ТЕПЛОВОЙ АККУМУЛЯТОР ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ ПУСКОВОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ДВС В ПЕРИОД МЕЖСМЕННОЙ СТОЯНКИ СТРОИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ В ЗИМНИЙ ПЕРИОД
HEAT ACCUMULATOR FOR MAINTAINING START-UP TEMPERATURE OF ICE DURING INTER-SHIFT DOWNTIME OF CONSTRUCTION MACHINE DURING WINTER SEASON

Изобретение относится к области машиностроения, а более конкретно к устройствам для подогрева и поддержания пусковой температуры двигателя внутреннего сгорания (ДВС) после межсменной стоянки в условиях низких температур по средствам аккумулирования тепла, за счет выделяемого двигателем тепла. С целью продления периода нахождения ДВС в диапазоне температур, необходимых для безаварийного пуска в период после межсменной стоянки.
Известна система поддержания оптимального режима ДВС (пат. N 2134804, кл. F01Р 3/20, опубл. 1999), содержащая контур циркуляции охлаждающей жидкости, включающая рубашку охлаждения ДВС, циркуляционный насос с приводом, радиатор и датчик температуры охлаждающей жидкости, аккумулятор тепла, снабженный резервуаром с теплоаккумулирующим материалом и каналами для прохода охлаждающей жидкости и отработавших газов.
Недостатками указанного устройства являются сложность конструкции и, как следствие, невозможность внедрения ее в конструкцию узлов машины в связи с особенностями компоновки отдельно взятой строительной машины. Отсутствие универсальной конструкции системы, которая подходила бы для двигателей определенного типа. Изготовление системы требует большого количества деталей, что ведет к повышению габаритов и массы устройств. Для создания технической документации и последующего сбора готовой системы требуется высококвалифицированный персонал. Цена вследствие сложности изготовления и монтажа указанной системы является высокой, что ведет к падению конкурентоспособности на рынке.
Основной задачей являлось обеспечение эффективного поддержания пусковой температуры ДВС в период межсменной стоянки строительной машины и устранение всех указанных выше недостатков известного устройства.
Решение данной задачи достигается за счет достижения технического результата, который заключается в упрощении изготовления и монтажа конструкции устройства, уменьшении времени прогрева двигателя, уменьшении износа двигателя, понижении вероятности технической аварии.
Указанный технический результат достигается тем, что тепловой аккумулятор для поддержания пусковой температуры ДВС строительной машины в период межсменной стоянки, представляет собой чехол, закрепленный на рубашке и поддоне двигателя. Чехол состоит из нескольких слоев. Первый слой представляет из себя материал из прочной армирующей сетки нитей полиэстера с закрепленными (статичными) ячейками, на которую с обеих сторон нанесен слой пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ). Вторым слоем является теплоизоляция на основе вспененного полиэтилена, покрытого алюминиевой фольгой. Третий слой представляет собой отдельные секции, заполненные фазопереходным теплоаккумулирующим материалом. Теплоаккумулирующий материал создан на основе трехводного раствора ацетата натрия с добавлением пищевого желатина, хлорида натрия и гидрооксида натрия. Секции расположены тремя рядами. Первый и второй ряд расположены так, чтобы при монтаже чехла секции этого ряда располагались вдоль рубашки ДВС с левой и правой стороны, третий ряд секций располагается вдоль масляного поддона двигателя внутреннего сгорания. Секции с теплоаккумулирующим веществом закрепляют ко второму слою по средствам ремней или аналогов для исключения возможности перемещения секций в процессе работы ДВС.
На фиг.1 представлен вид спереди ДВС с установленным тепловым аккумулятором, на фиг.2 представлен вид справа ДВС с установленным тепловым аккумулятором, на фиг.3 представлен увеличенный вид А фиг.1, на фиг.4 представлен вид Б фиг.3.
Тепловой аккумулятор для поддержания пусковой температуры ДВС представляет собой чехол, закрепленный на рубашке и поддоне ДВС 1 для сохранения температуры моторного масла 2. Чехол состоит из нескольких слоев. Первый слой 5 представляет из себя материал, состоящий из прочной армирующей сетки нитей полиэстера с закрепленными (статичными) ячейками, на которую с обеих сторон нанесен слой пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ).
Вторым слоем 4 является теплоизоляция на основе вспененного полиэтилена, покрытого алюминиевой фольгой 4. Первый 5 и второй 4 слои закреплены при помощи синтетических нитей, сшивающих оба слоя вместе. Существуют и другие способы скрепления слоев 4 и 5 такие, как, например, склеивание. Однако клей должен удовлетворять требованиям теплостойкости для исключения разрушения его в процессе работы ДВС.
Третий слой представляет собой отдельные секции 3, заполненные фазопереходным теплоаккумулирующим материалом. Секции 3 расположены так, чтобы при монтаже чехла располагались вдоль рубашки ДВС 1 с левой и правой стороны, а также вдоль масляного поддона ДВС 1. Секции 3 с теплоаккумулирующим материалом закрепляют ко второму слою 4 посредством крепежных элементов, например, таких как, ремней 7 или аналогов для исключения возможности перемещения секций 3 в процессе работы ДВС 1. Ремни 7 предварительно пришивают ко второму слою 4 посредством, например, синтетических нитей или их аналогов, удовлетворяющих требованиям теплостойкости. Синтетические нити изготавливают из высокопрочных малоусадочных полиэфирных комплексных нитей с температурой использования не менее 100°С.
Тепловой аккумулятор закрепляют на ДВС 1 таким образом, чтобы ряды секций 3 с теплоаккумулирующим материалом располагались соответственно их назначению на ДВС, как указано выше. Крепление устройства на ДВС осуществляют при помощи крепежных элементов, например ремней 6 или аналогов, обеспечивающих плотное соприкосновение секций 3 теплового аккумулятора и поверхности ДВС 1 со стороны рубашки и масляного поддона. Если используют в качестве средств крепления ремни, то их предварительно пришивают к первому слою 5 теплового аккумулятора по средствам синтетических нитей. Температура использования таких нитей должна быть от -40°С до +90°С. Длина ремней должна быть достаточной, чтобы закрепить устройство на ДВС. Крепление осуществляют как через верх ДВС 1, так и с боковых сторон ДВС 1.
Изготовление теплового аккумулятора для поддержания пусковой температуры ДВС строительной машины состоит из следующих этапов.
Первый слой 5 изготавливают из прочной армирующей сетки нитей полиэстера с закрепленными (статичными) ячейками, на которую с обеих сторон нанесен слой пластифицированного поливинилхлорида (ПВХ). Первый слой 5 должен удовлетворять требованиям теплостойкости и прочности, так как на основании его крепятся все последующие слои. Температура использования таких материалов должна быть от -40°С до +90°С, а прочность должна составлять не менее 2500 N/5 см.
Второй слой 4 выступает в качестве теплоизоляции и состоит из вспененного полиэтилена, покрытого алюминиевой фольгой. Данный материал и аналоги должны иметь коэффициент теплопроводности не менее 0,049 Вт/мК. Теплоизоляция необходима для предотвращения потери тепла в процессе работы двигателя и при его остывании.
Третий слой 3 представляет собой отдельные секции, заполненные фазопереходным теплоаккумулирующим материалом. Теплоаккумулирующий материал создан на основе перенасыщенного трехводного раствора ацетата. При соотношении на 100 грамм перенасыщенного раствора ацетата натрия трехводного, 2,5 г пищевого желатина, 2 г хлорида натрия и 1,5 г гидрооксида натрия. Секции 3 изготавливают из высокопрочного полиуретана с температурой использования от -40°С до +90°С, так как данный слой непосредственно взаимодействует с рабочим ДВС 1.
Изготовление секций возможно на оборудовании по склеиванию пакетов термическим путем. Благодаря использованию этого оборудования удается создание прочной и герметичной секции 3.
Тепловой аккумулятор для поддержания пусковой температуры ДВС в период межсменной стоянки в зимний период работает следующим образом.
При запуске ДВС 1 после межсменной стоянки в зимний период температура ДВС 1 и моторного масла 2 в результате работы повышается до 85°С, что ведет к передаче тепла от ДВС 1 к секциям 3 с теплоаккумулирующим материалом. Благодаря второму слою 4 и секциям 3 с теплоаккумулирующим материалом, из которых состоит тепловой аккумулятор, прогрев ДВС 1 до рабочих температур осуществляется быстрее.
Зарядка теплового аккумулятора осуществляется от выделяемого ДВС 1 теплоты в течение работы двигателя. Зарядка представляет из себя переход теплоаккумулирующего материала, находящегося в секциях 3 из твердого агрегатного состояния в жидкое, что свидетельствует о готовности теплового аккумулятора к сохранению и выделению тепла в течение межсменной стоянки строительной машины в зимний период.
Тепловой аккумулятор после остановки ДВС 1 постепенно передает накопленную тепловую энергию остывающему ДВС 1 через рубашку и масляный поддон. В результате чего температура моторного масла ДВС 1 после межсменной находится в температурном пределе, необходимом для безаварийного запуска двигателя -5°С.
Благодаря использованию трех слоев 3, 4, 5 в тепловом аккумуляторе удалось достичь минимальных потерь тепловой энергии ДВС 1, так как каждый слой выполняет роль теплоизолятора. Первый слой 5 позволяет достичь необходимой прочности теплового аккумулятора для использования его на строительной машине. Второй слой 4 выполняет роль теплоизолятора и сохраняет основную массу тепловой энергии ДВС 1. Секции 3 с теплоаккумулирующим материалом являются теплоносителями и источниками тепла в процессе межсменной стоянки строительной машины в зимний период. Благодаря использованию трех слоев с различными характеристиками удалось создать мобильный и эффективный тепловой аккумулятор, показавший свою эффективность в процессе поддержания пусковой температуры ДВС 1 в период межсменной стоянки строительной машины в зимний период.