RU2078176C1 - Power saving hydraulic tank - Google Patents
Power saving hydraulic tank Download PDFInfo
- Publication number
- RU2078176C1 RU2078176C1 RU94041050A RU94041050A RU2078176C1 RU 2078176 C1 RU2078176 C1 RU 2078176C1 RU 94041050 A RU94041050 A RU 94041050A RU 94041050 A RU94041050 A RU 94041050A RU 2078176 C1 RU2078176 C1 RU 2078176C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- hydraulic
- tank
- working fluid
- heat
- containers
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению, а именно к гидроприводам, и может быть использовано при создании мобильной землеройной и строительной техники, эксплуатируемой в условиях низких температур окружающего воздуха. The invention relates to mechanical engineering, namely to hydraulic drives, and can be used to create mobile earthmoving and construction equipment operated in conditions of low ambient temperatures.
Одним из путей повышения производительности машин с гидроприводом является внедрение средств, обеспечивающих оптимальный тепловой режим гидросистемы. Преодоление трудностей, связанных с безаварийным пуском гидропривода, требует обеспечения предпускового теплового подогрева рабочей жидкости в гидробаке. Для техники, работающей в условиях севера России, на удаленных от без объектах, где отсутствуют внешние источники энергии, необходим способ, использующий внутренние энергетические резервы каждой машины. Большие источники вторичной тепловой энергии скрыты в работе силовой установки и гидропривода. One of the ways to increase the performance of hydraulic machines is the introduction of tools that provide the optimal thermal regime of the hydraulic system. Overcoming the difficulties associated with a trouble-free start-up of a hydraulic actuator requires pre-starting thermal heating of the working fluid in the hydraulic tank. For equipment operating in the north of Russia, at sites remote from without objects where there are no external energy sources, a method is needed that uses the internal energy reserves of each machine. Large sources of secondary thermal energy are hidden in the operation of the power plant and hydraulic drive.
Известны устройства, использующие и аккумулирующие эту энергию для прогрева рабочей жидкости гидропривода, (например техническое решение по авт. св. N1320617, кл. F 25 B 29/00) установка для термостатирования рабочей жидкости самоходной машины. Бак с рабочей жидкостью гидросистемы содержит теплообменное устройство в виде пакета тепловых труб, снабженных фитилями. Один конец каждой из тепловых труб размещен в газовой камере, где он может омываться выхлопными газами двигателя или атмосферным воздухом, а другой встроен в бак. Known devices that use and accumulate this energy to warm up the hydraulic fluid of the hydraulic actuator (for example, technical solution according to Auth. The tank with the hydraulic fluid contains a heat exchange device in the form of a package of heat pipes equipped with wicks. One end of each of the heat pipes is placed in a gas chamber, where it can be washed by the exhaust gases of the engine or atmospheric air, and the other is built into the tank.
Эксплуатация данной установки требует дополнительных затрат топлива, труда и времени, так как ее можно начать только после запуска приводного двигателя. Использование фитильных труб с хладагентом в теплообменном устройстве существенно усложняет конструкцию гидробака, а необходимость смены зон конденсации и испарения во избежании перегрева рабочей жидкости снижает надежность работы устройства. The operation of this installation requires additional fuel, labor and time, since it can only be started after the drive motor is started. The use of wick pipes with refrigerant in a heat exchange device significantly complicates the design of the tank, and the need to change the condensation and evaporation zones in order to avoid overheating of the working fluid reduces the reliability of the device.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является масляный бак с теплоаккумулирующей средой, входящей в состав гидросистемы для реализации способа предпусковой подготовки рабочей жидкости (авт. cв. N 1687933 кл. F 15 B 21/04 прототип). Согласно изобретению масляный бак гидросистемы машины заключен в теплоаккумулирующую среду, внутри которой размещен теплообменник, а снаружи теплоизоляционное покрытие. При работе гидросистемы в установившемся режиме посредством теплообменника аккумулируют отходящую теплоту рабочей жидкости теплоаккумулирующей средой, которая при этом претерпевает фазовый переход. Температура жидкости за счет теплопередачи через стенки бака поддерживается в пределах температуры плавления среды (40 - 50oC). Во избежание перегрева рабочей жидкости аккумуляцию теплоты осуществляют до момента окончания фазового перехода (плавления теплоаккумулирующей среды) посредством датчика температуры, после срабатывания которого жидкость из сливной магистрали поступает в бак через охладитель. Во время стоянки температуру рабочей жидкости поддерживают благодаря обратному фазовому переходу (кристаллизации) в теплоаккумулирующей среде.The closest in technical essence to the claimed one is an oil tank with a heat-accumulating medium, which is part of the hydraulic system for implementing the method of pre-preparation of the working fluid (ed. St. N 1687933 class F 15 B 21/04 prototype). According to the invention, the oil tank of the hydraulic system of the machine is enclosed in a heat-storage medium, inside of which there is a heat exchanger, and on the outside a heat-insulating coating. When the hydraulic system is operating in the steady state, the waste heat of the working fluid is accumulated by the heat-accumulating medium by means of a heat exchanger, which at the same time undergoes a phase transition. The temperature of the liquid due to heat transfer through the walls of the tank is maintained within the melting temperature of the medium (40 - 50 o C). To avoid overheating of the working fluid, heat is accumulated until the phase transition (melting of the heat storage medium) is completed by means of a temperature sensor, after which the liquid from the drain line enters the tank through the cooler. During parking, the temperature of the working fluid is maintained due to the reverse phase transition (crystallization) in a heat-accumulating medium.
Способ позволяет за счет внутренних резервов гидросистемы поддерживать температуру рабочей жидкости в рабочем диапазоне. Экономичным представляется помещение масляного бака в рубашку из теплоаккумулирующей среды и теплоизоляционного покрытия. Исключается перегрев рабочей жидкости, но при этом часть тепла рабочей жидкости гидросистемы теряется. Реализация способа возможна при достижении рабочей жидкостью температуры плавления теплоаккумулирующей среды (в рассматриваемом в изобретении случае это 40 -50oC). Для северных регионов России характерна температура воздуха -40oC. Таким образом, установившейся температурный напор может достигать 90 100oC, что в 2 и более раза превышает реальные значения. Препятствие можно преодолеть путем мощной гидроизоляции гидробака. Так, для тяжелонагруженного гидропривода экскаватора с разветвленной гидросистемой при условии, что теплоотдача от поверхности гидробака в работающем гидроприводе равна 0, достигается лишь температурный напор 70 75oC. Применение теплоаккумулирующего материала с более низкой температурой плавления позволит решить задачу накопления энергии и ее использования при пуске, но приведет к серьезным осложнениям в работе машины в период высоких температур. Для применения данного способа и его осуществления данным устройством необходима полная переделка штатной конструкции гидропривода и значительное увеличение емкости гидробака.The method allows to maintain the temperature of the working fluid in the working range due to the internal reserves of the hydraulic system. It seems economical to place the oil tank in a jacket from a heat-accumulating medium and a heat-insulating coating. Overheating of the working fluid is excluded, but at the same time, part of the heat of the working fluid of the hydraulic system is lost. The implementation of the method is possible when the working fluid reaches the melting temperature of the heat storage medium (in the case considered in the invention, it is 40 -50 o C). The northern regions of Russia are characterized by an air temperature of -40 o C. Thus, the steady-state temperature head can reach 90 100 o C, which is 2 or more times higher than the real values. Obstacles can be overcome by powerful waterproofing the tank. So, for a heavily loaded hydraulic drive of an excavator with a branched hydraulic system, provided that the heat transfer from the surface of the hydraulic tank in the running hydraulic drive is 0, only a temperature head of 70 75 o C is achieved. The use of heat-accumulating material with a lower melting temperature will solve the problem of energy storage and its use when starting up , but will lead to serious complications in the operation of the machine during high temperatures. For the application of this method and its implementation by this device, a complete alteration of the standard design of the hydraulic drive and a significant increase in the capacity of the hydraulic tank are necessary.
Для того чтобы осуществить предпусковую тепловую подготовку гидропривода путем поддержания рабочей жидкости в оптимальном температурном режиме, исключающем как ее перегрев, так и переохлаждение, необходимо дополнить конструкцию имеющегося гидробака. Гидробак выполняют в виде теплоизолированной емкости. Емкость заполняется рабочей жидкостью гидросистемы, причем емкость имеет крышку. На крышке размещены герметичные металлические контейнеры, равномерно расположенные в рабочей жидкости. Контейнеры заполнены двумя веществами. Первое имеет фазовый переход в нижней части (-15oC), а второе имеет фазовый переход в верхней части рабочего диапазона температур (35oC). Первым веществом может быть водный раствор поваренной соли, а вторым динатрий фосфат двенадцативодный. Заполнение гидробака контейнерами значительно увеличивает его емкость.In order to carry out pre-start thermal preparation of the hydraulic drive by maintaining the working fluid in the optimal temperature regime, excluding both its overheating and supercooling, it is necessary to supplement the design of the existing hydraulic tank. The hydraulic tank is in the form of a thermally insulated container. The tank is filled with hydraulic fluid, and the tank has a lid. On the lid there are sealed metal containers uniformly located in the working fluid. The containers are filled with two substances. The first has a phase transition in the lower part (-15 o C), and the second has a phase transition in the upper part of the operating temperature range (35 o C). The first substance may be an aqueous solution of sodium chloride, and the second disodium phosphate is twelve-sodium. Filling the tank with containers significantly increases its capacity.
Реализация патентуемого энергосберегающего гидробака позволяет с минимальными затратами энергии, при достаточно простом устройстве, поддерживать температуру рабочей жидкости гидросистемы в оптимальном диапазоне. При этом потребность в предпусковой тепловой подготовке исключается благодаря применению материалов с фазовым переходом, ограничивающих температуру содержимого гидробака сверху и снизу. The implementation of the patented energy-saving hydraulic tank allows with minimal energy consumption, with a fairly simple device, to maintain the temperature of the hydraulic fluid in the optimal range. In this case, the need for pre-start thermal preparation is eliminated due to the use of materials with a phase transition, limiting the temperature of the contents of the tank above and below.
Преимущества патентуемого гидробака по сравнению с прототипом определяются следующим:
адаптация гидропривода к условиям низких температур окружающего воздуха обеспечивается путем использования серийного гидробака и штатной конструкции гидропривода в отличие от прототипа, где требуется их серьезная переделка;
размещение герметичных металлических контейнеров с веществом фазового перехода непосредственно в пространстве гидробака, где они омываются рабочей жидкостью, позволяет повысить интенсивность теплообмена и избежать использования дополнительных теплообменников, датчиков температуры и гидрораспределителей для регулировки поступления рабочей жидкости в гидробак, а также увеличить емкость гидробака.The advantages of a patented hydraulic tank compared to the prototype are determined by the following:
adaptation of the hydraulic actuator to low ambient temperatures is ensured by using a serial hydraulic tank and standard hydraulic actuator design, in contrast to the prototype, where their serious alteration is required;
Placing sealed metal containers with phase transition material directly in the space of the hydraulic tank, where they are washed by the working fluid, makes it possible to increase the heat transfer rate and avoid the use of additional heat exchangers, temperature sensors and hydraulic distributors to regulate the flow of the working fluid into the hydraulic tank, as well as increase the capacity of the hydraulic tank.
использование двух видов теплоаккумулирующих веществ предотвращает как перегрев рабочей жидкости при работе гидропривода, так и переохлаждение ее при межсменной стоянке. the use of two types of heat-accumulating substances prevents both overheating of the working fluid during operation of the hydraulic actuator and its overcooling during inter-shift parking.
На фиг. 1 изображен разрез энергосберегающего гидробака, вид спереди;
на фиг.2 то же, вид сбоку.In FIG. 1 shows a section of an energy-saving hydraulic tank, front view;
figure 2 is the same side view.
Ниже следует описание предпочтительного варианта изобретения. На фиг.1 и 2 показан штатный гидробак 1 серийного гидропривода землеройно-строительной машины, имеющий корпус 2, покрытый теплоизоляционным материалом 3. Часть рабочей жидкости в гидробаке 1 замещена герметичными металлическими контейнерами 4, подвешенными равномерно по пространству гидробака к его съемной крышке 5. Контейнеры заполнены теплоаккумулирующими материалами с фазовым переходом, например водным раствором поваренной соли и динатрий фосфата двенадцативодным. Для обеспечения циркуляции рабочей жидкости в гидросистеме служит сливной трубопровод 6 и всасывающий патрубок 7. The following is a description of a preferred embodiment of the invention. Figures 1 and 2 show a standard hydraulic tank 1 of a serial hydraulic drive of an earthmoving construction machine having a
Энергосберегающий гидробак работает следующим образом. При работе гидросистемы в установившемся режиме через всасывающий патрубок 7 нагретая за счет потерь энергии в гидроприводе рабочая жидкость поступает в гидробак 1. При достижении ею 35oC содержимое контейнеров 4 с динатрий фосфатом двенадцативодным начинает плавится, поглощая большое количество теплоты. Этот процесс продолжается в течение времени плавления данного объема теплоаккумулирующего вещества динатрия фосфата двенадцативодного.Energy-saving hydraulic tank works as follows. When the hydraulic system is in steady state through the suction pipe 7, the working fluid heated up due to energy losses in the hydraulic drive enters the hydraulic tank 1. When it reaches 35 o C, the contents of
Во время стоянки идет относительно быстрый процесс охлаждения рабочей жидкости в гидробаке 1, но при достижении ею температуры -15oC в контейнерах 4, заполненных водным раствором поваренной соли, начинается процесс обратного фазового перехода (кристаллизации) с большим тепловыделением. Таким образом предотвращается переохлаждение рабочей жидкости гидробака за счет перехода воды поваренной соли в лед в течение рабочей смены.During parking, there is a relatively quick process of cooling the working fluid in the hydraulic tank 1, but when it reaches a temperature of -15 o C in
При запуске гидропривода через сливной трубопровод 6 в гидросистему поступает рабочая жидкость температурой не ниже -15oC и не выше 35oC, что рекомендуется в качестве допустимой для гидроприводов землеройно-строительных машин при применении масла типа ВМГЗ и обеспечивается теплоизоляцией 2 гидробака 1 и контейнерами 4 с теплоаккумулирующими материалами, имеющими фазовый переход в верхней и нижней частях рабочего диапазона температур.When starting the hydraulic actuator through the drain pipe 6, the hydraulic fluid enters the hydraulic system with a temperature of at least -15 o C and no higher than 35 o C, which is recommended as permissible for hydraulic drives of earthmoving machinery using oil of the VMGZ type and is provided with
При более высоких температурах воздуха (более -15oC) проблема переохлаждения рабочей жидкости в гидробаке 1 снимается, но сменяется проблемой перегрева, которая усугубляется за счет теплоизоляции гидробака. При достижении рабочей жидкостью температуры 45oC и исчерпании теплового потенциала динатрий фосфата двенадцативодного может быть включен теплообменник, предусмотренный в серийных конструкциях гидропривода.At higher air temperatures (more than -15 o C) the problem of subcooling of the working fluid in the tank 1 is removed, but is replaced by the problem of overheating, which is aggravated by thermal insulation of the tank. When the working fluid reaches a temperature of 45 o C and the thermal potential of the disodium hydrogen phosphate is exhausted, the heat exchanger provided for in the serial designs of the hydraulic drive can be switched on.
За счет размещения на крышке гидробака металлических контейнеров, равномерно расположенных в рабочей жидкости, увеличивается емкость гидробака, а, следовательно, и поверхность теплоотдачи. Due to the placement on the cover of the hydraulic tank of metal containers uniformly located in the working fluid, the capacity of the hydraulic tank increases, and, consequently, the heat transfer surface.
Изложенное позволяет эффективно решать задачу сбережения энергоресурсов. The above allows you to effectively solve the problem of energy conservation.
Claims (1)
в нижней части.An energy-saving hydraulic drive hydraulic tank containing a thermally insulated tank, characterized in that the tank has a lid, to which are sealed metal containers, evenly distributed in the working fluid, the containers are filled with two types of substance, one of which has a phase transition at the top of the operating temperature range, the other
in the lower part.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94041050A RU2078176C1 (en) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | Power saving hydraulic tank |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU94041050A RU2078176C1 (en) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | Power saving hydraulic tank |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94041050A RU94041050A (en) | 1997-04-20 |
| RU2078176C1 true RU2078176C1 (en) | 1997-04-27 |
Family
ID=20162321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94041050A RU2078176C1 (en) | 1994-11-08 | 1994-11-08 | Power saving hydraulic tank |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2078176C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2479958C1 (en) * | 2011-11-02 | 2013-04-20 | Открытое акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" | Device for pre-launch procedure of temperature mode for starting electronic equipment of primary purpose and maintaining temperature mode of operation |
-
1994
- 1994-11-08 RU RU94041050A patent/RU2078176C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 1687933, кл. F 15B 21/04, 1991. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2479958C1 (en) * | 2011-11-02 | 2013-04-20 | Открытое акционерное общество научно-внедренческое предприятие "ПРОТЕК" | Device for pre-launch procedure of temperature mode for starting electronic equipment of primary purpose and maintaining temperature mode of operation |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU94041050A (en) | 1997-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH01225897A (en) | Heat accumulator with vessel for heat-accumulating medium and method of accumulating heat | |
| CN101226035A (en) | Solar heat-storing device using gas as heat transfer medium | |
| CN101827509A (en) | Phase-change energy accumulation and temperature control device of sealing equipment | |
| US4126995A (en) | Hot-gas engine with protected heat reservoir | |
| US4152899A (en) | Thermal energy storage and release utilizing combined sensible heat and latent heat of fusion | |
| JP2001207163A (en) | Heat storage tank and heat storage apparatus using the same | |
| CN201388357Y (en) | Phase-change energy-storage temperature control apparatus of sealing equipment | |
| RU2078176C1 (en) | Power saving hydraulic tank | |
| Hariri et al. | A review of thermal storage systems used in building applications | |
| US4414932A (en) | Method and apparatus for heat storage in internal combustion engines | |
| GB2125156A (en) | Heat storage in motor vehicles | |
| US4501122A (en) | Liquid piston heat pump | |
| RU2043532C1 (en) | System for heating internal combustion engine | |
| RU2168584C2 (en) | Cold accumulating device | |
| RU2696183C1 (en) | Thermal energy storage with controlled heat release at constant temperature | |
| SU1687933A1 (en) | Method of prestart preparation of working fluid for hydraulic system | |
| RU2013718C1 (en) | Thermal sorption pump | |
| SU769068A1 (en) | Heat engine | |
| RU2075626C1 (en) | Starting preheater system for internal combustion engine | |
| JPS6018805B2 (en) | Lubricating oil heat retention device | |
| RU2044224C1 (en) | Electric heater | |
| RU65190U1 (en) | PHASE TRANSITION HEAT BATTERY | |
| SU739250A1 (en) | Heating system for internal combustion engine | |
| SU1149119A1 (en) | Heat exchanger heat accumulating element | |
| SU987328A1 (en) | Heat accumulator |