Сельскохозяйственное транспортное средство, накопитель и способ изготовления накопителя - RU2669126C2

Чертежи

Описание

Область техники

Изобретение относится к сельскохозяйственному транспортному средству, накопителю и способу изготовления накопителя согласно ограничительной части пунктов 1, 8 и 10 формулы изобретения.

Уровень техники

Согласно современным правилам, сельскохозяйственные транспортные средства, в частности, тракторы, зерноуборочные комбайны, кормоуборочные комбайны и подобные им машины, оснащенные двигателями внутреннего сгорания, должны соответствовать предписанным законодательством нормам токсичности отработанных газов. Для обеспечения такого соответствия на транспортные средства обычно устанавливают, в том числе, так называемые системы SCR (системы с селективным каталитическим реагентом), способствующие снижению содержания окислов азота в отработанных газах за счет селективной каталитической реакции.

Аммиак, необходимый для селективной каталитической реакции, обычно применяют в виде водного раствора мочевины, впрыскиваемого в выхлопную трубу перед катализатором SCR. Расход водного раствора мочевины может составлять, в зависимости от выбросов соответствующего двигателя, примерно от 2% до 8% от количества израсходованного дизельного топлива. Поэтому приходится размещать на транспортном средстве соответствующий дополнительный бак для субстанции (водного раствора мочевины), которую необходимо подавать в систему обработки отработанных газов.

Например, тракторы обычно оснащают двумя баками, одним для топлива, а другим для мочевины. Чтобы, с одной стороны, максимально рационально использовать доступное монтажное пространство на транспортном средстве, а с другой стороны, обеспечить удобный доступ к обоим бакам, наружные геометрические формы баков, по меньшей мере, в высокой степени согласованы между собой, что позволяет компактно располагать друг рядом с другом даже баки сложной конфигурации. Для обеспечения достаточной механической стойкости и предотвращения нежелательных колебаний между баками при эксплуатации транспортного средства оба бака должны быть надежно соединены между собой. На практике это оказывается недостатком, так как требует дополнительных затрат на монтаж и увеличивает количество используемых деталей, что обусловлено наличием дополнительных крепежных элементов. Кроме того, при эксплуатации отдельные крепежные элементы могут быть утеряны, что может привести к повреждениям и/или нарушению функционирования. Область соприкосновения баков в любом случае является потенциальным источником нежелательных шумов, так как на нее легко передаются вибрации двигателя.

Кроме того, из уровня техники известна установка бака для мочевины в выемку, сформированную в топливном баке (см., например, патентную заявку ЕР 1645452 А1). Однако подобная выемка снижает стабильность топливного бака. Кроме того, нельзя исключить возникновение вибраций между обоими баками. Кроме того, промежуточное пространство, образовавшееся между баками, приводит к потере полезного объема. Кроме того, возможности выбора формы описанного накопителя довольно скудны.

Раскрытие изобретения

Задачей предлагаемого изобретения является разработка сельскохозяйственного транспортного средства указанного типа, в котором монтаж накопителя, сохраняющего достаточную механическую прочность и эксплуатационную надежность, потребует меньших затрат. Кроме того, необходимо разработать накопитель и способ его изготовления, имеющие аналогичные преимущества.

Указанная задача решена сельскохозяйственным транспортным средством с признаками, раскрываемыми в пункте 1 формулы изобретения. Это сельскохозяйственное транспортное средство отличается тем, что накопитель содержит первый бак для топлива и второй бак для субстанции, которую необходимо подавать в систему обработки отработанных газов, причем баки изготовлены как единое целое. Иными словами, накопитель транспортного средства содержит два бака, объединенные в единый узел. При этом можно использовать, по существу, различные способы изготовления такого узла, при условии, что такие способы гарантируют соединение двух баков в одно целое без использования дополнительных крепежных средств. При этом баки накопителя, предусмотренного на транспортном средстве, описываемом изобретением, впоследствии нельзя будет разделить, не нарушая их целостность. Это выгодно тем, что положение баков друг относительно друга жестко задано. Вследствие этого отпадает необходимость крепления баков друг к другу. Тем самым, упрощается монтаж на транспортном средстве. Исполнение в виде единого целого не допускает возникновения нежелательных вибраций между баками во время эксплуатации транспортного средства. Поскольку между баками не предусмотрено дополнительных крепежных элементов, баки не могут разъединиться, что позволяет повысить эксплуатационную надежность. Кроме того, исполнение в виде единого целого способствует более рациональному использованию доступного на транспортном средстве монтажного пространства (объема баков), так как баки можно расположить особенно близко друг к другу.

Предпочтительно, под запасенной во втором баке субстанцией понимают жидкость, в частности, водный раствор мочевины, который можно примешивать к отработанным газам двигателя внутреннего сгорания для обеспечения селективной каталитической реакции, предназначенной для снижения содержания окислов азота.

По существу, первый бак и второй бак могут быть изготовлены из любого материала. Сравнительно малый вес и хорошую технологичность можно получить, в частности, при производстве баков со сложной наружной геометрией, в частности, из термопластичного полимера. При этом, предпочтительно, применяют полиэтилен, так как он отличается высокой стойкостью к воздействию топлива, в частности, дизельного топлива.

В предпочтительном варианте исполнения первый бак и второй бак разделены перегородкой. Поскольку в этом варианте между баками не образуется полости, получают особенно компактную конструкцию баков. Следовательно, баки, предпочтительно, расположены друг рядом с другом. Выгодным образом, через перегородку, разделяющую баки, может осуществляться теплообмен. Таким образом, топливо может замедлять нагрев субстанции, содержащейся во втором баке.

При этом, с точки зрения технологии изготовления перегородка может быть выполнена в виде вкладыша, который на готовом накопителе - то есть, после завершения процесса изготовления - жестко соединен с общим полым элементом обоих баков, в частности, методом замыкания материалом. В этом случае, предпочтительно, вкладыш образует расположенную между баками перегородку, причем полый элемент и вкладыш формируют единое целое.

При этом, выгодным образом, по меньшей мере один полый элемент изготовлен методом ротационного формования. В данном случае под ротационным формованием понимают способ обработки пластмассы с формированием полого элемента, при котором расплав (предпочтительно, находящийся в жидкой форме термопластичный полимер) затвердевает на стенках вращающейся (ротационной) формы. Применение этого способа для изготовления топливных баков само по себе известно, так как он позволяет при относительно низкой стоимости формы изготавливать бесшовные даже сложной формы с равномерной толщиной стенок.

Кроме того, названная выше задача решена накопителем с признаками, раскрываемыми в пункте 8 формулы. При этом речь идет о накопителе для хранения жидких субстанций в сельскохозяйственной рабочей машине, в частности, в описанном выше сельскохозяйственном транспортном средстве. Согласно изобретению, накопитель отличается тем, что он состоит из первого бака и второго бака, изготовленных как единое целое. Полезные эффекты и преимущества совпадают с описанными выше вариантами исполнения.

Следует добавить, что описанный накопитель позволяет хранить, по существу, любую, в частности, жидкую субстанцию, необходимую для эксплуатации сельскохозяйственной рабочей машины. Помимо топлива и водного раствора мочевины, в баках накопителя можно также хранить масло, воду, средство силосования, охлаждающую жидкость и/или подобные им материалы, причем исполнение баков в виде единого целого дает, по существу, те же преимущества, что и для топлива и водного раствора мочевины. Хранение средства силосования или воды может потребоваться, например, на самоходных уборочных машинах, например, кормоуборочных комбайнах, с целью питания установленной на машине системы подачи средства силосования.

В предыдущих вариантах исполнения указано, что накопитель содержит первый бак и второй бак. Возможен вариант, в котором накопитель будет дополнительно содержать третий бак или любое количество дополнительных баков. Таким образом, накопитель можно было бы использовать для хранения трех (и более) различных субстанций, например, топлива, водного раствора мочевины и воды. Исполнение в виде единого целого позволяет получить дополнительные преимущества и полезные эффекты описанного выше рода по сравнению с накопителем, содержащим два бака.

Кроме того, задача изобретения решена способом с признаками, раскрываемыми в пункте 10 формулы. Этот способ изготовления накопителя подобного типа, выгодным образом, может содержать следующие этапы: установка плоского вкладыша в ротационную форму и фиксация этого вкладыша; введение плавящегося порошка в ротационную форму; закрытие ротационной формы; нагрев и вращение ротационной формы с содержащимся в ней расплавом таким образом, чтобы расплав покрыл стенки ротационной формы изнутри, для формирования полого элемента, и соединился с вкладышем, причем вкладыш образует в полом элементе перегородку, разделяющую образовавшиеся в результате этого в полом элементе первый и второй баки; охлаждение, последующее открытие ротационной формы и извлечение накопителя из ротационной формы.

Данные этапы способа позволяют изготовить накопитель, обладающий, в частности, признаками, раскрываемыми в пункте 8 формулы. Накопитель, изготовленный в соответствии с этим способом, можно, выгодным образом, использовать на сельскохозяйственном транспортном средстве согласно пункту 1 формулы.

Краткое описание чертежей

Изобретение детально описывается ниже на основании варианта исполнения, показанного на фигурах 1-3, на которых изображено:

Фигура 1: трактор, схематичный вид сбоку.

Фигура 2: накопитель, схематичный вид сбоку.

Фигура 3-8: этапы способа изготовления, схематичное изображение.

Осуществление изобретения

На фигуре 1 изображено сельскохозяйственное транспортное средство, выполненное в виде трактора (схематичный вид сбоку). Трактор 1 содержит двигатель 2 внутреннего сгорания, а также систему 3 нейтрализации отработавших газов, присоединенную к двигателю 2 внутреннего сгорания. Система 3 нейтрализации отработавших газов служит для снижения содержания окислов азота в отработавших газах двигателя 2 внутреннего сгорания за счет селективной каталитической реакции (SCR). Необходимый для этого аммиак применяют в форме водного раствора мочевины, впрыскиваемого в выхлопную трубу перед катализатором SCR, не показанным на фигуре. Для хранения топлива и водного раствора мочевины на тракторе 1 в области между передними и задними колесами расположен накопитель 4. Наружная геометрическая форма накопителя 4 соответствует месту установки в целях наиболее рационального использования доступного пространства.

На фигуре 2 представлено упрощенное схематичное изображение накопителя 4, который (при соответствующим образом подобранной форме) может быть установлен на трактор 1, показанный на фигуре 1. По соображениям наглядности и для иллюстрирования возможности применения идеи изобретения к другим сельскохозяйственным рабочим машинам накопитель 4, показанный на фигуре 2 в боковом разрезе, имеет приблизительно прямоугольную базовую форму. При этом накопитель 4 содержит первый бак 7, наполненный топливом 5 (например, дизельным топливом), и второй бак 8, наполненный водным раствором 6 мочевины. Оба бака 7, 8 изготовлены как единое целое. При этом согласно фигуре 2 полый элемент 9 имеет приблизительно цилиндрическую базовую форму с заливным отверстием 11 для водного раствора 6 мочевины и заливным отверстием 12 для топлива 5. Полый элемент 9 изготовлен методом ротационного формования. Первый бак 7 отделен от второго бака 8 расположенной между ними перегородкой, которая жестко соединена с (общим) полым элементом 9 обоих баков 7, 8 при помощи замыкания материалом и отделяет баки 7, 8 друг от друга. Как следует из описания следующих фигур 3-8, перегородка 10 в рамках процесса изготовления накопителя 4 образована вкладышем, который во время ротационного формования был соединен с полым элементом 9 с образованием двух баков внутри полого элемента 9.

Соответственно, на фигурах 3-8 схематично показаны различные этапы изготовления накопителя 4. Под накопителем 4 может пониматься, например, накопитель 4, показанный на фигуре 2. На фигурах 3-8 полученный накопитель 4 показан в каждом случае с торцевой стороны.

При этом процесс изготовления протекает следующим образом:

В ротационную форму 13 (см. фиг. 3) сначала вкладывают плоский вкладыш, после чего его фиксируют (см. фиг. 4). Этот этап служит для того, чтобы сформировать в образовавшемся накопителе 4 перегородку 10 между баками 7, 8. После вкладывания и фиксации вкладыша ротационную форму 13 наполняют плавящимся порошком 14 (см. фиг. 5), например, полиэтиленом в форме гранулята. После этого ротационную форму 13 закрывают. Затем закрытую ротационную форму 13 нагревают (см. фиг. 6) и одновременно вращают вокруг двух перпендикулярных друг другу осей, что показано на фигуре стрелками. При этом порошок 14 сначала превращается в жидкий расплав 15. Вращение приводит к тому, что расплав 15 покрывает внутренние стенки ротационной формы 13, образуя полый элемент 9. Кроме того, расплав 15 при вращении вступает в контакт со вкладышем 10 и образует соединение с ним. При этом вкладыш образует в полом элементе 9 стенку 10, разделяющую образовавшиеся в полом элементе 9 первый бак 7 и второй бак 8. Последующее охлаждение (см. фиг. 7) приводит к затвердеванию расплава 15. Наконец, готовый накопитель 4 извлекают из ротационной формы 13 после ее открытия (см. фиг. 8).

В варианте исполнения, показанном на фигурах 2 и 3-8, накопитель 4 имеет снаружи, по существу, форму кругового цилиндра, достигнутую за счет затвердевшего на внутренних стенках ротационной формы 13 расплава 15, образующего полый элемент 9. При этом перегородка 10 делит внутреннее пространство полого элемента 9 на две части внутреннего цилиндра, соответствующие первому баку 7 и второму баку 8. Геометрическую форму накопителя 4 (цилиндрическую базовую форму полого элемента 9), показанную на фигурах 2 и 3-8, следует рассматривать исключительно в качестве примера. Для согласования с условиями конкретного места установки, например, доступного пространства на тракторе 1 (см. фиг. 1), накопителю 4 можно придавать самые разнообразные формы, не выходя за рамки изобретения. Кроме того, перегородка 10, представляющая собой в данном варианте ровный плоский элемент, в альтернативном варианте может иметь поверхность другой формы, например, вогнутую и/или изогнутую поверхность.

Используемый способ ротационного формования имеет множество преимуществ. В частности, накопитель 4 можно изготовить таким образом, чтобы баки 7, 8 образовали единое целое. При этом отпадает необходимость в дополнительном этапе сборки для соединения баков. Кроме того, благодаря максимально постоянной толщине стенок, которая может быть получена при ротационном вращении, и формированию стенок без напряжений, в частности, в углах полого элемента, можно добиться высокой прочности накопителя. При необходимости можно добавить ребра жесткости с относительно низкими затратами.

Кроме того, возможен вариант, в котором, отказавшись от образующего перегородку 10 вкладыша, описанным на фигурах 3-8 способом изготавливают накопитель, который вместо двух баков 7 и 8 содержит один бак (не показанный на фигуре), объем которого приблизительно равен объему баков 7 и 8 и объему снятой перегородки 10. Такой накопитель мог бы иметь такую же наружную геометрию, что и накопитель 4, показанный на фигуре 2. То есть, за счет извлечения или установки перегородки 10, выполненной в виде вкладыша, можно с небольшими затратами, используя те же самые производственные средства, изготавливать накопители с двумя баками 7, 8 или накопители с одним баком (большего объема). Описанный способ изготовления выгоден тем, что за счет пропуска первого этапа способа (установка плоского вкладыша в ротационную форму и фиксация этого вкладыша) можно легко перевести способ на изготовление накопителей с единственным большим баком, наружные размеры которого будут совпадать с размерами накопителя, содержащего два бака. Таким образом, одними и теми же производственными средствами, с минимальными затратами на переоснащение можно изготавливать как накопители с двумя баками, так и накопители только с одним баком.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

1 трактор

2 двигатель внутреннего сгорания

3 система нейтрализации отработавших газов

4 накопитель

5 топливо

6 водный раствор мочевины

7 первый бак

8 второй бак

9 полый элемент

10 перегородка

11 заливное отверстие

12 заливное отверстие

13 ротационная форма

14 порошок

15 расплав

Реферат

Изобретение может быть использовано в сельскохозяйственных транспортных средствах, оснащенных двигателями внутреннего сгорания. Сельскохозяйственное транспортное средство имеет двигатель внутреннего сгорания, систему нейтрализации отработавших газов, присоединенную к двигателю внутреннего сгорания, и накопитель (4), служащий для хранения топлива (5) и субстанции (6), подлежащей подаче в систему нейтрализации отработавших газов. Накопитель (4) содержит первый бак (7) для топлива (5) и второй бак (8) для субстанции (6). Баки (7), (8) изготовлены как единое целое и разделены перегородкой (10), выполненной в виде вкладыша, который жестко соединен с общим полым элементом (9) обоих баков (7), (8) методом замыкания материалом. Раскрыты накопитель для хранения жидких субстанций и способ изготовления накопителя. Технический результат заключается в упрощении монтажа накопителя при сохранении достаточной механической прочности и эксплуатационной надежности. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 8 ил.

Формула