ПРЕДПУСКОВОЙ ПОДОГРЕВАТЕЛЬ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к двигателестроению, в частности к предпусковым подогревателям дизельных двигателей и двигателей внутреннего сгорания и предназначена для использования на транспортном средстве для тепловой подготовки двигателя в условиях низких температур.
Известны предпусковые подогреватели двигателей внутреннего сгорания, в которых происходит подогрев охлаждающей жидкости за счет теплоты сгорания топлива, содержащие котел - теплообменник, горелочное устройство, водяной и топливный насос, вентилятор и блок управления (а.с. СССР №1035270, F 02 N 17/02, 1983, БИ №30; патент №465800, F 02 N 17/04, 1973, БИ №12, 75).
Известен предпусковой подогреватель для тепловой подготовки двигателя (Пуск автомобильных двигателей. - М.: Транспорт, 1979, с.38-54), содержащий рекуперативный теплообменник, горелку, электромагнитный топливный клапан с форсункой и электронагревателем топлива, насосный агрегат с электродвигателем, вентилятором, жидкостным и топливным насосами, системы электроискрового розжига топливной смеси и дистанционного управления подогревателем. Котел-теплообменник подогревателя имеет две рубашки охлаждения, соединенные между собой окнами для прохода охлаждающей жидкости и газоход с разворотом на 180°. Известная конструкция характеризуется низкой эффективностью, так как охлаждающая жидкость, поступая во внутреннюю рубашку через окна, образует зоны застоя и вскипает, в результате чего ухудшается теплообмен. Увеличение вязкости жидкого топлива при низких температурах ухудшает распыл, что обуславливает низкую полноту сгорания. Совокупность этих факторов не дает возможность получить высокий КПД устройства.
В продуктах сгорания жидкого топлива образуются альдегиды, сажа и другие вещества, вредные для человека и окружающей среды.
Известен предпусковой подогреватель (патент РФ №2168651 МПК 7 F 02 N 17/04, опубл. 2001.06.10), содержащий котел для подогрева жидкости, камеру сгорания с выпускным патрубком, горелку с топливопроводом, запорный топливный вентиль, горелка выполнена в виде цилиндрической трубы, в которой размещен испаритель из металлического губчатого материала и предусматривает ее работу, как на газовом, так и на жидком топливах. Горелка снабжена пусковым устройством, содержащим испаритель жидкого топлива и воспламенитель соответственно с массовым и изолированным электродом для образования искрового разряда между ними, причем роль испарителя выполняет металлический губчатый материал. Изобретение обеспечивает повышение эффективности действия подогревателя путем увеличения полноты сгорания топлива, стабильности работы системы питания, а также расширение диапазона используемых сортов и видов автомобильных топлив, улучшение эксплуатационных характеристик.
Известен предпусковой подогреватель фирмы «Webasto», (рекламный проспект, Компания ATW, официальный диллер, 123363, г. Москва, Новопоселковая, 6, к.216, офис 701), наиболее близкий к заявляемой полезной модели и принятый за прототип, содержащий горелочный блок, топливоподающую систему, включающую насос, электромагнитный клапан, форсунку, систему электроискрового розжига топливной смеси и систему управления подогревателем, котел с наружной жидкостной рубашкой и жаровой трубой с открытым выходным торцем, образующей внутренний прямой и охватывающий ее кольцевой газовый канал с поворотом на 180°, в котором расположены ребра для интенсификации теплообмена. Наружная жидкостная рубашка котла имеет патрубки ввода нагреваемой и вывода нагретой жидкости, а кольцевой газовый канал имеет патрубок вывода продуктов сгорания. В данной конструкции котел подогревателя имеет
значительные габариты из-за недостаточно интенсивного теплообмена, кроме того, подогреватель характеризуется не достаточно высокой полнотой сгорания топлива и высоким содержанием вредных веществ в продуктах сгорания.
Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание простой и высокоэффективной конструкции предпускового подогревателя.
Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в уменьшении габаритов подогревателя за счет более компактной конструкции и за счет интенсификации теплоотдачи от продуктов сгорания в стенку, что повышает эффективность и надежность работы устройства.
Технический результат достигается тем, что в предпусковом подогревателе (вариант 1), содержащем горелочный блок, котел с наружной жидкостной рубашкой и жаровой трубой с открытым выходным торцем, образующей с внутренней стенкой наружной жидкостной рубашки котла кольцевой газовый канал с патрубком вывода продуктов сгорания, наружная жидкостная рубашка имеет патрубок ввода нагреваемой жидкости, новым является то, что котел имеет внутреннюю жидкостную рубашку, расположенную в кольцевом газовом канале, выполненную в виде спиралевидного коллектора охватывающего жаровую трубу, вход которого сообщен с наружной жидкостной рубашкой, а на выходе расположен патрубок вывода нагретой жидкости, при этом патрубок ввода нагреваемой жидкости в наружную жидкостную рубашку и патрубок вывода нагретой жидкости из спиралевидного коллектора расположены со стороны днища котла, а вход спиралевидного коллектора сообщен с наружной жидкостной рубашкой в передней части котла.
Технический результат достигается тем, что в предпусковом подогревателе (вариант 2), содержащем горелочный блок, котел с наружной жидкостной рубашкой и жаровой трубой с открытым выходным торцем,
образующей с внутренней стенкой наружной жидкостной рубашки кольцевой газовый канал с патрубком вывода продуктов сгорания, наружная жидкостная рубашка имеет патрубки ввода нагреваемой жидкости и вывода нагретой жидкости, новым является то, что котел имеет внутреннюю жидкостную рубашку, расположенную в кольцевом газовом канале, выполненную в виде спиралевидного коллектора охватывающего жаровую трубу, вход и выход которого сообщен с наружной жидкостной рубашкой, при этом патрубок ввода нагреваемой жидкости в наружную жидкостную рубашку расположен со стороны днища котла, патрубок вывода нагретой жидкости из нее расположен в передней части котла, вход спиралевидного коллектора сообщен с наружной жидкостной рубашкой со стороны днища котла, а выход - со стороны его передней части.
В первом и во втором вариантах в полости наружной жидкостной рубашки расположены ребра, образующие винтовой канал.
Сущность полезной модели поясняется на фиг.1 и фиг 2.
Фиг.1 - предпусковой подогреватель (вариант 1).
Фиг.2 - предпусковой подогреватель (вариант 2).
Здесь: 1 - горелочный блок; 2 - нагнетатель воздуха; 3 - котел; 4 - наружная жидкостная рубашка котла; 5 - внутренняя жидкостная рубашка (спиралевидный коллектор); 6 - жаровая труба; 7 - кольцевой газовый канал; 8 - патрубок вывода продуктов сгорания; 9 - патрубок ввода нагреваемой жидкости в наружную жидкостную рубашку; 10 - патрубок вывода нагретой жидкости из подогревателя; 11 - вход спиралевидного коллектора; 12 - выход спиралевидного коллектора в наружную жидкостную рубашку 4 (вариант 2); 13 - ребра в наружной жидкостной рубашке 4; 14 - канал подвода топлива; 15 - свеча зажигания; 16 - камера сгорания; 17 - испарительный элемент.
Предпусковой подогреватель содержит горелочный блок 1, нагнетатель воздуха 2, котел 3 с наружной 4 и внутренней 5 (спиралевидный коллектор) жидкостными рубашками и жаровой трубой 6 с открытым выходным торцем,
при этом жаровая труба 6 образует внутренний прямой газовый канал, а ее наружная стенка образует с внутренней стенкой наружной жидкостной рубашки 4 кольцевой газовый канал 7 с поворотом потока газа на 180°. В кольцевом канале 7 имеется патрубок 8 вывода продуктов сгорания. Внутренняя жидкостная рубашка расположена в кольцевом газовом канале 7, выполнена в виде спиралевидного коллектора 5 охватывающего жаровую трубу 6.
Наружная жидкостная рубашка 4 имеет в днище котла 3 патрубок 9 ввода нагреваемой жидкости, а в ее полости расположены ребра 13, образующие винтовой канал (по первому и по второму вариантам).
По первому варианту вход 11 спиралевидного коллектора 5 сообщен с наружной жидкостной рубашкой 4 в передней части котла 3, а патрубок 10 вывода нагретой жидкости из подогревателя через спиралевидный коллектор 5 - со стороны днища котла 3.
По второму варианту вход 11 и выход 12 спиралевидного коллектора 5 сообщены с наружной жидкостной рубашкой 4, соответственно, со стороны днища котла 3 и со стороны его передней части, при этом патрубок 10 вывода нагретой жидкости из подогревателя через наружную жидкостную рубашку 4 расположен в передней части котла 3.
Горелочный блок 1 предусматривает работу, как на газовом, так и на жидком топливах для чего снабжается дополнительным набором сопл для работы на различных топливах. На (фиг.1, фиг.2) показан горелочный блок, работающий на жидком топливе, который имеет, например, канал подвода топлива 14, источник зажигания (свеча зажигания) 15, камеру сгорания 16, испарительный элемент 17.
Работает предпусковой подогреватель следующим образом.
При приведении подогревателя в действие подается напряжение питания на электромагнитный топливный клапан (на фиг. не показано) подключенный к свече зажигания 15, включаются топливный насос и насос для прокачки жидкости-теплоносителя (на фиг не показано). Топливо от
насоса подается по каналу 14 к испарительному элементу 17 и из него в испаренном виде поступает в камеру сгорания 16, куда подается воздух от нагнетателя 2. От свечи зажигания 15 топливовоздушная смесь воспламеняется и после установившегося режима она отключается. Продукты сгорания поступают в жаровую трубу 6 с открытым выходным торцем, расположенную во внутренней полости котла 3, поворачиваются на 180° и поступают в кольцевой газовый канал 7, образованный наружной стенкой жаровой трубы 6 и внутренней стенкой наружной жидкостной рубашки 4, одновременно нагревая жидкость, протекающую в наружной жидкостной рубашке и в спиралевидном коллекторе 5, после чего через патрубок 8 удаляются, или направляются под масляный картер двигателя и нагревают в нем масло.
Нагреваемая жидкость подводится в наружную жидкостную рубашку 4 через патрубок 9 расположенный в днище котла 3, и поступает на вход 11 спиралевидного коллектора 5 сообщенный с наружной жидкостной рубашкой 4 со стороны передней части котла 3 (первый вариант). Вывод нагретой жидкости из подогревателя через спиралевидный коллектор 5 осуществляется через патрубок 10 расположенный со стороны днища котла 3. Таким образом, по первому варианту направление течения жидкости в спиралевидном коллекторе 5 противоположно направлению движения жидкости в наружной жидкостной рубашке 4 и направлению движения продуктов сгорания в кольцевом газовом канале 7.
По второму варианту нагреваемая жидкость подводится в наружную жидкостную рубашку 4 через патрубок 9 расположенный со стороны днища котла 3, и поступает на вход 11 спиралевидного коллектора 5 сообщенный с наружной жидкостной рубашкой со стороны днища котла 1. Нагреваемая жидкость разделяется на два потока, один из которых проходит по наружной жидкостной рубашке 4, а второй по спиралевидному коллектору 5. Выход 12 из спиралевидного коллектора 5 соединен с наружной жидкостной рубашкой 4 со стороны передней части котла 3, где потоки соединяются и выходят из
наружной жидкостной рубашки 4 через патрубок 10 вывода нагретой жидкости из подогревателя (фиг.2).
Таким образом, по второму варианту направление течения жидкости в спиралевидном коллекторе 5 совпадает с направлением движения жидкости в наружной жидкостной рубашке 4 и с направлением движения продуктов сгорания в кольцевом газовом канале 7.
В спиралевидном коллекторе 5 осуществляется дополнительный нагрев охлаждающей жидкости и одновременно он выполняет роль турбулизатора продуктов сгорания проходящих по кольцевому газовому каналу 7, что повышает интенсивность теплоотдачи продуктов сгорания в стенки наружной жидкостной рубашки 4.
Нагретая охлаждающая жидкость поступает в блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания.
При нагреве жидкости до заданной температуры по сигналу датчика температуры жидкости (на фиг не показано) предпусковой подогреватель отключается автоматически либо вручную с пульта управления подогревателем.
Конструкция предлагаемого предпускового подогревателя компактна, имеет небольшие габариты, обеспечивает высокую теплоотдачу продуктов сгорания, устойчивую и экономичную работу агрегата, высокую надежность и эффективность подогрева.