RU2400598C1

RU2400598C1 - Facility for control of hoisting-digging mechanisms

Info

Publication number: RU2400598C1
Application number: RU2009121848/03A
Authority: RU
Inventors: Николай Сергеевич Кобелев (RU); Николай Сергеевич Кобелев; Татьяна Васильевна Алябьева (RU); Татьяна Васильевна Алябьева; Виктор Васильевич Свиридов (RU); Виктор Васильевич Свиридов; Наталья Леонидовна Косьяненко (RU); Наталья Леонидовна Косьяненко; Елена Георгиевна Храмцова (RU); Елена Георгиевна Храмцова
Priority date: 2009-06-08
Filing date: 2009-06-08
Publication date: 2010-09-27

Abstract

FIELD: machine building. ^ SUBSTANCE: facility consists of compressor, oil-moisture separator and receiver pneumatically and successively interconnected. An output of the receiver is coupled to inputs of adsorbers with evenly distributed heaters; while outputs of adsorbers are pneumatically connected to a consumer. Also a compressor is equipped with a suction filter containing a case with a conic bottom and an orifice in its lower part, a connecting pipe of purified air outlet, a condensate extractor positioned in the bottom orifice, a reflecting partition, and a connecting pipe of purified air inlet. The case of the filter is made in form of a two-layer jacket with an air cavity connected to adsorbers and the connecting pipe of outlet of heated generated air to atmosphere by means of the connecting pipe of inlet of heating generated air via a pipeline and a control valve. Notably, curvilinear grooves with a dovetail shape are made on internal surface of the connecting pipe of inlet of purified air; the connecting pipe of purified air inlet is made in form of a convergent nozzle. A circular groove connected with a device for impurities extraction is made at the inlet orifice of the connecting pipe for purified air inlet. The circular groove is coupled with curvilinear grooves and is equipped with a mesh. ^ EFFECT: raised reliability of operation of pneumatic systems of control for excavators and cranes operating with considerable amount of solid particles in process dust due to reduced amount of impurities in sucked atmospheric air coming into cavities of compressor. ^ 3 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.

Известно устройство управления подъемно-копающими механизмами (см. а.с. 1237751, Мкл. E01F 9/20, БИ 22, 1986), содержащее компрессор, масловлагоотделитель и ресивер, последовательно соединенные между собой пневматически, а выход ресивера пневматически подключен к входам адсорберов с равномерно по высоте адсорбера расположенными терморегулирующими подогревателями, при этом выходы адсорберов пневматически подключены к потребителю.A device for controlling lifting and digging mechanisms is known (see as.with. 1237751, Mcl. E01F 9/20, BI 22, 1986) containing 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 temperature regulating heaters arranged uniformly along the height of the adsorber, while the outputs of the adsorbers are pneumatically connected to the consumer.

Недостатком является нерациональный сброс горячего сжатого воздуха после регенерации в атмосферу при отрицательных температурах окружающей среды, что не только приводит к значительным энергозатратам на производство сухого сжатого воздуха, связанным с необходимостью подогрева воздуха регенерации, но и стимулирует уменьшение массовой производительности компрессора.The disadvantage is the irrational discharge of hot compressed air after regeneration into the atmosphere at negative ambient temperatures, which not only leads to significant energy costs for the production of dry compressed air associated with the need to heat the regeneration air, but also stimulates a decrease in the mass productivity of the compressor.

Известно устройство управления подъемно-копающими механизмами (см. патент РФ 2158805, МПК E02F 9/22, опубл. 10.11.2000), содержащее компрессор, масловлагоотделитель и ресивер, пневматически последовательно соединенные между собой, а выход ресивера пневматически подключен к входам адсорберов с равномерно распределенными подогревателями, и выводы адсорберов пневматически подключены к потребителю, компрессор снабжен всасывающим фильтром, содержащим корпус с коническим днищем и отверстием в его нижней части, штуцер вывода очищенного воздуха, конденсатоотводчик, расположенный в отверстии днища, отражательную перегородку, штуцеры ввода очищаемого воздуха, корпус фильтра выполнен в виде двухслойной рубашки с воздушной полостью, соединенной штуцером ввода обогревающего отрегенерированного воздуха посредством трубопровода и регулирующего клапана с адсорберами и штуцером вывода обогревающего отрегенерированного воздуха в атмосферу.A control device for lifting and digging mechanisms (see RF patent 2158805, IPC E02F 9/22, publ. 10.11.2000), containing a compressor, oil separator and receiver, pneumatically connected in series with each other, and the receiver output is pneumatically connected to the inputs of the adsorbers evenly distributed heaters, and the terminals of the adsorbers are pneumatically connected to the consumer, the compressor is equipped with a suction filter containing a housing with a conical bottom and an opening in its lower part, a fitting for the outlet of purified air, condens tootvodchik disposed in the hole bottom, a baffle, fittings input cleansed air filter housing is designed as a two-layer jacket with an air cavity connected choke input otregenerirovannogo the heating air via a conduit and a control valve to adsorbers and fitting the heating output otregenerirovannogo air into the atmosphere.

Недостатком являются энергозатраты, обусловленные увеличением аэродинамического сопротивления воздушного фильтра из-за наличия во всасываемом атмосферном воздухе значительного количества твердых частиц технологической пыли, определяемых специфическими условиями эксплуатации, а наличие твердых частиц в полости компрессора не только снижает его массовую производительность по сжатому воздуху, но и способствует аварийному режиму, что в конечном итоге снижает эффективность работы подъемно-копающих механизмов.The disadvantage is the energy consumption due to the increase in aerodynamic drag of the air filter due to the presence of a significant amount of process dust solid particles determined by specific operating conditions in the intake air, and the presence of solid particles in the compressor cavity not only reduces its mass productivity in compressed air, but also contributes to emergency operation, which ultimately reduces the efficiency of the lifting and digging mechanisms.

Технической задачей является повышение надежности работы пневматических систем управления экскаваторами и кранами в условиях эксплуатации при наличии значительного количества твердых частиц технологической пыли путем снижения количества загрязнений во всасывающем атмосферном воздухе, поступающих в полости компрессора, что может привести, в конечном счете, к аварийному режиму работы подъемно-копающих механизмов.The technical task is to increase the reliability of pneumatic control systems for excavators and cranes in operating conditions in the presence of a significant amount of solid particles of process dust by reducing the amount of contaminants in the intake air that enters the compressor cavity, which can ultimately lead to emergency operation digging mechanisms.

Технический результат по повышению надежности работы подъемно-копающих механизмов достигается тем, что устройство управления подъемно-копающими механизмами содержит компрессор, масловлагоотделитель и ресивер, пневматически последовательно соединенные между собой, а выход ресивера пневматически подключен к входам адсорберов с равномерно распределенными подогревателями и выводы адсорберов пневматически подключены к потребителю, при этом компрессор снабжен всасывающим фильтром, содержащим корпус с коническим днищем и отверстием в его нижней части, штуцер вывода очищенного воздуха, конденсатоотводчик, расположенный в отверстии днища, отражательную перегородку, штуцер ввода очищаемого воздуха, а корпус фильтра выполнен в виде двухслойной рубашки с воздушной полостью, соединенной штуцером ввода обогревающего отрегенерированного воздуха посредством трубопровода и регулирующего клапана с адсорберами и штуцером вывода в атмосферу обогревающего отрегенерированного воздуха, причем на внутренней поверхности штуцера ввода очищаемого воздуха, выполненного в виде суживающегося сопла, расположены криволинейные канавки с профилем в виде «ласточкина хвоста», а у его входного отверстия выполнена круговая канавка, соединенная с устройством удаления загрязнений, при этом круговая канавка соединена с криволинейными канавками и снабжена сеткой.The technical result to improve the reliability of the lifting-digging mechanisms is achieved by the fact that the control device of the lifting and digging mechanisms contains a compressor, an oil separator and a receiver, pneumatically connected in series with each other, and the receiver output is pneumatically connected to the inputs of the adsorbers with evenly distributed heaters and the outputs of the adsorbers are pneumatically connected to the consumer, while the compressor is equipped with a suction filter containing a housing with a conical bottom and an opening in its lower part, the outlet for cleaned air, a steam trap located in the bottom hole, the baffle plate, the inlet for cleaned air, and the filter housing is made in the form of a two-layer jacket with an air cavity connected by a heating inlet fitting inlet via a pipeline and a control valve with adsorbers and a fitting for discharging heating regenerated air into the atmosphere, and on the inner surface of the fitting for introducing cleaned air, made in the form of curved nozzles, there are curved grooves with a dovetail profile, and at its inlet there is a circular groove connected to the contaminant removal device, while the circular groove is connected to the curved grooves and provided with a mesh.

На фиг.1 изображена принципиальная схема устройства управления подъемно-копающими механизмами; на фиг.2 - профиль криволинейных канавок в виде «ласточкина хвоста»; на фиг.3 - внутренняя поверхность штуцера ввода очищаемого воздуха с устройством удаления загрязнений.Figure 1 shows a schematic diagram of a device for controlling lifting and digging mechanisms; figure 2 is a profile of curved grooves in the form of "dovetail"; figure 3 - the inner surface of the inlet of the cleaned air with a device for removing contaminants.

Устройство состоит из соединенных последовательно системой трубопроводов (воздухопроводов) 1 всасывающего фильтра 2, компрессора 3, масловлагоотделителя 4, ресивера 5, двух циклично работающих адсорберов 6 и 7, подогревателя 8 с терморегуляторами 9, закрепленными на каждом элементе подогревателя 8. При этом всасывающий фильтр 2 включает корпус 10, выполненный в виде двухслойной рубашки с воздушной полостью, коническим днищем 11 с отверстием 12 в его нижней части, штуцер вывода очищенного всасываемого воздуха 13, штуцеры ввода очищаемого воздуха 14, конденсатоотводчик 15, расположенный в отверстии 12 конического днища 11, отражательную перегородку 16, штуцер ввода обогревающего воздуха 17, трубопровод 18, соединяющий через регулирующий клапан 9 штуцер 17 с адсорберами 6 и 7, штуцер сброса обогреваемого воздуха в атмосферу 20, при этом регулирующий клапан 19 обеспечивает также сброс воздуха после регенерации адсорберов в атмосферу при положительных температурах окружающей среды. На внутренней поверхности 21 штуцера ввода очищаемого воздуха 14, выполненного в виде суживающегося сопла, расположены криволинейные канавки 22 с профилем в виде «ласточкина хвоста», а у его входного отверстия 23 выполнена круговая канавка 24, соединенная с устройством удаления загрязнений 25, при этом круговая канавка 24 соединена с криволинейными канавками 22 и снабжена сеткой 26.The device consists of a suction filter 2, a compressor 3, an oil and water separator 4, a receiver 5, two cyclically working adsorbers 6 and 7, a heater 8 with temperature controllers 9 fixed to each element of the heater 8. The suction filter 2 includes a housing 10 made in the form of a two-layer shirt with an air cavity, a conical bottom 11 with an opening 12 in its lower part, a fitting for outputting purified intake air 13, fittings for introducing purified air 14 , a steam trap 15 located in the hole 12 of the conical bottom 11, a baffle plate 16, a heating air inlet fitting 17, a pipe 18 connecting a fitting 17 with adsorbers 6 and 7 through a control valve 9, a heated air discharge fitting into the atmosphere 20, while the control valve 19 also provides air discharge after regeneration of the adsorbers into the atmosphere at positive ambient temperatures. On the inner surface 21 of the inlet of the cleaned air 14, made in the form of a tapering nozzle, there are curved grooves 22 with a dovetail profile, and at its inlet 23 there is a circular groove 24 connected to the contaminant removal device 25, while the groove 24 is connected to the curved grooves 22 and provided with a mesh 26.

Устройство работает следующим образомThe device operates as follows

Специфика условий эксплуатации подъемно-копающих механизмов обусловлена наличием значительного количества твердых частиц технологической и атмосферной пыли во всасываемом компрессором 3 атмосферном воздухе, поэтому в начале его работы данная смесь воздуха и массы загрязнений перемещается к штуцеру ввода очищаемого воздуха 14 и контактирует с сеткой 26, при этом крупные частицы отделяются от потока, а более мелкие через входное отверстие 23проникают во внутреннюю полость штуцера ввода очищаемого воздуха 14. Так как штуцер ввода очищаемого воздуха 14 выполнен в виде суживающегося сопла, поток всасываемого воздуха с загрязнениями увеличивает свою скорость и, перемещаясь по криволинейным канавкам 22, закручивается. В результате твердые частицы, прошедшие сетку 26, центробежной силой отбрасываются к внутренней поверхности 21 штуцера ввода очищаемого воздуха 14 и заполняют полости криволинейных канавок 22, где накапливаются, и, вследствие выполнения данных полостей по профилю в виде «ласточкина хвоста», не выпадают вновь в движущийся поток, а смещаются в сторону круговой канавки 24, откуда под действием силы тяжести перемещаются в устройство удаления загрязнений 25 для последующего удаления вручную или автоматически (на фиг.1 не показано).The specifics of the operating conditions of the lifting and digging mechanisms is due to the presence of a significant amount of solid particles of technological and atmospheric dust in the atmospheric air drawn in by the compressor 3, therefore, at the beginning of its operation, this mixture of air and the mass of contaminants moves to the inlet of the cleaned air 14 and contacts the grid 26, while large particles are separated from the flow, and smaller ones through the inlet 23 penetrate into the internal cavity of the inlet of the cleaned air 14. Since the inlet of the cleaned about air 14 is made in the form of a tapering nozzle, the flow of intake air with pollution increases its speed and, moving along curved grooves 22, swirls. As a result, the solid particles that have passed through the grid 26 are discarded by centrifugal force to the inner surface 21 of the inlet of the cleaned air 14 and fill the cavities of the curved grooves 22, where they accumulate, and, due to the fulfillment of these cavities along the dovetail profile, do not fall out again a moving flow, and are shifted towards the circumferential groove 24, from where, under the action of gravity, they are moved to the contaminant removal device 25 for subsequent removal manually or automatically (not shown in Fig. 1).

Оставшиеся мельчайшие твердые частицы с потоком закрученного всасываемого атмосферного воздуха, выходя из штуцера ввода очищаемого воздуха 14, выполненного в виде суживающегося сопла, ударяются об отражательную перегородку 16. В результате контакта потока всасываемого атмосферного воздуха с отражательной перегородкой 16 твердые частицы загрязнений с каплеобразной или льдообразной влагой в своем большинстве выпадают в коническое днище 11, где накапливаются по мере накопления и выбрасываются из всасывающего фильтра 2 конденсатоотводчиком 15 через отверстие 11.The remaining smallest solid particles with a swirling flow of aspirated atmospheric air, leaving the nozzle of the inlet of the cleaned air 14, made in the form of a tapering nozzle, hit the reflective wall 16. As a result of the contact of the flow of intake air with the reflective wall 16, solid particles of pollution with droplet or ice-like moisture for the most part fall into the conical bottom 11, where they accumulate as they accumulate and are thrown out of the suction filter 2 by a steam trap m 15 through the opening 11.

Очищенный от загрязнений всасываемый воздух через штуцер вывода очищенного всасываемого воздуха 13 по воздухопроводу 1 поступает на сжатие в компрессор 3, после чего через маслоотделитель 4, ресивер 5 направляется на осушку в адсорберы, например в адсорбер 6. Очистка всасываемого атмосферного воздуха от твердых частиц и капельной или льдообразной влаги обеспечивает снижение энергоемкости производства пневмоэнергии от 12% до 18% в зависимости от условий эксплуатации компрессора.Purified intake air is cleaned from contaminants through the outlet port of cleaned intake air 13 through an air duct 1 and is compressed into a compressor 3, after which, through an oil separator 4, a receiver 5 is sent for drying to adsorbers, for example, to an adsorber 6. Purification of intake air from solid particles and droplets or ice-like moisture reduces the energy consumption of pneumatic energy production from 12% to 18%, depending on the operating conditions of the compressor.

Осушенный сжатый воздух подается к пневмоаппаратуре системы управления подъемно-копающими механизмами. Одновременно часть осушенного воздуха направляется во второй адсорбер 7, находящийся в режиме регенерации. Первый по ходу регенерирующего воздуха элемент подогревателя 8 включается терморегулятором 9 и подогревает воздух. Ко второму элементу подогревателя регенерирующий воздух поступает с температурой 100°С. Мощность потребления вторым элементом подогревателя ниже мощности первого и складывается из затрат на потери тепла корпусом адсорбера 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 9.Dried compressed air is supplied to the pneumatic equipment of the control system of lifting and digging mechanisms. At the same time, part of the dried air is sent to the second adsorber 7, which is in the regeneration mode. The first element of the heater 8 along the regenerative air is turned on by the temperature controller 9 and heats the air. Regenerative air enters the second element of the heater at a temperature of 100 ° C. The power consumption of the second element of the heater is lower than the power of the first one and consists of the cost of heat loss by the adsorber body 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 the temperature controller 9.

Всасывающий фильтр 2 компрессора 3 находится в кузовном помещении, где температура всасываемого воздуха близка к температуре окружающей среды, или же всасывающий фильтр 2 выносится наружу из кузовного помещения. В результате при низких температурах окружающей среды и особенно при метелях, наличии инея или дождях наблюдается налипание твердых загрязнений и каплеобразной или льдообразной влаги по сечению входного отверстия воздушного фильтра. Это приводит в конечном итоге к возрастанию гидравлического сопротивления во всасывающем тракте компрессора 3 и, как следствие, увеличивает энергозатраты на производство сжатого воздуха. Кроме того, наличие дополнительной влаги в сжатом воздухе приводит к более тяжелым условиям работы масловлагоотделителя 4, а возможное поступление влаги в адсорберы 6 и 7 приводит к растрескиванию зерен адсорбера, что резко ухудшает процесс осушки и значительно сокращает эффективность эксплуатации пневмооборудования подъемно-копающих механизмов. Поэтому предлагаемая конструкция всасывающего фильтра 1 компрессора 3 обеспечивает дополнительную очистку атмосферного воздуха, особенно при отрицательных температурах окружающей среды.The suction filter 2 of the compressor 3 is located in the body, where the temperature of the intake air is close to the ambient temperature, or the suction filter 2 is carried out from the body. As a result, at low ambient temperatures, and especially during snowstorms, the presence of frost or rain, sticking of solid impurities and drop-like or ice-like moisture is observed over the cross section of the air filter inlet. This ultimately leads to an increase in hydraulic resistance in the suction path of the compressor 3 and, as a result, increases the energy consumption for the production of compressed air. In addition, the presence of additional moisture in the compressed air leads to more severe operating conditions of the oil separator 4, and the possible ingress of moisture into the adsorbers 6 and 7 leads to cracking of the adsorber grains, which drastically worsens the drying process and significantly reduces the operational efficiency of the pneumatic equipment of lifting and digging mechanisms. Therefore, the proposed design of the suction filter 1 of the compressor 3 provides additional purification of atmospheric air, especially at low ambient temperatures.

Сжатый воздух после регенерации, например, адсорбера 7 с температурой около 80°С по трубопроводу 18 направляется через регулирующий клапан 19 к штуцеру ввода обогревающего воздуха 17 и заполняет воздушную полость в двухслойной рубашке, в виде которой выполнен корпус 10 всасывающего фильтра 2. Обогревающий воздух, отдав тепло корпусу 10, выбрасывается в атмосферу через штуцер 20.Compressed air after regeneration, for example, of an adsorber 7 with a temperature of about 80 ° C, is sent through a pipe 18 through a control valve 19 to the heating air inlet 17 and fills the air cavity in a two-layer jacket, in the form of which the suction filter housing 10 is made. 2. Heating air, giving heat to the housing 10, is released into the atmosphere through the fitting 20.

При положительных температурах окружающей среды, когда не требуется обогрева корпуса 10 всасывающего фильтра 2, нагретый сжатый воздух после процесса регенерации адсорберов 6 или 7 по трубопроводу 18 через регулирующий клапан 19 выбрасывается непосредственно в атмосферу. Капельная же влага, выбрасываемая с регенерирующим воздухом в атмосферу и частично вновь поступающая с атмосферным воздухом во всасывающий фильтр 2 компрессора 3, пройдя штуцер 14, ударяется об отражательную перегородку 16, накапливается в днище 11 и посредством конденсатоотводчика 15 выбрасывается наружу.At positive ambient temperatures, when it is not necessary to heat the housing 10 of the suction filter 2, the heated compressed air after the regeneration process of the adsorbers 6 or 7 through the pipe 18 through the control valve 19 is released directly into the atmosphere. Drop water, which is discharged into the atmosphere with regenerating air and partially re-introduced with atmospheric air into the suction filter 2 of compressor 3, passes through the fitting 14, hits the reflective wall 16, accumulates in the bottom 11 and is discharged out through the condensate drain 15.

Оригинальность предлагаемого технического решения заключается в том, что устранение постоянно находящейся в атмосферном всасываемом воздухе технологической и атмосферной пыли как на сетке перед поступлением в штуцер очищаемого воздуха, так и в его полости с эффективным отделением твердых частиц путем закрутки потока на криволинейных канавках, расположенных на внутренней поверхности штуцера, обеспечивает нормированную по аэродинамическим параметрам работу всасывающего фильтра, которая приводит к надежной работе компрессора и соответственно всего подъемно-копающего механизма.The originality of the proposed technical solution lies in the fact that the elimination of technological and atmospheric dust constantly in the atmospheric intake air both on the grid before entering the nozzle of the cleaned air and in its cavity with the effective separation of solid particles by swirling the flow on curved grooves located on the inner the surface of the nozzle, ensures the operation of the suction filter, normalized by aerodynamic parameters, which leads to reliable operation of the compressor and, accordingly, etstvenno all lifting and digging machinery.

Claims

A control device for lifting and digging mechanisms, comprising a compressor, an oil separator and a receiver, pneumatically connected in series with each other, and the output of the receiver is pneumatically connected to the inputs of the adsorbers with evenly distributed heaters, and the terminals of the adsorbers are pneumatically connected to the consumer, while the compressor is equipped with a suction filter containing a housing with a conical bottom and an opening in its lower part, a fitting for the outlet of purified air, a steam trap located in the bottom opening , a reflective partition, a nozzle for introducing cleaned air, and the filter housing is made in the form of a two-layer jacket with an air cavity connected by a nozzle for introducing heating regenerated air through a pipeline and a control valve with adsorbers and a nozzle for discharging heating regenerated air into the atmosphere, characterized in that on the inside curved grooves with a profile in the form of “dovetail needles” are located on the surface of the nozzle of the input of cleaned air, made in the form of a tapering nozzle ta ", and at its inlet is formed a circular groove connected to the contaminant removal device, wherein the circular groove is connected with the cam groove and provided with a mesh.