Устройство для запуска двигателя внутреннего сгорания

 

Использование: для запуска судовых малоразмерных дизелей. Сущность изобретения: устройство содержит аккумулятор с пружинящим элементом и поршнем, гидромотор с напорным трубопроводом, имеющим запорный клапан, и сливным трубопроводом, муфту свободного хода с ведущим и ведомым звеньями, установленную на валу гидромотора и кинематически связанную с коленчатым валом двигателя емкость с рабочей жидкостью и поршневой гидронасос, впускной патрубок которого подключен к емкости с рабочей жидкостью, а выпускной патрубок сообщен с гидроаккумулятором, который снабжен односторонним штоком с арретирующей чекой, жестко связанным с поршнем. Пружинящий элемент выполнен в виде набора тарельчатых пружин, вал гидромотора выполнен пустотелым за одно целое с ведущим звеном муфты и коаксиально размещен на носке коленчатого вала, причем на последнем установлено ведомое звено муфты. 5 ил.

Изобретение относится к двигателестроению и может быть использовано для запуска судовых малоразмерных дизелей.

Известно устройство для запуска двигателя внутреннего сгорания, содержащее электрическую аккумуляторную батарею, электродвигатель, муфту свободного хода и электромагнитное реле [1].

Однако данное устройство имеет недостаточную надежность, обусловленную тем, что возможна разрядка электрической батареи при попадании в нее влаги, например, при эксплуатации дизеля cпасательной шлюпки, когда возможно частичное затопление последней в условиях сильной качки на море. Кроме того, затруднен запуск дизеля при отрицательной температуре окружающей среды.

Известно также устройство для запуска двигателя внутреннего сгорания, содержащее гидроаккумулятор с пружинящим элементом, гидромотор с напорным трубопроводом, имеющим запорный клапан, и сливным трубопроводом, муфту свободного хода с ведущим и ведомым звеньями, установленную на валу гидромотора и кинематически связанную с коленчатым валом двигателя, емкость с рабочей жидкостью и поршневой гидронасос, впускной патрубок которого подключен к емкости с рабочей жидкостью, а выпускной патрубок сообщен с гидроаккумулятором [2].

Недостаток известного устройства - малая эффективность, обусловленная сложностью конструкции, повышенными затра- тами энергии при раскрутке коленчатого вала двигателя, низкой несущей способностью привода последнего.

Целью изобретения является повышение эффективности устройства.

Это достигается тем, что гидроаккумулятор снабжен односторонним штоком с арретирующей чекой, жестко связанным с поршнем, пружинящий элемент выполнен в виде набора тарельчатых пружин, вал гидромотора выполнен пустотелым за одно целое с ведущим звеном муфты и коаксиально размещен на носке коленчатого вала, причем на последнем установлено ведомое звено муфты.

На фиг. 1 изображена гидравлическая схема устройства; на фиг.2 - пружинный поршневой гидроаккумулятор; на фиг.3 - гидромотор с муфтой свободного хода; на фиг.4 - разрез А-А на фиг.3; на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.3.

Устройство содержит пружинный поршневой гидроаккумулятор 1, гидромотор 2, бак с рабочей жидкостью 3, ручной поршневой гидронасос 4. Последним своим впускным и выпускным патрубками подключен к емкости с рабочей жидкостью и гидроаккумулятору трубопроводом подпитки 5, на котором установлен фильтр 6 и предохранительный клапан 7. Гидромотор с одной стороны соединен с гидроаккумулятором трубопроводом 8 высокого давления, на котором установлен запорный клапан 9, а с другой стороны соединен с баком трубопроводом 10 слива.

Гидроаккумулятор выполнен в виде гидроцилиндра (фиг.2) и содержит корпус 11, полость которого поршнем 12 разделена на две части: П₁ и П₂. Полость П₁ заполняется рабочей жидкостью, в качестве которой может быть использовано минеральное масло, а в полости П₂ размещен набор тарельчатых пружин 13, фиксируемых штоком 14. Последний герметично соединен с поршнем и после сжатия набора тарельчатых пружин арретирован с помощью чеки 15, устанавливаемой между бортиком В на штоке и торцом горловины Г на нижнем донышке 16, в которой запрессована втулка 17, являющаяся направляющим элементом штока, причем в этой горловине выполнена расточка, диаметр которой превышает диаметр указанного бортика на штоке. Верхнее донышко 18 крепится к корпусу с помощью резьбовой втулки 19 и в него ввернуты на конической резьбе штуцеры 20 и 21, первый из которых предназначен для подсоединения к трубопроводу подпитки 5, а второй - для подсоединения к трубопроводу высокого давления 8. В штуцере 21 может быть предусмотрена установка дюзы 22 для обеспечения требуемой частоты раскрутки коленчатого вала двигателя. Герметичность полости П₁ обеспечивается резиновыми кольцами 23-26. Набор тарельчатых пружин должен быть выбран таким образом, чтобы упругая сила его сжатия обеспечивала бы создание требуемого давления рабочей жидкости в полости П₁, а жесткость пружин должна быть подобрана так, чтобы освобождаемый объем этой полости в результате сжатия набора пружин обеспечил бы гарантированный запуск двигателя при заданной отрицательной температуре окружающей среды, т. е. обеспечивал накопление потенциальной энергии, достаточной для запуска двигателя. Длина резьбы в корпусе для крепления верхнего донышка, кроме воспринятой осевой силы от максимального давления рабочей жидкости в этой полости, должна обеспечить предварительное поджатие тарельчатыми пружинами нижнего донышка к опорному борту полости корпуса.

Гидромотор представляет собой пластинчатую машину двойного действия (фиг.3 и 4), содержащую корпус 27, в расточке которого установлен статор 28 с распределительными дисками 29 и 30, образующими рабочую полость гидромотора, в которой размещен ротор 31. В последнем выполнены радиальные пазы, где размещены пластины 32, опирающиеся на кулачки 33, которые предотвращены от поворота штифтами 34, запрессованными в распределительные диски. Штифты 35 фиксируют взаимное расположение статора и распределительных дисков в корпусе, предотвращая их поворот. Сжатие их осуществляется при помощи резьбовой втулки 36, которая стопорится тарельчатой пружиной 37, причем последняя обеспечивает еще упругое поджатие распределительных дисков к статору. При помощи шлицевого соединения ротор соединен с пустотелым валом-храповиком 38, который смонтирован в корпусе на подшипниках 39, фиксируемых крышкой 40.

В муфте свободного хода (фиг.5) ведущее звено выполнено за одно целое с пустотелым валом гидромотора и представляет собой храповик, находящийся в зацеплении с собачками 41, которые на осях 42 закреплены на ведомом звене 43 и при помощи пружин 44 поджаты к храповику. При этом ведомое звено муфты выполнено в виде шкива, который может быть использован для отбора мощности, например для привода генератора, насоса и т.п. Данный шкив установлен на коленчатом валу 45 двигателя и закреплен при помощи втулки 46 и винта 47. При этом передача крутящего момента осуществляется с помощью шпонки 48. Гидромотор устанавливается на агрегатной крышке 49 двигателя (фиг.3) и при помощи штуцеров 50 подсоединяется к трубопроводу высокого давления 8 и к трубопроводу слива 10 (фиг.1).

Работа устройства для запуска двигателя внутреннего сгорания осуществляется следующим образом.

В исходном положении устройства запорный клапан 9 на трубопроводе 8 должен быть закрыт. Ручным поршневым насосом 4 рабочую жидкость из бака 3 нагнетают в полость П₁ гидроаккумулятора 1, причем объем ее увеличивается в результате перемещения поршня 12 вниз, которое сопровождается сжатием набора тарельчатых пружин 13, накапливая тем самым потенциальную энергию. В процессе сжатия набора тарельчатых пружин в указанной полости гидроаккумулятора непрерывно растет давление рабочей жидкости и при достижении расчетной его величины упругую силу сжатия набора тарельчатых пружин фиксируют чекой 15, а затем с помощью запорного клапана 9 стравливают избыточное давление рабочей жидкости в гидроаккумуляторе до атмосферного и вновь закрывают запорный клапан. В таком состоянии устройство для запуска двигателя внутреннего сгорания может быть поставлено практически на неограниченный срок хранения.

Непосредственно перед пуском двигателя с помощью указанного поршневого насоса в полости П₁ гидроаккумулятора создают расчетное давление и снимают чеку 15 (последняя легко снимается, поскольку давление рабочей жидкости уравновешивается упругой силой сжатия набора тарельчатых пружин). Давление в указанной полости гидроаккумулятора возрастает мгновенно, так как рабочая жидкость несжимаема. Со снятием чеки снимается блокировка от несанкционированного пуска двигателя, например, при случайном открытии запорного клапана 9. Последний в момент пуска двигателя открывают и рабочая жидкость поршнем 12 под воздействием упругой силы сжатия набора тарельчатых пружин 13 вытесняется в трубопровод высокого давления 8, поступая в рабочую полость гидромотора 2, где гидравлическая энергия потока рабочей жидкости затрачивается на работу раскрутки коленчатого вала запускаемого двигателя. Сработанная в гидромоторе рабочая жидкость по трубопроводу слива 10 вновь поступает в бак 3. При неудавшейся попытке запуска двигателя вновь закрывают запорный клапан 9 и при помощи ручного поршневого насоса 4 заполняют полость П₁ гидроаккумулятора рабочей жидкостью, доведя давление в ней до величины, достаточной для запуска двигателя. Затем открывают запорный клапан 9 и происходит повторный пуск двигателя. Следовательно, при повторном пуске двигателя после неудавшейся попытки его запуска отпадает необходимость в фиксации упругой силы сжатия набора тарельчатых пружин, т.е. в данном случае блокировка устройства от случайного пуска, не требуется.

Изобретение позволяет существенно повысить эффективность устройства для запуска двигателя внутреннего сгорания, так как упрощается конструкция и повышается несущая способность его благодаря тому, что гидромотор закреплен на агрегатной крышке и передача крутящего момента от него коленчатому валу двигателя осуществляется без изгиба, уменьшаются энергозатраты при запуске двигателя, поскольку раскрутка коленчатого вала осуществляется непосредственно от вала гидромотора без промежуточной передачи, обеспечивается неограниченный срок хранения и готовность устройства к немедленному запуску двигателя.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАПУСКА ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее гидроаккумулятор с пружинящим элементом и поршнем, гидромотор с напорным трубопроводом, имеющим запорный клапан, и сливным трубопроводом, муфту свободного хода с ведущим и ведомым звеньями, установленную на валу гидромотора и кинематически связанную с коленчатым валом двигателя, емкость с рабочей жидкостью и поршневой гидронасос, впускной патрубок которого подключен к емкости с рабочей жидкостью, а выпускной патрубок сообщен с гидроаккумулятором, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности, гидроаккумулятор снабжен односторонним штоком с арретирующей чекой, жестко связанным с поршнем, пружинящий элемент выполнен в виде набора тарельчатых пружин, вал гидромотора выполнен пустотелым за одно целое с ведущим звеном муфты и коаксиально размещен на носке коленчатого вала, причем на последнем установлено ведомое звено муфты.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5