РАДИАТОР САМООЧИЩАЮЩИЙСЯ С ИНТЕНСИВНЫМ КОНВЕКТИВНЫМ ТЕПЛООБМЕНОМ

Полезная модель относится к системе охлаждения двигателей, а именно к конструкции радиаторов используемых на транспортных средствах, движущихся по бездорожью, работающих в полевых условиях.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели по совокупности существенных признаков (прототип) является радиатор, состоящий из сердцевины, имеющей охлаждающий пакет из охлаждающих трубок и пластин, верхнего и нижнего бачков (см. книгу Ю.А.Песков, И.К.Мещеряков, Ю.Н.Ярмашев и др. «Зерноуборочные комбайны «ДОН» г.Москва, Агропромиздат, 1986 г., стр.135).
При такой конструкции радиатора с вертикальным расположением охлаждающего пакета, при движении транспортного средства по бездорожью, при работе в полевых условиях, фронтальная поверхность и воздушные каналы сердцевины радиатора засоряются различными макрочастицами растительного происхождения, пылью, из-за чего ухудшается теплорассеивающая способность радиатора и в итоге, как правило, это приводит к снижению теплоотдачи и как следствие к перегреву двигателя. Поэтому возникает необходимость периодически проводить очистку сердцевины радиатора от засорения, это обстоятельство сокращает количество полезной работы, выполняемой машиной, и снижает ее производительность, с одновременным повышением затрат на ее обслуживание.
Предлагаемая полезная модель решает задачу самопроизвольной очистки охлаждающего пакета сердцевины при повышении теплорассеивающей способности радиатора в неблагоприятных внешних условиях работы, с точки зрения засоряемости, и исключает возможность засорения воздушных каналов сердцевины, т.е. в данном случае, сорная макровзвесь не проникает во внутрь сердцевины, задерживается на фронтальной поверхности, а снижение
теплоотдачи компенсируется естественным усилением конвективного теплообмена на внешней поверхности охлаждения.
Это достигается тем, что в известном радиаторе, состоящем из сердцевины, имеющей охлаждающий пакет из охлаждающих трубок и пластин, верхнего и нижнего бачков, новым является то, что в сердцевине радиатора охлаждающий пакет имеет наклонное расположение в направлении к встречному потоку охлаждающего воздуха, создаваемого вентилятором двигателя.
Охлаждающий пакет сердцевины радиатора имеющий наклонное расположение в направлении к встречному потоку охлаждающего воздуха имеет следующие полезные преимущества:
- первое - способствует более интенсивному конвективному теплообмену от наружной поверхности охлаждающих трубок и оребряющих их охлаждающих пластин к воздуху, вследствие чего увеличивается теплорассеивающая способность радиатора;
- второе - наряду с интенсификацией теплорассеивающей функции охлаждающий пакет выполняет функцию фильтра, задерживающего ингредиенты, засоряющие радиатор, на наклонной фронтальной поверхности сердцевины. Этому способствует более высокая степень оребрения трубок пластинами;
- третье - в процессе работы радиатора, при эксплуатации машины, при смене режимов работы двигателя и динамических воздействий в виде колебаний и вибраций, фронтальная поверхность сердцевины радиатора освобождается от налипшего засорения, то есть самоочищается;
- четвертое - обычную толстую четырех рядную сердцевину можно заменить на более тонкую - двух или трех рядную с меньшей материалоемкостью.
На фиг.1 изображен общий вид радиатора самоочищающегося с интенсивным конвективным теплообменом.
На фиг.2 изображен вид сбоку радиатора самоочищающегося с интенсивным конвективным теплообменом.
Радиатор самоочищающийся с интенсивным конвективным теплообменом состоит из сердцевины, содержащей наклонный охлаждающий пакет, состоящий из охлаждающих трубок 1, имеющих оребрение из охлаждающих пластин 2, верхнего 3 и нижнего 4 бачков.
Верхний бачок 3 имеет заливную горловину 5 и входной патрубок 6,нижний бачок 4 имеет выходной патрубок 7.
Заливная горловина 5 служит для заправки системы охлаждения двигателя охлаждающей жидкостью.
Радиатор работает следующим образом.
При работающем двигателе теплота с поверхности цилиндров двигателя отводится охлаждающей жидкостью циркулирующей в системе охлаждения, которая через, входной патрубок 6 поступает в верхний бачок 3. Затем горячая охлаждающая жидкость по наклонным охлаждающим трубкам 1, оребренным охлаждающими пластинами 2, перемещается из верхнего бачка 3 в нижний бачок 4. В процессе перемещения по наклонным охлаждающим трубкам 1, оребренным охлаждающими пластинами 2, переносимая охлаждающей жидкостью теплота передается на внешнюю поверхность охлаждающих трубок 1 и охлаждающих пластин 2 принудительно омываемую воздухом, подаваемым вентилятором двигателя. Воздух отнимает тепло от внешней поверхности, нагревается и отводится в атмосферу.
Интенсификация конвективного теплообмена в сердцевине с наклонным охлаждающим пакетом осуществляется естественным способом посредством ускорения или более интенсивного переноса тепла в наклонных трубках и наклонных пластинах к тыльной более высокой стороне охлаждающих трубок 1 и охлаждающих пластин 2, при этом направление конвективного переноса тепла совпадает с направлением потока омываемого воздуха, вследствие чего еще более усиливается конвективная теплорассеивающая способность
сердцевины, интенсивность теплоотдачи радиатора увеличивается в значительной мере.
Далее охлажденная в сердцевине охлаждающая жидкость из нижнего бачка 4 через выходной патрубок 7 направляется обратно к двигателю для повторного цикла.
Схема процесса самопроизвольной очистки сердцевины радиатора с интенсивным конвективным теплообменом изображена на фиг.2.
Самопроизвольная очистка сердцевины происходит следующим образом. Фронтальная поверхность А наклонного пакета сердцевины радиатора разделена на две зоны:
1
- рабочую теплорассеивающую зону a, охлаждающие трубки 1 в которой имеют более высокую степень оребрения охлаждающими пластинами 2 с максимально допустимым шагом препятствующим проникновению засоряемых макрочастиц, находящихся в потоке воздуха, вовнутрь воздушных каналов сердцевины;
2
2
- вентиляционную зону а, охлаждающие трубки 1 в которой имеют более низкую степень оребрения охлаждающими пластинами 2 с минимально допустимым шагом не препятствующим прохождению засоряемых макрочастиц, находящихся в потоке воздуха проходящего через воздушные каналы сердцевины в зоне а.
1
При эксплуатации радиатора ингредиенты сорных частиц из окружающей среды и находящиеся в потоке воздуха, создаваемого вентилятором Б двигателя, проходящего через решетку сердцевины, задерживаются и накапливаются на наклонной фронтальной поверхности А в рабочей зоне a, тем самым снижая эффективность охлаждения двигателя.
Самоочистка фронтальной поверхности А сердцевины радиатора с наклонным охлаждающим пакетом происходит периодически в течение рабочего цикла машины (трактора), способом самопроизвольного встряхивания налипшей массы засорения, в благоприятные для этого периоды, в зависимости от изменения режимов работы двигателя и изменения параметров
скорости воздушного потока проходящего через решетку сердцевины радиатора.
Самопроизвольное встряхивание происходит посредством воздействия знакопеременных колебаний и вибраций в основном вертикального направления передаваемых на радиатор через упругие резиновые амортизаторы В, устанавливаемые на опорах радиатора Г, которые возбуждаются от циклически изменяющихся оборотов двигателя до минимальных и обратно до максимальных значений, в зависимости от режимов загрузки двигателя в процессе рабочего цикла трактора и динамических нагрузок вплоть до ударных, возникающих в процессе движения трактора, например, при выполнении сельскохозяйственных работ в зависимости от рельефа поля или рельефа полевых дорог.
1
1
1
2
Благоприятные условия для самопроизвольного отслоения, встряхивания и удаления накопившейся на поверхности А в рабочей зоне a массы засорения возникают при падении оборотов вентилятора, сопровождающихся снижением скорости воздушного потока проходящего через решетку сердцевины радиатора до минимальных значений, при которых сила потока притягивающая налипшую на поверхности А в рабочей зоне a массу засорения - минимальна. За время этого цикла налипшая масса засорения под воздействием собственного веса, колебаний и вибраций радиатора, отслаивается от поверхности А рабочей зоны a и в результате встряхивания опадает в вентиляционную зону а, находящуюся в нижней части поверхности А, в которой охлаждающие трубки 1 имеют оребрение охлаждающими пластинами 2 с крупным шагом, образующее воздушные каналы через которые периодически, за время цикла повышения скорости воздушного потока на входе в радиатор в следствии увеличения оборотов вентилятора Б, опавшая в вентиляционную зону аз поверхности А масса засорений засасывается потоком воздуха и беспрепятственно проходит через увеличенные каналы сердцевины и выбрасывается в подмоторное пространство и далее в окружающую среду.
Таким образом, самопроизвольная очистка радиатора в совокупности с интенсивным усилением конвективного теплообмена внешней поверхности при меньшей материалоемкости охлаждающего пакета обеспечивает стабильное функционирование системы охлаждения двигателя при работе в условиях внешней среды с повышенной засоряемостью.