КОНТАКТНЫЙ ОХЛАДИТЕЛЬ НАДДУВОЧНОГО ВОЗДУХА
CONTACT COOLER FOR SUPERCHARGING AIR

Изобретение относится к машиностроению и предназначено для использования в транспортных двигателях внутреннего сгорания (ДВС) с турбонаддувом.
Известен «Охладитель наддувочного воздуха», содержащий опорные пластины остова, трубки и ленты, а также бачки с патрубками и средство крепления, в котором бачки и их элементы выполнены асимметричными с присоединением их к остову, причем каждый бачок выполнен корытообразным, на нижнем бачке выполнен кронштейн, кронштейны каждого бачка имеют взаимно перпендикулярные плоскости крепления, патрубки имеют угловое смещение относительно горизонтальной плоскости, каждый бачок выполнен с двумя кронштейнами, а нижний бачок выполнен переменного сечения до начала его сопряжения с патрубком, а на верхнем бачке выполнен кронштейн [см. Патент на полезную модель RU №52535, от 27. 04. 2006 г. ].
Недостатками устройства для охлаждения атмосферного воздуха являются высокая трудоемкость и низкая технологичность изготовления устройства, связанная с необходимостью выполнения в каждом охлаждающем элементе отверстия с точным допуском и посадкой элементов на всей высоте трубки теплообменника. Кроме этого, охлаждение воздуха осуществляется через промежуточную среду - трубки, которые рассеивают часть охлаждающей субстанции, поэтому эффективность охлаждения снижается.
Из известных наиболее близким по технической сущности является «Вертикальный вихревой испарительный конденсатор» содержащий осевой вентилятор с профилированными лопастями, закручивающими поток воздуха, вихревой теплообменник в виде трубы с укрепленными на наружной поверхности П-образными ребрами, образующими каналы для прохождения хладагента, сепаратор, поддон для сбора воды, фильтр, циркуляционный насос, гребенку и форсунки для орошения внутренней поверхности трубы. Труба выполнена вертикальной, и в нее подается снизу вверх поток воздуха под углом к образующей трубы, равным 30°-60°, а в противоток через форсунки впрыскивается вода. Конденсатор содержит ловушку для сбора пленки воды, стекающей по внутренней и наружной поверхностям трубы, причем внизу трубы корпус вентилятора размещен с зазором в указанной ловушке, сепаратор установлен в верхней части трубы и снабжен ловушкой с перфорированным дном, размещенным в нижней части сепаратора, и конусообразным ободом, направляющим поток воды в виде пленки по наружной поверхности трубы [см. Патент RU №2267727, от 10. 01. 2006 г.].
Недостатком такого вихревого испарительного конденсатора является сложность конструкции и невозможность применения в динамических устройствах и машинах. Кроме того, аппарат осуществляет замедленный отвод сконденсированного холодильного агента и занимает сравнительно большую полезную площадь.
Предлагаемое изобретение направлено на устранение промежуточной среды рассеивающей охлаждающую жидкость, повышение КПД охладителя, упрощение технологичности сборки и обслуживания жидкостного охладителя.
Это достигается тем, что в контактном охладителе воздуха, содержащем корпус, имеющий с торцов входной и выходной воздуховоды для подвода горячего и отвода холодного потока воздуха, подводящий и отводящий каналы для подвода и отвода охлаждающей жидкости, осуществляется прямой контакт охлаждаемого воздуха и рабочего тела - охлаждающей жидкости, при этом внутри цилиндрического корпуса охладителя с прикрепляемыми коническими скатами, переходящими во входной и выходной воздуховоды, соосно расположены осевая труба и два цилиндра, при этом цилиндры соединены в общую внутреннюю цилиндрическую полость торцевыми кольцами, при этом между стенками корпуса охладителя, внешней и внутренней стенками цилиндрической полости и центральной трубой образуются кольцевые каналы, по которым поток воздуха подается снизу вверх под углом к образующим цилиндров, за счет диффузора, выполненного на внутренней стенке корпуса охладителя и наружной стенке осевой трубы в виде цилиндров с коническими скатами, при этом на концах цилиндрической полости закреплены подающий и приемный зонты в виде кольцевых резервуаров, через которые происходит подача и сбор охлаждающей жидкости, причем подающий зонт имеет двухсторонний кольцевой распылитель с конусообразным ободом с зазором к поверхностям цилиндрической полости для формирования водяной пленки на внешней и внутренней поверхности цилиндров, на которой закреплена мелкоячеистая сетка, а приемный зонт представляет двухсторонние кольцевые ловушки для сбора охлаждающей жидкости, стекающей по наружным поверхностям цилиндрической полости, переходящие в накопительный кольцевой резервуар, а сами кольцевые резервуары снабжены подводящим и отводящим патрубками, выведенными через стенку корпуса наружу, и своими корпусами связывают в единое целой корпус охладителя, цилиндрическую полость и осевую трубу. При этом в качестве охлаждающей жидкости используется аммиачная вода.
На фиг. 1 изображен продольный разрез контактного охладителя наддувочного воздуха;
на фиг. 2 - поперечный разрез контактного охладителя наддувочного воздуха.
Контактный охладитель наддувочного воздуха содержит цилиндрический корпус 1, с торцов закрывающийся коническими скатами с входным 2 и выходным 3 воздуховодами для подвода горячего и отвода холодного потока воздуха. Подвод и отвод охлаждающей жидкости осуществляется через входной 4 и выходной 5 патрубки, заведенные вовнутрь корпуса. Внутри цилиндрического корпуса 1 охладителя, соосно с ним, расположена цилиндрическая полость 6, состоящая из внешнего и внутреннего цилиндров, с торцов закрытых кольцами. На внешней поверхности цилиндров цилиндрической полости 6 установлена и закреплена мелкоячеистая сетка 7.
а
б
По оси цилиндрического корпуса 1, внутри цилиндрической полости 6, установлена осевая труба 8 и, совместно с ними образуются два кольцевых канала  и , по которым поток воздуха подается снизу вверх под углом к образующим цилиндров цилиндрической полости 6. Угловое направление потока воздуха обеспечивается двумя диффузорами 9 и 10, выполненными на внутренней стенке цилиндрического корпуса 1 охладителя и наружной стенке осевой трубы 8 в виде цилиндров с коническими скатами.
в
На концах цилиндрической полости 6 закреплены подающий 11 и приемный 12 зонты в виде кольцевых резервуаров, через которые происходит подачи и сбор охлаждающей жидкости. Подающий зонт 11 имеет двухсторонний кольцевой распылитель  с конусообразным ободом с зазором к поверхностям цилиндрической полости 6 для формирования водяной пленки на внешней поверхности ее цилиндров.
Закрепленная на поверхности цилиндров мелкоячеистая сетка 7 формирует облако мелкодисперсной жидкостной пыли, увлажняя и охлаждая наддувочный воздух.
г
Приемный зонт 12 представляет двухсторонние кольцевые ловушки  для сбора охлаждающей жидкости, стекающей по наружным поверхностям цилиндрической полости 6, переходящие в накопительный кольцевой резервуар приемного зонта 12. Кольцевые резервуары каждого из зонтов снабжены подводящим и отводящим патрубками 4 и 5, выведенными через стенку цилиндрического корпуса 1 наружу. В центре кольцевых резервуаров подающего и приемного зонтов 11 и 12 на распорных пластинах 13 жестко закреплены заглушки 14 и 15 осевой трубы 8. Своими корпусами приемные зонты 11 и 12 связывают в единую сборку цилиндрический корпус 1 охладителя, цилиндрическую полость 6 и осевую трубу 8.
Работает контактный охладитель наддувочного воздуха следующим образом.
а
б
а
б
Горячий воздух из компрессора двигателя поступает через входной воздуховод 2 в кольцевые каналы  и  охладителя воздуха. Вначале каналы имеют наклон к образующим поверхностям цилиндрической полости 6. Горячий воздух ударяется о поверхность пленки охлаждающей жидкости формирующейся мелкоячеистой сеткой 7 на внешних поверхностях цилиндрической полости 6, очищается от частиц нагара, охлаждается и увлажняется и, перемещаясь по каналам  и  через выходной воздуховод 3, поступает в коллектор двигателя.
в
г
Одновременно с подачей воздуха осуществляется принудительная подача охлаждающей жидкости через подающий зонт 11 и через двухсторонний кольцевой распылитель  с конусообразным ободом, опоясывающим внешние поверхности цилиндров цилиндрической полости 6, равномерно распределяется по поверхностям цилиндров. В нижней части цилиндрической полости 6 охлаждающая жидкость собирается в накопитель приемного зонта 12 двухсторонними кольцевыми ловушками .
Предлагаемое устройство позволяет повысить теплоотдачу от охлаждаемого воздуха охлаждающей жидкости, что обеспечивает повышение эффективности охладителя, а следовательно КПД ДВС. Небольшие габариты позволяет применять его в любых двигателях внутреннего сгорания.