Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для повышения эф-8 20 ^фективности охлаждающих устройств мощных двигателей, имеющих шахту холодильной камеры. Положительный эффект достигается размещением кольцевого теплообменника 14 в отдельной нагнетательной камере 17, на которую работает лопаточная решетка из вспомогательных лопаток 10. При этом отводящий кольцевой коллектор 19 теплообменника 14 подключен к отводному отсеку 20, а присоединяемые к нагнетательной камере 17 подводящие коллекторы 18 снабжены регулирующими заслонками 21 с возможностью открывания внутрь шахты 1. При этом предусмотрено жесткое соединение вспомогательных лопаток 10с основными лопастями 9 через кольцевую разделительную обечайку 11 и единый привод вентиляторного колеса 1 от основного электродвигателя 6. Лопаточная решетка из лопаток 10 отделена совместно с обечайкой 11 от лопастей 9 и приводитсяА>&>& |||||Ы11\11П11|П1СО'' I Л_ ^13•S^ЛЧ17О•XI ОслfOJ (Воздух] &U2. 1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51)5 F 01 Р 3/20

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ .КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

19 8 2а 4

О 4

О

10

18

5, аэ."Боэн) duz. 1 (21) 4759432/06 (22) 20.11.89 (46) 07.02.92. Бюл. hL 5 (71) Луганский машиностроительный институт (72) В.А.Рыбальченко, В.И.Могила, А.Н,Коняев и О.П.Вихляев (53) 621.43-71 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 600316, кл. F 01 P 11/20, 1974.

Авторское свидетельство СССР

М 954580, кл. F 01 P 7/10, 1980.

Патент США N 4059080, кл. F 01 P 11/08, опублик. 1976.

Авторское свидетельство СССР

М 713731, кл. В 61 С 5/02, 1980. (54) СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ

ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение относится к теплоэнергетике и предназначено для повышения эффективности охлаждающих устройств мощных двигателей, имеющих шахту холодильной камеры. Положительный эффект достигается размещением кольцевого теплообменника 14 в отдельной нагнетательной камере 17, на которую работает лопаточная решетка из вспомогательных лопаток 10. При этом отводя щий кол ьце вой коллектор 19 теплообменника 14 подключен к отводному отсеку 20, а присоединяемые к нагнетательной камере 17 подводящие коллекторы 18 снабжены регулирующими заслонками 21 с возможностью открывания внутрь шахты 1. При этом предусмотрено жесткое соединение вспомогательных лопаток 10 с основными лопастями 9 через кольцевую разделительную обечайку 11 и единый привод вентиляторного колеса 7 от основного электродвигателя 6. Лопаточная решетка из лопаток 10 отделена совместно с обечайкой 11 от лопастей 9 и приводится

1710795

30

40

45 от дополнительного электродвигателя 8, Подразумевается включение кольцевого теплообменника 14 первым в каждом из жидкостных контуров двигателя. Наряду со штатным режимом работы основного охлаждающего устройства (ОУ) (радиаторные секции 2 и основные лопасти 9) используется работа кольцевого теплообменника 14 в режиме нагнетательного омывания сильно турбулизированным потоком воздуха с лопаИзобретение относится к холодильной теплоэнергетической и транспортной отраслям машиностроения, в частности к локомотивным устройствам охлаждения жидкости транспортных (преимущественно тепловозных) двигателей большой агрегатной мощности, и может быть использовано при практическом исчерпании резервов расположения классического охлаждающего устройства шахтйого типа в кузове тепловоза, Известны системы охлаждения мощных магистральных тепловозов, в которых соединено основное охлаждающее устройство (ОУ) тепловоза с блоком охлаждения наддувочного воздуха (ОНВ) для реализации эффекта подогрева наддувочного воздуха (H B) с помощью перепуска воздуха из основного

ОУ.

Однако применяемая аэродинамическая схема нерациональна.

Общим для данных систем недостатком можно считать сильное разнесение поверхностей основного ОУ и блока ОНВ, ухудшающее общую компактность охлаждающих устройств, и большие аэродинамические потери в блоке ОН В, обусловленные его работой в нагнетательном режиме на неудобную для вращающегося нагнетательного потока воздуха камеру, не являющуюся осесимметричным телом вращения.

Известна холодильная камера, содержащая верхние и боковые жалюзи, сообщенные воздуховодом, разделенными установленными внутри него радиаторными секциями и вентилятором с приводом и лопастной решеткой на заборную часть, между боковыми жалюзи и радиаторными секциями, среднюю часть; между радиаторными секциями и вентилят(ром, и выпускную часть — между вентилятором и верхними жалюзи и сообщенную посредством перекрываемого окна с машинным отделением, причем заборная часть ток 10 с дополнительной турбулизацией потока на криволинейном оребрении полукольцевых трубок 15 плоского сечения. что позволяет использовать часть динамического напора лопаточной решетки дополнительной ступени. Расходные свойства тракта дополнительного теплообменника 14 улучшаются эффектом эжекции основным потоком ОУ, выходящим через единый отводной отсек 20. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. воздуховода также соединена с машинным отделением (дизельным помещением тепловоза), Недостаток известной системы — низкая эффек-ивность ввиду больших размеро» системы охлаждения.

Цель изобретения — повышение эффективности системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания.

Поставленная цель достигается тем, что система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая шахту с установленными в ней радиаторными секциями, основные боковые и верхние жалюзи, вентилятор с приводом, отводящим отсеком и лопастной решеткой дополнительно содержит подводящие коллекторы, снабженные открываемыми в шахту заслонками и входными жалюзи, отводящий кольцевой коллектор, сообщаемый с отводящим отсеком вентилятора, нагнетательную камеру, расположенную между подводящими и отводящими коллекторами, и кольцевой теплообменник с криволинейными пластинами

25< .группового оребрения, установленный в нагнетательной камере, а вентилятор выполнен со вспомогательной лопастной решеткой, расположенной в нагнетательной камере, причем вспомогательная лопаточная решетка размещена перед кольцевым теплообменником, выполнена заодно с лопастной решеткой и отделена от нее кольцевой обечайкой.

Кроме того, предлагаемая система охлаждения может быть снабжена собственным индивидуальным приводом вспомогательной лопастной решетки.

На фиг,1 представлена схема предлагаемой системы; на фиг.2 — сечение А — А на фиг.1.

Система охлаждения (СО) смонтирована в габаритах шахты 1 с серийными радиаторными секциями 2 и имеет основные боковые жалюзи 3, верхние жалюзи 4, а так:1710795 же дополнительные входные (боковые) жалюзи 5.

Система снабжена электродвигателем 6 основного вентилятора 7 и может быть доукомплектована электродвигателем 8 дополнительного индивидуального привода.

Основной вентилятор выполнен из лопастной решетки основных лопастей 9 и вспомогательной лопаточной решетки с лопатками

55

10, которые установлены на кольцевой обечайке 11, жестко соединенной с основными лопастями 9. Обечайка 11 может быть отделена от лопастей 9 и через соединительные стяжки 12 приводится от электродвигателя

8 дополнительного привода. Основной вентилятор имеет обычную кольцевую выходную обечайку 13., вокруг которой располагается кольцевой теплообменник (ТО) 14, выполненный из полусегментных секций, набираемых из полукольцевых трубок .15 плоского сечения и охватываемых групповым оребрением из криволинейных пластин

16. Кольцевой ТО 14 с помощью нагнетательной камеры 17 омывается охлаждающим потоком воздуха, поступающим-из, подводящих коллекторов 18 и отводимым отводящим кольцевым коллектором 19 в отводящий цилиндрический отсек 20 основного вентилятора, к которому этот коллектор

10

15 подсоединен

Кольцевые ТО постоянно включены первыми по ходу жидкости в охлаждающем контуре или контурах двигателя.

Воздушные регулирующие заслонки 21

20 показаны в закрытом положении и могут открываться внутрь шахты 1 основного ОУ

СО до уровня, показанного штриховой линией.

Таким образом, кольцевой ТО 14 установлен в нагнетательной камере 17 сразу за

25 вспомогательной лопаточной решеткой из лопаток 10, выполняемой с возможностью привода от основного электродвигателя 6 совместно с лопастями 9, либо с возможно35 эжекции при работе кольцевого ТО 14

Система работает следующим образом.

Охлажденная жидкость каждого из контуров подается сначала на кольцевой TQ 14, в котором движется по кольцу по плоским изогнутым трубкам 15, предварительно охлаждается и уходит к основным радиатор-" ным секциям 2, со штатной схемой подключения оставшихся частей жидкостных контуров охлаждения ДВС.

45 стью индивидуального привода от дополни- 30 тельно устанавливаемого электродвигателя

8, Сообщение отводящего коллектора 19 с отводящим отсеком 20 основного вентилятора способствует использованию эффекта

В режиме максимального охлаждения открыты все жалюзи ОУ.

Основные лопасти 9 и лопатки 10 вспомогательной лопаточной решетки соединены воедино через кольцевую обечайку 11 и приводятся во вращение от одного и единственного электродвигателя 7.

Через основную часть ОУ воздух прокачивается лопастями 9 и проходит последовательно боковые жалюзи 3, секции 2, лопасти 9, кольцевую выходную обечайку, собирается в отводящем отсеке 20 и выбрасывается через верхние жалюзи 4, обеспечивая охлаждение воды в секциях 2, С помощью вспомогательной лопаточной решетки из лопаток 10 воздух поступает через боковые жалюзи 5 в подводящие коллекторы !8, проходит решетку вспомога тельных лопаток 10 в нагнетательную кольцевую камеру 17 и под острым. углом выхода с лопаток попадает на криволинейные пластины 16 группового бребрения кольцевого ТО 14. Охлаждая жидкость, текущую по трубкам 15, воздух нагревается и практически осевым потоком поступает в отводящий коллектор 19. Воздушный поток основного ОУ, текущий в кольцевой обечайке 13, смешивается за счет ее соединения с дополнительным воздушным потоком из коллектора 19, чем способствует эжекции дополнительного потока. Применение кольцевого нагнетательного ТО с криволинейным оребрением позволяет дополнительно интенсифицировать теплообмен и улучшить компактность ОУ в целом.

При постепенном снижении температуры происходит закрытие жалюзи 3, затем жалюзи 4 и при самых низких температурах также и входных жалюзи 5, работа системы охлаждения поддерживается открытием заслонки и за счет вращающегося вихря возле кольцевого ТО 14.

При аналогичном понижении температуры, если вспомогательная лопастная решетка снабжена индивидуальным приводом, система обладает еще более широким диапазоном регулирования. Сначала снижают скорость вращения основного колеса с лопастями 9 при сохранении скорости вращения вспомогательных лопаток 10, затем открывают заслонки 21 в шахту 1 основного

ОУ, закрывают входные жалюзи 5, забирая воздух для дополнительного ТО 14 из основной шахты 1. В дальнейшем можно закрыть жалюзи 3 и работать на захватываемом через жалюзи 4 возвратном потоке подогретого и наружного воздуха. Наконец, в условиях очень низких температур можно закрыть жалюзи 4 и работать на рециркулирующем через задвижки 21 воздухе, изме1710795 тации системы, в том числе за счет повышения надежности двигателя и системы охлаж.дения.

5 Формула изобретения

16 1б

11

Йп.2

Составитель А.8атин

Техред M.Ìîðãåíòàë

Редактор Н.Тупица

Корректор Т.Палий

Заказ 322 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, )К-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 няя скорость вращения вспомогательной решетки, из лопаток 10, сохраняя положительную температуру воды в радиаторных секциях 2.

Таким образом, система позволяет работать в режиме обогрева воды жидкостных контуров. Предполагается использование двух шахт ОУ, когда говорится о включении дополнительных кольцевых ТО в каждый контур.

По сравнению с базовым объектом, в качестве которого принята известная система, при работе предлагаемой системы улучшается на 15-20% компактность собственно дополнительного ТО за счет использования динамической составляющей вентилируемого воздуха и кривизны- пластин оребрения, способствующих интенсификации теплообмена вторичной турбулизацией нагнетательного потока, увеличивается расход воздуха в дополнительном контуре ТО на

10-12% за счет реализации эффекта эжекции вторичного, дополнительного воздушного потока основным потоком ОУ, улучшается на 15 — 26% общая компактность

ОУ, расширяются возможности плавного регулирования температур охлаждающей жидкости наряду с обеспечением работоспособности радиаторных секций в условиях зимней эксплуатации при общей простоте аэродинамической схемы ОУ в целом.

Основной эффект достигается за счет снижения затрат при постройке и эксплуа1. Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, преимущественно тепловоза,-содержащая шахту с установленными

10 в ней радиаторными секциями, основные боковые и верхние жалюзи, вентилятор с приводом, отводящим отсеком и лопастной решеткой, о т л и ч а ю ща я с я тем, что, с целью повышения эффективности, она до15 полнительно содержит подводящие коллекторы, снабженные открываемыми в шахту заслонками и входными жалюзи, отводящий кольцевой коллектор, сообщенный с отводящим отсеком вентилятора, нагнетательную

20 камеру, расположенную между подводящими и отводящим коллекторами, и кольцевой теплообменник с криволинейными пластинами группового оребрения, установленный в нагнетательной камере, а вентилятор

25 выполнен со вспомогательной лопастной решеткой, расположенной в нагнетательной камере, причем вспомогательная лопастная решетка размещена перед кольцевым теплообменником, выполнена заодно. с ло30 пастной решеткой и отделена от нее кольцевой обечайкой.

2. Система по и 1, отл и ч а ю ща я с я тем, что вспомогательная лопастная решетка снабжена индивидуальным приводом.