Пристрій для піднімання вантажів

Реферат: Пристрій для піднімання вантажів містить порожнистий корпус, що складається з нижньої циліндричної частини з днищем й бічними стінками та поєднаною з нею загальною порожниною верхньої частини з циліндричною горловиною, в якій розміщений рухомий поршень, де порожнина корпусу між днищем та поршнем заповнена робочою рідиною, якою є вода, яка підлягає заморожуванню. Верхня частина корпуса є теплоізольованою. Нижня частина розміщена у засобі примусового охолодження, який виконаний з можливістю заморожувати воду з днища та бічних стінок корпусу. Діаметр нижньої частини корпусу перевищує діаметр горловини. UA 86184 U (12) UA 86184 U UA 86184 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до піднімальної техніки та може бути використана у всіх придатних галузях промисловості, де є потреба піднімати переважно великотонажні та/або великогабаритні предмети на відносно невелику висоту. Такими предметами можуть бути вантажі будь-якого придатного для даної корисної моделі типу, в тому числі, будівельні конструкції або матеріали, транспортні засоби, машини різного призначення та їх вузли як при їх монтажі, так й в процесі їх функціонування, наприклад пуансони гідропресів. Звичайно, згаданий перелік наведений для загальної характеристики галузі застосування запропонованої корисної моделі але ніякою мірою її не обмежує. Конструктивно корисна модель може бути втілена як гідропривід, у тому числі як гідродомкрат, в залежності від сфери її застосування, вибраної наприклад з зазначених вище. Традиційно для піднімання вантажів використовують домкрати, перевагу з яких мають гідравлічні домкрати. Пристрої такого типу широко відому фахівцю та описані в безлічі технічної та патентної літератури. Так SU 772418 (Жан Луи Гратцмюллер) від 15.10.1980 розкриває пристрій для піднімання вантажів, що містить порожнистий корпус, що складається з нижньої циліндричної частини з днищем й бічними стінками, та поєднаною з нею загальною порожниною верхньої частини з циліндричною горловиною, в якій розміщений рухомий поршень, де порожнина корпуса між днищем та поршнем заповнена робочою рідиною. Таке технічне рішення вибрано як найближчий аналог. Основною ознакою цього та інших подібних відомих пристроїв є насамперед використання оливи як робочої рідини, що обумовлює щонайменше наступні недоліки: нездатність функціонування при низьких температурах; порівняне низький КПД; висока енергоємність; принципова конструктивна складність, викликана наявністю розподільників, дроселюючих отворів, клапанів та інших елементів для керування гідропотоками, що працюють при високих тисках і часто виходять з ладу; екологічна та економічна непривабливість олив як таких. В основу корисної моделі поставлено задачу шляхом підбору робочої рідини одночасно з оптимізацією конструкції згідно з умовами роботи зі згаданою рідиною пристрою для піднімання вантажів забезпечити досягнення такого технічного результату як підвищення надійності з одночасним спрощенням конструкції, розширенням функціональних можливостей, зниження енергоємності, та виключання можливості забруднення навколишнього середовища. Поставлена задача вирішується тим, що у пристрої для піднімання вантажів, що містить порожнистий корпус, що складається з нижньої циліндричної частини з днищем й бічними стінками, та поєднаною з нею загальною порожниною верхньої частини з циліндричною горловиною, в якій розміщений рухомий поршень, де порожнина корпуса між днищем та поршнем заповнена робочою рідиною, згідно з корисною моделлю, робочою рідиною є вода, яка підлягає заморожуванню, верхня частина корпуса є теплоізольованою, нижня частина розміщена у засобі примусового охолодження, який виконаний з можливістю заморожувати воду з днища та бічних стінок корпусу, а діаметр нижньої частини корпуса перевищує діаметр горловини. Поставлена задача вирішується й тим, що засіб для примусового охолодження виконаний у вигляді стакана з сталевим дном та теплоізольованими стінками, що заповнений рідким азотом. Поставлена задача вирішується у переважному варіанті й тим, що співвідношення поперечного перерізу горловини корпусу S1 до поперечного перерізу днища S2 становить S1/S2=1/10. Вибрана як робоча рідина в світлі даної корисної моделі вода належить до унікальних речовин - при замерзанні вона розширюється. Відносна зміна об'єму води при замерзанні становить 8,3 %. Відомо, що залишені напризволяще відра і бочки з водою псуються на морозі при замерзанні води. Як правило, в них видувається дно. Це пояснюється тим, що будучи встановленому на землі, дно посудини теплоізольоване і охолоджується, відповідно, замерзає в останню чергу. 1 UA 86184 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Розглянемо замерзання води по порядку. Верхній шар води в посудині і шари, прилеглі до бічних стінок замерзають в першу чергу в відкритому просторі. Замерзлі шари розширюються і витискують рідку частину, тобто воду, яка може ще вільно рухатись, в "теплому" напрямку, тобто, в напрямку днища. В воді внаслідок хімічної будови існує внутрішній тиск порядку 15-20 атм. Звідси виходить, що на деякому етапі замерзання тиск на дно посудини може досягати 1520 атм. Якщо забезпечити умови при яких вода замерзатиме з днища та бічних стінок, то незамерзлі шари води витискуватимуться вгору. Це явище й покладено в основу заявленої корисної моделі. Підсумовуючи вищенаведене, для фахівця буде ясним: необхідною умовою для підіймання вантажу в світлі даної корисної моделі є заморожування води з днища нагору, що забезпечуються новими ознаками корисної моделі щодо розміщення нижньої частини корпуса з водою у засобі примусового охолодження та теплоізоляції верхньої частини корпуса. Вода є екологічним та економічним засобом у порівнянні з будь якою оливою, конструкція заявленого пристрою не потребує складного та ненадійного в роботі, особливо при низьких температурах, обладнання для керування гідропотоками - розподільників, клапанів, дроселів тощо. Енергетичні затрати на функціонування заявленого пристрою зводяться лише до приведення у дію засобу примусового охолодження, тобто вони порівняно незначні. Останнє обумовлює підвищення його ККД. Найкращій результат в світлі як оптимальних піднімальних якостей, так й енергозбереження та екологічності були отримані при використанні як засобу примусового охолодження у вигляді стакана зі сталевим дном та теплоізольованими стінками, що заповнений рідким азотом. Оптимальні результати по підніманню вантажів були отримані коли діаметр днища нижньої частини перевищував діаметр горловини, а найкращі - у інтервалі співвідношення площі поперечного перерізу горловини S1 до площі поперечного перерізу S2 днища S1/S2=1/10. Це пояснюється наступними розрахунками. Оцінимо висоту і максимальну підіймальну силу для посудини типу "циліндрична пляшка", встановленої вертикально, якою й є циліндричний корпус заявленого пристрою, в горловині конструкції якого знаходиться поршень для підйому вантажу. Нехай, площа поперечного перерізу горловини пляшки S1 становить 1:10 від площі поперечного перерізу днища S2, висота широкої частини становить Н=20 см. Обчислимо висоту підйому h по формулі: h=0,083(S2/S1)H=17см. 2 Максимальна сила підйому вантажу при площі горловини пляшки S1=3 см розраховується по формулі: F=PS1, де Р - тиск всередині рідини. Тоді 8 -4 2 5 F=(20·10 Па)·(3·10 м )=2·10 Н. Як висновок, такий пристрій здатний піднімати тіло масою 20 тонн на висоту 17 см. Корисна модель пояснюється також кресленнями, де На фіг. 1 схематично зображена конструктивна схема пристрою, повздовжній розріз. Пристрій для піднімання вантажів містить порожнистий корпус 1, що містить нижню циліндричну частину з днищем й бічними стінками. У верхній частині корпуса, що та поєднаною з нижньою частиною загальною порожниною, розташована циліндрична горловина 2, діаметр якої менше, ніж діаметр згаданої нижньої частини корпуса. В горловині 2 розміщений рухомий поршень 3. Порожнина корпуса між днищем та поршнем заповнена робочою рідиною 4, якою є звичайна вода, що підлягає заморожуванню, або вода з будь-якими придатними у світлі даної корисної моделі домішками, наприклад спиртом. Верхня частина корпуса 1 є теплоізольованою, що реалізовано рубашкою 5 із теплоізолюючого матеріалу, наприклад пінопласту, або будь-якого придатного у світлі корисної моделі. Нижня частина корпуса 1 розміщена у засобі примусового охолодження (6, 7, 8), який виконаний з можливістю заморожувати воду з дна та бічних стінок корпусу. Засіб для примусового охолодження виконаний у вигляді стакана з дном 7, здатним витримувати великі зусилля та виконаним з нетеплопровідного матеріалу, наприклад, нержавіючої сталі. Бічні стінки 6 стакана є теплоізольованими. Стакан заповнений холодоагентом 8. Для корисної моделі може бути використаний будь-який холодоагент, але ж з точки зору зниження енергоємності та екологічності перевага була надана власне рідкому 2 UA 86184 U 5 10 азоту. Але фахівцю буде зрозумілим, що охолодження нижньої частини конструкції може бути виконано і іншим засобом, наприклад холодним повітрям на морозі. Пристрій функціонує наступним чином. Як приклад був виконаний пристрій для піднімання вантажів з співвідношенням площі поперечного перерізу горловини S1 до площі поперечного перерізу S2 днища S1/S2=1/4. Порожнину корпусу заповнювали водою. Стакан з теплоізольованими стінками 6 встановлювали сталевим дном 7 на опорну поверхню. Корпус 1 нижньою частиною розміщували у стакані. Останній заливали рідким азотом у кількості ~ 0,5 л (температура кипіння: 77 К (-196° С). Плунжер 3 при цьому впирали в тіло, призначене для підйому, а саме, в вантаж масою 100 кг. При заливанні рідкого азоту приблизно через 20 хв. почався підйом вантажу. Процес тривав 5 хв. Вантаж було піднято на 5 см. Вважаємо, що для вантажів великої маси швидкість підйому цілком задовільна. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 1. Пристрій для піднімання вантажів, що містить порожнистий корпус, що складається з нижньої циліндричної частини з днищем й бічними стінками та поєднаною з нею загальною порожниною верхньої частини з циліндричною горловиною, в якій розміщений рухомий поршень, де порожнина корпусу між днищем та поршнем заповнена робочою рідиною, який відрізняється тим, що робочою рідиною є вода, яка підлягає заморожуванню, верхня частина корпуса є теплоізольованою, нижня частина розміщена у засобі примусового охолодження, який виконаний з можливістю заморожувати воду з днища та бічних стінок корпусу, а діаметр нижньої частини корпуса перевищує діаметр горловини. 2. Пристрій для піднімання вантажів за п. 1, який відрізняється тим, що засіб для примусового охолодження виконаний у вигляді стакана зі сталевим дном та теплоізольованими стінками, що заповнений рідким азотом. 3. Пристрій для піднімання вантажів за п. 1 або 2, який відрізняється тим, що співвідношення поперечного перерізу горловини корпусу S1 до поперечного перерізу днища S2 становить S1/S2=1/10. 3 UA 86184 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4