Мобильная газотурбинная установка для термохимической дезинфекции птицеводческих и животноводческих помещений Российский патент 2024 года по МПК A61L2/06 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к установкам для дезинфекции и дезинсекции внутренних поверхностей, воздуха и оборудования в птицеводческих и животноводческих помещениях, и может быть использовано при санитарной обработке помещений для содержания животных, птицы, зернохранилищ, грузовых отсеков морских и воздушных судов, многотоннажных морских контейнеров и т.п.

Уровень техники

Из источника CN 106267271 A, опубл. 04.01.2017, известна дезинфекционная машина для дезинфекции включающая шасси (2) транспортного средства, газогенератор (1), тележку (3), электрический шкаф управления (4), резервуары для дезинфекции (5), неподвижную форсунку (7), сопло (8) (эжектор), систему подачи дезинфицирующего средства (10) и операционный стол (13). В качестве газогенератора (1) используется турбореактивный двигатель turbojet (6) для создания потока газа, при этом требуемую скорость потока газа можно регулировать (температура выхлопных газов 300-500°С), выбирая различные режимы работы двигателя turbojet (6). Сопло (8) (эжектор) установлено на монтажной раме (17, 18) и включает в себя выпускное сопло (25), внутренние форсунки (20), для подачи дезинфицирующего средства, а также регулирующий гидроцилиндр (23) для перемещения сопла вверх-вниз и регулирующий гидроцилиндр (22) для перемещения сопла влево-вправо.

Из источника RU 2022565 C1, опубл. 15.11.1994 известна тепловая машина для дезинфекции птицеводческих помещений, содержащая базовое шасси 1, на котором установлена емкость для топлива 2 и турбореакционный двигатель 3, размещенный на раме 4. На вторую ступень соплового аппарата двигателя 3 установлено реактивное сопло 8 для выравнивания потока выходящих газов. Эжекторное устройство 9 состоит из рамы на колесах 10, на которой установлены с возможностью взаимного осевого перемещения регулируемое сопло 1 и регулируемое сопло 12, а также баки для дезинфицирующих растворов 13. Внутри сопла 12 размещены распылители (коллектор 15 с отверстиями 16). При этом для проведения дезинфекции запускают турбореакционный двигатель 3 и выводят его на рабочий режим, соответствующий 40% оборотов.

Кроме этого, из источника SU 1627108 A1, опубл. 15.02.1991, известно устройство для дезинфекции производственных помещений, состоящее из авиационного газотурбинного двигателя 1 и эжекторного устройства 3, эжекторное устройство снабжено системой подачи дезинфекционного раствора. Необходимая температура газовоздушного потока на выходе из установки обеспечивается выбором режима работы газотурбинного двигателя и изменением проходного сечения кольцевой регулируемой щели А между выходным устройством 7 двигателя и входной частью эжекторного устройства.

В качестве наиболее близкого аналога выбрана мобильная газотурбинная установка для термохимической дезинфекции помещений представляет собой монтажную платформу 1, на которой установлены топливный бак 2, газогенератор на базе авиационного двигателя 3, эжекторная приставка 4 и система подачи дезинфицирующего раствора, состоящая из двух баков 5 и коллектора форсунок 6. Монтажная платформа 1 со всеми перечисленными агрегатами с помощью шарнира 7 закреплена на шасси грузового автомобиля 8. Изменение наклона платформы обеспечивается механическим приводом 9. Из авиационного двигателя 3 выходит струя газа 10 в обрабатываемый объект 11 (см. RU 2232602 С1, опубл. 20.07.2004).

Раскрытие сущности изобретения

Основная проблема использования авиационного турбореактивного двигателя (далее - ТРД), используемого в аналоге, состоит в том что горячие газы, прошедшие через газовую турбину и выходящие из реактивной трубы имеют очень высокую температуру значение которой в зависимости от режима работы ТРД может достигать до 600 °С, которая не безопасна как для изготовленных из термостойкой пластмассы элементов водопроводной системы (трубопроводы, поилки и т.д.), так и для химического состава дезинфектанта.

Эта проблема решается в заявляемой модульной газотурбинной установке за счет введения ограничения оборотов ротора на максимальном рабочем режиме авиационного турбореактивного двигателя до 52% - 60%, где температура выходящих газов из реактивной трубы имеет минимальное значение 400°С - 450 °С и последующего снижения температуры выходящих газов до температуры до 90°С - 110 °С за счет максимального коэффициента эжекции атмосферного воздуха равного 4, обеспечиваемого отношением внутреннего диаметра цилиндрической части D_эж эжекторной приставки к внутреннему диаметру выходного сечения реактивной трубы D_рт равным: D_эж / D_рт = 1,8…2,2, а также дистанцией L между плоскостью выходного сечения реактивной трубы и плоскостью входа в воздушный эжектор на рабочем режиме которая составляет от 1,7 до 2,0 калибров выходного сечения реактивной трубы т.е. L = (1,7…2,0)×D_рт.

Технический результат заявленного изобретения заключается в снижении температуры газов, выходящих из реактивной трубы турбореактивного двигателя как выбором оптимального режима работы двигателя по оборотам его ротора, так и выбором геометрических параметров эжекторной приставки для достижения максимального значения коэффициента эжекции атмосферного воздуха с целью смешивания его с газом, выходящим из реактивной трубы и снижения его температуры перед подачей в обрабатываемое помещение.

Технический результат достигается мобильной газотурбинной установкой для термохимической дезинфекции животноводческих и птицеводческих помещений, содержащей базовую раму, на которой с помощью двух шарнирных узлов установлена моторама, угол наклона которой относительно базовой рамы осуществляется гидроподъемником, а на мотораме расположена эжекторная приставка и газогенератор, при этом эжекторная приставка образована двумя коническими частями и цилиндрической частью, на одной из конических частей расположены распыливающие форсунки, а газогенератор, представляет собой авиационный турбореактивный двигатель с реактивной трубой, причем газогенератор сверху прикрыт защитным капотом, с двух сторон базовой рамы установлены два бака для дезинфицирующего раствора и контейнер с аккумуляторной батареей для запуска авиационного турбореактивного двигателя, при этом управление работой установки осуществляется с пульта управления и контроля параметров авиационного турбореактивного двигателя, установленного в металлическом контейнере, который смонтирован на топливном баке, при этом согласно изобретению, авиационный турбореактивный двигатель выполнен с возможностью ограничения оборотов ротора авиационного турбореактивного двигателя в диапазоне от 52% до 60% посредством регулируемого упора рычага управления дроссельного крана системы топливопитания и регулирования авиационного турбореактивного двигателя, а внутренний диаметр цилиндрической части D_эж эжекторной приставки для авиационного турбореактивного двигателя соотносится к внутреннему диаметру выходного сечения реактивной трубы D_рт авиационного турбореактивного двигателя как: D_эж / D_рт = 1,8…2,2, при этом дистанция L между плоскостью выходного сечения реактивной трубы и плоскостью входа в воздушный эжектор на рабочем режиме составляет от 1,7 до 2,0 калибров D_рт выходного сечения реактивной трубы, а именно: L = (1,7…2,0)×D_рт, кроме того выходные отверстия распыливающих форсунок для подачи дезинфектанта направлены навстречу направлению газовоздушного потока в эжекторной приставке.

Краткое описание чертежей

Заявленная мобильная газотурбинная установка для термохимической дезинфекции животноводческих и птицеводческих помещений поясняется представленными чертежами.

На фиг. 1, 2 представлен общий вид мобильной газотурбинной установки для термохимической дезинфекции животноводческих и птицеводческих помещений в рабочем положении, где:

1 - топливный бак для автономной работы авиационного турбореактивного двигателя;

2 - контейнер для размещения пульта управления и контроля параметров авиационного турбореактивного двигателя;

3 - газогенератор, представляющий собой авиационный турбореактивный двигатель;

4 - защитный капот авиационного турбореактивного двигателя;

5 - реактивная труба авиационного турбореактивного двигателя;

6 - моторама для крепления авиационного турбореактивного двигателя и эжекторной приставки;

7 - эжекторная приставка;

8 - форсунка для мелкодисперсного распыла дезинфектанта;

9 - бак для заправки дезинфектанта;

10 - базовая рама.

На фиг. 3 представлена газодинамическая схема, объясняющая принцип работы мобильной газотурбинной установки для термохимической дезинфекции животноводческих и птицеводческих помещений.

На фиг. 4 представлена конструкция эжекторной приставки мобильной газотурбинной установки для термохимической дезинфекции животноводческих и птицеводческих помещений.

На фиг. 5 представлена конструкция форсунки распыла дезинфектанта мобильной газотурбинной установки для термохимической дезинфекции животноводческих и птицеводческих помещений.

На фиг. 6 представлен дроссельный кран системы топливопитания и регулирования (СТПиР) авиационного двигателя М701, использующегося в качестве газогенератора мобильной газотурбинной установки для термохимической дезинфекции животноводческих и птицеводческих помещений, где:

11 - дроссельный кран системы топливопитания и регулирования (СТПиР) авиационного турбореактивного двигателя М701;

12 - кронштейн с винтом упора;

13 - рычаг дроссельного крана системы топливопитания и регулирования (СТПиР) авиационного турбореактивного двигателя М701.

Осуществление изобретения

Мобильная газотурбинная установка для термохимической дезинфекции животноводческих и птицеводческих помещений (фиг. 1 - 2) включает в себя базовую раму 10, на которой установлена с помощью двух шарнирных узлов моторама 6 с эжекторной приставкой 7 и газогенератором 3, представляющим собой авиационный турбореактивный двигатель. Газогенератор сверху прикрыт защитным капотом 4. Для лучшей ориентации установки относительно обрабатываемого помещения угол наклона моторамы 6 относительно базовой рамы 10 может изменяться с помощью гидроподъемника. Управление работой установки осуществляется с пульта управления и контроля параметров авиационного турбореактивного двигателя, установленного в металлическом контейнере 2. Контейнер смонтирован на топливном баке 1. На базовой раме 10 установлены также два бака 9 (симметрично с двух сторон) для дезинфицирующего раствора и контейнер (расположенный слева и невидимый на фиг. 1-2) с аккумуляторной батареей, служащей для запуска авиадвигателя.

Мобильная газотурбинная установка для термохимической дезинфекции животноводческих и птицеводческих помещений является высокопроизводительным аэрозольным генератором, созданным на базе авиационного турбореактивного двигателя М-701.

Для заявленной мобильной газотурбинной установки для термохимической дезинфекции животноводческих птицеводческих помещений в качестве газогенератора используется авиационный турбореактивный двигатель М701, рабочий режим которого выбран специально с оборотами ротора авиадвигателя в диапазоне от 52% до 60% где температура выходящих газов из реактивной трубы 5 (фиг. 3) имеет минимальное значение в диапазоне от 400 °С до 450 °С. Этот режим работы специально фиксируется с помощью регулируемого упора 12, ограничивающего перемещение рычага дроссельного крана 13 на увеличение оборотов ротора авиационного турбореактивного двигателя в диапазоне от 52% до 60% (фиг. 6); рычаг управления 13 предназначен для управления расходом топлива в камеру сгорания и таким образом управления режимами работы авиационного турбореактивного двигателя за счёт изменения оборотов его ротора (фиг. 6); дроссельный кран 11 (фиг. 6) системы топливопитания и регулирования (СТПиР) авиационного турбореактивного двигателя М701.

Увеличение режима работы (по оборотам ротора) авиационного ТРД М701, который используется в составе мобильной газотурбинной установки, после его запуска осуществляет оператор установки путём изменения расхода топлива в камеры сгорания, перемещая против часовой стрелки рычаг управления 13 (фиг. 6) дроссельным краном 11 (фиг. 6) системы топливопитания и регулирования (СТПиР) авиационного ТРД М701.

На корпусе дроссельного крана 11 (фиг. 6) устанавливается кронштейн с винтом-упором 12 (фиг. 6), который ограничивает перемещение против часовой стрелки рычага управления 13 (фиг. 6) дроссельного крана 11 (фиг. 6) т.е. ограничивает величину расхода топлива в камеры сгорания и соответственно обороты ротора авиадвигателя ТРД М701 в диапазоне от 52% до 60%. Соответствующее положение винта-упора 12 (фиг. 6) регулируется с помощью контргаек при проведении контрольных заводских испытаний мобильной газотурбинной установки для термохимической дезинфекции животноводческих и птицеводческих помещений.

Для последующего снижения температуры выходящих газов в диапазоне 90 °С - 110 °С используется эжекторная приставка 7, образованная двумя коническими частями, которые соединены между собой цилиндрической частью. При этом внутри большей конической части эжекторной приставки установлены форсунки 8 для мелкодисперсного распыла дезинфектанта.

Снижение температуры выходящих газов до 90°С - 110 °С обеспечивается максимальным коэффициентом эжекции атмосферного воздуха равного К_эж = G_эж / G_г = 4.

Для получения максимального коэффициента эжекции атмосферного воздуха равного 4 необходимо чтобы соблюдались следующие конструктивные условия: отношение внутреннего диаметра цилиндрической части D_эж к внутреннему диаметру выходного сечения реактивной трубы D_рт было бы равным: D_эж / D_рт = 1,8…2,2, и дистанция L (фиг. 3) между плоскостью выходного сечения реактивной трубы и плоскостью входа в воздушный эжектор на рабочем режиме составляла от 1,7 до 2,0 калибров выходного сечения реактивной трубы т.е. L = (1,7… 2,0)×D_рт.

Заторможенная температура газов за турбиной (на выходе из реактивной трубы) авиационного турбореактивного двигателя М701 на режиме 52%^+8%: Т_г^* = 450°С (723К);

Температура атмосферного воздуха, эжектируемого через входное сечение эжектора: Т_эж^* = +25 °С (298К);

В результате решения системы уравнений:

где:

(1) - уравнение сохранения массы (расхода);

(2) - уравнение сохранения энергии;

G_эж - расход эжектируемого из атмосферы воздуха;

G_Σ - расход газовоздушного потока после смешения через выходное сечение эжектора;

К_эж = G_эж / G_г - коэффициент эжекции;

Т_Σ^* - температура газовоздушного потока, выходящего из эжектора после смешения;

с_рг, с_рв - удельная теплоёмкость газа и воздуха при различных температурах (при расчётах без большой погрешности можно допустить с_рг = с_рв);

получим:

Приведенные расчётные данные были подтверждены экспериментально при проведении испытаний на производственной базе предприятия ООО «НПП «Авиаисток».

Дополнительно выходные отверстия распыливающих форсунок 8 для подачи дезинфектанта направлены навстречу направлению газовоздушного потока в эжекторной приставке 7 (фиг. 3, 5).

Такой способ распыления дезинфектанта способствует дроблению распыляемого дезинфектанта на капельки более мелкого диаметра, которые при прежней кинетической энергии газовоздушного потока из эжекторной приставки 7 транспортируются на большее расстояние и равномерно распределяются по всему объёму обрабатываемых помещений (длина помещений в современных птицеводческих хозяйствах может достигать 130м и более).

Для обработки помещения установку размещают у одной из дверей обрабатываемого здания. До начала обработки эжекторная приставка 7 (фиг. 1) отодвигается от газогенератора назад до упора на ранее указанное расстояние L = (1,7…2,0)×D_рт, чтобы выходное отверстие эжекторной приставки 7 (фиг. 3) оказалось в дверном проеме здания.

Вытекающая из газогенератора 3 струя газа подается внутрь эжекторной приставки 7, которая засасывает (эжектирует) воздух из атмосферы, снижающий температуру и скорость газа. При работе установки обрабатываемый объект заполняется газом и прогревается. Далее из баков 9 через форсунки 8 в струю газа впрыскивается раствор дезинфицирующего раствора, который превращается в аэрозоль и в виде аэрозольного облака заполняет обрабатываемый объект.

Изобретение относится к области сельского хозяйства. Мобильная газотурбинная установка содержит базовую раму, на которую с помощью двух шарнирных узлов установлена моторама, угол наклона которой относительно базовой рамы осуществляется гидроподъемником. На мотораме расположена эжекторная приставка и газогенератор. Эжекторная приставка образована двумя коническими частями и цилиндрической частью. На одной из конических частей расположены распыливающие форсунки. Газогенератор представляет собой авиационный турбореактивный двигатель с реактивной трубой. Газогенератор сверху прикрыт защитным капотом. С двух сторон базовой рамы установлены два бака для дезинфицирующего раствора и контейнер с аккумуляторной батареей для запуска авиационного турбореактивного двигателя. Управление работой установки осуществляется с пульта управления и контроля параметров авиационного турбореактивного двигателя, установленного в металлическом контейнере, который смонтирован на топливном баке. Авиационный турбореактивный двигатель выполнен с возможностью ограничения оборотов ротора авиационного турбореактивного двигателя в диапазоне от 52% до 60% посредством регулируемого упора рычага управления дроссельного крана системы топливопитания и регулирования авиационного турбореактивного двигателя. Внутренний диаметр цилиндрической части D_эж эжекторной приставки для авиационного турбореактивного двигателя соотносится к внутреннему диаметру выходного сечения реактивной трубы D_рт авиационного турбореактивного двигателя, как: D_эж / D_рт = 1,8…2,2, при этом дистанция L между плоскостью выходного сечения реактивной трубы и плоскостью входа в воздушный эжектор на рабочем режиме составляет от 1,7 до 2,0 калибров D_рт выходного сечения реактивной трубы, а именно: L = (1,7…2,0)×D_рт. Выходные отверстия распыливающих форсунок для подачи дезинфектанта направлены навстречу направлению газовоздушного потока в эжекторной приставке. Обеспечивается снижение температуры газов, выходящих из реактивной трубы турбореактивного двигателя как выбором оптимального режима работы двигателя по оборотам его ротора, так и выбором геометрических параметров эжекторной приставки для достижения максимального значения коэффициента эжекции атмосферного воздуха с целью смешивания его с газом, выходящим из реактивной трубы, и снижения его температуры перед подачей в обрабатываемое помещение. 6 ил.

Мобильная газотурбинная установка для термохимической дезинфекции животноводческих и птицеводческих помещений, содержащая базовую раму, на которую с помощью двух шарнирных узлов установлена моторама, угол наклона которой относительно базовой рамы осуществляется гидроподъемником, а на мотораме расположена эжекторная приставка и газогенератор, при этом эжекторная приставка образована двумя коническими частями и цилиндрической частью, на одной из конических частей расположены распыливающие форсунки, а газогенератор представляет собой авиационный турбореактивный двигатель с реактивной трубой, причем газогенератор сверху прикрыт защитным капотом, с двух сторон базовой рамы установлены два бака для дезинфицирующего раствора и контейнер с аккумуляторной батареей для запуска авиационного турбореактивного двигателя, при этом управление работой установки осуществляется с пульта управления и контроля параметров авиационного турбореактивного двигателя, установленного в металлическом контейнере, который смонтирован на топливном баке, отличающаяся тем, что авиационный турбореактивный двигатель выполнен с возможностью ограничения оборотов ротора авиационного турбореактивного двигателя в диапазоне от 52% до 60% посредством регулируемого упора рычага управления дроссельного крана системы топливопитания и регулирования авиационного турбореактивного двигателя, а внутренний диаметр цилиндрической части D_эж эжекторной приставки для авиационного турбореактивного двигателя соотносится к внутреннему диаметру выходного сечения реактивной трубы D_рт авиационного турбореактивного двигателя, как: D_эж / D_рт = 1,8…2,2, при этом дистанция L между плоскостью выходного сечения реактивной трубы и плоскостью входа в воздушный эжектор на рабочем режиме составляет от 1,7 до 2,0 калибров D_рт выходного сечения реактивной трубы, а именно: L = (1,7…2,0)×D_рт, кроме того, выходные отверстия распыливающих форсунок для подачи дезинфектанта направлены навстречу направлению газовоздушного потока в эжекторной приставке.