Секция радиатора системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания (варианты)

Изобретение относится к области теплообменных аппаратов, в частности к радиаторам систем охлаждения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) тепловозов и других транспортных машин. В секции радиатора системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащей пучок коридорно-расположенных плоскоовальных трубок, вставленных и впаянных в отверстия верхней и нижней трубных коробок, пластины оребрения, коллекторы, плоскоовальные трубки выполнены с расширяющимися наружу концами овальной формы, трубные коробки выполнены с отверстиями с отбортованными по форме расширяющихся наружу концов плоскоовальных трубок краями с углублениями по периметру или вдоль отбортованных краев отверстий трубных коробок, соединения расширяющихся наружу концов овальной формы плоскоовальных трубок с трубными коробками выполнены пайкой цинковым припоем; в секции радиатора по другому варианту трубные коробки выполнены составными из основных трубных коробок с отверстиями и углублениями по их периметру или вдоль них и проставочных профильных втулок, соответствующих расширяющимся наружу концам овальной формы плоскоовальных трубок и установленных в отверстия верхней и нижней основных трубных коробок и приваренных к ним медью. Соединения расширяющихся наружу концов овальной формы плоскоовальных трубок с проставочными профильными втулками выполнены пайкой цинковым припоем. Изобретение обеспечивает повышение прочности соединения плоскоовальных трубок с трубными коробками, снижение в этих трубках гидравлических потерь и повышение тепловой эффективности и надежности секции радиатора. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

 

Изобретение относится к области теплообменных аппаратов, в частности к радиаторам систем охлаждения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) тепловозов и других транспортных машин.

Известна секция радиатора системы охлаждения ДВС, содержащая пучок плоскоовальных трубок, расположенных в шахматном порядке, вставленных и впаянных тугоплавким медно-фосфористым припоем в медные трубные коробки с отбортованными в сторону коллекторов внешними краями по форме поперечного сечения секции, оребренный общими пластинами, припаянными к охлаждающим трубкам оловянно-свинцовистым припоем, стальные литые коллекторы, приваренные латунью к трубным коробкам, и боковые щитки (Сборник Транспортное машиностроение 11-66-1, НИИИНФОРМТЯЖМАШ, Москва, 1966, стр.10, 11).

Недостатками известной секции радиатора являются:

- малое внутреннее сечение плоскоовальных трубок (поперечный размер всего 1,1 мм), приводящее к интенсивному их засорению (особенно входных и выходных участков) и значительному увеличению гидравлического сопротивления, вследствие чего снижается расход воды по системе; в условиях зимней эксплуатации вследствие закупорки трубок или слабой циркуляции по ним воды возникает опасность ее замерзания; кроме того, из-за малого проходного сечения трубок затруднен слив воды из секций радиатора;

- пайка плоскоовальных трубок с трубными коробками тугоплавким медно-фосфористого припоем при температурах 850...900°С вызывает отжиг и нарушение прочности концов трубок и пластин оребрения, оплавление с концов трубок низкотемпературного оловянно-свинцовистого припоя, нарушение шага расположения пластин на концевых участках трубок и контакта между ними и пластинами оребрения; кроме того, из-за опасности обгорания концов трубок ограничено уменьшение толщины их стенок, что в итоге приводит к увеличенному расходу меди.

Известна секция радиатора системы охлаждения ДВС, принятая за прототип, содержащая пучок коридорно-расположенных плоскоовальных трубок, вставленных и впаянных оловянно-свинцовистым припоем в отверстия плоских верхней и нижней трубных коробок, пластины оребрения, припаянные к плоскоовальным трубкам также оловянно-свинцовистым припоем, составные коллекторы с компенсаторами температурных деформаций в виде сильфонов (Транспортное машиностроение, 5-67-7, НИИИНФОРМТЯЖМАШ, Москва, 1967, стр.17-21).

Известная секция характеризуется сравнительно низкой тепловой эффективностью, высоким гидравлическим сопротивлением, а ограниченные прочность и эксплуатационный ресурс ее обусловлены применением для соединения трубок с трубными коробками оловянно-свинцовистого припоя.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение прочности соединения плоскоовальных трубок с трубными коробками, снижение в этих трубках гидравлических потерь и повышение тепловой эффективности и надежности секции радиатора.

Указанный технический результат достигается тем, что в секции радиатора системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащей пучок коридорно-расположенных плоскоовальных трубок, вставленных и впаянных в отверстия верхней и нижней трубных коробок, пластины оребрения, коллекторы, плоскоовальные трубки выполнены с расширяющимися наружу концами овальной формы, трубные коробки выполнены с отверстиями с отбортованными по форме расширяющихся наружу концов плоскоовальных трубок краями, с углублениями по периметру или вдоль отбортованных краев отверстий трубных коробок; соединения расширяющихся наружу концов овальной формы плоскоовальных трубок с трубными коробками выполнены пайкой цинковым припоем; в секции радиатора по другому варианту в отличие от вышеописанного варианта изменены только трубные коробки, которые выполнены составными - из основных трубных коробок с отверстиями и углублениями по их периметру или вдоль них и проставочных профильных втулок, соответствующих расширяющимся наружу концам овальной формы плоскоовальных трубок и установленных в отверстия верхней и нижней основных трубных коробок и приваренных к ним медью. Соединения расширяющихся наружу концов овальной формы плоскоовальных трубок с проставочными профильными втулками выполнены пайкой цинковым припоем.

На фиг.1 изображена секция радиатора в разрезе, общий вид; на фиг.2 - элемент А фиг.1 - соединения трубок с верхней трубной коробкой; на фиг.3 - элемент Б фиг.1 - соединения трубок с нижней трубной коробкой. На фиг.4 - вариант элемента А фиг.1 - соединения трубок с верхней трубной коробкой при выполнении последней составной с проставочными профильными втулками, на фиг.5 - вариант Б фиг.1 - соединения трубок с нижней трубной коробкой при выполнении последней составной с проставочными профильными втулками.

Секция радиатора системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания (фиг.1-3) содержит пучок коридорно-расположенных плоскоовальных трубок 1, вставленных и впаянных в отверстия 2 верхней трубной коробок 3 и в отверстия 4 нижней трубной коробки 5, пластины оребрения 6, коллекторы 7; плоскоовальные трубки 1 выполнены с расширяющимися наружу концами 8 овальной формы; трубные коробки 3 и 5 выполнены с отбортованными по форме расширяющихся наружу концов 8 плоскоовальных трубок 1 краями 9 отверстий 2 - в верхней трубной коробке 3 и краями 10 отверстий 4 - в нижней трубной коробке 5, с углублениями 11 по периметру или вдоль отбортованных краев отверстий 2 - в верхней трубной коробке 3 и с углублениями 12 по периметру или вдоль отбортованных краев отверстий 4 - в нижней трубной коробке 5; соединения расширяющихся наружу концов 8 овальной формы плоскоовальных трубок 1 с трубными коробками 3 и 5 выполнены пайкой цинковым припоем.

Секция радиатора может быть выполнена по другому варианту (фиг.4 и 5) - с составными трубными коробками, состоящими из основных трубных коробок соответственно верхней 13 и нижней 14 с отверстиями в них соответственно 15 и 16, углублениями соответственно 17 и 18 по периметру их отверстий 15 и 16 или вдоль них и из проставочных профильных втулок 19 - в верхней трубной коробке 13 и 20 - в нижней трубной коробке 14, соответствующих расширяющимся наружу концам 8 овальной формы плоскоовальных трубок 1 и установленных в отверстия 15 и 16 верхней и нижней основных трубных коробок 13 и 14 и приваренных к ним медью. Соединения расширяющихся наружу концов овальной формы плоскоовальных трубок с проставочными профильными втулками выполнены пайкой цинковым припоем.

Секция радиатора работает следующим образом.

Горячая вода системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания поступает в секцию радиатора через отверстия коллектора 7, проходит через входные расширяющиеся наружу концы 8 овальной формы плоскоовальных трубок 1, каналы трубок 1, выходные расширяющиеся наружу их концы 8, охлаждается, передавая тепло через стенки трубок 1 и пластины оребрения 6 воздушному потоку, циркулирующему между пластинами оребрения 6, затем поступает в другой коллектор 7, через отверстия которого выходит из секции.

Благодаря выполнению плоскоовальных трубок 1 с расширяющимися наружу концами 8 будут существенно уменьшены гидравлические потери при протекании через них воды и снижена их засоряемость, повышена тепловая эффективность секции радиатора обеспечено свободное опорожнение секции, так как минимальный внутренний поперечный размер сечения концов 8 овальной формы плоскоовальных трубок 1 значительно больше водяных капель, увеличена поверхность контакта расширяющихся концов 8 плоскоовальных трубок 1 с отбортованными краями 9 отверстий 2 и краями 10 отверстий 4 трубных коробок 3 и 5 и тем самым повышена прочность паяного соединения даже при использовании менее прочного, чем высокотемпературный медно-фосфористый, преимущественно применяемый в тепловозных секциях радиатора, цинкового среднетемпературного припоя.

При выполнении трубных коробок составными (по другому варианту) - из основных трубных коробок 13 и 14 и проставочных профильных втулок 19 и 20 отмеченные выше положительные свойства предлагаемого изобретения полностью сохранятся, но при этом будет упрощено и удешевлено их изготовление.

Применение для пайки плоскоовальных трубок 1 с трубными коробками 3 и 5 цинкового припоя вместо высокотемпературного медно-фосфористого полностью исключит опасность пережога и обгорания концов трубок 1, что позволит применить трубки с уменьшенной толщиной стенки, кроме того, не будет нарушен контакт пластин оребрения 6 с трубками 1 вблизи трубных коробок 3 и 5 из-за оплавления оловянно-свинцовистого припоя. Применение среднетемпературного цинкового припоя в сочетании с оловянно-свинцовистым, используемым для пайки трубок с пластинами оребрения, позволит осуществить пайку пакета (трубного пучка с трубными коробками и пластинами оребрения) секции в специальных нагревательных печах, полностью исключив трудоемкую и трудно контролируемую ручную пайку высокотемпературным медно-фосфористым припоем с использованием газовых горелок.

1. Секция радиатора системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая пучок коридорно-расположенных плоскоовальных трубок, вставленных и впаянных в отверстия верхней и нижней трубных коробок, пластины оребрения, коллекторы, отличающаяся тем, что плоскоовальные трубки выполнены с расширяющимися наружу концами овальной формы, трубные коробки выполнены с отверстиями с отбортованными по форме расширяющихся наружу концов плоскоовальных трубок краями, с углублениями по периметру или вдоль отбортованных краев отверстий трубных коробок, соединения расширяющихся наружу концов овальной формы плоскоовальных трубок с трубными коробками выполнены пайкой цинковым припоем.

2. Секция радиатора системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая пучок коридорно-расположенных плоскоовальных трубок, вставленных и впаянных в отверстия верхней и нижней трубных коробок, пластины оребрения, коллекторы, отличающаяся тем, что плоскоовальные трубки выполнены с расширяющимися наружу концами овальной формы, трубные коробки выполнены составными из основных трубных коробок с отверстиями в них и углублениями по их периметру или вдоль них и проставочных профильных втулок, соответствующих расширяющимся наружу концам овальной формы плоскоовальных трубок и установленных в отверстия верхней и нижней основных трубных коробок и приваренных к ним медью, соединения расширяющихся наружу концов овальной формы плоскоовальных трубок с проставочными профильными втулками выполнены пайкой цинковым припоем.