Шахтний електровоз

Реферат: Шахтний електровоз включає раму, колісні пари, приводні блоки з редукторами і електричними двигунами, систему керування, акумуляторну батарею. Крім цього він має водневий паливний елемент, сполучений з введеним генератором водню, водяним резервуаром і через вентилятор з атмосферою, та електрично з'єднаний з контролером системи керування, окрім того означений резервуар сполучено з генератором водню через регулятор, який також електрично зв'язаний з контролером системи керування. UA 112717 U (12) UA 112717 U UA 112717 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до шахтного рейкового транспорту, а саме до локомотивів з автономним джерелом живлення. Відома конструкція транспортного засобу з електричним приводом, обладнаного водневими паливними елементами, які ефективно виробляють постійний струм з використанням багатошарових сталевих балонів для зберігання водню у стисненому стані [Барташевский С.Е. Обоснование выбора перспективных химических источников тока для шахтных электровозов / С.Е. Барташевский, Л.И. Барташевская // Молодий вчений. - 2015. - № 2(17). - С. 8-12]. Недоліком цієї установки є необхідність застосування вкладишів до балонів із дорогої аустенітної сталі, оскільки водень має здатність проникати через кристалічну решітку металів. Це суттєво ускладнює його зберігання та підвищує вірогідність витоків зовні, що, у свою чергу, підвищує вибухо- і пожежонебезпечність системи. Відомий також шахтний локомотив, який включає раму, колісні пари, приводні блоки з редукторами і електричними двигунами, систему керування з акумуляторною батареєю [Транспорт на гірничих підприємствах: Підручник для вузів. - 3-є вид. / Авт. доповнень, змін та корегування: М. Я. Біліченко, Г. Г. Півняк, О. О. Ренгевич та інш. - Дніпропетровськ: Національний гірничий університет, 2005. - 636 с.]. Основним недоліком цього транспортного засобу є обмежена ємкість акумуляторної батареї, що призводить до зниження продуктивності, та необхідності спорудження, обладнання і утримання складного підземного зарядного господарства. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалення шахтного електровоза, у якому шляхом включення нових елементів досягається можливість спрощення процесу отримання та раціонального використання електричної енергії під час експлуатації транспортного засобу в замкнутому циклі керування, особливо у підземних умовах, практично без обмеження часу роботи і відстані транспортування і, за рахунок цього, підвищення продуктивності та надійності експлуатації. Задача вирішується тим, що відомий шахтний електровоз, який включає раму, колісні пари, приводні блоки з редукторами і електричними двигунами, систему керування, акумуляторну батарею, згідно з корисною моделлю має водневий паливний елемент, сполучений з введеним генератором водню, водяним резервуаром і через вентилятор з атмосферою, та електрично з'єднаний з контролером системи керування, окрім того означений резервуар сполучено з генератором водню через регулятор, який також електрично зв'язаний з контролером системи керування. На кресленні показано шахтний електровоз, принципову схему. Шахтний електровоз 1 розміщено на рейковому шляху 5 і обладнано колісними парами 2 та 3, приводними двигунами 12 і 13, керуючим контролером 16, акумуляторною батареєю 6. У вибухобезпечній оболонці 4 розташовано також генератор водню 7 з сумішшю гранульованого алюмінію та галію 8, до якого приєднано водопровід 10 з регулятором 11 із електричним керуванням, які з'єднують водяний бак 9 з генератором 7. Вивідний патрубок 22 генератора 7 сполучено з водневим паливним елементом 18, наприклад з мембраною обміну протонів, з яким також поєднується повітряний патрубок 21, обладнаний вентилятором 19 та фільтром 20. Вивідний водяний патрубок паливного елемента 18 сполучено з водяним резервуаром 9. Контролер 16 електрично поєднано з тяговими двигунами 12 і 13, резервною акумуляторною батареєю 6, водяним регулятором 11 та паливним елементом 18, каталітичним нейтралізатором водню 17 за допомогою електричних провідників 14,15 та інших. Шахтний електровоз працює наступним чином. Попередньо у генератор водню 7 завантажують гранульований алюміній та галій 8, потім через регулятор 11 подають до цієї суміші воду з резервуара 9. У результаті реакції виділяється водень, що підтверджено дослідами [http://usamodelkina.ru/5567-himicheskiy-opyt-reakciyazhidkogo-galliya-i-alyuminiya.html], який по патрубку 22 направляється до водневого паливного елемента 18, наприклад з мембраною обміну протонів, де сполучається з киснем повітря, яке всмоктується вентилятором 19 через фільтр 20 по патрубку 21. В результаті реакції водню з киснем у паливному елементі 18 виділяється електрична енергія, що через контролер 16 живить тягові двигуни 12 і 13, і вода, яку збирають у резервуар 9. Обертальний момент від двигунів 12 і 13 передається на колісні пари 2 і 3, внаслідок чого електровоз 1 починає рух по рейковій колії 5. По провідникам 15 і 14 тягові двигуни 12 і 13 поєднані з контролером 16 та регулятором 11 і уразі зміни величини струму у ланцюзі їх живлення контролер 16 надає сигнал на регулювання подачі води у генератор водню 7 - підвищення величини струму спричиняє відкриття регулятора води 11 і збільшення кількості водню на виході з генератора 7 і навпаки. Поновлення запасу енергії генератора 7 здійснюється завантаженням чергової порції алюмінію та галію, причому більша частина останнього використовується повторно. Для забезпечення 1 UA 112717 U 5 10 15 20 пуску та переміщення машини у разі непередбачених ситуацій, пов'язаних з відмовою основної системи живлення, на електровозі встановлено резервну акумуляторну батарею 6, яка підзаряджається під час руху через контролер 16 від паливного елемента 18. Усі частини системи живлення, де знаходиться водень, розташовують у вибухобезпечній оболонці 4, обладнаній низькотемпературним каталітичним нейтралізатором останнього 17, який живиться через контролер 16 від паливного елемента 18. Припинення виділення водню і, як наслідок, знеструмлення системи здійснюють шляхом перекриття подачі води у генератор 7 за допомогою регулятора 11. Введення у конструкцію електровоза генератора водню із сумішшю алюмінію, галію і води дозволяє отримати достатню кількість останнього для живлення паливних елементів, що, у свою чергу, призводить до суттєвого збільшення запасу ходу машини, підвищення продуктивності і надійності системи локомотивної відкатки в цілому. Застосування водневих паливних елементів у системі живлення електровозу призводить до спрощення процесу отримання електричної енергії, у якому приймають участь лише два елементарних компонента - водень та кисень, що здешевлює вартість енергії. Обладнання системи живлення зворотним зв'язком за величиною струму двигунів дозволяє здійснювати регулювання виділення водню через зміну кількості води, що подається у генератор і, завдяки цьому, підвищити енергоефективність всієї системи. Окрім цього, розміщення елементів системи, де циркулює водень, у вибухобезпечній оболонці з низькотемпературним каталітичним нейтралізатором, унеможливлює підвищення концентрації водню в атмосфері до небезпечних значень і, тим самим, виключає вірогідність вибуху, що підвищує безпеку експлуатації шахтного транспорту. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 Шахтний електровоз, який включає раму, колісні пари, приводні блоки з редукторами і електричними двигунами, систему керування, акумуляторну батарею, який відрізняється тим, що має водневий паливний елемент, сполучений з введеним генератором водню, водяним резервуаром і через вентилятор з атмосферою, та електрично з'єднаний з контролером системи керування, окрім того означений резервуар сполучено з генератором водню через регулятор, який також електрично зв'язаний з контролером системи керування. Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2