расширительный бак системы жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания

Формула изобретения

1. РАСШИРИТЕЛЬНЫЙ БАК СИСТЕМЫ ЖИДКОСТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, разделенный перегородкой на первую и вторую полости, соединенный с системой охлаждения трубопроводами и содержащий парогазовую трубу, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, он снабжен воздушным патрубком и источником сжатого газа, перегородка выполнена в виде гибкой мембраны из водогазонепроницаемого материала, первая полость расположена над мембраной и связана с источником сжатого газа посредством воздушного патрубка, а вторая полость размещена под мембраной.

2. Бак по п.1, отличающийся тем, что воздушный патрубок снабжен обратным клапаном, а обе полости расширительного бака - предохранительными клапанами.

3. Бак по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что мембрана выполнена гофрированной.

4. Бак по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что он снабжен предохранительной решеткой, установленной над мембраной.

5. Бак по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что он снабжен двумя предохранительными решетками, установленными с обеих сторон мембраны.

6. Бак по п.1, отличающийся тем, что парогазовая труба соединена с второй полостью.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, а именно, к двигателям внутреннего сгорания с жидкостной системой охлаждения.

Известно, что в большинстве ДВС применяются открытые системы жидкостного охлаждения. Насыщение воды воздухом в таких системах способствует росту кавитационно-коррозионных разрушений, снижению кавитационного запаса насосов, повышению потерь тепла в охлаждающую жидкость при ее поверхностном кипении.

Для уменьшения насыщения воды воздухом используют гидрозатворы. Для повышения давления производят подъем расширительных цистерн на высоту 10-12 м, применяют водоструйные устройства [1].

Подъем расширительной цистерны не возможен на тепловозах, в автотранспортных двигателях, на скоростных судах. Водоструйные насосы и гидрозатворы усложняют конструкцию системы охлаждения.

Известен расширительный бак системы жидкостного охлаждения ДВС, принятый в качестве прототипа [2].

Этот бак обладает следующими недостатками:

сложность конструкции, т. к. в его состав входит дополнительно гидрозатвор;

газопроницаемая пленка (мембрана) и жидкий изолятор не исключают полностью проникновения в систему охлаждения воздуха;

система охлаждения с таким расширительным баком не обеспечивает необходимого статического давления, что способствует кавитации циркуляционного насоса и кипению воды в зарубашечном пространстве.

Целью изобретения является повышение эффективности системы охлаждения путем увеличения статического давления охлаждающей жидкости за счет использования источника повышенного давления воздуха, а также герметизации бака, препятствующий насыщению воды воздухом.

Поставленная цель достигается тем, что в расширительном баке системы жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания, разделенном перегородкой на первую и вторую полости, соединенном с системой охлаждения трубопроводами и содержащем парогазовую трубу, согласно изобретению разделяющая перегородка выполнена в виде гибкой мембраны из водогазонепроницаемого материала, первая полость расположена над мембраной и связана с источником сжатого газа посредством воздушного патрубка, а вторая полость размещена под мембраной.

Воздушный патрубок снабжен обратным клапаном, а обе полости расширительного бака - предохранительными клапанами, что исключает превышение давления в нем выше допустимого.

Для увеличения площади и возможностей прогиба мембрана выполнена гофрированной, например, из армированной резины.

Для ограничения прогиба над и под мембраной установлены решетки, изогнутые во внутренние полости обеих частей бака. Причем верхней решеткой может служить внутренняя поверхность верхней части бака. Парогазовая трубка (трубки) соединена с нижней частью его объема.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявленный расширительный бак отличается от прототипа рядом дополнительных конструктивных элементов, обеспечивающих повышенное статическое давление в системе жидкостного охлаждения ДВС, а также герметизацию бака. Таким образом, заявленный расширительный бак соответствует критерию "новизна".

Сравнение заявленного решения не только с прототипом, но и другими техническими решениями в данной области техники не позволило выявить в них признаки, отличающие данное техническое решение от прототипа, что дает основание сделать вывод о соответствии критерию "существенные отличия".

На фиг. 1 и 2 представлены расширительные баки системы жидкостного охлаждения ДВС (варианты).

Расширительный бак 1 состоит из верхней 2 и нижней 3 полостей, соединенных между собой фланцами 4 и 5, между которыми установлена мембрана 6 с решетками 7 и 8.

Пространство над мембраной 6 соединено трубопроводом 9 через обратный клапан 10 с источником повышенного давления (компрессором агрегата наддува или пусковыми воздушными баллонами - не показаны) и имеет предохранительный клапан 11, установленный на трубопроводе 12. В полости 3 расширительного бака 1 на трубопроводе 13 установлен предохранительный клапан 14.

Для спуска воздуха при наполнении системы охлаждения используют кран 15 с трубопроводом 16. Вода в систему охлаждения поступает через трубопровод 17 и кран 18. Расширительный бак 1 связан с системой охлаждения пароотводящей трубкой 19 и трубопроводом 20, например, со всасывающей полостью циркуляционного насоса.

Двигатель внутреннего сгорания с указанным расширительным баком работает следующим образом. При заполнении системы охлаждения вода в нижнюю полость 3 расширительного бака 1 поступает по трубопроводу 17 при открытом кране 18, а воздух вытесняется при открытом кране 15 по трубопроводу 16.

При запуске двигателя воздух от компрессора агрегата наддува или пусковых баллонов после редуцирования по трубопроводу 9 и чеpез обратный клапан 10 поступает в верхнюю полость 2 расширительного бака 1. Воздух проходит через отверстия в решетке 7 и воздействует на гибкую гофрированную мембрану 6, повышая статическое давление в системе охлаждения, вытесняя воду через отверстия в решетке 8. Максимальный прогиб мембраны 6 ограничен решеткой 8.

При увеличении температуры охлаждающей воды и ее тепловом расширении мембрана 6 выгибается вверх, ее прогиб ограничен решеткой 7.

Для предотвращения увеличения давления в системе охлаждения выше допустимого значения использованы предохранительные клапаны 11 и 14, причем клапан 11 сбрасывает избыточный воздух по трубопроводу 12 за пределы машинного отделения, например, через звуковую сирену (свисток - не показан), а клапан 14 сбрасывает избыток воды по трубопроводу 13, например, за борт.

После окончания работы двигателя и падения давления воздуха в системе наддува для предотвращения вскипания воды в зарубашечном пространстве обратный клапан 10 предотвращает утечку воздуха из верхней полости 2 расширительного бака 1.

На фиг.2 показан расширительный бак 1, в котором функции решетки 7 выполняет внутренняя поверхность верхней части 2 бака 1. Принцип действия системы охлаждения при этом остается неизменным.

Таким образом, герметизация системы охлаждения и повышение статического давления в ней за счет наддува пространства над мембраной обеспечивают снижение кавитационно-коррозионных разрушений и интенсивности кипения жидкости, что благоприятно влияет на ресурс и экономичность ДВС.