Гидробак

 

Союз Советскик

Социапистическик

Республик (» 1

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16. 04. 80 (21) 2913144/25-06 (5I) M. Кл. с присоединением заявки М

F 15 B 1/06

Ртеуаарстаенньй камнтет

СССР (23 ) Приоритет

Опубликовано 07.04.82.Бюллетень И 13

Дата опубликования описания 07.04.82 (53) УДК 621 225 (088.8) ив делам нза4ретеннй н вткрытнй (72) Авторы изобретения

Ю.В. Ремизович, А.И. Орел, А.С. Соловьев и А.П. Федоров

Сибирский автомобильно-дорожный институт им. В.В. Куйбышева (7l) Заявитель (54) ГИДРОБАК

Изобретение относится к гидросистемам закрытого типа машин и оборудования с гидродвигателями возвратно-поступательного действия и может быть использовано в качестве резервуара для хранения и ох5 лаждения рабочей жидкости.

Наиболее близким к изобретению является гидробак, содержащий цилиндрический корпус с крышками и

10 патрубками подвода и отвода рабочей среды, размещенную в корпусе герметичную поперечную перегородку," разделитель в виде штока,,подвижно ус-. тановленного в перегородке, и порш1S. ня, закрепленного на его корпусе; образующих по одну сторону от пере" городки разделенные поршнем расходную и приводную полости, а по другую сторону перегородки - допол20 нительную полость и систему привода,сообщенную с приводной полостью(11.

Недостатком его является невозможность использования для замкну" тых гидросистем, например утилизации тепла, выделяющегося в процессе циркуляции жидкости.

Цель изобретения - повышение КПД путем утилизации тепла, выделяющегося в процессе циркуляции жидкости. е

Укаэанная цель достигается тем, что"на другом конце штока установлен дополнительный поршень с образованием дополнительной штоковой полости, патрубок подвода рабочей среды снабжен эжектором, система привода выполнена в виде теплообменника, который установлен в расходной полости и выполнен в виде подсоединенной к патрубку подвода рабочей среды центральной трубы с кожухом, образующими совместно полость теплообменника с залитой в нее легкокипящей жидкостью, напри- . мер аммиаком, связь теплообменника с приводной полостью выполнена в виде двух параллельных газовых ма30

3 91857 гистралей, первая из которых снабжена обратным клапаном, а втораядвумя обратными клапанами и расположенным между ними конденсатором и подключена одним концом между обратным клапаном первой магистрали и приводной полостью, а другим - к теплообменнику ниже уровня легкокипящей жидкости, при этом обе дополнительные полости снабжены дре- 10 нажными магистралями с обратными клапанами и опущенными в них жидкостными дренажными трубками с обратными клапанами, причем каждая дренажная магистраль и трубка под- 15 ключены к эжектору.

Кроме того, с целью повышения надежности работы в условиях переменного расхода жидкости, на концах дренажных трубок установлены поп- 2О лавковые затворы, каждый из которых выполнен в виде скользящего по трубке поплавка с закрепленным на нем плоским магнитом, взаимодействующим с магнитовосприимчивым концом дренаж- 25 ной трубки, изсгнутой навстречу поплавку. !

На фиг.1 изображено устройство гидробака, общая схема; на фиг. 2— устройство одного из поплавковых затворов; на фиг. 3 — устройство уплотнения поршневого разделителя;

Гидробак содержит (фиг.1) цилиндрический корпус 1 с крышками 2 и

3. С насосом (не показан) соединена расходная полость 4. В перегородке

5 подвижно установлен шток 6,на концах которого размещен поршень 7 и дополнительный поршень 8. Между поршнем 7 и перегородкой 5 имеется приводная полость 9, а между дополнительным поршнем 8 и перегородкой размещается дополнительная што.ковая полость 10. По другую сторону дополнительного поршня 8 размещается дополнительная полость 11. В расходной полости 4 установлен теплообменник 12 с полостью 13, залитой легкокипящей жидкостью, например аммиаком. Полость 13 образована наружным кожухом 14 и центральной трубой 15, на наружном конце 16 которой установлен эжектор 17, присоединенный к патрубку подвода рабочей среды (не обозначен). Полость 13 55 соединена газовой магистралью 18 с обратным клапаном 19 с приводной полостью 9. В газовую магистраль

8 4

18 вмонтирована вторая газовая магистраль 20, которая выведена под уровень жидкости в полости 13 и снабжена двумя обратными клапанами

21 и 22 с конденсатором 23 между ними. При этом дополнительная штоковая полость 10 и дополнительная полость 11 в нижней части снабжены дренажными магистралями 24 и 25 с обратными клапанами 26 и 27 соответственно, а также опущенными в эти же полости жидкостными дренажными трубками 28 и 29 с обратными клапанами 30 и 31. Каждая дренажная трубка 28 и 29 с помощью магистрали 32 подключена к эжектору

17. На концах дренажных трубок 28 и 29 установлены поплавковые затворы (фиг. 2).Последние выполнены в виде скользящего по дренажной трубке 28 или 29 поплавка 33 или

34 с укрепленным на его торце плоским магнитом 35. Концы дренажных трубок изготовлены из магнитовосприимчивого мэтериала и изогнуты навстречу поплавку 33 или 34. Дренажные магистрали 24 и 25 соединены в гидролинию (не обозначена), которая имеет ответвление 36 к эжектору 17 и другое ответвление (также не обозначено) с обратным клапаном 37. Уплотнение каждого поршня

7 и 8 (фиг.3) заключено между торцовыми стенками 38 и 39, закрепленными болтами 40, и выполнено в виде кольцевого надуваемого газом баллона 41, контактирующего наружной поверхностью с внутренней поверхностью корпуса 1.. Расходная полость 4 соединена с насосом откачки рабочей среды (не показан) с помощью патрубка отвода 42.

Гидробак работает следующим образом.

В начальный момент расходная полость 4 полностью заполнена рабочей жидкостью, а приводная полость

9 находится под давлением насыщенных паров аммиака, соответствующим температуре окружающего воздуха.При этом уровень жидкости в дополнительных полостях 10 и 11 устанавливается минимальным, а поплавковые затворы 33 и 34 закрыты. Гидробак устанавливается например, на самоходной машине (экскаваторе).

Наряду с гидроцилиндрами экскаватора, ход поршней в которых явля

918578

2Р

5 ется наибольшим го сравнению с другими типами машин, для его гидросистемы характерно наличие гидродвигателей вращательного действия гидромсторов. Гидромоторы осуще- 5 ствляют привод хода (мотор-колеса) и поворот платформы. Начальному состоянию работы гидробака соответствует включение гидросистемы в работу в режиме хода, например, для перемещения в забой. При работе гидромоторов количество жидкости, забираемой из расходной полости 4 и поступающей в нее со сливом,одинаково, при этом поршень 7 непод- 15 вижен. Внутренние утечки в гидрораспределителе и гидромоторах поступают по ответвлению 36 дренажной магистрали в эжектор 17 и возвращаются в гидробак (в расходную полость 4). При работе гидрОмОтОрОВ экскаватора рабочая жидкость нагревается, что вызывает нагрев и последующее кипение жид! кости в полости 13 с увеличением 25 в ней упругости насыщенных паров.

С началом экскавации в работу включаются гидроцилиндры экскаватора (не показаны), объем поршневых и штоковых полостей которых различен.При зр рабочих операциях (подъем стрелы, поворот рукоятки, набор грунта) заполняются поршневые полости цилиндров, что соответствует забору жидкости из гидробака; при вспомогательных (опускание стрелы, выгрузка грунта) — жидкостью заполняются меньшие по объему штоковые полости и излишек жидкости возвращается в гидробак. Первому положению соответствует перемещение поршня 7 вправо, второму - влево (фиг.l). При перемещении поршня 7 г,paso увеличива ется объем полости 9, что сопровождается падением давления и снижением температуры паров в полостях

9 и 13. Поскольку температура жидкой фазы в полости 13 при этом сохраняется неизменной, то по. отношению к пару с более низкой температурой жидкость оказывается в перегретом состоянии и еще: интенсивнее испаряется, в результате отбираетts тепло от рабочей жидкости, например в расходной полости 4, Дополнительное количество пара направляется в приводную полость 9, способствуя вытеснению рабочей жидкости через патрубок отвода 42 на вход насоса.

Когда поршень 7 перемещается вправо и обратный клапан 22 закрыт, цвижение пара из теплообменника 12 через конденсатор 23 невозможно.ПОступление пара из полости конденсатора 23 при падении давления в приводной полости 9 также невозможно, так как закрыт обратный клапан

21. На современных экскаваторах установлены аксиально-плунжерные насосы с регулятором мощности. Процесс набора грунта требует наибольших усилий, при этом для обеспечения постоянства мощности регулятор уменьшает подачу. Иеньшей подаче соответствует малый слив. При этом скоростной напор. становится недостаточным и утечки не отсасываются эжектором 17. Одновременно с перемещением поршня 7.вправо. на такую же величину смещается. дополнительный поршень 8. Объем дополнительной штоковой полости:.l, 0 уменьшится, а дополнительной полости 11 увеличится.

Уменьшению объема дополнительной штоковой полости 10 соответствует увеличение в ней уровня жидкости.

При этом всплывает поплавок 33, а жидкость из дополнительной штокоеой полости 10 под действием возросшего давления в газовой подушке этой полости через обратный клапан 30 по магистрали 32 направляется в эжектор 17 и таким образом подается в расходную полость 4. С увеличением объема дополнительной полости 11 давление в ней уменьшается и тогда утечки по дренажной магистрали 25 через обратные клапаны 27 и 37 направятся в дополнительную полость 11. Из-за увеличивающегося уровня жидкости в последней происходит всплытие поплавка 34.

Назначение поплавковых затворов состоит в исключении подсоса газа в систему. При благоприятном

1 сливном потоке эжектором 17 откачивается основная часть жидкости из дополнительных. полостей 10 и 11.

С понижением уровня жидкости поплавки 33 и 34 опускаются, магнит

35 притягивается к торцу дренажной трубки 28 или 29, герметизируя проходные отверстия. При стабильном объеме утечек они подаются по от-. ветвлению 36 гидролинии непосредственно в эжектор 17.

При выполнении вспомогательных ,операций, заполняются штоковые по918578

35 i лости гидроцилиндров механизмов экскаватора и рабочая жидкость из поршневых полостей этих гидроцилиндров поступает в полость 4 в большем объеме, чем забирает из нее насос. Рабочая жидкость, как и в первом случае, протекает по центральной трубе 15 и омывает снаружи теплообменник 12. Такая циркуляция способствует лучшему теплообмену между рабочей жидкостью и жидкостью в полости 13. Скоростной напор рабочей жидкости, получаемый при вспомогательных операциях за счет потенциальной энергии поднятого на определенную высоту рабочего оборудования, преобразуется в статическое давление рабочей жидкости, действующее на поршень 7, Под действием этого давления поршень 7 смещается влево (фиг.1), вытесняя пары теплоносителя из полости 9. Обратный клапан t9 при этом закрывается и пары через обратный клапан 21 направляются в конденсатор 23. При сжатии в конденсаторе 23 пары теплоносителя, отдавая тепло окружающему воздуху, приходят в жидкое состояние и в таком виде поступают в теплообменник 12. При перемещении поршня 7 влево давление газа в дополнительной полости 11 увеличивается,обратный клапан 27 закрывается, а утечки из дополнительной полости 11 через обратный клапан 31 по магистрали 32 поступают в эжектор 17 и далее в расходную полость 4. При понижении давления в дополнительной штоковой полости 10 утечки из гидросистемы частично поступают в эжектор 17 и частично через обратный клапан 26 в дополнительную штоковую полость 10.

При многократном повторении рабочих операций осуществляется отбор тепла от рабочей жидкости (охлаждение), преобразование тепла в давление паров теплоносителя, производство за счет этого внешней полезной работы по перекачке рабочей жидкости из расходной полости 4 на вход насоса и возврат в нее утечек из дополни ульных полостей 10 и 11. В данном устройстве с поочередно изменяемым объемом полостей обеспечивается периодический отбор и возврат утечек в расходную полость 4 без опасного повышения давления в магистралях за обратными клапанами 26 и

27, из-за чего возможен выход гидроагрегатов экскаватора из строя.

В гидрос ис темах с гидробакамй известных конструкций охлаждение жидкости осуществляется, как правило, в радиаторах с принудительным обдувом от двигателя базовой машины.При этом на прокачку жидкости через ра10 диатор расходуется мощность насоса, а на привод вентилятора - мощность двигателя, что усложняет кинематическую схему. При использовании гидробака по данному изобретению затраты мощности на привод системы охлаждения отсутствуют, так как гидросистема в одном случае действует за.счет бросового тепла рабочей жидкости, а во втором (при прокачке

gp паров теплоносителя) — эа счет запасенной энергии поднятого рабочего оборудования. Снижение затрат мощности на привод вентилятора обуславливает повышение общего КПД гид25 росистемы °

Отсутствие связей с двигателем делает систему охлаждения с предлагаемым гидробаком автономной и универсальной, пригодной, например,для экскаваторов с гусеничной ходовой частью, не имеющих тормозной пневмосистемы. формула изобретения

1. Гидробак, содержащий цилиндрический корпус с крышками и патрубками подвода и отвода рабочей

40 среды, размещенную в коРпусе герметичную поперечную перегородку,разделитель в виде штока, подвижно установленного в перегородке, и поршня, закрепленного на его конце, образующих по одну сторону от перегородки разделенные поршнем расходную и приводную полости, а по другую сторону перегородки — дополнительную полость и систему привода, 50 сообщенную с приводной полостью, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем утилизации тепла, выделяющегося в процессе циркуляции жидкости, на дру55" гом конце штока установлен дополнительный поршень с образованием дополнительной штоковой полости, па1 рубок подвода рабочей среды снабжен эжектором, система привода выполнена в виде теплообменника, который установлен в расходной полости и выполнен в виде подсоединенной к патрубку подвода рабочей среды центральной трубы с кожухом, образующими совместно полость теплообменника с залитой в нее легкокипящей жидкостью, например аммиаком,связь теплообменника с приводной полостью выполнена в виде двух параллельных газовых магистралей, первая иэ которых снабжена обратным клапаном, а вторая — двумя обратными клапанами и расположенными между ними конденсатором и подключена одним концом между обратным клапаном первой магистрали и приводной полостью, а другим - к теплообменнику ниже уровня легкокипящей жидкости, при этом обе дополнительные полости снабжены дренажными магистралями с

8578 10 обратными клапанами и опущенными в них жидкостными дренажными трубками с обратными клапанами, причем каждая дренажная магистраль и трубка

s подключены к эжектору.

2.Гидробак по и 1, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности работы в условиях переменного расхода жидкости, на концах дренажных трубок установлены поплавковые затворы, каждый иэ которых выполнен в виде скользящего по трубке поплавка с закрепленным на нем плоским магнитом, вэаимодействую1$ щим с магнитовосприимчивым концом дренажной трубки, изогнутой навстречу поплавку.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе го 1. Патент США h 39О8936, кл. 244-117 А, опублик. 1975.

918570

Puz. т

Составитель В. Рухадзе

Техред A. Ац Корректор С. Щекмар

Редактор Л. Авраменко

Заказ 2093/14

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4