Гидробак Советский патент 1982 года по МПК F15B1/06 

(S) ГИДРОБАК

I

Изобретение относится к гидро системам закрытого типа машин и оборудования с гидродвигателями возвратно-поступательного действия и может быть использовано в качестве резервуара для хранения и охлаждения рабочей жидкости.

Наиболее близким к изобретению является гидробак, содержащий цилиндрический корпус с крышками и патрубками подвода и отвода рабочей среды, размещенную в корпусе герметичную поперечную перегородку, разделитель в виде штока, подвижно установленного в перегородке, и поршня, закрепленного на его корпусе образующих по одну сторону от перегородки разделенные поршнем расходную и приводную полости, а по другую сторону перегородки - дополнительную полость и систему привода, сообщенную с приводной полостьюЦтЗ

Недостатком его является невозможность использования для замкнутых гидросистем, например утилизации тепла, выделяющегося в процессе циркуляции жидкостей.

Цель изобретения - повышение КПД путем утилизации тепла, выделяющегося в процессе циркуляции жидкости,в

Указанная цель достигается тем, чтона другом конце штока установлен дополнительный поршень с обра10зованием дополнительной штоковой полости, патрубок подвода рабочей среды снабжен эжектором, система привода выполнена в виде теплообменника, который установлен в расISходной полости и выполнен в виде подсоединенной к патрубку подвода рабочей среды центральной трубы с кожухом, образующими совместно полость теплообменника с залитой в

20 нее легкокипящей жидкостью, напри- . мер аммиаком, связь теплообменника с приводной полостью выполнена в виде двух параллельных газовых магистралей, первая из которых снабжена 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 легкокипящей жидкости, при этом обе дополнительные полости снабжены дренажными магистралями с обратными клапанами и опущенными в них жидкостными дренажными трубками с обратными клапанами, причем каждая дренажная магистраль и трубка подключены к эжектору.

Кроме того, с целью повышения надежности работы в условиях-пере- менного расхода жидкости, на концах дренажных трубок установлены поплавковые затворы, каждый из которых выполнен в виде скользящего по трубке поплавка с закрепленным на нем плоским магнитом, взаимодействующим с магнитовосприимчивым концом дрена ной трубки, изсгнутой навстречу поп лавку. I На фиг.1 изображено устройство гидробака, общая схема; на фиг. 2 устройство одного из поплавковых затворов; на фиг. 3 - устройство уп лотнения 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 штоковая полость 10. По другую сторону дополнительного поршня 8 размещается дополнительная полость 11. В расходной полости установлен теплообменник 12 с полостью 13, залитой легкокипящей жидкостью, например аммиаком. Полость 13 образована наружным кожухом 14 и центральной трубой 15, на наружном конце 16 которой установлен эжектор 17, присое диненный к патрубку подвода рабочей среды (не обозначен). Полость 13 соединена газовой магистралью 18 с обратным клапаном 19 с приводной полостью 9- В газовую магистраль

18 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 2 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 3 с укрепленным но его торце плоским магнитом 35- Концы дренажных трубок изготовлены из магнитовосприимчивого материала и изогнуты навстречу гюплавку 33 или . Дренажные магистрали 2k 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.З) 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 полость 9 находится под давлением насыщенных паров аммиака, соответствующим температуре окружающего воздуха.При этом уровень жидкости в дополнительных полостях 10 и 11 устанавливается минимальным, а поплавковые затворы 33 и 34 закрыты. Гидробак устанавливается например, на самоходной машине (экскаваторе). Наряду с гидроцилиндрами экскаватора, ход поршней в которых явля ется наибольшим го сравнению с дру гими типами машин, для его гидросистемы характерно наличие гидродвигателей вращательного действия гидромсторов. Гидромоторы осуществляют привод хода (мот-ор-колеса) и поворот платформы. Начальному состоянию работы гидробака соответствует включение гидросистемы в работу в режиме хода, например, для перемещения в забой. При работе гидромоторов количество жидкост забираемой из расходной полости k и поступающей в нее со сливом,одинаково, при этом поршень 7 неподвижен. Внутренние утечки в гидрораспределителе и гидромоторах поступают по ответвлению 36 дренажной магистрали в эжектор 17 и возвращаются в гидробак (в расходную полость ). При работе гидромоторов экскаватора рабочая жидкость нагревается, что вызывает нагрев и последующее кипение жидкости в полости 13 с увеличением в ней упругости насыщенных паров; С началом экскавации в работу йклю чаются гидроцилиндры экскаватора (не показаны),объем поршневых и шт ковых полостей которых различен.Пр рабочих операциях (подъем стрелы, поворот рукоятки, набор грунта) за полняются поршневые полости цилиндров, что соответствует забору жид кости из гидробака; при вспомогательных (опускание стрелы, выгрузка грунта) - жидкостью заполняются меньшие по объему штоковые полости и излишек жидкости возвращается б гидробак. Первому положению соотве ствует перемещение поршня 7 вправо второму - члево (фиг.1). При перемещении поршня 7 вправо увеличивав ется объем полости 9, то сопровождается падением давления и сниж нием температуры паров в полостях 9 и 13. Поскольку температура жидкой фазы в полости 13 при этом сох раняется неизменной, то по. отношению к пару с более низкой температурой жидкость оказывается в перегретом состоянии и еще интенсивнее испаряется, в результате отбираетЬя тепло от рабочей жидкости, например в расходной полости k/ Дополнительное количество пара напра ляется в приводную полость 9 способствуя вытеснению рабочей жидкости рез патрубок отвода 2 на вход насос Когда поршень 7 перемещается вправо и обратный клапан 22 закрыт, движение пара из теплообменника 12 через конденсатор 23 невозможно.Поступление пара из полости конденсатора 23 при падении давления в приводной полости 9 также невозможно, так как закрыт обратный клапан 21 . На современных экскаваторах установлены аксиально-плунжерные насосы с регулятором мощности. Процесс набора грунта требует наибольших усилий, при этом для обеспечения постоянства мощности регулятор уменьшает подачу. Меньшей подаче соответствует малый слив. При этом скоростной напор становится недостаточным и утечки не отсасываются эжектором 17. Одновременно с перемещением поршня 7 вправо на такую же величину смещается дополнительный поршень 8. Объем дополнительной штоковой полости -IjO уменьшится, а дополнительной полости 11 увеличится. Уменьшению объема дополнительной штоковой полости 10 соответствует увеличение в ней уровня жидкости. При этом всплывает поплавок 33, а жидкость из дополнительной штокоеой полости 10 под действием возросшего давления в газовой подушке этой полости через обратный клапан 30 по магистрали 32 направляется в эжектор 17 и таким образом подается в расходную полость А. С увеличением объема дополнительной полости 11 давление в ней уменьшается и тогда утечки по дренажной магистрали 25 через обратные клапаны 27 и 37 направятся в дополнительную полость 11. Из-за увеличивающегося уровня жидкости в последней происходит всплытие поплавка 3. Назначение поплавковых затворов состоит в исключении подсоса газа в систему. При благоприятном сливном потоке эжектором 17 откачивается основная часть жидкости из дополнительных, полостей 10 и 11. С понижением уровня жидкости поплавки 33 и 3 опускаются, магнит 35 притягивается к торцу дренажной трубки 28 или 29f герметизируя проходные отверстия. При стабильном объеме утечек они подаются по ответвлению 36 гидролинии непосредственно в эжектор 17. При выполнении вспомогательных .операций, заполняются штоковые полости гидроцилиидров механизмов экскаватора и рабочая жидкость из поршневых полостей этих гидроцилиндров поступает в полость Ч 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 теплообм ну 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 а расходную полость , При понижении давления в дополнительной штоковой полости 10 утечки из гидросистемы частично поступают в эжектор 17 и частично через обратный клапан 26 в дополнительную штокоьую полость 10.

При многократном повторении рабочих операций осуществляется отбор тепла от рабочей жидкости (охлаждение) , преобразование тепла в давленуе паров теплоносителя, производство за счет этого внешней полезной работы по перекачке рабочей жидкости из расходной полости Ц на вхо насоса и возврат в нее утечек из дополнительных 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 и 27, из-за чего возможен выход гидроагрегатов экскаватора из строя.

В гидросистемах с гидробакамй изS вестных конструкций охлаждение жидкости осуществляется, как правило, в радиаторах с принудительным обдувом от двигателя базовой машины,При этом на прокачку жидкости через радиатор расходуется мощность насоса, а на привод вентилятора - мощность двигателя, что усложняет кинематическую схему. При использовании гидробака по данному изобретению

5 затраты мощности на привод системы охлаждения отсутствуют, так как гидросистема в одном случае действует за.счет бросового -тепла рабочей жидкости, -а во втором при прокачке

0 паров теплоносителя) - за счет запасенной энергии поднятого рабочего оборудования. Снижение затрат мощности на привод вентилятора обуславливает повышение общего КПД гидросистемы.

Отсутствие связей с двигателем делает систему охлаждения с предлагаемым гидробаком автономной и универсальной, пригодной, например,для

0 экскаваторов с гусеничной ходовой частью, не имеющих тормозной пневмосистемы.

Формула изобретения

1, Гидробак, содержащий цилиндрический корпус с крышками и патрубками подвода и .отвода рабочей j 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, сообщенную с приводной полостью, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД путем утилизации тепла, выделяющегося в процессе циркуляции жидкости, на другом конце штока установлен дополнительный поршень с образованием дополнительной штоковой полости, пат рубок подвода рабочей среды снабжен эж«ктором, система привода выполнена в виде теплообменника, ко торый установлен в расходной полост и выполнен в виде подсоединенной к патрубку подвода рабочей среды центральной трубы с кожухом, образующими совместно полость теплообменника с залитой в нее легкокипяще жидкостью, например аммиаком,связь теплообменника с приводной полостью выполнена в виде двух параллельных газовых магистралей, первая из которых снабжена обратным клапаном, а вторая - двумя обратными клапанами и расположенными между ними (Конденсатором и подключена одним концом между обратным клапаном первой магистрали и приводной полостью а другим - к теплообменнику ниже уровня легкокипящей жидкости, при этом обе дополнительные полости снабжены дренажными магистралями с

обратными клапанами и опущенными в них жидкостными дренажными трубками с обратными клапанами, причем каждая дренажная магистраль и трубка

подключены к эжектору.

концах дренажных трубок установлены поплавковые затворы,каждый из которых выполнен в виде скользящего по трубке поплавка с закрепленным на нем плоским магнитом, взаимодействующим с магнитовосприимчивым концом дренажной трубки, изогнутой навстречу поплавку.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

J-- /7

l/f. f

J4