устройство для управления выпуском газов на автосамосвале

Формула изобретения

Устройство для управления выпуском газа на автосамосвале, включающем в себя подогреваемую платформу, содержащее выпускной трубопровод двигателя, сообщенный посредством газовой камеры с платформой и через патрубок, выполненный с активным соплом, с автономным многоступенчатым эжектором, отличающееся тем, что патрубок с активным соплом размещен внутри газовой камеры и выполнен в виде форкамеры, присоединенной непосредственно к выпускному трубопроводу, а эжектор сообщен первой ступенью с газовой камерой через окно, выполненное в стенке этой камеры по оси активного сопла, при этом форкамера дополнительно снабжена диффузором, выходящим в газовую камеру, в стенке которой по оси диффузора выполнено второе окно, закрытое заглушкой в виде съемного фланца с консольным выступом.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к машиностроению, в частности к большегрузным карьерным автосамосвалам, имеющим подогрев стенок грузовой платформы отработавшими газами двигателя внутреннего сгорания.

Известна конструкция большегрузного автосамосвала, заводская инструкция: раздел шасси самосвала Komatsu HD 1200, напечатано в Японии, 02-84(01)00851, у которого подвод горячих отработавших газов двигателя на обогрев стенок платформы выполнен с помощью двух выпускных трубопроводов. Во время подъема и разгрузки платформы отработавшие газы за счет поворота направляющих заслонок поступают в автономные трубопроводы и выбрасываются в стороны от автосамосвала.

Известны конструкции автосамосвалов грузоподъемностью 75-120 тонн Белорусского автозавода. Автомобили самосвалы БелАЗ-549, БелАЗ-549В, БелАЗ-7519, БелАЗ-75191 и автопоезда-углевозы БелАЗ-7430-9590 и БелАЗ-74201-9590. Инструкция по эксплуатации. М. Минавтопром, 1984, у которых отработавшие газы подводятся по одному выпускному трубопроводу, находящемуся в стыке с газовой камерой на передней стенке платформы под ее козырьком. На автосамосвале БелАЗ-75211 грузоподъемностью 180 т часть газы в каналы стенок платформы не поступает, а по отдельному трубопроводу отводится непосредственно из газовой камеры в атмосферу.

Основной недостаток упомянутых конструкций повышенная загазованность пространства вблизи кабины водителя под козырьком платформы во время ее опускания на место после разгрузки, а также скопление дорожной пыли от колес автосамосвала во время движения.

Наиболеее близким к изобретению является устройство для управления выпуском газов на автосамосвале. (авт.св. СССР N 1669775, кл. B 60 H 1/18, B 60 P 1/00, опублик. 15 08.91), содержащее автономный многоступенчатый эжектор, установленный на стенке платформы снаружи газовой камеры, в которой размещена регулирующая заслонка. Поворотом заслонки дросселируются потоки газов, уходящих на подогрев стенок платформы и эжекцию пылегазовой смеси.

Один из недостатков прототипа отсутствие саморегулирования в процессе создания двух потоков в газовой камере при увеличении давления и температуры отработавших газов в зависимости от нагрузки двигателя.

Другим недостатком служит ненадежность регулирующей заслонки, ее коробление и прихват в условиях высокой температуры газов.

Техническая задача изобретения повышение качества регулирования в процессе создания потоков в газовой камере и надежности регулирующей заслонки.

Для решения этой задачи в устройстве для управления выпуском газов на автосамосвале, который включает подогреваемую платформу с козырьком, установленным над кабиной водителя, содержащем выпускной трубопровод двигателя, сообщенный посредством газовой камеры с платформой и с помощью патрубка, содержащего активное сопло, с автономным многоступенчатым эжектором, упомянутый патрубок с активным соплом размещен внутри газовой камеры и выполнен в виде форкамеры, присоединенной непосредственно к выпускному трубопроводу, эжектор сообщен первой ступенью с газовой камерой через окно, выполненное в стенке этой камеры по оси активного сопла, в свою очередь, форкамера дополнительно снабжена диффузором, выходящим в газовую камеру, в стенке которой по оси диффузора выполнено второе окно, закрытое заглушкой в виде съемного фланца с консольным выступом.

Существенным отличием предлагаемого устройства является применение струйного регулирования как более тонкого управления потоками в газовой камере вместо чисто дроссельного, а также в связи с этим переход от использования подвижной регулирующей заслонки к установке заглушки в виде съемного фланца с консольным выступом. Струйное регулирование создается параллельным истечением отработавших газов из форкамеры в газовую камеру через диффузор и активное сопло эжектора. Совместная работа диффузора и активного сопла сопровождается повышением давления на выходе из диффузора, снижением давления и эжекцией на выходе из сопла. Совокупный газодинамический эффект регулирования выражается в том, что по мере повышения нагрузки двигателя, когда возрастают давление и температура газов в форкамере, усиливается эжекционный эффект струйного отсоса из газовой камеры, форсируется работа многоступенчатого эжектора в целом. По этой причине создаваемое платформой противодавление в газовой камере, следовательно и давление в форкамере хотя и повышаются, но не растут интенсивно.

В зимний период работы самосвала заглушка в окне газовой камеры устанавливается консольным выступом наружу, что обеспечивает максимальный расход отработавших газов через диффузор. На этом режиме эжекция струи на выходе из активного сопла протекает с пониженной интенсивностью, и газы направляются преимущественно из камеры на подогрев стенок платформы. В летний период работы заглушка устанавливается консольным выступом внутри газовой камеры с некоторым зазором относительно выходного сечения диффузора, который теперь работает с повышенным противодавлением. Благодаря росту скорости истечения через активное сопло усиливается эжекция газовой струи и снижается подача газов на подогрев стенок платформы.

В принципе, при интенсивной эжекции в первой ступени весь поток отработавших газов может отводиться через эжектор, и устройство будет работать без подогрева платформы, только как струйный насос-вентилятор.

На фиг. 1 показано устройство на передней стенке платформы, общий вид; на фиг. 2 газовая камера с форкамерой, поперечный разрез; на фиг. 3 то же, продольный разрез А-А (зимний режим); на фиг. 4 узел Б на фиг. 3 (летний режим).

Устройство для управления выпуском газов на автосамосвале содержит выпускной трубопровод 1 двигателя, конец которого примыкает к форкамере 2 газовой камеры 3, выполненной на передней стенке платформы 4 и уплотнен подпружиненным фланцем 5. Платформа 4 снабжена контрфорсами, имеющими каналы 6 для циркуляции отработавших газов, и козырьком 7, закрывающим сверху кабину водителя, агрегаты и узлы, размещенные на уровне капота моторного отсека.

Автономный эжектор 8 трехступенчатой конструкции с диффузором 9 закреплен на передней стенке платформы 4 параллельно козырьку 7. Первая ступень эжектора 8 образована в полости газовой камеры 3 с помощью активного сопла 10, соединяющего форкамеру 2 с камерой 3, которая через отверстие 11 в контрфорсах сообщается каналами 6 с другими каналами в стенках платформы 4. Вторую ступень эжектора 8 образуют установленные соосно активное сопло 12, закрепленные на стенке газовой камеры 3 в ее окне, и камера смешения 13. Выходная часть диффузора 9 размещена в окне бокового вертикального ребра 14, укрепляющего козырек 7 платформы.

Форкамера 2 снабжена также диффузором 15, закрепленным на ее стенке с выходом в полость газовой камеры 3. Со стороны выходного сечения диффузора 15 по его оси в стенке газовой камеры 3 выполнено второе окно, закрытое заглушкой 16, представляющей также съемный фланец с консольным выступом 17 в виде патрубка цилиндрической или иной формы, имеющего, в частности, перфорацию стенки. Заглушка 16 устанавливается в одном из двух положений: консольным выступом 17 наружу (фиг. 3, зимний режим) или консольным выступом внутрь газовой камеры 3 с фиксацией зазора "а" (фиг. 4 летний режим), который может регулироваться прокладками уплотняющими заглушку 16 на стенке.

Устройство для управления выпуском газов на автосамосвале работает следующим образом.

Горячие отработавшие газы двигателя направляются по выпускному трубопроводу 1 в форкамеру 2, в которой разделяются на два потока. Один из них поступает в активное сопло 10, расширяется в нем и образует на выходе высокоскоростную активную струю первой ступени эжектора 8. Второй поток, основной при работе в зимнем режиме, движется через диффузор 15, повышая свое давление и выходит в газовую камеру 3, из которой большая часть отработавших газов перетекает через отверстие 11 контрфорсов в каналы 6 и поступает на подогрев стенок платформы 4.

Другая часть газов под действием избыточного давления в газовой камере 3 и вследствие подсоса активной струей в первой ступени эректора 8 направляется в активное сопло 12 второй ступени эжектора. Пассивной средой во второй и третьей ступенях эжектора служит пылегазовая смесь, образующаяся в полуограниченном пространстве под козырьком 7 у передней стенки платформы 4. Отсасываемая пылегазовая смесь охлаждает горячие стенки выпускного трубопровода 1, газовой камеры 3 и удаляется автономно эжектором 8 через диффузор 9 за пределы платформы.

При работе устройства в летнем режиме благодаря дросселированию потока на выходе из диффузора 15 консольным выступом 17 заглушки 16 возрастает давление в форкамере 2 и заметно снижается расход отработавших газов через зазор "а" в газовую камеру 3. Вместе с тем увеличивается поток газов в активное сопло 10 первой степени, последующие ступени автономного эжектора 8, производительность которых по удалению пылегазовой смеси существенно возрастает. Одновременное воздействие двух факторов дросселирования в зазоре "а" и усиления эжекционного отсоса на выходе из активного сопла 10) приводит к снижению давления в газовой камере 3 и уменьшению подачи отработавших газов на подогрев стенок платформы 4. Вместе с тем благодаря пониженному давлению в газовой камере 3 ограничивается рост давления в форкамере 2, определяющий потери мощности двигателя, работающего с противодавлением на выпуске. Двойные стенки, образующие форкамеру 2 и газовую камеру 3, а также полость в консольном выступе 17 снижают шум, излучаемый потоком отработавших газов. Полость выступа 17 служит также для осаждения частиц сажи, удаляемой при съеме заглушки 16.

По сравнению с прототипом предлагаемое устройство отличается надежностью в работе (оно не имеет регулирующей заслонки, обычно тонкостенной и термически напряженной) компактностью, саморегулированием в связи с использованием для этой цели эффекта эжекции, интенсивность которого (коэффициент эжекции) повышается с ростом температуры активной среды, т.е. по мере увеличения нагрузки двигателя. Для саморегулирования важно, что коэффициент эжекции остается практически постоянным при изменении расхода отработавших газов, т. е. частоты вращения вала двигателя.

Устройство предназначено для использования, в первую очередь, на тяжелых автосамосвалах грузоподъемностью 100 т и выше, оборудованных двигателями с высоким расходом отработавших газов и эксплуатируемых в условиях континентального климата.