ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА ОТОПЛЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
VEHICLE EXTRA HEATER SYSTEM

СВЯЗАННЫЕ ЗАЯВКИ
Данная заявка пользуется преимуществом заявки №11/620,682 от 7 января 2007 года на получение патента США, ссылкой включенной в данную заявку и составляющей с ней единое целое.
ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Данное изобретение в целом относится к области тепловых генераторов, а в частности к вспомогательным жидкостным системам отопления для дополнительного обогрева пассажирских салонов самоходных транспортных средств.
ИСХОДНЫЕ ПРЕДПОСЫЛКИ
Традиционные самоходные транспортные средства типично включают систему отопления для подачи теплого воздуха в пассажирский салон транспортного средства. Система отопления включает систему регулирования, позволяющую оператору транспортного средства регулировать количество и/или температуру воздуха, подаваемого в пассажирский салон таким образом, чтобы достичь желаемой температуры воздуха в его пределах. В качестве источника тепла для подогрева воздуха, подаваемого в пассажирский салон, обычно используется охлаждающая жидкость из системы охлаждения двигателя транспортного средства.
Система отопления обычно включает теплообменник, имеющий жидкостное соединение с системой охлаждения двигателя транспортного средства. Горячая охлаждающая жидкость из системы охлаждения двигателя проходит через теплообменник, где отдает тепло подаваемому через систему отопления потоку холодного воздуха. Тепловая энергия, переданная от горячей охлаждающей жидкости подаваемому холодному воздуху, приводит к повышению его температуры. Нагретый воздух выпускается в пассажирский салон для подогрева внутреннего пространства транспортного средства до желаемой температуры.
Система охлаждения двигателя транспортного средства обеспечивает удобный источник тепла для отопления пассажирского салона транспортного средства. Один недостаток использования жидкости, охлаждающей двигатель, в качестве источника тепла состоит, однако, в том, что обычно имеется значительное запаздывание между первым запуском двигателя и началом подачи системой отопления воздуха предпочитаемой температуры. Это особенно верно, когда транспортное средство применяется в условиях очень холодной окружающей среды или не используется в течение некоторого времени. Причиной запаздывания является то, что в момент первого запуска двигателя охлаждающая жидкость имеет, по существу, ту же температуру, что и воздух, подаваемый через систему отопления в пассажирский салон. По мере того как двигатель продолжает работать, порция тепла, порожденная в качестве побочного продукта сжигания в цилиндрах двигателя смеси топлива и воздуха, передается охлаждающей жидкости, тем самым вызывая повышение ее температуры. Поскольку температура воздуха, выпускаемого из системы отопления, является функцией температуры охлаждающей жидкости, проходящей через теплообменник, система отопления будет производить пропорционально меньше тепла, пока охлаждающая жидкость нагревается, чем тогда, когда охлаждающая жидкость имеет предпочтительную рабочую температуру. Следовательно, может существовать длительный период времени между тем моментом, когда двигатель впервые запущен, и тем, когда система отопления начинает производить воздух приемлемого температурного уровня. Время, необходимое для этого, будет варьироваться в зависимости от различных факторов, включая начальную температуру охлаждающей жидкости и начальную температуру нагреваемого воздуха. Является предпочтительным, чтобы температура охлаждающей жидкости достигала рабочей температуры как можно быстрее.
Другим потенциальным ограничением использования жидкости, охлаждающей двигатель, в качестве источника тепла для системы отопления транспортного средства является то, что при некоторых условиях и режимах работы двигатель может не отдавать достаточно тепла охлаждающей жидкости для того, чтобы поток воздуха из системы отопления транспортного средства достиг желаемой температуры. Это может происходить, например, при эксплуатации транспортного средства с очень эффективным двигателем в условиях малой нагрузки или в условиях, когда температура окружающей среды необычно низка. Оба этих условия ограничивают количество тепла, которое необходимо передавать охлаждающей жидкости от двигателя для поддержания его желаемой рабочей температуры. Это приводит к уменьшению тепловой энергии, которая имеется в распоряжении для нагревания потока воздуха, проходящего через систему отопления транспортного средства.
В соответствии с этим, желательно разработать дополнительную систему отопления, способную время от времени обеспечивать добавочное нагревание охлаждающей жидкости двигателя таким образом, чтобы улучшить тепловую эффективность системы отопления пассажирского салона транспортного средства.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Настоящее изобретение становится более понятным из детального описания и сопровождающих чертежей:
Фиг.1 является схематическим изображением традиционной системы охлаждения двигателя и системы отопления пассажирского салона.
Фиг.2 является схематическим изображением дополнительной системы отопления транспортного средства в соответствии с настоящим изобретением, интегрированной с системой охлаждения двигателя и системой отопления, изображенной на фиг.1.
Фиг.3 является схематическим изображением дополнительной системы отопления, включающей золотниковый клапан для регулирования распределения охлаждающей жидкости в системе.
Фиг.4 представляет вид спереди дополнительной системы отопления, использующей золотниковый клапан.
Фиг.5 представляет вид в плане сверху узла распределения жидкости дополнительной системы отопления.
Фиг.6 представляет вид в плане сзади узла распределения жидкости дополнительной системы отопления.
Фиг.7 представляет вид в плане сверху дополнительной системы отопления без узла распределения жидкости.
Фиг.8 представляет вид узла распределения жидкости в сечении вдоль линии 8-8 фиг.6, показывающий золотниковый клапан, установленный в положение обхода.
Фиг.9 представляет частичный поперечный разрез узла распределения жидкости, показанного на фиг.8, с подробным представлением золотникового клапана.
Фиг.10 представляет вид узла распределения жидкости в сечении вдоль линии 8-8 фиг.6, показывающий золотниковый клапан, установленный в специальное положение.
Фиг.11 представляет частичный поперечный разрез узла распределения жидкости, показанного на фиг.10, с подробным представлением золотникового клапана.
Фиг.12 представляет вид узла распределения жидкости в сечении вдоль линии 8-8 фиг.6, показывающий золотниковый клапан в специальном положении с корректировкой.
Фиг.13 представляет частичный поперечный разрез узла распределения жидкости, показанного на фиг.12, с подробным представлением золотникового клапана.
Фиг.14 является боковой вертикальной проекцией золотникового клапана, размещенного в дополнительной системе отопления, показанного в полностью сжатом положении.
Фиг.15 представляет поперечный разрез золотникового клапана на фиг.14, сделанный вдоль сечения 15-15.
Фиг.16 представляет боковую вертикальную проекцию золотникового клапана узла распределения жидкости, показанного в полностью вытянутом положении.
Фиг.17 представляет поперечное сечение 17-17 клапана на фиг.16.
Фиг.18 представляет вид узла распределения жидкости в поперечном сечении 18-18 фиг.5.
Фиг.19 представляет вид узла распределения жидкости в поперечном сечении 19-19 фиг.5.
Фиг.20 представляет собой схематическое изображение дополнительной системы отопления, включающей узел распределения жидкости с двойным контрольным клапаном для регулирования распределения охлаждающей жидкости в системе.
Фиг.21 представляет вид спереди дополнительной системы отопления, включающей узел распределения жидкости с двойным контрольным клапаном.
Фиг.22 представляет вид сзади дополнительной системы отопления, включающей узел распределения жидкости с двойным контрольным клапаном.
Фиг.23 представляет вид сзади разложенного на детали изображения узла распределения жидкости с двойным контрольным клапаном.
Фиг.24 представляет вид спереди частично разложенного на детали изображения узла распределения жидкости с двойным контрольным клапаном.
Фиг.25 представляет вид сверху в вертикальной проекции дополнительной системы отопления без узла распределения жидкости с двойным контрольным клапаном.
Фиг.26 представляет вид сверху в вертикальной проекции узла распределения жидкости с двойным контрольным клапаном отдельно от дополнительной системы отопления.
Фиг.27 представляет вид узла распределения жидкости с двойным контрольным клапаном в разрезе по сечению 27-27.
Фиг.28 представляет вид узла распределения жидкости с двойным контрольным клапаном в разрезе по сечению 28-28, показывающий контрольный клапан в специальном положении.
Фиг.29 представляет вид узла распределения жидкости с двойным контрольным клапаном в разрезе по сечению 28-28, показывающий контрольный клапан в положении обхода.
Фиг.30 представляет вид узла распределения жидкости с двойным контрольным клапаном в разрезе по сечению 30-30, показывающий контрольный клапан в специальном положении.
Фиг.31 представляет вид узла распределения жидкости с двойным контрольным клапаном в разрезе по сечению 30-30, показывающий контрольный клапан в положении обхода.
Фиг.32 представляет вид разреза предохранительного клапана дополнительной системы отопления.
Фиг.33 представляет вид разреза предохранительного клапана согласно фиг.31, включающего далее калиброванный проход.
Фиг.34 представляет схематическое изображение дополнительной системы отопления, использующей золотниковый клапан и имеющей ввод, соединенный с водяной помпой транспортного средства.
Фиг.35 представляет схематическое изображение дополнительной системы отопления, использующей узел распределения жидкости с двойным контрольным клапаном и имеющей ввод, соединенный с водяной помпой транспортного средства.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ РЕАЛИЗАЦИЙ
Последующее описание предпочтительных реализаций изобретения является по существу только иллюстративным и никоим образом не имеет целью ограничить изобретение, его применимость или использование.
Как показано на фиг.1, традиционная система 40 охлаждения транспортного средства для регулирования рабочей температуры двигателя 42 может включать водяную помпу 44, которая прокачивает охлаждающую жидкость 46 через двигатель 42. Охлаждающая жидкость 46 поглощает тепло, производимое двигателем 42 в качестве побочного продукта сжигания смеси топлива и воздуха в цилиндрах 48 двигателя 42 для производства механической работы, потребной для движения транспортного средства. Двигатель 42 включает вспомогательный привод 50 для обеспечения энергией различных вспомогательных устройств транспортного средства, таких как генератор, компрессор кондиционера и водяная помпа 44. Вспомогательный привод 50 соединен с коленчатым валом 52 двигателя 42. Водяная помпа 44 соединяется со вспомогательным приводом 50 посредством приводного ремня 54, который входит в контакт со шкивом 56 водяной помпы 54. Тепло от двигателя 42 передается охлаждающей жидкости 46 по мере ее циркуляции через каналы, проделанные в рубашке блока цилиндров 58 двигателя. Охлаждающая жидкость 46 выпускается из двигателя 42 через выпускной канал 60 двигателя и, в зависимости от ее температуры, направляется или к водяной помпе 44 через канал подвода 62 водяной помпы, или к радиатору 64 через канал подвода радиатора 66.
Термостат 65 регулирует распределение охлаждающей жидкости 46 между каналом подвода 62 водяной помпы и каналом подвода радиатора 66. Термостат 65 может включать термически активируемый клапан 68, который автоматически устанавливает площадь протока термостата в зависимости от изменения температуры охлаждающей жидкости 46, выходящей из двигателя 42 через выпускной канал 60. Термостат 65 может быть откалиброван так, чтобы начинать открываться при желаемой температуре охлаждающей жидкости. Термостат 65 может закрываться при температуре охлаждающей жидкости ниже откалиброванного значения температуры с тем, чтобы предотвратить проход охлаждающей жидкости 46 к радиатору 64 через канал подвода 66. При температуре, равной или чуть выше откалиброванной, термостат 65 начнет открываться и пропускать часть охлаждающей жидкости 46 через канал 66 подвода радиатора 64. Термостат 65 может полностью открыться в случае, если температура охлаждающей жидкости существенно выше, чем откалиброванное значение температуры, что максимизирует объем жидкости, протекающей через радиатор 64, в особых условиях применения транспортного средства.
Охлаждающая жидкость 46, протекающая через канал 66 подвода радиатора, входит в радиатор 64 через впускное отверстие 70. Охлаждающая жидкость 46 проходит через радиатор 64, где часть ее теплоты может передаваться потоку 72 окружающего воздуха, протекающего через радиатор снаружи. Охлаждающая жидкость 46 выходит из радиатора 64 через выпускное отверстие 74, имея более низкую температуру, чем при входе в него. По выходе из радиатора 64 охлаждающая жидкость 46 направляется через выпускной канал 76 радиатора к водяной помпе 44.
Система охлаждения двигателя может включать расширительный резервуар 78, имеющий жидкостное соединение с водяной помпой 44 через канал 77 подвода расширительного резервуара. Расширительный резервуар 78 обеспечивает емкость для перехвата охлаждающей жидкости 46, сбрасываемой из системы охлаждения 40, что может происходить, например, когда охлаждающая жидкость расширяется, нагреваясь после холодного пуска двигателя. Наоборот, часть охлаждающей жидкости 46 может быть взята обратно из расширительного резервуара 78 и возвращена в систему охлаждения 40 через канал подвода расширительного резервуара 77, когда, например, температура охлаждающей жидкости уменьшается после выключения двигателя 42.
Традиционные самоходные транспортные средства в типичных случаях включают систему отопления 80, которая обеспечивает снабжение теплым воздухом 82 для обогрева пассажирского салона 84 транспортного средства. Система отопления 80 включает теплообменник 86 кабины, имеющий жидкостное соединение с системой охлаждения 40 через входной канал 88 обогревателя и выходной канал 90 обогревателя. Входной канал 88 обогревателя может иметь жидкостное соединение с системой охлаждения 40 у термостата 65 или в другом подходящем месте. Часть охлаждающей жидкости 46, выходящая из рубашки блока цилиндров двигателя 42 через выпускное отверстие 60, проходит через входной канал 88 обогревателя к теплообменнику 86. Охлаждающая жидкость 46 может отдавать часть своей теплоты потоку воздуха 82, текущему через теплообменник 86 салона. Поток воздуха 82 может состоять из воздуха, забираемого снаружи транспортного средства, или из пассажирского салона 84, или из смеси того и другого. Поток воздуха 82 выходит из теплообменника, имея температуру, более высокую по сравнению с той, которую он имел при входе. Поток воздуха 82 может быть выпущен в пассажирский салон 84 для обогрева внутреннего пространства транспортного средства. Поток воздуха 82 может также быть направлен над внутренней поверхностью стекол транспортного средства для удаления изморози или конденсата, которые могут на них образовываться. Система отопления 80 может также включать различные управляющие устройства для регулирования температуры и объема воздушного потока 82, подаваемого в пассажирский салон 84.
Как показано на фиг.2, дополнительная система отопления (ДСО) 92 может быть включена путем жидкостного соединения между системой охлаждения 40 и системой отопления 80. ДСО 92 регулирует распределение охлаждающей жидкости 46 между системой охлаждения 40 и системой отопления 80, также обеспечивая, если это необходимо, дополнительный нагрев охлаждающей жидкости 46, подаваемой в теплообменник 86 салона.
ДСО 92 может иметь жидкостное присоединение к системе охлаждения 40 через входной канал 88 обогревателя и выходной канал 90 обогревателя. Входной и выходной каналы 88, 90 обогревателя имеют жидкостное соединение с ДСО 92 через отверстия 94 и 96 соответственно. Охлаждающая жидкость 46 может переноситься из системы охлаждения 40 в ДСО 92 через входной канал 88 обогревателя и возвращаться через выходной канал 90 обогревателя.
ДСО 92 может иметь жидкостное присоединение с салонным теплообменником 86 через входной канал 88а салонного теплообменника, соединенный с отверстием 98 ДСО, и через канал выпуска 90а салонного теплообменника, присоединенного к отверстию 100. Охлаждающая жидкость 46, циркулирующая в пределах ДСО 92, может выходить из системы через отверстие 98 и идти через входной канал обогревателя 88а к салонному теплообменнику 86, где часть теплоты охлаждающей жидкости 46 может передаваться потоку воздуха 82. По выходе из салонного теплообменника 86 охлаждающая жидкость 46 может быть направлена назад в ДСО 92 через выходной канал выпуска обогревателя 90а.
Как показано на фиг.2, ДСО включает жидкостной теплогенератор (ЖТГ) 102 для нагрева охлаждающей жидкости 46, подаваемой теплообменнику салона 86. Один из примеров такого ЖТГ описан в патенте США №5,683,031, озаглавленном "Жидкостной теплогенератор" и выданном Санжеру 4 ноября 1997 г. Патент №5,683,031 включен сюда по ссылке. ДСО 92 может также включать регулирующий клапан 104 для регулирования распределения охлаждающей жидкости 46 в ДСО 92 и контроллер 106 для управления функционированием ЖТГ 102 и регулирующего клапана 104.
ЖТГ 102 включает статор 108 и совмещенный соосно ротор 110, расположенный смежно статору 108. Статор 108 жестко прикреплен к корпусу 112 ДСО. Ротор 110 может быть смонтирован на ведущем валу 114 для согласованного вращения вокруг оси 116. Статор 108 и ротор 110 разграничивают кольцевые проточки 118 и 120 соответственно, которые вместе определяют гидродинамическую камеру 122. Нагрев охлаждающей жидкости 46 происходит внутри гидродинамической камеры 122.
Гидродинамическая камера 122 может иметь жидкостное соединение с системой охлаждения 40 через входной канал 88 обогревателя. Охлаждающая жидкость 46 из системы охлаждения 40 перемещается через канал 124 подвода охладителя, соединенный с входным каналом 88 нагревателя отверстием 94. Канал подвода 128 гидродинамической камеры имеет жидкостное соединение с каналом подвода 124 через жидкостное сочленение 126. Охлаждающая жидкость 46, проходящая через канал подвода 128 гидродинамической камеры, выпускается в полую выемку 132, образованную в задней части ротора 110. Один или более каналов 134 ротора соединяют выемку 132 с гидродинамической камерой 122. Канал ротора 134 простирается через лопасть 136 ротора 110 и имеет на одном конце жидкостное соединение с выемкой 132, а на противоположном конце - с камерой 122.
Охлаждающая жидкость 46, присутствующая в гидродинамической камере 122, перемещается в пределах камеры вдоль тороидального, большей частью, канала, вбирая тепло, когда перемещается между кольцевыми проточками 118 и 120 статора 108 и ротора 110 соответственно. Нагретая охлаждающая жидкость 46 выходит из гидродинамической камеры 122 через один или более выпускных проходов 138, расположенных вдоль задней стенки 139 статора 80 вблизи его внешней окружности. Проход 138 может иметь жидкостное соединение с периферическим кольцеобразным зазором 140, сформированным в корпусе 112. Кольцеобразный зазор 140 может иметь жидкостное соединение с выпускным каналом 142 ЖТГ. Охлаждающая жидкость 46, выходящая из гидродинамической камеры 122 через проход 138 может перемещаться через выпускной канал 142 к выпускному отверстию 98.
Охлаждающая жидкость 46 выходит из ДСО 92 через отверстие 98 и перемещается вдоль впускного канала 88а теплообменника 86 кабины. Тепло охлаждающей жидкости 46 может передаваться воздушному потоку 82, когда охлаждающая жидкость проходит через теплообменник. Теплый воздушный поток может быть направлен к пассажирскому салону 84 для обогрева внутреннего пространства транспортного средства.
Пройдя через теплообменник 86 кабины, охлаждающая жидкость 46 выходит из теплообменника и возвращается в ДСО 92 через выпускной канал 90а теплообменника кабины, который имеет жидкостное соединение с ДСО 92 через отверстие 100. Охлаждающая жидкость 46 проходит через перепускной канал 144 теплообменника кабины, один конец которого имеет жидкостное соединение с отверстием 100, а противоположный - с регулировочным клапаном 104. Перепускной канал 146 системы охлаждения соединяет регулировочный клапан 104 с системой охлаждения 40 посредством отверстия 96, а рециркуляционный канал 148 ЖТГ соединяет регулировочный клапан 104 с ЖТГ 102. Регулировочный клапан 104, в зависимости от потребностей нагрева системы отопления 80, может направлять всю охлаждающую жидкость 46, или ее часть, к рециркуляционному каналу 148, или к перепускному каналу 146 системы охлаждения. Положение регулировочного клапана 104, в котором он направляет, в основном, всю охлаждающую жидкость, полученную из теплообменника 86 кабины, к ЖТГ 102 через рециркуляционный канал 148, приводит к тому, что система отопления 80 и система охлаждения 40 функционируют, в основном, независимо друг от друга.
Охлаждающая жидкость 46, проходящая через рециркуляционный канал 148, может выпускаться в кольцевую пазуху 150 в корпусе 112. Вторая пазуха 151 соединяет пазуху 150 с гидродинамической камерой 122. Охлаждающая жидкость 46 входит в гидродинамическую камеру 122 предпочтительно со стороны внутренней окружности камеры.
ДСО 92 может включать обходной канал 152, один конец которого соединен с каналом 124 подвода жидкости и каналом 128 подвода гидродинамической камеры жидкостным соединением 126, а противоположный конец соединяется с выпускным каналом 142 ЖТГ жидкостным соединением 154. Охлаждающая жидкость 46, проходящая через обходной канал 152, обходит гидродинамическую камеру 122 и вместо этого направляется прямо к теплообменнику 86 кабины, не получая никакого дополнительного тепла. В обходном канале 152 для предотвращения обратного тока жидкости через обходной канал 152 от жидкостного соединения 154 к жидкостному соединению 126 во время работы ЖТГ 102 может быть предусмотрен обратный клапан 156 или другое подобное устройство. Охлаждающая жидкость 46, входящая в выпускной канал 142 ЖТГ из обходного канала 152, перемещается к отверстию 98, через которое она выходит из ДСО 92.
Регулировочный клапан 104 регулирует распределение охлаждающей жидкости 46 между перепускным каналом 146 системы охлаждения, соединенным с выходным каналом 90 нагревателя через отверстие 96, и рециркуляционным каналом 148 ЖТГ, соединенным с ЖТГ 102. Регулировочный клапан 104 функционирует, чтобы на основе некоторых предустановленных параметров выборочно распределять охлаждающую жидкость 46 между перепускным каналом 146 системы охлаждения и рециркуляционным каналом 148 ЖТГ. Это может включать как направление всей охлаждающей жидкости, полученной из перепускного канала 144 теплообменника, либо в перепускной канал 146 системы охлаждения, либо в рециркуляционный канал 148 ЖТГ, так и распределение жидкости порциями между двумя каналами. Регулировочный клапан 104 является предпочтительно регулируемым бесступенчато.
Энергия для вращения ротора 110 может получаться от двигателя 42. Окончание 158 ведущего вала 114 продолжается из корпуса 112 ДСО 92. К окончанию 158 жестко прикрепляется привод 160, который может включать шкив 162, на который надевается вспомогательный приводной ремень 27 двигателя. Вспомогательный приводной ремень 27 входит в зацепление с вспомогательным приводом 50, прикрепленным к коленчатому валу 52 двигателя 42. Приводной ремень 27 может также поставлять энергию, потребную для функционирования водяной помпы 44 и других вспомогательных устройств двигателя, таких как генератор переменного тока и компрессор кондиционера. Вспомогательный приводной ремень 27 передает вращающий момент, порождаемый двигателем 42, коленчатому валу 114, который соединен с ротором 110. Также рассматривается ситуация, когда коленчатый вал 114 может альтернативно приводиться во вращение другими подходящими средствами, такими как электрический мотор.
Привод 160 может включать муфту 164, которая может быть, в качестве примера, не рассматриваемого как ограничение, электромагнитной муфтой. Муфта 164 может избирательно входить в зацепление в ответ на особые требования по нагреву от системы отопления 80. Муфта 164 может отключать ротор 110 от двигателя 42 в случаях, когда никакого дополнительного нагревания охлаждающей жидкости 46 не требуется, что желательно в целях минимизации энергии, отбираемой у двигателя 42, для улучшения эффективности двигателя и способствования максимизации количества энергии, доступного для других целей, таких как движение транспортного средства.
Гидродинамическая камера 122 теплогенератора 102 может вентилироваться в атмосферу через вентиляционный канал 166. Один конец вентиляционного канала 166 может быть соединен с кольцевой пазухой 168 в корпусе 112, а противоположный конец - с выходным вентиляционным отверстием 170, расположенным на внешней поверхности корпуса 112. Вентиляционный канал 172 расширительного резервуара может соединять вентиляционный канал 166 с расширительным резервуаром 78. Является предпочтительным, чтобы охлаждающая жидкость 46 заполняла расширительный резервуар 78 только частично с тем, чтобы обеспечить наличие в нем воздушного зазора 174. Вентиляционный канал 172 расширительного резервуара предпочтительно прикрепляется к расширительному резервуару 78 в месте, смежном с воздушным зазором 174, в целях предотвращения прямой жидкостной связи вентиляционного канала 172 с охлаждающей жидкостью 46, присутствующей в расширительном резервуаре 72. Статор 108 может включать один или более лопастных вентиляционных каналов 176, соединяющих пазуху 168 с гидродинамической камерой 122. Лопастной вентиляционный канал 176 проходит через центр лопасти 177 статора, продолжаясь от задней стенки 139 статора 108.
Контроллер 106 может быть адаптирован для упорядочивания функционирования ЖТГ 102 и регулировочного клапана 104. Контроллер 106 может быть, для примера, не накладывающего ограничений, программируемым микропроцессором. Контроллер 106 функционально соединен с регулировочным клапаном 104 посредством соединителя 178. Контроллер 106 может посылать управляющий сигнал регулировочному клапану 104 для управления регулировочным клапаном 104 и упорядочения распределения охлаждающей жидкости между перепускным каналом 146 системы охлаждения и рециркуляционным каналом 48 ЖТГ.
Контроллер 106 может быть адаптирован для регулирования функционирования муфты 164, которая функционально соединена с блоком регулировки 106 посредством соединителя 179. Контроллер 106 может посылать управляющий сигнал муфте 164, заставляя ее или входить в зацепление, или выходить из него в зависимости от требований по нагреву системы отопления 80. Введение муфты 164 в зацепление дает возможность передачи вращающего момента от двигателя 42 на вал 114 через приводной ремень 27, тем самым заставляя вращаться ротор 110 вокруг оси 116 и нагревать охлаждающую жидкость 46, находящуюся в гидродинамической камере 122. Выведение муфты 164 из зацепления отсоединяет вал 114 и ротор 110 от двигателя 42. При расцепленной муфте 164 ЖТГ 102 не производит тепла, поскольку ротор 110 не приводится во вращение ремнем 27.
Контроллер 106 может быть адаптирован для контроля различных функциональных параметров дополнительной системы отопления 92, включая, для примера и без ограничений, скорость вращения ротора 110, температуру охлаждающей жидкости 46, входящей в ЖТГ 102 через рециркуляционный канал 148 ЖТГ, и уровень давления охлаждающей жидкости, выходящей из ЖТГ 102 через канал выпуска 142 ЖТГ. Скорость вращения ротора 110 может контролироваться посредством датчика скорости 180, который может включать любой из множества известных устройств измерения скорости, например и без ограничений, электромагнитный датчик. Электромагнитный датчик может включать магнитный материал, соответствующим образом прикрепленный к задней стенке 182 ротора 110. Чувствительный элемент 184, приспособленный для обнаружения магнитного поля магнитного материала, прикрепленного к ротору 110, может быть соответствующим образом прикреплен к корпусу 112. Соединитель 186 функционально соединяет датчик скорости 180 с контроллером 106. Также предполагается, что электромагнитный датчик 180 может быть соответствующим образом смонтирован в различных других местах расположения, например и без ограничений на приводе 106.
Температура охлаждающей жидкости 46, входящей в ЖТГ 102 через рециркуляционный канал 148 ЖТГ, может контролироваться посредством температурного зонда 188, который может включать любое из множества известных устройств, чувствительных к температуре, например и без ограничений термопару или резистивный термочувствительный элемент. Температурный зонд 188 может соответствующим образом располагаться в рециркуляционном канале 148 ЖТГ или в другом подходящем месте расположения, которое обеспечивало бы температурному зонду 188 возможность выявлять температуру охлаждающей жидкости 46, проходящей через канал. Обычный соединитель 190 функционально соединяет температурный зонд 188 с контроллером 106. Температурный зонд 188 может быть адаптирован для генерирования сигнала, указывающего температуру охлаждающей жидкости, присутствующей в канале.
Давление охлаждающей жидкости 46, выходящей из ЖТГ 102 через канал выпуска 142 ЖТГ, может контролироваться посредством зонда давления 192, который может включать любое из множества известных устройств измерения давления. Зонд давления 192 предпочтительно располагается в канале выпуска 142 ЖТГ вблизи выпускного прохода 138 или в другом подходящем месте расположения, которое позволяло бы зонду давления 192 выявлять давление охлаждающей жидкости 46, выходящей из гидродинамической камеры 122. Зонд давления 192 может быть адаптирован для порождения сигнала, указывающего давление охлаждающей жидкости, проходящей через выпускной канал 142. Соединитель 194 функционально соединяет зонд давления 192 с контроллером 106.
Как показано на фиг.4-7, различные компоненты ДСО 92 для размещения на транспортном средстве могут быть удобно смонтированы в корпусе в качестве унифицированного агрегата. Модуль 198 распределения жидкости прикрепляется к корпусу 112 с применением одного или нескольких крепежных средств 196. Крепежные средства 196 могут входить в зацепление с резьбовой скважиной 199 в корпусе 112. Альтернативно предполагается, что модуль 198 распределения жидкости может располагаться удаленно от корпуса 112, что может потребовать дополнительных каналов подвода жидкости для соединения модуля с ЖТГ 102.
Модуль 198 распределения жидкости включает коллектор 200 для распределения охлаждающей жидкости 46 между ДСО 92, системой 40 охлаждения двигателя и теплообменником кабины 86. К коллектору 200 присоединен регулировочный клапан 104, который функционирует, регулируя распределение охлаждающей жидкости, полученной из перепускного канала 144 теплообменника кабины, между перепускным каналом 146 системы охлаждения и рециркуляционным каналом 148 ЖТГ. Модуль 198 распределения жидкости может включать один или более внешних соединителей для жидкостного присоединения ДСО 92 к системе 40 охлаждения двигателя и системе 80 отопления. С помощью ДСО 92 может быть модернизирован существующий автомобиль или она может быть установлена в качестве оригинального оборудования на вновь изготавливаемый автомобиль путем присоединения входного 88 и выходного 90 каналов нагревателя к отверстиям 94 и 96 соответственно ДСО 92. Подобным же образом теплообменник 86 кабины может быть присоединен к ДСО 92 путем присоединения входного 88а и выпускного 90а каналов теплообменника кабины к отверстиям 98 и 100 соответственно.
Как это показано на фиг.8-13, коллектор 200 включает полую выемку 202, имеющую, в общем случае, цилиндрическую форму и проходящую, частично, через коллектор. Выемка 202 имеет открытое окончание 204, доступное снаружи коллектора 200, и с противоположной стороны частично закрытое окончание 205. Внутренний диаметр выемки 202 является, в основном, постоянным в первой половине длины выемки, начинающейся от ее открытого окончания 204. Приблизительно посередине длины выемки 202 внутренний диаметр уменьшается до второго меньшего значения, образуя между окончаниями выемки 202 промежуточное плечо 202.
В области, прилегающей к частично закрытому окончанию 205 выемки 202, к ней присоединен перепускной канал 144 теплообменника кабины. Перепускной канал 144 теплообменника кабины может присоединяться к отверстию 100. Отверстие 100 имеет продолговатую цилиндрическую форму, адаптированную для принятия окончания выпускного канала 90а теплообменника. Также к частично закрытому окончанию 205 выемки 202 присоединен перепускной канал 146 системы охлаждения. Перепускной канал 146 системы охлаждения заканчивается в отверстии 96. Отверстие 96 имеет продолговатую цилиндрическую форму, адаптированную для принятия окончания канала 90а выпуска нагревателя. Рециркуляционный канал 148 ЖТГ присоединяется, как правило, в средней части выемки 202.
Модуль 198 распределения жидкости включает монтировочный стакан 210 регулировочного клапана, в общем случае, чашеобразной формы, имеющий открытое первое окончание 212 и частично закрытое второе окончание 214, расположенный в выемке 202 коллектора 200. Внешняя поверхность монтировочного стакана 210 имеет ступень, чтобы соответствовать профилю выемки 202. В кольцевой выемке 220, сформированной между внутренней поверхностью выемки 202 и внешней поверхностью монтировочного стакана 210 размещается кольцевое уплотнение 218.
Наружу от окончания 212 монтировочного стакана 210 простирается радиальный выступ 220. Когда монтировочный стакан полностью вставлен в выемку 202, выступ 220 примыкает к внешней поверхности 221 коллектора 200. Апертура 222, образованная в окончании 214 монтировочного стакана 210, соединяет жидкость во внутреннем пространстве 224 монтировочного стакана 210 с жидкостью в перепускном канале 146 системы охлаждения. Один или более проходов 226 простираются через стенку 228 монтировочного стакана, смежную с окончанием 214. Проходы 226 соединяют жидкость в перепускном канале 144 теплообменника с жидкостью во внутреннем пространстве 224 монтировочного стакана 210. Второй проход 229 для соединения жидкости во внутреннем пространстве 224 монтировочного стакана 210 с жидкостью в перепускном канале 148 ЖТГ пронизывает (пересекает) боковую стенку 228 монтировочного стакана 210 между первым и вторым его окончаниями. Утопленный желобок 230 простирается вкруговую вдоль внутреннего ствола 234 стенки 228 монтировочного стакана и, в общем случае, центрован относительно его оси таким образом, чтобы совпадать с проходом 229.
Также, согласно фиг.14-16, регулировочный клапан 104 включает золотник 232 цилиндрической формы, расположенный в стволе 234 монтировочного стакана 210 таким образом, что может скользить вдоль него. Золотник 232 включает полый шунтирующий плунжер 236 цилиндрической формы. Внешний выступ 238 простирается радиально от одного окончания шунтирующего плунжера 236. Внешняя окружность 240 выступа скользит по стволу 234 монтировочного стакана 210. Один или более проходов 242, простирающихся сквозь боковую стенку 244 шунтирующего плунжера 236, расположены смежно выступу 238. Проходы дают возможность охлаждающей жидкости проходить между внутренним и внешним пространствами шунтирующего плунжера 236.
Внутренний выступ 248 простирается радиально внутрь от внутренней поверхности 246 боковой стенки 244. Выступ 248 смещен внутрь окончания 250 шунтирующего плунжера 236 напротив выступа 238. Уплотнение 252 вала может быть расположено внутри окончания 250 шунтирующего плунжера 236 и примыкает к внутреннему выступу 248.
Золотник 232 может также включать корректирующий плунжер 254 цилиндрической формы, сегмент 256 окончания которого частично располагается в шунтирующем плунжере 236. Выступ 260 простирается радиально наружу от окончания 258 корректирующего плунжера 254 напротив внешнего выступа 238 шунтирующего плунжера 236. Выступ 260 может включать периферический паз 262, простирающийся вдоль внешней окружности 264 выступа. В пазе 262 располагается уплотнительный материал 266. Уплотнение 266 контактирует со стволом 234 монтировочного стакана 210, скользя вдоль него. Сегмент 256 окончания корректирующего плунжера 254, противоположный выступу 260, имеет сужающуюся шейку с тем, чтобы позволить корректирующему плунжеру быть частично расположенным в шунтирующем плунжере 236. Область сужающейся шейки формирует плечо 268, в которое может упираться окончание 250 шунтирующего плунжера 236, когда сегмент 256 окончания корректирующего плунжера 254 полностью входит в шунтирующий плунжер 236. Внутренняя окружность уплотнения 252 контактирует с внешней поверхностью области сужающейся шейки 256 корректирующего плунжера 254, скользя вдоль нее.
Окончание 269 корректирующего плунжера 254, напротив выступа 260, контактирует со стволом 270 контровочного блока 272, имеющего форму кольца. Внешняя окружность 274 контровочного блока 272 контактирует с внутренней поверхностью 246 шунтирующего плунжера 236, скользя вдоль нее. Контровочный блок 272 прикреплен к окончанию корректировочного плунжера 254 посредством контровочного кольца 278. Контровочное кольцо 278 контактирует с периферическим пазом 280, сформированным в окончании 269 корректировочного плунжера 254.
Шунтирующий плунжер 236 и корректирующий плунжер 254 могут перемещаться вдоль оси относительно друг друга. В кольцевом пространстве 284 между шунтирующим плунжером 236 и корректирующим плунжером 254 может размещается смещающий элемент 282. Смещающий элемент 282 заставляет шунтирующий плунжер 236 и корректирующий плунжер 254 смещаться по направлению друг к другу таким образом, что окончание 260 шунтирующего плунжера 236 входит в контакт с плечом 268 корректирующего плунжера 254. Смещающий элемент 282 может быть спиральной пружиной или другим похожим устройством, включая, но не ограничиваясь, например, эластичным цилиндром или пластинчатой пружиной. Одно окончание 286 смещающего элемента входит в зацепление с контровочным блоком 272, а противоположное окончание 288 входит в зацепление с внутренним выступом 248 шунтирующего плунжера 236.
Золотник 232 находится в полностью сжатом состоянии, когда окончание 250 шунтирующего плунжера 236 контактирует с плечом 268 корректирующего плунжера 254. Золотник 232 может быть растянут приложением внешних противоположных сил к выступу 238 шунтирующего плунжера 236 и к выступу 260 корректирующего плунжера 254, достаточных для преодоления жесткости пружины смещающего элемента 282. Противоположные силы стремятся отодвинуть окончание 250 шунтирующего плунжера 236 от плеча 268 корректирующего плунжера 254, тем самым заставляя золотник 232 растягиваться.
Если золотник 232 полностью сжат таким образом, что окончание 250 шунтирующего плунжера 236 контактирует с плечом 268 корректирующего плунжера 254, контровочный блок 272 по оси совмещается с проходами 242 в шунтирующем плунжере 236, что существенным образом препятствует протеканию охлаждающей жидкости через проходы 242. Золотник 232 может быть достаточно растянут (т.е. увеличением расстояния между шунтирующим выступом 238 и корректирующим выступом 260), чтобы позволить окончанию 290 контровочного блока 272 открыть проходы 242, давая возможность охлаждающей жидкости протекать через них.
Осевое перемещение золотника 232 в пределах ствола 234 монтировочного стакана 210 регулируется исполнительным механизмом 292, который включает, для примера и без ограничений, соленоид или пьезоэлектрический исполнительный механизм. Исполнительный механизм 292 может включать движущуюся приводную кулису 294, продолжающуюся от окончания 296 исполнительного механизма. Окончание приводной кулисы 294 входит в зацепление с приемным каналом 298, проделанным в окончании 258 корректирующего плунжера 254. Приводная кулиса 294 может быть прикреплена к корректирующему плунжеру 254 посредством цилиндрического штифта 300, который входит в зацепление с парой радиальных скважин 302 в корректирующем плунжере 254 и соответствующей скважиной 303 в кулисе 294. Альтернативно также рассматриваются другие подходящие соединительные устройства, включая, но не ограничиваясь, винты заклепки и болты, которые также могут быть использованы для прикрепления золотника 232 к приводной кулисе 294. Окончание 296 исполнительного механизма 292 может включать бобышку 302, которая может входить в контакт со стволом 234 монтировочного стакана 210, что способствует достижению правильного совмещения исполнительного механизма с монтировочным стаканом 210. Исполнительный механизм 292 и монтировочный стакан 210 могут прикрепляться к коллектору 200 посредством одного или более болтов 304, которые одновременно проходят через скважины в выступе 306 исполнительного механизма 292 и выступ 220 монтировочного стакана 210 и которые входят в резьбовое зацепление с соответствующей скважиной в коллекторе 200. Альтернативно рассматривается также, что и другие подходящие средства крепления, например, но не ограничиваясь только ими, винты и заклепки могут также быть использованы для того, чтобы прикрепить монтировочный стакан 210 и исполнительный механизм 292 к коллектору 200.
Исполнительный механизм 292 задействуется для избирательного позиционирования золотника 232 в желаемом местоположении в пределах ствола 234 монтировочного стакана 210. Исполнительный механизм 292 может быть функционально соединен с контроллером 106, который может быть адаптирован для регулирования функционирования исполнительного механизма.
ДСО 92 может задействоваться в различных режимах в зависимости от требований по нагреву системы отопления 80. Для примера, не накладывающего никаких ограничений, в режиме обхода, при котором охлаждающая жидкость 46, полученная из теплообменника кабины, возвращается в систему 40 охлаждения двигателя, или в специальном режиме, при котором охлаждающая жидкость из теплообменника 86 кабины рециркулируется обратно в ЖТГ 102.
При функционировании в режиме обхода исполнительный механизм 292 может активироваться для того, чтобы плавно сместить золотник 232 по направлению к исполнительному механизму и от скважины 222 в стенке 214 окончания монтировочного стакана 210, как это показано на фиг.8 и 9. Это открывает проход для жидкости между каналами 144 и 146, тем самым давая возможность направить охлаждающую жидкость 46 обратно в систему охлаждения 40 и в то же самое время закрыть проход жидкости между каналами 144 и 148. ЖТГ 92 может быть, а может и не быть задействован в зависимости от конкретных требований по нагреву транспортного средства. Например, если ДСО 92 в первую очередь используется для дополнительного нагрева кабины транспортного средства, ЖТГ 102 будет, в общем случае, деактивирован, когда золотник 232 находится в режиме обхода. ЖТГ 102 может быть деактивирован путем выключения муфты 164, которая отсоединяет ротор 110 от вспомогательного привода 50 двигателя. Жидкость, входящая в ДСО 92 через отверстие 94, будет проходить через канал 124 подвода к жидкостному сочленению 126. Большая часть охлаждающей жидкости, прибывающей к жидкостному сочленению 126, будет продолжать проходить через обходной канал 152 и обратный клапан 156. Охлаждающая жидкость будет продолжать течь к жидкостному сочленению 154, где она выпускается в канал 142 выпуска ЖТГ. Охлаждающая жидкость 42 выходит из ДСО 92 через отверстие 98 и может направляться к теплообменнику 86 кабины через канал 88а ввода теплообменника кабины. Пройдя через теплообменник 86, охлаждающая жидкость направляется обратно к ДСО 92 через выпускной канал 90а теплообменника кабины. Охлаждающая жидкость, входящая в ДСО 92 через отверстие 100 может перемещаться через перепускной канал 144 теплообменника кабины к регулировочному клапану 104. Поскольку золотник 232 установлен в положение обхода, жидкость из перепускного канала 144 теплообменника кабины будет протекать через проходы 226 в монтировочном стакане 210 и в область 224 внутренней выемки монтировочного стакана 210. Оттуда охлаждающая жидкость 46 может течь через скважину 222 в стенке 214 окончания монтировочного стакана 210 к перепускному каналу 146 системы охлаждения.
Когда ЖТГ 102 деактивирован, относительно малое количество охлаждающей жидкости 46, проходящей через канал 124 подвода, может тем не менее протекать через канал 128 подвода гидродинамической камеры к гидродинамической камере 122. Подавляющее большинство жидкости, тем не менее, будет течь через обходной канал 152. Малое количество охлаждающей жидкости, входящей в гидродинамическую камеру 122, будет выпускаться в расширительный резервуар 78 через вентиляционный канал 166 и вентиляционный канал 172 расширительного резервуара.
Может быть желательно, чтобы ЖТГ 102 функционировал с золотником 232, находящимся в положении обхода, например, после холодного пуска двигателя для ускорения его прогрева. Когда ЖТГ 102 активирован, охлаждающая жидкость, прибывающая к жидкостному сочленению 126, будет скорее продолжать течь через канал 128 подвода гидродинамической камеры к гидродинамической камере 122, чем через канал 152 обхода. Нагретая охлаждающая жидкость 46 может течь из гидродинамической камеры 122 к каналу 142 выпуска ЖТГ. От этой точки охлаждающая жидкость повторяет тот же путь, что и тогда, когда ЖТГ не функционирует, проходя через теплообменник 86 кабины к регулировочному клапану 104, который установлен таким образом, чтобы направлять охлаждающую жидкость обратно в систему 40 охлаждения двигателя через перепускной клапан 146 системы охлаждения.
Когда ДСО 92 функционирует в специальном режиме, исполнительный механизм 292 может активироваться для того, чтобы сдвинуть золотник 232 от исполнительного механизма к скважине 222 в стенке 214 окончания монтировочного стакана 210 таким образом, что выступ 238 шунтирующего плунжера входит в зацепление со стенкой 214 окончания монтировочного стакана 210 так, как это показано на фиг.10 и 11. Это открывает путь жидкости между каналами 144 и 148, тем самым давая возможность направлять охлаждающую жидкость 46 обратно к ЖТГ 102, и, одновременно, закрывая путь жидкости между каналами 144 и 146. Во время функционирования ДСО 92 в специальном режиме попадание охлаждающей жидкости в перепускной канал 146 системы охлаждения предотвращается.
Специальный режим может быть инициирован включением муфты 164 для активирования ЖТГ 102, что заставляет ротор 110 вращаться вокруг оси 116. После первого включения муфты 164 регулирующий клапан 104 предпочтительно позиционируется в режим обхода, а после этого сдвигается в положение специального режима. Охлаждающая жидкость 46, входя в ДСО 92 через отверстие 94, протекает вдоль канала 124 подвода охладителя к жидкостному сочленению 126. Вместо входа в канал 152 обхода, что имеет место в режиме обхода, охлаждающая жидкость течет через канал 128 подвода гидродинамической камеры в гидродинамическую камеру 122. Охлаждающая жидкость следует по ранее описанному пути через ЖТГ 102, покидая гидродинамическую камеру 122 через выпускное отверстие 138. Нагретая охлаждающая жидкость 46 перемещается по каналу 142 выпуска ЖТГ к отверстию 98, через которое жидкость выходит из ДСО 92. От отверстия 98 охлаждающая жидкость 46 перемещается через входной канал 88а теплообменника кабины к теплообменнику 86 кабины, где часть тепла жидкости передается потоку 82 воздуха. По выходе из теплообменника 86 кабины охлаждающая жидкость направляется обратно к ДСО 92 через канал выпуска 90а теплообменника кабины, через который она снова входит в ДСО 92 сквозь отверстие 100. Охлаждающая жидкость 46 проходит через перепускной канал 144 теплообменника к регулирующему клапану 104. При нахождении регулирующего клапана 104 в положении специального режима течение охлаждающей жидкости через скважину 222 к перепускному каналу 146 системы охлаждения блокировано и вместо этого она направляется обратно к ЖТГ 102 через рециркуляционный канал 148 ЖТГ. Охлаждающая жидкость из перепускного канала 144 протекает через проходы 226, пересекающие боковую стенку 228 монтировочного стакана, и течет вокруг внешней окружности шунтирующего плунжера 236. Охлаждающая жидкость 46 протекает через проходы 229, пересекающие боковую стенку монтировочного стакана, в рециркуляционный канал 148 ЖТГ, который направляет охлаждающую жидкость обратно к ЖТГ 102.
Чтобы избежать чрезмерного повышения давления в гидродинамической камере 122 при функционировании в специальном режиме, управляя золотником 232 можно дать возможность направлять часть охлаждающей жидкости, полученной из перепускного канала 144 теплообменника, в перепускной канал 146 системы охлаждения, что возвращает охлаждающую жидкость обратно в систему 40 охлаждения двигателя, как это показано на фиг.12 и 13. Направление части охлаждающей жидкости в канал 146 может явиться причиной соответствующего падения давления в гидродинамической камере 122. Уровень давления в гидродинамической камере 122 может быть приблизительно оценен путем контроля уровня давления в выпускном канале 142 ЖТГ посредством манометра 192. При увеличении уровня давления в гидродинамической камере 122 то же самое происходит в кольцевой выемке 308 между золотником 232 и монтировочным стаканом 210. Увеличение давления в кольцевой выемке 308 сверх заранее установленного уровня повлечет за собой перемещение корректирующего плунжера 254 от шунтирующего плунжера 236 и, по меньшей мере, частичную разблокировку проходов 242 в шунтирующем плунжере 235, что даст возможность охлаждающей жидкости протекать через проходы из перепускного канала 144 теплообменника в перепускной канал 146 системы охлаждения. Отвод небольшой части охлаждающей жидкости подобным образом повлечет соответствующее падение давления в гидродинамической камере 122. С понижением уровня давления в гидродинамической камере корректирующий плунжер 254 и шунтирующий плунжер 236 придвигаются друг к другу, что влечет за собой блокировку контровочным кольцом 272 потока охладителя из перепускного канала 144 теплообменника в перепускной канал 146 системы охлаждения.
Как показано на фиг.20-22, ДСО 92 может включать узел 310 распределения жидкости с двойным контрольным клапаном, включающий для регулирования распределения охлаждающей жидкости 46 в ДСО 92 пару совместно функционирующих контрольных клапанов. Узел 310 распределения жидкости выполняет функцию, подобную той, что выполняет регулирующий клапан 104 и может применяться вместо регулирующего клапана 104. В дополнение к контрольному клапану 156 применяется второй контрольный клапан 312, заменяющий регулирующий клапан 104. Контрольный клапан 312 имеет вход, соединенный с перепускным каналом 144 теплообменника, первый выход, соединенный с перепускным каналом 146 системы охлаждения, и второй выход, соединенный с рециркуляционным каналом 148. Контрольные клапаны 156 и 312 могут быть соединены между собой для совместного функционирования таким образом, что перемещение контрольного клапана 156 (ведущий контрольный клапан) вызывает соответствующее перемещение контрольного клапана 312 (ведомый контрольный клапан). Два контрольных клапана могут быть соединены между собой средствами любого вида, включая, но не ограничиваясь, механическими, электрическими, гидравлическими и пневматическими средствами. Соединение для взаимодействия между ведущим контрольным клапаном 156 и ведомым контрольным клапаном 312 представлено на фиг.20 прерывистой линией.
Ведущий контрольный клапан 156 функционирует для предотвращения течения охлаждающей жидкости из канала 142 выпуска теплообменника в обходной канал 152, когда ЖТГ 102 задействован. Ведомый контрольный клапан 312 функционирует в ответ на подачу от ведущего контрольного клапана 156, чтобы направить охлаждающую жидкость, полученную из перепускного канала 144, либо в перепускной канал 146 системы охлаждения, либо в рециркуляционный капал 148, в зависимости от того, функционирует ли ДСО в режиме обхода или в специальном режиме.
Так же, как это показано на фиг.23-31, узел 310 распределения жидкости может включать клапан 314 регулировки давления, выборочно задействуемый для соединения рециркуляционного канала 148 с перепускным каналом 146 системы охлаждения. Входной отводной канал 316 соединяет рециркуляционный канал 148 со входом клапана 314 регулировки давления. Выпускной отводной канал 318 соединяет выход клапана 314 регулировки давления с перепускным каналом 146 системы охлаждения.
Узел распределения жидкости 310 может включать коллектор 320, который может надежно крепиться к корпусу ЖТГ 112 посредством одного или более крепежных средств 322, которые проходят через скважину 323 в станине коллектора и входят в резьбовое зацепление с соответствующей скважиной 324 в корпусе 112.
Альтернативно предполагается, что узел 310 распределения жидкости может располагаться удаленно от корпуса 112, что может потребовать дополнительных трубопроводов для узла распределения с ЖТГ 102.
Коллектор 320 может включать верхнюю поверхность 328, нижнюю поверхность 330, переднюю поверхность 332 и заднюю поверхность 334. Внутрь от нижней поверхности 330 простирается выемка 336 ведущего контрольного клапана для вмещения ведущего контрольного клапана 156. Выемка 336 ведущего контрольного клапана может соединяться с каналом 142 выпуска ЖТГ, простирающимся через теплообменник, корпус 112. Выемка 336 ведущего контрольного клапана может соединяться с каналом 142 выпуска ЖТГ, простирающимся через корпус 112 ЖТГ. Также, простираясь внутрь от нижней поверхности 330, существует выемка 338 ведомого контрольного клапана для вмещения ведомого контрольного клапана 312. Выемка 338 ведомого контрольного клапана соединяется с рециркуляционным каналом 148, проходящим через корпус 112 ЖТГ.
От передней поверхности 332 коллектора 320 простирается перепускной канал 144 теплообменника кабины, который заканчивается отверстием 100, и канал 142 выпуска ЖТГ, который является продолжением канала 142 выпуска, проходящим через корпус 112 ЖТГ. Канал выпуска ЖТГ заканчивается отверстием 98. Канал 144 выпуска теплообменника соединен с выемкой 338 ведомого контрольного клапана, а перепускной канал 142 соединен с выемкой 336 ведущего контрольного клапана.
От задней поверхности 334 коллектора 320 простирается перепускной канал 146 системы охлаждения, который заканчивается отверстием 96, и канал 124 подвода охладителя, заканчивающийся отверстием 94. Перепускной канал 146 системы охлаждения соединен с выемкой 338 ведомого контрольного клапана, а канал 124 подвода охладителя соединен с выемкой 336 ведущего контрольного клапана. Канал 124 подвода охладителя может также соединяться с каналом 128 подвода гидродинамической камеры, который простирается через корпус 112 ЖТГ. Перепускной канал 146 системы охлаждения может соединяться с каналом 318 выпуска и отвода, который может состоять из желобка, образованного в наружной поверхности корпуса 112 ЖТГ.
К коллектору 320 прикреплен клапан 314 регулирования давления. Клапан 314 регулирования давления может включать исполнительный механизм 340, который входит в зацепление со скважиной 342, простирающейся (проходящей) вертикально через коллектор 320. Клапан 314 регулирования давления включает палец 344 клапана, который может быть, по выбору, выдвинут или утоплен в корпус 346 приводного механизма. Цапфа в форме диска может крепиться к окончанию пальца 344 клапана.
Клапан 314 регулирования давления может также включать седло 350 клапана, имеющее чашеобразную форму, которое также входит в зацепление со скважиной 342 в коллекторе 320. Седло 350 клапана может иметь прямую цилиндрическую боковую стенку 352 и донную стенку 354. Окончание 356 боковой стенки 352 может входить в зацепление с окончанием 358 исполнительного механизма 340. Проход 360 ввода и отвода, который соответствует каналу 316 ввода и отвода, расположен вблизи центра донной стенки (см. фиг.20). Проход 360 контактирует (по жидкости) с рециркуляционным каналом 148, проходящим в корпус 112 ЖТГ. Исполнительный механизм 340 может регулировать поток охлаждающей жидкости через проход 360 выдвижением пальца 344 клапана и введением в контакт цапфы 348 с круговой кромкой прохода 360, тем самым перекрывая проход жидкости через проход. Наоборот, охлаждающей жидкости может быть разрешено протекать через проход 360 путем втягивания пальца 344 клапана для того, чтобы отвести цапфу 348 от прохода 360. Смежно с вводным проходом 360 расположен проход 362 отвода и выпуска. Проход 362 соединяется с проходом 318 отвода и выпуска.
Ведущий контрольный клапан 156 может быть установлен в пределах выемки 336 ведущего контрольного клапана 336. Ведомый контрольный клапан 312, аналогично, может быть установлен в выемке 338 ведомого контрольного клапана. Два контрольных клапана могут быть прочно закреплены на общем валу 364 таким образом, что перемещение ведущего клапана 156 вызывает соответствующее перемещение ведомого контрольного клапана 312. Ведущий вал 364 поддерживается в паре скважин 366, проходящих через боковую стенку 352 седла 350 клапана. Прокладка 368 может контактировать с утопленным пазом 370, образованным в нижней поверхности 370 коллектора 320. Прокладка 368 обеспечивает седло клапана для ведущего контрольного клапана 156, когда ведущий контрольный клапан функционирует в режиме обхода. Ведущий контрольный клапан 156 и ведомый контрольный клапан 312 имеют возможность поворачиваться вокруг оси вала 364 между положением обхода и специальным положением. Повернутый в специальное положение ведущий контрольный клапан 156 расположен смежно с окончанием 370 обходного канала 152 (см. фиг.30), а ведомый контрольный клапан 312 расположен смежно положению, в котором окончание его контактирует с окончанием 372 перепускного канала 146 системы охлаждения (см. фиг.28). Когда ведущий контрольный клапан 156 и ведомый контрольный клапан 312 повернуты в положение обхода, как показано на фиг.31 и 29 соответственно, ведущий контрольный клапан прижат к прокладке 368, а ведомый контрольный клапан 312 расположен горизонтально, по меньшей мере, частично блокируя вход в рециркуляционный канал 148.
Как описывалось ранее, система 92 отопления может функционировать в режиме обхода, в котором охлаждающая жидкость 46 из теплообменника 86 кабины возвращается в систему 40 охлаждения двигателя, или в специальном режиме, в котором охлаждающая жидкость 46 из теплообменника 86 кабины перенаправляется обратно в ЖТГ 102. Чтобы функционировать в специальном режиме, ЖТГ 102 активируется включением муфты 164. Активация ЖТГ 102 вызывает протекание охлаждающей жидкости из гидродинамической камеры 122 через канал 142 выпуска ЖТГ в теплообменник 86 кабины. Охлаждающая жидкость 46, присутствующая в канале 142 выпуска ЖТГ, будет находиться под более высоким давлением, чем та, что присутствует в канале 152 обхода, что вызовет поворот ведущего контрольного клапана 156 в специальное положение, смежное с окончанием 370 канала 152 обхода. Это будет препятствовать протеканию охлаждающей жидкости между каналом 142 выпуска ЖТГ и каналом 152 обхода. Из-за того, что ведущий контрольный клапан 156 и ведомый контрольный клапан 312 функционируют, будучи соединенными между собой, активация ЖТГ 102 вызовет также поворот ведомого контрольного клапана 312 в положение специального режима, смежное окончанию 372 перепускного канала 146 системы охлаждения, и, тем самым, направление охлаждающей жидкости 46, получаемой из теплообменника 86, обратно в гидродинамическую камеру 122.
Контроллер 106 может упорядочивать давление в рециркуляционном канале 148, когда ДСО функционирует в специальном режиме. Если уровень давления в рециркуляционном канале 148 превосходит некоторый заранее определенный уровень, контроллер 106 посылает регулирующий сигнал исполнительному механизму 340, заставляя его начать отвод охлаждающей жидкости из рециркуляционного канала 148 в перепускной канал 146 системы охлаждения, что вызовет соответствующее уменьшение давления в гидродинамической камере 122. Когда давление в рециркуляционном канале 148 падает ниже желаемого максимального уровня, клапан 314 регулировки давления получит от контроллера 106 управляющий сигнал о прекращении отвода жидкости из рециркуляционного канала 148 в перепускной канал 146 системы охлаждения.
Для функционирования в режиме обхода ЖТГ 102 дезактивируется путем выключения муфты 164. При дезактивированном ЖТГ 102 жидкость в канале 152 обхода имеет более высокий уровень давления, чем жидкость в канале 142 выпуска ЖТГ. Это повлечет открытие ведущим контрольным клапаном 156 пути тока жидкости между каналом 152 обхода и каналом 142 обхода ЖТГ, что позволит охлаждающей жидкости из системы 40 охлаждения двигателя обходить гидродинамическую камеру 122 и протекать прямо к теплообменнику 86. Ведомый контрольный клапан 312, связанный в ходе функционирования с ведущим контрольным клапаном 156, перекроет путь тока жидкости между перепускным каналом 144 теплообменника кабины и рециркуляционным каналом 148 и откроет путь тока жидкости между перепускным каналом 144 теплообменника кабины и перепускным каналом 146 системы охлаждения. Это вызовет выпуск охлаждающей жидкости из теплообменника 86 в обход гидродинамической камеры 122 и, вместо этого, ее направление обратно в систему 40 охлаждения двигателя.
Как показано на фиг.3, 32 и 33, ДСО 92 может включать клапан 376 разгрузки давления, расположенный между задней стенкой 182 ротора 110 и корпусом 112, который функционирует в целях ограничения максимального внутреннего рабочего давления в гидродинамической камере 122. Клапан 376 разгрузки давления включает гибкую диафрагму 380 в форме диска, имеющего по окружности внешнюю кромку 382, прикрепленную к задней стенке 182 ротора 110. Диафрагма 380 может включать скважину 384, расположенную в центре диафрагмы 380, для уплотнения 386. Уплотнение 386 включает трубчатое уплотнительное кольцо 388. К внешней поверхности 390 уплотнительного кольца 388 прикреплено прокладочное кольцо 392 для прикрепления уплотнительного кольца 388 к круговой кромке скважины 392. Боковое окончание 394 уплотнительного кольца 388 имеет скользящий контакт с уплотнительным седлом 396 в форме кольца, жестко закрепленным на корпусе 112. Смещающий элемент 398, такой как пружина или иной эластичный материал, может быть предусмотрен для прижима уплотнительного кольца 388 к уплотнительному седлу 396. Смещающий элемент 398 по оси заключен между ротором 110 и уплотнительным прокладочным кольцом 392 в сжатом состоянии, толкая, тем самым, уплотнительное кольцо 388 от ротора 110 и вводя его в контакт с кольцевым седлом 396.
Клапан 376 разгрузки давления функционирует для улучшения регулировки максимального давления в гидродинамической камере 122, позволяя, когда внутреннее давление превышает некоторый заранее установленный уровень, выпускать небольшое количество жидкости из выемки 400 между корпусом 112 и задней стенкой 182 ротора 110 в канал 128 подвода гидродинамической камеры.
Охлаждающая жидкость из системы 40 охлаждения двигателя может подаваться в гидродинамическую камеру 122 через канал 128 подвода гидродинамической камеры. Охлаждающая жидкость идет через проход 402 в уплотнительном седле 396 и через внутренний канал 404 в уплотнительном кольце 388. Охлаждающая жидкость перемещается радиально наружу через выемку 132, сформированную между задней стенкой 182 ротора 110 и диафрагмой 380. Охлаждающая жидкость входит в один или более каналов 134 в лопастях 136 ротора 110 и выпускается в область взаимодействия между статором 108 и ротором 110.
Давление жидкости в гидродинамической камере 122 зависит, в том числе, от массы жидкости, присутствующей в камере. Существует связь жидкости в гидродинамической камере 122 с жидкостью в выемке 400 между корпусом 112 и задней частью ротора 110, поэтому давление в выемке 400 может служить разумным приближением давления в гидродинамической камере 122. При повышении давления в гидродинамической камере 122 то же самое происходит в выемке 400. Увеличение давления в выемке 400 будет, в общем случае, приводить к увеличению перепада давлений у диафрагмы 380. Когда давление в выемке 400 достигает уровня, при котором сила давления, приложенная к диафрагме 380 со стороны выемки 400, превышает суммарную силу давления, оказываемую на диафрагму с противоположной стороны выемки 132, плюс сила смещения смещающего элемента 398, уплотнительное кольцо 388 перестанет быть прижатым к уплотнительному седлу 396, тем самым позволяя охлаждающей жидкости течь из выемки 400 в канал 128 подвода гидродинамической камеры. Это приведет к уменьшению количества жидкости, присутствующей в гидродинамической камере 122, что явится причиной соответствующего уменьшения давления в гидродинамической камере. По мере уменьшения давления в гидродинамической камере 122 уплотнительное кольцо 388 будет придвигаться к уплотнительному седлу 395 до тех пор, пока давление в гидродинамической камере 122 не упадет ниже желаемого уровня, при котором уплотнительное кольцо 386 сядет на кольцевое седло и предотвратит дальнейшее течение жидкости между выемкой 400 и каналом 128 подвода. Уровень давления, при котором уплотнительное кольцо 388 начинает смещаться с кольцевого седла 396, может быть откалиброван подгонкой силы пружины смещающего элемента 398.
Как показано на фиг.33, чтобы помочь функционированию клапана 376 разгрузки давления, уплотнительное кольцо 388 может включать калиброванную измерительную диафрагму 408, которая функционирует, чтобы ограничить площадь сечения потока через уплотнительное кольцо 388 и увеличить перепад давлений на диафрагме 380. Сила, стремящаяся отодвинуть уплотнительное кольцо 388 от кольцевого седла 396, будет, таким образом, суммой силы давления, прилагаемой к диафрагме 380 со стороны выемки 400, и силы давления, приложенной со стороны канала 128 подвода измерительной диафрагмы 408.
В некоторых условиях функционирования может оказаться возможным улучшить рабочие характеристики клапана 376 разгрузки давления путем соединения канала 128 подвода гидродинамической камеры не с термостатом 65, а с вводом водяной помпы 44. Это может быть достигнуто для ДСО, использующей модуль 198 распределения жидкости, включающий золотниковый клапан, путем изменения соединений трубопроводов, показанных на фиг.3 в соответствии с тем, что показано на фиг.34. Вместо присоединения канала 128 подвода гидродинамической камеры к жидкостному сочленению 126 канал 128 подвода гидродинамической камеры может присоединяться к перепускному каналу 146 системы охлаждения. Аналогичная модификация может быть проделана для ДСО, включающей модуль 310 распределения жидкости с двойным контрольным клапаном, как показано на фиг.35.
Описание изобретения является примерным по сути, и, следовательно, отклонения, не затрагивающие сути изобретения, подразумеваются находящимися в его границах. Такие отклонения не должны рассматриваться как отступление от смысла и выход за пределы области, охватываемой изобретением.