СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ПОРШНЕЙ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 1997 года по МПК F01P3/06 F01P3/10 

Изобретение относится к машиностроению, в частности двигателестроению и судостроению.

В качестве ближайшего аналога представляется устройство системы охлаждения поршней двигателя внутреннего сгорания (ДВС) [1] В настоящее время теплота от поршня отводится за счет циркуляции через внутреннюю полость головки пресной охлаждающей воды с помощью циркуляционного насоса и телескопического устройства. При вынужденной остановке ДВС (например, при обесточивании судовой энергетической установки, так называемых "блэк-аутах") циркуляционный насос останавливается и циркуляция воды через головку поршня прекращается, при этом охлаждающая вода остается в полости поршня только за счет более высокого расположения отводящей трубы в головке поршня.

Над этой трубой в верхней полости поршня при остановке немедленно образуется паровой мешок, так как температура огневого днища поршня в рабочем режиме удерживается на уровне 350 400^oC. Перегретый пар хорошо изолирует днище, обеспечивая длительное удержание высокой температуры головки поршня и образование при последующем запуске дизеля и циркуляционного насоса охлаждения тепловых микротрещин, снижающих ресурс поршней, что отмечается на главных дизелях морских судов.

В качестве прототипа выбрана система охлаждения поршней двигателя внутреннего сгорания [2]
Основной недостаток прототипа повышение температуры головок поршней при аварийной остановке судна за счет образования паровых полостей что приводит к микротрещинам и отказу деталей цилиндро-поршневой группы (ЦПГ), снижению надежности и безопасности мореплавания судов.

Задачей изобретения является повышение эффективности системы охлаждения ДВС за счет создания постоянной циркуляции охлаждающей воды через головки поршней при аварийной остановке циркуляционного насоса. Для решения этой задачи систему охлаждения поршней ДВС добавляются расширительная цистерна (или гравитационная цистерна), располагаемая в верхней части машинного отделения на высоте 8 10 м от линии коленчатого вала, автоматического невозвратного клапана, переливного трубопровода и соединительных трубопроводов. Введение этих элементов обеспечивает достаточно длительное движение охлаждающей воды через головки поршней при аварийном прекращении работы циркуляционного насоса охлаждения поршней и остановке ДВС.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображена предлагаемая схема системы охлаждения ДВС.

Система состоит из следующих элементов: 1 сточная цистерна, 2 - циркуляционный насос, 3 терморегулирующий клапан, 4 водоохладитель, 5 - невозвратный клапан, 6 напорная цистерна, 7 переливной трубопровод, 8 - полость охлаждения поршня, 9, 10, 12 и 13, соединительные трубопроводы, 11 - телескопическое устройство, причем напорная цистерна связана соединительным трубопроводом с подводящим трубопроводом охлаждающей воды 12, а переливной трубопровод 7 соединяет напорную цистерну 6 со сточной цистерной 1, вход невозвратного клапана 5 соединен с выходом водоохладителя 4, а выход невозвратного клапана 5 связан соединительным трубопроводом с подводящим трубопроводом охлаждающей воды 12.

Наличие указанных элементов создает подпор охлаждающей воды и ее естественное движение при падении давления в циркуляционном насосе из напорной цистерны 6, установленной на высоте 10 12 м от линии коленчатого вала ДВС, объемом из расчета 1 м³ на один рабочий цилиндр, связанной соединительным трубопроводом с подводящим трубопроводом охлаждающей воды 12 через телескопическое устройство 11, полость охлаждения поршня 8, соединительный трубопровод 12 в сточную цистерну 1.

Во время работы ДВС циркуляционный насос 2 перекачивает воду из сточной цистерны 1 через терморегулирующий клапан 3, водоохладитель 4, невозвратный клапан 5 в полость охлаждения поршня 8 и одновременно в напорную цистерну 6, из которой сохраняется постоянный перелив по переливному трубопроводу 7 обратно в сточную цистерну 1, чем достигается постоянное заполнение напорной цистерны 6 горячей охлаждающей водой. Поэтому в случае аварийной остановки циркуляционного насоса невозвратный клапан 5 закрывается и начинается движение охлаждающей воды из напорной цистерны 6 под напором, обеспечиваемым ее высоким расположением, по трубопроводу 12 через охлаждающую полость поршня 8, телескопическое устройство 11, соединительный трубопровод 13 в сточную цистерну 1.

Технико-экономическая эффективность изобретения заключается в повышении надежности ДВС за счет исключения опасных последствий в результате аварийной остановки насоса охлаждения поршней и повышение надежности поршней, сохранения запасных частей и увеличения долговечности деталей цилиндро-поршневой группы.

В настоящее время невозможно оценить денежное выражение экономического эффекта, однако скажем, что стоимость только одной головки поршня с поршневыми кольцами составляет около 120 тыс.руб. по ценам 1991 для ДВС типа 5К 70/125В/5 ДКРН 70/125 на суднах типа "т/х "Астрахань".

Использование: в двигателях внутреннего сгорания, в частности в их системах охлаждения. Сущность изобретения: система содержит сточную цистерну, циркуляционный насос, терморегулирующий клапан, водоохладитель и соединительные трубопроводы, и она снабжена напорной цистерной с переливным трубопроводом, установленной на высоте 10 - 12 м от линии коленчатого вала двигателя, объемом из расчета 1 м³ на один рабочий цилиндр и связан соединительным трубопроводом с проводящим трубопроводом охлаждающей воды, а переливной трубопровод соединяет напорную цистерну со сточной цистерной, кроме того, система снабжена невозвратным клапаном, вход которого соединен с выходом водоохладителя, а его выход связан соединительным трубопроводом с подводящим трубопроводом охлаждающей воды. Изобретение обеспечивает повышение надежности двигателя. 1 ил.

Система охлаждения поршней двигателя внутреннего сгорания, содержащая сточную цистерну, циркуляционный насос, терморегулирующий клапан, водоохладитель и соединительные трубопроводы, отличающаяся тем, что она снабжена напорной цистерной с переливным трубопроводом, установленной на высоте 10 12 м от линии коленчатого вала двигателя внутреннего сгорания, объемом из расчета 1 м³ на один рабочий цилиндр и связан соединительным трубопроводом с подводящим трубопроводом охлаждающей воды, а переливной трубопровод соединяет напорную цистерну со сточной цистерной, кроме того, система снабжена невозвратным клапаном, вход которого соединен с выходом водоохладителя, а выход невозвратного клапана связан соединительным трубопроводом с подводящим трубопроводом охлаждающей воды.