RU2027079C1

RU2027079C1 - System for heating oil in earth-moving machine

Info

Publication number: RU2027079C1
Authority: RU
Inventors: Анатолий Мефодьевич Щемелев
Original assignee: Могилевский Машиностроительный Институт
Priority date: 1991-05-30
Filing date: 1991-05-30
Publication date: 1995-01-20

Abstract

FIELD: mechanical engineering. SUBSTANCE: hot exhaust gases are extracted and heat a heat carrier. The heat carrier gives off heat in hydraulic tank of the machine and in operator cabin. The system is automatic. EFFECT: enhanced efficiency. 3 dwg

Description

Изобретение относится к строительным и дорожным машинам, работающим в условиях отрицательных температур, в частности к землеройным машинам, оснащенным мощным гидроприводом, например к экскаваторам, погрузчикам. The invention relates to construction and road vehicles operating at low temperatures, in particular to earth moving machines equipped with a powerful hydraulic drive, for example, excavators, loaders.

Известна гидросистема землеройной машины (см. Гидравлические типовые схемы строительных и дорожных машин. М., 1971, с. 188, рис. 83), у которой при запуске машины масло находится при низкой температуре, очень вязкое и не засасывается насосом. При этом происходит сухое трение, интенсивный износ насоса, возникают явления кавитации, которые ведут к быстрому выходу из строя насосов и отдельных элементов гидросистемы. Масло на практике подогревают открытым факелом, обмакивая в бензин тряпки, или при помощи паяльных ламп, что чревато возможностью воспламенения всей машины. Другим выходом является работа машины без останова двигателя круглосуточно, даже во время отдыха оператора, что приводит к лишним потерям топлива и увеличению износа двигателя и насосов. The hydraulic system of an earth-moving machine is known (see Hydraulic typical schemes of construction and road machines. M., 1971, p. 188, Fig. 83), in which when the machine is started, the oil is at a low temperature, very viscous and is not sucked in by the pump. In this case, dry friction, intense wear of the pump occurs, cavitation phenomena occur, which lead to a quick failure of the pumps and individual elements of the hydraulic system. In practice, the oil is heated with an open torch, dipping rags in gasoline, or using blowtorches, which is fraught with the possibility of ignition of the entire machine. Another way is to operate the machine without stopping the engine around the clock, even during the operator’s rest, which leads to unnecessary fuel losses and increased wear of the engine and pumps.

Известна гидросистема землеройной машины (см. то же, с. 190, рис. 84). Ей присущи при работе в условиях низких температур те же недостатки, что и предыдущей. The hydraulic system of an earth-moving machine is known (see the same, p. 190, Fig. 84). It has the same disadvantages when working at low temperatures as the previous one.

Цель изобретения - предварительный подогрев масла при запуске гидросистемы и поддержание ее рабочей температуры при работе машины в условиях низких температур. The purpose of the invention is the preliminary heating of the oil when starting the hydraulic system and maintaining its operating temperature when the machine is operating at low temperatures.

Цель достигается тем, что в системе подогрева гидравлического масла в гидросистеме машины, включающей систему выхлопа двигателя внутреннего сгорания и гидросистему машины, от коллектора выхлопной трубы выполнен отвод, в котором снаружи его установлена вторая труба с наружной теплоизоляцией. Далее отвод соединен с основной трубой глушителя, пространство между трубами заполнено теплоносителем и гидравлически соединено с гидронасосом и далее с регулируемым делителем потока, один выход которого соединен с теплообменниками, выполненными в виде перегородок гидробака машины, а второй выход делителя потока соединен с теплообменником кабины оператора в гидробаке установлено температурное реле, соединенное с информационным табло в кабине оператора и с генератором привода насоса перекачки теплоносителя; в трубопроводах коллектора и отводной трубы установлены путевые поворотные заслонки, кинематически связанные между собой, с общим приводом от электромагнита. The goal is achieved by the fact that in the hydraulic oil heating system in the hydraulic system of the machine, including the exhaust system of the internal combustion engine and the hydraulic system of the machine, a tap is made from the exhaust pipe manifold, in which a second pipe with external thermal insulation is installed outside it. Next, the outlet is connected to the main muffler pipe, the space between the pipes is filled with coolant and hydraulically connected to the hydraulic pump and then with an adjustable flow divider, one output of which is connected to heat exchangers made in the form of partitions of the hydraulic tank of the machine, and the second output of the flow divider is connected to the heat exchanger of the operator’s cabin in the hydraulic tank has a temperature relay connected to the information board in the operator’s cabin and to the generator of the coolant transfer pump drive; in the pipelines of the collector and branch pipe, directional rotary valves are installed, kinematically connected with each other, with a common drive from an electromagnet.

Выполнение отвода от коллектора выхлопных газов позволяет отводить источник тепла и использовать его, когда это необходимо. Установка второй трубы позволяет производить теплообмен теплоносителем, безопасным в пожарном отношении, с выхлопными газами, имеющими в зоне коллектора высокую температуру. Гидронасос позволяет обеспечить циркуляцию жидкости по контуру теплообмена. Делитель потока позволяет по желанию оператора разделить поток теплоносителя в требуемых пропорциях между гидробаком и кабиной оператора. Выполнение теплообменника в виде перегородок в гидробаке увеличивает площадь теплообмена и одновременно выполняет функциональное назначение перегородок. Температурное реле дает информацию в кабину оператора о том, находится ли температура масла в требуемых пределах, разрывает цепь питания двигателя привода насоса и цепь электромагнита привода заслонок, прекращая подогрев масла, когда оно достигло требуемой температуры и включая, когда охладилось. Наличие в кабине оператора информации о том, находится ли температура масла в требуемом интервале, позволяет принимать решение оператору, начинать ли работу на машине или нет, и производить регулирование делителя потока. Наличие общего привода от электромагнита путевых заслонок обеспечивает возможность пуска потока выхлопных газов в один или другой трубопровод. Performing exhaust from the exhaust manifold allows you to remove the heat source and use it when necessary. The installation of the second pipe allows heat exchange, which is fire-safe, with exhaust gases having a high temperature in the collector zone. The hydraulic pump allows for the circulation of fluid along the heat transfer circuit. The flow divider allows, at the request of the operator, to divide the coolant flow in the required proportions between the hydraulic tank and the operator's cabin. The implementation of the heat exchanger in the form of partitions in the hydraulic tank increases the heat transfer area and at the same time performs the functional purpose of the partitions. The temperature relay provides information to the operator's cab about whether the oil temperature is within the required limits, breaks the power supply circuit of the pump motor and the shutter drive electromagnet, stopping oil heating when it has reached the required temperature and when it has cooled down. The presence in the operator’s cabin of information about whether the oil temperature is in the required interval allows the operator to decide whether to start work on the machine or not, and to regulate the flow divider. The presence of a common drive from the electromagnet of the directional flaps provides the ability to start the flow of exhaust gases into one or another pipeline.

На фиг. 1 показана установка отвода газов; на фиг. 2 - гидравлическая схема системы; на фиг. 3 - электрическая схема системы. In FIG. 1 shows a gas exhaust installation; in FIG. 2 - hydraulic diagram of the system; in FIG. 3 - electrical diagram of the system.

Система состоит из трубопровода 1, коллектора выхлопа газов двигателя машины, к нему присоединен отводной трубопровод 2, снаружи которого установлена вторая труба 3, которая заполнена пожаробезопасным теплоносителем, не замерзающим при низких температурах. В трубопроводах 1 и 2 установлены заслонки 4 и 5 таким образом, что, когда одна открыта, то вторая будет закрыта. Оси заслонок соединены между собой кинематически при помощи общей тяги 6. Эта связь может быть реечной, тросовой и т.п. Привод тяги 6 осуществляется электромагнитом 7. The system consists of a pipeline 1, a gas exhaust manifold of the engine of the machine, a branch pipe 2 is attached to it, a second pipe 3 is installed outside it, which is filled with a fireproof coolant that does not freeze at low temperatures. In pipelines 1 and 2, shutters 4 and 5 are installed in such a way that when one is open, the second will be closed. The axes of the shutters are kinematically interconnected using a common thrust 6. This connection can be rack, cable, etc. Traction drive 6 is carried out by an electromagnet 7.

Трубопроводы 2 и 3 являются теплообменником 8 (фиг.2), откуда насос 9 забирает жидкость и направляет ее в делитель 10 потока. По одной гидролинии делитель потока идет на теплообменники 11, расположенные в виде перегородок в гидробаке 12. Оттуда жидкость через обратный клапан 13 поступает снова в теплообменник 8, где нагревается, и далее снова в насос 9, цикл повторяется. Pipelines 2 and 3 are a heat exchanger 8 (figure 2), from where the pump 9 picks up the liquid and directs it to the flow divider 10. In one hydraulic line, the flow divider goes to heat exchangers 11 located in the form of partitions in the hydraulic tank 12. From there, the liquid through the check valve 13 again enters the heat exchanger 8, where it is heated, and then again to the pump 9, the cycle repeats.

Другой выход делителя 10 потока соединен с теплообменником 14, установленным в кабине оператора для обогрева. Выход теплообменника соединен через обратный клапан 15 с теплообменником 8. В гидробаке 12 установлено также температурное реле 16, нормально замкнутое при температуре ниже требуемой рабочей температуры рабочей жидкости (например 50^оС). В этой же цепи установлена индикаторная лампочка 17, которая информирует оператора о том, находится ли жидкость в требуемых пределах. В схеме установлен выключатель 18 общего запуска системы и выключатель 19 запуска системы отопления кабины. Электродвигатель 20 приводит во вращение насос 9.Another output of the flow divider 10 is connected to a heat exchanger 14 installed in the operator's cab for heating. Yield heat exchanger is connected via a check valve 15 to a heat exchanger 8. In the hydraulic tank 12 is provided as a thermal relay 16, normally closed when a temperature below the desired operating fluid temperature (e.g. 50 ° ^C). An indicator light 17 is installed in the same circuit, which informs the operator whether the fluid is within the required limits. The circuit is equipped with a switch 18 for the general start of the system and a switch 19 for starting the heating system of the cabin. The electric motor 20 drives the pump 9.

Работает система следующим образом. Запустив двигатель машины и подождав, пока нагреется выхлопной коллектор, оператор запускает систему подогрева выключателем 18. Температурное реле 16 будет при низкой температуре замкнуто, электродвигатель 20 будет запущен. Насос 9 начнет осуществлять циркуляцию жидкости по контуру теплообменник 11 - теплообменник 14. В это время поток жидкости на теплообменник, установленный в кабине оператора, может быть перекрыт оператором, а может оставаться открытым. Тогда будет осуществляться одновременно обогрев масла и кабины. Когда жидкость нагревается до требуемой температуры, контакты реле 16 разомкнутся, лампочка 17 в кабине погаснет и, если выключатель 19 обогрева кабины не включен, будут обесточены электромагнит 7 и электродвигатель 20. Насос 9 прекратит перекачку жидкости, заслонки 4 и 5 возвратятся в исходное положение и выхлопной газ пойдет по трубе 1, не заходя в трубопровод 2. В случае потери жидкостью рабочей температуры температурное реле 16 снова включится и начнется подогрев жидкости. В случае необходимости дополнительного обогрева кабины оператор включает выключатель 19, регулирует дроссели делителя потока и система будет работать на обогрев кабины. При необходимости отключения системы вообще ее выключают выключателем 18. The system works as follows. Starting the engine of the machine and waiting for the exhaust manifold to heat up, the operator starts the heating system with switch 18. The temperature relay 16 will be closed at low temperature, the electric motor 20 will start. The pump 9 will begin to circulate the fluid along the circuit of the heat exchanger 11 - heat exchanger 14. At this time, the fluid flow to the heat exchanger installed in the operator's cab may be blocked by the operator, or may remain open. Then the oil and the cab will be heated simultaneously. When the fluid is heated to the required temperature, the contacts of the relay 16 will open, the bulb 17 in the cab will turn off and if the cab heating switch 19 is not turned on, the electromagnet 7 and electric motor 20 will be de-energized. Pump 9 will stop pumping fluid, the shutters 4 and 5 will return to their original position and the exhaust gas will go through pipe 1 without going into pipeline 2. In case of loss of the operating temperature by the liquid, the temperature relay 16 will turn on again and heating of the liquid will begin. If it is necessary to additionally heat the cab, the operator switches on the switch 19, regulates the throttles of the flow divider and the system will work to heat the cab. If it is necessary to turn off the system, it is generally turned off by switch 18.

Использование системы подогрева жидкости выхлопными газами позволяет сэкономить энергию, продлить срок службы элементов гидропривода, в первую очередь гидронасосов. Одновременно тепло выхлопных газов можно использовать и для обогрева кабины оператора. The use of a fluid heating system with exhaust gases saves energy and prolongs the service life of hydraulic drive elements, primarily hydraulic pumps. At the same time, the heat of the exhaust gases can be used to heat the operator's cab.

Claims

EARTH MACHINE OIL HEATING SYSTEM, containing the exhaust system of the internal combustion engine and the hydraulic system of the machine, characterized in that, in order to preheat the oil when starting the hydraulic system and maintain its operating temperature during operation of the machine at low temperatures, a tap is made from the exhaust manifold in which outside, a second heat-insulated pipe is installed, hermetically connected to the first, the space between which is filled with coolant and is hydraulically connected to the hydraulic pump and further with an adjustable flow divider, one output of which is connected to heat exchangers made in the form of partitions of the main hydraulic tank, and the other output of the flow divider is connected to the heat exchanger of the operator’s cabin, a temperature relay is installed in the hydraulic tank connected to the information panel in the operator’s cabin and to the pump drive hydraulic tank coolant transfer, in the collector piping and outlet pipe, directional dampers are installed having a common rotation drive from an electromagnet.