Система охлаждения с автоматическим регулированием теплового состояния двигателя

 

Изобретение относится к системам охлаждения силовых установок, в частности к системам автоматического регулирования теплового состояния двигателей. Реализация изобретения позволит повысить надежность автоматического регулирования. Сущность изобретения заключается в том, что система снабжена вентилем-распределителем, который установлен на входе в радиаторы. Входной патрубок вентиля-распределителя соединен с трубопроводами отвода охлаждающей жидкости из рубашек цилиндров двигателя. Один выходной патрубок соединен с входным патрубком радиаторов, а другой - с раструбом водяного насоса. В полости корпуса вентиля-распределителя, соединяющей входной патрубок с выходными, установлены золотник и регулирующий элемент, одна оконечность которого соединена с золотником, а другая - с корпусом вентиля-распределителя. Указанный регулирующий элемент выполнен из сплава, обладающего памятью формы. 2 ил.

Изобретение относится к области бронетанковой техники, в частности к системам охлаждения силовых установок танков.

В настоящее время разработаны и используются в практике машиностроения системы охлаждения воздушного или жидкостного типа (см. М.М. Вихерт и другие "Конструкция и расчет автотракторных двигателей". - М.: Машгиз, 1957 г., с. 534-558; "Бронетанковая техника. Двигатели" под редакцией Мангушева В.А. - М.: Воениздат, 1974 г., с. 99-108, 158-411; "Объект 434". Техническое описание и инструкция по эксплуатации". Книга вторая. - М.: Воениздат, 1986 г., с. 419-429; Объект 172М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации". Книга вторая. - М.: Воениздат, 1975 г., с. 251-264.

В качестве прототипа взята система охлаждения силовой установки танка Т-72М. см. /Объект 172М. Техническое описание и инструкция по эксплуатации. Книга вторая. - М.: Воениздат, 1975 г., с. 153-173/. Система охлаждения силовой установки танка предназначена для отвода тепла от деталей двигателя, соприкасающихся с горячими газами, и поддержания температуры этих деталей в допустимых пределах. Система охлаждения содержит водяной насос, рубашки охлаждения цилиндров двигателя, вентилятор, жалюзи и электротермометр, предназначенные для отвода и рассеивания в окружающую среду тепла, отводимого охлаждающей жидкостью от деталей двигателя за счет потока воздуха, создаваемого центробежным вентилятором и проходящего через радиаторы. Для отвода тепла от деталей двигателя водяным насосом создается поток охлаждающей жидкости, проходящей от выходного патрубка центробежного водяного насоса через рубашки цилиндров двигателя, раструб водяного насоса. Необходимый температурный режим поддерживается за счет регулирования количества охлаждающей жидкости через радиаторы путем изменения частоты вращения коленчатого вала двигателя и регулирования количества охлаждающего воздуха, проходящего через радиаторы, изменяя положение подвижных створок жалюзи.

Управление частотой вращения коленчатого вала двигателя и положением подвижных створок жалюзи производит механик-водитель с помощью привода на основании показаний электротермометра.

В существующей системе охлаждения силовой установки танка Т-72 не предусмотрена возможность автоматического регулирования температурного режима двигателя в допустимых пределах в зависимости от его нагруженности и температуры окружающего воздуха, что является их существенным недостатком.

Практика войск показывает, что в ходе движения танков в сложных дорожных условиях, приводящих к изменениям скорости движения, температурный режим двигателя постоянно меняется, что приводит к необходимости непрерывного контроля за показаниями контрольно-измерительных приборов и регулированию температуры в оптимальных пределах. Последнее достигается варьированием частоты вращения коленчатого вала и передаточного числа трансмиссии и регулированием количества воздуха, проходящего через радиаторы посредством изменения положения подвижных створок жалюзи.

Большие физические нагрузки, особенно при совершении длительных маршей, приводят к сильному утомлению механиков-водителей танков и, как результат, к невнимательности, а иногда и невозможности контроля и поддержания им температурного режима двигателя в допустимых пределах. Опыт ведения боевых действий в Афганистане показал, что кроме управления машиной механик-водитель значительное время затрачивает на разведку целей и мин по курсу движения машины.

Несоблюдение температурного режима двигателя является основной причиной аварий силовых установок по вине эксплуатации и составляет до 70% от общего их числа. По этой причине ежегодно в 1982-87 годах выводилось из строя большое количество двигателей бронеобъектов, в частности танков, для восстановления которых расходовались значительные суммы денежных средств.

Кроме того, необходимость контроля и регулирования температурного режима двигателя отвлекает механика-водителя от управления курсом и скоростью танка, что приводит к совершению аварий и катастроф со значительным материальным ущербом.

Таким образом, возникла необходимость исключить из обязанностей механика-водителя операции контроля и регулирования температурного режима двигателя за счет усовершенствования конструкции системы охлаждения, принципиально изменив в ней способ контроля и регулирования теплового состояния двигателя.

Задачей предлагаемого изобретения является автоматическое регулирование теплового состояния двигателя.

Для достижения поставленной задачи предлагается система охлаждения с автоматическим регулированием теплового состояния двигателя, которая отличается тем, что она снабжена вентилем-распределителем, установленным на входе в радиаторы, входной патрубок которого соединен с трубопроводами отвода охлаждающей жидкости из рубашек цилиндров двигателя, один выходной патрубок соединен с входным патрубком радиаторов, а второй - с раструбом водяного насоса, при этом в полости корпуса вентиля-распределителя, соединяющей входной патрубок с выходными, установлен золотник и регулирующий элемент, одна оконечность которого соединена с золотником, а вторая - с корпусом вентиля-распределителя, причем указанный регулирующий элемент выполнен из сплава, обладающего памятью формы.

Изобретение поясняется фиг.1 и 2. Общий вид конструктивно-компоновочной схемы представлен на фиг.1, где обозначено: 1 - рубашки охлаждения цилиндров двигателя; 2 - входной патрубок вентиля-распределителя; 3 - вентиль-распределитель; 4 - выходной патрубок; 5 - радиаторы; 6 - входной патрубок радиаторов; 7 - выходной патрубок вентиль-распределителя; 8 - выходной патрубок водяного насоса; 9 - раструб водяного насоса; 10 - водяной насос. Общее устройство вентиля-распределителя показано на фиг.2, где обозначено: 1 - корпус; 2 - выходной патрубок; 3 - золотник; 4 - регулирующий элемент; 5 - входной патрубок; 6 - выходной патрубок.

Предлагаемая система охлаждения силовой установки танка работает следующим образом: охлаждающая жидкость водяным насосом 10 через патрубок 8 подается в рубашки охлаждения двигателя 1, где она нагревается и по патрубку 2 поступает в вентиль-распределитель 3. Вентиль-распределитель непрерывно контролирует температуру проходящего через него потока и, в зависимости от ее величины, автоматически перераспределяет количество жидкости, выходящей из него по трубопроводам 4 и 6, направляя ее через водяные радиаторы 5 в водяной насос 9 или минуя радиаторы по патрубку 7 сразу в раструб водяного насоса.

В предлагаемой системе охлаждения при снижении температуры жидкости ниже заданной, например 80^oС, вентиль-распределитель начинает уменьшать, вплоть до прекращения циркуляции, поток, направляемый в радиаторы, снижая тем самым рассеивание тепла, отводимого от деталей двигателя в окружающую среду. При повышении температуры жидкости выше заданной вентиль-распределитель увеличивает поток жидкости, циркулирующей через радиаторы, интенсифицируя рассеивание тепла, отводимого в окружающую среду. Таким образом, температура охлаждающей жидкости будет колебаться возле заданного значения в пределах, оговоренных инструкцией по эксплуатации танка, например от 70 до 90^oС.

В предлагаемом вентиле-распределителе охлаждающая жидкость из рубашек охлаждения цилиндров двигателя по трубопроводу 5 подается в полость корпуса 1, где, в зависимости от положения золотника 3, направляется в трубопроводы 2 или 6. Положение золотника может быть также промежуточным, что и будет определять количество жидкости, истекающей через трубопроводы 2 и 6. Как следствие, количество тепла, рассеиваемого системой в окружающую среду. Положение золотника определяется регулирующим элементом 4, который контактирует с охлаждающей жидкостью, имея ту же температуру. При этом изменение температуры в сторону увеличения приводит к его удлинению, а в сторону уменьшения - к укорочению. Изменение линейных размеров регулирующего элемента приводит к перемещению золотника, так как одна оконечность регулирующего элемента соединена с корпусом, а вторая - с золотником. Поэтому при заданной температуре золотник занимает промежуточное положение. Уменьшение температуры жидкости вызовет перемещение золотника, уменьшая при этом проходное сечение трубопровода 6, а при увеличении температуры золотник переместится в противоположную сторону, уменьшив проходное сечение трубопровода 2.

Регулирующий элемент может быть выполнен из сплава, обладающего памятью формы, например никелида титана. Эти сплавы имеют широкий диапазон рабочих температур, высокую чувствительность к изменению температуры и большим линейным удлинением. Так, по опубликованным данным, их чувствительность достигает 1^oС, а линейная деформация - до 30%.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволит автоматизировать процесс регулирования теплового состояния двигателя, повысить его надежность и создать более благоприятные условия управления танком.

Простота конструкции позволяет внедрить данное техническое решение при модернизации существующих и производстве перспективных бронеобъектов, имеющих жидкостные системы охлаждения. Ожидаемый положительный эффект выразится в снижении аварийности двигателей по причине их перегрева или переохлаждения, что может составлять в системе ГБТУ до 200 двигателей в год; возрастании средних скоростей движения, особенно при совершении маршей, на 12-15%; устранении ряда предпосылок к созданию аварийных ситуаций при выполнении учебных и боевых задач; практически исключить отказы систем охлаждения по техническим причинам.

Формула изобретения

Система охлаждения с автоматическим регулированием теплового состояния двигателя, содержащая водяной насос, рубашки охлаждения цилиндров двигателя, радиаторы, отличающаяся тем, что она снабжена вентилем-распределителем, установленным на входе в радиаторы, входной патрубок которого соединен с трубопроводами, отвода охлаждающей жидкости из рубашек цилиндров двигателя, один выходной патрубок соединен с входным патрубком радиаторов, а другой - с раструбом водяного насоса, при этом в полости корпуса вентиля-распределителя, соединяющей входной патрубок с выходными, установлены золотник и регулирующий элемент, одна оконечность которого соединена с золотником, а другая - с корпусом вентиля-распределителя, причем указанный регулирующий элемент выполнен из сплава, обладающего памятью формы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2