ВЫХЛОПНОЙ КОЛЛЕКТОР СУДОВОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к судовому двигателестроению, а конкретно к выхлопному коллектору судового двигателя. Полезная модель может быть использована в конструкциях двигателей внутреннего сгорания, которые предназначены для водных судов, в частности, для маломерных судов, таких как катера, моторные яхты, мотоботы.
Известен выхлопной коллектор судового двигателя, включающий входные патрубки, соединяемые с головкой блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания, полости которых сопрягаются с выходным патрубком. Выхлопной коллектор выполнен литым с системой каналов охлаждения (рубашкой охлаждения) в теле материала выхлопного коллектора в зоне входных патрубков для их охлаждения за счет обеспечения протока воды через указанную систему каналов охлаждения, которая связана с аналогичными каналами системы охлаждения головки блока цилиндров (CN 201106466 Y, MПK F01N 3/04, 2008).
Известное решение, как отмечено выше, реализуется с использованием технологий литья, причем для формирования системы каналов охлаждения используются выбиваемые под воздействием вибрации модели внутренних каналов охлаждения, что не гарантирует во всех случаях надежное получение каналов, поскольку модели внутренних каналов могут разрушаться в процессе литья.
Вместе с тем, в настоящее время приобрело широкое распространение использование высоколегированных сталей, которые, в частности, отличаются хорошей жаропрочностью. Широкая номенклатура листов, профилей, в том числе труб из нержавеющих сталей при относительно незначительной стоимости делает привлекательной возможность изготовления отдельных деталей двигателей внутреннего сгорания из таких материалов с использованием операций штамповки, гибки, резки, сварки, которые менее затратны не только с точки зрения трудоемкости, но и с точки зрения такого важного в настоящее время экологического аспекта, поскольку централизованное изготовление листов и профилей из легированных сталей наносит меньший экологический вред, чем технологии литья в формы на множестве локально разбросанных производств.
Технический результат, на достижение которого направлена настоящая полезная модель, заключается в создании технологичной конструкции выхлопного коллектора судового двигателя, которая может быть изготовлена из труб и листов из металла, преимущественно из нержавеющей стали, с использованием технологических операций резки, гибки, штамповки, сварки. При этом обязательным условием, предъявляемым к выхлопному коллектору судового двигателя внутреннего сгорания, является наличие эффективной системы индивидуального жидкостного охлаждения входных патрубков, поскольку воздушного охлаждения входных патрубков выхлопного коллектора в условиях водного судна обеспечить нельзя.
Достижение указанных технических результатов обеспечивает выхлопной коллектор судового двигателя, содержащий входные патрубки, соединенные с выходным патрубком, у которого каждый входной патрубок имеет индивидуальный кожух охлаждения, стенки которого образованы элементами, соединенными в замкнутое сечение сваркой вдоль оси входного патрубка.
Как правило, каждый индивидуальный кожух охлаждения с двух противоположных в продольном направлении сторон содержит сообщающиеся с внутренней полостью штуцеры для подачи и отвода охлаждающей жидкости. Элементы кожуха могут быть изготовлены холодным деформированием листового материала.
Реализация этой конструкции, обеспечивающей возможность эффективного охлаждение входных патрубков, позволяет использовать стальные трубы и листы для изготовления заготовок изделия с использованием операций резки, гибки, штамповки, соединение которых осуществляется сваркой.
Возможность осуществления полезной модели показана на конкретном примере, проиллюстрированном на чертежах.
На фиг.1 показан выхлопной коллектор судового четырехцилиндрового двигателя внутреннего сгорания с четырьмя входными патрубками, общий вид спереди, а на фиг.2 - вид сбоку.
На фиг.3 показан продольный разрез входного патрубка с установленным кожухом. На фиг.4 представлено поперечное сечение входного патрубка, который охватывает кожух системы охлаждения, состоящий из двух продольно соединенных элементов.
На фиг.5 представлена фотография готового выхлопного коллектора судового четырехцилиндрового двигателя внутреннего сгорания.
Выхлопной коллектор судового двигателя состоит из входных патрубков 1, соединенных с выходным патрубком 2 с сопряжением полостей. Входные патрубки 1 имеют изогнутую, Г-образную форму.
Каждый входной патрубок 1 имеет индивидуальный кожух 3, стенки которого образованы элементами 4 и 5 (фиг.1, фиг.4), соединенными в замкнутое сечение сваркой вдоль оси входного патрубка 1.
Между внутренней поверхностью элементов 4 и 5 кожуха 3 и наружной поверхностью входного патрубка 1, расположенных с постоянным по длине входного патрубка 1 и вокруг него зазором, образована герметичная внутренняя полость 6 (фиг.3, фиг.4).
На каждом кожухе 3 с противоположных в продольном направлении сторон установлены штуцеры 7 и 8, сообщающиеся с полостью 6. Штуцеры 7 и 8 обеспечивают подачу и отвод из полости 6 охлаждающей жидкости, в качестве которой в условиях водного судна используется, как правило, забортная вода. На свободном конце каждого входного патрубка 1 установлен фланец 9 для соединения с головкой блока цилиндров судового двигателя.
Элементы 4 и 5 кожуха 3 соединены между собой сваркой, для чего на них предусмотрена отбортовка 10 (фиг.4). Штуцеры 7 и 8 закреплены в отверстиях 11 (фиг.4) элементов 4 и 5 кожуха 3 также сваркой.
Со стороны фланца 9 кожух 3 закреплен непосредственно сваркой на входном патрубке 1, для чего кожух 3 выполнен с сужением 12 (фиг.3).
С другой стороны кожух 3 закреплен на входном патрубке 1 через промежуточную деталь 13 (фиг.3) в форме кольца, имеющего П-образное поперечное сечение. Промежуточная деталь 13, соответственно, закреплена сваркой на элементах 4 и 5 кожуха 3 и на входном патрубке 1. Входные патрубки 1 и выходной патрубок 2 соединены между собой также с использованием сварки.
Сварка деталей выхлопного коллектора может осуществляться ручной электродуговой сваркой, в частности с присадкой, или с использованием сварочных автоматов. Конкретный вид сварки определяется в зависимости от используемых сталей. Предпочтительно, когда сварка осуществляется в среде аргона или углекислого газа.
Входные патрубки 1 изготавливаются гибкой из заготовок стальных труб. Выходной патрубок 2 также может быть изготовлен из заготовки стальной трубы с формированием зоны сопряжения с входными патрубками 1 штамповкой или сборкой из отдельных деталей сваркой. Штуцеры 7 и 8 могут изготавливаться из отрезков стальных труб с последующей необходимой токарной обработкой или из прутка на станках токарной группы. Фланцы 9 изготовлены из листовой стали, подвергнуты фрезерной обработке, выполнены отверстия, обработана посадочная поверхность.
Элементы 4 и 5 кожуха 3 изготовлены холодным деформированием листового материала, а именно из стали. Аналогичным образом из листовой стали изготовлена промежуточная деталь 13. Возможно изготовление элементов 4 и 5 кожуха 3 из отрезка трубы, имеющей больший диаметр, чем диаметр трубы, из которой изготавливаются входные патрубки 1. Отрезок трубы, из которой изготавливаются элементы 4 и 5 кожуха 3, вначале сгибается под требуемым углом, а потом разрезается вдоль на элементы 4 и 5 кожуха 3, которые затем свариваются при сборке изделия.
Для изготовления всех деталей выхлопного коллектора описанной конструкции, в том числе иных возможных вариантов конструкции, соответствующих объему правовой охраны, предпочтительно использовать нержавеющую сталь, но могут быть использованы стали иных марок.
Кожух 3 может быть изготовлен из более чем двух продольно соединяемых элементов 4 и 5. Отдельные части кожуха 3 могут соединяться с использованием расположенных между ними продольных вставок П-образного сечения. Такие варианты выполнения позволят использовать разные технологии сварки. Кожух 3 может иметь не только круглое поперечное сечение, но и квадратное или любое иное, что может быть обусловлено использованием той или иной технологии изготовления деталей выхлопного коллектора, их сборки или зависеть от параметров судового двигателя внутреннего сгорания, его конструкции, конструкции систем подвода и отвода охлаждающей жидкости, конфигурации системы выхлопа водного судна в целом. Продольные элементы 4 и 5 кожуха 3 также могут состоять из отдельных деталей, соединяемых поперечно встык. Деталь, аналогичная промежуточной детали 13, может быть расположена и с другой стороны кожуха 3. Кожух 3 может быть закреплен и без промежуточной детали 13, то есть кожух 3 может быть закреплен на входном патрубке 1 непосредственно и/или через промежуточную деталь 13.
Конструкция выхлопного коллектора может быть спроектирована с обеспечением унификации конструкции кожухов 3 для всех входных патрубков 1 выхлопного коллектора.