ОХЛАДИТЕЛЬ НАДДУВОЧНОГО ВОЗДУХА

Решение относится к охлаждению машин, в частности, к воздушному охлаждению, а именно, к устройствам для охлаждения наддувочного воздуха.
В двигателе внутреннего сгорания лишь треть энергии топлива превращается в полезную работу. Эффективность этого преобразования во многом зависит от оснащения двигателя системой наддува и, в частности, от температуры наддувочного воздуха. К настоящему времени разработаны теоретические основы конструирования радиаторов (см., например, Р.Бюссиен Автомобильный справочник, т.2, Машгиз, М., 1959 г., стр.156-163), которые могут быть использованы при расчете устройств для охлаждения наддувочного воздуха, при этом рационально использовать известные типы и конструкции радиаторов (см. 163-166). Широко известны трубчатые радиаторы, содержащие бачки с крышками, сопряженными с коллекторами, в которые вставлены трубки с оребрением, прижатые к ним через упругие прокладки с манжетами (см. Бурков В.В. Алюминиевые радиаторы автотракторных двигателей, Москва-Ленинград, Машиностроение, 1964, стр.55,56). Уплотнение концов трубок производят запрессовкой, а крепление крышек бачков зажимными планками. Известна система охлаждения турбопоршневого двигателя транспортного средства, состоящая из вентилятора, агрегата наддува с охладителем воздуха, водяного радиатора (см. книгу Двигатели внутреннего сгорания под общей редакцией А.С. Орлина, М.Г. Круглова - М., Машиностроение, 1985 г., стр.456). Из-за безвозвратных тепловых потерь в атмосферу эффективность двигателя невысока.
В секционном радиаторе для автомобиля по SU 18088 применены секции вертикальных трубок, расположенных, по крайней мере, в два ряда по направлению продольной оси автомобиля, а в секционном радиаторе по SU 8861 секции выполнены съемными. В радиаторе системы охлаждения двигателя по SU 357841, содержащем верхний и нижний бачки и расположенную между ними сердцевину, состоящую из трубок и гофрированных по высоте и глубине сердцевины извилистых лент, ленты размещены наклонно относительно горизонтальной плоскости.
Для повышения эффективности функционирования и уменьшения расхода цветного металла в радиаторной секции для теплообмена между жидкостью и газом по SU 276634 оребрение выполнено в виде сеток из проволоки, например, диаметром 0,1 мм с
отогнутыми концами, присоединенными к трубкам, например, спеканием. Для интенсификации теплообмена в секционном радиаторе по SU 1245853 большие стороны каждой секции в зоне оребрения выведены за пределы секции с обеих ее сторон.
Известен двигатель внутреннего сгорания по US 1958156, оснащенный традиционной системой жидкостного охлаждения, содержащей многочисленные патрубки. Система охлаждения двигателя по US 1980811 еще сложнее, а система по US 2498001 выполнена многосекционной.
Радиатор по FR 1225180 имеет развитый набор гофров, охладитель по FR 1211660 - трубок, а преобразователь по FR 1238450 - трубок и гофров. Особое внимание в автомобильном радиаторе по FR 1291617 уделено выполнению бачков, в радиаторе по FR 1309629 - размещению и выполнению гофра, а в секции трубчато-пластинчатого радиатора по SU 1636572 - поперечным линейным размерам трубок. В радиаторе по RU 2162155 каналы для охлаждающего воздуха в сердцевине выполнены из пористого металла. В радиаторе жидкостной системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания по RU 38843 бачки выполнены переменного сечения, при этом патрубки размещены в местах большего сечения. Для повышения удельного теплового потока в радиаторе по SU 616518 концы труб в зоне компенсации объединены общей камерой, а зоны конденсации и испарения разделены перегородкой.
Эффективность охлаждения в дефлекторах по DE 1476402 и UK 1326328 и 1334816 во многом зависит от размещения вентилятора. Кроме того, снизить затраты на охлаждение предложено в системе по SU 1495461 выполнением охлаждающих пластин и их размещением. Большое влияние могут оказать на эффективность работы радиаторов, как размеры их основных элементов, как это имеет место в радиаторах по SU 1604635 и 1813891, так и их соотношение (см., например системы по SU 714030 и 727866).
Для снижения вибрационных нагрузок в опоре крепления радиатора по SU 1009821 ее опора выполнена как изогнутая пластина с разными полками, ребрами жесткости и овальным отверстием. Сквозные крепежные отверстия предусмотрены в устройстве для поддержания радиатора по JP 6041249. Охлаждающий модуль по DE 19731999 оперт на две стойки, закрепленные на транспортном средстве. Узел радиатора системы охлаждения ДВС по RU 21624 снабжен демпфирующими прокладками, а каждая опорная пластина имеет второе средство крепления.
Несмотря на многочисленные конструкции радиаторов, их узлов и деталей, использование упомянутых технических решений не позволит получить эффективно функционирующую конструкцию охладителя наддувочного воздуха двигателя внутреннего сгорания.
В двигателях по US 2195082, 2235588, 2306277, 2518062 предусмотрено охлаждение наддувочного воздуха оребренным радиатором.
В системах питания двигателей внутреннего сгорания с турбонаддувом предусмотрены охладители (см., например US 2355759, 2896598, 2388350, 2540916, 2474203, 2477668, 2500234, 2464548, 2491372, 2433326, 2518660, 2544973, 2474018, 2487049, 2627370, 2703560, 2877622, 2952958, 3102381, 3103780, 3141293, 3096615, 3173242, 3143849, 3232042, 3303348 и 3355877; DE 859237, 953129, 1003505, 1113116, 1124765, 1220199, 1212778). Ни в одном из приведенных случаев нет описания конструкции охладителя, что важно, несмотря на то, что рассмотренные случаи, в которых регулирующий орган реагирует на несколько параметров рабочей среды или работы двигателя, в частности, на параметр газообразной рабочей среды двигателя. Следует отметить, что при описании способа турбонаддува по US 3336911 приведена индикаторная диаграмма двигателя и раскрыто влияние охладителя, также как в системе по US 3257797.
Сложны по конструкции и в изготовлении охладители газовой турбины по US 2354698 и установки по DE 834466.
Устройство для охлаждения наддувочного воздуха по SU 297787 содержит выполненный в корпусе вентилятора теплообменник с развитой поверхностью охлаждения. Устройство для охлаждения дизеля по SU 498915 содержит теплообменники, при этом точность регулирования температуры наддувочного воздуха обеспечено установкой термостата и дросселя. Эффективность работы как системы охлаждения по SU 714030, так и устройства охлаждения по SU 798335 зависит от выбора параметров вентилятора, смесительной камеры и каналов. Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания с наддувом по SU 1333796 снабжена дополнительным вентилятором, в двигателе внутреннего сгорания по SU 1483069 и в дизельной установке по SU 1815360 предусмотрен блок управления системы воздухоснабжения, а в двигателе внутреннего сгорания по SU 1539353 - дополнительный теплообменник. Секции охладителя объединены общим сборным коллектором и имеют раздельные раздающие коллекторы у V-образного турбонаддувного двигателя по RU 2083855.
Известны системы охлаждения для двигателей внутреннего сгорания по SU 240157, в которых выходной патрубок турбокомпрессора связан через промежуточный воздухо-воздушный холодильник с впускным коллектором двигателя, а вентилятор холодильника кинематически связан с газовой турбиной. Такие системы сложны и дороги в изготовлении. Несколько проще система охлаждения по FR 2260690, но управление температурой наддувочного воздуха затруднено. Повышена эффективность работы систем
охлаждения по SU 603759 и 732567, а также в устройстве для регулирования температуры наддувочного воздуха двигателя внутреннего сгорания по SU 1726810.
В системах по US 2045816, 2362493, 2417363, 2508311, 2773348, 2983265, 3091228 охладители выполнены с развитой площадью охлаждения. Трубчатыми выполнены охладители в устройствах по US 2375006, 2579643, 24523008; DE 953201. Перекрестное движение охлаждающей и рабочей сред предусмотрено в устройствах по US 2491380, 2544852, 2562890, 2702482, 2918787, 3142957.
Известен охладитель цилиндрической формы, соосно установленный турбонагнетателю, и оснащенный спирально размещенными пластинами (см., например US 3257069). Такое выполнение охладителя сложно, а размещение чаще всего невозможно. Рационально размещен охладитель в двигателе по US 3027706, при этом он представляет собой трубчатую конструкцию с пластинами. Известен охладитель наддувочного воздуха, содержащий пластины остова, к которым прикреплены трубки и ленты, а также бачки с выходами, и средство крепления (см., например US 2451132). Корпус охладителя имеет фланцевое крепление к картеру двигателя. Бачки охладителя выполнены в литом корпусе с многократным креплением болтами к остову и соединены с охлаждающей системой, при этом один из остовов имеет отдельное крепление к переходнику. Такое конструктивное выполнение сложно, при этом большие затраты неизбежны при эксплуатации охладителя. По существу исключено использование охладителя применительно к другому двигателю, а также изменение взаимного расположения охладителя и двигателя. Следует отметить, что в этих охладителях использовано жидкая среда, что не всегда рационально.
Хотя упомянутые конструкции охладителей, их узлов и деталей, не столь многообразны, но и их использование не позволит получить эффективно функционирующую конструкцию охладителя наддувочного воздуха двигателя внутреннего сгорания.
Известен охладитель наддувочного воздуха, содержащий опорные пластины остова, трубки и ленты, а также бачки с патрубками, и средство крепления (см., например US 2372467). Пластины остова размещены в трубопроводе, прикрепленном к компрессору, что усложняет их установку. Бачки охладителя выполнены конусообразными с креплением их цилиндрическими патрубками к трубе подачи охлаждающего воздуха, при этом она имеет отдельное крепление. Такое конструктивное выполнение сложно и ненадежно, при этом большие затраты неизбежны при эксплуатации охладителя. По существу исключено использование такого охладителя
применительно к другому двигателю, а также изменение взаимного расположения охладителя и компрессора.
Задача - расширение функциональных возможностей охладителя при упрощении его изготовления, установки и эксплуатации.
Расширение функциональных возможностей охладителя при упрощении его изготовления, установки и эксплуатации обеспечено путем рационального выполнения и стыковки его элементов.
Для этого в охладителе наддувочного воздуха, содержащем опорные пластины остова, трубки и ленты, а также бачки с патрубками, и средство крепления, бачки и их элементы выполнены ассиметричными с присоединением их к остову.
Выполнение бачков и их элементов ассиметричными с присоединением их к остову в охладителе наддувочного воздуха, содержащем опорные пластины остова, трубки и ленты, а также бачки с патрубками, и средство крепления, позволит расширить функциональные возможности охладителя при упрощении его изготовления, установки и эксплуатации из-за рационального выполнения и стыковки его элементов.
Достижению этому техническому результату способствует выполнение каждого бачка корытообразным.
Выполнение бачков корытообразными с присоединением их к остову в охладителе наддувочного воздуха, содержащем пластины остова, трубки и ленты, а также бачки с патрубками, и средство крепления, позволит расширить функциональные возможности охладителя при упрощении его изготовления, установки и эксплуатации из-за рационального выполнения и стыковки его элементов.
Просто выполнить кронштейны каждого бачка с взаимно перпендикулярными плоскостями крепления.
Упрощению установки и эксплуатации способствует также то, что патрубки имеют угловое смещение относительно горизонтальной плоскости.
Для надежной установки каждый бачок выполнен с двумя кронштейнами.
Расширению функциональных возможностей охладителя при упрощении его изготовления, установки и эксплуатации способствует также то, что нижний бачок выполнен переменного сечения до начала его сопряжения с патрубком, а на верхнем бачке выполнен кронштейн
Изображено на:
фиг.1 - охладитель;
фиг.2 - охладитель, вид сбоку;
фиг.3 - охладитель с кронштейнами,
фиг.4 - то же, что на фиг.3, вид сверху;
фиг.5 - охладитель со смещенными патрубками;
фиг.6 - смещение патрубков;
фиг.7 - охладитель с пластинчатыми кронштейнами;
фиг.8 - охладитель с кронштейном
Охладитель содержит опорные пластины 1 (фиг.1) остова 2. Остов 2 состоит из трубок 3 и ленты 4. Охладитель содержит бачки 5 и 6 с патрубками 7 и 8 соответственно. Предусмотрены средства крепления 9 (фиг.2), 10 и 11. Бачки 5 и 6 имеют разную высоту 12 и 13, т.е. они выполнены ассиметричными. Ассиметрично выполнены и патрубки 7 и 8. Бачки 5 и 6 присоединены к остову 2 сваркой.
Выполнение бачков 5 и 6 и их элементов 7 и 8 ассиметричными с присоединением их к остову 2 в охладителе наддувочного воздуха, содержащем опорные пластины 1 остова 2, трубки 3 и ленты 4, а также бачки 5 и 6 с патрубками 7 и 8, и средства крепления 9, 10 и 11, позволит достичь технического результата, а именно расширить функциональные возможности охладителя при упрощении его изготовления, установки и эксплуатации из-за рационального выполнения и стыковки его элементов.
Достижению этого технического результата способствует выполнение каждого бачка 5 и 6 корытообразным, а именно с отбортовкой 14.
Расширению функциональных возможностей охладителя при упрощении его изготовления, установки и эксплуатации способствует также то, что на нижнем бачке 5 выполнен кронштейн 9.
Просто выполнить кронштейны 15 и 16 (фиг.3) каждого бачка 17 с взаимно перпендикулярными плоскостями 18 и 19 (фиг.4) крепления.
Упрощению установки и эксплуатации способствует также то, что патрубки 20 и 21 (фиг.5) размещены под углом 22, т.е. имеют угловое смещение относительно горизонтальной плоскости.
Для надежной установки каждый бачок 23 (фиг.7) выполнен с двумя кронштейнами 24 и 25.
Расширению функциональных возможностей охладителя при упрощении его изготовления, установки и эксплуатации способствует также то, что нижний бачок 26 (фиг.8) выполнен переменного сечения до начала 27 его сопряжения с патрубком 28, а на верхнем бачке 29 выполнен кронштейн 30.
Охладитель функционирует так.
При работе двигателя надувочный воздух проходит через входной патрубок 8 (7), затем поступает в бачок 6 (5), что позволяет ему продолжить движение по трубкам 3 к бачку (6) и проследовать к выходному патрубку 7 (6).
При прохождении трубок 3 из-за наличия многочисленных лент 4 происходит интенсивная теплоотдача тепла воздуху подаваемому к элементам остова 2.
Поскольку к остову 2 присоединены ассиметричные бачки 5 и 6 и их элементы 7 и 8, организовано рациональное поступление и прохождение надувочного воздуха.
Таким образом, из-за выполнения бачков 5 и 6 и их элементов 7 и 8 ассиметричными с присоединением их к остову 2 в охладителе надувочного воздуха, содержащем опорные пластины 1 остова 2, трубки 3 и ленты 4, а также бачки 5 и 6 с патрубками 7 и 8, и средства крепления 9, 10 и 11, достигнут технический результат, а именно расширены функциональные возможности охладителя при упрощении его изготовления, установки и эксплуатации из-за рационального выполнения и стыковки его элементов.