СИСТЕМА ЖИДКОСТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЬНОЙ УСТАНОВКИ Российский патент 1996 года по МПК F01P11/06 

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к двигательным установкам с жидкостной системой охлаждения, например с поршневыми двигателями.

Известно, что основная причина отказа втулок цилиндров судовых малооборотных дизелей образование трещин под буртом. По данной причине еще до выработки ресурса по зеркалу заменяется 91% втулок двигателей фирмы Бурмейстер и Вайн (1).

Главная причина возникновения трещин недостаточная усталостная прочность материала втулки цилиндра в условиях кавитационно-коррозионного воздействия охлаждающей жидкости.

В четырехтактных двигателях от 20 до 50 втулок выбраковываются из-за эрозионных повреждений боковых поверхностей.

У двигателей 6 12 ЧН 15/18 такой выбраковке подвержены 100% втулок через 500 3000 часов работы, т.е. еще до достижения предельного износа по зеркалу, установленного ГОСТ 101150-82.

Эти разрушения увеличивают затраты на ремонт дизелей и их непроизводительные простои.

Указанные выше разрушения особенно велики при насыщении охлаждающей жидкости кислородом или другими агрессивными газами
Известен расширительный бак системы жидкостного охлаждения ДВС(2).

Он обладает следующими недостатками: 1. Гидрозатвор и жидкий изолятор не исключает попадание в систему охлаждения воздуха;
2. Непредусмотрена полная изоляция системы охлаждения от атмосферного воздуха при остановленном двигателе, когда охлаждающая жидкость имеет минимальную температуру, а растворимость газов в охлаждающей жидкости максимальна.

Предложенное техническое решение устраняет указанные недостатки. Это достигается тем, что система жидкостного охлаждения двигательной установки, содержащая по крайней мере один двигатель внутреннего сгорания, циркуляционный насос, расширительную цистерну, гидрозатвор, теплообменник, пароотводящую трубку, трубопроводы, контрольно-измерительную и управляющую аппаратуру, отличается тем, что гидрозатвор по крайней мере частично заполнен веществом, имеющим температуру затвердевания (плавления) 300-320 К, например техническим воском.

Система охлаждения снабжена теплообменником, выполненным в виде змеевика и размещенным в гидрозатворе, причем вход теплообменника соединен с системой охлаждения, а выход с внутренней полостью расширительной цистерны.

Таким образом, совокупность известных и отличительных признаков обеспечивает получение нового технического результата повышение долговечности остова ДВС и других элементов системы охлаждения за счет более полной герметизации системы охлаждения.

Работа двигательной установки с жидкостной системой охлаждения иллюстрируется фиг. 1, где изображена система охлаждения; на фиг. 2 - расширительная цистерна с гидрозатвором.

Система охлаждения двигательной установки содержит один или несколько тепловых двигателей ( например, дизелей) 1, теплообменник ( вода-водяной холодильник ) 2, сообщенный с рубашкой дизеля 1 при помощи трубопроводов 3, 4 и 5, терморегулятор (термостат ) 6, водяной насос внутреннего контура 7, расширительную цистерну 8 и гидрозатвор 9, соединенные с контуром охлаждения трубопроводами 10 и 11, змеевиковый теплообменник 12, размещенный между стаканом 13 и трубкой 14 гидрозатвора 9, и соединенный с внутренней полостью расширительной цистерны (бака) 8 трубкой 15.

Система охлаждения двигательной установки работает следующим образом. После запуска двигателя 1 во внутреннем контуре охлаждения начинает циркулировать охлаждающая жидкость (вода).

Насосом 7 по трубопроводам 4 вода поступает в зарубашечное пространство, где обеспечивает приемлемый уровень температур деталей остова. По трубопроводам 5 вода отводится из двигателя и поступает к термостату 6, и далее полностью или частично в теплообменник ( вода-водяной холодильник ) 2, где обеспечивается ее охлаждение.

Затем по трубопроводу 3 она вновь поступает к насосу 7. Компенсация теплового расширения воды осуществляется за счет расширительного бака 8, соединенного с системой охлаждения трубопроводом 10. Герметизация системы охлаждения обеспечивается с помощью гидрозатвора 9, соединенного с системой охлаждения трубопроводами 11, через которые отводится парогазовая смесь из системы охлаждения, образующаяся при поверхностном кипении недогретой жидкости, и трубкой 15, по которой пар сбрасывается в цистерну 8.

Гидрозатвор, размещенный, например, во внутренней полости цистерны 8 и погруженный в охлаждающую воду, по крайней мере частично заполнен веществом, имеющим температуру плавления 300 320 К, например, смесью сложных эфиров жирных кислот и одно(двух) атомных высших спиртов ( техническим воском ), стеаратом дэг, технической стеариновой кислотой (стеарином) ГОСТ 9419 78, стеароловой кислотой и т.п.

Эти вещества имеют температуру плавления 300 320 К, т.е. ниже, чем температура воды, циркулирующей в системе охлаждения, значения которой обычно равно 340 365 К.

В результате постепенного нагрева элементов, образующих систему охлаждения, в том числе гидрозатвора, происходит плавление указанных веществ.

Если этой теплоты недостаточно, может быть организована принудительная циркуляция горячей воды или парогазовой смеси. Вода или парогазовая смесь, поступающая в змеевиковый теплообменник 12 по трубопроводу 11 в пространство между стаканом 13 и трубкой 14 и далее через трубку 15 в бак 8, вызывает нагрев и плавление любого из указанных веществ, что обеспечивает нормальную работу гидрозатвора 9.

Все эти вещества в расплавленном состоянии, так же как и горячая вода, обладают низкой способность поглощать газы (Рэмсден Э.Н. Начала современной химии: Справ, изд. Пер, с англ. /Под ред. В.И. Барановского и др. Л. Химия, 1989. 784 с. ил. с. 148-159 ), что позволяет резко снизить насыщение воды и интенсивность коррозионных разрушений остова ДВС.

После окончания работы двигателя происходит снижение температуры воды и возрастает ее способность поглощать газы. Однако гидрозатвор 9, который находится в наименее нагретой и наиболее быстро остывающей части системы охлаждения остывает еще быстрее, что вызывает отвердевание наполнителя и полную герметизацию системы охлаждения.

Расширительный бак и гидрозатвор с указанным наполнителем может применяться в двух- и трехконтурных системах охлаждения.

Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает более полную герметичность системы охлаждения и уменьшает коррозию и появление трещин во втулках, блоках и крышках цилиндров наиболее массивных и дорогих деталей остова двигателей.

Использование: в области машиностроения, а именно в двигательных установках с жидкостной системой охлаждения, например, с поршневыми двигателями. Сущность изобретения: система жидкостного охлаждения двигательной установки содержит по крайней мере один двигатель внутреннего сгорания, циркуляционный насос, расширительную цистерну, гидрозатвор, теплообменник, пароотводящую трубку, трубопроводы, контрольно-измерительную и управляющую аппаратуру. Гидрозатвор по крайней мере частично заполнен веществом, имеющим температуру затвердевания менее 300-320 К, например, техническим воском. Система охлаждения снабжена дополнительным теплообменником, выполненным в виде змеевика и размещенным в гидрозатворе, причем вход теплообменника соединен с системой охлаждения, а выход - с внутренней полостью расширительной цистерны. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Система жидкостного охлаждения двигательной установки, содержащая по меньшей мере один двигатель внутреннего сгорания, циркуляционный насос, расширительную цистерну, гидрозатвор, теплообменник, пароотводящую трубку, трубопроводы, контрольно-измерительную и управляющую аппаратуру, отличающаяся тем, что гидрозатвор по меньшей мере частично заполнен веществом, имеющим температуру затвердевания или плавления 300 320 К, причем в качестве вещества используется, например, технический воск. 2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена теплообменником, выполненным в виде змеевика и размещенным в гидрозатворе, причем вход дополнительного теплообменника соединен с системой охлаждения, а выход с внутренней полостью расширительной цистерны.