система жидкостного охлаждения силовой установки и расширительный бак для этой системы (его вариант)

Формула изобретения

1. Система жидкостного охлаждения силовой установки, содержащая замкнутый контур циркуляции охлаждающей жидкости, включающий силовую установку с полостями охлаждения, радиатор, циркуляционный насос, расширительный бак с жидкостной и газовой полостями и патрубок подвода и отвода охлаждающей жидкости, закрепленный на днище бака, отличающаяся тем, что расширительный бак выполнен в виде емкости постоянного объема, герметичной по отношению к атмосфере, система снабжена заправочным вентилем, расположенными в нижней точке контура циркуляции, и дренажными вентилями, расположенными в верхней точке контура циркуляции и непосредственно у днища бака, а подвод и отвод охлаждающей жидкости совмещен в одном патрубке, соединяющем жидкостную полость расширительного бака с входом в циркуляционный насос.

2. Система жидкостного охлаждения силовой установки по п.1, отличающаяся тем, что расширительный бак снабжен датчиком давления.

3. Расширительный бак для системы жидкостного охлаждения силовой установки, содержащий сильфон, выполненный в виде герметичной относительно атмосферы емкости, пружину и патрубок подвода и отвода охлаждающей жидкости, отличающийся тем, что сильфон снабжен верхней крышкой и днищем, а внутри сильфона помещена пружина растяжения, закрепленная одним концом на верхней крышке, а другим концом на днище.

4. Расширительный бак по п.3, отличающийся тем, что он помещен в кожух и взаимодействует с ним через опорное кольцо.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к системам жидкостного охлаждения силовых установок, в частности к системам жидкостного охлаждения тяговых двигателей электропоезда, и может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания, газотурбинных и других установках, требующих жидкостного охлаждения.

Известна система жидкостного охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая контур циркуляции охлаждающей жидкости, включающий полости охлаждения двигателя, радиатор и циркуляционный насос, и расширительный бак, соединенный при помощи патрубка подвода жидкости с верхней точкой полостей охлаждения двигателя и при помощи патрубка отвода - с всасывающей полостью насоса. Патрубок подвода закреплен на днище бака, а его выходной торец размещен внутри бака ниже уровня жидкости и в нем выполнены окна. Расширительный бак сообщен с атмосферой посредством трубки. Минимально допустимый уровень жидкости в расширительном баке контролируется при помощи указателя уровня (а.с. N 1562489, МПК F 01 P 11/02, 1988 - прототип).

Недостатком известной системы охлаждения является то, что расширительный бак соединен с атмосферой и расположен выше верхнего уровня охлаждающей жидкости в системе. Это увеличивает габариты двигательной установки по высоте, ограничивает его использование, например, в системах охлаждения тяговых двигателей электропоездов из-за ограниченного подвагонного пространства.

Задачей изобретения является уменьшение габаритов двигательной установки по высоте.

Поставленная задача достигается за счет того, что в системе жидкостного охлаждения силовой установки, содержащей контур циркуляции охлаждающей жидкости, включающий силовую установку с полостями охлаждения, радиатор, циркуляционный насос и расширительный бак с патрубками подвода и отвода охлаждающей жидкости, закрепленными на днище бака, согласно изобретению расширительный бак выполнен в виде емкости постоянного объема, герметичной по отношению к атмосфере и содержащей жидкостную и газовую полости. Система снабжена заправочным вентилем, расположенным в нижней точке контура циркуляции, и дренажными вентилями, расположенными в верхней точке контура циркуляции и непосредственно у днища бака. Расширительный бак снабжен датчиком давления для контроля уровня жидкости в нем, а подвод и отвод охлаждающей жидкости совмещен в одном трубопроводе, соединяющем жидкостную полость бака с входом в циркуляционный насос.

Заправка системы охлаждающей жидкостью производится под давлением.

Газовая полость, образованная над уровнем жидкости в герметичном расширительном баке, служит демпфером при температурных изменениях объема охлаждающей жидкости. В связи с этим расположение бака по отношению к верхнему уровню охлаждающей жидкости в системе становится безразличным.

Такая система позволяет разместить расширительный бак ниже уровня охлаждающей жидкости в системе циркуляции и сократить габариты силовой установки по высоте.

Расширительный бак, выполненный в виде герметичной емкости постоянного объема, имеет пневмогидравлическую характеристику, зависящую только от температурного режима работы и количества перетекающей жидкости. При этом разброс давлений в воздушной подушке достигает больших значений.

С целью уменьшения разброса давлений в воздушной подушке предлагается выполнить бак в виде упругой емкости переменного объема. Такими свойствами обладает сильфон. Поэтому для заявляемой системы жидкостного охлаждения силовой установки предлагается вариант расширительного бака сильфонного типа с улучшенными пневмогидравлическими характеристиками по сравнению с баком, выполненным в виде герметичной емкости постоянного объема.

Известен механопневматический гаситель гидравлического удара гидротранспортных систем, включающий воздушный колпак и сильфон. Над сильфоном смонтирован противовес, фиксированный посредством пружины, закрепленной на пластине, свободно размещенной в воздушном колпаке (а.с. N 395662, МПК F 16 L 55/02, E 02 F 7/10, 1973). Данное устройство можно было бы применить для заявляемой системы в качестве расширительного бака, однако его недостатком является то, что изменение объема жидкости в системе полностью компенсируется за счет изменения длины сильфона, уменьшая надежность его работы, а расположение пружины и воздушной подушки над сильфоном увеличивает габариты и массу устройства.

Задачей изобретения является уменьшение габаритов устройства и повышение надежности работы.

Поставленная задача решается за счет того, что расширительный бак выполнен в виде сильфона, ограниченного верхней крышкой и днищем, герметичного по отношению к атмосфере и имеющего жидкостную и газовую полости, а внутри сильфона помещена пружина растяжения, закрепленная на верхней крышке и на днище.

Уровень охлаждающей жидкости, образующий воздушную и жидкостную полости, устанавливается внутри сильфона. Компенсация температурного изменения объема охлаждающей жидкости осуществляется как за счет изменения длины сильфона, так и за счет изменения объема воздушной подушки.

Это уменьшает рабочий ход сильфона, увеличивая надежность его работы, уменьшает габариты устройства и улучшает его пневмогидравлические характеристики по сравнению с расширительным баком, выполненным в виде герметичной емкости постоянного объема.

Предлагаемая система жидкостного охлаждения силовой установки с расширительным баком представлена на фиг. 1, а на фиг. 2 изображен вариант расширительного бака для этой системы, где:

1. Силовая установка

2. Циркуляционный насос

3. Радиатор

4. Расширительный бак

5. Патрубок подвода и отвода

6. Днище

7. Газовая полость

8. Заправочный вентиль

9. Дренажный вентиль

10. Дренажный вентиль

11. Датчик давления

12. Сильфон

13. Крышка

14. Днище

15. Пружина растяжения

16. Втулка

17. Втулка

18. Воздушная подушка

19. Трубка

20. Кожух

21. Опорное кольцо

22. Шпилька

23. Ниппель

24. Каналы

Система жидкостного охлаждения силовой установки содержит контур циркуляции охлаждающей жидкости, включающий силовую установку 1 с полостями охлаждения, циркуляционный насос 2, радиатор 3 и расширительный бак 4, выполненный в виде герметичной по отношению к атмосфере емкости постоянного объема, подключенный при помощи патрубка 5 к циркуляционному насосу 2. Патрубок 5 служит для подвода и отвода охлаждающей жидкости в бак и закреплен на его днище 6. Газовая полость 7, образованная над уровнем жидкости в расширительном баке, служит демпфером при температурных изменениях объема охлаждающей жидкости. Система снабжена заправочным вентилем 8, расположенным в нижней точке контура циркуляции, и дренажными вентилями 9 и 10, расположенными соответственно в верхней точке конура циркуляции и непосредственно у днища бака. Расширительный бак снабжен датчиком давления 11 для контроля уровня жидкости в нем. Заправка системы жидкостью производится под давлением.

Вариант расширительного бака для системы жидкостного охлаждения силовой установки содержит: сильфон 12, который совместно с крышкой 13 и днищем 14 образует герметичную относительно атмосферы емкость. Внутри сильфона расположена пружина растяжения 15, закрепленная на верхней крышке и на днище при помощи резьбовых втулок 16 и 17.

Уровень охлаждающей жидкости устанавливается внутри сильфона и изменяется в зависимости от изменения объема охлаждающейся жидкости в системе. При этом изменяется как длина сильфона L, так и объем воздушной подушки 18, улучшая пневмогидравлическую характеристику бака по сравнению с расширительным баком, выполненным в виде емкости постоянного объема.

В конструкцию бака входит также датчик давления 11, соединенный с полостью сильфона трубкой 19 и предназначенный для контроля уровня жидкости в баке.

Кожух 20 и опорное кольцо 21 служат для обеспечения устойчивости сильфона при его работе. Шпильки 22 служат для крепления бака к платформе. Ниппель 23 и каналы 24 служат для заправки бака и для сообщения полости бака с контуром циркуляции.

Система жидкостного охлаждения тяговых двигателей электропоезда работает следующим образом.

При помощи циркуляционного насоса 2 охлаждающая жидкость через радиатор охладитель 3 подается в полость охлаждения силовой установки 1 и далее по замкнутому контуру циркуляции. Температурные изменения объема охлаждающей жидкости компенсируются за счет перетекания ее по трубопроводу 5, соединяющему герметичный расширительный бак 4 с входом в насос 2. Давление в воздушной подушке зависит от количества перетекающей жидкости и температурных условий работы расширительного бака. Трубопровод 5 закреплен на днище бака 6. Контроль наличия жидкости в расширительном баке и в системе осуществляется с помощью датчика давления 11. Заправка системы охлаждающей жидкостью осуществляется через заправочный штуцер 8 до заданного давления, определяемого давлением воздушной подушки 7 в баке 4. Дренажные вентили 9 и 10 предназначены для стравливания воздуха из системы и из трубки 5 при заправке. Вентиль 9 расположен в верхней точке системы, а вентиль 10 - непосредственно у днища бака 6.

Расширительный бак работает следующим образом.

Заполнение бака осуществляется через ниппель 23, вмонтированный в днище 14, в вертикальном положении одновременно с заполнением системы, при нормальной температуре окружающей среды, до заданного давления.

При работающей системе охлаждения происходит повышение температуры охлаждающей жидкости, а следовательно, и увеличение ее объема. Избыток объема охлаждающей жидкости по каналам 24 перетекает внутрь сильфона и вызывает повышение давления в нем. При этом сильфон вместе с пружиной удлиняется, внутри сильфона устанавливается рабочий уровень жидкости h_раб., соответствующий установившемуся тепловому режиму.

При охлаждении системы происходит обратный процесс.

Минимально допустимый уровень охлаждающей жидкости в баке h_min. Контролируется с помощью датчика 11 по падению давления до заданной величины.