RU2600657C2

RU2600657C2 - Device for accelerated heating of positive displacement hydraulic drive of building machines

Info

Publication number: RU2600657C2
Application number: RU2015107373/06A
Authority: RU
Inventors: Виталий Валерьевич Конев; Руслан Ильдусович Саудаханов; Денис Владимирович Райшев; Дмитрий Михайлович Бородин
Priority date: 2015-03-03
Filing date: 2015-03-03
Publication date: 2016-10-27
Also published as: RU2015107373A

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: invention relates to machine building, namely to hydraulic drive of lifting-transport, construction, machines and equipment and other special equipment, hydraulic drive of which is operated at negative temperatures. Proposed preheating device of hydraulic drive comprises hydraulic tank and gas heat carrier circulation circuit, connected to the outlet pipeline of internal combustion engine by means of three-way valve, wherein the device is equipped with electromagnets fitted on walls of the hydraulic tank and metal granules located in working fluid, on the inlet and drain pipes there mesh filters are fitted.

EFFECT: invention ensures reduction of time of heat preparation of the hydraulic drive, reduction of costs for heating of working liquid, extension of lifetime of elements of hydraulic system.

1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, а именно к гидроприводу подъемно-транспортных, строительных, дорожных машин и оборудования и другой специальной техники, гидропривод которой эксплуатируется в условиях отрицательных температур и вдали от стационарных баз.The invention relates to mechanical engineering, namely to a hydraulic drive of hoisting-and-transport, construction, road machines and equipment and other special equipment, the hydraulic actuator of which is operated at low temperatures and far from stationary bases.

Известна система предпусковой тепловой подготовки ДВС и гидропривода СДМ [Патент РФ №2258153, МПК F02N 17/06, опубл. 2005], состоящая из контура тепловой подготовки двигателя и контура тепловой подготовки гидропривода. Контур тепловой подготовки гидропривода включает в себя гидробак с теплообменником для разогрева масла, тепловой аккумулятор, насос гидрораспределитель, гидроцилиндр, причем штоковая и бесштоковая полости гидроцилиндра соединены дополнительной гидролинией с вентилем. Указанная особенность позволяет повысить скорость тепловой подготовки как двигателя машины, так и гидропривода после длительной стоянки в условиях низких температур окружающего воздуха. Технический результат реализуется путем прямого перетекания разогретой в гидробаке рабочей жидкости (от теплообменника и теплового аккумулятора) по дополнительной гидролинии, соединяющей штоковую и бесштоковую полости гидроцилиндра. Открытый вентиль дополнительной гидролинии позволяет разогретому маслу свободно перетекать по полостям гидроцилиндра, что сокращает время на разогрев элементов гидропривода.A known system of pre-launch thermal preparation of the internal combustion engine and the hydraulic drive SDM [RF Patent No. 2258153, IPC F02N 17/06, publ. 2005], consisting of a thermal preparation circuit for the engine and a thermal preparation circuit for the hydraulic drive. The thermal preparation circuit of the hydraulic actuator includes a hydraulic tank with a heat exchanger for heating oil, a heat accumulator, a hydraulic control valve, a hydraulic cylinder, and the rod and rodless cavities of the hydraulic cylinder are connected by an additional hydraulic line to the valve. This feature allows you to increase the speed of thermal preparation of both the engine of the machine and the hydraulic drive after prolonged parking at low ambient temperatures. The technical result is realized by direct overflow of a working fluid warmed up in a hydraulic tank (from a heat exchanger and a heat accumulator) through an additional hydraulic line connecting the rod and rodless cavities of the hydraulic cylinder. An open valve of the additional hydraulic line allows the heated oil to flow freely over the cavities of the hydraulic cylinder, which reduces the time for heating the hydraulic drive elements.

Недостатком указанной конструкции является необходимость прогрева всего объема рабочей жидкости в гидробаке, также наличие дополнительной, вынесенной на поверхность гидроцилиндра гидролинии с вентилем, что является как дополнительным гидравлическим сопротивлением, так и потребителем (рассеивателем) тепла разогретого масла.The disadvantage of this design is the need for heating the entire volume of the working fluid in the hydraulic tank, as well as the presence of an additional hydraulic line with a valve placed on the surface of the hydraulic cylinder, which is both an additional hydraulic resistance and a consumer (diffuser) of heat of the heated oil.

Известна система предпускового подогрева гидравлического привода СДМ [Патент РФ №2432434, МПК E02F 9/22, опубл. 2011], состоящая из контура циркуляции газового теплоносителя. Контур циркуляции газового теплоносителя включает в себя теплоизолированную камеру и гибкий теплоизолированный металлорукав, связанный 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, также в гидробаке установлен дополнительный вентиль, изолирующий на период зимнего пуска гидронасоса гидробак от атмосферы и ввернутый в резьбовое отверстие верхней его крышки, в наджидкостную полость гидробака от ресивера подведено расчетное избыточное давление воздуха. Указанная особенность 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. Технический результат реализуется путем протекания отработавших газов от теплового двигателя через двухходовой кран во впускной гибкий теплоизолированный металлорукав, соединенный с входным патрубком предварительно установленной по направляющим под днищем гидробака теплоизолированной камеры. Тепло передается от верхней металлической поверхности (без теплоизоляции) теплоизолированной камеры через днище гидробака нижним слоям рабочей жидкости, затем в результате конвекции поднимается к верхним слоям рабочей жидкости. Отработавшие газы, проходя через теплоизолированную камеру, отводятся по выпускному металлорукаву в атмосферу. По мере прогрева рабочей жидкости в районе впускного патрубка гидронасоса, оцениваемого по показанию термометра, в наджидкостную полость изолированного от атмосферы на период пуска гидронасоса гидробака посредством дополнительного вентиля от ресивера подается расчетное избыточное давление воздуха, величина которого регулируется вентилями.A known pre-heating system for the hydraulic drive SDM [RF Patent No. 2432434, IPC E02F 9/22, publ. 2011], consisting of a circulation of a gas coolant. The gas coolant circulation circuit includes 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 insulation, by means of special guides, outside on the surface of the bottom of the hydraulic tank in the region of the suction pipe of the hydraulic pump, also installed in the hydraulic tank additional valve isolating the hydraulic tank from the atmosphere for the winter start-up of the hydraulic pump and screwed into the thread ovoe its upper opening cap, in the cavity nadzhidkostnuyu hydraulic tank from the receiver is supplied with estimated excess air pressure. This feature allows you to significantly simplify the design and operation, as a result - increase reliability, reduce manufacturing and operating costs, as well as expand the range of use with regard to hydraulic systems of non-branded machines, including using the aforementioned device for heating oil in crankcase of internal combustion engine and transmission of cars (in gearboxes, drive axles, final drives, etc.) at low air temperatures. The technical result is realized by flowing exhaust gases from a heat engine through a two-way valve into an inlet flexible insulated metal hose connected to an inlet pipe pre-installed along the guides under the bottom of the tank of the insulated chamber. Heat is transferred from the upper metal surface (without thermal insulation) of the heat-insulated chamber through the bottom of the hydraulic tank to the lower layers of the working fluid, then as a result of convection it rises to the upper layers of the working fluid. Exhaust gases passing through a thermally insulated chamber are discharged into the atmosphere along the exhaust hose. As the working fluid warms up in the area of the inlet of the hydraulic pump, estimated by the thermometer, the calculated excess air pressure is supplied to the super-fluid cavity of the hydraulic tank isolated from the atmosphere for the period of starting the hydraulic pump of the tank, the value of which is regulated by the valves.

Недостатком указанной конструкции является низкая скорость прогрева рабочей жидкости в гидробаке.The disadvantage of this design is the low heating rate of the working fluid in the hydraulic tank.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является повышение скорости и уменьшение энергозатрат на разогрев гидропривода машин, работающих в полевых условиях при низких отрицательных температурах путем добавления металлических гранул в рабочую жидкость прогреваемого гидробака.The task to which the claimed technical solution is directed is to increase the speed and reduce energy consumption for heating the hydraulic drive of machines operating in the field at low negative temperatures by adding metal granules to the working fluid of a heated hydraulic tank.

Технический результат предлагаемой конструкции гидробака заключается в сокращении времени тепловой подготовки гидропривода строительно-дорожных машин и снижении энерго- и ресурсозатрат на разогрев рабочей жидкости, увеличение ресурса элементов гидросистемы.The technical result of the proposed design of the hydraulic tank is to reduce the time of thermal preparation of the hydraulic drive of construction road machines and reduce energy and resource costs for heating the working fluid, increasing the life of the hydraulic system elements.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве предпускового подогрева гидравлического привода машины, содержащем гидробак и контур циркуляции газового теплоносителя, связанный с выпускным трубопроводом ДВС посредством трехходового крана, особенностью является то, что устройство снабжено электромагнитами, установленными на стенках гидробака, и металлическими гранулами, находящимися в рабочей жидкости, на впускном и сливном патрубках установлены сетчатые фильтры.The specified technical result is achieved by the fact that in the device for preheating the hydraulic drive of the machine, containing a hydraulic tank and a circulation of a gas coolant connected to the exhaust pipe of the internal combustion engine through a three-way valve, the feature is that the device is equipped with electromagnets mounted on the walls of the hydraulic tank and metal granules, located in the working fluid, mesh filters are installed on the inlet and drain pipes.

Сокращение времени на тепловую подготовку гидросистемы достигается за счет увеличения коэффициента теплопроводности (передачи тепловой энергии) при нахождении металлических гранул в объеме рабочей жидкости. Снижение энерго- и ресурсозатрат на разогрев рабочей жидкости достигается за счет того, что металлические гранулы, находящиеся во внутреннем объеме гидробака, обладают большим коэффициентом теплопередачи (передачи тепловой энергии от металлических гранул к рабочей жидкости), что способствует более эффективному и быстрому прогреву рабочей жидкости. Увеличение ресурса элементов гидросистемы достигается за счет того, что на них снижается нагрузка, от вязкой, холодной рабочей жидкости, так как перед тем как пустить рабочую жидкость по элементам гидросистемы, она прогревается в гидробаке.Reducing the time for thermal preparation of the hydraulic system is achieved by increasing the coefficient of thermal conductivity (transfer of thermal energy) when the metal granules are in the volume of the working fluid. Reducing energy and resource costs for heating the working fluid is achieved due to the fact that the metal granules located in the internal volume of the tank have a high heat transfer coefficient (transfer of thermal energy from metal granules to the working fluid), which contributes to a more efficient and faster heating of the working fluid. An increase in the resource of the hydraulic system elements is achieved due to the fact that the load on them is reduced from a viscous, cold working fluid, since before warming up the working fluid along the hydraulic system elements, it warms up in the hydraulic tank.

На фигуре представлена гидравлическая схема гидробака в системе гидропривода.The figure shows the hydraulic circuit of the hydraulic tank in the hydraulic drive system.

Система прогрева гидропривода содержит гидробак 6, который оснащен теплообменником 8, электромагнитами 4 (которые установлены на стенках гидробака 6) и металлическими гранулами 5. В теплообменнике 8 имеются отверстия для входа и выхода выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания 1, которые соединены с выхлопной системой 2. Теплообменник 8 сообщен с выпускным трубопроводом 2 ДВС 1 посредством трехходового крана управления 3. На впускном 7 и сливном 9 патрубках установлены сетчатые фильтры 10.The heating system of the hydraulic actuator contains a hydraulic tank 6, which is equipped with a heat exchanger 8, electromagnets 4 (which are installed on the walls of the hydraulic tank 6) and metal granules 5. In the heat exchanger 8 there are openings for the inlet and outlet of the exhaust gases of the internal combustion engine 1, which are connected to the exhaust system 2. The heat exchanger 8 is in communication with the exhaust pipe 2 of the internal combustion engine 1 by means of a three-way control valve 3. On the inlet 7 and drain 9 nozzles, strainers 10 are installed.

Устройство для предпускового подогрева гидравлического привода машины работает следующим образом. После запуска ДВС 1 поток выхлопных газов направляется трехходовым краном 3 в теплообменник 8 гидробака 6. Вместе с этим включаются электромагниты 4, притягивая металлические гранулы 5. Позже электромагниты 4 начинают работать в импульсном режиме (попеременно включаясь и выключаясь с определенной частотой), таким образом металлические гранулы 5 будут поддерживаться в подвешенном состоянии в рабочей жидкости. После нагрева рабочей жидкости от теплообменника 8 электромагниты 4 начинают работать в постоянном режиме, притягивая металлические гранулы 5. Трехходовой кран 3 перекрывает доступ выхлопным газам в теплообменник 8 и направляет их по выпускному трубопроводу 2. Гидропривод начинает работать в обычном режиме.A device for preheating the hydraulic drive of the machine operates as follows. After starting the internal combustion engine 1, the exhaust gas flow is directed by a three-way valve 3 to the heat exchanger 8 of the hydraulic tank 6. Together with this, the electromagnets 4 are turned on, attracting the metal granules 5. Later, the electromagnets 4 begin to operate in a pulsed mode (switching on and off alternately with a certain frequency), thus metallic granules 5 will be suspended in the working fluid. After heating the working fluid from the heat exchanger 8, the electromagnets 4 begin to work in a constant mode, attracting metal granules 5. A three-way valve 3 blocks the access of exhaust gases to the heat exchanger 8 and directs them through the exhaust pipe 2. The hydraulic drive starts to work in normal mode.

Claims

A device for preheating the hydraulic drive of the machine, containing a hydraulic tank and a gas coolant circulation circuit connected to the exhaust pipe of the internal combustion engine via a three-way valve, characterized in that the device is equipped with electromagnets mounted on the walls of the hydraulic tank and metal granules located in the working fluid at the inlet and drain branch pipes installed mesh filters.