СИСТЕМА СМАЗКИ ДВИГАТЕЛЯ
ENGINE LUBRICATION SYSTEM

Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам смазки двигателей, конкретно к обработке смазочного материала подогревом для снижения его вязкости, и может быть использовано в газотурбинных двигателях, двигателях внутреннего сгорания, а также в роторных двигателях, опоры которых смазываются под давлением смазочными жидкостями.
Известно устройство для предпусковой подачи масла, обеспечивающее подачу под давлением подогретого масла в систему смазки. Устройство представляет собой аккумулятор давления, соединенный с системой смазки через управляющий клапан. Аккумулятор имеет подогреватель. При работающем ДВС аккумулятор заполняется маслом, а перед пуском отдает масло в систему. (Патент US №5460097, F01M 51/02).
Анализ устройства показывает, что оно не может эффективно работать при длительных остановках двигателя в условиях пониженных температур, так как в этом случае требуется при каждом пуске включение подогревателя, что приводит к дополнительному расходу энергии и снижению экономичности. Следует также отметить, что уровень давления зарядки аккумулятора в описанном устройстве ограничен давлением в системе смазки при номинальном режиме, что значительно ниже, чем в процессе разгона непосредственно после запуска двигателя. Кроме того, устройство не обеспечивает зарядку аккумулятора при первичном пуске двигателя.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является выбранная за прототип машинная система смазки (Патент US №4556024, F01M 1/00), имеющая первичный бак с датчиком уровня масла, замыкающим контакт при уменьшении уровня масла, в первичный бак дренажируется масло после смазки двигателя через первичный трубопровод, насос подачи масла, теплообменник, предназначенный для подогрева масла за счет тепла выходящих из двигателя газов, либо тепла горячей воды, охлаждающей цилиндры двигателя внутреннего сгорания, в начальный момент запуска двигателя, имеется также вспомогательный бак, выход которого соединяется с входом первичного бака посредством соленоидного клапана, срабатывающего при замыкании контакта датчика уровня бака первичного и тем самым соединяющего вспомогательный и первичный бак для пополнения маслом последнего. Имеется также управляющий клапан, который при достижении температурой масла определенного порогового значения переводит поток масла из первичного контура во вспомогательный бак, чем вызывает уменьшение уровня масла в первичном баке и срабатывание датчика уровня.
Недостатками данной системы являются:
1. Отсутствие предварительного подогрева масла в момент страгивания ротора (коленвала) двигателя. Момент страгивания является самым напряженным в плане износа сопряженных деталей и нагрузки на пусковое устройство и подшипники (шейки вала).
2. При выходе двигателя на расчетный режим работы в состояние «прогретого» двигателя, т.е. когда температура всех его деталей и узлов имеет установившееся значение, наличие теплообменника подогрева масла на входе в двигатель ухудшает условия работы смазки (повышает средний уровень рабочей температуры масла), что отрицательно сказывается на ресурсе работы системы смазки и двигателя в целом.
Целью изобретения является создание системы смазки двигателя, осуществляющей надежный запуск двигателя в условиях низких отрицательных температур за счет подачи к подшипникам двигателя с начала запуска подогретого масла, ускоренного прогрева масла в первоначальный период запуска за счет уменьшенного количества циркулирующего масла и исключения из работы воздушно-масляного агрегата для охлаждения масла, снижение уровня теплового состояния маслосистемы при работе двигателя на установившемся режиме работы за счет увеличения суммарного количества прокачиваемого масла и включения в работу воздушно-масляного агрегата, охлаждающего масло.
Указанная цель достигается тем, что в систему смазки, содержащую первый и второй маслобаки, соединенные с помощью электромагнитного крана, подогреватель, нагнетающий насос, фильтр, точки смазки, контур прокачки и подогрева масла перед запуском с первым маслобаком и уменьшенным количеством масла и контур движения масла на установившемся режиме с первым и вторым маслобаками и устройством охлаждения масла, установлены первый, второй и третий гидрораспределители направления потока и контур прокачки масла в начальный момент работы двигателя: первый маслобак - насос-фильтр - первый гидрораспределитель направления потока - второй гидрораспределитель направления потока - точки смазки - третий гидрораспределитель направления потока - первый маслобак или второй маслобак, а в контуре движения масла на установившемся режиме масло проходит путь: первый маслобак - насос-фильтр - первый гидрораспределитель направления потока - устройство охлаждения масла - точки смазки - третий гидрораспределитель направления потока - второй маслобак, а подогреватель осуществляет прогрев масла в первом маслобаке.
На чертеже представлена принципиальная схема системы смазки двигателя. Система содержит два масляных бака 1 и 2, нагнетающий насос 3 с частотным регулированием подачи масла, фильтр очистки масла 4, гидрораспределители направления потока 5, 6, 7, устройство охлаждения масла 8, электромагнитный кран 9, электрический подогреватель 10, точки смазки 11.
Система смазки работает следующим образом. При отрицательных температурах окружающего воздуха перед запуском двигателя работает масляный насос 3, подавая в систему масло по контуру подогрева I посредством гидрораспределителей 5 и 6. Электромагнитный кран 9 при этом закрыт, гидрораспределитель 6 сливает масло в бак 1, где электрический подогреватель 10 осуществляет прогрев масла (путь смазки 1-3-4-5-6-1).
При достижении температуры масла в баке 1, достаточной для подачи к точкам смазки, включается контур II начального момента работы двигателя посредством гидрораспределителя 6, и подогретое масло подается к полостям опор 11, электрический подогреватель 10 отключается. Дальнейшее повышение температуры масла происходит за счет отвода тепла в подшипниках и от нагретых поверхностей. Гидрораспределитель 7 осуществляет управление потоком масла в магистрали слива в бак 1 или в бак 2 (путь смазки 1-3-4-5-6-11-7-1(2)).
Переключения с контура I на контур II может происходить по временной команде с момента включения насоса 3 с подогревателем или за счет установки электрического подогревателя с тепловым реле, измеряющим температуру рабочей жидкости.
При увеличении температуры масла выше определенной величины при помощи гидрораспределителя 5 включается в работу контур III, содержащий устройство охлаждения 8 (путь смазки 1-3-4-5-8-11-7-2). Гидрораспределитель 7 направляет сливной поток масла в бак 2. Электромагнитный кран 9 при этом открывается и подает масло из бака 2 в бак 1, увеличивая количество рабочей жидкости, участвующей в процессе.
Включение контура III происходит при выходе двигателя на установившуюся частоту вращения - в момент окончания запуска.
Изобретение позволяет повысить надежность запуска двигателя в условиях низких отрицательных температур окружающей среды и обеспечивает снижение энергопотребления от источника питания, повышение эксплуатационной надежности.