Навесной агрегат для нагрева и нанесения битумного праймера в полевых условиях Российский патент 2025 года по МПК B05B7/16 B05C9/14 

Изобретение относится к оборудованию для распыления защитных составов с нагревом, может быть использовано для нанесения битумных покрытий на поверхности рабочих механизмов сельскохозяйственных машин при пониженной температуре осеннего сезона.

Известно устройство для нагрева и нанесения защитного материала, содержащее вертикальный бак для вязкого защитного материала с двумя электронагревателями внутри под теплопроводящей сеткой и выпускным патрубком, автотракторный генератор в качестве низковольтного источника электроэнергии, пистолет-распылитель, шланг подачи материала с электронагревательной спиралью и воздушный шланг (см. патент RU №2420359, МПК В05В 7/16, В05С 9/14, 2011 г.).

Недостатки устройства: контакт оболочки электронагревателя с вязким защитным материалом, содержащим битумный компонент, приводит к выгоранию этого компонента и закоксовыванию оболочки; размещение контактных выводов электронагревателей внутри бака сопряжено с возможностью искрообразования на них и возгоранием защитного материала; защитный материал под электронагревателями практически не прогревается и длительное время остается холодным и вязким в придонном объеме бака и в выпускном патрубке, что замедляет ввод устройства в рабочий режим.

Известен навесной консервационный агрегат, содержащий ресивер, платформу, навесной каркас, компрессор и низковольтный генератор, приводимые от вала отбора мощности (ВОМ) трактора, напорный бак для вязкой смазки, оснащенный разделительной сеткой, гильзой с нагревательным элементом, желобом между разделительной сеткой и гильзой, патрубком для выпуска смазки, шлангом с электроспиралью для подачи смазки к пистолету-распылителю, модульным трехпозиционным переключателем для изолированного подключения нагревательного элемента или к низковольтному генератору, или к переносному понижающему трансформатору (см. патент RU №2792553, МПК В05В 7/16, 2023 г.).

Недостатки агрегата: желоб между разделительной сеткой и гильзой с нагревательным элементом не обеспечивает прогрев всего объема вязкой смазки, находящейся под разделительной сеткой. При этом наиболее нагретая часть смазки собирается под желобом и выходит из-под него к разделительной сетке, нагревая ее. От нагретой разделительной сетки теплота передается к смазке, находящейся в верхней части бака, причем с повышением температуры смазки возрастает интенсивность теплопереноса и теплопотерь. В придонном объеме напорного бака, находящемся под гильзой с нагревательным элементом смазка длительное время остается холодной и вязкой, что замедляет ввод агрегата в рабочий режим нанесения. Трехпозиционный модульный переключатель служит для подключения нагревательного элемента и электроспирали или к низковольтному генератору, или к переносному понижающему трансформатору, но он не влияет на распределение электроэнергии между нагревательным элементом и электроспиралью.

Наиболее близким из известного оборудования к заявляемому по технической сущности и достигаемому эффекту является навесной агрегат для консервации сельхозмашин в полевых условиях, содержащий ресивер, компрессор и низковольтный генератор, приводимые от ВОМ трактора, навесное устройство, вертикальный напорный бак для вязкой мастики с дном и крышкой, оснащенный нагревательной камерой под кольцом с разделительной сеткой, двумя нагревательными гильзами, имеющими трубчатые электронагреватели внутри, патрубком с выпускным краном, шлангом подвода мастики с электронагревательной спиралью и воздушным шлангом с медным проводом, сообщенными с пистолетом-распылителем (см. патент RU №2752928, МПК В05В 7/16, В05С 9/14, 2021 г.).

Недостатки известного навесного агрегата обусловлены низкой тепловой эффективностью процесса предварительного нагрева мастики в период пуска в работу, так как из-за отсутствия конвективного движения под нагревательными гильзами мастика там длительное время остается холодной и вязкой. Теплота затрачивается, в основном, на разогрев и разжижение небольшого объема мастики над нагретыми гильзами и переносится через разделительную сетку к мастике в верхней полости бака. Поэтому процесс предварительного нагрева протекает медленно и не обеспечивает во всем объеме нагревательной камеры нагрева мастики до рабочей температуры распыления. Известный агрегат не позволяет полностью использовать ограниченную мощность низковольтного автотракторного генератора (примерно, 980 Вт) в процессе предварительного нагрева мастики, так как определенная величина мощности генератора зарезервирована за электронагревательной спиралью, включаемой в работу в процессе нанесения нагретой мастики и работающей одновременно с обоими трубчатыми электронагревателями. Из-за низкой тепловой эффективности процесса предварительного нагрева мастики затягивается время пуска агрегата в работу, снижается производительность консервации сельхозмашин, увеличиваются затраты топлива двигателем трактора на привод низковольтного генератора.

Задача заявляемого изобретения - устранить указанные недостатки и тем самым увеличить производительность нанесения защитного покрытия на поверхности рабочих механизмов сельскохозяйственных машин, снизить затраты времени, энергии и топлива на нагрев и нанесение вязкого защитного материала, в частности, битумного праймера, в полевых условиях, улучшить условия обслуживания оборудования.

Поставленная задача достигается тем, что в навесном агрегате для нагрева и нанесения битумного праймера в полевых условиях, содержащем ресивер, платформу, навесное устройство, компрессор и низковольтный генератор, приводимые от ВОМ трактора, вертикальный напорный бак для битумного праймера, имеющий крышку, нагревательную камеру под кольцом с разделительной сеткой, расположенной на двух нагревательных гильзах, установленных с зазором друг от друга и снабженных трубчатыми электронагревателями, патрубок с выпускным краном, шланг для битумного праймера с электронагревательной спиралью и воздушный шланг с медным проводом, сообщенные с пистолетом-распылителем, согласно изобретению, на кольце с разделительной сеткой закреплена опорная пластина с отверстием по центру, в нагревательную камеру сквозь отверстия в опорной пластине и разделительной сетке и через зазор между гильзами введен ведомый вал, оснащенный двухлопастной мешалкой внизу и захватом вверху, выполненным в виде горизонтальной планки с двумя вертикальными штифтами на периферии, по центру крышки в напорном баке установлен приводной вал с горизонтальным стержнем внизу, взаимодействующим с вертикальными штифтами захвата при вращении приводного вала, причем низковольтный генератор присоединен к вводному контакту трехпозиционного переключателя, имеющего два выходных контакта для поочередного подключения к низковольтному генератору или электронагревательной спирали при обогреве шланга для битумного праймера, или трубчатого электронагревателя при разогреве битумного праймера в напорном баке.

Применением двухлопастной мешалки в нагревательной камере напорного бака интенсифицируется тепломассоперенос нагретого битумного праймера сверху вниз от двух нагревательных гильз к холодному дну и выпускному патрубку, достигается выравнивание температуры битумного праймера практически во всем объеме нагревательной камеры в процессе предварительного нагрева. При этом снижается температура битумного праймера под разделительной сеткой и вынос теплоты в верхнюю полость напорного бака. В результате повышается тепловая эффективность процесса предварительного нагрева, так как увеличивается количество теплоты, использованной на нагрев объема битумного праймера в нагревательной камере. В объеме нагревательной камеры создается резерв нагретого до рабочей температуры битумного праймера, достаточный для осуществления в дальнейшем процесса его нанесения при нагреве от одной нагревательной гильзы.

Применение трехпозиционного переключателя в режиме предварительного нагрева битумного праймера позволяет подключать к низковольтному генератору два трубчатых электронагревателя. При одновременной работе двух трубчатых электронагревателей потребляется практически вся полезная мощность генератора. Благодаря этому возрастает поступление тепловой энергии к вязкому битумному праймеру в нагревательной камере, сокращается время его нагрева до рабочей температуры. Тем самым ускоряется ввод навесного агрегата в работу, экономится топливо двигателем трактора и повышается сменная производительность нанесения покрытия из битумного праймера на поверхности механизмов сельскохозяйственных машин.

На фиг.1 изображен навесной агрегат для нагрева и нанесения битумного праймера в полевых условиях, вид спереди; на фиг.2 - напорный бак с мешалкой, вид сбоку, частичный разрез; на фиг.3 - напорный бак, разрез А-А на фиг.2, вид сверху на мешалку и электрическая схема управления нагревом.

Навесной агрегат содержит ресивер 1 с платформой 2, на которой установлены компрессор 3 со шкивом 4 (например, компрессор CB4/C-50.LB40 левого вращения), опорный узел 5 с ведущим шкивом 6, навесное устройство 7, вертикальный напорный бак 8 для битумного праймера, низковольтный генератор 9 (например, Г1000 В.05), электрический пульт 10, воздушный шланг 11 и шланг 12 для битумного праймера с пистолетом-распылителем 13. Ведущий шкив 6 выполнен двухканавочным, диаметр ведущего шкива 6 равнозначен диаметру шкива 4 на валу компрессора 3. Посредством ременных передач ведущий шкив 6 соединен со шкивом 4 компрессора 3 и со шкивом (на рисунке не обозначен) низковольтного генератора 9. На ступице ведущего шкива 6 выполнен хвостовик 14 со шлицами для крепления карданного вала (на рисунке не показан) при соединении с валом отбора мощности (ВОМ) трактора (на рисунке не показан). Навесное устройство 7 прикреплено к платформе 2, по бокам навесного устройства 7 размещены присоединительные пальцы 15 для соединения с шарнирами продольных тяг навески агрегатируемого трактора (на рисунке не показаны), а сверху расположена вилка 16 для соединения с центральной тягой навески трактора.

Вертикальный напорный бак 8 для битумного праймера состоит из дна 17, цилиндрической стенки 18, крышки 19, двухлопастной мешалки 20 и нагревательной камеры 21. На крышке 19 выполнены заливная горловина 22 с пробкой и стакан 23 для сальникового уплотнения привода мешалки 20, установлен атмосферный кран 24. В нагревательной камере 21, находящейся в нижней части напорного бака 8, герметично закреплены две нагревательные гильзы 25 и 26, концы которых выведены за цилиндрическую стенку 18 бака 8. Нагревательные гильзы 25 и 26 установлены параллельно друг другу с зазором 27, достаточным для ввода двухлопастной мешалки 20 в нагревательную камеру 21. Внутри нагревательной гильзы 25 размещен первый трубчатый электронагреватель 28, имеющий с одной стороны изолированный контактный вывод 29 от начала встроенной электроспирали (на рисунке не показана), а с другой стороны - шпильку, присоединенную к концу электроспирали. Внутри нагревательной гильзы 26 размещен второй трубчатый электронагреватель 30, имеющий с одной стороны изолированный контактный вывод 31, а с другой стороны - шпильку.

Шпильки электронагревателей 28 и 30 присоединены к «массе» навесного агрегата. Контактный вывод 29 первого электронагревателя 28 посредством провода 32 подключен к автоматическому выключателю 33 в электрическом пульте 10. Контактный вывод 31 второго электронагревателя 30 посредством провода 34 подключен к выходному контакту «Ь» трехпозиционного переключателя 35 в электрическом пульте 10.

На нагревательных гильзах 25 и 26 размещено кольцо 36 с разделительной сеткой 37, ограничивающей нагревательную камеру 21 сверху. По центру разделительной сетки 37 выполнено отверстие 38. На кольце 36 закреплена опорная пластина 39 с отверстием 40 соосным с отверстием 38 разделительной сетки 37.

Привод двухлопастной мешалки 20 содержит рукоятку 41, приводной вал 42, установленный по центру крышки 19 в стакане 23 сальникового уплотнения, и ведомый вал 43, введенный в нагревательную камеру 21 через отверстие 38 в сетке 37 и отверстие 40 в опорной пластине 39. Внизу приводного вала 42 закреплен горизонтальный стержень 44. Внизу ведомого вала 43, между дном 17 и гильзами 25 и 26 закреплена двухлопастная мешалка 20. Вверху ведомого вала 43 закреплен захват 45, выполненный в виде планки 46 с двумя вертикальными штифтами 47 по периферии.

К дну 17 напорного бака 8 прикреплен патрубок с выпускным краном 48, к которому присоединен шланг 12 для битумного праймера. Внутри шланга 12 размещена электронагревательная спираль 49, один конец которой выведен из шланга 12 в месте его присоединения к выпускному крану 48 и подключен к выходному контакту «с» трехпозиционного переключателя 35. Второй конец электронагревательной спирали 49 выведен из шланга 12 в месте его присоединения к пистолету-распылителю 13, подключен к медному проводу 50 внутри воздушного шланга 11 и на выходе соединен с «массой» навесного агрегата.

С ресивером 1 навесного агрегата сообщены редукционный клапан 51 и кран 52 подачи давления воздуха в напорный бак 8, а также редукционный клапан 53 и воздушный кран 54 подачи распыливающего воздуха по воздушному шлангу 11 в пистолет-распылитель 13. Полость напорного бака 8 может быть сообщена с атмосферой через атмосферный кран 24, в нагревательную камеру 21 напорного бака 8 введен датчик термометра 55.

Низковольтный генератор 9 имеет выпрямитель 56, его контакт «минус» соединен с «массой» навесного агрегата, а к контакту «плюс» подключены автоматический выключатель 33 и вводный контакт «а» трехпозиционного переключателя 35 (например, МП-63 1Р). Трехпозиционный переключатель 35 имеет позиции: «нейтральное», «включен второй электронагреватель», «включена электронагревательная спираль».

Навесной агрегат работает следующим образом.

Для проведения работ по нанесению битумного праймера на механизмы сельхозмашин, находящихся в полевых условиях на открытых площадках хранения, навесной агрегат навешивают на навеску трактора. При этом вилку 16 навесного устройства 7 соединяют с центральной тягой навески трактора, присоединительные пальцы 15 соединяют с продольными тягами навески трактора, хвостовик 14 ведущего шкива 6 посредством карданного вала соединяют с ВОМ трактора.

В напорный бак 8 устанавливают кольцо 36, оснащенное разделительной сеткой 37, опорной пластиной 39 и ведомым валом 43 с двухлопастной мешалкой 20. Двухлопастную мешалку 20 вводят в нагревательную камеру 21 через зазор 27 между гильзами 25 и 26, а кольцо 36 опускают на гильзы 25 и 26. Затем в напорный бак 8 вводят приводной вал 42, смонтированный в стакане 23 крышки 19, и центрируют его вдоль оси цилиндрической стенки 18. При этом горизонтальный стержень 44 приводного вала 42 размещают между вертикальными штифтами 47 захвата 45. Крышку 19 прижимают к торцу цилиндрической стенки 18 напорного бака 8 и герметично закрепляют. Посредством рукоятки 41 поворачивают приводной вал 42, его горизонтальный стержень 44 соприкасается с вертикальными штифтами 47 на планке 46 и передает вращение ведомому валу 43 с двухлопастной мешалкой 20.

В напорный бак 8 через заливную горловину 22 загружают битумный праймер и закрывают горловину 22 пробкой. Закрывают выпускной 48, атмосферный 24 и воздушный 54 краны. Заправленный навесной агрегат поднимают навеской трактора и транспортируют на полевой стан к месту хранения сельхозмашин. Там навесной агрегат опускают на площадку, в тракторе включают вал отбора мощности на частоту вращения 1000 об/мин и посредством карданного вала приводят во вращение ведущий шкив 6 навесного агрегата.

С помощью ременных приводов вращение ведущего шкива 6 передается на шкив 4 компрессора 3, обеспечивая частоту вращения его вала до 1000 об/мин. Также вращение с ведущего шкива 6 передается на меньший по диаметру шкив на валу низковольтного генератора 9. Например, при рабочем диаметре ведущего шкива 6, равном 320 мм, и рабочем диаметре шкива генератора 9, равном 90 мм, частота вращения вала генератора 9 составит, примерно 3550 об/мин. На указанной частоте вращения вала, генератор Г1000 В.05 вырабатывает ток 30 А, согласно его токоскоростной характеристике. При напряжении 28 В на выпрямителе 56 генератора 9 максимальный уровень вырабатываемой мощности составит 840 Вт.Исходя из максимального уровня вырабатываемой мощности, установлена номинальная мощность электропотребления - 800 Вт, и выбраны мощности первого и второго электронагревателей 28 и 30, например, по 400 Вт, а также мощность электронагревательной спирали 49 для шланга 12, например 300 Вт.

Посредством электрического пульта 10 осуществляют переключение потребителей электроэнергии на два основных режима нагрева А и Б:

Режим А - предварительный разогрев битумного праймера, при котором оба электронагревателя 28 и 30 работают одновременно и интенсивно разогревают, и разжижают битумный праймер в напорном баке 8. При этом величина потребляемой мощности составит, например, 800 Вт.

Режим Б - подогрев праймера в процессе нанесения, при котором подогревается битумный праймер, поступающий в нагревательную камеру 21, и обогревается шланг 12 для битумного праймера. Для этого включают первый электронагреватель 28 и электронагревательную спираль 49 в шланге 12. Величина потребляемой мощности на подогрев праймера в нагревательной камере 21 составит, например, 400 Вт, на обогрев шланга 12 составит 300 Вт.

В исходном состоянии, перед началом работы автоматический выключатель 33 отключен, трехпозиционный переключатель 35 переведен в позицию «нейтральное». Для работы в режиме А предварительного разогрева и разжижения вязкого битумного праймера в напорном баке 8 включают автоматический выключатель 33, подав электропитание на первый электронагреватель 28, а трехпозиционный переключатель 35 переводят в позицию «включен второй электронагреватель», подав электропитание на второй электронагреватель 30. От работающих электронагревателей 28 и 30 разогреваются гильзы 25 и 26, от которых теплота передается к битумному праймеру. В процессе нагрева периодически вращают двухлопастную мешалку 20 за рукоятку 41, смешивая нагретую массу битумного праймера вверху с холодной массой внизу для выравнивая температуры битумного праймера в объеме нагревательной камеры 21. Величину температуры битумного праймера в нагревательной камере 21 контролируют по термометру 55.

После предварительного нагрева битумного праймера в объеме нагревательной камере 21 до рабочей температуры, например, до 40-50°С, переходят в режим Б подогрева праймера. Для этого переключают трехпозиционный переключатель 35 в позицию «включена электронагревательная спираль». При этом второй электронагреватель 30 обесточивается, а к генератору 9 подключается электронагревательная спираль 49 в шланге 12. Подогрев разогретого битумного праймера в напорном баке 8 осуществляется только от первого электронагревателя 28 и становится менее интенсивным.

Посредством редукционного клапана 51 устанавливают давление сжатого воздуха на выдачу битумного праймера, и открывают кран 52 подачи сжатого воздуха в напорный бак 8. Посредством редукционного клапана 53 устанавливают давление сжатого воздуха на распыление битумного праймера и открывают воздушный кран 54 для подачи сжатого воздуха по воздушному шлангу 11 к пистолету-распылителю 13.

Пистолет-распылитель 13 вместе с воздушным шлангом 11 и шлангом 12 для битумного праймера снимают с навесного устройства 7. При открытии выпускного крана 48 нагретый и разжиженный битумный праймер под давлением сжатого воздуха из напорного бака 8 поступает по шлангу 12 к пистолету-распылителю 13. При включении пистолета-распылителя 13 производится диспергирование воздухом нагретого битумного праймера и его нанесение на поверхности рабочих механизмов сельскохозяйственных машин.

После опорожнения напорного бака 8, на тракторе отключают привод ВОМ. На навесном агрегате отключают автоматический выключатель 33, трехпозиционный переключатель 35 переводят в позицию «нейтральное», закрывают краны 48, 52 и 54, открывают атмосферный кран 24 и сбрасывают остаточное давление воздуха из напорного бака 8 в атмосферу. Пистолет-распылитель 13 вместе со шлангами 11 и 12 укладывают на навесное устройство 7. Затем навесной агрегат транспортируют к месту заправки новой порцией битумного праймера.

В режиме подогрева битумного праймера, применение трехпозиционного переключателя 35 для подключения к генератору 9 электронагревательной спирали 49 взамен трубчатого электронагревателя 30, позволяет обогревать шланг 12 и разжижать битумный праймер при его подаче к пистолету-распылителю 13. Теплоты, выделяемой от первого трубчатого электронагревателя 28, достаточно для нагрева до рабочей температуры потока холодного битумного праймера, поступающего в нагревательную камеру 21 из верхней полости напорного бака 8 под давлением сжатого воздуха. В результате обеспечивается безотказность процесса нанесения покрытий из битумного праймера при понижении температуры воздуха в условиях осеннего сезона.

Выполнение привода мешалки 20 из двух разделяемых валов 42 и 43 улучшает условия технического использования агрегата, так как позволяет беспрепятственно снимать крышку 19 с напорного бака 8 при закладке битумного праймера, загустевшего при пониженной температуре, а также при проведении технического осмотра и чистке. Применение опорной пластины 39 на кольце 36 с разделительной сеткой 37 обеспечивает центрирование, прочную установку и надежную работу ведомого вала 43 с мешалкой 20 внутри нагревательной камеры 21, а также позволяет, при необходимости, оперативно извлекать мешалку 20 и кольцо 36 с разделительной сеткой 37 из напорного бака 8. Оснащение ведомого вала 43 захватом 45 с двумя вертикальными штифтами 47 вверху, взаимодействующими с горизонтальным стержнем 44 приводного вала 42 при вращении, обеспечивает быстрое соединение и разъединение валов 42 и 43 без выполнения сборочных операций, а также передачу вращения от рукоятки 41 к мешалке 20 в обоих направлениях.

Изобретение относится к оборудованию для распыления защитных составов с нагревом, может быть использовано для нанесения битумных покрытий на поверхности рабочих механизмов сельскохозяйственных машин при пониженной температуре осеннего сезона. Навесной агрегат содержит ресивер, навесное устройство, компрессор, опорный узел и низковольтный генератор, приводимые от вала отбора мощности трактора посредством карданного вала и ременной передачи, и напорный бак для битумного праймера. Бак оснащен нагревательной камерой под разделительной сеткой, двумя нагревательными гильзами с низковольтными электронагревателями внутри, мешалкой в нагревательной камере, разъемным валом для привода мешалки, шлангом с электронагревательной спиралью, воздушным шлангом, пистолетом-распылителем. Для управления работой электронагревателей и спирали установлены автоматический выключатель и трехпозиционный переключатель. Технический результат изобретения - увеличение производительности нанесения защитного покрытия на поверхности рабочих механизмов сельскохозяйственных машин, снижение затрат времени, энергии и топлива на нагрев и нанесение покрытий из битумного праймера в полевых условиях, улучшение условия обслуживания оборудования. 3 ил.

Навесной агрегат для нагрева и нанесения битумного праймера в полевых условиях, содержащий ресивер, платформу, навесное устройство, компрессор и низковольтный генератор, приводимые от вала отбора мощности трактора, вертикальный напорный бак для битумного праймера, имеющий крышку, нагревательную камеру под кольцом с разделительной сеткой, расположенной на двух нагревательных гильзах, установленных с зазором друг от друга и снабженных трубчатыми электронагревателями, патрубок с выпускным краном, шланг для битумного праймера с электронагревательной спиралью и воздушный шланг с медным проводом, сообщенные с пистолетом-распылителем,

отличающийся тем, что на кольце с разделительной сеткой закреплена опорная пластина с отверстием по центру, в нагревательную камеру сквозь отверстия в опорной пластине и разделительной сетке и через зазор между гильзами введен ведомый вал, оснащенный двухлопастной мешалкой внизу и захватом вверху, выполненным в виде горизонтальной планки с двумя вертикальными штифтами на периферии, по центру крышки в напорном баке установлен приводной вал с горизонтальным стержнем внизу, взаимодействующим с вертикальными штифтами захвата при вращении приводного вала, причем низковольтный генератор присоединен к вводному контакту трехпозиционного переключателя, имеющего два выходных контакта для поочередного подключения к низковольтному генератору или электронагревательной спирали при обогреве шланга для битумного праймера, или трубчатого электронагревателя при разогреве битумного праймера в напорном баке.