РАДИАТОР ВОДОВОЗДУШНЫЙ С ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ КОМПЕНСИРУЮЩЕЙ КОНСТРУКЦИЕЙ
WATER-TO-AIR RADIATOR WITH THERMODYNAMIC COMPENSATING STRUCTURE

Данное изобретение относится к машиностроению и, в частности, может применяться в системе охлаждения тепловозного дизеля.
Изобретение представляет собой трубчато-пластинчатый водо-воздушный радиатор для системы охлаждения тепловозного дизеля. Водо-воздушный радиатор состоит из множества параллельных плоскоовальных трубок с круглыми концами, завальцованных в трубные доски и формирующих контур циркуляции жидкого теплоносителя. К медным трубкам припаяны теплопередающие пластины, вдоль которых осуществляется прокачка воздух. При термодинамическом расширении трубок радиатора продольное их перемещение относительно боковин осуществляется за счет посадки движения между боковинами и фиксаторами радиатора. Данное изобретение позволит исключить трещины в трубках и в местах соединения трубок к трубным доскам.
Изобретение предназначено для использования в общем машиностроении и в частности в системе охлаждения тепловозного двигателя.
Известен водо-воздушный радиатор (патент U.S. No. 5,158,134 F28F 9/00, опубл. 1992 г.), состоящий из множества параллельных плоскоовальных медных трубок, расположенных в шахматном порядке, запаянных на концах в трубные доски, формируя контур циркуляции жидкого теплоносителя. К трубкам циркуляции жидкого теплоносителя припаяны теплопередающие пластины, вдоль которых осуществляется прокачка воздуха. Трубные доски, в свою очередь, жестко связаны со стальными боковыми направляющими, обеспечивающими общую жесткость конструкции, что затрудняет температурное расширение медных трубок. Это приводит к трещинам в трубках в трубных досках либо в местах пайки трубок к трубным доскам, что в свою очередь приводит к течи жидкого теплоносителя.
Задачей настоящего изобретения является увеличение надежности и прочности конструкции радиатора при работе в условиях температурных перепадов и вибраций при движении локомотива, а также устранение образования трещин в трубках либо в местах соединения трубок к трубным доскам.
Поставленные задачи решаются за счет посадки движения между боковинами и фиксаторами радиатора, позволяющей при термодинамическом расширении трубок радиатора, формирующих контур циркуляции жидкого теплоносителя, а также теплопередающих пластин припаянных к медным трубкам, вдоль которых осуществляется прокачка воздуха, перемещаться радиатору, укрепленному в фиксаторах, в продольном направлении относительно боковин.
Сущность предлагаемого изобретения заключается в разности длин шипа фиксатора и паза боковины, образующих посадку движения между боковинами и фиксаторами радиатора, что позволяет перемещаться радиатору, укрепленному в фиксаторах, в продольном направлении относительно боковин при термодинамическом расширении трубок. Боковины через пазы устанавливаются на шипы, закрепленные на фиксаторах, образуя посадку движения за счет разности длин шипа фиксатора и паза боковины. На одну боковину приходится два фиксатора. Боковины между собой стягиваются шпильками и выполняют роль защитного каркаса радиатора. Наличие посадки движения между фиксаторами радиатора и боковиной позволяет избежать течи жидкого теплоносителя в результате образования трещин в трубках либо в местах соединения трубок к трубным доскам.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1а изображен вид спереди на трубчато-пластинчатый водо-воздушный радиатор для системы охлаждения тепловозного дизеля в сборе; на фиг.1б изображен коллектор; на фиг.1в изображен вид слева на трубчато-пластинчатый водо-воздушный радиатор для системы охлаждения тепловозного дизеля в сборе; на фиг.1г изображен вид на трубчато-пластинчатый водо-воздушный радиатор для системы охлаждения тепловозного дизеля по сечению А-А; на фиг.1д изображена посадка движения между боковиной и фиксатором радиатора; на фиг.1е изображено крепление боковин при помощи шпильки, стягивающей их между собой; на фиг.2а показан вид справа на боковину радиатора; на фиг.2б показан вид спереди на боковину радиатора; на фиг.3а показан вид справа на фиксатор радиатора; на фиг.3б показан вид спереди на фиксатор радиатора; на фиг.3в показан вид сверху на фиксатор радиатора; на фиг.4а показан вид сверху на трубную доску; на фиг.4б показан вид сверху на трубную доску.
Устройство состоит из трубок 1, расположенных в шахматном порядке, с припаянными к ним теплопередающими пластинами 2. Трубки завальцованы в трубные доски 3. Каждый из четырех фиксаторов 4 представляет собой швеллер с прямоугольной фиксирующей пластиной 5 с торцевой стороны для крепления его к трубной доске с помощью болтов через отверстия 6. С противоположной стороны швеллера фиксирующая пластина не дублируется. Каждая из двух боковин 7 представляет собой швеллер, в котором размещены восемь пазов 8, представляющих собой отверстия прямоугольной формы. Пазы предназначены для насаживания через них боковины на шипы 9. Шип расположен с внешней стороны фиксатора и представляет собой металлическую пластину, посаженную в паз швеллера и жестко закрепленную с помощью двух винтов по краям длины пластины. При креплении винт вворачивается с внутренней стороны швеллера с полным погружением головки в тело пластины. Один фиксатор имеет четыре шипа, расположенных симметрично относительно оси фиксатора. Каждая боковина имеет восемь пазов, расположенных симметрично по длине боковины относительно ее оси, для установки ее сразу на два фиксатора. Боковина, установленная через пазы на шипы фиксатора, образует с фиксатором посадку движения. Боковины также по всей длине имеют шесть круглых отверстий 10 по концам и в средней части, расположенных симметрично относительно ее оси и предназначенных для стягивания между собой двух боковин с помощью шпилек 11. Боковины, стянутые шпильками, играют роль защитного каркаса радиатора. К трубным доскам крепятся коллекторы 12.
Устройство работает следующим образом. При запуске дизеля жидкий теплоноситель под действием работы насосов начинает циркулировать по системе охлаждения тепловоза, поступая при этом в трубки радиатора. Температура металла трубок радиатора в начальный момент запуска дизеля оказывается ниже температуры поступающего в него теплоносителя, что вызывает деформацию трубок в виде их термодинамического расширения в продольном направлении вместе с припаянными к ним теплопередающими пластинами. Трубки циркуляции жидкого теплоносителя имеют эллиптическое сечение, концы их сделаны цилиндрическими для обеспечения надежного уплотнения в трубной доске, при этом завальцовка трубок в трубную доску осуществляется без пайки. По всей длине трубки непосредственно связаны с теплопередающими пластинами, что позволяет совершать трубкам продольное перемещение совместно с пластинами, а наличие стальных направляющих, расположенных параллельно трубкам циркуляции теплоносителя и соединяющих трубные доски, предотвращает повреждение трубок в процессе эксплуатации тепловоза. Радиатор, состоящий из множества параллельных плоскоовальных трубок с круглыми концами, завальцованными в трубные доски, также подвергается деформации в виде термодинамического расширения в продольном направлении, которая компенсируется путем перемещения радиатора, жестко укрепленного в фиксаторах, в продольном направлении относительно боковин. Продольное перемещение радиатора, жестко укрепленного в фиксаторах, относительно боковин осуществляется за счет разности длин шипа фиксатора и паза боковины, образующих посадку движения между фиксаторами радиатора и боковинами, жестко стянутыми между собой шпильками и выполняющими роль защитного каркаса радиатора. Прокачиваемый вентилятором системы охлаждения дизеля воздух через теплопередающие пластины, припаянные к трубкам, понижает температуру жидкого теплоносителя на выходе из радиатора. При остановке дизеля или понижении температуры жидкого теплоносителя температура металла трубок также уменьшается, что приводит к термодинамическому сжатию в продольном (обратном, по сравнению с термодинамическим расширением) направлении.