КОМБИНИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ Российский патент 1995 года по МПК F01P5/08 

Изобретение относится к системам охлаждения силовых установок транспортных машин, в частности транспортных машин специального назначения.

Известны методы форсирования эжекционных систем охлаждения диаметральным вентилятором, расположенным в отдельном канале, например комбинированная система охлаждения на основе эжектора, форсированного вентилятором, взятая за прототип.

Недостаток данной комбинированной системы охлаждения состоит в том, что в качестве форсирующего устройства применен диаметральный вентилятор, имеющий расположенный внутри колеса сложный направляющий аппарат и требующий обеспечения малых зазоров (1,5-2 мм) между колесом и обечайками, образующими входной и выходной каналы вентилятора. Величина зазоров определяет производительность и КПД вентилятора. К недостаткам известного устройства можно отнести отрицательное воздействие температуры газовоздушной смеси, проходящей в параллельном канале, на подшипниковые узлы вентилятора, требующие в этих условиях организации принудительного масляного охлаждения. Незначительные зазоры между колесом и обечайками, нагрев подшипниковых узлов вентилятора вызывают определенные трудности в обеспечении безотказности работы диаметрального вентилятора и уменьшают его ресурс.

Существенным недостатком прототипа является невозможность работы его с отключенным вентилятором, так как при этом под действием разрежения в приемной камере газовоздушная смесь с высокой температурой из секции, подключенной к смесительной камере эжектора, через секцию вентилятора поступает в приемную камеру и далее в смесительную камеру эжектора, т.е. образуется обратный ток газовоздушной смеси через секцию вентилятора. Образовавшийся обратный ток значительно ухудшает работу эжектора при отключенном вентиляторе.

Целью изобретения является повышение эффективности работы эжекционной системы охлаждения за счет форсировки ее центробежным вентилятором, расположенным в отдельном отсеке, что устраняет указанные выше недостатки известных систем охлаждения.

Для достижения цели общий короб разделен перегородкой на эжекторный и вентиляторный отсеки, причем в перегородке предусмотрено перепускное отверстие, образованное плоскостью пакета радиаторов и перегородкой, для создания наиболее благоприятных условий для охлаждения радиаторов как при совместной работе вентилятора и эжектора, так и при работе одного эжектора, когда вентилятор отключен. Выходной патрубок вентилятора снабжен заслонкой.

Вентилятор может быть расположен как внутри вентиляторного отсека в подрадиаторном пространстве, так и с наружной его стороны.

Геометрические размеры проточной части вентилятора и параметры колеса выбираются из условия обеспечения необходимой эффективности комбинированной системы охлаждения в напряженных условиях эксплуатации при совместной работе эжектора и вентилятора, что в основном и предопределяет размещение вентилятора внутри или снаружи вентиляторного отсека.

Для получения оптимальной характеристики вентилятора необходимо при его размещении обеспечить расстояние от входника вентилятора до перегородки короба (l_в) не менее половины диаметра входника (D_вх), что обеспечивает получение характеристики вентилятора, близкой к условиям осесимметричного потока:
l_в ≥ 0,5 D_вх.

В связи с тем, что вентилятор является форсирующим, комбинированная система охлаждения при определенных условиях должна работать и с отключенным вентилятором, т. е. при работе одного эжектора. В этом случае для получения более высокой производительности эжекторного отсека необходимо увеличение площади фронта радиаторов, обслуживаемых эжекторным отсеком. Это достигается тем, что разделяющую отсеки перегородку не доводят до плоскости радиаторов, в результате чего отсеки соединены между собой перепускным отверстием, образованным плоскостью пакета радиатора и вырезом в перегородке.

Площадь отверстия выбирается из условия, чтобы при совместной работе эжектор и вентилятор, имеющие разные напоры, не мешали друг другу, а при работе одного эжектора площадь отверстия не должна создавать большого сопротивления для эжектируемого воздуха, проходящего через радиатор вентиляторного отсека.

Площадь отверстия между вентиляторным и эжекторным отсеками определена экспериментально и составляет
f_отв (0,05 0,10) F_в, где f_отв площадь отверстия;
F_в площадь фронта радиаторов вентиляторного отсека.

Для предотвращения ухудшения эффективности работы эжекторного отсека при отключенном вентиляторе за счет подсоса воздуха через выходное отверстие кожуха вентилятора необходимо выходной патрубок кожуха снабдить заслонкой, которая закрывает выходное отверстие под действием разрежения в вентиляторном отсеке. При включении вентилятора под действием напора воздуха заслонка открывается.

На фиг.1 изображена принципиальная схема комбинированной системы охлаждения с расположением вентилятора внутри вентиляторного отсека в подрадиаторном объеме; на фиг.2 показан эжекторный отсек, продольный разрез; на фиг. 3 вентиляторный отсек, продольный разрез; на фиг.4 вариант комбинированной системы охлаждения с вентилятором, размещенным с наружной стороны общего короба.

Комбинированная система охлаждения содержит пакет 1 радиаторов, размещенный в общем коробе 2, который разделен перегородкой 3, не доходящей до плоскости радиаторов, на эжекторный 4 и вентиляторный 5 отсеки. В подрадиаторном пространстве 6 эжекторного отсека 4 размещены проточная часть 7 эжектора и сопловый ресивер 8 с патрубками 9 для подвода выпускных газов двигателя. Перегородка 3 не доходит до плоскости пакета 1 радиаторов, образуя отверстие 10.

Комбинированная система охлаждения работает следующим образом.

В подрадиаторном пространстве 6 эжекторного 4 и вентиляторного 5 отсеков в результате совместной работы эжектора и вентилятора создается и поддерживается разрежение, обеспечивающее протекание воздуха через пакет 1 радиаторов и охлаждение в них охлаждающей жидкости. Из подрадиаторного объема 6 воздух выходит двумя параллельными потока: один поток через проточную часть 7 эжекторного отсека 4, где смешивается с выпускными газами двигателя, выходящими из соплового ресивера 8, выходит наружу; другой поток через входник 11, колесо 12 и кожух вентилятора 13 выходит наружу. Под действием напора воздуха вентилятора заслонка 14 открыта.

При отключенном вентиляторе заслонка 14 закрыта под действием разрежения, создаваемого эжектором в подрадиаторном пространстве 6. Разрежение, создаваемое эжектором, через отверстие 10, образованное перегородкой 3 и плоскостью пакета 1 радиаторов, распространяется на пакет радиаторов, находящихся в вентиляторном отсеке, тем самым увеличивая эффективность эжекторного отсека 4 за счет увеличения площади фронта пакета радиаторов и снижения его сопротивления. Дальнейшая работа эжекторного отсека аналогична описанной выше.

Предлагаемая комбинированная система охлаждения позволяет практически без увеличения габаритов эжекционной системы охлаждения увеличить ее эффективность за счет форсировки центробежным вентилятором, что способствует компактности установки. Наличие отверстия в перегородке, разделяющей общий короб на отсеки, позволяет увеличить расход воздуха через пакет радиаторов как при совместной работе эжектора и вентилятора, так и при работе одного эжектора, что при определенных условиях эксплуатации машин позволяет обеспечить охлаждение силовой установки одним эжектором и способствует повышению КПД установки.

Сущность изобретения: подрадиаторный объем разделен на отсеки: вентиляторный и эжекторный, между которыми есть перегородка с перепускным отверстием между отсеками, а выходной патрубок вентилятора снабжен заслонкой. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. КОМБИНИРОВАННАЯ СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ, содержащая общий короб с размещенным в нем пакетом радиаторов с образованием подрадиаторного объема, эжектором и центробежным вентилятором с входным и выходным патрубками, отличающаяся тем, что подрадиаторный объем общего короба снабжен стенкой с вырезом, разделяющей последний на отсеки, эжекторный и вентиляторный, между которыми выполнено перепускное отверстие, образованное нижней плоскостью пакета радиторов и вырезом в стенке, разделяющей отсеки, а выходной патрубок вентилятора заслонкой. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что расстояние от входника центробежного вентилятора до стенки отсека выполнено не меньше половины диаметра входника. 3. Система по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что площадь перепускного отверстия между отсеками соответствует отношению
f_отв (0,05 0,10) F_в,
где f_отв площадь перепускного отверстия;
F_в площадь фронта радиаторов вентиляторного отсека. 4. Система по пп. 1-3, отличающаяся тем, что вентилятор размещен с наружной стороны вентиляторного отсека.