АВТОНОМНЫЙ МОДУЛЬ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ СТРУЙНОЙ, ТЕРМИЧЕСКОЙ И ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2001 года по МПК A61L2/06 

Изобретение относится преимущественно к области техники безопасности и предназначено для струйной, термической и термохимической обработки, например дегазации, дезактивации и дезинфекции техники, сооружений, участков местности и дорог с твердым покрытием газовым, газокапельным и парогазовым потоками, а также для создания аэрозольных облаков, очистки загрязненных объектов (ж.д. путей, вагонов) и т.п.

Известна газотурбинная установка для термохимической обработки птицеводческих помещений, содержащая смонтированные на несамоходных транспортных средствах (тележках) газогенератор на базе авиационного двигателя, подключенный к топливной системе и эжекторную приставку с системой подачи дезинфицирующего раствора (см. проспект Харьковского авиационного института "Газотурбинная установка для тепловой обработки и аэрозольной дезинфекции птицеводческих помещении ГТУ-ХАИ". Издательство при Харьковском государственном университете Издательского объединения "Вища школа", 1989). При работе установки газогенератор выбрасывает в эжекторную приставку струю горячего газа с температурой 350-400^oC. В эжекторной приставке за счет эжектирования атмосферного воздуха температура снижается до 100-140^oC. Кроме того, в эжекторной приставке в струю газа впрыскивается дезинфицирующий раствор. Работающая установка располагается таким образом, что производимая ею газовая смесь направляется внутрь птичника через дверь и за 7-20 мин прогревает обрабатываемое помещение до 70-90^oC, в результате чего обеспечивается полное уничтожение болезнетворных микроорганизмов.

Одной из причин, препятствующих получению требуемого технического результата при использовании известной установки, является то, что для достижения оптимальной ориентации эжекторной приставки относительно двери обрабатываемого птичника положение оси приставки при подготовке к работе может изменяться в горизонтальной и вертикальной плоскостях, независимо от положения оси газогенератора. Это приводит к нарушению соосности газогенератора и эжекторной приставки и, следовательно, к снижению эффективности процесса эжектирования. В результате температура и скорость газа на выходе из установки повышаются, что вызывает повреждение оборудования и систем обрабатываемого птичника. Кроме того, размещение газогенератора и эжекторной приставки известной установки на отдельных несамоходных тележках затрудняет ее транспортировку с одной птицефабрики на другую, снижает мобильность, затрудняет подготовку к работе и ухудшает условия работы оператора. Установка подается к обрабатываемому помещению с помощью дополнительного транспортного средства, действующего методом толкания, что затрудняет оптимальную ориентацию установки относительно дверей птичника и увеличивает время подготовки ее к работе. Оператор установки должен работать на открытой площадке, испытывая вредное воздействие шума работающего авиационного двигателя.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является выбранная в качестве прототипа мобильная газотурбинная установка для термохимической дезинфекции птицеводческих помещений (см. патент RU N 2054949 C1, кл. A 61 L 2/06, от 10.01.95), содержащая газогенератор на базе авиационного двигателя, подключенный к автономной топливной системе, и эжекторную приставку с системой подачи дезинфицирующего раствора. Газогенератор, топливная система, эжекторная приставка и система подачи дезинфицирующего раствора размещены на общей монтажной платформе. Монтажная платформа со всеми перечисленными агрегатами с помощью шарнира закреплена на шасси грузового автомобиля. Изменение наклона платформы обеспечивается механическим приводом. Для проведения термохимической дезинфекции автомобиль располагается около обрабатываемого помещения. Платформа вместе со всеми агрегатами установки с помощью привода и шарнира отклоняется в вертикальной плоскости настолько, чтобы независимо от рельефа прилегающей территории и высоты двери обрабатываемого помещения выходное сечение эжекторной приставки могло войти в дверной проем. Оператор из кабины автомобиля запускает газогенератор и выводит его на рабочий режим. Вытекающая из газогенератора струя газа подается внутрь эжекторной приставки, которая эжектирует воздух из атмосферы, снижающий температуру и скорость газа. Соосность газогенератора и эжекторной приставки при любых маневрах автомобиля и любом угле наклона монтажной платформы гарантирует высокую эффективность процесса эжектирования и обеспечивает получение заданных параметров газовой струи. Перемещая эжекторную приставку относительно платформы, можно регулировать количество эжектируемого воздуха без изменения режима работы двигателя и тем самым обеспечить постоянство параметров газовой струи при любых погодных условиях. После окончания обработки установка переводится в транспортное положение, т.е. монтажная платформа устанавливается в горизонтальное положение, а эжекторная приставка перемещается в сторону газогенератора настолько, что значительная часть его оказывается внутри приставки. Это лает возможность уменьшить размеры установки при ее транспортировке.

Недостатками данной известной мобильной установки являются:
- конструктивно-функциональная взаимосвязь установки для термохимической дезинфекции и транспортного средства, что снижает надежность мобильной установки в целом;
- размещение топливной емкости и емкости для дезинфицирующей жидкости, обладающих значительными массами на монтажной платформе, что требует установки, во-первых, громоздкой системы механического или гидравлического привода для ее наклона, работающей от дополнительного источника энергии, во-вторых, дополнительных гибких систем отбора и контроля за уровнем рабочих жидкостей в топливной емкости и емкости с дезинфицирующей жидкостью для предотвращения их неполной выработки и возможности нестабильной работы газогенератора в наклонном положении;
- отклонение монтажной платформы в вертикальной плоскости возможно только на отрицательные углы, что снижает степень независимости оптимального размещения оси газогенератора установки от рельефа прилегающей к помещению территории;
- затруднен визуальный контроль оператора, работающего в кабине автомобиля за работой газогенератора и процессом обработки помещений из-за топливной емкости, тем более в наклонном положении монтажной платформы.

Предлагаемое изобретение решает задачу создания полностью автономного модуля оборудования с возможностью его установки и независимой работы как на стационарных площадках, так и на большинстве типов автомобильных и железнодорожных транспортных средствах, а также с возможностью обработки большого сектора пространства независимо от рельефа местности, геометрических особенностей и размеров обрабатываемых объектов, что позволяет расширить спектр решаемых с помощью данного модуля задач.

Это достигается тем, автономный модуль оборудования для струйной термической и термохимической обработки объектов содержит газогенератор на основе турбореактивного двигателя, подключенный к автономной топливной системе, объединенной с системой гидравлической в общую топливно-гидравлическую систему, агрегаты которой, а также агрегаты воздушной, электрической систем и системы подачи жидких химических соединений или биохимических растворов установлены с возможностью привода за счет энергетики газогенератора, размещенного на раме газогенератора с возможностью положительного отклонения в вертикальной плоскости, а рама газогенератора и кабина оператора установлены на поворотном устройстве с возможностью отклонения в горизонтальной плоскости. Платформа модуля выполнена с возможностью установки и функционирования на стационарной площадке и конструктивно и функционально независима от транспортных средств и оборудования стационарных площадок. Газогенератор модуля снабжен коллектором "пара" с возможностью образования парогазового потока, а также снабжен набором эжекторных приставок и устройством регулирования расхода жидких химических соединений или биохимических растворов с возможностью формирования газового, газокапельного или парогазового потоков с различными температурами, скоростями и составом для проведения струйной, термической или термомеханической обработки объектов.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что в предлагаемом изобретении отсутствует конструктивно-функциональная взаимосвязь модуля оборудования для термохимической обработки и транспортного средства. Агрегаты всех обслуживающих систем (общей топливно-гидравлической, воздушной, электрической и системы подачи жидких химических соединений или биохимических растворов) работают автономно за счет использования мощности турбореактивного двигателя газогенератора, а не за счет дополнительных источников энергии транспортных или других средств, что позволяет эксплуатировать модуль оборудования, как на транспортном средстве, так и на стационарной площадке независимо от их оборудования. Установка газогенератора на отдельной раме с возможностью его отклонения за счет вращения рамы в вертикальной плоскости, а не всей платформы с установленным на ней оборудованием, значительно снижает поднимаемую массу и не требует установки, во-первых, громоздкой системы механического или гидравлического привода для ее наклона, работающей от дополнительного источника энергии, во-вторых, дополнительных гибких систем отбора и контроля за уровнем рабочих жидкостей в топливной емкости и емкости с дезинфицирующей жидкостью для предотвращения их неполной выработки и возможности нестабильной работы газогенератора в наклонном положении. При этом отклонение рамы в вертикальной плоскости возможно как на отрицательные, так и на положительные углы, к тому же размещение рамы с газогенератором на поворотном устройстве, обеспечивающем поворот ее в горизонтальной плоскости, повышает степень независимости оптимального размещения оси газогенератора модуля от рельефа прилегающей местности и геометрических особенностей и размеров обрабатываемых объектов. Установка кабины оператора на поворотном устройстве с предотвращением ее наклона, но с обеспечением поворота в горизонтальной плоскости, повышает степень безопасности работы и улучшает визуальный контроль за работой газогенератора и процессом обработки объектов. Кроме того, в зависимости от режима обработки объекта существует возможность установить из набора эжекторную приставку или коллектор "пара" и с помощью устройства регулирования расхода подачи жидких химических соединений или биохимических растворов формировать газокапельный или парогазовый поток с требуемыми температурами, скоростями и составом.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

Сравнение заявляемого решения с другими техническими решениями в данной и смежных областях техники показывает, что некоторые дополнительные узлы, например: поворотный стол, коллектор пара, сменные насадки и др., сами по себе широко известны. Однако их введение в указанной компоновке с остальными узлами и элементами в заявляемый объект изобретения приводит к появлению новых свойств, расширяя спектр решаемых задач. Это позволяет сделать вывод о соответствии технического решения критерию "изобретательский уровень".

Сущность изобретения поясняется чертежами.

Фиг. 1 - общий вид автономного модуля оборудования сбоку.

Фиг. 2 - структурная схема автономного модуля оборудования.

Фиг. 3 - кинематическая схема поворота газогенератора в вертикальной плоскости.

Фиг. 4 - кинематическая схема поворота рамы газогенератора и кабины в горизонтальной плоскости.

АВТОНОМНЫЙ МОДУЛЬ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ СТРУЙНОЙ, ТЕРМИЧЕСКОЙ И ТЕРМОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ОБЪЕКТОВ представляет собой платформу 1, на которой подвижно установлен поворотный стол 2, имеющий возможность с помощью гидромеханического привода 3 поворачиваться в горизонтальной плоскости. На поворотном столе установлена рама 4 с силовым кожухом 5 вокруг газогенератора 6, которая под действием гидроцилиндра 7 имеет возможность отклоняться в вертикальной плоскости. Кабина оператора 8 с органами управления и контроля за работой агрегатов модуля также установлена на поворотном столе 2, обеспечивая только горизонтальный поворот.

На коробке приводов 9 газогенератора 6 установлены насосы 10, которые совместно с агрегатами предварительной очистки жидкости и поддавливания 11 служат для создания давления в топливно-гидравлической системе. В замкнутом автономном гидравлическом контуре топливно-гидравлической системы установлены управляемые из кабины оператора 8 механизм (электрический гидрокран) 12 включения - выключения и регулирования подачей рабочей жидкости (топлива) в гидроцилиндры гидромеханического привода 3 поворота, и механизм (электрический гидрокран) 13 включения - выключения и регулирования подачей рабочей жидкости в гидроцилиндр 7 подъема - опускания рамы 4 газогенератора. Запас топлива для газогенератора 6 и гидравлического контура топливно-гидравлической системы размещен в емкости 14, установленной на платформе 1.

Газогенератор 6 снабжен сменной эжектирующей приставкой 15 с коллектором капель 16 и с целью создания парогазового потока на срезе его сопла 17 размещен коллектор пара 18. Механизм 19 установлен в систему для выключения и включения подачи жидкого химического соединения или биохимического раствора, и направления его либо в коллектор капель 16, либо в коллектор пара 18 для образования соответственно газового, газокапельного или парогазового потока. В нижней части емкости 20, в которой хранится жидкое химическое соединение или биохимический раствор, установлен насос 21.

С целью обогрева агрегатов и трубопроводов системы подачи жидкого химического соединения или биохимического раствора, а также кабины оператора 8, в модуле размещена воздушная система отбора горячего воздуха от газогенератора 6, в которой установлен управляемый из кабины оператора механизм (электрический гидрокран) 22 включения - выключения и регулирования подачей горячего воздуха к обогреваемым агрегатам, узлам и трубопроводам.

Электрогенератор постоянного тока 23, установленный на коробке приводов 9 газогенератора 6, и аккумуляторные батареи 24 служат источниками питания агрегатов электрической системы 12, 13, 19, 22, 25 модуля.

В механизмах поворота 3 и подъема-опускания 7 установлены фиксаторы 26, удерживающие поворотное устройство 2 и раму 4 от перемещений при отсутствии давления в топливно-гидравлической системе. На входе в газогенератор установлен сетчатый фильтр 27, а сам газогенератор защищен кожухом - облицовкой 28.

Модуль работает следующим образом.

Перед работой автономный модуль оборудования, установленный на транспортном средстве или стационарной площадке, находится в транспортировочном положении, т.е. поворотный стол 2 и рама 4 газогенератора 6 с помощью механизмов фиксации 26 установлены в горизонтальном, соосном с платформой 1 положении. Обрабатываемый объект должен находиться в секторе поворотов газогенератора модуля. Оператор из кабины 8 с помощью электромеханических органов управления производит запуск газогенератора 6 и выводит его на рабочий режим, контролируя параметры запуска. На определенном этапе запуска газогенератора создаваемое насосами 10 давление в топливно-гидравлической системе достигает рабочих величин, а электрическая система автоматически переключается на источник питания - электрогенератор 23, работающий от коробки приводов 9, и функционирование модуля осуществляется только за счет энергетики работающего газогенератора 6. Оператор отключает в кабине механическую фиксацию 26 поворотного стола 2 и рамы газогенератора 4, и с помощью ручного манипулятора в кабине 8, посредством электрических гидрокранов 12, 13 управляет гидроцилиндрами 3, 7 и соответственно положением поворотного стола и наклоном рамы газогенератора. Выходящая из сопла 17 газовая струя попадает в эжектирующую приставку 15, где в зависимости от ее конструктивных особенностей (входной площади эжектирования атмосферного воздуха, длины, диаметра, конфигурации) и режима работы двигателя формируется газовый поток с необходимыми параметрами (скоростью, температурой, газовым составом и т.д.). Если для обработки объектов необходим газокапельный или парогазовый поток, оператор из кабины включает жидкостной насос 21 и с помощью механизма 19 включает и направляет поток жидкого химического соединения или биохимического раствора соответственно либо в коллектор капель 16, либо в коллектор пара 18. При работе газогенератора оператор также с помощью топливно-гидравлической системы может поворачивать стол и отклонять раму с газогенератором, производя обработку всего сектора. В условиях отрицательных температур наружного воздуха оператор с помощью дистанционно управляемого механизма 22 может производить отбор горячего газа от турбореактивного двигателя и направлять его для обогрева агрегатов и трубопроводов системы подачи жидкого химического соединения или биохимического раствора, а также для регулируемого обогрева кабины оператора. В некоторых случаях обогрев кабины оператора может осуществляться с помощью электронагревательных приборов.

После окончания обработки оператор переводит с помощью топливно-гидравлической системы поворотный стол 2 и раму 4 в горизонтальное и соосное с платформой 1 положение, о чем сигнализируют соответствующие концевые выключатели в механизмах 26 и сигнальные лампы в кабине, и включает фиксаторы. После этого оператор выключает газогенератор 6 и обесточивает все системы.

Таким образом, сохраняя эффективные тактико-технические характеристики известных тепловых машин, автономный модуль оборудования
- полностью обеспечивает возможность привода агрегатов гидравлической, топливной, жидкостной и воздушной систем, а также генератора постоянного тока за счет энергетики газогенератора, выполненного на основе турбореактивного двигателя;
- имеет возможность установки на транспортные средства, пригодные для перевозки и применения автономного модуля, а также на неподвижный фундамент;
- имеет возможность поворота, подъема и опускания рабочего устройства, что обеспечивает эффективную обработку большого сектора с одного положения.

Изобретение используется в народном хозяйстве, например, для дегазации, дезактивации и дезинфекции техники, сооружений, участков местности и дорог с твердым покрытием газовым, газокапельным и парогазовым потоками. На платформе модуля установлен поворотный стол, который с помощью гидравлического привода имеет возможность поворачиваться в горизонтальной плоскости. На поворотном столе установлены кабина оператора с органами управления и контроля за работой агрегатов модуля и рама газогенератора, имеющая возможность под действием гидроцилиндра отклоняться в вертикальной плоскости. Давление в автономной совмещенной топливно-гидравлической системе создается с помощью насосов, установленных на коробке приводов газогенератора, выполненного на базе турбореактивного двигателя. Работа модуля обеспечивается установленными на нем автономными электрической, воздушной системами и автономной системой подачи жидких химических соединений или биохимических растворов. Вытекающая из газогенератора струя газа подается в эжектирующую приставку с коллектором капель, где в зависимости от конструктивных особенностей приставки изменяются ее параметры и образуется газокапельный или с помощью коллектора пара - парогазовый поток. Автономный модуль позволяет расширить спектр решаемых с помощью данного модуля задач, увеличивает возможность обработки большого сектора, пространства. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Автономный модуль оборудования для струйной, термической и термохимической обработки объектов, содержащий газогенератор на основе турбореактивного двигателя, подключенный к автономной топливной системе, объединенной с системой гидравлической в общую топливно-гидравлическую систему, агрегаты которой, а также агрегаты воздушной, электрической систем и системы подачи жидких химических соединений или биохимических растворов установлены с возможностью привода за счет энергетики газогенератора, размещенного на раме газогенератора с возможностью положительного отклонения в вертикальной плоскости, а рама газогенератора и кабина оператора установлены на поворотном устройстве с возможностью отклонения в горизонтальной плоскости. 2. Модуль по п.1, отличающийся тем, что платформа выполнена с возможностью установки и функционирования на стационарной площадке. 3. Модуль по п. 1, отличающийся тем, что платформа конструктивно и функционально независима от транспортных средств и оборудования стационарных площадок. 4. Модуль по п.1, отличающийся тем, что газогенератор снабжен коллектором "пара", с возможностью образования парогазового потока. 5. Модуль по п.1, отличающийся тем, что снабжен набором эжекторных приставок и устройством регулирования расхода жидких химических соединений или биохимических растворов с возможностью формирования газового, газокапельного или парогазового потоков с различными температурами, скоростями и составом для проведения струйной, термической или термохимической обработки объектов.