УСТРОЙСТВО ОХЛАЖДЕНИЯ СУДОВОГО ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к устройствам охлаждения дизельных двигателей и может применяться при изготовлении судовых дизельных двигателей.
Известна система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, включающая использование забортной воды в качестве охладителя при подаче ее в теплообменные масляные и водяные аппараты (холодильники). Забортная вода, проходя через холодильники, охлаждает как масло, поступающее в систему смазки двигателя, так и пресную воду в системе замкнутого охлаждения в охлаждающих рубашках двигателя (см. кн. Чумаченко И.И. Судовые двигатели внутреннего сгорания, §34 «Способ охлаждения». Транспорт. - М.: 1967. С. 149-155.).
К недостаткам известной системы относится то, что при несоблюдении заданного температурного режима начинается выпадение солей, загрязняющих полости охлаждения теплообменников масла, наддувочного воздуха и охлаждающей жидкости двигателя. Выпадение солей в теплообменнике контура охлаждения дизельного двигателя и теплообменниках наддувочного воздуха и масла влечет ухудшение теплоотдачи масла, наддувочного воздуха и охлаждающей жидкости двигателя в забортную воду, снижает надежность системы охлаждения и требует множество операций по демонтажу, очистке и установке теплообменников, что ухудшает ремонтопригодность системы за счет увеличения временных затрат на обслуживание и ремонт системы охлаждения.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является система охлаждения судового двигателя, содержащая замкнутый и открытый контуры охлаждения, включающие насос забортной воды и водяной холодильник (теплообменник), при этом полость открытого контура водяного теплообменника сообщена трубопроводом с полостью нагнетания насоса забортной воды. Система также содержит фильтр-холодильник масла (теплообменник масла) и холодильник воздуха (теплообменник воздуха), трубопроводы подачи и слива забортной воды (авторское свидетельство SU №450743, 1974).
Недостатком данной системы является то, что забортная вода, поступая в контур охлаждения наддувочного воздуха и масла, теплообменники масла и воздуха, способствует оседанию солей и грязи на стенках этих устройств, что снижает эффективность теплоотдачи и ресурс дизельного двигателя в целом, и требует частого обслуживания и ремонта. При этом требуется демонтаж и монтаж множества деталей и агрегатов дизельного двигателя. Это обусловлено тем, что забортная вода от насоса поступает непосредственно в теплообменник масла, в теплообменник наддувочного воздуха, затем в охлаждающую полость водяного теплообменника, далее в нижнюю половину кожуха турбины, затем в нижнюю половину кожуха газовыпускного коллектора, и через верхнюю половину кожуха турбины в трубопровод слива воды за борт.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение надежности и ремонтопригодности устройства охлаждения судового дизельного двигателя.
Технический результат достигается тем, что известное устройство охлаждения судового дизельного двигателя содержит открытый контур забортной воды, содержащий насос забортной воды, трубопроводы подачи и слива забортной воды, теплообменник забортной воды, и замкнутый контур охлаждения наддувочного воздуха и масла, содержащий теплообменник наддувочного воздуха и теплообменник масла. Новым является то, что дополнительно введен замкнутый контур охлаждения дизельного двигателя, причем замкнутые контуры охлаждения дизельного двигателя и наддувочного воздуха и масла содержат подготовленную охлаждающую жидкость и дополнительно снабжены термостатами и насосами подачи охлаждающей жидкости, теплообменник забортной воды выполнен разделенным на четыре изолированных отсека, крайние из которых соединены входом-выходом с одним из замкнутых контуров охлаждения, а отсеки, расположенные между ними, соединены с трубопроводами подачи и слива забортной воды; дополнительно установлен расширительный бак, состоящий из двух изолированных полостей, одна из которых соединена с замкнутым контуром охлаждения дизельного двигателя, а другая с контуром охлаждения наддувочного воздуха и масла, теплообменник наддувочного воздуха содержит две изолированные полости, одна из которых соединена с замкнутым контуром охлаждения дизельного двигателя, а другая с замкнутым контуром охлаждения наддувочного воздуха и масла; насос забортной воды выполнен самовсасывающим.
Заявляемая совокупность существенных признаков полезной модели обеспечивает достижение технического результата, а именно: повышение надежности обусловлено наличием открытого контура забортной воды с теплообменником забортной воды, который разделен на четыре изолированных отсека, крайние из которых соединены с замкнутыми контурами охлаждения дизельного двигателя и охлаждения наддувочного воздуха и масла. В средних изолированных отсеках теплообменника циркулирует забортная вода и, в случае его загрязнения, очистке или замене подлежит только этот теплообменник, а не вся система, что, помимо повышения надежности, одновременно повышает ремонтопригодность устройства охлаждения дизельного двигателя.
Замкнутый контур охлаждения дизельного двигателя и замкнутый контур охлаждения наддувочного воздуха и масла заполнены подготовленной охлаждающей жидкостью, что позволяет избежать соприкосновения неподготовленной забортной воды с деталями дизельного двигателя и обеспечивает, таким образом, технически исправное состояние, повышенный ресурс и надежность компонентов устройства охлаждения в течение всего срока службы дизельного двигателя. В качестве подготовленной охлаждающей жидкости может быть использована вода с присадками, смесь воды и этиленгликоля или антифриз.
Введение в устройство охлаждения судового дизельного двигателя расширительного бака, разделенного перегородкой на две изолированные полости, позволяет избежать повреждений трубопроводов, фланцевых соединений и устройств системы, таких как теплообменники, насосы и др., что также обеспечивает повышение надежности всего устройства охлаждения. Это происходит благодаря тому, что одна из упомянутых изолированных полостей позволяет компенсировать увеличение объема и давления охлаждающей жидкости при ее нагреве в замкнутом контуре охлаждения дизельного двигателя, а другая обеспечивает компенсацию увеличения объема и давления охлаждающей жидкости при ее нагреве в замкнутом контуре охлаждения наддувочного воздуха и масла.
Насос забортной воды самовсасывающего типа, примененный в устройстве охлаждения дизельного двигателя, также повышает надежность всего устройства охлаждения, поскольку не требует заполнения водой после его остановки из водяного теплообменника или вручную и, таким образом, обеспечивает подачу забортной воды даже после длительной остановки насоса. Производительность насоса забортной воды подобрана таким образом, чтобы обеспечить отвод тепла от контуров охлаждения дизельного двигателя и охлаждения наддувочного воздуха и масла при эксплуатации судна в теплых экваториальных водах.
Заявленная полезная модель поясняется графическим материалом.
На фиг. 1 - принципиальная схема охлаждения судового двигателя.
Устройство охлаждения судового дизельного двигателя (фиг. 1) содержит открытый контур забортной воды, содержащий трубопровод 1 подачи забортной воды, насос 2 забортной воды, теплообменник 3 забортной воды, трубопровод 6 слива забортной воды, замкнутый контур 4 охлаждения дизельного двигателя, замкнутый контур 5 охлаждения наддувочного воздуха и масла, насос 7 замкнутого контура охлаждения дизельного двигателя, теплообменник 8 наддувочного воздуха, дизельный двигатель 9, насос 10 замкнутого контура охлаждения наддувочного воздуха и масла, теплообменник 11 масла, термостат 12 замкнутого контура охлаждения дизельного двигателя, термостат 13 замкнутого контура охлаждения наддувочного воздуха и масла, расширительный бак 14.
Устройство охлаждения судового дизельного двигателя работает следующим образом (на примере применения в дизельном двигателе судового исполнения 12ДМ-185С):
Забортная вода по трубопроводу 1 поступает в насос 2 забортной воды самовсасывающего типа, который подает забортную воду в теплообменник 3 забортной воды. Забортной водой, подаваемой насосом в теплообменник забортной воды, отводят тепло от жидкости, циркулирующей в замкнутом контуре 4 охлаждения дизельного двигателя и замкнутом контуре 5 охлаждения наддувочного воздуха и масла и затем сливают за борт по трубопроводу 6. Замкнутые контуры 4 и 5 содержат подготовленную охлаждающую жидкость, в качестве которой используют воду с присадками, смесь воды и этиленгликоля или антифриз. Теплообменник забортной воды выполняют разделенным на четыре изолированные полости, крайние из которых соединяют входом-выходом с одним из замкнутых контуров охлаждения, а полости, расположенные между ними, соединяют с трубопроводами подачи и слива забортной воды. Таким ооразом, подготовленная охлаждающая жидкость (антифриз), циркулирующая в замкнутых контурах, охлаждается забортной водой, не смешиваясь с ней. Насосом 7 контура охлаждения дизельного двигателя подают охлаждающую жидкость из верхнего отсека теплообменника 3 в дизельный двигатель 9. В двигателе 12ДМ-185С применены теплообменники забортной воды, наддувочного воздуха и масла производства Mahle Behr Industry GmbH & Co.KG, насос контура охлаждения дизельного двигателя - LFH 3P17684. Насосом 10 контура 5 подают охлаждающую жидкость из нижнего отсека теплообменника 3 в теплообменник 8 наддувочного воздуха и далее в теплообменник 11 масла. Если охлаждающая жидкость контуров 4 и 5 не превышает заданную температуру и не требует охлаждения, то она поступает в дизельный двигатель 9, теплообменники 8, 11 через термостаты 12, 13, минуя теплообменник 3. Термостат 12 полностью открывается при температуре охлаждающей жидкости 75°C, а термостат 13 - при температуре 30°C. В качестве термостата контура охлаждения дизельного двигателя используют термостат Behr Thermot-tronik X2409751001H, а в качестве термостата контура охлаждения наддувочного воздуха и масла используют термостат Behr Thermot-tronik X2409301001H. В расширительном баке 14 происходит компенсация объема и давления охлаждающей жидкости при ее нагревании или охлаждении в замкнутых контурах охлаждения дизельного двигателя и наддувочного воздуха и масла, при этом расширительный бак разделен на две изолированные полости перегородкой: одна полость предназначена для соединения с замкнутым контуром охлаждения дизельного двигателя, а другая - с замкнутым контуром охлаждения наддувочного воздуха и масла.
Заявленная полезная модель прошла стендовые испытания в составе опытного образца судового дизельного двигателя, о чем составлен соответствующий акт. Система охлаждения судового дизельного двигателя изготовлена в промышленных условиях и предназначена для использования в промышленных условиях, что позволяет считать заявленную полезную модель соответствующей критерию патентоспособности «промышленная применимость».