ЗЕРНОУБОРОЧНЫЙ КОМБАЙН Российский патент 1999 года по МПК A01D41/12 A62C3/07 

Изобретение относится к комбайностроению и может быть использовано для уменьшения потерь зерноуборочных комбайнов от пожаров.

Известны зерноуборочные комбайны, противопожарная безопасность которых обеспечивается размещаемыми на комбайне кожухами и щитками, предохраняющими нагретые до высоких температур выпускные коллекторы и выхлопные трубы двигателей от попадания соломистых продуктов и половы (см. кн. Скобелева О.В., Новосельцева Н.Г. Пожарная безопасность в сельском хозяйстве. - К.: Урожай, 1981, с. 94). Однако указанные устройства не обеспечивают требуемую степень пожарной безопасности, о чем свидетельствуют, в частности, сотни регистрируемых ежегодно в Англии пожаров на работающих в поле комбайнах (см. статью "Пожары на комбайнах" в Международном агропромышленном журнале. - 1991. - С. 46).

Наиболее близким аналогом заявляемого устройства, выбранным в качестве прототипа, является зерноуборочный комбайн, содержащий шасси, двигатель, топливный бак, кабину оператора, жатвенную часть, молотильно-сепарирующее устройство, бункер с выгрузным устройством, первичные средства пожаротушения в виде размещенных на нем емкостей с пожаротушащей жидкостью и устройством ее подачи в зону горения типа ручных огнетушителей, а также железные лопаты, швабры и кошмы, закрепленных таким образом, чтобы их можно было при необходимости снять (см. кн. Портнова М.Н. Зерновые комбайны. - М.: Высшая школа, 1971, с. 28).

Общими существенными признаками известного зерноуборочного комбайна и заявляемого технического решения являются шасси, двигатель, топливный бак, кабина оператора, жатвенная часть, молотильно-сепарирующее устройство, бункер с выгрузным устройством, емкость с пожаротушащей жидкостью и устройство для ее подачи в зону горения.

При возникновении пожара на зерноуборочном комбайне-прототипе его тушение осуществляется путем подачи в зону горения огнетушащей жидкости, содержащейся в ручном огнетушителе, а также забрасыванием последней землей с помощью лопаты и накрыва ее кошмой, что препятствует поступлению свежего воздуха в зону горения и дополнительно балластирует ее продуктами сгорания.

Однако вследствие невозможности одновременной подачи огнетушащей жидкости в различные зоны горения и потенциальные очаги воспламенения эффективность тушения пожара снижается. Указанное обстоятельство еще более усугубляется практической невозможностью подачи огнетушащей жидкости в замкнутое пространство, где расположено молотильно-сепарирующее устройство, характеризующееся значительной пожарной нагрузкой, образуемой грубым и мелким ворохом и наличием большого числа пожароопасных узлов в виде опор трения, быстровращающихся валов и т.п.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования зерноуборочного комбайна, в котором путем введения новых конструктивных элементов и связей между ними обеспечивается возможность одновременной подачи огнетушащей жидкости в зону горения и потенциальные очаги воспламенения, в том числе в замкнутое пространство, где расположено молотильно-сепарирующее устройство комбайна, что повысит эффективность тушения пожара.

Поставленная задача решается тем, что в зерноуборочном комбайне, содержащем шасси, двигатель, топливный бак, кабину оператора, жатвенную часть, молотильно-сепарирующее устройство, бункер с выгрузным устройством, емкость с пожаротушащей жидкостью и устройство для ее подачи в зону горения, согласно изобретению устройство для подачи пожаротушащей жидкости в зону горения выполнено в виде замкнутого жидкостного контура, состоящего из последовательно соединенных между собой емкости с пожаротушащей жидкостью, насоса, проточной гидроаккумулирующей камеры, питательного трубопровода с отводными магистралями и гидродинамического пульсатора давления, слив из которого соединен с емкостью с пожаротушащей жидкостью, при этом отводные магистрали трубопровода снабжены форсунками и выведены в пространство молотильно-сепарирующего устройства и зоны расположения двигателя, топливного бака и кабины оператора.

Кроме того, форсунки отводных магистралей питательного трубопровода, выведенные в пространство молотильно-сепарирующего устройства, установлены на верхнем и нижнем днищах и боковых стенках, ограничивающих это пространство. Кроме того, отводные магистрали питательного трубопровода снабжены запорными кранами.

Кроме того, гидродинамический пульсатор давления выполнен в виде клапанной пары тарель-седло с подпружиненной тарелью.

Кроме того, насос жидкостного контура связан с коленвалом двигателя через механизм передачи, выполненный с возможностью включения из кабины оператора.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемый зерноуборочный комбайн отличается тем, что:
устройство для подачи пожаротушащей жидкости в зону горения выполнено в виде замкнутого жидкостного контура, состоящего из последовательно соединенных между собой емкости с пожаротушащей жидкостью, насоса, проточной гидроаккумулирующей камеры, питательного трубопровода с отводными магистралями и гидродинамического пульсатора, слив из которого соединен с емкостью с пожаротушащей жидкостью;
отводные магистрали питательного трубопровода снабжены форсунками и выведены в пространство молотильно-сепарирующего устройства зерноуборочного комбайна и зоны расположения его двигателя, топливного бака и кабины оператора;
форсунки отводных магистралей, выведенных в пространство молотильно-сепарирующего устройства, установлены на верхнем и нижнем днищах и боковых стенках, ограничивающих пространство, в котором расположено молотильно-сепарирующее устройство;
отводные магистрали питательного трубопровода снабжены запорными клапанами;
гидродинамический пульсатор давления выполнен в виде клапанной пары тарель-седло с подпружиненной тарелью;
привод во вращение насоса жидкостного контура осуществляется от коленвала двигателя через механизм передачи, включаемый из кабины оператора.

Первые два отличительных признака являются достаточными во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны. Остальные признаки характеризуют изобретение в отдельных случаях его исполнения.

Установка на питательном трубопроводе замкнутого жидкостного контура отводных магистралей с форсунками и гидродинамического пульсатора позволяет разделить поток пожаротушащей жидкости, принудительно движимой по контуру насосом, на две части, при этом одну направить в отводные магистрали для последующего истечения через форсунки, а другую - в гидродинамический пульсатор. Это позволяет генерировать импульсы давления (гидроудары) в жидкости, преобразуя в потенциальную энергию давления жидкости кинетическую энергию части ее потока, поступающей в гидродинамический пульсатор. При воздействии этих импульсов на часть потока жидкости, движущегося по отводным магистралям, происходит его ускорение в течение времени воздействия импульса повышения давления. Это, в свою очередь, ведет к возрастанию скорости истечения жидкости из форсунок, что обеспечивает большую глубину проникновения мелкодиспергированных капель пожаротушащей жидкости в зону горения и гарантированное их взаимодействие с поверхностью горящей пожарной нагрузки, обеспечивающее максимальное использование огнетушащей способности жидкости (см., например, Драйзделл Д. Введение в динамику пожаров /пер. с англ. - М.: Стройиздат, 1990, с. 153-154). Вывод из единого жидкостного контура отводных магистралей с форсунками в пространство молотильно-сепарирующего устройства и зоны расположения двигателя, топливного бака и кабины оператора, т.е. в наиболее опасные потенциальные очаги воспламенения, позволяет подавать во все эти места пожаротушащую жидкость одновременно. Это значительно повышает эффективность тушения пожара на комбайне в случае его возникновения.

Наличие в жидкостном контуре проточной гидроаккумулирующей камеры обеспечивает нормальное функционирование насоса, предохраняя его от воздействия гидроударов. Соединение слива гидропульсатора с емкостью с пожаротушащей жидкостью предотвращает непроизводительный расход жидкости.

Установка на отводных магистралях запорных кранов позволяет наиболее рационально использовать имеющийся запас пожаротушащей жидкости в зависимости от вида возникающего пожара. Например, при выводе зерноуборочного комбайна с горящего хлебного массива нет нужды подавать пожаротушащую жидкость в пространство, где расположено молотильно-сепарирующее устройство и т.п.

Выполнение гидродинамического пульсатора в виде клапанной пары тарель-седло с подпружиненной тарелью обеспечивает генерирование в потоке жидкости пульсаций давления с частотой и амплитудой, обеспечивающими оптимальные, с точки зрения пожаротушащего действия, диаметр и скорость выбрасываемых из форсунок отводных магистралей капель жидкости.

Наличие включаемого из кабины оператора механизма передачи вращения от коленвала двигателя к валу насоса жидкостного контура позволяет осуществлять рабочий процесс устройства для подачи пожаротушащей жидкости в зону горения по команде оператора, используя мощность двигателя зерноуборочного комбайна. Это позволяет использовать высоконапорный большерасходный насос, обеспечивающий высокий темп разгона жидкости в питательном трубопроводе, а следовательно, значительный уровень и частоту пульсаций давления (см. Овсепян В.М. Гидравлический таран и таранные установки. - М.: Машиностроение, 1968, с. 42), что, в свою очередь, приводит к повышению степени диспергирования капель (см. Пажи Д.Г., Галустов B.C. Распылители жидкостей. - М.: Химия, 1979, рис. У.27), увеличению скорости их движения, определяющей глубину проникновения в зону горения и повышение эффективности использования имеющегося запаса пожаротушащей жидкости.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена принципиальная схема зерноуборочного комбайна, а на фиг.2 - схематическое изображение гидродинамического пульсатора давления.

Зерноуборочный комбайн содержит несущий корпус, на котором установлены шасси 1, двигатель 2, топливный бак 3, кабина оператора 4, жатвенная часть 5, молотильно-сепарирующее устройство 6, бункер с выгрузным шнеком 7, емкость 8 с пожаротушащей жидкостью и устройство для ее подачи в зону горения, выполненное в виде замкнутого жидкостного контура, состоящего из последовательно соединенных емкости 8, насоса 9, связанного с коленвалом двигателя 2 через включаемый с места оператора 4 механизм передачи 10, проточной гидроаккумулирующей камеры 11, питательного трубопровода 12 с отводными магистралями 13 и гидродинамического пульсатора давления 14, слив 15 из которого соединен с емкостью 8. Отводные магистрали 13, на выходе из которых установлены форсунки 16, снабжены запорными кранами 17 и выведены в пространство, где расположено молотильно-сепарирующее устройство 6, а также в зоны расположения двигателя 2, топливного бака 3 и кабины оператора 4.

Гидродинамический пульсатор (фиг. 2) содержит корпус 18 с размещенной в нем клапанной парой тарель 19 - седло 20. Тарель клапана поджата пружиной 21.

Работа зерноуборочного комбайна осуществляется следующим образом.

При возникновении пожара управляющим воздействием из кабины оператора 4 включается механизм 10 передачи вращения от коленвала двигателя 2 к насосу 9, который подает пожаротушащую жидкость из емкости 8 в питательный трубопровод 12 и часть ее далее к пульсатору 7. В исходном состоянии тарель 19 под действием пружины 21 отжата от седла 20, поэтому жидкость свободно протекает через клапанную пару тарель 19 - седло 20 и через сливной патрубок 15 возвращается в емкость 8. По мере разгона жидкости в трубопроводе 12 (при выходе насоса 9 на номинальный режим) за счет увеличения скорости жидкости в кольцевом зазоре, образованном тарелью 19 и корпусом 18 гидропульсатора 14, повышается перепад давления на тарели 19. Это вызывает перемещение тарели 19 в сторону седла 20, что в свою очередь обусловливает еще большее нарастание перепада давления на тарели за счет увеличения гидродинамического сопротивления потоку жидкости. При значительном превышении силы гидродинамического давления на тарель 19 над усилием начального поджатия пружины 21 тарель 19 быстро перемещается к седлу 20, что вызывает резкое уменьшение до нуля площади проходного сечения гидропульсатора, в результате чего возникает гидравлический удар, обусловливающий резкое повышение давления в трубопроводе 12. При этом волна сжатия со скоростью, равной скорости звука в жидкости, распространяется в сторону проточной гидроаккумулирующей камеры, вызывая повышение давления в жидкости, истекающей из форсунок отводных магистралей. При достижении волной сжатия гидроаккумулирующей камеры 11 в последней, за счет существенного превышения давления, вызванного гидравлическим ударом, над давлением нагнетания (подачи насосом), происходит накопление потенциальной энергии сжатия, в результате чего давление в трубопроводе 12 падает и от проточной гидроаккумулирующей камеры 11 к пульсатору 14 начинает распространяться волна разрежения, которая после достижения клапанной пары пульсатора 14 вызывает открытие клапана под действием сжатой пружины 21 (тарель 19 отходит от седла 20), и цикл работы установки повторяется. Таким образом, при работе пульсатора 14 на расход жидкости, истекающей из форсунок 16 отводных магистралей 13, накладываются пульсации давления, обусловливающие пульсирующий режим истечения жидкостной струи, что приводит к ее распыливанию и разгону образующихся капель до значительной скорости, обеспечивающей их глубокое проникновение в зону горения с последующим смачиванием и захолаживанием пожарной нагрузки.

Открывая или закрывая соответствующие запорные краны 17 можно соответственно осуществлять подачу пожаротушащей жидкости к группе форсунок 16, обеспечивающих наиболее эффективное подавление того или иного вида пожара при минимальном расходовании жидкости.

Комбайн содержит устройство для подачи пожаротушащей жидкости в зону горения при возникновении пожаров на комбайне. Устройство выполнено в виде замкнутого жидкостного контура из последовательно соединенных емкости с пожаротушащей жидкостью, насоса, гидроаккумулирующей камеры и питательного трубопровода с отводными магистралями. На питательном трубопроводе установлен гидродинамический пульсатор давления, слив из которого соединен с емкостью. Отводные магистрали питательного трубопровода выведены в пространство молотильно-сепарирующего устройства и в зоны расположения двигателя, топливного бака и кабины оператора. Устройство обеспечивает возможность одновременной подачи пожаротушащей жидкости как непосредственно в зону горения, так и в наиболее опасные потенциальные очаги возгорания. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Зерноуборочный комбайн, содержащий шасси, двигатель, топливный бак, кабину оператора, жатвенную часть, молотильно-сепарирующее устройство, бункер с выгрузным устройством, емкость с пожаротушащей жидкостью и устройство для ее подачи в зону горения, отличающийся тем, что устройство подачи пожаротушащей жидкости в зону горения выполнено в виде замкнутого жидкостного контура, состоящего из последовательно соединенных между собой емкости с пожаротушащей жидкостью, насоса, проточной гидроаккумулирующей камеры, питательного трубопровода с отводными магистралями и гидродинамического пульсатора давления, слив из которого соединен с емкостью с пожаротушащей жидкостью, при этом отводные магистрали питательного трубопровода снабжены форсунками и выведены в пространство молотильно-сепарирующего устройства и зоны расположения двигателя, топливного бака и кабины оператора. 2. Зерноуборочный комбайн по п.1, отличающийся тем, что форсунки отводных магистралей питательного трубопровода, выведенных в пространство молотильно-сепарирующего устройства, установлены на верхнем и нижнем днищах и боковых стенках, ограничивающих это пространство. 3. Зерноуборочный комбайн по п.1 и 2, отличающийся тем, что отводные магистрали питательного трубопровода снабжены запорными кранами. 4. Зерноуборочный комбайн по пп.1, 2 или 3, отличающийся тем, что гидродинамический пульсатор давления выполнен в виде клапанной пары тарель - седло с подпружиненной тарелью. 5. Зерноуборочный комбайн по каждому из пп.1 - 4, отличающийся тем, что насос жидкостного контура связан с коленвалом двигателя через механизм передачи, выполненный с возможностью включения из кабины оператора.