Силовая установка машины

(54 (5 в га Це ци вэ о Г судАРс 1 ВезнОе пАТГ 1 тнВ дОмстВО сссРГ СПАТЕНт СССР)) Конструкторское бюроПрои ного обьединения "Кировский за) Тараканов Н.Д. и Овчинников В ксная механизация спасательньожных аварийно-спасательных Энергоатомиздат, 1984, с,23-31 Там же, с.32-33,СИЛОВАЯ УСТАНОВКА МАШИНЫ Изобретение может быть использовано истемах утилизации энергии выпускных ов и для уменьшения их токсичности. ь изобретения - повышение эксплуатанных качеств силовой установки, Силоустановка содержит тепловой двигатель епловой аккумулятор 2, охладитель-нейлизатор З,отработавших газов контакто типа с встроенным сепаратором 1 с Р 02 б 5/00, Р 01 М 3 капельной влаги, смеситель 4, регулятор 5 подачи кислорода, кислородный редуктор 6, емкость 7 с запасом газообразного кислорода, Силовая установка также включает насосы 8 и 9, фильтр 10 жидкого регенерируемого химического поглотителя (РХП), охладитель 11 РХП в виде рекуперативного теплообменника и радиатора, емкость 12 с запасом РХП, регулятор 13 уровня РХП в охладителе нейтрализаторе 3, сепаратор 14, воздушный фильтр 15, глушитель 16, обратимую регулируемую гидромашину 17, кинематически связанную с валом двигателя 1, которая может работать как в режиме гидронасоса, так и в режйме гидромотора, гидрораспределитель 18, пневмогидроаккумулятор 19, фильтр 20 о жидкости, охладитель 21 жидкости, емкость 22 х,идкости, трехходовые запорные устройства 23, 24 и 25 и запорные устройства 26, 27, 28 и 29. Силовая установка обеспечивает возможность запуска от гидроаккумулятора и непродолжительную работу от гидродвиггтеля в аварийных условиях, 1 ил.,Изобретение относится к мэшиностроению и может быть использовано преимущественно в машинах, преднэзнэченных для выполнения разведывательных, восстановительных и спэсэтельных работ в чрезвычайных аварийных ситуациях (нэпример, при авариях нэ атомных станциях, химических предприятиях, в случае завалов и обвалов в карьерах, туннелях и штольнях, при взрывах нэ газо- и нефтепроводах, во время землетрясений, наводнений, пожаров и т.п.), временно ограничивающих или полностью исключэющих забор воздухэ из атмосферы и/или выброс в атмосферу отработавших газов (ОГ), Изобретение также может быть использовэно нэ мэшинэх, выполняющих плановые работы в условиях ограниченного обьемэ (в туннелях, в произыдственных помещениях и т,п.) или в условиях . недостаточной циркуляции окружающего воздуха, например, в глубо- ких карьерах.Известны сйловые установки машин, применяемых для проведейия восстановительных и аварийно-спэсэтельных работ. Такие силовые установки содержат тепловой двигатель (например, дизель) со штатными системами охлаждения, смазки, топливоподэчи, пуска, остэновэ, воздухозэбора и выпуска отработавших газов, э также механическую трансмиссию с муфтой сцепления, коробкой передач, реверсом, мулътипликэторэми и демультипликэторэми, распределительными механизмами, мехэнизмэми поворота, бортовыми редукторэми, тормозными устройствами, муфтами предельного- момента, валами и др. элементами. э также систему трубопроводов с зэпорными устройствами.Основным недостатком рассмотренных силовых установок являЕтся низкая надежность пуска и работы в экстремальных условиях, при пуске в холодное время года из-зэ резкого пэдейия емкости аккумуляторных батарей при работе с резкопеременнойнагрузкой и частыми перегрузками с внезэпной остановкой двигателя, приводящей к быстрому износу последнего; при работе в услбвиях, временно ограничивающих или полностью исключающих забор воздуха из атмосферы и/или выброс ватмосферу ОГ.Известна также силовая установка, принятая зэ прототип предложенного технического решения. Указанная силовая установка-прототип содеркит тепловой .двигатель со штатными системами охлаждения, смазки, топливоподачи, пуска и остэновэ двигателя, воздушный фильтр, глушитель, гидравлическую трансмиссию с гйдронэсосом, кинемэтически связанным с50 стемэ прокачки жидкого регенерирующегохимического поглотителя.выполненэ в виде замкнутого контура, вкл очающего последовательно установленные емкость запаса поглотителя. подающий насос, нагнетающий пэтрубок которого снабжен нэ выходе вторым трехходовым краном, один выход которого подключен к жидкостной полости теплового эккумуляторэ, э второй выход связан с охлэдителем-нейтрэлизэтором, в котором установлен регулятор уровня подвигателем, гидрорэспределителем, бакомгидрожидкости с фильтром, охлэдителемгидрожидкости, гидравлическими исполнительными механизмами (гидроцилиндрэми5 и гидромоторэми), э также систему трубопроводов с зэпорными устройствами.Основным недостатком прототипа является низкая надежность пуска двигателя иработы его в перечисленных выше экстре"0 мэльных условиях,Целью изобретения является повь 1 шение эксплуатационных качеств силовой ус-:тановки.Цель достигается благодаря тому, что15 устэновкэ снабжена тепловым аккумулятором, охлэдителем-нейтрэлизэтором ОГ совстроенным отделителем кэпельной влаги,емкостью зэпэсэ кислородэ с регуляторомего подачи, кислородным редуктором, сис 20 темой прокачки жидкостного регенерируемого химического поглотителя, тремятрехходовыми кранами, зэпорными устройствами. смесителем и регулятором уровняпоглотителя и рециркуляционным каналом,25 причем первое запорное устройство установлено в выпускном коллекторе и разделяетего нэ двэ участка. рециркуляционный кэнэл подключен к первому участку выпускного коллектора до первого запорногоЗ 0 устройства по ходу выпускаемых газов, подсоедйнен к смесителю и снэбжен отводнымпэтрубком, в котором установлено запорное устройство и который подключен к входу глушителя, тепловой аккумуляторЗ 5 выполнен с газовой и жидкостной полостями и установлен газовой полостью врециркуляционном канале между выпуск ным коллектором и отводным пэтрубком,охлэдитель-нейтрэлизэтор отработавших40 газов устоновлен в рециркуляционном канале после отводного пэтрубкэ, первый трехходовой кран установлен врециркуляционном кэнэле нэ входе в смеситель и сообщен с впускным каналом, смеси"5 тель установлен нэ входе во впускнойтрубопровод и сообщен каналом подачикислорода с установленными в нем третьимзапорным устройством и кислородным редуктором с емкостью зэпэсэ кислорода, сиг отителя и который выполнен с двумя труопроводами слива поглотителя, первый из оторых подключен к жидкостной полости еплового аккумулятора и связан с входом епаратора, выход которо о сообщен с перым входом третьего трехходового крана, а торой трубопровод слива поглотителя подлючен к охладителю-нейтрализатору и свяан с входом откачивающего насоса, выход оторого сообщен каналом, в котором устаовлен фильтр поглотителя, со вторым вхоом третьего трехходового крана, выход оследнего связан трубопроводом с устаовленным в нем охладителем поглотителя емкостью запаса поглотителя и нагнетаюий патрубок подающего насоса сообщен ерепускным каналом с установленным в ем четвертым запорным органом с выхоом третьего трехходового крана. При этом становка снабжена пневмогидроаккумуляором, подключенным к гидрораспределиелю, и гидронасос выполнен в виде братимой гидромашины.Сущность изобретения поясняетсяринципиальной схемой силовой установи, представленной на чертеже.Силовая установка содержит тепловойвигатель 1, тепловой аккумулятор 2 (наприер, на основе фазового перехода твердоевещество - жидкость), охладитель-нейтраизатор 3 отработавших газов (ОГ) контактного типа с встроенным сепаратором капельной влаги, смеситель 4, регулятор 5 подачи кислорода, кислородный редуктор 6, емкость 7 с запасом газообразного кислорода, При этом следует заметить, что в качестве источника кислорода может быть использован жидкий кислород или твердый кислородосодержащий продукт, например МаС 10 з. Силовая установка включает также насосы 8 и 9, фильтр жидкого регенерируемого химического поглотителя (РХП) 10(в качестве РХП может быть использован водный раствор моноэтаноламина МЗА), охладитель РХП 11 в виде рекуперативного теплообменника или радиатора, емкость 12 с запасом РХП, регулятор 13 уровня РХП в ,охладителе-нейтрализаторе 3, сепаратор , 14, воздушный фильтр 15, глушитель 16, обратимую регулируемую гидромашниу 17, кинематически связанную с валом двигателя 1, которая может работать, как в режиме гидронасоса. так и в режиме гидромотора, гидрораспределител ь 18, и невмогидроаккумулятор 19, фильтр 20 гидрожидкости, охладитель 21 гидрожидкости в виде, например, рекуперативного теплообмонника или радиатораа, емкость 22 для гидрожидкости,трехходовые запорные устройства 23, 24 и 25, запорные устройства 26, 27, 28 и 29.50 55 пульт установки по замкнутому циклу,2, Режим работы по открытому циклу, В этом случае забор воздуха осуществляется из атмосферы, а ОГ выбрасываюся в окружающую среду, Забор воздуха осуществляется через воздушный фильтр 15, трехходовое запорное устройства 25 и смеситель 4, При этом запорное устройство 29 закрыто, а выброс отработавших газов происходит либо через запорное устройство 26 и глушитель 16, либо через -пл", н аккуму 5 10 15 2025303540 Силовая установка мацкины для прове. дения аварийно-спасательных работ может функционировать в нескольких режимах,Наибольший интерес представляют; режим пуска, режим работы по открыл ому циклу, режим работы по замкнутому циклу, режим регенерации РХП. режим работы с рециркуляцией ОГ по полузамкнутому циклу, режим работы по открытому циклу с кислородным обогащением всасываемого воздуха, режим перегрузки теплового двигателя, режим движения машины при отключенном тепловом двигателе.Работа силовой установки на каждом из указанных режимов ссстоит в следующем,1, Режим пуска, Раскрутка вала теплового двигателя, например дизеля 1, в режиме нормального технологического пуска осуществляется штатной системой (стартером от аккумуляторной батареи, сжатым возду хом и т,п.). В случае выхода ее из строя и и в условиях низких темпер:тур, когдамкость аккумуляторной. батареи резко и дает, возможен пуск двигателя отпневмогидроаккумулятора 19. При этом гидрораспределитель 18 по команде от оператора обеспе:ивает подачу гидрожид.ости под высокил:. цавлением из пневл огидроаккумулятора 19 на регулируемую обратимую гидромашину 17, работающую в этом случаев качестве гидромотора Гдромашина 17 раскручивает вал двигатля 1, обеспечивая его пуск. Отработавшая, и рожидкость сливается в емкость 22,При наличии свобсдного забора воздуха из атмосферы и выг уска ОГ в атмосферу пуск установки обесп чивается следующим образом,Запорные устро ства 27 и 29 закрыты,запорное устройство 25 открыто, трехходовсе запорное устройство 25 обеспечивает сообщение всасывающей системы двигателя через смеситель 4 и воздушный фильтр 15 с а мосферой, В;ачестве рабочего теладвига,еля при гуске с полной изоляцией газоьоздушных трактов от атмосферы используются о:,лажденные, очищенные и нейтрализованные от СО 2 ОГ, обогащенные кислородом в смесителе 4, Обеспечиваетсялятор 2, запорное устройство 27 и глушитель 16. Подача ОГ через тепловой аккумулятор 2 выполняется лишь тогда, когда осуществляется режим регенерации РХП. Двигатель 1 работает нэ привод регулируе мой гидромашины 17, функционирующей в режиме гидронасоса, Гидрожидкость из емкости 22 посредством гидромэшины 17 через гидрораспределитель 18 подается к гидравлическим исполнительным механиз мам, управляющим ходовой частью (мотор- колесами) ирабочими орудиями (бульдозерным отвалом, экскаваторной лопатой, крановым оборудованием, компрессором, водяным насосом, 15 гидроинструментом и т,д.), входящими в состав машины для проведения аварийно-спасательных работ. Отработавшая гидрожидкость после гидравлических исполнительных механизмов через фильтр 20 20 и охладитель 21 сливается в емкость 22. Одновременно (как правило при работе двигателя на частичных режимах) происходит подзарядка пневмогидроаккумулятора 19 посредством гидрораспределителя 18. 253, Режим работы по замкнутому циклу. Работа двигателя в рассматриваемом режиме происходит при полной изоляции газо- воздушных трактов от атмосферы, При этом высокотемпературные ОГ, образующиеся 30 при сгорании топлива в двигателе 1,направляются в тепловой аккумулятор 2, где происходит их охлаждение путем передачи энергии теплоаккумулирующему веществу (например, звтектической смеси с темпера турой плавления 140 С. в составе: 63,9 мас АСз, 5,1 мас.% ГеСэ и 31 мас.% йаО), а затем в охлэдитель-нейтрализатор 3 контактного типа со встроенным сепаратором кап е л ь н о й в л .а г и , В 40 охлэдителе-нейтрализаторе происходит комплексная обработка отработавших газов (окончательное охлаждение, очистка и удаление из них СО 2) РХП, например, водным раствором МЭА, Нейтрализованные и ч 5 очищенные ОГ через трехходовое запорное устройство 25 и смеситель 4, куда одновременно подается кислород из емкости 7(либо из сосуда с жидким кислородом, или из устройствадля получения кислорода изтвердо го кислородосодержащего продукта), через редуктор 6, открытое запорное устройство 29 и регулятор 5, обеспечивающий поддержание требуемой концентрации кислорода в образующейся газовой смеси, которая из 55 смесителя 4 направляется во всасывающую систему двигателя 1. РХП хранится в специал ьной секцион ной емкости 12. Во время работы установки РХП насосом 9 посредством трехходового запорного устройства 24 подается в охлэдитель-нейтрализатор 3, в котором происходит охлаждение ОГ и поглощение содержащейся в них СО. Далее образовавшийся нагретый раствор откачивается насосом 8 через фильтр 10, регулятор 13 уровня, трехходовое устройство 23 и охладитель (радиатор) 11 в емкость 12, В фильтре 10 раствор очищается от механических включений (сажи, частиц окалины и т.д.) и смолистых веществ. Часть раствора через регулятор 13 перепускэется в охлэдительнейтралиэатор 3, в котором производится поддержание постоянного уровня РХП и интенсивное перемешивание раствора, что способствует повышению эффективности теплопередачи и химической абсорбции СОг, В охладителе 11 раствор охлаждается до температуры. обеспечивающей его последующее использование. Многократная циркуляция РХП в жидкостном контуре возможна за счет того, что нэсосом 9 в охлади- тель-нейтралзатор 3 подается значительно больше раствора, чем требуется для нейтрализации ОГ, Поэтому в отработавшем растворе остается некоторое количество свободного РХП, Количество подаваемого РХП в охладитель-нейтрэлизатор определяется условиями теплосьема.Запасы РХП и кислорода определяются временем работы двигателя по замкнутому циклу. Для повторного использования РХП (после насыщения СО) предусмотрена его регенерация. Гидравлическая система (система привода гидравлических исполнительных механизмов) функционирует также, как в период работы двигателя по открытому циклу,4. Режим регенерации РХП, Регенерация РХП производится в процессе работы установки по открытому циклу, При этом тоехходовое запорное устройство (ТЗУ) 24 переключается на подачу РХП из емкости 12 в тепловой аккумулятор 2, а ТЗУ 23 - нэ подачу из сепаратора 14 через охладитель 11 в емкость 12, Запорные устройства (ЗУ) 27, 28 и 29 закрыты, ЗУ 26 открыто, э ТЗУ 25 обеспечивает связь всасывающей системы двигателя 1 через смеситель 4 и воздушный фильтр 15 с атмосферой,Процесс регенерации осуществляется следующим образом.РХП, насыщенный СО 2, из емкости,9 через ТЗУ 24 подается в тепловой аккумулятор 2. э затем в сепаратор 14. где происходит отделение СО от раствора. Далее гаэ выбрасывается в атмосферу. а раствор через ТЗУ 28 и охладитель 11 сливается в емкость 12. В случае, если теплоты аккумулятора 2 недостаточно для полной регенерации РХП, используется теплота ОГ(и ц 29 сь по гл ди ли ОГ ко бэ нл мо ОГ ЦИ ног 40 вигателя, работающего в режиме регенеации, Для этого открывается ЗУ 27 и закрыается ЗУ 26, Окончательное охлаждение ХП после регенерации осуществляется за чет многократной циркуляции его через ох адитель 11 при открытом ЗУ 28 и закрытых ля потока РХП ТЗУ 23 и 24.Частично регенерацию РХП можно прозводить при отключенном двигателе, используя для этого энергию, накопленную в 10 пневмогидроаккумуляторе 19. При этомедполагается, что привод насоса 9 и венлятора охладителя (оадиатора) 11 обеспеивается гидравлическими.полнительными механизмами (ГИМ). В 15 жиме регенерации РХП не исключается бота ГИМ привода ходовой части и оруй машины.5, Режим работы с рециркуляцией ОГ полузамкнутому циклу), 20 Работа установки по полузамкнутомуклу осуществляется при открытых ЗУ 26 и , закрытых ЗУ 27 и 28 и разобщении всавэющей системы двигателя с атмосферой ,редством ТЗУ 25. Нейтрализация ОГ(по щение из них СО.) может не произвоься, э жидкостной контур обеспечивает ь отвод тепла от рециркулируемой части . Поэтому в качестве рабочего тела в жидтном контуре может использоваться лю жидкость, в том числе вода и РХП, даже ыщеннэя СО 2.Г 1 ри работе установки по рассматриваеу режиму часть высокотемпературных через открытое ЗУ 26 и глушитель 16 35 расывается в атмосферу, а другая (рекулируемая) часть после последовательохлаждения в тепловом аккумуляторе Формула изобретения 1, Силовая установка машины, предназнач нной преимущественно для аварийновос тановительных и спасательных работ, сод ржащая тепловой двигатель, снабженный выпускным трубопроводом, подключенйым к последнему своим входом глуителя, и впускным трубопроводом, связан ьм при помощи впускного канала с воздушным ильт ом, и ги Ф дравлическую трэнмиссию, включающую установленные последовательно бэк с жидкостью, подключенн й к нему гидронэсос, кинематически связ нный с выходным валом теплового двиг теля, гидрораспределитель, гидравлическ е исполнительные механизмы, жидкостно фильтр, и охладитель жидкости,2 и охладителе-нейтрэлизэ 1 пр 3 обогащается кислородом в смесиеле 4 и подэЕтся во всасываощую систему теплового двигателя. Выброс части ОГ в атмосферу. э также отсутствие процесса нейтрализации (химическая абсорбция сопровождается выделением теплоты) снижает тепловую нагрузку на охладитель 11. Работа системы привода ГИМ соответствует режиму работы по открытому циклу (см. п.2).6, Режим работы по открытому циклу с кислородным обогащением всасываемого воздуха,Рассматриваемый режим может использоваться при работе установки при малом содержании кислорода в атмосфере (например, в зоне пожаров) и отличается от режима по открытому циклу (см.п.1) тем, что всасываемый из атмосферы воздух в смесителе 4 обогащается кислородом, поступающим из емкости 7 через редуктор 6, регулятор 5 и открытое ЗУ 29,7. Режим перегрузки тепловогодвигателя. Этот режим может быть использованпри выполнении энергоемких работ, В этом случае для привода ГИМ дополнительно используется энернергия пневмогидроаккумулятора 19.8, Режим движения, машины при отключенном (остановленном) тепловом двигателе. В случае отключения теплового двигателя вывод машины из опасной зоны осуществляется зэ счет энергии пневмогидроаккумулятора 19. При этом гидрожидкость из пневмогидроаккумулятора 19 под высоким давлением через гидрораспределитель 18 подается только нэ ГИМ, управляющие ходовой частью машины. образующие замкнутый контур циркуляции жидкости, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения эксплуатационных качеств, установка снабжена тепловым аккумулятором, охладителем-нейтрализатором отработавших газов с встроенным отделителем капельной влаги, емкостью запаса кислорода с регулятором его подачи, кислородным редуктором, системой прокачки жидкостного регенерируемого химического поглотителя, тремя трехходовыми кранами, запорными устройствами, смесителем и регулятором уровня поглотителя и рециркуляционным каналом, причем первое запорное устройство установлено в выпускном коллекторе и разделяет его на два участка, рециркуляционный канал подклюцен кФпервому участку выпускного коллектора до ,первого запорного устройства по ходу выпу,каемых газов, подсоединен к смесителю и снабжен отводным патрубком, в котором установлено второе запорное устройство и который подключен к входу глушителя, тепловой аккумулятор выполнен с газовой и жидкостной полостями и установлен газовой полостью в рециркуляционном канале между выпускным коллектором и отводным патрубком, охладитель-нейтрализатор отработавших газов установлен в рециркуляционном канале после отводного патрубка, первый трехходовой кран установлен в рециркуляционном канале на входе в смеси- тель и сообщен с впускным каналом, смеситель установлен на входе во впускной трубопровод и сообщен каналом подачи кислорода с установленными в нем третьим запорным устройством и кислородным редуктором, с емкостью запаса кислорода; система прокачки жидкого регенерирующего химического паглотителя выполнена в виде замкнутого контура, включающего последовательно установленные емкость запаса поглотителя, подающий насос, нагнетающий патрубок которого снабжен на выходе вторым трехходовым краном, один выход которого подключен к жидкостной полости теплового аккумулятора, а второй выход связан с охладителем-нейтрализатором, в котором установлен регулятор уровня поглотителя и который выполнен с двумя трубопроводами слива поглотителя, первый из которых подключен к жидкостной полости теплового аккумулятора и связан с входом сепаратора, выход которого сообщен с первым входом третьего трехходового крана, а второй трубопровод слива поглотителя подключен к охладителю-нейтрализатору и связан с входом откачивающего насоса, выход которого сообщен каналом, в котором установлен фильтр поглотителя, с вторым входом третьего трехходового крана, выход последнего связан трубопроводом с установленным в нем охладителем поглотителя, с емкостью запаса поглотителя; и нагнетающий патрубок подающего насоса сообщен перепускным каналом с установленным в нем четвертым запорным органом с выходом третьего трехходового крана.2, Установка по п,1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что она снабжена пневмогидроаккумулятором, подключенным к гидрораспределителю, и гидронасос выполнен в виде обратимой гидромашины.