устройство управления подъемно-копающими механизмами

Формула изобретения

Устройство управления подъемно-копающими механизмами, содержащее компрессор, масловлагоотделитель и ресивер, последовательно соединенные между собой пневматически, а выход ресивера пневматически подключен к входам адсорберов с равномерно по высоте адсорбера расположенными терморегулирующими подогревателями, при этом выходы адсорберов пневматически подключены к потребителю, отличающееся тем, что оно дополнительно снабжено блоком управления с клапанами и датчиками температуры и давления, а также корпусом, укрепленным на впускном патрубке компрессора с входным отверстием в виде суживающегося сопла, при этом внутри корпуса перед выходным сечением суживающегося сопла подвижно укреплена гофрированная емкость, пневматически сообщающаяся посредством клапанов с атмосферой и с выходами адсорберов, подключенными к потребителю, кроме того, блок управления соединяется датчиком температуры с входным сечением суживающегося сопла, а датчиком давления - с выходом адсорберов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пневматическим системам управления экскаваторами и кранами, работающими в условиях отрицательных температур.

Известна система управления уравновешивающим пневматическим подъемником (см. а.с. 1109357. Мкл B 66 C 13/20, 1984. Бюл. N 31), содержащая датчик массы груза, выходная камера которого соединена с управляющей камерой пневмораспределителя, редукционный клапан и усилитель мощности, входные камеры которого соединены с источником сжатого воздуха.

Недостатком является снижение надежности работы системы управления при отрицательных температурах окружающей среды, т.к. источник сжатого воздуха вырабатывает его без последующей осушки, что может вызвать замерзание конденсата в пневмоаппаратуре и, соответственно, резко снизить эффективность использования пневмоэнергии.

Известно устройство управления подъемно-копающими механизмами (см. а.с. 1237751, Мкл E 01 F 9/20, 1986. Бюл. N 22), содержащее компрессор, масловлагоотделитель и ресивер, последовательно соединенные между собой пневматически, а выход ресивера пневматически подключен к входам адсорберов с равномерно по высоте адсорбента расположенными терморегулирующими подогревателями, при этом выходы адсорберов пневматически подключены к потребителю.

Недостатком является невозможность хотя бы частичного восполнения массового количества сжатого воздуха, расходуемого на регенерацию адсорбента и, соответственно, не дошедшего после компрессора до потребителя, т.е. наблюдаются непроизводительные энергозатраты при производстве сжатого воздуха.

Технической задачей предлагаемого изобретения является увеличение массовой производительности компрессора путем использования газодинамического наддува в специфических условиях эксплуатации подъемно-копающих механизмов. Увеличение массовой производительности компрессора за счет резонансного наддува позволяет обеспечивать поступление заданного количества осушенного сжатого воздуха (необходимого на десорбцию) к потребителю, при том что расход части осушенного воздуха на регенерацию адсорбента, остается прежним, т.е. отсутствует ущемление пневмопотребителя в сухом сжатом воздухе.

Технический результат достигается тем, что устройство управления подъемно-копающими механизмами содержит компрессор, масловлагоотделитель и ресивер, последовательно соединенные между собой пневматически, а выход ресивера пневматически подключен к входам адсорберов с равномерно расположенными терморегулирующими подогревателями и выходы адсорберов пневматически подключены к потребителю. Дополнительно снабжено корпусом, укрепленным на входном патрубке компрессора, выполненном в виде резонатора с входным отверстием, в качестве которого использовано суживающееся сопло, выполняющее функцию "горла" резонатора, при этом внутри корпуса перед выходным сечением суживающегося сопла подвижно укреплена гофрированная емкость. Блок управления соединен датчиком температуры с входным сечением суживающегося сопла, а датчиком давления с входом из адсорберов, при этом блок управления воздействует на клапаны, связывающие пневматически гофрированную емкость с атмосферой и выходом из адсорберов.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства управления подъемно-копающими механизмами, на фиг. 2 - корпус-резонатор устройства управления подъемно-копающими механизмами.

Устройство состоит из соединенных последовательно системой трубопроводов (воздухопроводов) впускного патрубка 1 компрессора 2, масловлагоотделителя 3, ресивера 4, двух циклично работающих адсорберов 5 и 6, подогревателей 7 с терморегуляторами 8, закрепленными на каждом элементе подогревателя 7. на впускном патрубке 1 укреплен корпус-резонатор 9 с входным отверстием в виде суживающегося сопла 10. Внутри корпуса 9 перед выходным сечением 11 суживающегося сопла 10 подвижно на направляющих 12 укреплена гофрированная замкнутая емкость 13, пневматически сообщающаяся посредством клапанов 14 и 15 с атмосферой и выходами адсорберов, подключенных к потребителю 16. Блок управления 17 соединяется датчиком температуры 18 с входным сечением 19 суживающегося сопла 9, а датчиком давления 20 с выходами адсорберов 16.

Устройство работает следующим образом.

При снижении давления у потребителя, т.е. на выходе из адсорберов 16, датчик давления 20 подает сигнал через блок управления 17 на одновременное включение компрессора 2 (компрессор 2 с корпусом-резонатором 9 находится в кузовном помещении с температурой, близкой к окружающей среде, или непосредственно контактирует с атмосферным воздухом) и на открытие клапана 15. Сжатый воздух из выходов адсорберов 16 через открытый клапан 15 поступает в виде импульсов в гофрированную емкость 13, которая вследствие подвижности укрепления на направляющих 12 перемещается в сторону выходного сечения 11 суживающегося сопла 10.

Включение компрессора 2 приводит к поступлению атмосферного всасываемого воздуха в "горло" резонатора (суживающееся сопло 10) в корпус 9. Масса движущегося через выходное сечение 11 всасываемого воздуха ударяется о поверхность гофрированной емкости 13, и частично перемещает ее по направляющим 12 от выходного сечения 11 суживающегося сопла 10. Взаимное действие импульса сжатого воздуха, поступающего во внутреннюю полость гофрированной емкости 13 и воздействие на ее поверхность потока всасываемого воздуха, поступающего из выходного сечения 11 суживающегося сопла 10, вызывает колебание столба воздуха в корпусе-резонаторе 9.

Корректировка силы воздействия всасываемого потока, регистрируемая датчиком температуры 18, находящимся у входного сечения 19 суживающегося сопла 10 (известно, что плотность всасываемого воздуха определяется его температурой), и величины импульса сжатого воздуха, поступающего через клапан 15 в полость гофрированной емкости 13, что регистрируется датчиком давления 20, обеспечивает поддержание резонансного наддува при изменяющихся погодно-климатических условиях эксплуатации подъемно-копающих механизмов (экскаваторов и кранов).

Влажный сжатый воздух из компрессора 2 через масловлагоотделитель 3, ресивер 4 поступает на осушку в адсорбер 5. Осушенный сжатый воздух подается к пневмоаппаратуре системы управления. Одновременно часть осушенного воздуха направляется во второй адсорбер 6, находящийся в режиме регенерации. Первый по ходу движения регенерируемого воздуха элемент подогревателя 7 включается терморегулятором 8 и подогревает воздух.

К второму элементу подогревателя 7 регенерируемый воздух поступает с температурой 100^oC. Мощность, потребляемая вторым элементом подогревателя 7, ниже мощности первого и складывается из затрат на потери корпусом адсорбера 6 данного объема в окружающую среду и необходимого тепла для регенерации. Аналогично работают остальные элементы подогревателя, причем каждый из них имеет индивидуальное подключение к источнику питания через терморегулятор 8. После регенерации адсорбента горячий воздух, насыщенный влагой десорбции, выбрасывается в атмосферу через соответствующие клапаны.

Обеспечение резонансного наддува всасываемого воздуха без дополнительных энергозатрат обеспечивает увеличение массовой производительности компрессора до 20% (см. , например, Курчавин В.М., Мезенцев Л.П. Экономия тепловой и электрической энергии в поршневых компрессорах. Л.: Энергоатомиздат. 1985 - 80 с.), что позволяет покрыть потери сжатого воздуха, вызванные затратами на регенерацию адсорберов, которая практически не превышает 17% от общего объема осушаемого воздуха.

После того как давление воздуха перед потребителем на выходе из адсорберов 16 достигнет заданного значения, датчик давления 20 подает сигнал на блок управления 17 и последний отключает компрессор 2. Одновременно блоком управления 17 подается сигнал на закрытие клапана 15 и открытие клапана 14 и сжатый воздух, находящийся в полости гофрированной емкости 13, выбрасывается через открытый клапан 14 в атмосферу.

Специфика эксплуатации подъемно-копающих механизмов (экскаваторов и кранов) обусловлена тем, что их пневматическая система работает в режиме кратковременного включения компрессора и достаточно длительного времени (наблюдается равенство температуры сжатого воздуха в системе воздухопроводов и температуры окружающей среды) отключенного состояния. В этих условиях при отрицательных температурах воздуха окружающей среды и нахождения компрессора с корпусом-резонатором в неотапливаемом кузовном помещении или при непосредственном контакте с атмосферным воздухом происходит конденсация паров жидкости, находящихся во влажном сжатом воздухе, поступающем в момент включения компрессора в полость гофрированной емкости. В результате конденсации влаги в полости гофрированной емкости 13 импульс воздействия изменяет свою структуру и резонатор выпадает из режима резонансного наддува. Поэтому воздух, поступающий в гофрированную емкость 13, должен быть осушен, т.е. устранена возможность конденсации паров жидкости и, соответственно, раскорректировка процесса резонансного наддува, что и достигается подачей его от выходов адсорберов 16.

Оригинальность предлагаемого изобретения заключается в том, что она позволяет использовать резонансный наддув всасываемого воздуха для увеличения массовой производительности компрессора без дополнительных энергозатрат в специфических условиях эксплуатации пневмосистем на подъемно-копающих механизмах (экскаваторах и кранах), а также с учетом воздействия отрицательных температур окружающей среды.

Известные впускные воздухопроводы, обеспечивающие резонансный наддув имеют длину около 4,5 м, поэтому разработка корпуса-резонатора с переменной массой (гофрированная емкость) и "горлом" резонатора, представляющим собой суживающееся сопло, позволило создать компактную конструкцию, обеспечивающую эффективную работу устройства управления подъемно-копающими механизмами. Это особенно важно для экскаваторов и кранов, где габарит размещения оборудования играет одну из важнейших ролей при конструировании и эксплуатации подъемно-копающих механизмов.