ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ДВУХДИЗЕЛЬНОГО ТЕПЛОВОЗА И УСТАНОВКА ЕЕ ОБОРУДОВАНИЯ

Полезная модель относится к железнодорожному транспорту, преимущественно к двухдизельным тепловозам и двухдизельным секциям двух- и многосекционных тепловозов.
В топливных системах тепловозов наиболее чувствительным и ответственным звеном, влияющим на их безотказную работу, являются топливоподкачивающие агрегаты (топливоподкачивающие помпы), обеспечивающие подачу топлива из топливных баков к топливным насосам высокого давления, расположенным на дизеле. В связи с этим на ряде тепловозов, прежде всего односекционных с одним дизелем, устанавливали параллельно по два топливоподкачивающих агрегата, один из которых являлся резервным, на некоторых дизелях устанавливали дополнительно топливоподкачивающий насос, включенный в топливную систему последовательно, или топливоподкачивающий насос с ручным приводом, используемый в аварийных случаях.
Запуск непрогретого дизеля, особенно в зимнее время, снижает его моторесурс и безотказность, надежность топливопроводов из-за температурных деформаций и выделения топливом парафинистых веществ, загрязняющих фильтры, повышает расход топлива. В связи с этим, на тепловозах устанавливают различные устройства и системы для предпускового подогрева дизелей (подогреватели) и поддержания оптимальной температуры воды и масла дизелей при их длительной остановке в ожидании работы тепловозами.
Известен модернизированный двухдизельный тепловоз ЧМЭ3-4342 с капотным кузовом, топливная система которого включает один на два дизеля топливоподкачивающий агрегат, забирающий топливо из подвешенного к несущей раме тепловоза топливного бака через фильтр грубой очистки, размещенный под боковой площадкой тепловоза, четыре топливоподогревателя - по одному с каждой стороны дизеля, фильтры тонкой очистки топлива, размещенные на дизеле, (см. журнал «Локомотив», 2010 г, №1, стр.37-38 «Два дизеля для тепловоза ЧМЭ3»).
Недостатком такого устройства являются наличие единственного топливоподкачивающего насоса на два дизеля (недостаточная степень надежности), расположение фильтра грубой очистки топлива под рамой тепловоза (холодная зона), отсутствие подогревателей жидкостей дизелей для предпускового подогрева.
Наиболее близким техническим решением, взятым за прототип, является топливная система двухдизельной секции двухсекционного тепловоза ТГ102 с кузовом вагонного типа, содержащая подвешенный к раме тепловоза топливный бак, топливоподкачивающий агрегат (топливоподкачивающую помпу), общий на два дизеля для одновременной постоянной подпитки топливного насоса высокого давления (ТНВД) каждого дизеля, фильтр грубой очистки топлива, общий на два дизеля, и фильтры тонкой очистки, отдельные для каждого дизеля, один на два дизеля топливоподогреватель (подогреватель топлива) и закрепленный на несущей раме котел подогрева воды (подогреватель), насос топливный для подачи с необходимым давлением топлива в котел подогрева воды, топливопровод основного контура, подсоединенный к топливному оборудованию в последовательности: топливный бак-фильтр грубой очистки - топливоподкачивающий агрегат - разветвление на фильтры тонкой очистки каждого дизеля - ТНВД дизеля - сливной топливопровод отсечного топлива - трехходовой кран - общий сливной трубопровод - топливный бак, топливопровод контура подогрева (прогрева) топлива, подсоединенный в последовательности: трехходовой кран на сливном трубопроводе основного контура - топливоподогреватель (подогреватель топлива) - общий сливной трубопровод - топливный бак и параллельно топливоподогревателю, через топливный насос-котел подогрева воды (подогреватель). При этом нагнетательный и сливной топливопроводы основного контура соединены патрубком с предохранительным клапаном для перепуска топлива при повышенном давлении, на нагнетательном трубопроводе установлены манометр и кран выпуска воздуха, а на топливопроводе к котлу подогрева воды - вентиль. Все топливное оборудование, исключая топливный бак, размещено в подкузовном дизельном помещении. (см. «ТепловозТГ102», Трансжелдориздат, 1962 г, стр.27-30).
Недостатком такого устройства является недостаточная степень надежности топливной системы из-за применения одного, постоянно работающего топливоподкачивающего агрегата (и при одном отключенном дизеле), применение ненадежного и неэффективного в эксплуатации котла подогрева воды дизеля, отсутствие расходного бака топлива, дополнительная проводка топливопроводов в поперечном к продольной оси тепловоза направлении, связанная с забором топлива на одной стороне топливного бака, недостаточный прогрев топлива одним топливоподогревателем при низких температурах воздуха.
Известен, взятый за прототип, топливный бак котла обогрева (котла подогрева), закрепленный на верхней части боковой стенки капотного кузова тепловозов ТГМ3А и ТГМ3Б, являющийся расходным баком, наполняемым топливом при работающем топливоподкачивающем агрегате и открытом кранике на входном трубопроводе в расходный бак. (см. «Устройство тепловозов ТГМ3А и ТГМ3Б», под общей редакцией A.M.Хрычикова, Транспорт, 1971 г, стр.3-5, 74)
Недостатком данного технического решения является невозможность установки под расходным баком определенного оборудования из-за необходимости соблюдения правил противопожарной безопасности, например, современных подогревателей.
Техническим результатом полезной модели является создание для двухдизельного тепловоза топливной системы с повышенной степенью эксплуатационной надежности и противопожарной безопасности, рациональное расположение трубопроводов, расходных топливных баков и подогревателей, улучшающее обслуживание и ремонт оборудования тепловоза, максимальная унификация топливных систем.
Технический результат достигается тем, что топливная система двухдизельного тепловоза и установка ее оборудования, содержащая топливный бак, закрепленный под несущей рамой, всасывающий, нагнетательный, сливные и перепускной с предохранительным клапаном трубопроводы, топливоподкачивающий агрегат, топливоподогреватель, фильтры грубой и тонкой очистки топлива, расходный топливный бак, подогреватель, выполнена в виде двух независимых идентичных, запитывающихся с разных от продольной оси тепловоза сторон топливного бака, топливных систем, каждая из которых снабжена собственными топливоподкачивающим насосом, фильтром грубой очистки топлива, перепускным трубопроводом с предохранительным клапаном, топливоподогревателем, расходным топливным баком, подогревателями воды и масла дизеля, при этом расходный топливный бак, включающий смещенные к продольной оси тепловоза стойки и расположенное на противоположной стороне бака в верхней его части ушко, установлен на несущей раме и прикреплен к ней и ушком к боковой стенке кузова, подогреватели воды и масла дизеля размещены на обособленных, прикрепленных к боковой стенке кузова, кронштейнах, разнесенных по высоте. Кроме того, боковое крепление расходного топливного бака и крепление кронштейнов для размещения подогревателей воды и масла дизеля выполнены на вертикальных соседних стойках капотного кузова, при этом смежные боковые стороны кронштейнов подогревателей закреплены на одной общей стойке боковой стенки кузова, кроме того, расходные топливные баки и подогреватели размещены в капотном кузове по одной стороне, ближайшей к двери кабины машиниста, кроме того, нагнетательные трубопроводы соединены трубопроводом с закрытым краном.
Предполагаемое устройство топливной системы двухдизельного тепловоза и установки ее оборудования представлено на чертежах, где:
фиг.1 изображена схема топливной системы двухдизельного тепловоза;
на фиг.2 изображена установка топливного оборудования на тепловозе, общий вид;
на фиг.3 изображен вид А на фиг.2;
на фиг.4 изображена выноска Б на фиг.3;
на фиг.5 изображен вид В на фиг.2.
Топливная система двухдизельного тепловоза и установка ее оборудования состоит из двух независимых идентичных топливных систем 1 и 2 с общим топливным баком 3 (фиг.1 и 2), закрепленном под несущей рамой 4 (фиг.2), а каждая из двух систем состоит из топливоподкачивающего агрегата 5 (фиг.1-2), фильтра грубой очистки 6, фильтров тонкой очистки 7 с краником 8, топливоподогревателя 9, топливного насоса высокого давления (ТНВД) - 10, установленного на дизеле 11, расходного топливного бака 12 со стойками 13 и ушком 14 (фиг.2-4), подогревателя воды 15 дизеля и подогревателя масла 16 дизеля (фиг.2-3, 5), установленных на кронштейнах 17, прикрепленных к стойкам 18 боковой стенки 19, ближайшей к двери 20 кабины машиниста 21 капотного кузова 22, всасывающего трубопровода 23 (фиг.1), нагнетательного трубопровода 24 с трехходовым краном 25, перепускного трубопровода 26 с предохранительным клапаном 27, сливного трубопровода 28 с отсечным (перепускным) клапаном 29, сливного трубопровода 30 для слива просачивающегося топлива, сливного трубопровода 31 для удаления воздухотопливной смеси, трубопровода 32 общего слива, сливного трубопровода 33 с краном 34, нагнетательного трубопровода 35, всасывающих трубопроводов 36 и 37, трубопровода 38 с краном 39, манометра 40.
Топливная система двухдизельного тепловоза работает следующим образом:
В режиме запуска дизелей 11 в холодное время включаются топливоподогреватель воды 15 дизеля и подогреватель масла 16 дизеля, индивидуальные для каждого дизеля, и засасывают топливо из расходного топливного бака 12, которое, сгорая в топливоподогревателях, подогревает соответственно циркулирующие воду и масло дизеля до температур, позволяющих запуск дизеля. При отсутствии топлива в расходном топливном баке 12 предварительно его заполняют топливом из основного топливного бака 3, повернув трехходовой кран 25 и включив топливоподкачивающий агрегат 5. Топливо из топливного бака 3 по всасывающему трубопроводу 23 через фильтр грубой очистки 6 всасывается топливоподкачивающим агрегатом 5 и нагнетается через трехходовой кран 25 по нагнетательному трубопроводу 35 в расходный топливный бак 12. После наполнения расходного топливного бака 12 топливом трехходовой кран 25 поворачивается в исходное положение. Топливоподкачивающий агрегат 5 выключается.
После прогрева дизеля 11 производят его пуск, включив топливоподкачивающий агрегат 5. Топливо из топливного бака 3 по всасывающему трубопроводу 23 через фильтр грубой очистки 6 всасывается топливоподкачивающим агрегатом 5 и подается по нагнетательному трубопроводу 24 через трехходовой кран 25 и фильтры тонкой очистки 7 к топливному насосу высокого давления 10, из которого часть топлива идет на впрыск в дизеле 11, а часть топлива через отсечной (перепускной) клапан 29 по сливному трубопроводу 28 поступает в топливоподогреватель 9, где подогревается, и из него далее по трубопроводу 32 общего слива - в топливный бак 3. Просачивающееся в топливной аппаратуре топливо сливается по сливному трубопроводу 30 непосредственно в топливный бак 3. Воздух и воздухотопливная смесь из нагнетательного трубопровода 24 выпускается через краник 8 на фильтрах тонкой очистки 7 по сливному трубопроводу 31 в трубопровод 32 общего слива и далее в топливный бак 3.
При повышении давления в нагнетательном трубопроводе 24 сверх допустимого значения открывается предохранительный клапан 27 и топливо через него поступает в перепускной трубопровод 26 и далее по трубопроводу 32 общего слива в топливный бак 3. При понижении давления в нагнетательном трубопроводе 24 ниже допустимого значения отсечной (перепускной) клапан 29 закрывается и топливо поступает только на ТНВД 10.
Слив топлива из расходного топливного бака 12 производится по сливным трубопроводам 33 и 30 в основной топливный бак 3 при открытом кране 34.
Манометр 40 обеспечивает визуальный контроль давления топлива.
В аварийной ситуации при выходе из строя одного из топливоподкачивающих агрегатов открывается кран 39 на трубопроводе 38 и оба дизеля (или любой один из них - в зависимости от нагрузки) работают по временной схеме, что еще дополнительно повышает степень надежности работы тепловоза, его живучесть.
Введение независимых систем для каждого дизеля обеспечивает более высокую степень надежности топливной системы за счет меньшего времени работы топливоподкачивающих агрегатов, возможности компьютерного управления ими в зависимости от наработки и технического состояния, индивидуальные топливоподогреватели обеспечивают лучший подогрев топлива и в топливном баке, и в нагнетательном трубопроводе, что в зимнее время предупреждает выделение парафинистых веществ в топливной системе из топлива и значительно повышает надежность ее работы.
Установка расходного топливного бака на сдвинутых к продольной оси тепловоза стойках обеспечивает необходимое пространство для прокладки трубопроводов различных систем тепловоза и их демонтажа при ремонте. Компактная установка расходного топливного бака и подогревателей позволяет более рационально использовать подкузовное пространство, сократить коммуникации, обеспечить оперативный доступ от ближайшей двери кабины машиниста.