Система охлаждения наддувочного воздуха двигателя тепловоза Советский патент 1992 года по МПК B61C5/02 F01P11/06 

- Ootfffx

Изобретение относится к холодильной, теплоэнергетической и транспортной отраслям машиностроения, в частности к локомотивным устройствам охлаждения жидкости транспортных (преимущественно тепловозных) двигателей большой секционной мощности, и может быть преимущественно использовано в случае практического исчерпания резервов расположения охлаждающего устройства (ОУ) в кузове тепловоза.

Для эффективного управления экономичностью тепловозного двигателя регули- рованием температуры жидкости в отдельном контуре охладителя наддувочного воздуха (ОНВ) необходима мощность рас- сеивания порядка 150-450 кВт. Выполнение этого контура по схеме обычного ОУ шахтного типа требует существенного увеличения занимаемого в кузове тепловоза объема, что практически неприемлемо из-за исчерпания доступных габаритов ОУ.

Наиболее близкой к заявляемому является система охлаждения наддувочного возду а для тепловозного двигателя, содержащая установленный в крышевом отсеке кузова тепловоза осевой вентилятор и размещенные с его нагнетательной стороны секции воздухо-воздушного охладителя, а также заборные жалюзи, смонтированные в отсеке центрального воздухоснабжения электрических машин тепловозов, а отсек осевого вентилятора посредством патрубка с поворотной заслонкой соединен с камерой выпуска охлаждаемого тягового генератора тепловоза.

Цель изобретения -повышение компактности.

Поставленная цель достигается благодаря тому, что в системе охлаждения наддувочного воздуха мощного тепловозного двигателя теплообменник выполнен в виде разделенных кольцевой перегородкой внутреннего и наружного кольцевых отсеков, со- общенныхсоответственнос

нагнетательной частью централизованного воздухоснабжения и со смесительной камерой, в которой размещены приводные лопасти и смесительная регулирующая заслонка, соединенная с каналами всасывающей камеры ЦВС и дизельного помещением, и выполненная с возможностями как смешивания потоков из обоих каналов, так и полного перекрытия любого из них.

Кроме того, лопасти соединены между собой посредством кольца, жестко связанного с лопатками вентилятора ЦВС.

На чертеже изображена шахта ЦВС, установленная в кузове тепловоза, поперечный разрез.

Система охлаждения (СО) устанавливается в дизельном помещении 1 кузова 2 тепловоза, имеющего систему ЦВС, состоящую из крышевых жалюзи 3, панелей фильтров 4 очистки воздуха, входного воздухозаборника 5 и шахты б, подключен0 ной через полые несущие коробы 7 рамы тепловоза и присоединительные патрубки 8 кТЭД. Воздухозабор осуществляется в районе крыши 9. СО снабжена вторичным теплообменником (ТО) 10 охладителя

5 наддувочного воздуха (ОНВ), который состоит из внутреннего отсека 11 и наружного отсека 12 кольцевой формы, разделенных кольцевой перегородкой 13. Предлагаемый теплообменник используется для создания

0 третьего независимого контура жидкости для регулирования темперагуры НВ при помощи штатного ОНВ ДВС или для использования в двухконтурных системах охлаждения тепловоза при различных вари5 антах его включения в холодном контуре. Система имеет также выходной кольцевой канал 14, соединенный с общей всасывающей камерой 15 системы ЦВС, и жалгозий- ные каналы 16, подсоединенные к

0 дизельному помещению. Оба этих канала объединены при помощи смесительной регулирующей заслонки 17, выполненной с возможностями как смешивания потоков из обоих каналов, так и полного перекрытия

5 любого из них. Смесительная камера 18, кроме смесительной заслонки 17, снабжена приводными лопастями 19 ьспомогагель- ной лопаточной решетки и присоединена к наружному отсеку 12 теплообменника 10

0 Лопатки 20 вентилятора ЦВС посредством сшювого кольца 21 жестко связаны с лопастями 19, при этом кольцо 21 ммеет форму кольцевой оболочки, разделяющей смесительную камеру 18 и всасывающую камеру

5 15 вентилятора ЦВС. При помощи привод- ных расчалок 22 и подшипникового узла 23 решетки из лопастей 19 и лопаток 20 через несущие расчалки 24 прикреплены к входному воздухозаборнику 5. Таким образом,

0 обе вентиляторных решетки при помощи несущей ступицы 25 приводятся во вращение от одного вала 26 приводного электродвигателя 27. Кольцевая воздухоотводная камера 28 подключена к отводящим кана5 лам 29, обеспечивающим отвод воздуха от теплообменника 10 в атмосферу. Внутренний кольцевой отсек 11 размещен в нагнетательной части 30 шахты 6 ЦВС и имеет меньшую, чем наружный отсек 12, теплооб- менкую площадь.

Система работает следующим образом.

Лопатки 20 основной ступени вентиля- торз ЦВС и лопасти 19 вспомогательной ступени, жестко связанные посредством кольца 21, образуют единый вентилятор ЦВС, приводимый электродоигателем 27 при обычном алгоритме производительности ЦВС от позиций контроллера машиниста. Поэтому охлаждающий воздух забирается мз всасывающей меры 15 и прокачивается основной ступенью (лопатками 20) в нагнетательную часть 30 шахты 6 ЦВС При помощи смесительной регулирующей заслонки 17, выполненной с возможностями смещения потоков воздуха из входного канала 14,подсоединенного к всасывающей камере 15 ЦВС, и изжалюзийно- го канала 16, подключенною к дизельному помещению 1, в смесительную камеру 18 могут поступать оба потока сразу либо любой из них при потном перекрытии другого, т.е. лопасти 19 могут нагнетать в нижнюю часть смесительной камеры 18 холодный, теплый или сравнительно горячий воздушный поток. Вторичный теплообменник 10 кольцевой формы, разделенный кольцевой перегородкой 13 на внутренний отсек 11, подключенный к нагнетательной части 30 шахты 6 ЦВС, и на наружный отсек 12, присоединенный к смесительной камере 18, обеспечивает высокоинтенсивный теплообмен подаваемого на оба отсека воздуха с потоком жидкости, подаваемым з дальнейшем в штатный охладитель НВ двигателя тепловоза.

Внутренний отсек 11 имеет меньшую, чем наружный отсек 12, теппообменную площадь и однозначно служит для охлаждения жидкости штатного НВ ДВС, тогда как наружный отсек 12 может обеспечивать дополнительное охлаждение жидкости, стаби- лизацию ее температуры, или общий подогрев жидкости, обеспечивая подогрев НВ ДВС, необходимый на режимах хблосто- го хода и частичных нагрузок. На режимах полной мощности, и близких к ней, теплообменник работает нз холодном воздухе, обеспечивает значительное снижение температуры жидкости и, соответственно, при помощи штатного ОН В ДВС значительное снижение температуры НВ ДВС. Обеспечивается повышение надежности и топливной экономичности ДВС на всех режимах эксплуатации, достигаемое при помощи данного конструктивного выполнения теплообменника 10 и смесительной регулирующей (двухпоточной) заслонки 17, профилируемой под конкретный двигатель и условия его работы.

После теплообменника 10 воздух поступает в кольцевую воздухоотводную камеру 28 и по отводящим каналам 29 выбрасывается в подкузовное пространство, в атмос- 5 феру.

По сравнению с прототипом данное техническое решение обладает следующими преимуществами;

улучшение компактности собственно 10 дополнительного теплообменника на 15- 20% за счет использования динамической составляющей напора вентилятора и работы при повышенных скоростях потока и его плотност / и давления, так как появляется 5 возможность уменьшить шаг оребряющих пластин и увеличить глубину ТО поверхности;

улучшение компактности ОУ ОНВ на 15-25% по сравнению с наиболее совре- 0 менными ОУОНВ;

улучшение среднеэксгьлуатационной экономичности двигателя тепловоза на всех режимах эксплуатации за счет поддержания оптимальных температур НВ; 5 улучшение условий работы локомотивной бригады с сопутствующим улучшением условий борьбы со снегом и капельной влагой в системе ЦВС ТЭД тепловоза.

Основной народнохозяйственный эф- 0 фект достигается за счет снижения затрат при простройке и эксплуатации из-за повышения экономичности двигателя и реализации его дополнительной мощности в условиях повышенных температур. 5

Формула изобретения 1. Система охлаждения наддувочного воздуха двигателя тепловоза, содержащая теплообменник, сообщенный с каналом 0 подачи наддувочного воздуха и со смесительной камерой с заслонкой, сообщенной с машинным отделением и с всасывающей частью системы централизованного возду- хоснабжения, отличающаяся тем, что, 5 с целью повышения компактности, теплообменник выполнен в виде, разделенных кольцевой перегородкой внутреннего и наружного кольцевых отсеков, сообщенных соответственно с нагнетательной частью си- 0 стемы централизованного воздухоснабже- ния и со смесительной камерой, в которой размещены приводные лопасти.

2. Система по п. 1,отличающаяся тем, что лопасти соединены между собой 5 посредством кчэльца, жесткс связанного с лопатками вентилятора системы централизованного воздухоснабжения, при этом диаметр кольца равен диаметру кольцевой перегородки теплообменника.

Изобретение относится к холодильной, теплоэнергетической и транспортной отраслям машиностроения, в частности к локомо - тивным устройствам охлаждения наддувочного воздуха. Цель изобретения - повышение компактности. Устройство содержит вентилятор в виде кольца 21с лопатками 20 и лопастями 19. Посредством заслонки 17 регулируется температура воздушного потока. Вторичный теплообменник 10, разделенный перегородкой 13 на отсеки 11 и 12, обеспечивает теплообмен между воздушными потоками. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. ff