Гидробак

(21) 2913144/25)М. Кл. 15 В жатву стаенный камнт СССР 3) Приоритепубликован Дата опубликования описания 07,04,8 72) И. Орел, А,С. Соловье Федоров Авторы зобретения(54) ГИДРОБА и илизароцессе машин и телями дейст ва честве резервуара для хранения и олаждения рабочей жидкости,Наиболее близким к изобретениюявляется гидробак, содержащий цилиндрический корпус с крышками итопатрубками подвода и отвода рабочейсреды, размещенную в корпусе герметичную поперечную перегородку," разделитель в виде штока, подвижно ус-.тановленного в перегородке, и порш 15ня, закрепленного на его корпусе;образующих по одну сторону от пере"городки разделенные поршнем расходную и приводную полости, а подругую сторону перегородки - допол 20нительную полость и систему привода,сообщенную с приводной полостью).11,Недостатком его является невозможность использования для замкну" Изобретение относитс системам закрытого типа оборудования с гидродви возвратно-поступательно вия и может быть исполь 04. 82. Бюллетень МЬ 13 тых гидросистем, например утции тепла, выделяющегося в ициркуляции жидкости,Цель изобретения - повышение КПДпутем утилизации тепла, выделяющегося в процессе циркуляции жидкости,фУкаэанная цель достигается тем,что"на другом конце штока установлен дополнительный поршень с образованием дополнительной штоковойполости, патрубок подвода рабочейсреды снабжен эжектором, системапривода выполнена в виде теплообменника, когорый установлен в расходной полости и выполнен в видеподсоединенной к патрубку подводарабочей среды центральной трубы скожухом, образующими совместно полость теплообменника с залитой внее легкокипящей жидкостью, например аммиаком, связь теплообменникас приводной полостью выполнена ввиде двух параллельных газовых ма30 3 91857 гистралей, первая из которых снаб. жена обратным клапаном, а вторая - двумя обратными клапанами и расположенным между ними конденсатором и подключена одним концом между обратным клапаном первой магистрали и приводной полостью, а другим - к теплообменнику ниже уровня легко- кипящей жидкости, при этом обе дополнительные полости снабжены дре О нажными магистралями с обратными клапанами и опущенными в них жидкостными дренажными трубками с обратными клапанами, причем каждая дренажная магистраль и трубка под ключены к эжектору.Кроме того, с целью повышения надежности работы в условиях переменного расхода жидкости, на концах дренажных трубок установлены поп- щ лавковые затворы, каждый из которых выполнен в виде скользящего по трубке поплавка с закрепленным на нем плоским магнитом, взаимодействующим с магнитовосприимчивым концом дренаж ной трубки, изсгнутой навстречу поп" лавку.На Фиг,1 изображено устройство гидробака, общая схема; на фиг. 2 - устройство одного из поплавковых затворов; на фиг. 3 - устройство уплотнения поршневого разделителя;Гидробак содержит (фиг.1) цилиндрический корпус 1 с крышками 2 и 3. С насосом (не показан) соединена расходная полость 4, В перегородке 5 подвижно установлен шток 6,на концах которого размещен поршень 7 и дополнительный поршень 8. Между поршнем 7 и перегородкой 5 имеется приводная полость 9, а между дополнительным поршнем 8 и перегородкой 5 размещается дополнительная што.- ковая полость 10. По другую сторону дополнительного поршня 8 размещается дополнительная полость 11. В расходной полости 4 установлен теплообменник 12 с полостью 13, залитой легкокипящей жидкостью, например аммиаком. Полость 13 образована о наружным кожухом 14 и центральной трубой 15, на наружном конце 16 которой установлен эжектор 17, присоединенный к патрубку подвода рабочей среды (не обозначен). Полость 13 55 соединена газовой магистралью 18 с обратным клапаном 19 с приводной полостью 9, В газовую магистраль 8 418 вмонтирована вторая газовая магистраль 20, которая выведена под уровень жидкости в полости 13 и снабжена двумя обратными клапанами 21 и 22 с конденсатором 23 между ними. При этом дополнительная штоковая полость 10 и дополнительная полость 11 в нижней части снабжены дренажными магистралями 24 и 25 с обратными клапанами 26 и 27 соответственно, а также опущенными в эти же полости жидкостными дренажными трубками 28 и 29 с обратными клапанами 30 и 31. Каждая дренажная трубка 28 и 29 с помощью магистрали 32 подключена к эжектору 17. На концах дренажных трубок 28 и 29 установлены поплавковые затворы (Фиг. 2).Последние выполнены в виде скользящего по дренажной трубке 28 или 29 поплавка 33 или 34 с укрепленным на его торце плоским магнитом 35. Концы дренажных трубок изготовлены из магнитовосприимчивого мзтериала и изогнуты навстречу поплавку 33 или 34. Дренажные магистрали 24 и 25 соединены в гидролинию (не обозначена), которая имеет ответвление 36 к эжектору 17 и другое ответвление (также не обозначено) с обратным клапаном 37. Уплотнение каждого поршня 7 и 8 (Фиг,3) заключено между торцовыми стенками 38 и 39, закрепленными болтами 40, и выполнено в виде кольцевого надуваемого газом баллона 41, контактирующего наружной поверхностью с внутренней поверхностью корпуса 1., Расходная полость 4 соединена с насосом откачки рабочей среды (не показан) с помощью патрубка отвода 42.Гидробак работает следующим образом,В начальный момент расходная полость 4 полностью заполнена рабочей жидкостью, а приводная полость9 находится под давлением насыщенных паров аммиака, соответствующимтемпературе окружающего воздуха,Приэтом уровень жидкости в дополнительных полостях 10 и 11 устанавливается минимальным, а поплавковые затворы 33 и 34 закрыты. Гидробак устанавливается например, насамоходной машине (экскаваторе),Наряду с гидроцилиндрами экскаватора, ход поршней в которых явля918578 20 35 5ется наибольшим го сравнению с дру-гими типами машин, для его гидро- системы характерно наличие гидро- двигателей вращательного действия гидромсторов, Гидромоторы осуще ствляют привод хода (мотор-колеса) и поворот платформы. Начальному состоянию работы гидробака соответствует включение гидросистемы в работу в режиме хода, например, 10 для перемещения в забой. При работе гидромоторов количество жидкости, забираемой из расходной полости 4 и поступающей в нее со сливом,одинаково, при этом поршень 7 непод вижен. Внутренние утечки в гидро- распределителе и гидромоторах поступают по ответвлению 36 дренажной магистрали в эжектор 17 и возвращаются в гидробак (в расходную полость 4). При работе гидромоторов экскаватора рабочая жидкость нагревается, что вызывает нагрев и последующее кипение жид кости в полости 13 с увеличением 25в ней упругости насыщенных паров. С началом экскавации в работу еключаются гидроцилиндры экскаватора (не показаны), объем поршневых и штоковых полостей которых различен.При зо рабочих операциях (подъем стрелы, поворот рукоятки, набор грунта) заполняются поршневые полости цилиндров, что соответствует забору жидкости из гидробака; при вспомогательных (опускание стрелы, выгрузка грунта) - жидкостью заполняются меньшие по объему штоковые полости и излишек жидкости возвращается в гидробак. Первому положению соответствует перемещение поршня 7 вправо, второму - ялево (фиг.1). При перемещении поршня 7 ы,раео увеличива ется объем полости 9, что сопровождается падением давления и снижением температуры паров в полостях 9 и 13, Поскольку температура жидкой фазы в полости 13 при этом сохраняется неизменной, то по. отношению к пару с более низкой температурой жидкость оказывается в перегретом состоянии и еще: интенсивнее испаряется, в результате отбирается тепло от рабочей жидкости, например в расходной полости 4, Дополнительное количество пара направляется в приводную полость 9, способствуя вытеснению рабочей жидкости через патрубок отвода 42 на вход насоса. 6Когда поршень 7 перемещаетсявправо и обратный клапан 22 закрыт,цвижение пара из теплообменника 12через конденсатор 23 невозможно.Поступление пара из полости конденсатора 23 при падении давления в приводной полости 9 также невозможно, так как закрыт обратный клапан21. На современных экскаваторах установлены аксиально-плунжерные насосы с регулятором мощности. Процесс набора грунта требует наибольших усилий, при этом для обеспеченияпостоянства мощности регулятор уменьшает подачу. Меньшей подаче соответствует малый слив, При этом скоростной напор становится недостаточными утечки не отсасываются эжектором 1.7, Одновременно с перемещением поршня 7.вправо. на такую же величину смещается дополнительныйпоршень 8. Объем дополнительной што.ковой полости:;1,0 уменьшится, а дополнительной полости 11 увеличится.Уменьшению объема дополнительнойштоковой полости 10 соответствуетувеличение в ней уровня жидкости.При этом всплывает поплавок 33, ажидкость из дополнительной штокоеойполости 10 под действием возросшегодавления в газовой подушке этойполости через обратный клапан 30по магистрали 32 направляется вэжектор 17 и таким образом подается в расходную полость 4. С увеличением объема дополнительной полости 11 давление в ней уменьшается и тогда утечки по дренажноймагистрали 25 через обратные клапаны 27 и 37 направятся в дополнительную полость 11, Из-за увеличивающегося уровня жидкости в последнейпроисходит всплытие поплавка 34,Назначение поплавковых затворов состоит в исключении подсосагаза в систему. При благоприятном1спивном потоке эжектором 17 откачивается основная часть жидкости издополнительных, полостей 10 и 11.С понижением уровня жидкости поплавки 33 и 34 опускаются, магнит35 притягивается к торцу дренажнойтрубки 28 или 29, герметизируя проходные отверстия. При стабильномобъеме утечек они подаются по от-.ветвлению 36 гидролинии непосредственно в эжектор 17,При выполнении вспомогательных918578 35 с лости гидроцилиндров механизмов экскаватора и рабочая жидкость из поршневых полостей этих гидроцилиндров поступает в полость 4 в большем объеме, чем забирает из нее насос. Рабочая жидкость, как и в первом случае, протекает по центральной трубе 15 и омывает снаружи теплообменник 12. Такая циркуляция способствует лучшему теплообмену между рабочей жидкостью и жидкостью в полости 13, Скоростной напор рабочей жидкости, получаемый при вспомогательных операциях за счет потенциальной энергии поднятого на определенную высоту рабочего оборудования, преобразуется в статическое давление рабочей жидкости, действующее на поршень 7, Под действием этого давления поршень 7 смещается влево (фиг.1), вытесняя пары теплоносителя из полости 9. Обратный клапан 19 при этом закрывается и пары через обратный клапан 21 направляются в конденсатор 23, При сжатии в конденсаторе 23 пары теплоносителя, отдавая тепло окружающему воздуху, приходят в жидкое состояние и в таком виде поступают в теплообменник 12. При перемещении поршня 7 влево давление газа в дополнительной полости 11 увеличивается,обратный клапан 27 закрывается, а утечки из дополнительной полости 11 через обратный клапан 31 по магистрали 32 поступают в эжектор 17 и далее в расходную полость 4. При понижении давления в дополнительной штоковой полости 10 утечки из гидро- системы частично поступают в эжектор 17 и частично через обратный клапан 26 в дополнительную штоковую полость 10.При многократном повторении рабочих операций осуществляется отбор тепла от рабочей жидкости (охлаждение), преобразование тепла в давление паров теплоносителя, производство за счет этого внсешней полезной работы по перекачке рабочей жидкости из расходной полости 4 на вход насоса и возврат в нее утечек из дополниульных полостей 10 и 11, В данном устройстве с поочередно изменяемым объемом полостей обеспечивается периодический отбор и возврат утечек в расходную полость 4 без опасного повышения давления в магистралях за обратными клапанами 26 и27, из-за чего возможен выход гидроагрегатов экскаватора из строя.В гидросистемах с гидробакамй известных конструкций охлаждение жидкости осуществляется, как правило,в радиаторах с принудительным обдувом от двигателя базовой машины.Приэтом на прокачку жидкости через ра 1 о диатор расходуется мощность насоса,а на привод вентилятора - мощностьдвигателя, что усложняет кинематическую схему. При использованиигидробака по данному изобретению 15 затраты мощности на привод системыохлаждения отсутствуют, так какгидросистема в одном случае действу.ет за.счет бросового тепла рабочейжидкости, а во втором (при прокачке 2 о паров теплоносителя) - эа счет запасенной энергии поднятого рабочегооборудования. Снижение затрат мощности на привод вентилятора обуславливает повышение общего КПД гид росистемы.Отсутствие связей с двигателемделает систему охлаждения с предлагаемым гидробаком автономной и универсальной, пригодной, например,для зо экскаваторов с гусеничной ходовойчастью, не имеющих тормозной пневмосистемы. Формула изобретения 1. Гидробак, содержащий цилиндрический корпус с крышками и патруб"ками подвода и .отвода рабочей 4 о среды, размещенную в корпусе герметичную поперечную перегородку,разделитель в виде штока, подвижно установленного в перегородке, и поршня, закрепленного на его конце,образующих по одну сторону от перегородки разделенные поршнем расходную и приводную полости, а по другую сторону перегородки - дополнительную полость и систему привода, 50сообщенную с приводной полостью,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения КПД путем утилизации тепла, выделяющегося в процессе циркуляции жидкости, на другом конце штока установлен дополнительный поршень с образованиемдополнительной штоковой полости,па 1 рубок подвода рабочей среды снабжен эжактором, система привода выполнена в виде теплообменника, который установлен в расходной полостии выполнен в виде подсоединенной кпатрубку подвода рабочей средыцентральной трубы с кожухом, образующими совместно полость теплообменника с залитой в нее легкокипящейжидкостью, например аммиаком,связьтеплообменника с приводной полостьювыполнена в виде двух параллельныхгазовых магистралей, первая иэ которых снабжена обратным клапаном,а вторая - двумя обратными клапанами и расположенными между нимиконденсатором и подключена однимконцом между обратным клапаном первой магистрали и приводной полостью,а другим - к теплообменнику нижеуровня легкокипящей жидкости, приэтом обе дополнительные полостиснабжены дренажными магистралями с 8578 10обратными клапанами и опущенными вних жидкостными дренажными трубкамис обратными клапанами, причем каждая дренажная магистраль и трубка% подключены к эжектору.2.Гидробак по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повыщения надежности работы в условияхпеременного расхода жидкости, наО концах дренажных трубок установленыпоплавковые затворы, каждый иэ которых выполнен в виде скользящего потрубке поплавка с закрепленным нанем плоским магнитом, вэаимодействую 1% щим с магнитовосприимчивым концомдренажной трубки, изогнутой навстречу поплавку,Источники информации,принятые во внимание при экспертизего 1. Патент США Ь.39 О 8936,кл. 244-117 А, опублик. 1975918570 Составитель В Техред А, Ач хадзе едактор Л. Аврамен орректор С. Шекмар аказ 2 Тираж 730 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раущская наб., д.