RU2432434C2 - Prestarting heater of machine hydraulic drive and method of its cleaning of incomplete fuel combustion solid products - Google Patents
Prestarting heater of machine hydraulic drive and method of its cleaning of incomplete fuel combustion solid products Download PDFInfo
- Publication number
- RU2432434C2 RU2432434C2 RU2009139888/03A RU2009139888A RU2432434C2 RU 2432434 C2 RU2432434 C2 RU 2432434C2 RU 2009139888/03 A RU2009139888/03 A RU 2009139888/03A RU 2009139888 A RU2009139888 A RU 2009139888A RU 2432434 C2 RU2432434 C2 RU 2432434C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- heat
- hydraulic
- hydraulic pump
- tank
- machine
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Fluid-Pressure Circuits (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при строительстве на землеройной и дорожно-строительной технике, на лесозаготовительных машинах, в машинах инженерного вооружения МО РФ, а также в других отраслях промышленности при эксплуатации машин с гидроприводом в условиях отрицательных температур. В зимнее время при низких температурах воздуха, в результате увеличения плотности рабочей жидкости, затрудняется ее всасывание гидронасосом из бака, увеличивается сопротивление всасывающего трубопровода и вследствие этого понижается давление на входе в гидронасос, что приводит, при определенных условиях, к кавитационному режиму работы гидропривода и потере работоспособности насоса.The invention relates to mechanical engineering and can be used in the construction of earthmoving and road-building equipment, forestry machines, engineering weapons machines of the Ministry of Defense of the Russian Federation, as well as in other industries when operating hydraulic machines at low temperatures. In winter, at low air temperatures, as a result of an increase in the density of the working fluid, its absorption by the hydraulic pump from the tank becomes more difficult, the resistance of the suction pipe increases and, as a result, the pressure at the inlet to the hydraulic pump decreases, which leads, under certain conditions, to the cavitation mode of operation of the hydraulic drive and loss pump performance.
Известно устройство предпускового подогрева гидравлического привода машины, содержащее основной гидронасос, кинематически связанный с тепловым двигателем, и контур циркуляции жидкого теплоносителя, включающий теплоаккумулятор, соединенный с одной стороны с выхлопной трубой теплового двигателя, с другой - со всасывающей линией дополнительного гидронасоса, в напорной линии которого установлен первый распределитель, соединенный с маслобаком гидросистемы, отличающееся тем, что оно снабжено дросселем, вторым распределителем и перепускным клапаном, при этом напорная линия дополнительного гидронасоса через первый распределитель подключена к основному гидронасосу, напорная линия которого связана через последовательно соединенные дроссель, второй распределитель и перепускной клапан с маслобаком (патент Российской Федерации RU №2187604 С2 МПК Е02F 9/20, E02F 9/22, 2000, опубликовано 20.08.2002).A device is known for preheating a hydraulic drive of a machine, comprising a main hydraulic pump kinematically connected to a heat engine, and a liquid coolant circulation circuit including a heat accumulator connected on one side to an exhaust pipe of a heat engine and, on the other hand, with a suction line of an additional hydraulic pump, in the pressure line of which a first valve is installed, connected to the hydraulic oil tank, characterized in that it is equipped with a throttle valve, a second valve and a bypass valve, while the pressure line of the additional hydraulic pump through the first distributor is connected to the main hydraulic pump, the pressure line of which is connected through a throttle, the second distributor and the bypass valve to the oil tank (patent of the Russian Federation RU No. 2187604 C2 MPK E02F 9/20, E02F 9 / 22, 2000, published 08/20/2002).
Названное устройство может быть принято за аналог.The named device can be taken as an analogue.
Недостатками аналога являются:The disadvantages of the analogue are:
- сложность конструкции, высокая стоимость изготовления и трудности в эксплуатации теплоаккумулятора на базе эффекта фазового перехода кристаллогидратов гидроксида бария (хранение, утилизация реагентов и т.д.); несмотря на то, что основные эксперименты с ним проводились более двадцати лет назад, теплоаккумулятор подобного принципа действия в реальных условиях эксплуатации до настоящего времени применения не нашел;- the complexity of the design, the high manufacturing cost and difficulties in operating the heat accumulator based on the phase transition effect of barium hydroxide crystalline hydrates (storage, disposal of reagents, etc.); despite the fact that the main experiments with it were conducted more than twenty years ago, the heat accumulator of such a principle of action in real operating conditions has not yet been applied;
- большая масса названного теплоаккумулятора, особенно в рабочем, то есть заправленном состоянии, когда вся рабочая жидкость (масло) гидросистемы строительной машины, например экскаватора, вместимостью 250 л, как дано в описании изобретения "по окончанию работы строительной машины помещают в теплоаккумулятор…"; в бульдозере вместимость гидросистемы навесного оборудования составляет 110 л и отдельной гидросистемы управления еще 35 л; мало того, из описания работы устройства известно, что и охлаждающая жидкость двигателя (а это для экскаваторов и бульдозеров от 26 до 75 л) также оказываются в вышеназванном аккумуляторе, а затем гидронасосом системы охлаждения двигателя подается в теплообменник, встроенный в маслобак гидросистемы, и, по замкнутому контуру возвращается в двигатель, что усложняет систему охлаждения двигателя, увеличивает нагрузку на ее гидронасос и дополнительно требует его проверочного расчета;- a large mass of the said heat accumulator, especially in the working, that is, filled up state, when all the working fluid (oil) of the hydraulic system of a construction machine, for example, an excavator, with a capacity of 250 l, as given in the description of the invention "is placed in a heat accumulator at the end of the construction machine ..."; in the bulldozer, the capacity of the hydraulic system of the attached equipment is 110 l and of the separate hydraulic control system another 35 l; Moreover, from the description of the device’s operation it is known that the engine coolant (which is for excavators and bulldozers from 26 to 75 liters) also ends up in the aforementioned battery, and then the hydraulic pump of the engine cooling system is supplied to the heat exchanger built into the hydraulic oil tank, and, returns to the engine in a closed loop, which complicates the engine cooling system, increases the load on its hydraulic pump and additionally requires its verification calculation;
- дополнительный гидронасос имеет электропривод, то есть требуется внешний источник напряжения и питающий кабель, однако зачастую место работы строительной машины находится далеко от подобных источников электроэнергии, то есть устройство не является автономным, если машина не имеет собственного генератора напряжением не менее 230 В;- the additional hydraulic pump has an electric drive, that is, an external voltage source and a power cable are required, but often the place of work of the construction machine is far from such sources of electricity, that is, the device is not autonomous if the machine does not have its own generator with a voltage of at least 230 V;
- вызывает вопрос место установки названного устройства, массой около 1 т, на строительной машине и проблема дизайна машины, оснащенной такой габаритной конструкцией, что также ограничивает ее применение, тем более что необходимость в таком подогреве может быть не более месяца в году;- the place of installation of the named device, weighing about 1 ton, on the construction machine and the problem of designing a machine equipped with such a dimensional structure, which also limits its use, raises the question, especially since the need for such heating can be no more than a month in a year;
- в описании указывается, что подобная тяжелая конструкция устройства предпускового подогрева может использоваться в качестве противовеса экскаватора или крана, но их конструкция и массы являются расчетными и не подлежат изменению без согласования с заводом-изготовителем (например, для экскаватора ЭО-4121А масса контргруза составляет 3,95 т при расстоянии его центра тяжести от оси вращения машины 2,84 м), к тому же подобные трудоемкие демонтажно-монтажные работы на сравнительно небольшой период времени могут быть экономически нецелесообразны.- the description indicates that such a heavy construction of the preheater can be used as a counterbalance to the excavator or crane, but their design and weights are calculated and cannot be changed without agreement with the manufacturer (for example, for the EO-4121A excavator, the counterweight is 3 , 95 t at a distance of its center of gravity from the axis of rotation of the machine 2.84 m), moreover, such labor-intensive dismantling and installation works for a relatively short period of time can be economically inexpedient s.
Некорректным является приведенный график зависимости производительности машины (неизвестно какой) от температуры рабочей жидкости в гидросистеме, так как указанных на его оси абсцисс отрицательных температур при работе в гидроприводе машин не существует. Это может быть не температура жидкости в гидроприводе, а температура окружающей среды. Проверочный расчет показывает, что при работе машины в зимнее время, например, при температуре минус 40°C с коэффициентами продолжительности работы под нагрузкой и использования номинального давления, соответственно - 0,5 и 0,6, мощность выделяемой в гидроприводе тепловой энергии составляет не менее 3,5 кВт, при этом установившаяся температура рабочей жидкости в гидроприводе положительна. На снижение производительности машины при этом, прежде всего, сказывается наличие мерзлого грунта.The given graph of the dependence of the productivity of the machine (it is not known which one) on the temperature of the working fluid in the hydraulic system is incorrect, since the negative temperatures indicated on its abscissa axis when working in the hydraulic drive of the machines do not exist. This may not be the temperature of the fluid in the hydraulic drive, but the ambient temperature. The verification calculation shows that when the machine is running in winter, for example, at a temperature of minus 40 ° C with coefficients of the duration of operation under load and the use of the nominal pressure, respectively - 0.5 and 0.6, the power of the thermal energy released in the hydraulic drive is at least 3.5 kW, while the steady-state temperature of the working fluid in the hydraulic drive is positive. At the same time, the presence of frozen soil affects the decrease in machine performance.
Известно устройство предпускового подогрева гидравлического привода машины, содержащее гидронасос, кинематически связанный с тепловым двигателем, и контур циркуляции жидкого теплоносителя, включающий теплоаккумулятор, отличающийся тем, что оно снабжено тепловой трубой, соединенной с выхлопной трубой теплового двигателя через двухходовой кран и фильтр, которая разогревает гидронасос, находящийся в маслобаке гидросистемы, в котором находится нагревательный элемент, подсоединенный к генератору теплового двигателя (патент Российской Федерации RU №2300605 С1 МПК E02F 9/22, 2006, опубликовано 10.06.2007).A device is known for preheating a hydraulic drive of a machine, comprising a hydraulic pump kinematically connected to a heat engine, and a circulation of a heat transfer fluid comprising a heat accumulator, characterized in that it is provided with a heat pipe connected to the exhaust pipe of the heat engine through a two-way valve and a filter that heats up the hydraulic pump located in the oil tank of the hydraulic system, in which there is a heating element connected to a heat engine generator (Russian patent Federation RU No. 2300605 C1 IPC E02F 9/22, 2006, published June 10, 2007).
Названное устройство может быть принято за прототип.The named device can be taken as a prototype.
Недостатками прототипа являются:The disadvantages of the prototype are:
- использование электрического нагревательного элемента (спирали) непосредственно в гидробаке машины малоэффективно, так как спираль, накаляясь, покрывается смолообразными продуктами, а нахождение спирали в баке затрудняет ее обслуживание, к тому же есть опасность воспламенения масла от разогретой спирали при снижении его уровня и доступе воздуха;- the use of an electric heating element (spiral) directly in the hydraulic tank of the machine is ineffective, since the spiral, heating up, is coated with resinous products, and the spiral is difficult to maintain in the tank, and there is a danger of oil igniting from the heated spiral when its level is lowered and air is accessible ;
- фильтр на тепловой трубе для отработавших газов будет активно зарастать продуктами неполного сгорания (твердыми частицами - сажей), что потребует его частой замены и усложняет эксплуатацию устройства;- the filter on the heat pipe for exhaust gases will actively overgrow with products of incomplete combustion (solid particles - soot), which will require its frequent replacement and complicates the operation of the device;
- место подогрева гидробака отработавшими газами двигателя, подающимися по тепловой трубе, выбрано не рационально: в гидросистеме рассматриваемых машин применяется так называемая отрицательная высота всасывания, когда всасывающий патрубок гидронасоса находится ниже уровня рабочей жидкости в гидробаке, а именно температура рабочей жидкости в области этого патрубка и определяет работоспособность гидронасоса при низких температурах среды, то есть греть рабочую жидкость в баке отработавшими газами надо внизу, в районе впускного патрубка гидронасоса, а не сверху, как показано на схеме устройства; к тому же, в результате конвекции тепло будет активно отводиться в низкотемпературную окружающую среду;- the place where the hydraulic tank is heated by the engine’s exhaust gases supplied through the heat pipe is not rationally selected: the so-called negative suction height is used in the hydraulic system of the machines in question when the hydraulic pump’s suction pipe is below the level of the working fluid in the hydraulic tank, namely, the temperature of the working fluid in the area of this pipe and determines the efficiency of the hydraulic pump at low ambient temperatures, that is, it is necessary to warm the working fluid in the tank with exhaust gases below, in the area of the inlet pipe and a hydraulic pump, and not from above, as shown in the diagram of the device; in addition, as a result of convection, heat will be actively removed to the low-temperature environment;
- при местном нагреве верхней стенки гидробака подающимся по тепловой трубе потоком отработавших газов теплового двигателя, "температура которых достигает нескольких сот градусов", то есть порядка 300…350°С и более, возникает вопрос пожарной опасности машины, то есть воспламенения находящейся в контакте с кислородом воздуха в верхней части гидробака рабочей жидкости, так как температура вспышки в открытом тигле марок зимней рабочей жидкости для гидросистем строительных машин составляет, например, °С: М-8В2 - 200, АУ - 163, ВМГЗ - 135, МГЕ-10А - 96 и т.д.;- when the upper wall of the hydraulic tank is locally heated, the heat stream of the engine’s exhaust gases is fed through the heat pipe, "the temperature of which reaches several hundred degrees", that is, about 300 ... 350 ° C or more, the question of the fire hazard of the machine, that is, ignition in contact with with atmospheric oxygen in the upper part of the hydraulic fluid tank, since the flash point in the open crucible of the winter hydraulic fluid brands for hydraulic systems of construction vehicles is, for example, ° C: M-8B 2 - 200, AU - 163, VMGZ - 135, MGE-10A - 96 etc. ;
- согласно описанию изобретения, насос гидросистемы расположен непосредственно в гидробаке, что является проблематичным для конструкции современных машин, так как, например, сдвоенный аксиально-поршневой гидронасос типа 223.25 экскаватора имеет сухую массу 320 кг и следующие габаритные размеры (мм): длина - 734, ширина - 582 и высота - 568, то есть его объем - 0,243 м3, а вместимость гидробака экскаватора составляет, в среднем, 250 л, то есть 0,25 м3; также конструктивно невозможна установка насоса и в одном из двух гидробаков бульдозера, в гидробаке грейдера, скрепера и т.д., а привод такого встроенного в гидробак насоса от теплового двигателя машины с возможностью подключения-отключения, то есть передача крутящего момента в гидробак, не представляется возможным (то есть насос, кинематически связанный с тепловым двигателем, не может при этом одновременно находиться в гидробаке); машины с гидроприводом могут быть оснащены вспомогательным гидронасосом для дозаправки гидросистемы из внешней емкости, имеющий ручной или механический привод от двигателя (например, насос НШ-46У-Л экскаватора четвертой размерной группы), однако и их установка внутри гидробака, с учетом привода, также невозможна;- according to the description of the invention, the hydraulic system pump is located directly in the hydraulic tank, which is problematic for the design of modern machines, since, for example, a twin axial-piston hydraulic pump of type 223.25 excavator has a dry weight of 320 kg and the following overall dimensions (mm): length - 734, the width is 582 and the height is 568, that is, its volume is 0.243 m 3 , and the capacity of the excavator's hydraulic tank is, on average, 250 l, i.e. 0.25 m 3 ; it is also structurally impossible to install the pump in one of the two hydraulic tanks of the bulldozer, in the hydraulic tank of a grader, scraper, etc., and the drive of such a machine built into the hydraulic tank from the heat engine of the machine with the possibility of connecting-disconnecting, that is, transmitting torque to the hydraulic tank, is not it seems possible (that is, a pump kinematically connected to a heat engine cannot simultaneously be in the hydraulic tank); hydraulic machines can be equipped with an auxiliary hydraulic pump for refueling the hydraulic system from an external tank, having a manual or mechanical drive from the engine (for example, a pump NSh-46U-L of an excavator of the fourth dimensional group), however, their installation inside the hydraulic tank, taking into account the drive, is also impossible ;
- прототип также содержит тепловой аккумулятор, конструкция которого и принцип действия не оговариваются, однако из описания становится понятным, что он к заявленному предпусковому подогреву гидропривода машины отношения не имеет, а служит для ускоренного прогрева системы охлаждения уже запущенного двигателя, хотя в этом нет необходимости, так как для этого в системе охлаждения двигателя предусмотрен термостат.- the prototype also contains a heat accumulator, the design of which and the principle of operation are not specified, however, from the description it becomes clear that it does not have any relation to the claimed pre-start heating of the hydraulic drive of the machine, but serves to accelerate the heating of the cooling system of an already running engine, although this is not necessary, since for this a thermostat is provided in the engine cooling system.
Таким образом, решение поставленной задачи выразилось в установке в гидробаке спирали, что по известным причинам не нашло применения в эксплуатации, а также в подогреве верхней стенки гидробака поступающими по специальной тепловой трубе отработавшими газами от теплового двигателя, что является пожароопасным и малоэффективным при существенном понижении температуры воздуха, ввиду активного отвода тепловой энергии от открытой поверхности верхней стенки гидробака в окружающую среду, тем более что всасывание рабочей жидкости осуществляется насосом из нижней части гидробака, а местному подогреву подвергается его верхняя стенка.Thus, the solution of the problem was expressed in the installation of a spiral in the hydraulic tank, which, for known reasons, was not used in operation, as well as in heating the upper wall of the hydraulic tank with exhaust gases from a heat engine coming through a special heat pipe, which is fire hazardous and ineffective with a significant decrease in temperature air, due to the active removal of thermal energy from the open surface of the upper wall of the tank into the environment, especially since the absorption of the working fluid is tsya pump from the bottom of the fluid container, and subjected to heating local its top wall.
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является создание простого и надежного устройства предпускового подогрева гидравлического привода машины при отрицательных температурах окружающей среды.The problem to which the invention is directed, is to create a simple and reliable device for preheating the hydraulic drive of the machine at low ambient temperatures.
Работоспособность гидронасоса при пуске в зимних условиях на заданной рабочей жидкости определяется абсолютным давлением во всасывающем патрубке, то есть всасывающей камере находящегося под ним насоса. Регламентируемая заводом-изготовителем и указанная в паспорте величина предельно допустимого абсолютного давления [рв] во всасывающей камере шестеренного насоса составляет 0,08 МПа, аксиально-поршневого 0,07 МПа.The operability of the hydraulic pump during start-up in winter conditions at a given working fluid is determined by the absolute pressure in the suction pipe, that is, the suction chamber of the pump located beneath it. Regulated by the manufacturer and specified in the data sheet value of the maximum permissible absolute pressure [pi] n in the suction chamber of the gear pump is 0.08 MPa, and an axially reciprocating 0.07 MPa.
При температурах воздуха ниже -40°С и загустевшей рабочей жидкости, во всасывающей камере аксиально-поршневого гидронасоса возникает такое разрежение, которое может привести к разрушению его качающего узла.At air temperatures below -40 ° C and thickened working fluid, a vacuum occurs in the suction chamber of the axial piston hydraulic pump that can lead to the destruction of its pumping unit.
В отличие от экскаваторов второй и третьей размерной групп отечественного производства, экскаваторы четвертой размерной группы, как правило, оснащены двухдисковой муфтой сцепления привода гидронасоса, служащей для прокрутки вала насоса зимой на пониженной частоте вращения вала дизеля. Однако, как показывает опыт эксплуатации, при температуре воздуха ниже -40°С такая прокрутка не эффективна и может вызвать поломку насоса. В названных экскаваторах также имеется, приводимый от дизеля, шестеренный гидронасос вспомогательной гидросистемы с механизмом его включения-выключения, служащей для заправки (дозаправки) системы из внешней емкости. Инструкцией по эксплуатации предписано использование его для предпускового разогрева рабочей жидкости при низких температурах воздуха, путем перекачки ее из гидробака в гидробак до запуска основного гидронасоса. Учитывая удаление этого насоса от гидробака (приводится от шестерен распределения дизеля, то есть, расположен на максимальном удалении от гидробака) и сравнительно небольшой диаметр его всасывающего трубопровода, можно заключить, что если неработоспособен основной насос, расположенный непосредственно под гидробаком и питаемый коротким патрубком значительно большего диаметра, то вспомогательный гидронасос тем более.Unlike excavators of the second and third dimensional groups of domestic production, excavators of the fourth dimensional group are usually equipped with a double-disc clutch for the hydraulic pump drive, which serves to scroll the pump shaft in winter at a reduced frequency of rotation of the diesel shaft. However, as the operating experience shows, at an air temperature below -40 ° C, such scrolling is not effective and may cause a pump breakdown. The named excavators also have a diesel-driven gear hydraulic pump for the auxiliary hydraulic system with its on-off mechanism, which serves to refuel (refuel) the system from an external tank. The operating instructions prescribed its use for prestarting heating of the working fluid at low air temperatures, by pumping it from the hydraulic tank to the hydraulic tank before starting the main hydraulic pump. Considering the removal of this pump from the hydraulic tank (driven from the gears of the diesel distribution, that is, located at the maximum distance from the hydraulic tank) and the relatively small diameter of its suction pipe, we can conclude that if the main pump located directly below the hydraulic tank and fed by a short pipe diameter, the auxiliary hydraulic pump even more so.
Согласно уравнению Бернулли величина абсолютного давления на входе в гидронасос и условие его работоспособности определяются по формулеAccording to the Bernoulli equation, the absolute pressure at the inlet to the hydraulic pump and the condition for its operability are determined by the formula
pв=p0-ρg(-hвс)-[vв 2ρ(1+∑ζвb+λвLв/dв)]/2>[pв],p in = p 0 -ρ g (-h sun ) - [v in 2 ρ (1 + ∑ζ in b + λ in L in / d in )] / 2> [p in ],
где р0 - атмосферное давление, p0=101325 Па; ρ - плотность рабочей жидкости при заданной температуре, кг/м3; g - ускорение силы тяжести при свободном падении, 9,8 м/с2; (-hвс) - отрицательная высота всасывания (всасывающий патрубок расположен ниже уровня рабочей жидкости в гидробаке), м; vв - скорость рабочей жидкости во всасывающей линии, м/с; ∑ζв - суммарный коэффициент местных сопротивлений линии всасывания; b - поправочный коэффициент, учитывающий влияние вязкости рабочей жидкости на местные потери; λв - коэффициент трения рабочей жидкости о стенки всасывающего трубопровода при заданной температуре; Lв и dв - длина и диаметр всасывающей линии, м; [рв] - регламентируемая величина предельно допустимого абсолютного давления во всасывающей камере насоса, Па.where p 0 is atmospheric pressure, p 0 = 101325 Pa; ρ is the density of the working fluid at a given temperature, kg / m 3 ; g - acceleration of gravity with free fall, 9.8 m / s 2 ; (-h sun ) - negative suction height (the suction pipe is located below the level of the working fluid in the hydraulic tank), m; v in - the speed of the working fluid in the suction line, m / s; ∑ζ в - total coefficient of local resistances of the suction line; b - correction factor, taking into account the influence of the viscosity of the working fluid on local losses; λ in - the coefficient of friction of the working fluid on the walls of the suction pipe at a given temperature; L in and d in - the length and diameter of the suction line, m; [r in ] - the regulated value of the maximum permissible absolute pressure in the suction chamber of the pump, Pa.
Возможными техническими решениями, направленными на исключение кавитационного режима работы гидронасоса при зимнем пуске машины с гидроприводом, являются: увеличение давления на свободной поверхности жидкости в гидробаке за счет избыточного давления в нем; применение отрицательной высоты всасывания (-hвс); уменьшение скорости всасывания жидкости vв за счет увеличения диаметра dв всасывающего трубопровода; снижение местных сопротивлений ∑ζв на участке всасывания и уменьшения его длины, а также подогрев рабочей жидкости для уменьшения ее вязкости.Possible technical solutions aimed at eliminating the cavitation mode of operation of the hydraulic pump during the winter start-up of the hydraulic drive machine are: increasing the pressure on the free surface of the liquid in the hydraulic tank due to overpressure in it; use of negative suction lift (-h sun ); a decrease in the liquid suction rate v in due to an increase in the diameter d in the suction pipe; a decrease in local resistances ∑ζ in the suction section and a decrease in its length, as well as heating the working fluid to reduce its viscosity.
Таким образом, пуск гидропривода в бескавитационном режиме зависит, прежде всего, от эффективности местного подогрева объема жидкости в районе всасывающего патрубка (всасывающей камеры), основного гидронасоса. После запуска основного насоса дальнейший прогрев гидросистемы осуществляется за счет тепла, выделяемого при циркуляции рабочей жидкости.Thus, starting the hydraulic drive in cavitation-free mode depends, first of all, on the efficiency of local heating of the liquid volume in the region of the suction pipe (suction chamber), the main hydraulic pump. After starting the main pump, further heating of the hydraulic system is carried out due to the heat released during the circulation of the working fluid.
В гидроприводе рассматриваемых машин предпочтительно применяется простая по конструкции и обладающая хорошими условиями охлаждения схема с открытым гидробаком, при которой отработанная жидкость сливается в гидробак, полость которого сообщена через сапун с атмосферой.In the hydraulic drive of the machines under consideration, a design with a simple cooling structure and good cooling conditions with an open hydraulic tank is used, in which the spent liquid is drained into a hydraulic tank, the cavity of which is communicated through the breather with the atmosphere.
Для облегчения зимнего пуска насоса гидросистемы с открытым гидробаком предлагается осуществить избыточное давление на свободной поверхности рабочей жидкости в гидробаке с использованием, например, ресивера тормозной системы пневмоколесной машины, давление воздуха в котором поддерживается посредством компрессора. При этом сапун из верхней крышки гидробака выворачивается и на его место вворачивается вентиль, изолирующий гидробак от атмосферы, через который и осуществляется подача сжатого воздуха в гидробак, давление которого контролируется по манометру и может при пуске в 1,2…1,5 раза превышать атмосферное.To facilitate winter start-up of a hydraulic system pump with an open hydraulic tank, it is proposed to carry out excessive pressure on the free surface of the working fluid in the hydraulic tank using, for example, a brake system receiver of a pneumatic wheel machine, the air pressure of which is maintained by means of a compressor. At the same time, the breather is turned out of the upper cover of the hydraulic tank and a valve is inserted in its place, isolating the hydraulic tank from the atmosphere, through which compressed air is supplied to the hydraulic tank, the pressure of which is controlled by a manometer and can be 1.2 ... 1.5 times higher than atmospheric at start-up .
После пуска насоса давление в гидробаке посредством вентиля выравнивается с атмосферным, затем на свое место вновь устанавливается сапун.After starting the pump, the pressure in the hydraulic tank by means of the valve is equalized with atmospheric, then the breather is reinstalled in its place.
Негативным следствием такого наддува может быть незначительная потеря химической стабильности рабочей жидкости (окисление, понижение смазывающих свойств), но, по крайней мере, на период пуска гидронасоса при низких температурах воздуха это представляется целесообразным.A negative consequence of such pressurization may be a slight loss of chemical stability of the working fluid (oxidation, lowering of lubricating properties), but at least for the period of starting up the hydraulic pump at low air temperatures this seems appropriate.
Сущность изобретения заключается в том, что устройство предпускового подогрева гидравлического привода машины, содержащее гидронасос, кинематически связанный с тепловым двигателем, и контур циркуляции газового теплоносителя, отличается тем, что устройство снабжено теплоизолированной камерой и гибким теплоизолированным металлорукавом, связанным с входным патрубком теплоизолированной камеры, установленной на период прогрева верхней металлической поверхностью без теплоизоляции, посредством специальных направляющих, снаружи на поверхности днища гидробака в области всасывающего патрубка гидронасоса, при работе устройства выпускной патрубок теплоизолированной камеры соединен подобным теплоизолированным металлорукавом с атмосферой.The essence of the invention lies in the fact that the device for preheating the hydraulic drive of the machine, containing a hydraulic pump kinematically connected to the heat engine, and the circulation circuit of the gas coolant, characterized in that the device is equipped with a thermally insulated chamber and a flexible thermally insulated metal hose connected to the inlet of the thermally insulated chamber installed for the period of heating with the upper metal surface without thermal insulation, by means of special guides, outside on rhnosti bottom of the fluid container in the suction port of the hydraulic pump, during operation the outlet thermally insulated chamber connected to a similar insulated metal hose with the atmosphere.
Через дополнительный вентиль, изолирующий на период зимнего пуска гидронасоса гидробак от атмосферы и ввернутый в резьбовое отверстие верхней его крышки, например вместо сапуна, в наджидкостную полость гидробака от компрессора подведено расчетное избыточное давление воздуха.Through an additional valve that isolates the hydraulic tank from the atmosphere during the winter start-up of the hydraulic pump and is screwed into the threaded hole of its upper cover, for example, instead of a breather, the calculated excess air pressure is supplied to the super-fluid cavity of the hydraulic tank from the compressor.
В качестве источника тепловой энергии названного устройства предпускового подогрева применяется двигатель внутреннего сгорания запускаемой машины или подвижного средства технического обслуживания и ремонта.An internal combustion engine of a starting machine or a mobile means of maintenance and repair is used as a source of thermal energy for the said preheater.
Устройство предпускового подогрева является легкосъемным и устанавливается по направляющим в виде уголков, приваренных к опорным стойкам или снаружи прямо к днищу гидробака, непосредственно под гидробаком (то есть плотно прилегает к его днищу) в районе впускного патрубка, в пространстве между гидробаком и находящимся под ним гидронасосом. Оба однотипных гибких металлорукава и все поверхности теплоизолированной камеры названного устройства, кроме верхней, обращенной к днищу гидробака и плотно к нему прилегающей, для исключения потери тепла, ожога работающих лиц и термического воздействия на элементы конструкции машины, должны быть теплоизолированы шнуровым и листовым асбестом, а также покрыты сверху стеклотканью или другой теплоизолирующей тканью.The preheater is easy to remove and is installed along the guides in the form of angles welded to the support posts or outside directly to the bottom of the tank, directly under the tank (that is, fits snugly on its bottom) in the area of the inlet pipe, in the space between the tank and the hydraulic pump below it . Both flexible metal hoses of the same type and all surfaces of a thermally insulated chamber of the said device, except for the upper one, facing the tank bottom and tightly adjacent to it, to exclude heat loss, burns to working persons and thermal effects on machine structural elements, must be insulated with cord and sheet asbestos, and also covered on top with fiberglass or other heat insulating fabric.
При использовании в качестве теплоносителя отработавших газов теплового двигателя постепенно наступает зарастание внутренней поверхности металлорукавов и теплоизолированной камеры твердыми частицами (сажа и др.), увеличение гидравлического сопротивления линии подачи теплоносителя, снижение коэффициента теплопередачи через стенку и потеря эффективности работы устройства.When using the heat engine exhaust gas as a heat carrier, the inner surface of the metal hoses and the heat-insulated chamber is gradually overgrown with solid particles (soot, etc.), the hydraulic resistance of the coolant supply line increases, the heat transfer coefficient through the wall decreases, and the device’s operating efficiency is lost.
Для периодической очистки внутренней поверхности стенок металлорукавов и теплоизолированной камеры от частиц несгоревшего топлива, при снятом с машины рассматриваемом устройстве, в состав проходящих через него отработавших газов вводится мелкодисперсная надперекись натрия NaO2, при этом происходит ее активная реакция с содержащейся в отработавших газах водой с выделением тепла по формуле:To periodically clean the inside of the walls of the metal hoses and the insulated chamber from particles of unburned fuel, when the device in question is removed from the machine, finely dispersed sodium superoxide NaO 2 is introduced into the composition of the exhaust gases passing through it, and its active reaction with water contained in the exhaust gases occurs heat according to the formula:
4NaO2+2H2O=4NaOH+3О2+44,76 ккал.4NaO 2 + 2H 2 O = 4NaOH + 3O 2 +44.76 kcal.
Выделившийся в процессе реакции кислород окисляет (дожигает) осевшую на внутренних стенках устройства сажу. Как показал эксперимент, при таком контакте NaO2 с частицами несгоревшего топлива в рубашке подогрева, изготовленной в форме металлической трубы, в ней периодически образуется факел пламени, частицы на стенках быстро сгорают и они очищаются.Oxygen released during the reaction oxidizes (burns) soot deposited on the inner walls of the device. As the experiment showed, with such contact of NaO 2 with particles of unburned fuel in a heating jacket made in the form of a metal pipe, a flame is periodically formed in it, particles on the walls quickly burn out and they are cleaned.
Подобный принцип действия теплоизолированной камеры устройства для подогрева может также быть приспособлен и применен для предпускового подогрева моторного масла в поддоне двигателя, что позволит решать проблему запуска машины при низких температурах воздуха в комплексе.A similar principle of operation of a thermally insulated chamber of a heating device can also be adapted and applied for prestarting heating of engine oil in the engine sump, which will solve the problem of starting the machine at low air temperatures in the complex.
Изобретение поясняется следующим чертежом, где на фиг.1 представлена схема предлагаемого устройства.The invention is illustrated by the following drawing, where figure 1 presents a diagram of the proposed device.
Устройство для предпускового подогрева гидравлического привода машины состоит из компрессора 1, подающего сжатый воздух в ресивер 2, снабженный штатным вентилем 3 и сообщающийся посредством дополнительного вентиля 4 с наджидкостной полостью изолированного от атмосферы на период пуска гидронасоса гидробака 5, давление воздуха Рв в которой контролируется посредством манометра 6. Днище гидробака дополнительно снабжено двумя горизонтальными направляющими 7 в форме уголков, по которым, непосредственно под днищем гидробака, в районе впускного патрубка 8 гидронасоса 9, устанавливается теплоизолированная камера 10 заявляемого устройства. Она плотно прилегает своей верхней металлической поверхностью без теплоизоляции снаружи к днищу гидробака в пространстве между гидробаком и находящимся непосредственно под ним (или рядом с ним) гидронасосом и занимает место от края днища гидробака до впускного патрубка гидронасоса. При запуске гидронасос подает рабочую жидкость в гидросистему машины по отводу 11. Механический привод гидронасоса осуществляется от теплового двигателя 12 с возможностью включения или отключения гидронасоса специальной муфтой. Выпускной трубопровод теплового двигателя сообщен посредством двухходового крана управления 13 с атмосферой или с впускным гибким теплоизолированным металлорукавом 14, плотно соединенным с входным патрубком теплоизолированной камеры устройства. Выходной патрубок теплоизолированной камеры соединен с выпускным гибким теплоизолированным металлорукавом 15, имеющим возможность связи с атмосферой. Температура рабочей жидкости в нижней части гидробака контролируется термометром 16.Device for preheating a hydraulic drive machine consists of a compressor 1 supplying pressurized air into the
Конструкция теплоизолированной камеры предлагаемого устройства изображена на фиг.2 (затемнены теплоизолированные поверхности).The design of the insulated chamber of the proposed device is shown in figure 2 (dark insulated surface).
Теплоизолированная камера состоит из полого короба 17 с однотипными, также теплоизолированными, входным 18 и выходным 20 патрубками, служащими для последующего подсоединения к ним гибких однотипных впускного и выпускного теплоизолированных металлорукавов (на фиг.2 не показаны). Верхняя металлическая теплоизлучающая поверхность 19 (без теплоизоляции) теплоизолированной камеры служит для передачи тепловой энергии днищу гидробака в районе впускного патрубка гидронасоса. Одновременно, выступающая за края теплоизолированной камеры, часть этой поверхности сопрягается с направляющими уголками днища гидробака и служит для удержания заявляемого устройства для предпускового подогрева под днищем гидробака на этих направляющих.The heat-insulated chamber consists of a
Устройство для предпускового подогрева гидравлического привода машины работает следующим образом. При низкой температуре окружающего воздуха перед пуском гидронасоса 9 производится предварительный наружный прогрев нижних слоев рабочей жидкости через днище гидробака 5 в районе впускного патрубка 8 гидронасоса 9 посредством предлагаемого устройства. Для этого отработавшие газы (ОГ) от теплового двигателя 12 подаются через двухходовой кран 13 во впускной гибкий теплоизолированный металлорукав 14, соединенный с входным патрубком 18 предварительно установленной по направляющим 7 под днищем гидробака теплоизолированной камеры 10. Тепло передается от верхней металлической поверхности 19 (без теплоизоляции) теплоизолированной камеры 10 через днище гидробака 5 нижним слоям рабочей жидкости, затем в результате конвекции поднимается к верхним слоям рабочей жидкости. Отработавшие газы, проходя через теплоизолированную камеру 10, отводятся по выпускному металлорукаву 15 в атмосферу. По мере прогрева рабочей жидкости в районе впускного патрубка 8 гидронасоса 9, оцениваемого по показанию термометра 16, в наджидкостную полость изолированного от атмосферы на период пуска гидронасоса гидробака 5 посредством дополнительного вентиля 4 от ресивера 2 подается расчетное избыточное давление воздуха, величина которого регулируется вентилями 3, 4.A device for preheating the hydraulic drive of the machine operates as follows. At a low ambient temperature before starting the
Предлагаемая схема устройства позволяет значительно упростить конструкцию и работу, как следствие - повысить надежность, снизить расходы на изготовление и эксплуатацию, а также расширить диапазон использования применительно к гидросистемам разномарочных машин, в том числе используя названное устройство для подогрева масла в картерах двигателя внутреннего сгорания и трансмиссии машин (в коробках передач, ведущих мостах, бортовых редукторах и т.д.) при низких температурах воздуха.The proposed circuit of the device can significantly simplify the design and operation, as a result - increase reliability, reduce manufacturing and operating costs, as well as expand the range of use for hydraulic systems of non-branded machines, including using the named device for heating oil in the crankcase of an internal combustion engine and transmission machines (in gearboxes, drive axles, final drives, etc.) at low air temperatures.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009139888/03A RU2432434C2 (en) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Prestarting heater of machine hydraulic drive and method of its cleaning of incomplete fuel combustion solid products |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009139888/03A RU2432434C2 (en) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Prestarting heater of machine hydraulic drive and method of its cleaning of incomplete fuel combustion solid products |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009139888A RU2009139888A (en) | 2011-05-10 |
| RU2432434C2 true RU2432434C2 (en) | 2011-10-27 |
Family
ID=44732165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009139888/03A RU2432434C2 (en) | 2009-10-28 | 2009-10-28 | Prestarting heater of machine hydraulic drive and method of its cleaning of incomplete fuel combustion solid products |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2432434C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2600657C2 (en) * | 2015-03-03 | 2016-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Device for accelerated heating of positive displacement hydraulic drive of building machines |
| RU2622601C1 (en) * | 2016-04-11 | 2017-06-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Device for heating up of the hydraulic motor and special equipment |
-
2009
- 2009-10-28 RU RU2009139888/03A patent/RU2432434C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2600657C2 (en) * | 2015-03-03 | 2016-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Device for accelerated heating of positive displacement hydraulic drive of building machines |
| RU2622601C1 (en) * | 2016-04-11 | 2017-06-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тюменский индустриальный университет" (ТИУ) | Device for heating up of the hydraulic motor and special equipment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009139888A (en) | 2011-05-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102072062B (en) | Low-temperature preheating device used for motor vehicle | |
| RU2432434C2 (en) | Prestarting heater of machine hydraulic drive and method of its cleaning of incomplete fuel combustion solid products | |
| US20140174691A1 (en) | Self-Contained Flameless Fluid Heating System | |
| RU2315190C1 (en) | Power unit to drive high-pressure pump | |
| CA2437181A1 (en) | Flameless boiler | |
| US11274883B2 (en) | Flameless glycol heater | |
| CN201162525Y (en) | Multifunctional oil storage apparatus for oil well | |
| RU92934U1 (en) | UNIT OF FUEL GAS PREPARATION UNIT | |
| CN109505562A (en) | A kind of well-washing wax-cleaning vehicle and its application method | |
| US11434805B2 (en) | Flameless fluid heater | |
| CN202451233U (en) | Oil-liquid intelligent heating device for vehicle | |
| CN101852162A (en) | Volatilization parking heater | |
| CN201059549Y (en) | Internal-burning type combusting device | |
| RU2577916C1 (en) | System of heating and keeping of optimal temperatures of working liquids and oils in plants of self-propelled machines | |
| RU2478824C2 (en) | Device with electronic control for steam heating of oil casing of internal combustion engine, gear box, axles of automobile | |
| RU187879U1 (en) | AUTOMATIC SYSTEM FOR MAINTENANCE OF THE START-UP TEMPERATURE MODE, HEATING AND EMERGENCY START OF THE VEHICLE DIESEL ENGINE | |
| RU188499U1 (en) | THERMAL ACCUMULATOR FOR REDUCERS, TRANSMISSION UNITS FOR CARS, TRACTORS, SPECIALIZED EQUIPMENT | |
| RU2143078C1 (en) | Internal combustion engine and hydroelectric plant | |
| RU2615301C2 (en) | Multi-operated heat generator | |
| RU2665577C1 (en) | Rod for heating engine and hydraulic tank with gas | |
| CN201125823Y (en) | Multifunctional liquid heater | |
| RU2022814C1 (en) | Device for maintaining air-cooled internal combustion engine is in functioning state during winter | |
| CN216550289U (en) | Double-layer oil sludge cracking furnace for continuous production | |
| RU2311543C1 (en) | Steam engine | |
| RU72307U1 (en) | INSTALLATION STEAM MOBILE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20121029 |