ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОРНАЯ УСТАНОВКА

Полезная модель относится к области электротехники, в частности, к дизель-генераторным установкам, работающим на базе двигателя внутреннего сгорания с воздушным охлаждением.
Дизель-генераторные установки (ДГУ), работающие на базе двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с воздушным охлаждением, обычно имеют три независимых газовых потока: газовый поток, охлаждающий ДВС, газовый поток, охлаждающий генератор;
поток выхлопных газов, удаляемых при работе ДВС, каждый из которых требуется отводить в атмосферу. Разместить конструкцию ДГУ с самостоятельным отводом указанных газовых потоков внутри замкнутого носителя (объема) достаточно сложно.
Известна дизель-генераторная установка, включающая дизель, топливный насос высокого давления с шаговым двигателем для перемещения рейки, установленный на дизеле, генератор, закрепленный на одном общем валу с дизелем, преобразователь частоты, подключенный к генератору, топливный бак, соединенный по топливопроводу с топливным насосом высокого давления, согласно предлагаемому техническому решению, содержит блок управления топливоподачей, включающий микропроцессор, соединенный с шаговым двигателем топливного насоса высокого давления, постоянно запоминающее устройство и аналого-цифровой преобразователь, связанные с микропроцессором, датчик мощности, подключенный на выходе преобразователя частоты, датчик частоты вращения общего вала дизеля и генератора, датчик положения рейки топливного насоса высокого давления, блок датчиков предупреждения аварийных режимов работы дизеля, содержащий датчики температуры и давления масла дизеля, датчик температуры охлаждающей жидкости дизеля, блок датчиков коррекции, содержащий датчик температуры топлива в топливном баке, датчик температуры всасываемого воздуха и датчик атмосферного давления, при этом каждый из датчиков связан с аналого-цифровым преобразователем (патент РФ на полезную модель №97883, Заявка: 2010114877/07, 15.04.2010).
Однако из-за отсутствия устройства для сбора и удаления газовых потоков, охлаждающих ДВС, охлаждающих генератор и выхлопных газов, удаляемых при работе ДВС, и формирования единого удаляемого потока, известная дизель-генераторная установка не может работать в ограниченном объеме отсека.
Технический результат, достигаемый полезной моделью, заключается в объединении указанных независимых газовых потоков: охлаждающих ДВС, охлаждающих генератор и выхлопных газов, удаляемых при работе ДВС, для обеспечения работы ДГУ в ограниченном объеме отсека; увеличении мощностных параметров ДВС за счет создания разряжения на выходе из выпускной системы дизеля. Разряжение создается вследствие явления эжекции, возникающего при движении газов от вентиляторов дизеля и генератора ДГУ по коллекторному узлу ДГУ.
Технический результат достигается тем, что известная дизель-генераторной установка (ДГУ), включающая дизель и генератор с системами воздушного охлаждения и выпускной системой, дополнительно содержит коллекторный узел для сбора и удаления отработанного охлаждающего дизель воздушного потока, отработанного охлаждающего генератор воздушного потока и выхлопных газов от глушителя, состоящий из неразъемно-связанных дефлектора и короба сброса, при этом дефлектор выполнен в виде, по крайней мер, двух панелей, закрепленных на двигателе и направляющих поток отработанного охлаждающего дизель воздушного потока на ребра цилиндра и головки цилиндра двигателя, поступающий из системы охлаждения двигателя; короб сброса имеет Г-образную форму, со стороны свободного торца короткой части короба предусмотрено окно, через которое отработанный охлаждающий дизель воздушный поток поступает в короб сброса, в длинной части короба предусмотрено окно, через которое отработанный охлаждающий генератор воздушный поток поступает в короб сброса, со стороны свободного торца длинной части короба предусмотрено окно, через которое удаляются отработанный охлаждающий генератор и дизель воздушный поток и выхлопные газы из глушителя, а корпус глушителя постоянного или переменного поперечного сечения расположен в длинной части короба и выходит за границы удаляющего воздушно-газовые потоки окна.
Для достижения указанного результата целесообразно, чтобы зазор Е между внутренней стенкой короба сброса и наружной поверхностью глушителя составлял (0,2…0,4) максимальной ширины глушителя по наружным поверхностям.
Целесообразно также, чтобы зазор Д между внешней стенкой короба и наружной поверхностью глушителя составлял (1,5…1,7) максимальной ширины глушителя по наружным поверхностям.
Желательно, чтобы суммарная площадь поперечного сечения окна, через которое отработанный охлаждающий дизель воздушный поток поступает в короб сброса, и поперечного сечения окна, через которое отработанный охлаждающий генератор воздушный поток поступает в короб сброса, составляла (0,5…0,7) площади поперечного сечения окна, через которое удаляются отработанные газо-воздушные потоки от дизеля, генератора и глушителя.
Желательно, чтобы рабочий объем короба сброса (без глушителя) составлял (0,06-0,08) суммарного объема воздушных потоков, проходящих в секунду через окно, в которое отработанный охлаждающий дизель воздушный поток поступает в короб сброса, и окно, в которое отработанный охлаждающий генератор воздушный поток поступает в короб сброса.
Целесообразно, чтобы объем глушителя составлял (0,05…0,15) объема газов, проходящих через глушитель в секунду, при этом соотношение объема короба сброса и глушителя составляет (9…11).
Желательно, чтобы для исключения образования турбулентного потока, по крайней мере, в месте соединения внешних сторон короткой и длинной частей короба сброса была выполнена наклонная площадка, обеспечивающая плавный проход отработанного охлаждающего дизель воздушного потока из короткой части в длинную.
Желательно, чтобы панели дефлектора были установлены параллельно друг другу.
Целесообразно, чтобы принимающее отработанный газовый поток от генератора окно было приближено к короткой части корпуса сброса.
Целесообразно, чтобы коллекторный узел был расположен над генератором. Целесообразно, чтобы дизель был выполнен одноцилиндровым, четырехтактным, воздушного охлаждения, с непосредственным впрыском топлива, с наклонным расположением цилиндра, с частичным уравновешиванием момента инерции первого порядка.
Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 изображена ДГУ с коллекторным узлом (верхняя крышка короба сброса условно не показана); на фиг.2 - схема распределения газо-воздушных потоков в ДГУ; на фиг.3 - коллекторный узел; на фиг.4 - схема отвода отработанных газов от двигателя внутреннего сгорания и генератора; на фиг.5 - схема подвода воздуха на охлаждение двигателя и отвода отработанного газа от двигателя.
Дизель-генераторная установка (ДГУ) включает дизель (дизельный двигатель) 1 с вентилятором системы охлаждения двигателя 2, выпускной трубопровод дизеля 3, связанный с глушителем шума выпуска 4, и генератор 5 с вентилятором системы охлаждения генератора 6. Глушитель шума выпуска может быть постоянного или переменного поперечного сечения.
Дизель выполнен одноцилиндровым, четырехтактным, воздушного охлаждения, с непосредственным впрыском топлива, с наклонным расположением цилиндра, с частичным уравновешиванием момента инерции первого порядка.
Для сбора и удаления отработанного охлаждающего дизель воздушного потока, отработанного охлаждающего генератор воздушного потока и выхлопных газов от глушителя, в конструкции ДГУ предусмотрен коллекторный узел, который состоит из неразъемно-связанных дефлектора 7 и короба сброса 8, расположенных над генератором.
Генератор предназначен для обеспечения электрической энергией потребителей и подзарядки аккумуляторных батарей в составе ДГУ.
Вал генератора объединяется с коленчатым валом дизеля через их конические поверхности.
Дефлектор выполнен в виде двух, например, параллельно смонтированных, панелей 9 и 10, закрепленных на двигателе и направляющих поток отработанного охлаждающего дизель воздушного потока на ребра цилиндра и головки цилиндра последнего (двигателя), поступающий через окно забора воздуха 11 от вентилятора системы охлаждения двигателя.
Короб сброса 14 имеет Г-образную форму. Со стороны свободного торца короткой части короба сброса предусмотрено окно 13, через которое отработанный охлаждающий дизель воздушный поток, создаваемый вентилятором дизеля, поступает в короб сброса, в длинной части короба предусмотрено окно 15, через которое отработанный охлаждающий генератор воздушный поток, создаваемый вентилятором генератора, поступает в короб сброса, а со стороны свободного торца длинной части короба предусмотрено окно 16, через которое удаляются отработанные охлаждающие генератор и дизель воздушные потоки и выхлопные газы из глушителя, при этом большая часть корпуса глушителя 4 расположена в длинной части короба сброса, а меньшая часть корпуса глушителя выходит за границы корпуса короба сброса через удаляющее воздушно-газовые потоки окно 16 и расположена таким образом, чтобы выпускное отверстие глушителя находилось внутри удаляемых отработанных воздушных потоков от дизеля и генератора. Расположение окна, через которое отработанный газовый охлаждающий генератор воздушный поток поступает в короб сброса, приближено к короткой части корпуса короба сброса.
Короб сброса 8 нераъемно соединен с дефлектором 7 торцом короткой части короба.
Поступая в длинную часть короба, отработанный охлаждающий дизель воздушный поток вначале движется вдоль короткой части короба сброса, затем поступает в длинную его часть и совместно с отработанным охлаждающий генератор воздушным потоком движется вдоль глушителя, т.е. вдоль длинной части короба сброса.
Отработанные воздушные потоки, охлаждающие двигатель и генератор, имеют температуру существенно более низкую, чем выхлопные газы в глушителе шума выпуска. В результате теплообмена между горячими стенками части глушителя, расположенной внутри короба сброса, и сравнительно холодными отработанными, охлаждающими дизель и генератор, воздушными потоками выхлопные газы внутри глушителя остывают, что приводит к дополнительному падению давления внутри глушителя и, как следствие, улучшается отсос выхлопных газов из камеры сгорания дизеля, что, в свою очередь, приводит к увеличению мощвостных параметров дизеля. Кроме того, за счет размещения выпускного отверстия глушителя внутри отработанного, охлаждающего дизель и генератор, воздушного потока, вследствие возникающего явления эжекции происходит дополнительный отсос выхлопных газов из глушителя и, как следствие, увеличивается мощность дизеля.
Для исключения образования турбулентного потока, по крайней мере в месте соединения внешних сторон короткой и длинной частей короба сброса выполнена наклонная площадка 17, обеспечивающая плавный проход отработанного охлаждающего дизель воздушного потока из короткой части в длинную.
Для достижения указанного технического результата желательно соблюдать следующие условия:
Зазор Е между внутренней стенкой короба сброса и наружной поверхностью глушителя составляет (0,2…0,4) максимальной ширины глушителя по наружным поверхностям.
Зазор Д между внешней стенкой короба и наружной поверхностью глушителя составляет (1,5…1,7) максимальной ширины глушителя по наружным поверхностям.
Зазоры Д и Е позволяют эффективно распределить газо-воздушные потоки и увеличить мощностные параметры ДГУ.
Суммарная площадь поперечного сечения окна 13, через которое отработанный охлаждающий дизель воздушный поток поступает в короб сброса, и поперечного сечения окна 15, через которое отработанный охлаждающий генератор воздушный поток поступает в короб сброса, составляет (0,5…0,7) площади поперечного сечения окна 16, через которое удаляются отработанные охлаждающие генератор и дизель воздушных потоки и выхлопные газы из глушителя.
Указанные соотношения позволяют исключить избыточное сопротивление удаляемой газо-воздушной смеси из двигателя и генератора (касается значения 0,5) и не снизить скорость их удаления на выходе из короба сброса (касается значения 0,7) и, соответственно, не снизить эффект эжекции на выходе из короба.
Рабочий объем короба сброса (без глушителя) составляет (0,06-0,08) суммарного объема воздушных потоков, проходящих в секунду через окно, в которое отработанный охлаждающий дизель воздушный поток поступает в короб сброса, и окно, в которое отработанный охлаждающий генератор воздушный поток поступает в короб сброса.
Если рабочий объем короба сброса будет меньше 0,06 суммарного объема газовых потоков, проходящих через окно, принимающие газовый поток от двигателя, и окно, принимающее газовый поток от генератора, то создастся излишнее сопротивление воздушно-газовым потокам, что приведет к перегреву дизеля и генератора.
Если рабочий объем короба сброса будет больше 0,08 суммарного объема газовых потоков, проходящих через окно, принимающие газовый поток от двигателя, и окно, принимающее газовый поток от генератора, то уменьшится степень охлаждения глушителя, а также снизится скорость воздуха на выходе из короба сброса, что повлечет за собой снижение эффекта эжекции, и, соответственно, снизится мощность ДГУ.
Объем глушителя составляет (0,05…0,15) объема газов, проходящих через глушитель в секунду, при этом соотношение объема короба сброса и объема глушителя составляет (9…11).
Если объем глушителя будет меньше 0,05 объема выхлопных газов, проходящих через глушитель в секунду, то это приведет к излишнему сопротивлению потоку выхлопных газов, что, в свою очередь, снижает мощность дизеля и повышает уровень шума от выхлопных газов.
Если объем глушителя будет больше 0,15 объема выхлопных газов, проходящих через глушитель в секунду, то это приведет к перегреву дизеля.