Эжекторная система масляного охлаждения для вспомогательного авиационного двигателя. Эжекционное охлаждение двигателя


модернизированная эжекционная система охлаждения двигателя внутреннего сгорания - патент РФ 2418178

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано в конструкциях систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания (ДВС) военных машин, в том числе на танках, транспортерах, боевых машинах пехоты. Система охлаждения снабжена автономным блоком форсирующего вентилятора, включающего механический редуктор со встроенной гидромуфтой, управляемой с пульта водителя, соединенный с хвостовиком коленчатого вала двигателя, и форсирующий вентилятор, соединенный заборным воздуховодом с окном на боковой стенке эжектора и с воздуховодом выхлопа, связанным с окном на корпусе машины и снабженным запорным клапаном, управляемым от пульта водителя. Изобретение обеспечивает повышение эффективности охлаждения теплоносителя штатной системы без увеличения габаритных размеров эжектора и обеспечивает нормальный тепловой режим работы ДВС повышенной мощности в условиях жаркого климата. 1 ил.

Рисунки к патенту РФ 2418178

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано в конструкциях систем охлаждения двигателя военных машин, в том числе на танках, транспортерах, боевых машинах пехоты.

Известна конструкция эжекционной системы охлаждения бронированной ремонтно-эвакуационной машины БРЭМ-Л. (Бронированная ремонтно-эвакуационная машина БРЭМ-Л. Техническое описание Эр 691-сб1-01ТО, г.Курган, ОАО «СКБМ»). Особенностью системы охлаждения двигателя БРЭМ-Л является установка в коробе эжектора форсирующего вентилятора с гидрообъемным приводом от трансмиссии машины. Гидросистема привода форсирующего вентилятора включает: гидронасос, установленный на валу КПП; гидромотор с механическим редуктором, на валу которого закреплена крыльчатка форсирующего вентилятора, гидромагистрали; аппаратуру регулирования и управления, в том числе золотнековую и клапанную коробки.

Недостатком эжекционной системы охлаждения БРЭМ-Л являются: относительная конструктивная сложность гидрообъемного привода форсирующего вентилятора, увеличенные габариты эжектора с встроенным форсирующим вентилятором, повышенный вес системы охлаждения. Это создает трудности и ограничивает применение системы охлаждения БРЭМ-Л при модернизации военных машин, имеющих компоновочные ограничения моторных установок.

Эжекционная система охлаждения двигателя УТД-20 на БМП-2 (Боевая машина пехоты БМП-2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации Э675-сб3 ТО1. Часть вторая, г.Курган, п/я В-8402) включает эжектор с установленными в нем водяными и маслеными радиаторами системы охлаждения МТО. Повышение массы машины в ходе модернизации примерно на 15% потребовало замены штатного двигателя УТД-20 на двигатель, имеющий большую мощность и тепловыделение в систему охлаждения, превышающее на 25% тепловыделение штатного двигателя УТД-20. Модернизация штатной системы охлаждения двигателя УТД-20 позволила повысить эффективность работы эжекционной системы охлаждения и обеспечить нормальный тепловой режим работы двигателя повышенной мощности.

Эжекционная система охлаждения БМП-2 наиболее близка по технической сущности к заявленному техническому решению и выбрана в качестве прототипа.

Целью изобретения является повышение эффективности работы эжекционной системы охлаждения в части увеличения теплосъема с радиаторов водяной и масляной системы МТУ. Поставленная цель достигается тем, что система охлаждения снабжена автономным блоком форсирующего вентилятора. Механический редуктор, входящий в состав блока, выполнен со встроенной гидромуфтой, управляемой с пульта водителя, и соединен карданной передачей с хвостовиком коленчатого вала двигателя. Форсирующий вентилятор, установленный на валу редуктора, соединен заборным воздуховодом с окном на боковой стенке эжектора и воздуховодом выхлопа, связанным с окном на корпусе машины и снабженным запорным клапаном, управляемым от пульта водителя.

Такое исполнение конструкции модернизированной системы охлаждения позволяет решить поставленную задачу по повышению эффективности работы системы охлаждения. Это достигается путем пропуска дополнительного объема охлаждающего воздуха через радиаторы системы охлаждения за счет работы форсирующего вентилятора. Форсирующий вентилятор включается посредством гидромуфты привода с пульта водителя, как правило, при высокой температуре наружного воздуха. В зимнее время года и на плаву оптимальный тепловой режим работы двигателя обеспечивается эжектором при выключенном форсирующем вентиляторе.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает: заявляемая модернизированная система охлаждения двигателя военной машины отличается тем, что система охлаждения снабжена автономным блоком форсирующего вентилятора, включающего механический редуктор с встроенной гидромуфтой, управляемой с пульта водителя, соединенный карданной передачей с хвостовиком коленчатого вала двигателя, и форсирующей вентилятор, соединенный заборным воздуховодом с окном на боковой стенке эжектора и с воздуховодом выхлопа, связанным с окном на корпусе машины и снабженным запорным клапаном, управляемым с пульта водителя. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию «Новизна». Сравнение заявляемого решения с другими аналогами не позволяет выявить в них признаки, отличающие заявленное техническое решение от прототипа и дающие указанный выше технический результат.

Изобретение поясняется чертежом, где показана конструктивная схема предлагаемой форсированной эжекционной системы охлаждения двигателя военной машины. Двигатель внутреннего сгорания 1 связан выхлопными трассами 2 с сопловыми коллекторами 3 эжектора 4 с блоками радиаторов 5 жидкостной системы охлаждения. Хвостовик коленчатого вала двигателя соединен посредством карданной передачи 6 с входным валом редуктора 7 со встроенной гидромуфтой 8, управляемой с пульта водителя 9 посредством электромагнитного золотникового устройства 10. Крыльчатка 11 форсирующего вентилятора 12 установлена на выходном валу редуктора 7. Механический редуктор 7 со встроенной гидромуфтой 8, с золотниковым устройством 10 и форсирующим вентилятором 12 образует автономный блок форсирующего вентилятора. Вентилятор 12 соединен заборным воздуховодом 13 с окном 14 на боковой стенке эжектора 4 и воздуховодом выхлопа 15 с окном 16 на корпусе машины 17. Запорный клапан 18 установлен в полости воздуховода выхлопа 15 и управляется от пульта блокированного пневмопривода (на чертеже не показан) посредством пневмоцилиндра 19. Маслонасос 20, установленный на картере двигателя, соединен трассой 21 с золотниковым устройством 10, а редуктор 7 соединен трассой слива 22 и поддоном ДВС.

Горячие выхлопные газы двигателя 1 по трассам 2 поступают в сопловые коллекторы 3 эжектора 4. Протекая с высокой скоростью по трассе эжектора 4, выхлопные газы ДВС создают под радиаторами 5 жидкостной системы охлаждения двигателя полость разрежения, что вызывает протекание через радиаторы 5 холодного наружного воздуха, охлаждающего горячую воду в трубках радиаторов. При движении на суше в условиях жаркого климата, когда существует вероятность перегрева двигателя, золотниковое устройство 10, по сигналу с пульта 9, обеспечивает подачу масла от насоса 20 через магистраль 21 к гидромуфте 8, обеспечивая вращение крыльчатки 11 форсирующего вентилятора 12. В этом случае обеспечивается дополнительный забор воздуха из подрадиаторного пространства и дополнительное протекание охлаждающего воздуха через радиатор 5, что увеличивает теплосъем с последнего. Дополнительный поток охлаждающего воздуха через заборный воздуховод 13, форсирующий вентилятор 12, воздуховод выхлопа 15 выводится в забортное пространство машины 16. Пневмоцилиндр 19 обеспечивает открытое положение клапана 18.

При эксплуатации машины в зимний период и на плаву включается тумблер на щитке 9 в положение «плав». Золотник 10 перекрывает подачу масла от насоса 20 к гидромуфте 8 и выключает ее. Крыльчатка 11 форсирующего вентилятора 12 перестает вращаться, а клапан 18, приводимый в действие пневмоцилиндром 19, перекрывает воздуховод выхлопа 15 и предотвращает попадание забортной воды в полость форсирующего вентилятора 12, предохраняя его от разрушения в момент включения на суше после преодоления водной преграды.

При выключенном тумблере «плав» на щитке водителя 9, при эксплуатации в условиях жаркого климата, когда существует опасность перегрева двигателя, золотник 10 открывает подачу масла в гидромуфту 8 и включает привод форсирующего вентилятора 12. Запорный клапан 18 возвращается в исходное положение, открывая прохождение дополнительного потока воздуха через радиаторы 5.

Увеличение мощности двигателя в процессе модернизации военных машин ведет к повышению тепловой напряженности штатной системы охлаждения ДВС и недостаточности ее действия. Применение предлагаемой модернизированной эжекционной системы охлаждения позволяет повысить эффективность охлаждения теплоносителя штатной системы без увеличения габаритных размеров эжектора, и обеспечить нормальный тепловой режим работы ДВС повышенной мощности в условиях жаркого климата.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Модернизированная эжекционная система охлаждения двигателя военной машины, включающая двигатель, эжектор с блоком радиаторов жидкостной системы охлаждения, отличающаяся тем, что система охлаждения снабжена автономным блоком форсирующего вентилятора, включающим механический редуктор со встроенной гидромуфтой, управляемой с пульта водителя, соединенный карданной передачей с хвостовиком коленчатого вала двигателя, и форсирующий вентилятор, соединенный заборным воздуховодом с окном на боковой стенке эжектора и с воздуховодом выхлопа, связанным с окном на корпусе машины и снабженным запорным клапаном, управляемым от пульта водителя.

www.freepatent.ru

Система охлаждения двигателя

 

Система охлаждения предназначена для отвода тепла от деталей двигателя, соприкасающихся с горячими газами, и поддержания температуры этих деталей в допустимых пределах.

 

Техническая характеристика:

Тип жидкостная, закрытого типа,

высокотемпературная, с принудительной

циркуляцией жидкости, эжекционная

Применяемые охлаждающие жидкости:

- летом вода с трехкомпонентной присадкой

- зимой низкозамерзающая охлаждающая

жидкость марки «40» или «65»

Заправочная вместимость:

- при заправке водой 52 л

- при заправке НОЖ 48 л

Температура охлаждающей жидкости:

- минимально допустимая 55°С

- рекомендуемая (при применении воды) 80-100°С

- максимально допустимая

при применении воды:

- длительно 120°С

- кратковременно (не более 10 мин.) 125оС

при применении НОЖ:

- длительно 95оС

- кратковременно (не более 10 мин.) 105оС

 

Устройство системы:

Система охлаждения(рис. 2.41) состоит из:

- водяного насоса;

- водяной рубашки;

- радиатора;

- расширительного бачка;

- радиаторов отопителей;

- крана отопителей;

- эжектора;

- жалюзи;

- крана и клапана слива охлаждающей жидкости;

- КИП;

- трубопроводов.

 

 

Рис. 2.41. Система охлаждения и подогрева двигателя (общий вид):

1 — кожух обогрева маслозаборного трубопровода; 2 — водяной насос двигателя; 3 — кран слива охлаждающей жидкостииз водяного насоса дви­гателя; 4 — ролик троса; 5 — котел подогревателя; 6 — рукоятка крышки лючка подогревателя; 7 — клапан слива воды из эжектора; 8 — насосный узел подогревателя; 9 — эжектор: 10 — радиатор; 11 — пробка заправочной горловины с паровоздушным клапаном; 12 — расширительный бачок; 13 — рукоятка управления заслонкой подогревателя; 14 — трос клапана слива; 15 — датчик термометра системы охлаждения двигателя; 16 — рукоятка управления клапаном слива охлаждающей жидкости; 17 — термометр системы охлаждения и системы смазки двигателя; 18 — радиатор отопителя ФВУ; 19 — радиатор отопителя десантного отделения; 20 — кран отключения отопителей; 21 — клапан слива охлаждающей жидкости из системы охлаждения; 22 — поддон подогрева коробки передач; 23 — крышка; 24 — воздушный клапан; 25 — паровой клапан; 26 — пружина воздушного клапана; 27 — пружина парового клапана; 28 — корпус парового клапана; 29 — корпус пробки; 30 — отводящий патрубок; 31 — подводящий штуцер; 32 — корпус крана отопителя; 33 — клапан; 34 — шток; 35 — пружина; 36 — ось эксцентрика; 37 — эксцентрик; 38 — рукояткасо стопором; 39 — кран слива воды из эжектора.

 

Водяной насос (рис. 2.42) служит для создания циркуляции жидкости в системе охлаждения. Насос центробежного типа установлен с правой стороны двигателя под блоком цилиндров (вместе с масляным насосом системы смазки) и получает привод от коленчатого вала через механизм передач.

 

 

Рис. 2.42. Водяной насос:

1 — валик водяного насоса; 2 — раструб; 3 — крыльчатка; 4, 7 и 15 — прокладки; 5 — корпус водяного насоса; 6 — фланец; 8 — обойма; 9 — резиновое кольцо; 10 — уплотнительное кольцо; 11 — манжета; 12 и 27 — шайбы; 13 — шарикоподшипники; 14 — шлицевая втулка; 16 и 28 — гайки; 17 — шплинт; 18 — шпилька; 19 — пружина; 20 — сливной кран; 21 — патрубок; 22 — уплотнительный диск; 23 — стержень крана; 24 — уплотнение; 25 — патрубок; 26 — корпус крана; 29 — штуцер; 30 — клапан; 31 — кольцо; 32 — пружина клапана; 33 — втулка; 34 — нажимная гайка; а, б, в — отверстия; г — сверление.

 

Насос состоит из корпуса, вала с крыльчаткой и уплотнения. Корпус имеет форму улитки, крепится шпильками к корпусу масляного насоса. Центральный (входной) патрубок соединен с радиатором, боковой (выходной) патрубок — с водяной рубашкой двигателя.

В корпусе насоса установлен на подшипниках вал с крыльчаткой. Вал шлицами соединен с шестерней масляного насоса и получает от неё привод.

При вращении крыльчатки охлаждающая жидкость увлекается во вращательное движение и под действием центробежной силы нагнетается через выходной патрубок в водяную рубашку двигателя.

Водяная рубашка двигателя (рис. 2.43) включает водяные рубашки блоков цилиндров и головок блоков цилиндров.

 

 

Рис. 2.43. Водяная рубашка двигателя.

 

Водяная рубашка образована полостями между стенками блоков и гильз цилиндров, а также полостями в головках блоков цилиндров, соединенных между собой отверстиями. В месте разъема головок и блоков цилиндров отверстия уплотняются резиновыми кольцами. Охлаждающая жидкость, проходя по водяной рубашке, омывает гильзы цилиндров и камеры сгорания (наиболее нагретые детали) и отводит от них тепло. Из водяной рубашки нагретая жидкость поступает в радиатор.

Радиатор (рис. 2.41) – трубчато-пластинчатый, четырехходовой предназначен для охлаждения жидкости, циркулирующей в системе.

Установлен в коробе эжектора и крепится к нему стяжными лентами.

Он состоит из пакета латунных трубок, пластин, трубных досок и коллекторов. Латунные трубки собраны в пакет, огражденный с боков трубными досками, и своими концами впаяны в коллекторы. Для увеличения поверхности охлаждения к трубкам припаяны пластины, которые вместе с трубными досками повышают жесткость радиатора.

Коллекторы внутри разделены перемычками, изменяющими направление движения жидкости, что увеличивает путь её движения. В передний коллектор впаяны два патрубка (подводящий и отводящий). Нагретая жидкость, проходя по трубкам радиатора, охлаждается потоком воздуха, который создается эжектором.

Расширительный бачок (рис. 2.41) служит для заправки системы охлаждения, сбора и конденсации паров и создания постоянного напора на входе в насос. Бачок расположен над двигателем справа и крепится болтами к съемной балке. Бачок трубопроводами соединен с входным патрубком водяного насоса. Заливная горловина бачка закрывается пробкой с паровоздушным клапаном. Паровой клапан (Р = 1,8-2,2 кгс/см2) предохраняет систему от избыточного давления, воздушный клапан (Р = 0,06-0,1 кгс/см2) — от разряжения. Паровоздушный клапан обеспечивает высокотемпературный режим работы двигателя.

Уровень жидкости в системе определяется по мерной линейке, приваренной к днищу бачка. Нормальный уровень воды — между средним и верхним гребнем линейки. НОЖ — между средним и нижним гребнем ( 65 мл для воды и 80 мл для НОЖ от верхней кромки заправочной горловины). Доступ к бачку при заправке и контроле уровня жидкости осуществляется через отверстие в крыше корпуса, закрываемое броневой пробкой.

Радиаторы отопителей(рис. 2.41). Для улучшения условий обитаемости в машине установлены два радиатора отопителей: один — в боевом отделении, в трассе подачи воздуха экипажу, второй — в аккумуляторном отсеке десантного отделения. Отопитель представляет собой трубчато-пластинчатый радиатор, состоящий из пакета латунных трубок овального сечения, расположенных в шахматном порядке, латунных пластин, концевых пластин и коллекторов. Концы трубок и коллекторы припаиваются к концевым пластинам. В каждом коллекторе имеется штуцер для соединения с системой охлаждения.

Горячая охлаждающая жидкость, поступающая через коллектор в трубки радиатора отопителя, нагревает трубки и пластины, которые отдают тепло проходящему потоку воздуха. Отопители включаются (отключаются) посредством крана отопителей.

Кран отключения отопителей (рис. 2.41) установлен в нише корпуса около командира и состоит из корпуса, подводящего штуцера, отводящего патрубка, штока, рукоятки с эксцентриком, клапана с уплотнениями и пружиной. Под штуцер и патрубок установлены фибровые прокладки.

Для открывания крана необходимо, нажав на рукоятку, перевести ее в положение «О», что соответствует надписи на шильдике «ВКЛЮЧЕНО»; при этом эксцентрик рукоятки отведет шток с клапаном. Клапан откроет подводящий штуцер, и горячая охлаждающая жидкость поступит в отопители.

Эжектор (рис. 2.44) предназначен для создания потока охлаждающего воздуха через радиаторы за счет использования энергии отработавших газов двигателя.

 

 

Рис. 2.44. Эжектор:

1 — резиновое уплотнение; 2 — поперечная перегородка; 3 — стенка диффузора; 4 — полка для водяного радиатора; 5 и 8 — разделительные перегородки; 6 — сопло; 7 — ресивер (коллектор) эжектора; 9 — заслонка трассы зимнего забора воздуха; 10 — продольная перегородка; 11 — шаровой компенсатор; 12 — трубка подвода отработавших газов к эжектору вентиляции силового отделения; 13 — защитный клапан; 14 — пружина защитного клапана; 15 — фланец крепления форсунки термической дымовой аппаратуры; 16 — гибкий металлический шланг отсоса газов и конденсата от шаровых компенсаторов; 17 — клапанная коробка; 18 — труба отсоса пыли из воздухоочистителя; 19 — водозащитный клапан устройства сапуна масляного бака; 20 — труба подвода отработавших газов к эжектору удаления пыли; 21 — резиновая манжета уплотнения трубопровода; 22 — эжектор удаления пыли; 23 — крышка монтажного лючка; 24 — эжектор вентиляции силового отделения; 25 — фланец; 26 — приемная камера; 27 — диффузор.

 

Эжектор расположен в силовом отделении и крепится к поперечным балкам корпуса. Эжектор включает в себя: короб, два выпускных коллектора с соплами, эжектор отсоса газов из силового отделения, эжектор отсоса пыли из пылесборника воздухоочистителя. Коллекторы эжектора соединены с выпускными коллекторами двигателя системой трубопроводов, шаровых компенсаторов и клапанных коробок.

На коробе эжектора расположена заслонка лючка для сообщения с воздухоочистителем при зимнем заборе воздуха.

Для слива попавшей в короб эжектора воды в нижней его части имеется кран, соединенный трубопроводом со сливным клапаном. Кран состоит из корпуса, штока с запорным конусом и кольца.

Для закрывания или открывания крана необходимо вращать шток за кольцо соответственно по ходу или против хода часовой стрелки.

Клапан слива воды из эжектора установлен на днище в переднем правом углу боевого отделения. Его конструкция аналогична конструкции клапана слива воды из системы охлаждения.

Выпускные коллекторы с соплами служат для создания разрежения за счет истечения через сопла отработавших газов с большой скоростью.

Эжектор отсоса газов из силового отделения закреплен на коробе болтами. С торца эжектора установлен клапан, который предотвращает попадание воды в силовое отделение во время преодоления водных преград при остановке двигателя.

Привод клапана объединен с приводом клапанов защиты двигателя. Клапан закрывается автоматически вместе с клапанами защиты при остановке двигателя, а открывается вручную рукояткой.

С противоположной стороны короба закреплен эжектор отсоса пыли из пылесборника воздухоочистителя.

Клапанная коробка воздухоочистителя в нижней своей части имеет отверстие для слива воды, попавшей в эжектор отсоса пыли.

Эжектор отсоса газов и эжектор отсоса пыли имеют сопла, которые соединены с выпускной трассой двигателя. Газы, проходя через сопла, создают в полостях эжекторов разрежение, обеспечивая отсос газов из силового отделения и пыли из пылесборника воздухоочистителя.

Жалюзиизаслонки эжектора(рис. 2.45)служат для регулирования интенсивности охлаждения жидкости и масла в радиаторах. Кроме того, жалюзи и заслонки эжектора защищают агрегаты силового отделения от попадания посторонних предметов и от поражения их пулями и осколками гранат. Жалюзи и заслонки закрыты сетками.

Жалюзи, расположенные над радиаторами двигателя и КП, представляют собой решетку с подвижными и неподвижными броневыми планками, укрепленными в специальной рамке.

Заслонки эжектора расположены над выпускной частью эжектора, представляют собой решетку с двумя подвижными и одной неподвижной броневыми планками в специальной рамке.

Привод управления жалюзи и заслонками эжектора обеспечивает ручное управление в обычных условиях эксплуатации и автоматическое закрывание жалюзи и заслонок эжектора при срабатывании системы защиты.

Привод состоит из рукоятки, двух тяг с переходным мостиком, оттягивающих пружин, мостика и механизма отключения привода, осуществляющего автоматическое закрывание. При автоматическом закрывании жалюзи и заслонок эжектора наконечник и гильза механизма отключения разъединяются. Чтобы соединить наконечник и гильзу механизма отключения, т. е. привести привод управления в рабочее состояние, необходимо установить защелку в вертикальное положение и перевести рукоятку в положение ЗАКРЫТО и затем в положение ОТКРЫТО, после чего защелка должна быть переведена в горизонтальное положение.

 

Pис. 2.45.Привод управления жалюзи и заслонками эжектора:

1 — сетка; 2 — заслонки эжектора; 3 — жалюзи; 4 — оси жалюзи; 5 — сектор; 6 — ось рычага ручного привода; 7 — рычаг ручного привода; 8, 14, 22, 24 — тяги; 9 — рукоятка ручного привода; 10 — защелка; 11 — кронштейн крепления ручного привода; 12, 31 — двуплечие рычаги; 13 — уплотнительный чехол; 15, 19, 30 — рычаги; 16 — электромагнит РМ6-1С; 17 — механизм отключения привода; 18 — ролик; 20 — рычаг с роликом; 21, 23, 33 — оттягивающие пружины; 25 — рычаг привода заслонок эжектора; 26 — лист крыши; 27 — переходной мостик; 28 — кронштейн мостика; 29 — кулачок; 32 — тяга поворота жалюзи; 34 — палец; 35 — наконечник; 36 — гильза; 37 — шарик; 38 — шток; 39, 45 — гайки; 40 — проушина; 41 — штифт; 42, 44 — пружина; 43 —корпус; 46 — вилка.

Для последовательного открывания сначала заслонок эжектора, а затем жалюзи служит мостик, включающий кронштейн, рычаги и кулачок.

Поворотом рукоятки вправо вверх тяги и рычаги, последовательно перемещаясь, воздействуют через тягу на рычаг, который поворачивается и открывает заслонки. При дальнейшем повороте рукоятки рычаг, воздействуя на двуплечий рычаг и тягу, открывает жалюзи.

Кран и клапан слива охлаждающей жидкости. Кран слива (рис. 2.42) охлаждающей жидкости из двигателя установлен в приливе корпуса водяного насоса двигателя и состоит из корпуса, клапана с ввернутым в него штоком клапана.

Сливной клапан (рис. 2.46) этого крана открывается посредством тросового привода с рукояткой управления, расположенной на перегородке силового отделения. При переводе рукоятки управления клапаном слива в положение «О» трос клапана слива, соединенный с рукояткой и штоком клапана, вытягивает шток. Шток отходит, сжимает пружину, и клапан открывает путь воде.

Рис. 2.46. Сливной клапан:

1 — клапан; 2 — днище машины; 3 — пружина; 4 — колпачок; 5 — корпус клапана; 6 — шток клапана; 7 — входной патрубок.

 

Клапан слива охлаждающей жидкости из системы охлаждения установлен справа, сзади сиденья механика-водителя; он состоит из корпуса, штока с клапаном, пружины и колпачка. При открывании крана слива жидкости из двигателя вода поступает в корпус клапана слива из системы. Для слива воды из корпуса необходимо открыть клапан слива, нажав колпачок и повернув его по ходу часовой стрелки. После слива воды клапан следует закрыть.

КИП (термометр) (рис. 2.41) служит для контроля температуры охлаждающей жидкости в системе. Термометр электрический, дистанционный включает датчик и измеритель. Датчик термометра (теплочувствительный элемент) установлен в трубопроводе подвода охлаждающей жидкости к радиатору. Измеритель (логометрического типа) установлен на центральном щитке приборов. Шкала измерений 0 - 150°С.

Трубопроводы выполнены из алюминиевого сплава и окрашены в зеленый цвет.

Работа системы

При работе двигателя (рис. 2.47) водяной насос подает охлаждающую жидкость в канал блок-картера, откуда она поступает в полости рубашек цилиндров и, охлаждая их, поступает в головки блоков, где охлаждает стенки камер сгорания и гнезда форсунок. Далее через штуцера в верхней части двигателя и трубопроводы охлаждающая жидкость поступает в отопители, котел подогревателя и в радиатор. Радиаторы охлаждаются потоком воздуха, проходящим через них, за счет разрежения создаваемого в коробе эжектора истекающими через сопла выпускными газами.

Рис. 2.47. Схема работы системы охлаждения.

Охлажденная жидкость вновь поступает в водяной насос. Скопившийся в головках блоков цилиндров пар отводится паровоздушными трубками в расширительный бачок.

При остановке двигателя в момент отключения генератора срабатывает реле коробки КР-65 и на электродвигатель насосного узла подогревателя подается питание. Насос подогревателя включается, обеспечивая принудительную циркуляцию охлаждающей жидкости по системе охлаждения.

Выключать систему охлаждения после снижения температуры охлаждающей жидкости нажатием кнопки ВЫКЛ. ОХЛ. ДВИГАТ. на центральном щитке. Включение насоса подогревателя при неработающем двигателе возможно также включением выключателя ОХЛАЖД. ДВИГАТ. на центральном щитке.

Если электродвигатель насоса подогревателя был включен выключением ОХЛАЖД. ДВИГАТ., то и выключать его следует этим же выключателем.

Система подогрева

Система подогрева предназначена для подготовки двигателя к пуску и поддержания его в постоянной готовности к пуску в условиях низких температур.

Техническая характеристика:

Тип системы жидкостная, с принудительной циркуляцией

Рекомендуемая температура разогрева 90оС

Среднее время разогрева:

- при t = – 20 - 25оС 20 - 25 мин.

- при t = – 40оС 35 - 40 мин.

Устройство системы

Система подогрева включает:

- подогреватель;

- трубопроводы.

Подогреватель (рис. 2.48) cлужит для разогрева охлаждающей жидкости и масла перед пуском двигателя.

Подогреватель форсуночный, с жаротрубным котлом – установлен в силовом отделении машины.

Состоит из:

- котла с камерой сгорания;

- форсунки;

- свечи накаливания;

- насосного узла.

Котел подогревателя сварной, цилиндрической формы – вмонтирован в масляный бак и крепится к его фланцу болтами.

Он состоит из корпуса, жаровой трубы, жарового конуса и камеры сгорания.

Жаровая труба концентрически вварена внутри корпуса котла и отделена от него продольными перегородками. Стенки корпуса и жаровой трубы двойные. Полости между стенками заполнены охлаждающей жидкостью.

Полости корпуса и жаровой трубы соединяются между собой шестью трубками. Внутренняя полость жаровой трубы является топочным пространством. Жаровой конус с двойными стенками на наружной поверхности имеет ребра, обеспечивающие интенсивную теплоотдачу в масло.

Рис. 2.48. Форсуночный подогреватель:

1 — топочное пространство котла; 2 — внутренняя стенка котла; 3 — наружная стенка; 4 — жаровой конус; 5 — кронштейн крепления подогревателя; 6 — опора подогревателя; 7 — ребро жарового конуса; 8 — фланец крепления котла к масляному баку; 9 — болт крепления котла; 10 — патрубок отвода нагретой жидкости из котла в систему охлаждения; 11 — кожух; 12 — горелка; 13 — трубка подогрева топлива; 14 — трубопровод подвода топлива к форсунке; 15 — трос управления воздушной заслонкой подогревателя; 16 — воздушная заслонка; 17 — форсунка; 18 — патрубок выпуска отработавших газов; 19 — рукоятка крышки лючка выпуска отработавших газов; 20 — трубопровод подачи воздуха в горелку; 21 — топливопровод из системы питания к крану подогревателя; 22 — насосный узел подогревателя; 23 — входной патрубок водяного насоса подогревателя; 24 — кронштейн крепления насосного узла; 25 — трубопровод подачи охлаждающей жидкости от насоса подогревателя в котел; 26 — фланец; 27 — уплотнение; 28 — направляющий аппарат; 29 — свеча накаливания; 30 — жаровая труба; 31 — продольная перегородка; 32 — корпус котла; 33 — рукоятка крана привода заслонки; 34 — фиксатор; 35 — ось рукоятки; 36 — перегородка силового отделения; 37 — болт; 38 — рычаг воздушной заслонки; 39 — ось заслонки; 40 — пружина; 41 и 42 — трубки, соединяющие полости корпуса и жаровой трубы.

 

Снизу к корпусу котла приварен патрубок для соединения с трубопроводом, подводящим охлаждающую жидкость от водяного насоса подогревателя. Отвод охлаждающей жидкости в систему двигателя осуществляется через верхний патрубок.

В корпус котла вварен штуцер для установки трубки подогрева топлива. Трубка составлена из двух концентрически расположенных трубок, из которых внутренняя — сквозная. Топливо подводится во внутреннюю трубку, проходит вдоль нее и поступает в полость между трубками. Пройдя между трубками, топливо нагревается за счет тепла в камере сгорания и поступает через боковой штуцер к форсунке.

Отвод газов сгорания из котла осуществляется через патрубок, нижний фланец которого крепится болтами к днищу машины над лючком, закрытым крышкой, рукоятка управления ею размещена в боевом отделении, у правого борта. Лючок открывается поворотом рукоятки на 90° (от борта). Для равномерного рассеивания газов и лучшего их охлаждения в патрубке снизу установлен направляющий аппарат.

Камера сгорания крепится к котлу с помощью болтов. Она представляет собой корпус, в котором смонтированы горелка, форсунка и свеча накаливания.

Внутренняя полость камеры сообщается с топочным пространством. Снаружи камера закрыта кожухом. К камере сгорания крепится на болтах патрубок выпуска отработавших газов и трубопровод подвода свежего воздуха с воздушной заслонкой. Воздушная заслонка управляется с помощью тросового привода рукояткой крана, расположенной справа сзади от сиденья водителя.

Форсунка подогревателя (рис. 2.49) вихревого типа, открытая, распыляет топливо в камере сгорания под давлением 4 кгс/см2.

Она состоит из корпуса, распылителя, пружины, упорного винта и фильтра.

Топливо к форсунке подводится по трубопроводу от топливного крана подогревателя. Рукоятка крана расположена снизу на перегородке силового отделения.

Корпус форсунки ввернут в штуцер, который своим фланцем крепится болтами к фланцу котла подогревателя. На наружную поверхность штуцера намотана спираль, изолированная асбестовой нитью и специальной трубкой. Один конец спирали соединен с проводом, идущим от бортовой сети, а другой — с корпусом машины. Спираль предназначена для дополнительного подогрева топлива. Снаружи изоляция закрыта кожухом. Внутри штуцера просверлен канал, по которому топливо подводится к фильтру форсунки. Фильтр состоит из набора фигурных пластин, надетых на шестигранный стержень, ввернутый в винт.

 

Рис. 2.49. Форсунка подогревателя:

1 — фланец крепления; 2 — болт; 3 — штуцер подвода топлива; 4 — спираль нагрева топлива; 5 — изоляционная трубка; 6 — гайка крепления электро­провода; 7 — фильтр; 8 — винт; 9 — прокладка; 10 — корпус форсунки; 11 — корпус распылителя; 12 — распылитель; 13 — пружина; 14 — стержень; 15 — кожух; 16 — штуцер; 17 — электропровод; а — канал.

 

Топливо от насоса подогревателя подводится к штуцеру, проходит по каналу и попадает в полость вокруг фильтра. Проходя между фигурными пластинами, топливо очищается и попадает в продольные каналы, образованные отверстиями в пластинах фильтра, и оттуда через отверстие в винте и радиальное отверстие в корпусе распылителя попадает во внутреннюю полость распылителя, откуда под давлением впрыскивается в камеру сгорания через отверстие диаметром 0,5 мм. Проходя через радиальное отверстие, топливо завихряется в полости распылителя, чем улучшается его распыление.

Свеча накаливания (рис. 2.50) обеспечивает зажигание струи распыленного форсункой топлива при розжиге подогревателя. Она ввинчена в нижнее нарезное отверстие камеры сгорания.

Рис. 2.50. Свеча накаливания.

Она состоит из корпуса, центрального электрода, спирали, изоляторов и гаек.

Напряжение к свече подается от аккумуляторных батарей проводом, прикрепленным к свече гайками. Второй конец спирали выведен на корпус машины.

Включается выключателем «СВЕЧА» на центральном щитке приборов.

Насосный узел (рис. 2.51) предназначен для обеспечения работы котла подогревателя и циркуляции охлаждающей жидкости по магистралям системы подогрева. Установлен на кронштейне, прикрепленном болтами к днищу машины в силовом отделении.

Рис. 2.51. Насосный узел подогревателя:

1 — ведущая шестерня топливного насоса; 2 — топливный насос; 3 и 14 — уплотнения; 4 — электродвигатель; 5 — корпус вентилятора; 6 — гайка крепления корпуса нагнетателя; 7 — крыльчатка вентилятора; 8 — крышка корпуса вентилятора; 9 — гайка уплотнения; 10 — сетка; 11 — крыльчатка водяного насоса; 12 — крышка корпуса водяного насоса; 13 — выходной патрубок водяного насоса; 15 — хвостовик валика электродвигателя; 16 — вентилятор; 17 — розетка штепсельного разъема электродвигателя; 18 — хвостовик вала с нарезкой; 19 — соединительная муфта; 20 — перепускной клапан; 21 — входной штуцер; 22 — крышка топливного насоса.

 

Насосный узел состоит из электродвигателя, топливного насоса, вентилятора и водяного насоса.

Электродвигатель постоянного тока независимого возбуждения с отбором мощности с обоих концов вала якоря включается выключателем «ОБОГРЕВ ДВИГАТ.». На валу электродвигателя установлены: с одной стороны топливный насос, с другой — вентилятор и водяной насос.

Топливный насос шестеренчатый предназначен для подачи топлива к форсунке. Он состоит из корпуса, пары шестерен, соединительной муфты и редукционного шарикового клапана. Корпус своей нарезной цилиндрической частью ввинчивается в крышку корпуса электродвигателя. В корпус ввернуты два штуцера для подвода и отвода топлива. В канале, сообщающемся с нагнетательной полостью насоса, установлен редукционный клапан. При повышении давления выше допустимого шарик клапана отжимается и топливо перепускается из нагнетательной полости в полость всасывания.

Ведущая шестерня насоса получает привод от хвостовика валика электродвигателя через соединительную муфту.

Вентилятор центробежного типа предназначен для подачи воздуха в камеру сгорания котла. Крепится к крышке корпуса электродвигателя. Вентилятор состоит из корпуса, выполненного в форме улитки, крыльчатки и защитной сетки. Корпус выполнен заодно с отводным патрубком. Крыльчатка вентилятора закреплена на хвостовике валика электродвигателя. Сзади корпус закрыт крышкой. Воздух в вентилятор поступает через защитную сетку, захватывается лопастями крыльчатки и отбрасывается к периферии «улитки», откуда по трубопроводу поступает в камеру сгорания подогревателя.

Водяной насос центробежного типа обеспечивает циркуляцию охлаждающей жидкости в системе охлаждения двигателя.

Он состоит из корпуса, крышки, крыльчатки и уплотнения.

Корпус насоса отлит заодно с крышкой корпуса вентилятора и с выходным патрубком. Крыльчатка установлена на хвостовике валика электродвигателя на шпонке и закреплена гайкой. Крышка водяного насоса выполнена как одно целое с входным патрубком и крепится к корпусу насоса болтами.

Подогреватель запускается включением выключателей «СВЕЧА» и «ОБОГРЕВ ДВИГАТ.».

При включении «СВЕЧА» происходит разогрев свечи накаливания. При включении «ОБОГРЕВ ДВИГАТ.» включается насосный узел подогревателя. При этом топливным насосом подается в форсунку топливо и впрыскивается ею в камеру сгорания. Одновременно вентилятором подается в камеру сгорания воздух. Топливо смешивается с воздухом и воспламеняется от свечи. В дальнейшем, при выключенной свече, горение поддерживается непрерывной подачей в пламя топлива и воздуха. Горячие газы, проходя по жаровой трубе и газоходу, разогревают жидкость в водяной рубашке подогревателя и через лючок выбрасываются наружу. Водяной насос обеспечивает циркуляцию горячей жидкости по системе и разогрев двигателя.

 

Работа системы

При работе подогревателя его водяной насос прокачивает охлаждающую жидкость через водяную рубашку котла, где она нагревается. Нагретая жидкость подается далее в систему охлаждения, где она разветвляется на три потока (рис. 2.52).

Первый поток проходит через рубашки головок блока и цилиндров, откуда через водяной насос двигателя возвращается в насос насосного узла подогревателя и от него в котел подогревателя.

Рис. 2.52. Схема работы системы подогрева.

Второй поток проходит через полость поддона коробки передач, разогревая масляный насос коробки, откуда поступает в полость кожуха масляного трубопровода, идущего от масляного бака к двигателю, и через насос подогревателя возвращается в котел.

Третий поток проходит через радиатор системы охлаждения и через водяной насос двигателя возвращается в котел подогревателя. Для уменьшения потерь тепла в водяном радиаторе жалюзи должны быть закрыты и накрыты утеплительным ковриком.

За счет тепла котла подогревателя происходит разогрев масла в масляном баке.

Похожие статьи:

poznayka.org

Система охлаждения для двигателя внутреннего сгорания

 

Союз Советских

Социалистические

Респубпнк

ОП И

ИЗОВ .-Н АВТОРСКО

„„727866 (61) Дополнительное (51) М. Кл. (22)Заявлено()4,0

Г 01 Р 3/00

F01 N 5/00 с присоединением з

Гасударственный камнтет

GCCP (23) Приоритет

Опубликовано

Дата опублик па лелем иэааретеннй н атнрытпй (53) уДК 621-712 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. С. Дубов, В. А. Иванов, Л. С. Мельников, Г. А. Михайлов и А. А. Репин (7I) Заявитель (54) СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ

ВН УТРЕ ННЕГО СГОРАНИЯ

Изобретение относится к области машиностроения.

Известны системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащие эжек1. тор, воздуховод эжектируемого воздуха, радиатор (1), B таких системах проточная часть эжектора, состоящая из камеры смешения и диффузора, выступает за габариты радиаторов, а все пространство под радиатором используется как воздуховод

/ эжектируемого воздуха для формирования потока газо-воздушной смеси на входе в камеру смешения и устранения неравномерности поля скорости этого потока. Та- кая конструкпия эжекторной установки имеет значительные габариты.

Известны также эжекпионные системы охлаждения, габариты которых уменьшены за счет частичного разметцения камеры смешения под pAöèèò0pом, Эти системы содержат обтекаточь, соединяющий верхнюю стенку кам тры смешения с коробом, в котором распочол:од радиатор, и эжектор, включающий расположенный под радиатором ресивер с соплами для подвода эжектирующего газа и проточную часть, состоящую из примыкающих последовательно один к другому воздуховода эжектируемого воздуха, образованного стенкой, соединяющей короб с нижней стенкой камеры смешения, и обтекателем, один ко- неп которого соединен с коробом, а другой — с верхней стенкой камеры смешения с помощью радиусной кривой, имеющей выпуклость в сторону ресивера, и камеры смешения с диффузором i 21, В таких системах пространство под радиатором используется полнее, однако их габариты определяются не размерами радиатора, а в основном значительно выступающими линейными размерами камеры смешения и диффузора эжектора, что требует больших объемов для установки эжекторного устройства.

Целью изобретения является сокращение габаритов системы охлаждения. уюбВМФФМФГФЮФ-,.- А - -...: сх-swfe91848j4уаъце - и@49ввйщжажвм-а&с . Ь»ймь»щь"ю — .л" .:ЬимМм-.-- ."» »= Е* - ..

66 4 в котором используется кинетическая энергия агентов для повышения производитель ности эжектора.

Профилированный обтекатель обеспечивает поступление эжектируемого воздуха в камеру смешения 4, как и в случае симметричного; недеформированного воздуховода эжектируемого воздуха без обтекателя, с равномерным профилем и вектором скорости, 1тараллельным оси камеры сме,щения, что сводит к минимуму аэродинамические потери входа эжектируемого воздуха в камеру смешения.

Выбор геометри теских параметров системы охлаждения на основании выщеукаэанных соотношений позволит разместить

I камеру смешения и диффузор, частично или полностью, под радиатором и обеопечит оптимальную производительность эжектора для заданных геометрических размеров камеры смешения и диффузора при существенном сокращении габаритов системы.

Формула изобретений

Система охлаждения для двигателя внутреннего сгорания, содержащая радиатор, расположенный в коробе, и эжектор, включающий расположенные под радиатором ресивер с coIIJIGMH для подвода эжектирующего газа и цротсчную часть, состс ящую из примьткатощих последовательно один к другому воздуховода эжектируемого воздуха, образованного стенкой, со- единяющей короб о нижней стенкой камеры смешения, и обтекателем, один конец которого соединен с коробол!т, а другой— с верхней стенкой камеры смешения с помощью радиусной кривой, имеющей выпуклость в сторону ресивера, и камеры смешения с диффузором, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью сокращения габаритов системы путем заглубления камеры смешения и диффуэора в подрадиаторное пространство, длина обта кателя увеличена таким образом, что его геометрические размеры связаны с размерами камеры смешения и радиатора следующими с оотношениями:

= 4,Б-2, К.;„........

3 7278

Указанная цель достигается путем заглубления камеры смешения и лиф@узора в подрадиаторное пространство, длйна обтекателя увелйчена таким образом, что его геометрические размеры связаны с размерами камеры смешения и радиатора следующими соотношениями:

4- 6 .1овт

Н =Ь-8! Н =04-т; И=О 5-0,7 — -45-2

) Ф

К где |, - длина радиатора; - штина обтекателя;

НК вЂ” высота камеры смещения; г - радиус обтекателя;

ОБТ t5

- расстояние от выпуклой части об текателя до радиатора, измеренное по нормали. к плоскости радиатора;

Q — минимальный разрез проходного

20 сечения воздуховода.

На чертеже показана схематично эжекционная система охлаждения, продольный разрез.

Система охлаждения содержит радиатор 1, размещенный в коробе 2, эжектор с проточной частью, вклточающей йрияык

- " тотттие последовательно один к другому воз духовод 3 эжектируемого в6здуха, каме - ру смещения 4 и диффузор. 5, расйоложен ные под радиатором. Воздуховод 3 обра зован стенкой 6, которая соединяет короб 2 со стенкой 7 камеры смешения 4, и обтекателем, конец 8 которого соеди» нен с коробом, а фугой конец посредств вом радиусной кривой 9 - со стенкой 10 камеры смешения. В полости воздуковода 3 расположен ресивер 11 с соплами

12, к zmop oìó вьптускные газы двигателя подводятся по патрубку 13.

Система охлаждения работает следующим образом.

Выпускные газы двигателя по патруб ку 13 поступают в ресивер 11, из которого через сопла 12 истекают с большой скоростью в камеру смешения 4. За счет скоростного напора выпускных газов на срезе сопл создается и поддерживается разрежение в воздуховоде 3, вследствие: чего обеспечивается протекание воэдуцт- 0 ! ного потока через радиатор 1 и его охлаждение. Эжектируемый воздух после

"радиатора по воздуховоду 3 поступает в камеру смешения 4 эжектора, где проис- ходит его пер емтешибание с выпускйымигазами двигателя. При атом по длине камеры смешения происходит выравнивание поля скорости и температуры агентов.Вы равиенный поток ттсстуттает в диффузор 5,. I гдэ g - длина радиатора;

6 - длина обтекателя;

Hg- высота камеры смещения;

Го т - радиус обтекателя;

fl — расстояние от выпуклой части обтекателя до радиатора, измеренное по нормали к плоскости радиатора;

И - минимальный разрез проходного сечения воз духовода.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 7866 6

1. Носов Н. А. и др. Расчет и конструирование гусеничных машин, ll., "Машиностроение, 1972, с. 39, рис. 1.25

2. Белов П. М. Двигатели армейских машин, М., Воениздат, 1972, ч. 2, с, 496, рис. ХТТ, 12 (прототип).

Составитель О, Немцев

Редактор Т. Юрчикова Техред С. Мигай Корректор И. Муска

Заказ 1102/35 Тираж 583 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

   

www.findpatent.ru

Комбинированная система охлаждения

 

Сущность изобретения: подрадиаторный объем разделен на отсеки: вентиляторный и эжекторный, между которыми есть перегородка с перепускным отверстием между отсеками, а выходной патрубок вентилятора снабжен заслонкой. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к системам охлаждения силовых установок транспортных машин, в частности транспортных машин специального назначения.

Известны методы форсирования эжекционных систем охлаждения диаметральным вентилятором, расположенным в отдельном канале, например комбинированная система охлаждения на основе эжектора, форсированного вентилятором, взятая за прототип. Недостаток данной комбинированной системы охлаждения состоит в том, что в качестве форсирующего устройства применен диаметральный вентилятор, имеющий расположенный внутри колеса сложный направляющий аппарат и требующий обеспечения малых зазоров (1,5-2 мм) между колесом и обечайками, образующими входной и выходной каналы вентилятора. Величина зазоров определяет производительность и КПД вентилятора. К недостаткам известного устройства можно отнести отрицательное воздействие температуры газовоздушной смеси, проходящей в параллельном канале, на подшипниковые узлы вентилятора, требующие в этих условиях организации принудительного масляного охлаждения. Незначительные зазоры между колесом и обечайками, нагрев подшипниковых узлов вентилятора вызывают определенные трудности в обеспечении безотказности работы диаметрального вентилятора и уменьшают его ресурс. Существенным недостатком прототипа является невозможность работы его с отключенным вентилятором, так как при этом под действием разрежения в приемной камере газовоздушная смесь с высокой температурой из секции, подключенной к смесительной камере эжектора, через секцию вентилятора поступает в приемную камеру и далее в смесительную камеру эжектора, т.е. образуется обратный ток газовоздушной смеси через секцию вентилятора. Образовавшийся обратный ток значительно ухудшает работу эжектора при отключенном вентиляторе. Целью изобретения является повышение эффективности работы эжекционной системы охлаждения за счет форсировки ее центробежным вентилятором, расположенным в отдельном отсеке, что устраняет указанные выше недостатки известных систем охлаждения. Для достижения цели общий короб разделен перегородкой на эжекторный и вентиляторный отсеки, причем в перегородке предусмотрено перепускное отверстие, образованное плоскостью пакета радиаторов и перегородкой, для создания наиболее благоприятных условий для охлаждения радиаторов как при совместной работе вентилятора и эжектора, так и при работе одного эжектора, когда вентилятор отключен. Выходной патрубок вентилятора снабжен заслонкой. Вентилятор может быть расположен как внутри вентиляторного отсека в подрадиаторном пространстве, так и с наружной его стороны. Геометрические размеры проточной части вентилятора и параметры колеса выбираются из условия обеспечения необходимой эффективности комбинированной системы охлаждения в напряженных условиях эксплуатации при совместной работе эжектора и вентилятора, что в основном и предопределяет размещение вентилятора внутри или снаружи вентиляторного отсека. Для получения оптимальной характеристики вентилятора необходимо при его размещении обеспечить расстояние от входника вентилятора до перегородки короба (lв) не менее половины диаметра входника (Dвх), что обеспечивает получение характеристики вентилятора, близкой к условиям осесимметричного потока: lв 0,5 Dвх. В связи с тем, что вентилятор является форсирующим, комбинированная система охлаждения при определенных условиях должна работать и с отключенным вентилятором, т. е. при работе одного эжектора. В этом случае для получения более высокой производительности эжекторного отсека необходимо увеличение площади фронта радиаторов, обслуживаемых эжекторным отсеком. Это достигается тем, что разделяющую отсеки перегородку не доводят до плоскости радиаторов, в результате чего отсеки соединены между собой перепускным отверстием, образованным плоскостью пакета радиатора и вырезом в перегородке. Площадь отверстия выбирается из условия, чтобы при совместной работе эжектор и вентилятор, имеющие разные напоры, не мешали друг другу, а при работе одного эжектора площадь отверстия не должна создавать большого сопротивления для эжектируемого воздуха, проходящего через радиатор вентиляторного отсека. Площадь отверстия между вентиляторным и эжекторным отсеками определена экспериментально и составляет fотв (0,05 0,10) Fв, где fотв площадь отверстия; Fв площадь фронта радиаторов вентиляторного отсека. Для предотвращения ухудшения эффективности работы эжекторного отсека при отключенном вентиляторе за счет подсоса воздуха через выходное отверстие кожуха вентилятора необходимо выходной патрубок кожуха снабдить заслонкой, которая закрывает выходное отверстие под действием разрежения в вентиляторном отсеке. При включении вентилятора под действием напора воздуха заслонка открывается. На фиг.1 изображена принципиальная схема комбинированной системы охлаждения с расположением вентилятора внутри вентиляторного отсека в подрадиаторном объеме; на фиг.2 показан эжекторный отсек, продольный разрез; на фиг. 3 вентиляторный отсек, продольный разрез; на фиг.4 вариант комбинированной системы охлаждения с вентилятором, размещенным с наружной стороны общего короба. Комбинированная система охлаждения содержит пакет 1 радиаторов, размещенный в общем коробе 2, который разделен перегородкой 3, не доходящей до плоскости радиаторов, на эжекторный 4 и вентиляторный 5 отсеки. В подрадиаторном пространстве 6 эжекторного отсека 4 размещены проточная часть 7 эжектора и сопловый ресивер 8 с патрубками 9 для подвода выпускных газов двигателя. Перегородка 3 не доходит до плоскости пакета 1 радиаторов, образуя отверстие 10. Комбинированная система охлаждения работает следующим образом. В подрадиаторном пространстве 6 эжекторного 4 и вентиляторного 5 отсеков в результате совместной работы эжектора и вентилятора создается и поддерживается разрежение, обеспечивающее протекание воздуха через пакет 1 радиаторов и охлаждение в них охлаждающей жидкости. Из подрадиаторного объема 6 воздух выходит двумя параллельными потока: один поток через проточную часть 7 эжекторного отсека 4, где смешивается с выпускными газами двигателя, выходящими из соплового ресивера 8, выходит наружу; другой поток через входник 11, колесо 12 и кожух вентилятора 13 выходит наружу. Под действием напора воздуха вентилятора заслонка 14 открыта. При отключенном вентиляторе заслонка 14 закрыта под действием разрежения, создаваемого эжектором в подрадиаторном пространстве 6. Разрежение, создаваемое эжектором, через отверстие 10, образованное перегородкой 3 и плоскостью пакета 1 радиаторов, распространяется на пакет радиаторов, находящихся в вентиляторном отсеке, тем самым увеличивая эффективность эжекторного отсека 4 за счет увеличения площади фронта пакета радиаторов и снижения его сопротивления. Дальнейшая работа эжекторного отсека аналогична описанной выше. Предлагаемая комбинированная система охлаждения позволяет практически без увеличения габаритов эжекционной системы охлаждения увеличить ее эффективность за счет форсировки центробежным вентилятором, что способствует компактности установки. Наличие отверстия в перегородке, разделяющей общий короб на отсеки, позволяет увеличить расход воздуха через пакет радиаторов как при совместной работе эжектора и вентилятора, так и при работе одного эжектора, что при определенных условиях эксплуатации машин позволяет обеспечить охлаждение силовой установки одним эжектором и способствует повышению КПД установки.

Формула изобретения

1. КОМБИНИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ, содержащая общий короб с размещенным в нем пакетом радиаторов с образованием подрадиаторного объема, эжектором и центробежным вентилятором с входным и выходным патрубками, отличающаяся тем, что подрадиаторный объем общего короба снабжен стенкой с вырезом, разделяющей последний на отсеки, эжекторный и вентиляторный, между которыми выполнено перепускное отверстие, образованное нижней плоскостью пакета радиторов и вырезом в стенке, разделяющей отсеки, а выходной патрубок вентилятора заслонкой. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что расстояние от входника центробежного вентилятора до стенки отсека выполнено не меньше половины диаметра входника. 3. Система по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что площадь перепускного отверстия между отсеками соответствует отношению fотв (0,05 0,10) Fв, где fотв площадь перепускного отверстия; Fв площадь фронта радиаторов вентиляторного отсека. 4. Система по пп. 1-3, отличающаяся тем, что вентилятор размещен с наружной стороны вентиляторного отсека.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4

www.findpatent.ru

Эжекторная система масляного охлаждения для вспомогательного авиационного двигателя

 

Эжекторная система масляного охлаждения для вспомогательного авиационного двигателя используется в авиации. Содержит масляный радиатор, расположенный в потоке воздуха, созданного с помощью эжектора, находящегося вблизи выхлопного сопла двигателя. Масляный радиатор расположен в монтажном отсеке двигателя в заостренной хвостовой части самолета, причем в люке обслуживания монтажного отсека заподлицо с внешней обшивкой установлен воздухозаборник. Воздухозаборник выполнен прямоугольной формы и в воздуховпускной зоне приведен в соответствие с конструкцией самолета. За воздуховпускным отверстием воздухозаборника установлен диффузор. Улучшается степень охлаждения двигателя. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к эжекторной системе масляного охлаждения для вспомогательного авиационного двигателя, которая установлена в монтажном отсеке заостренной хвостовой части самолета, причем монтажный отсек имеет доступ через люк обслуживания, а струйный насос использует кинетическую энергию струи выхлопных газов вспомогательного двигателя для создания всасывающего потока, посредством которого охлаждающий воздух всасывается из монтажного отсека через масляный радиатор.

У большинства известных вспомогательных авиационных двигателей для подготовки охлаждающего воздуха для охлаждения монтажного отсека и системы масляного охлаждения используются нагнетатели. Другая возможность состоит в использовании кинетической энергии струи выхлопных газов вспомогательного двигателя с помощью струйного насоса, с тем чтобы создать протекающий через масляный радиатор поток охлаждающего воздуха. За счет струйного насоса, для безупречной работы которого требуется достаточное количество всасываемого воздуха, нагнетатель тогда не нужен. Из патента США N 4504030 известны охладители для охлаждения создающего энергию агрегата, закрепленного на картере двигателя в гондоле, без использования нагнетателя. Этот агрегат установлен в охлаждающем канале, который в зависимости от условий давления на отверстиях обтекается окружающим охлаждающим воздухом. Перепад давлений на выходном и входном отверстиях используется для создания потока охлаждающего воздуха. В патенте ФРГ N 733564 описано устройство для охлаждения радиатора двигателя летательного аппарата, у которого отбираемый от торцевой поверхности обтекаемого воздухом тела охлаждающий воздух подают после поворота на 180o и отводят от того места самолета, где при полете имеется разрежение. Также в этом устройстве используется имеющаяся разность давлений, с тем чтобы радиатор обтекался окружающим охлаждающим воздухом без включения нагнетателя только за счет соответствующего расположения в самолете отверстий для натекающего и стекающего потоков. Из патента ФРГ N 1803156 известен воздухоохлаждаемый теплообменник для летательных аппаратов с реактивным приводом, причем вместо нагнетателя предусмотрено особое устройство воздухопадачи и воздухоотвода. Указания на использование струйного насоса в этой публикации не содержится. Из авторского свидетельства SU 118364 известна эжекторная система масляного охлаждения для вспомогательного авиационного двигателя, содержащая масляный радиатор, расположенный в потоке воздуха, созданного с помощью эжектора, находящегося вблизи выхлопного сопла двигателя. В основе изобретения лежит задача создания эжекторной системы масляного охлаждения для вспомогательного авиационного двигателя, которая обеспечивает безупречную охлаждающую функцию масляного радиатора как при наземной, так и при полетной эксплуатации. Поставленная задача решается тем, что в эжекторной системе масляного охлаждения для вспомогательного авиационного двигателя, содержащей масляный радиатор, расположенный в потоке воздуха, созданного с помощью эжектора, находящегося вблизи выхлопного сопла двигателя, согласно изобретению масляный радиатор расположен в монтажном отсеке двигателя в заостренной хвостовой части самолета, причем в люке обслуживания монтажного отсека заподлицо с внешней обшивкой установлен воздухозаборник. Целесообразно, чтобы воздухозаборник был выполнен прямоугольной формы и в воздуховпускной зоне был приведен в соответствие с конструкцией самолета. Предпочтительно за воздуховпускным отверстием воздухозаборника установить диффузор. Эжекторная система масляного охлаждения работает по описанному выше принципу струйного насоса за счет использования кинетической энергии струи выхлопных газов для создания всасывающего потока для всасываемого через масляный радиатор охлаждающего воздуха. Необходимое для этого в монтажном отсеке количество воздуха подготавливается предпочтительным образом для двух экстремальных случаев, а именно для наземной эксплуатации при высоких окружающих температурах, например 50oC, и для полетной эксплуатации при избыточном давлении, возникающем вследствие рекомпрессии в хвостовой части самолета, а также при возникающем, тем самым, на выхлопном сопле противодавлении, посредством воздуховпускного отверстия, которое следует рассматривать как существенную составную часть системы масляного охлаждения. Варианты исполнения изобретения отличаются тем, что - воздухозаборник выполнен прямоугольной формы и в воздуховпускной зоне приведен в соответствие с конструкцией самолета; - за воздуховпускным отверстием установлен диффузор. Преимущества изобретения следует усматривать в том, что расположенное в люке обслуживания воздуховпускное отверстие обеспечивает безупречное функционирование эжекторной системы масляного охлаждения во вспомогательных авиационных двигателях при очень низких конструктивных и стоимостных затратах. Благодаря отсутствию охлаждающего нагнетателя предпочтительным образом становятся ненужными привод передачи, а также ряд вращающихся деталей и уплотнений валов, чем достигается значительное сокращение затрат на эксплуатацию и обслуживание вспомогательных двигателей, оборудованных эжекторной системой масляного охлаждения согласно изобретению. Кроме того, предпочтительным образом полностью исключено попадание утечек масла использовавшегося прежде в охлаждающий воздух масляного радиатора. Примеры выполнения изобретения схематично изображены на чертежах, где показано: - на фиг. 1 - функциональная схема системы масляного охлаждения с эжекторным приводом; - на фиг. 2 - пространственное расположение вспомогательного двигателя с масляным радиатором и люком обслуживания в заостренной хвостовой части самолета; - на фиг. 3 - фрагмент люка обслуживания с воздуховпускным отверстием в разрезе. На фиг. 1 в монтажном отсеке 1 заостренной хвостовой части 2 самолета установлен вспомогательный двигатель 3, воздухозаборник вспомогательной турбины которого обозначен поз. 4, выхлопное сопло для струи 5 выхлопных газов - поз. 6. Непосредственно вблизи зоны присоединения вспомогательного двигателя 3 и выхлопного сопла 6, которое своим выпускным отверстием заканчивается в основании 7 хвостовой части, расположен эжектор 8, с которым в механической и аэродинамической связи находится масляный радиатор 10. Этот масляный радиатор через подающий 11 и отводящий 12 маслопроводы соединен с масляным контуром вспомогательного двигателя 3. Поток 13 охлаждающего воздуха для масляного радиатора 10 отбирается из монтажного отсека 1, который через расположенное в люке 15 обслуживания воздуховпускное отверстие 14 сообщается с окружающим самолет пространством (фиг. 2, 3), причем на фиг. 2 в пространственном элементе из фиг. 1. Для уменьшения потерь давления при наземной эксплуатации может быть предусмотрено расположение за воздуховпускным отверстием 14 диффузора 16. На фиг. 3 через люк 15 обслуживания проходит воздуховпускное отверстие 14, длина которого обозначена 1, а высота - d. Не показана ширина w аэродинамического воздуховпускного отверстия 14. За счет заданного расчета названных конструктивных элементов обеспечивается, с одной стороны, при наземной эксплуатации подача без потерь охлаждающего воздуха 13 в монтажный отсек 1 при большом расходе и малом падении давления, а, с другой стороны, при полетной эксплуатации - достаточное избыточное давление в монтажном отсеке 1 по сравнению с противодавлением, возникающим на основании 7 хвостовой части или на выхлопном сопле 6.

Формула изобретения

1. Эжекторная система масляного охлаждения для вспомогательного авиационного двигателя, содержащая масляный радиатор, расположенный в потоке воздуха, созданного с помощью эжектора, находящегося вблизи выхлопного сопла двигателя, отличающаяся тем, что масляный радиатор расположен в монтажном отсеке двигателя в заостренной хвостовой части самолета, причем в люке обслуживания монтажного отсека заподлицо с внешней обшивкой установлен воздухозаборник. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что воздухозаборник выполнен прямоугольной формы и в воздуховпускной зоне приведен в соответствие с конструкцией самолета. 3. Система по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что за воздуховпускным отверстием воздухозаборника установлен диффузор.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3

www.findpatent.ru

система охлаждения двигателя транспортного средства - патент РФ 2252324

Изобретение относится к комбинированным системам охлаждения транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания. Система охлаждения двигателя транспортного средства, включающая два эжектора и два параллельно работающих с ними центробежных вентилятора, подводящая трасса гидромуфты вентилятора, заполняемая маслом от механизма передач и поворота, снабжена двухпозиционным клапаном включения и выключения вентилятора, срабатывающим от давления масла в отводимой трассе системы смазки двигателя. При давлении в системе смазки двигателя больше 0,32 МПа подпружиненный золотник клапана перекрывает подачу масла в гидромуфту и отключает вентилятор. Изобретение позволяет автоматизировать включение и отключение вентилятора, что способствует повышению надежности работы системы, особенно в холодных условиях, обеспечивая прогрев системы после запуска двигателя и дальнейшую его работу на рекомендуемых температурах. 2 ил.

Рисунки к патенту РФ 2252324

Изобретение относится к комбинированным системам охлаждения транспортных средств с двигателями внутреннего сгорания.

Известны комбинированные системы охлаждения, в которых просос охлаждающего воздуха через радиаторы производится эжектором, работающим постоянно от выпуска газов двигателя, и вентилятором, включающимся в работу при условии недостаточного охлаждения масла или охлаждающей жидкости двигателя.

Комбинированная система охлаждения состоит из эжектора, масляного и водяного радиаторов, вентилятора с гидромуфтой, заполняемой маслом насосом механизма передач и поворота, трубчатых соединений.

Для предохранения масляного радиатора от пиковых давлений масла имеется перепускной клапан.

Параллельное включение вентилятора и эжектора увеличивает просос воздуха через радиаторы и повышает эффективность системы охлаждения транспортного средства, но при эксплуатации транспортного средства в зимних условиях снижается стабильность работы системы охлаждения за счет возможности “замерзания” масляного радиатора - см. В.И.Поликовский. Самолетные силовые установки. Москва, 1952 г., стр.196-197.

Комбинированная система охлаждения транспортного средства, включающая два эжектора и два параллельно работающих с ними центробежных вентилятора, установлена на БМД-3 - см. Техническое описание и инструкция по эксплуатации, часть II, книга первая, 1985 г., стр.71 и на изделии 2С25 - см. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. 952.00.000 ТO1. Книга первая, 1988 г., стр.84. В этих изделиях вентиляторы системы охлаждения при работающем двигателе постоянно включены и выключаются приводом только при включении водометов для плава.

Имеющиеся комбинированные системы охлаждения с постоянно включенными вентиляторами обеспечивают нормальную работу двигателя в теплое время года. В холодное время, при прогреве двигателя или при работе на малой мощности, просасываемый через радиаторы воздух охлаждает масло в радиаторе значительно эффективнее. Температура масла в радиаторе понижается, его вязкость увеличивается, что приводит к повышению давления в системе смазки двигателя и соответственно в масляном радиаторе. Чтобы избежать разрушения масляного радиатора, в систему вводят перепускной клапан, который при повышении давления направляет часть масла мимо радиатора в двигатель. Однако та часть масла, которая не проходит через радиатор, способствует увеличению температуры масла на выходе из двигателя, а вентилятор своей работой вызовет еще большее охлаждение той части масла, которая проходит через радиатор, тем самым увеличивая его вязкость до возможной потери частичной или полной прокачиваемости. Масло в радиаторе закупоривает радиатор, т.е. масло полностью прокачивается через перепускной клапан, минуя радиатор. Температура масла двигателя недопустимо увеличивается и может привести к нарушению работы двигателя. Для устранения процесса замораживания радиаторов уменьшают количество просасываемого воздуха из атмосферы через радиаторы, накрывая их вручную “ковриками”. Поэтому возникает потребность автоматического подключения или отключения вентиляторов в зависимости от условий работы радиаторов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому изобретению является комбинированная схема охлаждения изделия 2С25, в которой вентилятор имеет механический привод через гидромуфту, заполняемую маслом от системы смазки механизма передач и поворота.

Целью предлагаемого изобретения является улучшение эксплуатационных характеристик комбинированной системы охлаждения в холодное время года и повышение надежности ее работы.

Новизной предлагаемого изобретения является то, что в системе охлаждения имеется двухпозиционный клапан, состоящий из корпуса с отверстиями для прохода масла и крышки, между которыми располагается эластичная мембрана, связанная с подпружиненным в осевом направлении золотником и на которую воздействует давление масла двигателя перед радиатором, причем включение гидромуфты вентилятора происходит при исходном положении золотника, при котором подводимое от механизма передач и поворота масло проходит через кольцевую проточку между поясками золотника в трассу отводимого масла, а отключение гидромуфты происходит при воздействии на мембрану давления масла двигателя перед радиатором больше 0,32 МПа и перемещении золотника в положение, при котором трасса отводимого масла частично перекрывается пояском золотника и через отверстия в золотнике сообщается со сливом, а подводимое масло запирается в кольцевой проточке между поясками золотника.

На фиг.1 представлена схема предлагаемой комбинированной системы охлаждения транспортного средства с включением и отключением вентилятора через двухпозиционный клапан соответственно при понижении и повышении давления масла от двигателя перед радиатором. На фиг.2 представлен двухпозиционный клапан включения или отключения вентилятора системы охлаждения транспортного средства.

Система охлаждения состоит из эжектора 4, который, используя энергию выпускных газов в трубе 7 двигателя 8, просасывает охлаждающий воздух через масляный радиатор 5 и водяной радиатор. Перепускной клапан 6 предохраняет радиатор от разрушения.

Параллельно эжектору в отдельном отсеке расположен центробежный вентилятор 3, имеющий гидромеханический привод от механизма передач и поворота 9 и его маслонасоса 10 через гидромуфту 2.

Наполнение гидромуфты 2 маслом, т.е. ее включение, происходит при перепуске масла через двухпозиционный клапан 1 при давлении масла перед масляным радиатором меньше 0,32 МПа.

На фиг.1 А - направление потока всасываемого из атмосферы воздуха; Б - направление выхлопных газов двигателя.

Клапан 1 состоит из корпуса 18 с отверстиями для прохода масла и крышки 12, между которыми располагается эластичная мембрана 15, связанная подпружиненными в осевом направлении золотником 16 и на которую воздействует давление масла двигателя, направляющееся в масляный радиатор 5. Усилие пружины 21 регулируется при сборке узла шайбами 20. Мембрана 15 связывается с золотником 16 через шайбы 13 и 14.

Масло от механизма передач и поворота 9 к клапану 1 подводится через проходник 17, соответствующие полость и отверстие к проходнику 22 и направляется в гидромуфту 2. На слив в механизм передач и поворота 9 масло отводится через проходник 19.

Масло от двигателя подводится к проходнику 11.

При давлении масла двигателя 8 на входе в радиатор 5 меньше 0,32 МПа клапан 1 обеспечивает в исходном положении золотника поступление масла в гидромуфту 2. При этом подводимое от механизма передач и поворота масло проходит через кольцевую проточку между поясками золотника 16 в трассу отводимого масла к гидромуфте. При давлении масла двигателя перед радиатором 5 больше 0,32 МПа клапан 1 перекрывает поступление масла в гидромуфту 2 путем перемещения эластичной мембраны 15 вместе с подпружиненным золотником в положение, при котором трасса отводимого масла в корпусе 18 частично перекрывается пояском золотника 16 и через отверстия в золотнике 16 сообщается со сливом через соответствующие отверстия и полости, проходник 19 и далее в механизм передач и поворота, а подводимое масло запирается в кольцевой проточке между поясками золотника 16.

Предлагаемая система охлаждения двигателя транспортного средства с двухпозиционным клапаном позволяет автоматизировать включение и отключение вентилятора, что способствует повышению надежности работы системы, особенно в холодных условиях, обеспечивая прогрев системы после запуска двигателя и дальнейшую его работу на рекомендуемых температурах.

Использование предлагаемой системы охлаждения обеспечивает автоматическое поддержание оптимального температурного режима масла двигателя как при высоких температурах окружающего воздуха, так и при низких и улучшает эксплуатационные характеристики работы системы. При этом уменьшается время для выхода на заданный режим работы двигателя.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Система охлаждения двигателя транспортного средства, содержащая эжекторы и вентиляторы, связанные через гидромеханический привод с механизмом передач и поворота, масляный радиатор с перепускным клапаном, маслонасос механизма передач и поворота, связанные гидравлическими трассами, отличающаяся тем, что в ней имеется двухпозиционный клапан, состоящий из корпуса с отверстиями для перехода масла и крышки, между которыми располагается эластичная мембрана, связанная с подпружиненным в осевом направлении золотником и на которую воздействует давление масла двигателя перед радиатором, причем включение гидромуфты вентилятора происходит при исходном положении золотника, при котором подводимое от механизма передач и поворота масло проходит через кольцевую проточку между поясками золотника в трассу отводимого масла, а выключение гидромуфты происходит при воздействии на мембрану давления масла двигателя перед радиатором больше 0,32 МПа и перемещении золотника в положение, при котором трасса отводимого масла частично перекрывается пояском золотника и через отверстия в золотнике сообщается со сливом, а подводимое масло запирается в кольцевой проточке между поясками золотника.

www.freepatent.ru

Объединенная система охлаждения двигателя внутреннего сгорания и его наддувочного воздуха

Изобретение относится к транспортным средствам, в частности к устройствам силовых установок транспортных средств, связанных с охлаждением. Объединенная система охлаждения двигателя внутреннего сгорания и его наддувочного воздуха, содержащая водяную систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания, состоящую из горячего и холодного контуров циркуляции охлаждающих жидкостей, и воздушную систему охлаждения его наддувочного воздуха, при этом горячий контур циркуляции снабжен первым циркуляционным насосом, первым радиатором, подсоединенными к полостям охлаждения двигателя внутреннего сгорания, холодный контур снабжен вторым циркуляционным насосом, вторым радиатором и рекуперативным охладителем масла, горячий и холодный контуры соединены между собой двумя межконтурными магистралями, воздушная система охлаждения наддувочного воздуха снабжена рекуперативным воздуховоздушным охладителем, вентилятором с приводом для просасывания через рекуперативный воздуховоздушный охладитель охлаждающего атмосферного воздуха, снабжена рекуперативным воздуховодяным охладителем, включенным водяными каналами в горячий контур циркуляции охлаждающей жидкости, а воздушными каналами в воздушную систему охлаждения наддувочного воздуха от турбокомпрессора. Изобретение обеспечивает более глубокое охлаждение наддувочного воздуха, улучшение массогабаритных показателей, снижение аэродинамических потерь воздуховодов, подогрев наддувочного воздуха в условиях низких температур за счет использования рекуперативного воздуховодяного охладителя. 1 ил.

 

Изобретение относится к транспортным средствам, в частности к устройствам силовых установок транспортных средств, связанных с охлаждением.

Известна система охлаждения двигателя внутреннего сгорания с водяной системой охлаждения наддувочного воздуха, содержащая горячий и холодный контуры циркуляции охлаждающих жидкостей; горячий контур включает в себя первый циркуляционный насос, полости охлаждения двигателя и первый радиатор, холодный контур - второй циркуляционный насос, второй радиатор и рекуперативные водяные охладители наддувочного воздуха и масла, размещенные на двигателе, а также систему воздухоснабжения двигателя.

Известной системе, обладающей рядом положительных качеств, в частности: удобство размещения воздуховодяного охладителя непосредственно на двигателе, подогрев наддувочного воздуха при его работе с малой нагрузкой и на холостом ходу в условиях отрицательных температур атмосферного воздуха, характерны следующие недостатки:

- ограниченная глубина охлаждения наддувочного воздуха вследствие охлаждения его водой со сравнительно высокой температурой, так как в условиях тепловоза последняя охлаждается атмосферным воздухом с температурой 40...45°С и выше;

(Тепловоз 2ТЭ116, Москва, «Транспорт», 1977, с.83...87, рис.48; «Агрегаты воздухоснабжения комбинированного двигателя внутреннего сгорания» под редакцией М.Г.Круглова, Москва, «Машиностроение», 1973, с.5...10, рис.1, 2, 8).

Недостатком известной системы является:

- громоздкость системы охлаждения наддувочного воздуха, так как наряду с воздуховодяным рекуперативным охладителем она содержит систему охлаждения воды, охлаждающей наддувочный воздух с блоком водовоздушного радиатора, вентиляторами и их приводами, а также систему управления и регулирования.

Известна система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая горячий и холодный контуры циркуляции охлаждающих жидкостей и воздушную систему охлаждения наддувочного воздуха; горячий контур циркуляции включает в себя первый циркуляционный насос, первый радиатор и полости охлаждения двигателя, холодный контур - второй циркуляционный насос, второй радиатор и рекуперативный охладитель масла; воздушная система охлаждения наддувочного воздуха включает в себя рекуперативный воздуховоздушный охладитель наддувочного воздуха, одновременно включенный в систему воздухоснабжения двигателя и размещенный вне ее, устройство для просасывания через него охлаждающего атмосферного воздуха (эжекционная установка или вентилятор и приводом), воздуховоды, систему управления и регулирования

Положительными качествами известной системы охлаждения по сравнению с водяной являются, во-первых, возможность осуществления более глубокого охлаждения наддувочного воздуха благодаря использованию всего располагаемого температурного напора между охлаждаемым наддувочным воздухом и охлаждающим атмосферным и, во-вторых, сокращение фронта радиаторов охлаждающего устройства благодаря размещению воздуховоздушного охладителя в крыше тепловоза над двигателем, (см. М.С.Малинов, Ю.А.Куликов, Е.Б.Черток «Охлаждающие устройства тепловозов», «Машгиз», М., 1962, с.202...207, рис.123 и 126; «Расчетно-конструкторские разработки и экспериментальные исследования опытных воздуховоздушных систем охлаждения с алюминиевыми и стальными охладителями для тепловозов мощностью 4000 и 6000 л.с.» Отчет И-45-77, ВНИТИ, Коломна, 1977, гос. рег. №74020157, с.24...31, рис.4.1, 4.2.)

Недостатками известной системы являются:

- недостаточное охлаждение наддувочного воздуха;

- из-за значительных габаритных размеров воздуховоздушного охладителя он не может быть размещен на двигателе, что, во-первых, затрудняет поставку двигателя как единое целое с регламентированными характеристиками и, во-вторых, размещение его вне дизеля приводит к дополнительным аэродинамическим потерям в воздуховодах, соединяющих его с двигателем;

- при использовании воздушной системы охлаждения отсутствует возможность подогрева наддувочного воздуха при работе двигателя с малыми нагрузками или без них и низких температурах атмосферного воздуха.

Техническим результатом изобретения является более глубокое охлаждение наддувочного воздуха, улучшение массогабаритных показателей, снижение аэродинамических потерь воздуховодов, подогрев наддувочного воздуха в условиях низких температур за счет использования рекуперативного воздуховодяного охладителя.

Указанный технический результат достигается тем, что объединенная система охлаждения двигателя внутреннего сгорания и его наддувочного воздуха, содержащая водяную систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания, состоящую из горячего и холодного контуров циркуляции охлаждающих жидкостей, и воздушную систему охлаждения его наддувочного воздуха, при этом горячий контур циркуляции снабжен первым циркуляционным насосом, первым радиатором, подсоединенными к полостям охлаждения двигателя внутреннего сгорания, холодный контур снабжен вторым циркуляционным насосом, вторым радиатором и рекуперативным охладителем масла, горячий и холодный контуры соединены между собой двумя межконтурными магистралями, воздушная система охлаждения наддувочного воздуха снабжена рекуперативным воздуховоздушным охладителем, вентилятором с приводом для просасывания через рекуперативный воздуховоздушный охладитель охлаждающего атмосферного воздуха, снабжена рекуперативным воздуховодяным охладителем, включенным водяными каналами в горячий контур циркуляции охлаждающей жидкости, а воздушными каналами - в воздушную систему охлаждения наддувочного воздуха от турбокомпрессора.

Принципиальная схема предлагаемой системы охлаждения приведена на чертеже.

Объединенная система охлаждения двигателя внутреннего сгорания и его наддувочного воздуха содержит водяную систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания, состоящую из горячего 1 и холодного 2 контуров циркуляции охлаждающих жидкостей двигателя внутреннего сгорания 3, и воздушную систему 4 охлаждения его наддувочного воздуха от турбокомпрессора 5 двигателя 3, при этом горячий контур 1 снабжен первым циркуляционным насосом 6, первым радиатором 7, подсоединенными к полостям охлаждения двигателя внутреннего сгорания 3, и рекуперативным воздуховодяным охладителем 8, являющийся частью воздушной системы 4 охлаждения наддувочного воздуха и включенный одновременно водяными каналами в горячий контур 1 циркуляции охлаждающей жидкости, а воздушными каналами - в воздушную систему 4 охлаждения наддувочного воздуха от турбокомпрессора 5 на горячем наддувочном воздухе, холодный контур 2 включает в себя второй циркуляционный насос 9, второй радиатор 10 и рекуперативный охладитель масла 11. Горячий 1 и холодный 2 контуры циркуляции соединены между собой двумя межконтурными магистралями 12. Воздушная система 4 охлаждения наддувочного воздуха наряду с включенным в горячий контур 1 воздуховодяным охладителем 8 содержит также рекуперативный воздуховоздушный охладитель 13, вентилятор 14 с приводом для просасывания через охладитель 13 охлаждающего атмосферного воздуха.

Система охлаждения связана с системой автоматического регулирования температуры (САРТ), которая на чертеже не показана.

Объединенная система охлаждения работает следующим образом.

Рекуперативный воздуховодяной охладитель 8 подсоединяется водяными каналами в горячий контур 1 циркуляции охлаждающей жидкости, воздушными - в систему 4 охлаждения наддувочного воздуха двигателя 3 после турбокомпрессора 5 на наиболее горячем наддувочном воздухе, причем теплотехнические параметры воздуховодяного охладителя 8 должны быть выбраны из условия обеспечения необходимого подогрева наддувочного воздуха при минимальной нагрузке двигателя 3 и наиболее низких допустимых температурах атмосферного воздуха.

При работе двигателя 3 под нагрузкой нагретый в процессе сжатия в турбокомпрессоре 5 атмосферный воздух направляется в воздуховодяной охладитель 8, в котором частично охлаждается циркулируемой через него водой горячего контура 1. Температура сжатого в турбокомпрессоре 5 наддувочного воздуха зависит от мощности двигателя 3 и температуры окружающей среды и для современного тепловозного двигателя 3 с турбонаддувом при полной нагрузке и температуре всасываемого атмосферного воздуха 30...40°С равна 150...180°С. Температура воды горячего контура 1 при этом составляет порядка 80...100°С.

Частично охлажденный в воздуховодяном охладителе 8 наддувочный воздух нагнетается во вторую ступень охлаждения - в воздуховоздушный охладитель 13 для дополнительного охлаждения просасываемым через него вентилятором 14 атмосферным воздухом. САРТ управляет работой вентилятора 14 и обеспечивает необходимую степень охлаждения наддувочного воздуха. В остальном система охлаждения работает в обычном порядке.

При эксплуатации тепловоза в условиях низких отрицательных температур окружающего атмосферного воздуха и работе двигателя 3 с малой нагрузкой или на холостом ходу температура воздуха после турбокомпрессора 5 практически не повышается и сохраняется на уровне температуры атмосферного воздуха. Поэтому при прохождении его через воздуховодяной охладитель 8 он подогревается циркулирующей через воздуховодяной охладитель 8 водой, температура которой поддерживается САРТ на рекомендуемом уровне (например, 80...90°С) независимо от режима работы двигателя 3 и внешней температуры атмосферного воздуха.

Такая система охлаждения позволяет сократить габаритные размеры воздуховоздушного охладителя, разместить его рядом с двигателем, сократить воздуховоды и аэродинамические потери в них, а также обеспечивает подогрев наддувочного воздуха при работе двигателя с малыми нагрузками или без них в условиях низких температур атмосферного воздуха.

Объединенная система охлаждения двигателя внутреннего сгорания и его наддувочного воздуха, содержащая водяную систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания, состоящую из горячего и холодного контуров циркуляции охлаждающих жидкостей, и воздушную систему охлаждения его наддувочного воздуха, при этом горячий контур циркуляции снабжен первым циркуляционным насосом, первым радиатором, подсоединенными к полостям охлаждения двигателя внутреннего сгорания, холодный контур снабжен вторым циркуляционным насосом, вторым радиатором и рекуперативным охладителем масла, горячий и холодный контуры соединены между собой двумя межконтурными магистралями, воздушная система охлаждения наддувочного воздуха снабжена рекуперативным воздухо-воздушным охладителем, вентилятором с приводом для просасывания через рекуперативный воздухо-воздушный охладитель охлаждающего атмосферного воздуха, отличающаяся тем, что она снабжена рекуперативным воздуховодяным охладителем, включенным водяными каналами в горячий контур циркуляции охлаждающей жидкости, а воздушными каналами в воздушную систему охлаждения наддувочного воздуха от турбокомпрессора.

www.findpatent.ru