессе расширения в цилиндре пневмодвигателя 14 сжатый воздух дополнительно подогревают аккумулированным теплом, подводимым через тепловую рубашку 18 блока цилиндров 17, включенную в циркуляционный контур по греющей жидкости с теплообменником 26 высокотемпературного подогревателя 11 второй ступени, обеспечивая совместно с регулировочным клапаном 10 и смесительным клапаном 15 поддержание температуры сжатого воздуха на входе-впуске в цилиндр пневмодвигателя 14, равной (или очень близкой) Т=ТР , где Т - температура сжатого воздуха на впуске-входе в цилиндр пневмодвигателя 14; T - температура
p
O
1
O
1
окружающей среды - воздуха в атмосфере; Р - рабочее давление сжатого воздуха на впуске - входе в пневмодвигатель; n=(1,38÷1,39) - показатель политропы, и поддержание температуры «Т» отработавших газов на выпуске - выхлопе из цилиндра пневмодвигателя 14, который производят через выпускной трубопровод 29 и фильтр 31 в герметичную кабину 3, равной (или очень близкой) температуре «T» температура окружающей среды - воздуха в атмосфере, при давлении «Р» выпуска - выхлопа из цилиндра, равном (или очень близком) давлению «P» окружающей среды - воздуха в атмосфере. Согласование рабочих параметров пневмодвигателя 14 с нагрузкой силовой установки обеспечивает автоматическая коробка передач - вариатор 2. Воздух из кабины 3 в окружающую среду отводят через выпускной воздушный клапан 4, поддерживающий в кабине небольшое избыточное давление, что позволяет использовать отработанный воздух для дыхания и эксплуатировать транспортное средство при любых загрязнениях атмосферного воздуха.