Регулятор температуры охлаждающей среды тепловой машины

 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению. Регулятор температуры охлаждающей среды тепловой машины, преимущественно двигателя внутреннего сгорания, содержит преобразователь температуры охлаждающей среды и сумматор давления, который снабжен тремя входными патрубками, одним из которых подключен к усилителю преобразователя температуры охлаждающей среды, а другие два патрубка предназначены для подключения одним из них к источнику сжатого рабочего тела, другим к источнику пневмосигнала по мощности тепловой машины, и одним выходным патрубком для подключения его к приводу вентилятора холодильника и к реле давления, включенному в электрическую цепь управления жалюзи холодильника, при этом усилитель преобразователя температуры охлаждающей среды снабжен входным патрубком для подключения к источнику сжатого рабочего тела, в сумматоре установлена дополнительная мембрана с меньшей в 1,8-2,2 раза эффективной площадью, чем площадь основной мембраны, и не менее чем одним дроссельным отверстием. Изобретение обеспечивает повышение точности регулирования охлаждающей среды за счет повышения быстродействия и уменьшения инерционности регулятора температуры управления конструкции. 1 ил.

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано для автоматического поддержания на заданном уровне температуры охлаждающей среды тепловой машины, преимущественно двигателя внутреннего сгорания.

Известен регулятор температуры охлаждающей среды тепловой машины, преимущественно двигателя внутреннего сгорания, содержащий датчик температуры охлаждающей среды и датчик мощности, связанные через основной сумматор с исполнительным механизмом вентилятора охлаждения и с реле, включенным в электроцепь управления жалюзи холодильника, который снабжен датчиком температуры наружного воздуха и дополнительным сумматором с переменным коэффициентом передачи, причем последний выполнен в виде пропорционального звена, состоящего из рычага с двумя опорами, одна из которых подвижна относительно этого рычага и связана с датчиком температуры наружного воздуха, а другая соединена с датчиком мощности, и усилителя, вход которого соединен с пропорциональным звеном, а выход - с входом основного сумматора. (SU, авторское свидетельство N 1094974, кл. F 01 P 7/00, опубл. 1984 г.).

Недостаток известного регулятора заключается в сложности его конструкции, а также в том, что при понижении температуры наружного воздуха качество регулирования его снижается, при этом возникают значительные обратные динамические забросы регулируемой температуры после изменения мощности двигателя. Значительные колебания температуры охлаждающей среды снижают экономичность и надежность тепловой машины, ее охлаждающего устройства и регулятора температуры.

Известен регулятор температуры охлаждающей среды тепловой машины, принятый за прототип, содержащий датчик температуры охлаждающей среды и датчик мощности, снабженные каждый усилителем, связанные между собой при помощи соединительного канала; основной и дополнительный сумматоры, каждый из которых снабжен тремя входными и одним выходным патрубками, вентилятор с приводом, подключенным к выходному патрубку основного сумматора, реле, включенное в электроцепь управления жалюзи холодильника и подсоединенное к выходному патрубку основного сумматора, причем основной сумматор подключен при помощи своих входных патрубков к источнику сжатого рабочего тела, усилителю датчика температуры охлаждающей среды и к выходному патрубку дополнительного сумматора, дополнительный сумматор подключен к источнику сжатого рабочего тела и датчику мощности, входные патрубки усилителей датчиков подключены к источнику сжатого рабочего тела (SU, авторское свидетельство N 1321864, кл. F 01 P 7/00, опубл. 1987 г.).

Датчик температуры охлаждающей среды с усилителем образует в этом регуляторе преобразователь температуры охлаждающей среды, а датчик мощности с усилителем через дополнительный сумматор формирует в нем пневмосигнал по мощности тепловой машины.

Недостатком известного регулятора является то, что он не обеспечивает заданные параметры регулирования температуры охлаждающей среды тепловой машины на всех режимах ее работы при изменениях температуры наружного воздуха из-за своего низкого быстродействия и большой инерционности и является сложным по конструкции.

Техническим результатом изобретения является повышение точности регулирования охлаждающей среды тепловой машины за счет повышения быстродействия и уменьшения инерционности регулятора температуры, упрощение его конструкции.

Указанный технический результат достигается тем, что в регуляторе температуры охлаждающей среды тепловой машины, преимущественно двигателя внутреннего сгорания, содержащем преобразователь температуры охлаждающей среды, и сумматор давления, который снабжен тремя входными патрубками, одним из которых подключен к усилителю преобразователя температуры охлаждающей среды, а другие два патрубка предназначены для подключения одним из них к источнику сжатого рабочего тела, другим к источнику пневмосигнала по мощности тепловой машины, и одним выходным патрубком для подключения его к приводу вентилятора холодильника и к реле давления, включенному в электрическую цепь управления жалюзи холодильника, при этом усилитель преобразователя температуры охлаждающей среды снабжен входным патрубком для подключения к источнику сжатого рабочего тела, в сумматоре установлена дополнительная мембрана с меньшей в 1,8-2,2 раза эффективной площадью, чем площадь основной мембраны, и с не менее чем одним дроссельным отверстием.

На чертеже представлена схема регулятора температуры охлаждающей среды тепловой машины с приводом вентилятора холодильника и реле давления.

Регулятор содержит преобразователь 1 температуры охлаждающей среды, состоящий из датчика 2 температуры t₁ охлаждающей среды и усилителя 3, сумматор 4 давления, в котором установлены основная мембрана 5 и дополнительная мембрана 6, которая снабжена дроссельным отверстием 7 постоянного сечения, которых может быть более одного. Дополнительная мембрана 6 сумматора 4 выполнена с меньшей эффективной площадью в 1,8-2,2 раза, чем основная мембрана 5, что позволяет за счет дросселирования воздуха через отверстие 7, поступающего к основной мембране 5 увеличить быстродействие работы не только сумматора 4, но и регулятора в целом.

Сумматор 4 снабжен тремя входными патрубками 8, 9, 10, одним из которых 8 подключен к усилителю преобразователя температуры охлаждающей среды с давлением P₁, а другие два патрубка предназначены для подключения одним из них - 9 к источнику сжатого рабочего тела с давлением P₂, другим 10 - к источнику пневмосигнала по мощности тепловой машины, например, к наддувочному воздуху (на чертеже не показан) с давлением P₃ и одним выходным патрубком 11 с давлением P₄ для подключения его к приводу 12 вентилятора 13 холодильника и к реле давления 14, включенному в электрическую цепь управления жалюзи холодильника.

Усилитель 3 преобразователя 1 снабжен входным патрубком 15 для подключения к источнику сжатого рабочего тела с давлением P₂. В трубопроводе 16 подвода наддувочного воздуха, являющегося сигналом по мощности тепловой машины, и соединенного с патрубком 10 сумматора 4, установлен дроссель 17.

Регулятор работает следующим образом.

Регулятор подключается своими входными патрубками 9 и 15 к источнику сжатого рабочего тела с давлением P₂, патрубком 10 через трубопровод 16 к источнику пневмосигнала по мощности тепловой машины с давлением P₃, а выходным патрубком 11 с давлением P₄ к приводу 12 вентилятора 13 холодильника и реле давления 14.

При работе тепловой машины при низкой температуре охлаждающей среды (ниже нижнего предела диапазона неравномерности регулирования) давление P₁ воздуха на выходе преобразователя 1 температуры охлаждающей среды и давление P₄ на выходе сумматора 4 наименьшее. При этом контакты реле 14 давления разомкнуты, жалюзи холодильника закрыты и исполнительный механизм привода 12 вентилятора 13 находится в положении, когда подача воздуха вентилятором не производится.

При медленном повышении температуры t₁ охлаждающей среды тепловой машины давление P₁ на выходе преобразователя 1 температуры медленно повышается, что вызывает повышение давления P₄ на выходе сумматора 4.

При некотором значении давления P₄ контакты реле 14 замыкаются и жалюзи холодильника открываются. При дальнейшем повышении температуры охлаждающей среды тепловой машины и увеличении давления P₄, поступающего в исполнительный механизм привода 12 вентилятора 13 холодильника обороты вентилятора 13 начинают увеличиваться и повышение температуры t₁ охлаждающей среды прекращается.

При увеличении мощности тепловой машины увеличивается пневмосигнал его мощности P₃ (давление наддувочного воздуха), и результирующее усилие от воздействия сигналов P₁ (при его наличии) и P₃ увеличивает выходное давление P₄ из сумматора 4.

При резком увеличении мощности тепловой машины и соответствующем увеличении пневмосигнала по мощности машины ₃, давление P₄ на выходе сумматора 4 меняется плавно, так как дроссель 17 в трубопроводе 16 наддувочного воздуха снижает скорость изменения давления воздуха, поступающего через него. В результате производительность вентилятора 13 плавно увеличивается без изменения температуры охлаждающей среды тепловой машины.

Таким образом, быстрое изменение мощности тепловой машины вызывает также изменение частоты вращения вентилятора 13, которое уменьшает изменение температуры охлаждающей среды тепловой машины.

Замедление передачи сигнала об изменении мощности тепловой машины к исполнительному механизму привода 12 вентилятора 13 обеспечивает плавное изменение производительности вентилятора 13, которое исключает нежелательное снижение температуры охлаждающей среды в первые моменты после изменения его мощности.

Если возникает быстрое увеличение температуры t₁ охлаждающей среды, то оно ликвидируется за счет увеличения давления P₁ поступающего от преобразователя 1 температуры к сумматору 4, а от него - к приводу 12 вентилятора 13. При этом за счет передачи сигнала с задержкой по времени при проходе его через дроссельное отверстие 7 в мембране 6 с меньшей эффективной площадью, чем у основной мембраны 5 сумматора 4, темп нарастания сигнала P₄, поступающего в привод 12 вентилятора 13, увеличится, что приведет к стабилизации температуры охлаждающей среды t₁ тепловой машины.

Аналогично работает регулятор при уменьшении мощности тепловой машины и при резком снижении температуры охлаждающей среды t₁ за счет снижения производительности вентилятора 13.

Таким образом, данный регулятор температуры охлаждающей среды автоматически, независимо от режима работы тепловой машины, обеспечивает требуемую подачу вентилятором охлаждающего воздуха. В результате повышается устойчивость и качество регулирования температуры охлаждающей среды, а также экономичность и надежность работы тепловой машины.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить быстродействие регулятора, уменьшить его инерционность, упростить конструкцию, так как по сравнению с прототипом в предлагаемом регуляторе отсутствуют дополнительный сумматор и датчик мощности с усилителем.

Опытный образец регулятора испытан на модернизированном тепловозе 2ТЭ10 с дизелем Д49 и показал положительные результаты.

Формула изобретения

Регулятор температуры охлаждающей среды тепловой машины, преимущественно двигателя внутреннего сгорания, содержащий преобразователь температуры охлаждающей среды и сумматор давления, который снабжен тремя входными патрубками, одним из которых подключен к усилителю преобразователя температуры охлаждающей среды, а другие два патрубка предназначены для подключения одним из них к источнику сжатого рабочего тела, другим - к источнику пневмосигнала по мощности тепловой машины и одним выходным патрубком для подключения его к приводу вентилятора холодильника и к реле давления, включенному в электрическую цепь управления жалюзи холодильника, при этом усилитель преобразователя температуры охлаждающей среды снабжен входным патрубком для подключения к источнику сжатого рабочего тела, отличающийся тем, что в сумматоре установлена дополнительная мембрана с меньшей в 1,8 - 2,2 раза эффективной площадью, чем площадь основной мембраны, и с не менее чем одним дроссельным отверстием.

РИСУНКИ

Рисунок 1

PC4A - Регистрация договора об уступке патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:Федеральное государственное унитарное предприятие Всероссийский научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава Министерства путей сообщения Российской Федерации

(73) Патентообладатель:Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава"

Договор № РД0038215 зарегистрирован 08.07.2008

Извещение опубликовано: 20.08.2008        БИ: 23/2008