Пневмогідропривід

Реферат: Пневмогідропривід, що включає гідромотор, пневмогідроакумулятори для гідравлічної рідини, балон для стисненого газу, розширювальний бак для гідравлічної рідини, магістралі для гідравлічної рідини і трубопроводи для стисненого газу, а також систему управління, що включає блок управління та керовані електроклапани й вентилі, призначену для управління потоками рідини та газу, причому розширювальний бак для гідравлічної рідини виконаний у вигляді ємності, розділеної пружною діафрагмою на камеру для робочої рідини та камеру для стисненого газу, а пневмогідропривід доповнений теплообмінним елементом та включає щонайменше три пневмогідроакумулятори, кожний з яких виконаний у вигляді ємності, розділеної пружною діафрагмою на камеру для робочої рідини та камеру для стисненого газу, регулятор тиску, однонаправлені керовані клапани, реверсний перемикач напрямку обертання вала гідромотора з дросельним керуванням швидкості обертання вала та керованим повітряним клапаном, яким забезпечений розширювальний бак для гідравлічної рідини, система управління призначена для поточного управління пневмогідроприводом шляхом почергової зарядки і розвантажування пневмогідроакумуляторів і включає блок управління з відповідним програмним статком, до відповідних входів якого підключені датчики тиску газу у трубопроводах і температури гідравлічної рідини у магістралях, а до його відповідних виходів підключені виконуючі елементи реверсного перемикача напрямку обертання вала гідромотора. UA 88137 U (12) UA 88137 U UA 88137 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Пропонована корисна модель належить до галузі транспортного машинобудування і може бути використана у рушіях транспортних засобів. Найбільш близьким до пропонованого за кількістю суттєвих ознак є пневмогідропривід, що включає гідромотор, пневмогідроакумулятори для гідравлічної рідини, балон для стисненого газу, розширювальний бак для гідравлічної рідини, магістралі для гідравлічної рідини і трубопроводи для стисненого газу, а також систему управління, призначену для управління потоками рідини та газу, що включає блок управління та керовані електроклапани й вентилі [Патент на винахід № 2353824 Росія, МПК F15B11/072 (2006.01); Опубліковано: 27.04.2009]. Згаданий пневмогідропривід забезпечений двома пневмогідроакумуляторами та радіатором для охолодження гідравлічної рідини. Описаний пневмогідропривід є недостатньо економічним, оскільки під час його роботи тепло, виділене гідравлічною рідиною, втрачається, а також недостатньо використовується енергія стисненого повітря. У основу пропонованої корисної моделі поставлена задача створення такого пневмогідроприводу, який би був більш економічним за рахунок створення умов для утилізації тепла, виділеного гідравлічною рідиною у процесі роботи приводу та можливості повторного використання енергії стисненого повітря, відпрацьованого у пневмогідроакумуляторі. Пропонований, як і відомий пневмогідропривід, включає гідромотор, пневмогідроакумулятори для гідравлічної рідини, балон для стисненого газу, розширювальний бак для гідравлічної рідини, магістралі для гідравлічної рідини і трубопроводи для стисненого газу, а також систему управління, що включає блок управління та керовані електроклапани й вентилі, а, відповідно до пропонованої корисної моделі, розширювальний бак для гідравлічної рідини виконаний у вигляді ємності, розділеної пружною діафрагмою на камеру для робочої рідини та камеру для стисненого газу. Пневмогідропривід доповнений теплообмінним елементом та включає щонайменше три пневмогідроакумулятори, кожний з яких виконаний у вигляді ємності, розділеної пружною діафрагмою на камеру для робочої рідини та камеру для стисненого газу, регулятор тиску, однонаправлені керовані клапани, реверсний перемикач напрямку обертання вала гідромотора з дросельним керуванням швидкості обертання вала та керованим повітряним клапаном, яким забезпечений розширювальний бак для гідравлічної рідини. Система управління призначена для поточного управління пневмогідроприводом шляхом почергової зарядки і розвантажування пневмогідроакумуляторів і включає блок управління з відповідним програмним статком, до відповідних входів якого підключені датчики тиску газу у трубопроводах і температури гідравлічної рідини у магістралях, а, до його відповідних виходів підключені виконуючі елементи реверсного перемикача напрямку обертання вала гідромотора, керованого повітряного клапана, вентилів та керованих однонаправлених клапанів з можливістю їх закривання-відкривання. При цьому балон для стисненого газу з'єднаний трубопроводом через регулятор тиску із входом газової частини теплообмінного елемента, вихід якого підключений через відповідні керовані вентилі до газової камери кожного пневмогідроакумулятора та до газової частини розширювального бака для гідравлічної рідини. Газові частини пневмогідроакумуляторів сполучені між собою трубопроводами, забезпеченими керованими клапанами. Перший вихід камери для гідравлічної рідини кожного пневмогідроакумулятора забезпечений керованим однонаправленим клапаном і з'єднаний відповідною магістраллю із входом гідромотора, а другий вихід камери для гідравлічної рідини кожного пневмогідроакумулятора забезпечений однонаправленим керованим клапаном і з'єднаний відповідною магістраллю із виходом теплообмінного елемента для гідравлічної рідини та з частиною для гідравлічної рідини розширювального бака для гідравлічної рідини. Вихід гідромотора через відповідну магістраль з'єднаний із входом теплообмінного елемента для гідравлічної рідини. При цьому гідромотор під'єднаний до відповідних магістралей через реверсний перемикач напрямку обертання з дросельним керуванням швидкості. Пневмогідроакумулятор - пристрій, в якому акумулювання та повернення енергії відбувається за рахунок стискування та розширення газу [інформація з сайта http://gost_lexicon.academic.ru/1534/%D0%9F%D0%BD%D0%B5%D0%B2%D0%BC%D 0%BE%D0%B3%D0%B8%D0%B4%D1%80%D0%BE%D0%B0%D0%BA%D0%BA%D1%83%D0%B C%D1%83%D0%BB%D1%8F%D1 %82%D0%BE%D1%80]. Пропонований пневмогідропривід є комбінованою силовою установкою, в якій носієм енергії є стиснутий газ, а робочим тілом - гідравлічна рідина. В ньому створені умови для утилізації через теплообмінний елемент тепла, виділеного гідравлічною рідиною у процесі роботи приводу шляхом почергової зарядки і розвантажування пневмогідроакумуляторів з можливістю 1 UA 88137 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 повторного використання енергії стисненого газу (повітря), відпрацьованого у пневмогідроакумуляторі. Суть пропонованої корисної моделі пояснюється схематичним кресленням. Пропонований пневмогідропривід забезпечний трьома пневмогідроакумуляторами 1, 2 і 3. Кожний пневмогідроакумулятор 1, 2 і 3 виконаний у вигляді ємності, розділеної пружною діафрагмою на камеру для робочої рідини та камеру для стисненого газу. Пневмогідропривід має також регулятор тиску 4, виконаний у вигляді газового редуктора, встановленого на виході балону 5 із стисненим повітрям та теплообмінний елемент 6. Теплообмінний елемент 6 - пристрій, в якому здійснюється теплообмін між двома теплоносіями - стисненим повітрям і гідравлічною рідиною, які мають різну температуру. У пропонованому пневмогідроприводі може бути використаний теплообмінний елемент 6, виконаний у вигляді рекуператора, тобто пристрою, в якому теплоносії, що рухаються, розділені стінкою. Теплообмінний елемент 6 призначений для підігрівання стисненого повітря від гідравлічної рідини під час роботи пневмогідроприводу, що сприяє підвищенню коефіцієнта корисної дії. Пропонований пневмогідропривід забезпечений системою управління, що включає блок управління 7, датчики тиску газу, встановлені у трубопроводах і датчики температури гідравлічної рідини у магістралях /не показано/. Пневмопривід, що призначений для роботи у складі рушія автомобіля забезпечений також і датчиками руху автомобіля /не показано/. Згадані датчики підключені до відповідних входів блока управління 7, а його виходи з'єднані з відповідними керованими вентилями та керованими клапанами. Як блок управління 7 може бути використаний програмований контролер з відповідним програмним статком. Система управління призначена для поточного управління пневмогідроприводом шляхом почергової зарядки і розвантажування пневмогідроакумуляторів 1, 2, 3. Балон 5 для стисненого газу з'єднаний трубопроводом через регулятор тиску 4 із входом газової частини теплообмінного елемента 6, газовий вихід якого підключений через відповідні керовані вентилі 8 до газової камери кожного пневмогідроакумулятора 1, 2, 3. Газові камери пневмогідроакумуляторів 1, 2, 3 сполучені між собою трубопроводами, забезпеченими керованими клапанами 9. Перший вихід камери для гідравлічної рідини кожного пневмогідроакумулятора 1, 2, 3 забезпечений керованим однонаправленим клапаном 10 і з'єднаний відповідною магістраллю 11 із входом гідромотора 12 з можливістю надходження гідравлічної рідини з камери кожного пневмогідроакумулятора. Другий вхід камери для гідравлічної рідини кожного пневмогідроакумулятора 1, 2, 3, забезпечений однонаправленим керованим клапаном 13 і з'єднаний магістраллю 14 із виходом теплообмінного елемента 6 для гідравлічної рідини. Вхід гідромотору 12 через відповідну магістраль 15 з'єднаний із входом теплообмінного елемента 6 для гідравлічної рідини. Гідромотор 12 під'єднаний до магістралей 14 та 15 через реверсний перемикач напрямку обертання з дросельним керуванням швидкості /не показано/. До складу системи також входить розширювальний бак для гідравлічної рідини 16, з керованим повітряним клапаном 17, що підключений до магістралей 11 та 14 через електрокеровані клапани /не показано/. Бак для гідравлічної рідини 16 виконаний, як і пневмогідроакумулятор, у вигляді ємності, розділеної пружною діафрагмою на камеру для робочої рідини та камеру для стисненого газу - стисненого повітря. Як гідравлічна рідина може бути застосоване трансформаторне масло. Пропонований пневмогідропривід, призначений для роботи у складі рушія автомобіля працює так. Попередньо програмують блок управління 7, задають регулятором тиску 4 значення робочого тиску стисненого повітря у системі. Під час роботи блок управління 7 отримує з відповідних датчиків дані про параметри руху, про положення керованих клапанів та вентилів і на основі отриманих даних видає набір управляючих команд для встановлення визначеного положення кожному керованому клапану та вентилю. При цьому стиснене повітря з балона 5 через регулятор 4, газову частину теплообмінного елемента 6 та через відповідний керований вентиль 9 надходить до газової камери пневмогідроакумулятора 1, частина якого для гідравлічної рідини повністю заповнена. При цьому пневмогідроакумулятори 2 і 3 - порожні, а їх вентилі 9 відкриті, тому тиск у камерах пневмогідроакумуляторів 2 і 3 дорівнює атмосферному. Гідравлічна рідина під високим тиском через відкритий клапан 10 по магістралі 11 подається на вхід гідромотра 12 і з його виходу - по магістралі 15 через теплообмінний елемент 6 магістраль 14 та відкритий клапан 13 повертається до пневмогідроакумулятора 2. При цьому однонаправлені керовані клапани 13 магістралі 14 для пневмогідроакумуляторів 1 та 3 закриті, а для пневмогідроакумулятора 2 відкритий, клапан 10 у магістралі 11 для пневмогідроакумулятора 1 - відкритий, а для пневмогідроакумуляторів 2 і 3 - закриті. Всі керовані клапани 9 пневмогідроакумуляторів 1,2 і 3 - закриті. Після перетікання всієї гідравлічної рідини з пневмогідроакумулятора 1 до камери для рідини пневмогідроакумулятора 2 блок 2 UA 88137 U 5 10 15 20 25 30 управління 7 здійснює перекомутацію клапанів для перетікання гідравлічної рідини в пневмогідроакумулятор 3 через гідромотор 12. При цьому однонаправлені клапани 13 магістралі 14 пневмогідроакумуляторів 1 і 2 закриті, а для пневмогідроакумулятора 3 відкритий, в магістралі 11 клапан 10 пневмогідроакумулятора 2 - відкритий, а в магістралі 11 для пневмогідроакумулятора 1 і 3 - закриті. Керовані клапани 9 пневмогідроакумуляторів 2 і 3 закриті, а пневмогідроакумулятора 1 - відкритий і забезпечує початковий тиск у пневмогідроакумуляторі 2. При цьому вентиль 9 пневмогідроакумулятора 3 відкритий на скидання тиску. Блок управління 7 підтримує задане значення тиску у пневмогідроакумуляторі 2, починаючи з кінцевого значення тиску у пневмогідроакумуляторі 1. Під час перетікання гідравлічної рідини з пневмогідроакумулятора 2 до пневмогідроакумулятора 3, керований клапан 9 пневмогідроакумулятора 1 перекривається, надаючи час на скидання тиску з пневмогідроакумулятора 1 і на підготовку до прийому гідравлічної рідини з пневмогідроакумулятора 3. Розширювальний бак для гідравлічної рідини 16, з керованим повітряним клапаном 17, що підключений до магістралей 11 та 14 через електрокеровані клапани /не показано/ використовується для зберігання надлишків гідравлічної рідини та як резерв для режиму рекуперації. На початку роботи блок управління 7 за допомогою електрокерованих клапанів та розширювального бака для гідравлічної рідини 16 перезаряджає систему таким чином, що пневмогідроакумулятор 1 стає заповненим гідравлічною рідиною, а пневмогідроакумулятори 2 та 3 пусті. В режимі рекуперації енергії гідромотор 12 заряджає пневмогідроакумулятори 1, 2, 3 гідравлічною рідиною з розширювального баку 16, а при віддаванні накопиченної енергії надлишок гідравлічної рідини знов повертається до розширювального бака 16. Керований повітряний клапан 17 дозволяє наповнювати або спустошувати розширювальний бак 16 по командах з блока управління 7. Під час набирання швидкості автомобілем є потреба у більш високому значенні тиску газу, чим при стабільному прямолінійному русі, а тому у пропонованому пневмогідроприводі використана можливість використання енергії стисненого газу (повітря), відпрацьованого у пневмогідроакумуляторі під час набирання автомобілем швидкості ще раз - при рухові з меншим прискоренням. Таким чином, пропонований пневмогідропривід є більш економічним, оскільки він дозволяє повторно використати енергію стисненого повітря - здійснити початкову зарядку наступного (чергового) пневмогідроакумулятора від попереднього. Окрім сказаного, пропонований пневмогідропривід дозволяє реалізувати функцію рекуперації енергії. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 45 50 55 60 Пневмогідропривід, що включає гідромотор, пневмогідроакумулятори для гідравлічної рідини, балон для стисненого газу, розширювальний бак для гідравлічної рідини, магістралі для гідравлічної рідини і трубопроводи для стисненого газу, а також систему управління, що включає блок управління та керовані електроклапани й вентилі, призначену для управління потоками рідини та газу, який відрізняється тим, що розширювальний бак для гідравлічної рідини виконаний у вигляді ємності, розділеної пружною діафрагмою на камеру для робочої рідини та камеру для стисненого газу, а пневмогідропривід доповнений теплообмінним елементом та включає щонайменше три пневмогідроакумулятори, кожний з яких виконаний у вигляді ємності, розділеної пружною діафрагмою на камеру для робочої рідини та камеру для стисненого газу, регулятор тиску, однонаправлені керовані клапани, реверсний перемикач напрямку обертання вала гідромотора з дросельним керуванням швидкості обертання вала та керованим повітряним клапаном, яким забезпечений розширювальний бак для гідравлічної рідини, система управління призначена для поточного управління пневмогідроприводом шляхом почергової зарядки і розвантажування пневмогідроакумуляторів і включає блок управління з відповідним програмним статком, до відповідних входів якого підключені датчики тиску газу у трубопроводах і температури гідравлічної рідини у магістралях, а до його відповідних виходів підключені виконуючі елементи реверсного перемикача напрямку обертання вала гідромотора, керованого повітряного клапана, вентилів та керованих однонаправлених клапанів з можливістю їх закривання-відкривання, при цьому балон для стисненого газу, з'єднаний трубопроводом через регулятор тиску із входом газової частини теплообмінного елемента, вихід якого підключений через відповідні керовані вентилі до газової камери кожного пневмогідроакумулятора та до газової частини розширювального бака для гідравлічної рідини, газові частини пневмогідроакумуляторів сполучені між собою трубопроводами, забезпеченими керованими клапанами, перший вихід камери для гідравлічної рідини кожного пневмогідроакумулятора забезпечений керованим однонаправленим клапаном і 3 UA 88137 U 5 з'єднаний відповідною магістраллю із входом гідромотора, а другий вихід камери для гідравлічної рідини кожного пневмогідроакумулятора забезпечений однонаправленим керованим клапаном і з'єднаний відповідною магістраллю із виходом теплообмінного елемента для гідравлічної рідини та з частиною для гідравлічної рідини розширювального бака для гідравлічної рідини, вихід гідромотора через відповідну магістраль з'єднаний із входом теплообмінного елемента для гідравлічної рідини, а при цьому гідромотор під'єднаний до відповідних магістралей через реверсний перемикач напрямку обертання з дросельним керуванням швидкості. Комп’ютерна верстка В. Мацело 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