RU2136819C1

RU2136819C1 - Device for control of hoisting and digging mechanisms

Info

Publication number: RU2136819C1
Application number: RU98106253A
Authority: RU
Inventors: Н.С. Кобелев; Г.В. Викторов; А.Н. Кобелев
Original assignee: Курский государственный технический университет
Priority date: 1998-04-02
Filing date: 1998-04-02
Publication date: 1999-09-10

Abstract

FIELD: control system for load-handling and excavating machinery. SUBSTANCE: device particularly relates to pneumatic control systems of excavators and cranes operating at subzero temperatures. Control device has air compressor, oil-moisture separator, and receiver. They are successively interconnected by pneumatic lines. Receiver outlet is pneumatically connected to inlets of adsorbers with uniformly located thermoregulating heaters. Outlets of adsorbers are pneumatically connected to consumer. Device is additionally provided with housing which is fastened on inlet pipe union of compressor. Housing is made in the form of resonator with inlet hole. Used in function of inlet hole is narrowing nozzle operating as neck of resonator. Movably fastened inside housing before outlet bore of narrowing nozzle is corrugated vessel. Control unit is connected to temperature sensor and inlet bore of narrowing nozzle. Pressure sensor is connected to outlet of adsorbers. Control unit operates valves which pneumatically connect corrugated vessel with atmosphere and with outlet from absorbers. Application of aforesaid control device ensures increase of compressor output due to utilization of gas-dynamic supercharging in specific conditions of operating hoisting and digging mechanisms. EFFECT: higher efficiency. 2 dwg

Description

Изобретение относится к пневматическим системам управления экскаваторами и кранами, работающими в условиях отрицательных температур. The invention relates to pneumatic control systems for excavators and cranes operating in freezing temperatures.

Известна система управления уравновешивающим пневматическим подъемником (см. а.с. 1109357. Мкл B 66 C 13/20, 1984. Бюл. N 31), содержащая датчик массы груза, выходная камера которого соединена с управляющей камерой пневмораспределителя, редукционный клапан и усилитель мощности, входные камеры которого соединены с источником сжатого воздуха. A known control system of a balancing pneumatic lift (see AS 1109357. Mkl B 66 C 13/20, 1984. Bull. N 31) containing a mass sensor of load, the output chamber of which is connected to the control chamber of the pneumatic distributor, a pressure reducing valve and a power amplifier whose inlet chambers are connected to a source of compressed air.

Недостатком является снижение надежности работы системы управления при отрицательных температурах окружающей среды, т.к. источник сжатого воздуха вырабатывает его без последующей осушки, что может вызвать замерзание конденсата в пневмоаппаратуре и, соответственно, резко снизить эффективность использования пневмоэнергии. The disadvantage is the decrease in the reliability of the control system at negative ambient temperatures, because a source of compressed air produces it without subsequent drying, which can cause the condensate to freeze in the pneumatic equipment and, accordingly, dramatically reduce the efficiency of the use of pneumatic energy.

Известно устройство управления подъемно-копающими механизмами (см. а.с. 1237751, Мкл E 01 F 9/20, 1986. Бюл. N 22), содержащее компрессор, масловлагоотделитель и ресивер, последовательно соединенные между собой пневматически, а выход ресивера пневматически подключен к входам адсорберов с равномерно по высоте адсорбента расположенными терморегулирующими подогревателями, при этом выходы адсорберов пневматически подключены к потребителю. A control device for lifting and digging mechanisms (see as.with. 1237751, Mcl E 01 F 9/20, 1986. Bull. N 22), containing a compressor, oil separator and receiver, connected in series pneumatically, and the receiver output is pneumatically connected to the inputs of the adsorbers with thermostatic heaters arranged uniformly along the height of the adsorbent, while the outputs of the adsorbers are pneumatically connected to the consumer.

Недостатком является невозможность хотя бы частичного восполнения массового количества сжатого воздуха, расходуемого на регенерацию адсорбента и, соответственно, не дошедшего после компрессора до потребителя, т.е. наблюдаются непроизводительные энергозатраты при производстве сжатого воздуха. The disadvantage is the impossibility of at least partial replenishment of the mass amount of compressed air spent on the regeneration of the adsorbent and, accordingly, did not reach the consumer after the compressor, i.e. unproductive energy costs are observed in the production of compressed air.

Технической задачей предлагаемого изобретения является увеличение массовой производительности компрессора путем использования газодинамического наддува в специфических условиях эксплуатации подъемно-копающих механизмов. Увеличение массовой производительности компрессора за счет резонансного наддува позволяет обеспечивать поступление заданного количества осушенного сжатого воздуха (необходимого на десорбцию) к потребителю, при том что расход части осушенного воздуха на регенерацию адсорбента, остается прежним, т.е. отсутствует ущемление пневмопотребителя в сухом сжатом воздухе. The technical task of the invention is to increase the mass productivity of the compressor by using gas-dynamic pressurization in specific operating conditions of hoisting and digging mechanisms. An increase in the mass productivity of the compressor due to resonant pressurization makes it possible to ensure the supply of a predetermined amount of dried compressed air (necessary for desorption) to the consumer, while the flow rate of part of the dried air for regeneration of the adsorbent remains the same, i.e. there is no infringement of the pneumatic consumer in dry compressed air.

Технический результат достигается тем, что устройство управления подъемно-копающими механизмами содержит компрессор, масловлагоотделитель и ресивер, последовательно соединенные между собой пневматически, а выход ресивера пневматически подключен к входам адсорберов с равномерно расположенными терморегулирующими подогревателями и выходы адсорберов пневматически подключены к потребителю. Дополнительно снабжено корпусом, укрепленным на входном патрубке компрессора, выполненном в виде резонатора с входным отверстием, в качестве которого использовано суживающееся сопло, выполняющее функцию "горла" резонатора, при этом внутри корпуса перед выходным сечением суживающегося сопла подвижно укреплена гофрированная емкость. Блок управления соединен датчиком температуры с входным сечением суживающегося сопла, а датчиком давления с входом из адсорберов, при этом блок управления воздействует на клапаны, связывающие пневматически гофрированную емкость с атмосферой и выходом из адсорберов. The technical result is achieved by the fact that the control device for lifting and digging mechanisms includes a compressor, an oil and water separator and a receiver, pneumatically connected to each other, and the receiver output is pneumatically connected to the inputs of the adsorbers with uniformly located temperature-controlled heaters and the outputs of the adsorbers are pneumatically connected to the consumer. It is additionally equipped with a housing mounted on the compressor inlet, made in the form of a resonator with an inlet, which uses a tapering nozzle that acts as a “neck” of the resonator, while a corrugated container is movably mounted inside the casing before the exit section of the tapering nozzle. The control unit is connected by a temperature sensor with the inlet section of the tapering nozzle, and a pressure sensor with the inlet from the adsorbers, while the control unit acts on the valves connecting the pneumatically corrugated container with the atmosphere and the outlet of the adsorbers.

На фиг. 1 представлена принципиальная схема устройства управления подъемно-копающими механизмами, на фиг. 2 - корпус-резонатор устройства управления подъемно-копающими механизмами. In FIG. 1 is a schematic diagram of a control device for lifting and digging mechanisms, FIG. 2 - housing-resonator control device hoisting and digging mechanisms.

Устройство состоит из соединенных последовательно системой трубопроводов (воздухопроводов) впускного патрубка 1 компрессора 2, масловлагоотделителя 3, ресивера 4, двух циклично работающих адсорберов 5 и 6, подогревателей 7 с терморегуляторами 8, закрепленными на каждом элементе подогревателя 7. на впускном патрубке 1 укреплен корпус-резонатор 9 с входным отверстием в виде суживающегося сопла 10. Внутри корпуса 9 перед выходным сечением 11 суживающегося сопла 10 подвижно на направляющих 12 укреплена гофрированная замкнутая емкость 13, пневматически сообщающаяся посредством клапанов 14 и 15 с атмосферой и выходами адсорберов, подключенных к потребителю 16. Блок управления 17 соединяется датчиком температуры 18 с входным сечением 19 суживающегося сопла 9, а датчиком давления 20 с выходами адсорберов 16. The device consists of inlet pipe 1 of compressor 2, oil separator 3, receiver 4, two cyclically activated adsorbers 5 and 6, heaters 7 with temperature controllers 8, mounted on each element of heater 7, connected in series to the heater 7. on the inlet pipe 1; a resonator 9 with an inlet in the form of a tapering nozzle 10. Inside the housing 9, before the output section 11 of the tapering nozzle 10, a corrugated closed container 13 is pneumatically fixed on the guides 12 ki communicating through valves 14 and 15 with the atmosphere and the outputs of the adsorbers connected to the consumer 16. The control unit 17 is connected by a temperature sensor 18 with an inlet section 19 of the tapering nozzle 9, and a pressure sensor 20 with the outputs of the adsorbers 16.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

При снижении давления у потребителя, т.е. на выходе из адсорберов 16, датчик давления 20 подает сигнал через блок управления 17 на одновременное включение компрессора 2 (компрессор 2 с корпусом-резонатором 9 находится в кузовном помещении с температурой, близкой к окружающей среде, или непосредственно контактирует с атмосферным воздухом) и на открытие клапана 15. Сжатый воздух из выходов адсорберов 16 через открытый клапан 15 поступает в виде импульсов в гофрированную емкость 13, которая вследствие подвижности укрепления на направляющих 12 перемещается в сторону выходного сечения 11 суживающегося сопла 10. With a decrease in pressure at the consumer, i.e. at the outlet of the adsorbers 16, the pressure sensor 20 sends a signal through the control unit 17 to simultaneously turn on the compressor 2 (the compressor 2 with the resonator body 9 is in the body room with a temperature close to the environment, or is directly in contact with atmospheric air) and to open valve 15. Compressed air from the outputs of the adsorbers 16 through the open valve 15 enters in the form of pulses in the corrugated container 13, which due to the mobility of the reinforcement on the guides 12 moves towards the output section 11 of the narrower ayuschegosya nozzle 10.

Включение компрессора 2 приводит к поступлению атмосферного всасываемого воздуха в "горло" резонатора (суживающееся сопло 10) в корпус 9. Масса движущегося через выходное сечение 11 всасываемого воздуха ударяется о поверхность гофрированной емкости 13, и частично перемещает ее по направляющим 12 от выходного сечения 11 суживающегося сопла 10. Взаимное действие импульса сжатого воздуха, поступающего во внутреннюю полость гофрированной емкости 13 и воздействие на ее поверхность потока всасываемого воздуха, поступающего из выходного сечения 11 суживающегося сопла 10, вызывает колебание столба воздуха в корпусе-резонаторе 9. The inclusion of the compressor 2 leads to the intake of atmospheric intake air into the “neck” of the resonator (tapering nozzle 10) into the housing 9. The mass of intake air moving through the outlet section 11 hits the surface of the corrugated container 13, and partially moves it along the guides 12 from the outlet section 11 of the tapering nozzle 10. The mutual action of a pulse of compressed air entering the internal cavity of the corrugated container 13 and the impact on its surface of the flow of intake air coming from the outlet section 11 su living nozzle 10, causes the oscillation of the air column in the housing-resonator 9.

Корректировка силы воздействия всасываемого потока, регистрируемая датчиком температуры 18, находящимся у входного сечения 19 суживающегося сопла 10 (известно, что плотность всасываемого воздуха определяется его температурой), и величины импульса сжатого воздуха, поступающего через клапан 15 в полость гофрированной емкости 13, что регистрируется датчиком давления 20, обеспечивает поддержание резонансного наддува при изменяющихся погодно-климатических условиях эксплуатации подъемно-копающих механизмов (экскаваторов и кранов). The correction of the force of influence of the suction stream, recorded by the temperature sensor 18, located at the inlet section 19 of the tapering nozzle 10 (it is known that the density of the intake air is determined by its temperature), and the magnitude of the pulse of compressed air entering through the cavity 15 into the cavity of the corrugated container 13, which is recorded by the sensor pressure 20, ensures the maintenance of resonant boost under changing weather and climate operating conditions of hoisting and digging mechanisms (excavators and cranes).

Влажный сжатый воздух из компрессора 2 через масловлагоотделитель 3, ресивер 4 поступает на осушку в адсорбер 5. Осушенный сжатый воздух подается к пневмоаппаратуре системы управления. Одновременно часть осушенного воздуха направляется во второй адсорбер 6, находящийся в режиме регенерации. Первый по ходу движения регенерируемого воздуха элемент подогревателя 7 включается терморегулятором 8 и подогревает воздух. Wet compressed air from the compressor 2 through the oil and water separator 3, the receiver 4 is fed to the adsorber 5 for drying. The dried compressed air is supplied to the pneumatic equipment of the control system. At the same time, part of the dried air is sent to the second adsorber 6, which is in the regeneration mode. The first in the direction of the regenerated air element of the heater 7 is turned on by the temperature controller 8 and heats the air.

К второму элементу подогревателя 7 регенерируемый воздух поступает с температурой 100^oC. Мощность, потребляемая вторым элементом подогревателя 7, ниже мощности первого и складывается из затрат на потери корпусом адсорбера 6 данного объема в окружающую среду и необходимого тепла для регенерации. Аналогично работают остальные элементы подогревателя, причем каждый из них имеет индивидуальное подключение к источнику питания через терморегулятор 8. После регенерации адсорбента горячий воздух, насыщенный влагой десорбции, выбрасывается в атмосферу через соответствующие клапаны.The regenerated air enters the second element of the heater 7 with a temperature of 100 ^o C. The power consumed by the second element of the heater 7 is lower than the power of the first and consists of the cost of the loss by the adsorber body 6 of this volume to the environment and the necessary heat for regeneration. The remaining elements of the heater work similarly, each of which has an individual connection to the power source through thermostat 8. After regeneration of the adsorbent, hot air saturated with desorption moisture is released into the atmosphere through the corresponding valves.

Обеспечение резонансного наддува всасываемого воздуха без дополнительных энергозатрат обеспечивает увеличение массовой производительности компрессора до 20% (см. , например, Курчавин В.М., Мезенцев Л.П. Экономия тепловой и электрической энергии в поршневых компрессорах. Л.: Энергоатомиздат. 1985 - 80 с.), что позволяет покрыть потери сжатого воздуха, вызванные затратами на регенерацию адсорберов, которая практически не превышает 17% от общего объема осушаемого воздуха. Providing resonant pressurization of the intake air without additional energy consumption provides an increase in the mass productivity of the compressor up to 20% (see, for example, Kurchavin V.M., Mezentsev L.P. Saving thermal and electric energy in reciprocating compressors. L .: Energoatomizdat. 1985 - 80 C.), which allows you to cover the loss of compressed air caused by the costs of regeneration of the adsorbers, which practically does not exceed 17% of the total volume of drained air.

После того как давление воздуха перед потребителем на выходе из адсорберов 16 достигнет заданного значения, датчик давления 20 подает сигнал на блок управления 17 и последний отключает компрессор 2. Одновременно блоком управления 17 подается сигнал на закрытие клапана 15 и открытие клапана 14 и сжатый воздух, находящийся в полости гофрированной емкости 13, выбрасывается через открытый клапан 14 в атмосферу. After the air pressure in front of the consumer at the outlet of the adsorbers 16 reaches a predetermined value, the pressure sensor 20 sends a signal to the control unit 17 and the latter turns off the compressor 2. At the same time, the control unit 17 sends a signal to close the valve 15 and open the valve 14 and the compressed air located in the cavity of the corrugated container 13, is discharged through the open valve 14 into the atmosphere.

Специфика эксплуатации подъемно-копающих механизмов (экскаваторов и кранов) обусловлена тем, что их пневматическая система работает в режиме кратковременного включения компрессора и достаточно длительного времени (наблюдается равенство температуры сжатого воздуха в системе воздухопроводов и температуры окружающей среды) отключенного состояния. В этих условиях при отрицательных температурах воздуха окружающей среды и нахождения компрессора с корпусом-резонатором в неотапливаемом кузовном помещении или при непосредственном контакте с атмосферным воздухом происходит конденсация паров жидкости, находящихся во влажном сжатом воздухе, поступающем в момент включения компрессора в полость гофрированной емкости. В результате конденсации влаги в полости гофрированной емкости 13 импульс воздействия изменяет свою структуру и резонатор выпадает из режима резонансного наддува. Поэтому воздух, поступающий в гофрированную емкость 13, должен быть осушен, т.е. устранена возможность конденсации паров жидкости и, соответственно, раскорректировка процесса резонансного наддува, что и достигается подачей его от выходов адсорберов 16. The specifics of the operation of hoisting-digging mechanisms (excavators and cranes) is due to the fact that their pneumatic system operates in the mode of short-term compressor operation and for a sufficiently long time (there is an equality of the compressed air temperature in the air duct system and the ambient temperature) of the disconnected state. Under these conditions, at negative ambient air temperatures and when the compressor with the resonator housing is in an unheated body room or in direct contact with atmospheric air, condensation of liquid vapor in moist compressed air arrives at the moment the compressor is turned on into the cavity of the corrugated container. As a result of condensation of moisture in the cavity of the corrugated container 13, the impact pulse changes its structure and the resonator falls out of the resonant boost mode. Therefore, the air entering the corrugated container 13 must be drained, i.e. eliminated the possibility of condensation of liquid vapor and, accordingly, the adjustment of the resonant boost process, which is achieved by feeding it from the outputs of the adsorbers 16.

Оригинальность предлагаемого изобретения заключается в том, что она позволяет использовать резонансный наддув всасываемого воздуха для увеличения массовой производительности компрессора без дополнительных энергозатрат в специфических условиях эксплуатации пневмосистем на подъемно-копающих механизмах (экскаваторах и кранах), а также с учетом воздействия отрицательных температур окружающей среды. The originality of the invention lies in the fact that it allows the use of resonant pressurization of intake air to increase the mass productivity of the compressor without additional energy consumption in specific operating conditions of pneumatic systems on hoisting and digging mechanisms (excavators and cranes), and also taking into account the impact of negative ambient temperatures.

Известные впускные воздухопроводы, обеспечивающие резонансный наддув имеют длину около 4,5 м, поэтому разработка корпуса-резонатора с переменной массой (гофрированная емкость) и "горлом" резонатора, представляющим собой суживающееся сопло, позволило создать компактную конструкцию, обеспечивающую эффективную работу устройства управления подъемно-копающими механизмами. Это особенно важно для экскаваторов и кранов, где габарит размещения оборудования играет одну из важнейших ролей при конструировании и эксплуатации подъемно-копающих механизмов. Known intake air ducts providing resonant pressurization have a length of about 4.5 m, therefore, the development of a resonator body with a variable mass (corrugated capacity) and a “neck” of the resonator, which is a tapering nozzle, allowed us to create a compact design that ensures the effective operation of the lift control device digging mechanisms. This is especially important for excavators and cranes, where the size of the equipment placement plays one of the most important roles in the design and operation of hoisting and digging mechanisms.

Claims

A control device for lifting and digging mechanisms, comprising a compressor, an oil separator and a receiver, pneumatically connected to each other, and the receiver output is pneumatically connected to the inputs of the adsorbers with temperature regulating heaters arranged uniformly along the height of the adsorber, while the outputs of the adsorbers are pneumatically connected to the consumer, characterized in that it is additionally equipped with a control unit with valves and temperature and pressure sensors, as well as a housing mounted on the inlet a compressor tube with an inlet in the form of a tapering nozzle, while a corrugated container movably pneumatically communicating via the valves with the atmosphere and with the outputs of the adsorbers connected to the consumer is movably fixed inside the housing before the exit section of the tapering nozzle, in addition, the control unit is connected by a temperature sensor to the inlet section tapering nozzle, and a pressure sensor with the output of the adsorbers.