Устройство для ремонта топливных баков

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Белорусский национальный технический университет

Кафедра «Техническая эксплуатация автомобилей»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

по дисциплине «Проектирование, расчет и эксплуатация технологического оборудования»

Тема «Устройство для ремонта топливных баков»

Исполнитель: Ворошкевич А.Л.

студент 4 курса 101419 группы

Руководитель: Сай А. С.

Минск 2013г.

Введение

Топливный бак - очень важный и неотъемлемый элемент любого автомобиля, предназначен для хранения и транспортировки топлива автомобиля, такого как бензин или дизельное топливо. Топливный бак имеет специальную конструкцию, которая препятствует испарению и протечке топлива.

Топливный бак автомобиля, эволюционирует вместе с автомобилем. Раньше топливные баки производились из металла и сплава алюминия, сейчас же начали встречаться топливные баки, произведенные из пластмассы (как правило, это полиэтилен высокой прочности, именно он не вступает в реакцию с топливом). Также бак из пластика легко изготовить именно той формы, которой нужно, что обеспечивает его удобное местоположение в автомобиле. Пластиковый топливный бак не подвержен коррозии, а значит, прослужит гораздо дольше, чем скажем металлический топливный бак. Как правило, пластиковые топливные баки, делаются многослойными, таким образом, протечка топлива практически исключена. Металлические и алюминиевые топливные баки, делаются с применением штампованных форм. Сейчас практически не встретишь металлические баки для жидкого топлива (бензин и дизтопливо), они делаются из алюминия. А вот металл используется для газовых топливных баков, потому что жесткость металла гораздо выше в отличии от алюминия и пластика.

В топливном баке хранится запас топлива, которое необходимо для работы двигателя. Обычно топливные баки в легковых автомобилях располагают в задней части кузова, на днище, реже - в перегородке за спинкой заднего сиденья. Емкость стандартного топливного бака автомобиля, как правило, рассчитываю таким образом, чтобы ее хватило на 500 км пробега, независимо от марки авто. Топливный бак должен быть изолирован от атмосферы, его вентиляцию обеспечивает система улавливания паров топлива.

В топливном баке возле насоса обычно находится датчик указателя уровня топлива. Он состоит из поплавка и потенциометра. Когда поплавок перемещается при изменении объема топлива, положения потенциометра меняется. Затем сопротивления в цепи повышается, а напряжение на указателе уровня топлива уменьшается.

Если при полном баке стрелка указателя возвращается на нуль, скорей всего, неправильно стоит ограничитель хода поплавка. Для устранения неисправности необходимо подогнуть ограничитель поплавка на 1-2 мм. А если стрелка указателя дергается и часто падает к нулю, надо проверить и подогнуть токосъемник. Возможно, слабый контакт токосъемника с резистором датчика, или оборвалась обмотка резистора. Неработающий датчик необходимо заменить. Для этого снимают защитный кожух проводов, топливный шланг и воздушную трубку, отвернув болт с шайбой. Потом отсоединяют провода указателей уровня топлива с резервом, "массу" и снимают топливный шланг, воздушную трубку. Затем отвертывают гайки крепления и вынимают датчик.

Трещины, пробоины и вмятины топливного бака

Наиболее часто встречающимися неисправностями топливных баков являются трещины, пробоины, вмятины. После длительной эксплуатации в баке из-за коррозии может образоваться течь, нарушается прочность перегородок. Все вышеперечисленные неприятности устраняются методом пайки или сварки, правда, применение последней требует предельной осторожности - рекомендуется перед началом сварочных работ удалить из бака пары топлива (например, пропустив через бак водяную пару). Небольшие трещины в стенках бака легко заделываются эпоксидной смолой.

Достаточно специфичные работы мы производим при ремонте топливных баков. Это может быть - правка сжатым воздухом, паяльные работы, ремонт полиэфирной смолой.

Если у вас возникла необходимость в ремонте топливного бака, то следует знать, что баки на автомобилях могут быть изготовлены из металла или композиционного материала. В зависимости от материала выбирается и способ ремонта. Причин для ремонта может быть несколько - нарушение целостности (течь), вмятина и пр. Если ремонт заключается в правке вмятины, то он сводится к подаче сжатого воздуха через заправочную горловину или трубку топливного насоса в бак.

Если поврежден корпус и есть течь из бака, то сварку производить без снятия и выпаривания нельзя, поскольку пары топлива, смешиваясь с воздухом, образуют взрывчатую смесь. Можно проводить паяльные работы, если есть доступ к поврежденному участку, но бак должен быть промыт и заполнен водой.

Можно ремонтировать бензобаки и жидкими полиэфирными материалами, что исключает угрозу взрыва паров топлива и является более безопасным способом ремонта.

1. Регламент, справка тематических патентно -информационных исследований

Исследования проводились в библиотеке БНТУ и РНТБ по патентам и авторским свидетельствам. Результаты исследования оформляем в виде справки об информационных исследованиях.

Таблица 1. Регламент исследований

Наименование темы: Устройство для ремонта топливных баков
Номер задания на проведение исследований № 12. Код этапа - составление ТЗ.
Начало проведения исследований - сентябрь 2004 г. Окончание исследований - октябрь 2004 г.
Предмет исследований	Цель исследований	Страна поиска	МКИ, НКИ, МКПО	Ретроспективность	Наименование источников информации
Гелиоустановки Солнечные коллекторы Водогрейные установки Электрические водо-нагреватели Моечные установки	Исследование технического уровня, определение наиболее технологичных и простых в изготовлении конструкций	Россия СССР	B25J 9/00	1999 - 2004	Патенты РФ на изобретения, А.С.

На основании таблицы 2.1 «Регламент исследований» составляем таблицу 2. «Справка о патентно - информационных исследованиях».

Таблица 2. Справка о патентно - информационных исследованиях

№ пп	Наименование объекта	МКИ	Страна заявитель	Вид охранного документа	№ документа	Цель создания объекта	Сущность технического решения
1	Автоматическая линия для сварки обечаек	B23K37/04	СССР	П	1292967	Повышение производительности путем снижения времени на передачу обечаек	Автоматическая подача обечаек на сварочный стол;
2	Установка для сварки	B23K37/04	СССР	П	1292966	Упрощение конструкции	Вращение сварочной головки относительно пиноли
3	Устройство для сварки кольцевых швов цилиндрических изделий	B23K37/04	СССР	П	1291347	Повышение производительности и расширение технологических возможностей без переналадки устройства	Содержит 2 параллельно расположенных рабочих места
4	Стол для обработки детали	B23K37/00	СССР	П	1293010	Повышение эффективности отсоса загрязненного воздуха из зоны выделения загрязнений	Отсос загрязненного воздуха из зоны выделения загрязнений за счет перекрытия мест, удаленных от зоны обработки
5	Кантователь для поворота изделий при сварке	B23K37/04	СССР	П	1291345	Упрощение конструкции	Установка изделий в положение, удобное для сварки
6	Кантователь	B23K37/04	СССР	П	1291342	Снижение динамических ударов при кантовании многогранных изделий	Кантователь содержит смонтированные на основании стойки, соединенные планкой с направляющими отверстиями, перпендикулярными основанию.
7	Манипулятор для индукционной наплавки	F 24 H 1/20	Россия	П	2101152	Восстановление индукционно-металлургическим способом различных поверхностей деталей транспорта	манипулятор выполнен в виде опорной тележки, которая снабжена кареткой, установленной на ее раме с возможностью возвратно-поступательного перемещения во взаимно перпендикулярных направлениях
8	Устройство для сборки под сварку	B23K37/053	Россия	П	2102212	Ремонт магистральных трубопроводов	Устройство для сборки под сварку содержит основание, на котором через упругие элементы установлен многокулачковый патрон, состоящий из трех секторов
9	Устройство для производства технологических операций в обеспыленной среде	B25H1/02	СССР	П	241311	Качественное производство технологических операций	Устройство снабжено камерой отсоса, расположенной под днищем камеры, в котором в непосредственной близости от рабочего проема по всей ширине последнего выполнена вытяжная щель.
10	Солнечный коллектор	F 24 J 2/04	Россия	П	2183801	Использование солнечной энергии для отопления	Корпус герметично соединён с тепловос-принимающим элементом
11	Водогрейный котел	F 24 H 1/00	Россия	П	2217666	Нагрев воды с меньшими потерями тепла	Выход газов из топки направлен на фронтовую сторону котла
12	Солнечный водонагреватель	F 24 J 3/02	СССР	П	836466	Использование дешевой солнечной энергии	Пластина установлена с зазором относительно дна корпуса, ороситель расположен под пластиной
13	Гелиоустановка	F 24 J 2/14, 2/52	Россия	П	2196280	Использование дешевой солнечной энергии	Содержит несколько концентраторов излучения
14	Солнечный коллектор	F 24 J 2/04	Россия	П	2200914	Использование солнечной энергии для отопления	Поглощающая панель выполнена в виде ряда горизонтально расположенных тонкостенных цилиндрических ёмкостей
15	Гелиоустановка	F 24 J 2/44	Россия	П	2201559	Использование энергии солнца	Выход коллектора соединён трубопроводом с входом саморегулируемого нагревателя
16	Электродный нагреватель жидкости	F 24 H 1/20	Россия	П	2217667	Эффективный нагрев воды с меньшими потерями тепла	Между нагревательной камерой и компенсационной емкостью введена дополнительная емкость
17	Водогрейный котел	F 24 H 1/00	Россия	П	2219442	Эффективный нагрев воды с меньшими потерями тепла	Снабжен топливной камерой, имеющей воздухоохлаждаемый корпус
18	Способ нагрева воды в проточном электроводонагревателе с пластинами - электродами с периодическим прекращением подачи воды	F 24 H 1/20	Россия	П	2219443	Эффективный нагрев воды с меньшими потерями тепла	Увеличивается удельная электропроводность воды между пластинами - электродами при ее нагреве.
19	Водогрейный котел	F 24 H 1/00	Россия	П	2220379	Ускоренный нагрев воды и снижение расхода топлива	Предварительный нагрев воды в теплообменнике между разделяющими коллекторами которого установлены заглушки
20	Способ защиты от поражения электрическим током в проточном электроводонагревателе с пластинами - электродами	F 24 H 1/20	Россия	П	2220380	Защиты от поражения электрическим током	Создают цепь тока, проходящего через электромагнитное устройство, подсоединенное к проводу заземления элементов и управляющее заслонкой
21	Устройство для нагрева проточной жидкости	F 24 H 1/20	Россия	П	2220381	Ускорение нагрева жидкости за счет повышения теплоотдачи	В устройстве использовано 2 однаковых по размерам теплообменника U - образной формы, установленные параллельно друг другу
22	Электроводонагреватель	F 24 H 1/20	Россия	П	2190166	Эффективный нагрев воды с меньшими потерями тепла	Водозаборное устройство выполнено в виде полого конуса и установлено с зазором к выходному отверстию обечайки
23	Нагревательное устройство	F 24 H 1/20	Россия	П	2184910	Эффективный нагрев воды	На трубчатом элементе корпуса количество отверстий для циркуляции жидкости, как минимум, кратно двум
24	Электронагреватель	F 24 H 1/20	Россия	П	2187048	Ускорение нагрева жидкости за счет повышения теплоотдачи	Многопластинчатые электроды выполнены из разнородных материалов и установлены поочередно
25	Электродный магнитогидродинамический водонагреватель	F 24 H 1/20	Россия	П	2187764	Эффективный нагрев воды с меньшими потерями тепла	В каждом корпусе дополнительно размещены магнитопровод и обмотки возбуждения
26	Электроводонагреватель	F 24 H 1/20	Россия	П	2187765	Ускоренный нагрев воды и снижение расхода электроэнергии	водозаборное устройство выполнено в виде полого конуса, соединенного с перфорированным цилиндром
27	Теплоаккумуляционный электронагреватель жидкости	F 24 H 1/20	Россия	П	2188362	Снижение тепловых потерь при нагреве	Снабжен теплообменником расположенным в емкости
28	Электродный нагреватель жидкости	F 24 H 1/20	Россия	П	2189541	Эффективный нагрев воды с меньшими потерями тепла	Промежуточный электрод выполнен в качестве терморезистора из материала с положительны температурным коэффициентом сопротивления
29	Электродный нагреватель жидкости	F 24 H 1/20	Россия	П	2189542	Эффективный нагрев воды с меньшими потерями тепла	Фазный электрод и нижняя часть корпуса выполнены коническими
30	Индукционный электроводонагреватель	F 24 H 1/20	Россия	П	2191326	Ускоренный нагрев воды и снижение расхода электроэнергии	Дополнительно установлены две трубы, которые расположены коаксиально друг другу с образованием внутренней и наружной емкостей
31	Электроводонагреватель	F 24 H 1/20	Россия	П	2191327	Эффективный нагрев воды	Площадь поперечного сечения выходного отверстия меньше площади поперечного сечения входного
32	Индукционный электроводонагреватель	F 24 H 1/20	Россия	П	2191954	Нагрев воды	Дополнительно установлены четыре трубы
33	Устройство нагрева жидкости	F 24 D 3/02	Россия	П	2162571	Эффективный нагрев воды с меньшими потерями тепла	Дополнительно введена по крайней мере одна вставка, выполненная в виде перфорированной перегородки
34	Способ защиты от поражения электрическим током в проточном электроводонагревателе с пластинами - электродами	F 24 H 1/20	Россия	П	2162573	Защиты от поражения электрическим током	В случае неисправности цепи нулевого провода сети прекращается протекание воды в сливном патрубке
35	Устройство для нагрева жидкости	F 24 J 3/00	Россия	П	2162575	Нагрев воды	Устройство возбуждения движения жидкости выполнено в виде поршня
36	Электроводо-нагреватель	F 24 H 1/20	Россия	П	2172900	Контроль температуры нагрева воды	Снабжен устройством блокирующим взаимодействие подвижной стенки корпуса с выключателем питания
37	Комплект водонагревателя бытового	F 24 H 1/20	Россия	П	2176765	Нагрев воды для бытовых нужд	Высота емкости позволяет разместить внутри опущенные в воду электронагреватели воды и шланг
38	Электронагреватель для текучей среды	F 24 H 1/20	Россия	П	2145043	Эффективный нагрев воды с меньшими потерями тепла	Корпус выполнен с одним внутренним двугранным углом, на смежных гранях которого установлены плоские нагревательные элементы
39	Электродный нагреватель	F 24 H 1/20	Россия	П	2148215	Эффективный нагрев воды с меньшими потерями тепла	Установлен предохранительный клапан
40	Водогрейная установка	F 24 H 1/34	Россия	П	2148216	Нагрев воды	Снабжена теплообменниками, образованными посредством разделения волнистыми перегородками теплообменной секции
41	Комбинированная емкость для нагрева жидкости	F 24 H 1/08	Россия	П	2150048	Эффективный нагрев воды	Корпус выполнен прямоугольным с внешними стенками
42	Электронагреватель проточной жидкости	F 24 H 1/20	Россия	П	2150049	Эффективный нагрев проточной жидкости с меньшими тепловыми потерями	Нагревательный элемент снабжен дополнительным входным патрубком и проточками
43	Электродный нагреватель	F 24 H 1/20	Россия	П	2151967	Уменьшение тепловых потерь при нагреве	Электроизоляционный материал в зазоре между электродами выполнен в виде пружины
44	Способ электрического нагрева проточной жидкости и устройство для его осуществления	F 24 H 1/20	Россия	П	2152565	Уменьшение тепловых потерь при нагреве	Задают скорость радиально направленного потока большей среднерасходной скорости в общем объеме устройства
45	Бытовой водонагреватель	F 24 H 1/20	Россия	П	2156409	Нагрев воды для бытовых нужд	Нагревательный элемент сблокирова с датчиком температуры и снабжен устройством защитного отключения
46	Электродный нагреватель	F 24 H 1/20	Россия	П	2156410	Эффективный нагрев воды	Содержит три пары электродов
47	Нагреватель текучей среды	F 24 H 1/20	Россия	П	2156411	Эффективный нагрев воды	Верхняя часть корпуса выполнена из металла
48	Установка для мойки колес автомобиля	B 60 S 3/04	Россия	П	2127677	Эффективная мойка колес автомобилей	Выполнена с четырьмя парами опорных роликов
49	Импульсный проточный электронагреватель	F 24 H 1/20	Россия	П	2133924	Нагрев с меньшими тепловыми потерями	Содержит стержень из изоляционного материала, расположенный внутри корпуса
50	Электродный нагреватель	F 24 H 1/20	Россия	П	2134382	Повышение эффективности нагревателя	Между фазным и нулевым электродами установлен пассивный электрод
51	Установка для нагрева жидкости и теплогенератор	F 24 H 1/10	Россия	П	2135903	Нагрев жидкости без потерь тепла	Входные патрубки теплогенераторов соединены с установленным на баке коллектором
52	Автоматический электроводонагреватель накопительного типа	F 24 H 1/20	Россия	П	2135904	Эффективный нагрев воды с последующим хранением	Накопитель тепловой энергии дополнительно включает в себя аккумулятор тепла
53	Проточный электроводонагреватель	F 24 H 1/20	Россия	П	2135905	Эффективный нагрев воды	Корпус выполнен с возможностью ступенчатого нагрева воды

2. Анализ тенденций и уровня развития объекта технологического оборудования

По результатам проведенных исследований на основании составленной таблицы 2.2 производим построение графика (рисунок 3.1). По оси абсцисс откладываем годы по которым проводились исследования, а по оси ординат количество патентов по интересующим темам.

Рисунок Общее число патентов и авторских свидетельств за пять лет

Строим таблицу рассматривающую динамику изобретательской деятельности.

водонагреватель топливный бак автомобиль

Таблица 3. Динамика изобретательской деятельности

Наименование объекта, направление развития	Страна заявитель	Количество опубликованных изобретений и заявок по годам
		1999	2000	2001	2002	2003	Итого
Гелиоустановки	Россия	2	1	1	?	2	6
Солнечные коллекторы	Россия	1	1	2	1	?	5
Водогрейные установки	Россия	?	2	?	?	3	5
Электрические водо-нагреватели	Россия	5	8	5	11	5	34
Моечные установки	Россия	1	?	?	?	2	3

На основании таблицы 3. строим график рассматривающий динамику изобретательской деятельности ( рисунок.).

Рисунок Динамика изобретательской деятельности

3. Обоснование прототипа установки для нагрева воды для мойки автомобилей

На основании таблиц 2.2 и 3.1 выбираем четыре аналога, которые позволяют наиболее успешно решать поставленную задачу по совершенствованию разрабатываемой конструкции. Для каждого аналога приводится формула изобретения, схема, описание и принцип работы или действия.

Водонагреватель (рисунок ) по патенту № 2009407.

ВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ, содержащий размещенные в корпусе со съемной герметичной крышкой нагревательный элемент и перегородку, посредством которой корпус разделен на две сообщенные между собой в верхней части емкости и соединенные соответственно с патрубком подвода и сливной трубой, отличающийся тем, что он снабжен смесителем и дополнительной сливной трубой, последняя из которых размещена в емкости, соединенной с патрубком подвода, смеситель снабжен сменными элементами для соединения с дополнительной сливной трубой и основной сливной трубой, выполненной съемной, и с патрубком подвода, при этом перегородка установлена между нагревательным элементом и основной сливной трубой и соединена с днищем корпуса нижним краем, причем верхний край перегородки расположен выше нагревательного элемента. Сущность изобретения: водонагреватель содержит размещенные в корпусе 1 со съемной герметичной крышкой 3 нагревательный элемент 4. перегородку 5 и смеситель 11. Перегородка 5 делит корпус 1 на две сообщенные между собой в верхней части емкости. Емкости соединены соответственно с патрубком подвода 8 и сливной трубой 7. Водонагреватель снабжен дополнительной сливной трубой 6, размещенной в емкости, соединенной с патрубком подвода 8. Основная сливная труба 7 выполнена съемной. Перегородка 5 установлена между нагревательным элементом 4 и основной сливной трубой 7. Перегородка соединена с днищем корпуса нижним краем, а верхний край перегородки расположен выше нагревательного элемента. Смеситель 18 снабжен сменными элементами для соединения с дополнительной и основной трубой 6, 7.

1 - защитный кожух; 2 - корпус; 3 - съемная крышка; 4 - нагревательный элемент; 5 - перегородка; 6 - трубка отвода воды постоянная; 7 - трубка отвода воды съемная; 8,9 - штуцер; 10 - пробка; 11 - смеситель; 12 - корпус смесителя; 13 - отверстие для установки заглушки; 14 - переходник; 15 - вентиль; 16 - трубка; 17 - тройник; 18 - сливной носик; 19 - шланг; 20 - угольник; 21 - датчик температуры



Рисунок Схема водонагревателя

Устройство работает следующим образом:

а) Устройство водонагревателя для емкостного режима.

Шлангом 19 соединяются кран или вентиль водопроводной системы и тройник 17 навернутый на резьбовой штуцер 8. В свою очередь тройник 17 соединен гибкой трубкой 16 с переходником 14 и вентилем 15. установленными на корпусе 12 смесителя. Отверстие в корпусе 12 смесителя закрыто пробкой 13. Штуцер 9 заглушен пробкой 10, вентиль 15 закрыт. Открывается кран или вентиль водопроводной системы и вода заполняет корпус водонагревателя до того момента, пока через сливную трубку 7 она не польется из сливного носика 18. Это является сигналом о заполнении водонагревателя водой и о необходимости прекращения ее подачи. Кран или вентиль, установленный на водопроводе, закрывается. Включается нагревательный элемент 4, происходит нагрев воды до заданной температуры, установленной с помощью терморегулятора (не показан). По окончании нагрева воды, о котором потребитель узнает по прекращению горения сигнальной лампочки водонагревателя, электрическая цепь размыкается и нагрев воды прекращается (электрическая схема и сигнальная лампочка не показаны). После окончания нагрева воды открывается кран водопроводной системы и холодная вода поступает в корпус 2 водонагревателя через шланг 19, тройник 17 и штуцер 8. вытесняет горячую воду из корпуса 2. которая через сливную трубку 7. корпус смесителя 12 и сливной носик 18 поступает потребителю. При вытекании из водонагревателя горячей воды в него поступает равное количество холодной воды, в результате чего снижение температуры в нижней части корпуса фиксируется установленным на наружной поверхности корпуса 2 датчиком температуры 21 и происходит включение нагревательного элемента 4. Таким образом, после вытекания из водонагревателя всей нагретой до заданной температуры воды из него будет продолжать вытекать подогретая нагревательным элементам 4 вода, причем чем меньше будет скорость вытекания воды из водонагревателя, тем больше будет успевать нагреваться поступающая в него постоянно холодная водопроводная вода, т.е. при емкостном режиме водонагреватель может обеспечивать потребителей подогретой водой в течение длительного периода времени. Смешивание горячей воды с холодной производится открытием вентиля 15 холодной воды. Регулирование вентилем 15 и краном водопроводной системы обеспечивает подачу потребителю необходимого количества воды с нужной ему температурой.

б) Устройство водонагревателя для скоростного проточного режима.

При подготовке водонагревателя к работе в скоростном режиме необходимо снять крышку 3, съемную сливную трубку 7, тройник 17, гибкую трубку 16, переходник 14 с вентилем 15, вместо пробки 13 на корпусе 12 поставить вентиль 22, а пробкой 13 заглушить отверстие в корпусе 12 под переходник 14, а вместо тройника 17 поставить угольник 20. Открывается кран или вентиль на соединенном с водонагревателем водопроводе и вентиль 22, после чего вода заполняет страховочную емкость, образованную путем установки в корпусе 2 перегородки 5, и начинает переливаться через перегородку 5, вытекая через входное отверстие в корпусе 12 смесителя и сливной носик 18. После этого потребитель включает нагревательный элемент 4 (один или два), обеспечивающие быстрый нагрев воды нужной температуры в страховочной емкости, так как в ней находится небольшое количество воды. Таким образом, потребитель может в течение длительного времени получать нагретую воду практически сразу после включения водонагревателя, причем температура, до которой нагревается вода, зависит от ее расхода и регулируется степенью открытия крана водопроводной линии и вентиля 22. В случае необходимости вместо сливного носика 18 может быть присоединен шланг с душевой сеткой.

в) Устройство водонагревателя для автономного режима с заполнением водой сверху при отсутствии водопровода.

При подготовке водонагревателя к работе в автономном режиме необходимо снять угольник 20 со шлангом 19 и заглушить штуцер 8 пробкой 10, снятой со штуцера 9. Снять с корпуса 12 пробку 13 и соединить шлангом 23 штуцер 9 и корпус 12 смесителя. Вентиль 22 должен быть закрыт. Снять крышку 3. Вода заливается сверху вручную обязательно выше перегородки 5, но не выше трубки отвода воды 6, о чем сигнализирует вытекание ее из сливного носика 18. После этого залив воды прекращают и включают нагревательный элемент 4, установив с помощью регулятора температуры (не показан) необходимую температуру нагрева. После нагревания воды до заданной температуры открывают вентиль 22 и регулируют им расход горячей воды, вытекающей через корпус 12 из сливного носика 18.

ЭЛЕКТРОВОДОНАГРЕВАТЕЛЬ, содержащий резервуар, соединенный с трубопроводом холодной воды, и нагревательные элементы, размещенные в перфорированном цилиндре, сообщенном в нижней его части с полостью резервуара и соединенном с помощью водозаборного устройства с трубопроводом горячей воды, отличающийся тем, что водозаборное устройство выполнено в виде полого конуса, соединенного с перфорированным цилиндром, а резервуар соединен с трубопроводом теплой воды.

Электроводонагреватель включает резервуар, соединенный с трубопроводом холодной воды, и нагревательные элементы, размещенные в перфорированном цилиндре, сообщенном в нижней его части с полостью резервуара и соединенном с помощью водозаборного устройства с трубопроводом горячей воды, при этом водозаборное устройство выполнено в виде полого конуса, соединенного с перфорированным цилиндром, а резервуар соединен с трубопроводом теплой воды.

Устройство работает следующим образом:

Резервуар 3 заполняется водой 2 из трубопровода холодной воды 4. Холодная вода, находящаяся в перфорированном цилиндре 8, соприкасаясь с нагревательными элементами 7, подогревается. Подогретая вода под действием конвекции проходит через верхние отверстия в перфорированном цилиндре 8, поднимается в верхнюю часть резервуара 3, на ее место через нижние отверстия цилиндра 8 поступает новая, более холодная, вода из нижних слоев резервуара 3.



1 - электроводонагреватель; 2 - нагрев воды; 3 - резервуар; 4 - трубопровод холодной воды; 5 - трубопровод теплой воды; 6 - трубопровод горячей воды; 7 - нагревательные элементы; 8 - перфорированный цилиндр; 9 - водозаборное устройство

Рисунок Схема электроводонагревателя

Таким образом за счет циркуляции происходит нагрев воды 2 в резервуаре 3. При открытии вентиля (не показан) на трубопроводе горячей воды 6 вода 2, не смешиваясь с общим количеством воды в резервуаре 3, проходит в водозаборное устройство 9, выполненное в виде полого конуса, и подается через трубопровод б на кухню. Теплая вода из резервуара 3 при открытии вентиля (не показан) на трубопроводе теплой воды 5 подается в ванную комнату. Отключение нагревательных элементов 7 при достижении температуры воды 2 в резервуаре 3 заданного значения может осуществляться с помощью терморегулятора (не показан).

4. Моечная установка модели Н-1300

Принцип действия заключается в следующем. Вода от источника подается через регулирующий бачок 16 а помощью насоса 13 в теплообменник 17 для нагрева до 25 - 80°С. Затем вода поступает в бачок 4 и далее к насосу 2 высокого давления, где при необходимости она смешивается с концентрированным раствором синтетических моющих средств, поступающих из бака 19. Для подачи струи на обрабатываемый объект служит распылитель 18, соединенный с насосом высокого давления посредством шланга.

1 - демпфер пульсации; 2 - плунжерный насос высокого давления; 3 - электродвигатель; 4 - водяной бачок; 5 - блок электрооборудования и автоматики; 6 - вентилятор; 7 - трансформатор высокого напряжения; 8 - регулятор температуры нагрева; 9 - свеча зажигания; 10 - форсунка; 11 - топливный насос; 12 - топливный бак; 13 - подкачивающий водяной насос; 14 - электродвигатель; 15 - подвод воды от источника снабжения; 16 - бачок холодной воды; 17 - теплообменник; 18 - распылитель; 19 - бак концентрированного моющего раствора; 20 - манометр

Рисунок Схема устройства моечной установки высокого давления Н - 1300

Бытовой водонагреватель, содержащий теплоизолированный корпус, патрубки подвода холодной воды и отвода горячей воды, нагревательный элемент, размещенный в нижней боковой части теплоизолированного корпуса, и автоматический терморегулятор, отличающийся тем, что нагревательный элемент сблокирован с датчиком температуры и снабжен устройством защитного отключения и электронным программирующим устройством, содержащим дополнительный датчик температуры, установленный в верхней части теплоизолированного корпуса, причем патрубок подвода холодной воды снабжен обратным клапаном и расположен над нагревательным элементом, а патрубок отвода горячей воды снабжен установленным над ним автоматическим воздухоудалителем и расположен в верхней части теплоизолированного корпуса. Бытовой водонагреватель снабжен автоматической насосной установкой и системой водоподготовки.

Устройство работает следующим образом. Гибкую подводку 7 соединяют с магистралью холодной воды. Если давление воды в магистрали нестабильно или недостаточно, к системе подачи воды подключают автоматическую насосную установку 12, которая поддерживает необходимое давление воды в системе.

Если вода по своим характеристикам не соответствует санитарным нормам, ее перед подачей в теплоизолированный корпус пропускают через систему водоподготовки 13, где происходит очистка, обеззараживание, умягчение воды и т.д.

Вода подается в теплоизолированный корпус 1, установленный в декоративном корпусе 2, через патрубок подвода холодной воды 3, снабженный обратным клапаном 4, который исключает произвольный слив воды из теплоизолированного корпуса.

По мере наполнения водонагревателя водой воздух автоматически удаляется через автоматический воздухоудалитель 6, что сопровождается шипением. Как только шипение прекращается, водонагреватель включают в розетку и автоматическим терморегулятором нагревательного элемента 8 грубо задают максимальную температуру нагрева воды, а электронным программирующим устройством 10, получающим информацию с датчика температуры 11, задают температуру воды на выходе из водонагревателя и программу нагрева.

После нагрева воды до заданной температуры, о чем потребитель узнает по показаниям табло электронного программирующего устройства 10, можно начинать отбор горячей воды через патрубок 5.

В процессе отбора горячей воды через патрубок 5 холодная вода автоматически подается из системы через патрубок 3, а подающий вместе с ней растворенный воздух, скапливающийся при нагревании в верхней части водонагревателя, удаляется через автоматический воздухоудалитель 6.

В случае разрушения нагревательного элемента 8 он мгновенно отключается устройством защитного отключения 9.

1 - корпус; 2 - декоративный корпус; 3 - патрубок подвода холодной воды; 4 - обратный клапан; 5 - патрубок отвода горячей воды; 6 - воздухоудалитель; 7 - гибкие подводки; 8 - блок; 9 - устройство защитного отключения; 10 - электронное программирующее устройство; 11 - датчик температуры; 12 - насосная установка; 13 - система водоподготовки

Рисунок Схема водонагревателя

Для выбранных аналогов рассчитываем коэффициент применяемости:

где -- общее число типоразмеров составных частей изделия;

-- число оригинальных типоразмеров.

Для водонагревателя (рисунок 4.1) по патенту № 2009407 имеем:

,

:

- смеситель;

- дополнительная сливная труба;

- сменный элемент;

Для электроводонагревателя (рисунок 4.2) по патенту №2187765 имеем:

9,

:

- водозаборное устройство в виде полого конуса;

- резервуар соединенный с трубопроводом теплой воды;

Для моечной установки модели Н-1300 (рисунок 4.3.), [1] имеем:

,

:

- демпфер пульсации;

- теплообменник;

Для водонагревателя (рисунок 4.4) по патенту № 2156409 имеем:

,

:

- нагревательный элемент с датчиком температуры;

- устройство защитного отключения;

- электронное программируемое устройство;

Для выбранных аналогов рассчитываем среднее значение коэффициента применяемости:

Для обоснования выбора аналога определяем безразмерный показатель:

В результате расчетов получили четыре случая:

- ;

- ;

- .

- .

Сравнивая безразмерные показатели получаем, что четвертый случай наиболее подходит и может быть использован в качестве прототипа для дальнейшей разработки.

5. Разработка функционально - физической схемы объекта и технического предложения

Функционально - физическая схема установки для нагрева воды для мойки автомобилей представлена на рисунке.



Рисунок Функционально - физическая схема установки для нагрева воды для мойки автомобилей

Пв - поток воды; Пээ - поток электрической энергии; Пэв - поток воды с кинетической энергией; Птэ - поток тепловой энергии; Пиэ - поток измеряемой энергии; Пи - поток отображаемой информации

6. Описание конструкции и принципа действия разрабатываемого объекта технологического оборудования

Устройство для нагрева воды для мойки автомобилей состоит из следующих элементов: 1 - емкость для воды, сваренная из листовой стали марки Ст. 3 толщиной 3 мм; 2 - нагревательный элемент (ТЭН); 3 - электронасос марка КМ 50 - 32 - 125 [3,4]; 4 - несущая рама, сваренная из гнутого швеллера; 5 - температурный датчик; 6 - указатель температуры; 7 - поплавковый датчик уровня воды в емкости; 8 - входной патрубок; 9 - выходного патрубок; 10 - блок питания; 11 - крепежные болты; 12 - сливной кран; 13 - уплотнительные прокладки; 14 - кнопка выключения нагревателя; 15 - кнопка выключения электронасоса; 16 - проушины для подъема установки.

Работа установки заключается в следующем. Вода из водопроводной сети или системы оборотного водоснабжения через входной патрубок 8 заполняет емкость 1, уровень контролируется поплавковым датчиком 7, который подает сигнал на отключение подающего устройства (подающий электронасос, электромагнитный запорный клапан). После заполнения емкости до заданного уровня подача воды прекращается и включается нагревательный элемент (ТЭН) 2, температура нагрева контролируется по указателю температуры 6. Нагревательный элемент отключается автоматически при достижении необходимой температуры воды (40 - 450 С). Температурный указатель 6 получает информацию от датчика температуры 5, который расположен в месте, где температура воды максимальна. Далее, с помощью электронасоса 3, нагретая вода поступает к потребителю или в теплоизолированную накопительную емкость, а далее к потребителю. Процесс повторяется.

Для облегчения доступа к нагревательному элементу, при профилактических работах, крышка бака сделана съемной.

Электрические части установки питаются от сети напряжением 220В. Датчик температуры 5 и указатель температуры 6 питаются от блока питания 10 напряжением 12В. Блока питания состоит из понижающего трансформатора и выпрямительного блока.

7. Расчет и оптимизация основных параметров по разработанному техническому решению

Рассчитываем основные параметры и характеристики насосного оборудования. Для входного патрубка площадь проходного сечения определяется

где SB - площадь проходного сечения входного патрубка, м2;

dB - диаметр входного патрубка, м.

Для выходного патрубка площадь проходного сечения определяется:

где SH - площадь проходного сечения выходного патрубка, м2;

dН - диаметр выходного патрубка, м.

Задаемся подачей насоса Q = 12,5 м3 /ч. Тогда скорость жидкости на входе определяется:

где Q - подача насоса, м/с.

Скорость жидкости на выходе насоса

где Q - подача насоса, м/с.

Задаемся давлением на выходе насоса Рн = 0,3 МПа. Давление на входе насоса определяется:

где с - плотность воды (при температуре 450 С с = 998 кг/м3 [3]), кг/м3;

g - ускорение свободного падения, м/с2;

h - высота столба жидкости, м.

Давление создаваемое насосом определяется:

где ZН и ZВ - высоты точек замера давления от плоскости сравнения (рисунок), м;



Рисунок Гидравлическая схема включения насоса

Определяем напор:

Полезная мощность насоса определяется:

Из приведенных марок насосов [3,4] по рассчитанным характеристикам выбираем насос марки КМ 50 - 32 - 125 (напор 20 м, рабочая температура до 850 С, мощность электродвигателя 2,2 кВт).

Производим расчет нагревательного элемента. Исходя из конструктивных особенностей нагревателя (нагреваемая жидкость, габаритные размеры устройства ) определяем желательные габаритные размеры - общая длина L = 30 ? 80 см, длина активной части Lа = 20 ? 70 см, диаметр D = 10 мм, длина контактных стержней в заделке LЗ = 60 ? 80 мм. В зависимости от вида нагреваемой среды (вода) находим максимальное значение удельной поверхностной мощности нагревателя [5] pw = 9 *104 Вт *м-2, тогда мощность нагревателя Р равна:

где La - длина активной части нагревателя, м;

D - наружный диаметр нагревателя, м.

Температуру поверхности оболочки нагревателя tT погруженного в воду считают на 5 - 150 С больше [5] температуры основной массы среды (tС = 40 - 450 C ), тогда получаем:

По полученным результатам выбираем нагревательный элемент [6] мощностью 3 кВт, общей длиной 60 см.

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы были проведены исследование уровня развития объекта технологического оборудования и анализ тенденций развития. По результатам исследования и анализа выбраны и обоснованы четыре прототипа, из которых выбран один, наиболее подходящий по сравниваемым параметрам. В результате проведенной работы разработана конструкция устройства для нагрева воды для мойки автомобилей. Устройство рассчитано на 300 л воды, которые нагреваются до температуры 40 - 450 С в среднем за 15 - 20 минут. По разработанной установке составлена функционально - физическая схема и произведены расчеты и оптимизация основных параметров. Приобретен опыт в конструировании, расчете и эксплуатации технологического оборудования.

Литература

1 Завьялов С. Н. Мойка автомобилей: Технология и оборудование. 2 - е издание. М.: Машиностроение, 1984.

2 Пашин А. Д., Сай А. С., Кучур С. С. Методические указания по выполнению расчетно - графической работы по курсу «Основы расчета, проектирования и эксплуатации технологического оборудования». Гидравлический привод. Минск.: БГПА, 1992. 33с.

3 ЗАО БелНасосПром. Насосы, задвижки, дымососы, вентиляторы, калориферы, компрессоры, электродвигатели. Минск, 2002. 64 с.

4 Лопастные насосы: Справочник / В. А. Зимницкий, А. В. Каплун, А. Н. Папир, В. А. Умов; Под общ. ред. В. А. Зимницкого и В. А. Умова. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд - ние, 1986. 334 с., ил.

5 Белавин Ю. А. Трубчатые электрические нагреватели и установки с их применением. М.: Энергоатомиздат, 1989. 159 с.

6 ОАО Система. Кипятильник непрерывного действия электрический типа КНЭ. Руководство по эксплуатации.1994. 35 с.,ил.

7 Анурьев В. И. Справочник конструктора - машиностроителя: В 3 - х т. Т. 1. 5 - е изд.., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980. 728 с., ил.

8 Анурьев В. И. Справочник конструктора - машиностроителя: В 3 - х т. Т. 2. 5 - е изд.., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980. 559 с., ил.

9 Анурьев В. И. Справочник конструктора - машиностроителя: В 3 - х т. Т. 3. 5 - е изд.., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1980. 557 с., ил.

Размещено на Allbest.ru