ВЗРЫВОБЕЗОПАСНАЯ СИЛОВАЯ УСТАНОВКА Российский патент 2012 года по МПК F01P3/12 F01P3/20 F01N3/21 F02B39/16 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к силовым установкам, содержащим электрическую систему, которые должны быть взрывобезопасными, чтобы их можно было использовать в среде, в которой искра, возникшая в силовой установке, может вызвать взрыв, если не обеспечена взрывобезопасность установки. Такие условия могут существовать, например, в шахте, в частности в угольной шахте, где иногда происходят выбросы метана, который может воспламениться под действием возникшей искры.

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Современные силовые установки, используемые в угольных шахтах, часто содержат дизельные двигатели с электрической системой управления, и необходимо исключать возможность воспламенения метана искрой, возникшей в электрической системе.

Поэтому целью настоящего изобретения является создание указанной силовой установки, в которой обеспечивается взрывобезопасность, так чтобы возникшая в ней искра не могла воспламенить метан окружающей среды.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В соответствии с изобретением взрывобезопасность силовой установки, содержащей двигатель внутреннего сгорания с электрическим управлением, обеспечивается осуществлением одной или нескольких мер безопасности:

а) обеспечение турбонагнетателя, погруженного в жидкость;

б) обеспечение узла фильтра с регулируемой температурой поверхности в системе выпуска отработавших газов;

в) обеспечение улучшенного охлаждения модуля управления двигателя и

г) обеспечение системы охлаждения для охлаждения различных компонентов.

Силовая установка согласно изобретению содержит двигатель внутреннего сгорания с электрическим управлением, который снабжен турбонагнетателем, размещенным в первом кожухе с герметизированными вводами и выводами всех соединений, причем турбонагнетатель погружен в охлаждающую жидкость, которая протекает через первый кожух, который прикреплен к коллектору системы выпуска отработавших газов с жидкостным охлаждением для получения из него охлаждающей жидкости; и двигатель внутреннего сгорания снабжен дополнительно устройством обработки отработавших газов, сообщающимся с выпускным отверстием турбонагнетателя для получения из него газов, причем устройство обработки отработавших газов размещено во втором кожухе (32), имеющем двойную стенку, в которую поступает охлаждающая жидкость из первого кожуха, причем охлаждающая жидкость протекает между внешним слоем и внутренним слоем двойной стенки; так что при работе температура поверхности силовой установки не превышает 150°C.

Таким образом, охлаждающая жидкость проходит через следующие компоненты, в порядке перечисления: двигатель внутреннего сгорания, коллектор выпуска отработавших газов, первый кожух, устройство обработки отработавших газов, теплообменник отработавших газов, термостат и радиатор.

Целесообразно, чтобы устройство обработки отработавших газов содержало узел фильтра и прямотрубное устройство.

Двойная стенка устроена таким образом, что толщина слоя охлаждающей жидкости, проходящей в этой стенке, составляет от 6 мм до 12 мм.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Ниже описывается вариант осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показано:

фигура 1 - взрывобезопасная силовая установка в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения;

фигуры 2а, 2b и 2с - виды в перспективе турбонагнетателя;

фигуры 3a и 3b - виды в перспективе фильтра системы выпуска отработавших газов;

фигуры 4а и 4b - виды в перспективе модуля управления двигателя;

фигура 5 - вид в перспективе контура системы охлаждения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На фигуре 1 представлен вид в перспективе взрывозащищенной силовой установки в соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения. Силовая установка содержит дизельный двигатель, указанный обозначениями 12, 14, 16 и 18.

Как показано на фигурах 2а, 2b и 2c силовая установка снабжена турбонагнетателем 22, размещенным в кожухе 24 с герметизированными вводами и выводами всех соединений. Турбонагнетатель 22 погружен в жидкость охлаждения двигателя, которая циркулирует в кожухе 24, прикрепленном к коллектору системы выпуска отработавших газов с жидкостным охлаждением для подачи из него охлаждающей среды. Затем охлаждающая среда выходит из кожуха 24 через вытяжной насос.

На фигурах 3a и 3b показан узел 30 фильтра системы выпуска отработавших газов с кожухом 32, который прикреплен к выпускному патрубку турбонагнетателя для приема из него горячих газов, имеющих наибольшую температуру. На фигуре 3b показан фильтрующий материал 34. Узел 30 фильтра охлаждается охлаждающей средой двигателя, которая поступает в кожух 32 через торцовый фланец. Кожух 32 имеет двойную стенку, причем отработавшие газы находятся внутри, и охлаждающая среда циркулирует в пространстве между двумя стенками, расстояние между которыми составляет от 6 мм до 12 мм, для поддержания температуры поверхности ниже 150°C (302°F).

Как показано на фигурах 4а и 4b, модуль 42 управления двигателем (ЕСМ) размещается в кожухе 44, в задней части которого проходит топливопровод. Датчики двигателя управляются модулем 42 по электрической сети, содержащей схемы обеспечения взрывобезопасности и программируемый логический контроллер со специализированным программным обеспечением для обработки сигналов с целью корректировки искажений, вносимых схемами обеспечения взрывобезопасности. Поскольку при запуске дизельного двигателя 12 необходима подача электроэнергии от источника питания для первоначального воспламенения топлива, пока электрическая энергия не станет вырабатываться генератором, то для этой цели предусматривается использование двух небольших батарей.

На фигуре 5 показана одноконтурная система 52 водяного охлаждения, которая обеспечивает охлаждение системы выпуска отработавших газов, регулирование температуры подаваемой смеси и температуры двигателя. Система 52 охлаждения содержит один насос, который прокачивает охлаждающую среду через следующие части (в порядке перечисления):

1) блок цилиндров/головка блока цилиндров;

3) коллектор системы выпуска отработавших газов;

3) кожух охлаждения турбонагнетателя;

4) устройство обработки отработавших газов (фильтр или прямотрубное устройство, в зависимости от требований);

5) теплообменник отработавших газов;

6) кожух термостата/термостат;

7) радиатор.

Расположение регулятора/термостата на выходе системы обеспечивает быстрый прогрев двигателя, а также охлаждение двигателя и самых горячих частей самой холодной водой, которая имеется в системе. В системе не используются устройства управления потоком (дроссели), и она может быть продута для заполнения свежим теплоносителем в соответствии с периодичностью, установленной изготовителем двигателя.

Теперь специалисту в данной области техники, ознакомившемуся с вышеприведенным описанием, будут ясны достоинства настоящего изобретения и различных вариантов его осуществления.

Изобретение может быть использовано в силовых установках, содержащих двигатель внутреннего сгорания с электрической системой управления. Силовая установка содержит двигатель внутреннего сгорания с электрическим управлением. Двигатель внутреннего сгорания снабжен турбонагнетателем, размещенным в первом кожухе с герметизированными вводами и выводами всех соединений. Турбонагнетатель погружен в охлаждающую жидкость, которая протекает через первый кожух. Первый кожух прикреплен к коллектору системы выпуска отработавших газов с жидкостным охлаждением для получения из него охлаждающей жидкости. Двигатель внутреннего сгорания снабжен дополнительно устройством обработки отработавших газов, сообщающимся с выпускным отверстием турбонагнетателя для получения из него газов. Устройство обработки отработавших газов размещено во втором кожухе, имеющем двойную стенку, в которую поступает охлаждающая жидкость из первого кожуха. Охлаждающая жидкость протекает между внешним слоем и внутренним слоем двойной стенки, так что при работе температура поверхности силовой установки не превышает 150°C. Технический результат заключается в обеспечении взрывобезопасности путем исключения возможности воспламенения метана искрой, возникшей в электрической системе. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Силовая установка, содержащая двигатель внутреннего сгорания с электрическим управлением, в которой
двигатель (12) внутреннего сгорания снабжен турбонагнетателем (22), размещенным в первом кожухе (24) с герметизированными вводами и выводами всех соединений, причем турбонагнетатель (22) погружен в охлаждающую жидкость, которая протекает через первый кожух;
первый кожух прикреплен к коллектору системы выпуска отработавших газов с жидкостным охлаждением для получения из него охлаждающей жидкости; и
двигатель внутреннего сгорания снабжен дополнительно устройством обработки отработавших газов, сообщающимся с выпускным отверстием турбонагнетателя для получения из него газов, причем устройство обработки отработавших газов размещено во втором кожухе (32), имеющем двойную стенку, в которую поступает охлаждающая жидкость из первого кожуха, причем охлаждающая жидкость протекает между внешним слоем и внутренним слоем двойной стенки;
так что при работе температура поверхности силовой установки не превышает 150°C.

2. Силовая установка по п.1, в которой охлаждающая жидкость проходит через следующие компоненты в порядке перечисления: двигатель внутреннего сгорания, коллектор выпуска отработавших газов, первый кожух, устройство обработки отработавших газов, теплообменник отработавших газов, термостат и радиатор.

3. Силовая установка по п.1, в которой устройство обработки отработавших газов содержит узел фильтра.

4. Силовая установка по п.1, в которой устройство обработки отработавших газов содержит прямотрубное устройство.

5. Силовая установка по п.1, в которой двойная стенка устроена таким образом, что толщина слоя охлаждающей жидкости, проходящей в этой стенке, составляет от 6 мм до 12 мм.