УСТРОЙСТВО ПРЕДПУСКОВОГО ГРУППОВОГО НАГРЕВА ДВИГАТЕЛЕЙ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

Предложение относится к машиностроению, а именно к устройствам предпускового нагрева двигателей внутреннего сгорания (ДВС).
Известен групповой водо- (паро-) обогреватель ДВС (см. Крамаренко Г.В., Николаев В.А., Шаталов А.И. «Безгаражное хранение автомобилей при низких температурах»/ М.: Транспорт, 1984 г. 136 с), включающий в себя систему для нагрева теплоносителя (воды или пара), насосы для подачи теплоносителя к ДВС, оборудованные для этого специальными подводящими герметизируемыми отводами, манометрами, патрубком подвода теплоносителя к системе охлаждения ДВС и патрубком отвода теплоносителя из ДВС.
Недостатками данного устройства является то, что:
- современные ДВС используют для своих охлаждающих систем в основном «Тосолы» или «Антифризы», смешивание которых с водой недопустимо, что значительно сужает их широту использования;
- необходимо полностью нагревать теплоноситель, находящийся в системе для нагрева теплоносителя, независимо от количества выпускаемого автотранспорта;
- происходят большие потери тепла, связанные с перекачкой горячего теплоносителя по патрубкам подвода к ДВС автотранспорта;
- необходимо постоянно контролировать герметичность всех патрубков и качество герметизации после нагрева подводящих отводов системы охлаждения ДВС.
Известен также групповой воздухообгреватель ДВС (см. Крамаренко Г.В., Николаев В.А., Шаталов А.И. «Безгаражное хранение автомобилей при низких температурах»/ М.: Транспорт, 1984 г. 136 с), включающий в себя систему для нагрева теплоносителя (воды, пара или масла), насосы с патрубками для подачи теплоносителя к устройствам для подогрева и подачи воздуха (калориферные агрегаты), воздуховоды, соединительные рукава, предназначенные для подвода воздуха к ДВС автомобилей, системы контроля и сигнализация, контролирующие утечки теплоносителя и температуру нагрева ДВС.
Недостатками данного устройства является то, что:
- необходимо полностью нагревать теплоноситель, находящийся в системе для нагрева теплоносителя, независимо от количества выпускаемого автотранспорта;
- происходят большие потери тепла, связанные с перекачкой горячего теплоносителя по патрубкам подвода к устройствам для подогрева и подачи воздуха (калориферные агрегаты), с перекачкой воздуха по воздуховодам, соединительным рукавам, предназначенным для подвода воздуха к ДВС;
- необходимо постоянно контролировать герметичность всех патрубков, воздуховодов и соединительных рукавов, что требует затрат на системы контроля и сигнализации.
Известно устройство для группового газового обогрева ДВС (см. Крамаренко Г.В., Николаев В.А., Шаталов А.И. «Безгаражное хранение автомобилей при низких температурах»/ М.: Транспорт, 1984 г. 136 с), включающее горелки, подводимые к ДВС автомобилей и обеспечивающие электромагнитное излучение длинной волны 1 мкм - 1 мм, патрубки для подвода газа к горелкам.
Недостатками данного устройства является то, что:
- газ, используемый в горелках, взрывоопасен;
- необходимо постоянно контролировать герметичность всех патрубков и качество герметизации всего оборудования до, во время и после работы, что требует затрат на системы контроля и сигнализации.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство группового электронагрева ДВС (см. Крамаренко Г.В., Николаев В.А., Шаталов А.И. «Безгаражное хранение автомобилей при низких температурах»/ М.: Транспорт, 1984 г. 136 с), включающее трансформаторный узел, от которого отведены линии электропередачи, нагревательные элементы, установленные в систему охлаждения каждого обслуживаемого ДВС автомобиля, с электропроводом, снабженным системой соединения с одной из линий электропередач, систему аварийного отключения при перегрузках.
Недостатками данного устройства являются:
- неравномерность нагрузки на сеть при использовании в автопарках с количеством машин более двадцати, приводящая к частым срабатываниям систем аварийного отключения, особенно при температурах ниже минус 10°С, что снижает эффективность использования;
- отсутствие защиты от аварийных ситуаций на одной из фаз и/или линий электропередач;
- отсутствие защиты линии от перегрузок при подключении конечного пользователя
- ДВС с нагревательными элементами.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является создание устройства предпускового группового нагрева двигателей внутреннего сгорания, позволяющего повысить эффективность использования за счет исключения больших неравномерностей в распределении энергии и введении дополнительной защиты от аварийных ситуаций на одной из фаз трансформаторного узла, на одной из линий электропередач и/или от перегрузок электросети при подключении дополнительного конечного пользователя (нагревателя ДВС).
Техническая задача решается устройством предпускового группового нагрева двигателей внутреннего сгорания, включающим трансформаторный узел, от которого отведены линии электропередачи, нагревательные элементы, установленные в систему охлаждения каждого обслуживаемого ДВС автомобиля, с электропроводом, снабженным системой соединения с одной из линий электропередач, систему аварийного отключения при перегрузках.
Новым является то, что трансформаторный узел соединен с линиями электропередачи через вводно-распределительное устройство, распределяющее токопотребление между линиями в зависимости от нагрузки, а каждая система соединения электропровода снабжена индивидуальной защитой от перегрузки и соединена с линией электропередач через щит распределения, каждый из которых соединен индивидуальной линией электропередач с вводно-распределительным устройством, снабженным дополнительной системой аварийного отключения при перегрузках.
Новым является также то, что суммарное количество ДВС с нагревательными элементами, подключаемыми через линии электропередач к одному трансформаторному узлу, по мощности не превышает допустимую мощность этого трансформаторного узла.
Новым является также то, что количество обслуживаемых ДВС автомобилей, подключаемых через электропровод системой соединения к одному щиту распределения, не менее одного.
На чертеже показана схема устройства.
Устройство предпускового группового нагрева двигателей внутреннего сгорания (ДВС) включает трансформаторный узел 1, от которого отведены линии электропередачи 2, нагревательные элементы 3 (показаны условно), установленные в систему охлаждения 4 (показаны условно) каждого обслуживаемого ДВС 5 (показаны условно) автомобиля 6 (показаны условно), с электропроводом 7, снабженным системой соединения 8 с одной
из линий электропередач 2, систему аварийного отключения при перегрузках 9. При этом трансформаторный узел 1 соединен с линиями электропередачи 2 через вводно-распределительное устройство 10, распределяющее токопотребление между линиями 2 в зависимости от нагрузки. Каждая система соединения 8 электропровода 7, соединенная с линией электропередач 2 через щит распределения 11, снабжена индивидуальной защитой от перегрузки (на черт. не показана). Каждый щит распределения 11 соединен индивидуальной линией электропередач 2 с вводно-распределительным устройством 10, снабженным дополнительной системой аварийного отключения при перегрузках (на черт. не показан), вмонтированного непосредственно внутрь этого устройства 10. Причем количество ДВС 5 с нагревательными элементами 3, подключаемыми через линии электропередач 2 к одному трансформаторному узлу 1, по суммарной мощности не превышает допустимую мощность этого трансформаторного узла 1. Количество обслуживаемых ДВС 5 автомобилей 6, подключаемых через электропровод 7 системой соединения 8 к одному щиту распределения 11, не менее одного.
Пример конкретного выполнения.
Предварительно все системы охлаждения 4 ДВС 5 обслуживаемых автомобилей 6 оборудуют нагревательными элементами 3 (на практике применен ЭПД-1,0 220, ЭПД-1,5 220 ЭПД-2,0 220 и ЭПД-3,5-220 соответственно на 1, 1, 5, 2 и 3,5 КВт при 220 В, выпускаемые ЗАО «Лидер», г.Тюмень, соответствующий ТУ 4573-013-00232443-98, см. также патент RU №2258832, F02N 17/06, опубл. Бюл. №23 от 20.08.2005 г.). Причем легковые автомобили 6 оснащаются нагревательными элементами 3 мощностью 1,0 кВт, автомобили повышенной проходимости и грузовые автомобили 6 грузоподъемностью до трех с половиной тонн (малотоннажные) - 1,5 кВт, грузовые автомобили 6 грузоподъемностью до пяти тонн (среднетоннажные) - 2,0 кВт а грузовые автомобили 6 большей грузоподъемностью - 3 кВт. Таких мощностей нагревательных элементов 3 достаточно, чтобы разогреть ДВС 5 любого автомобиля 6 за два часа от минус 30°С до плюс 80°С.Из практики выяснено, что к одному трехфазному трансформаторному узлу 1 можно подсоединять не более пятидесяти автомобилей 6 (у прототипа не более 30 автомобилей 6, то есть эффективность составляет не менее 25%), чтобы исключить перегрузку и срабатывание системы аварийного отключения 9. Оптимальным числом для подключения к трансформаторному узлу 1 является не более сорока автомобилей 6. Трансформаторный узел 1 подсоединяется к линиям электропередач 2 через вводно-распределительное устройство 10 (на практике применено ВРУ-8, выпускаемое фирмой ООО «Рисар», РТ, г.Казань, соответствующее ТУ 3434-007-33866909-2002), которое в случаях значительной неравномерности нагрузок между линиями электропередач 2 увеличивает подачу электроэнергии на наиболее
нагруженную линию 2 за счет менее нагруженной. Каждая линия электропередач 2 соединена с щитом распределения 11 (на практике применен ЩРЭ-1/63-В6/22, выпускаемое ООО НПП «Теплотехника», РБ, г.Октябрьский, соответствующий ТУ 3434-004-27313253-00) для систем соединения 8 через электропроводы 7 с нагревательными элементами 3 ДВС 5 автомобиля 6, количество систем соединения 8 на каждом щите 11 одна или более (на практике оптимальным является 2-4 системы соединения 8). Щиты распределения 11 устанавливают для удобства пользования на вертикальных металлических стойках (на черт. не показаны) высотой 1,7 м с промежутком между ними 2,75 м для легковых, малотоннажных и среднетоннажных грузовых автомобилей 6, и 3,75 м - для грузовых автомобилей 6 большей тоннажности.
В холодное время (зима, поздняя осень, ранняя весна при температуре ниже плюс 5°С) автомобили 6 устанавливаются на места стоянки в непосредственной близости от щитов распределения 11, к которым посредством системы соединения 8 (например: вилкой в розетку) через электропровод подсоединяют нагревательным элементам 3 систем охлаждения 4 ДВС 5. В диспетчерской (на черт. не показана), из которой осуществляется контроль и выпуск автомобилей 6, устанавливается график выпуска этих автомобилей 6. Из диспетчерской вручную или в автоматическом режиме заранее перед выпуском автомобилей 6 подключают нагревательные элементы 3 их систем охлаждения 5 через щиты распределения 11 к соответствующим линиям электропередач 2. Время перед выездом, необходимое для нагрева систем охлаждения 4 ДВС 5 до рабочей температуры (примерно до 80°С), когда нужно подключить нагревательные элементы 3 ДВС 5 к линиям электропередачи 2, выбирают в зависимости от температуры окружающей среды, например: ниже минус 30°С - за 2,5 часа до выезда; от минус 30°С до минус 25°С - за 2 часа; от минус 25°С до минус 20°С - за 1,5 часа; от минус 20°С до минус 5°С - за 1 час; а от минус 5°С до плюс 5°С - за полчаса. Щиты распределения 11 устроены так, что если нагрузка на трансформаторный узел 1 превышает допустимую (например: подключены дополнительные источники к данному узлу 1), то последний автомобиль 6 с нагревательным элементом 3, подключаемый к линиям электропередач 2 через щит распределения 11 не будет подключен (после включения - сразу отключается индивидуальной защитой от перегрузок системы соединения 8, например, выполненного в виде реле-выключателя), исключая, перегрузку всего трансформаторного узла 1 и срабатывания системы аварийного отключения при перегрузках 9, которая обесточивает все линии 2 сразу. При этом вводно-распределительное устройство 10 распределяет токопотребление в зависимости от нагрузки каждой из линий электропередач 2, выравнивая напряжения на каждой из линий электропередач 2. Причем дополнительной системой аварийного отключения при перегрузках
вводно-распределительного устройства 10 при аварийных ситуациях на одной из линий 2 (например, короткое замыкание) отключается только аварийная линия (например, реле выключателем), а при перегрузках на одной из фаз трансформаторного узла 1 (например, короткое замыкание на фазе) - только аварийная фаза (например, реле-выключателем), после чего нагрузка перераспределяется по линиям 2. После нагрева любого из ДВС 5 автомобилей 6 до температуры 80°С он отключается автоматически от линии электропередач 2 (например, реле выключателем, управляемым термодатчиком ДВС 5), при этом автомобиль 6, который не мог быть подключен из-за перегрузки трансформаторного узла 1, посредством соответствующего щита распределения 11 подключают к линии электропередач 2. То есть система аварийного отключения при перегрузках 9 задействуется только при аварийных ситуациях на большинстве щитах распределения 11 и при не срабатывании дополнительной аварийного отключения при перегрузках водно-распределительного устройства 10, что маловероятно.
При необходимости обслуживания более сорока автомобилей 6 для нагрева их ДВС 5, необходимо будет задействовать дополнительный трансформаторный узел 6 или трансформаторные узлы 1 так, чтобы на каждый трансформаторный узел 1 приходилось не более сорока автомобилей 6.
Предлагаемая конструкция устройства предпускового группового нагрева ДВС позволяет практически исключить полное отключение всего устройства за счет введения дополнительной защиты от аварийных ситуаций на всех участках устройства и/или от перегрузок и более эффективно (на 25-40%) использовать электроэнергию за счет более равномерного распределения токопотребления в зависимости от нагрузок на линиях электропередач.