Система охолодження форсунок дизеля
Використання: двигунобудування, а саме паливні системи дизелів. Сутність винаходу: система містить форсунки (1) із порожнинами охолодження (3), які встановлені на дизель (2). У форсунках (1) виконані канали підведення (4) і відведення (5) охолодження даючого середовища, Канал підведення ) першої форсунки (1)через трубопровід (6) підведення охолоджуючого середовища з'єднаний з нагнітальним патрубком насоса (7), а канали підведення (4) ) кожної наступної в ряді форсунки (1) з'єднані трубопроводами (8) з каналами відведення (5) кожної попередньої форсунки (1) Ъ ряду, канал відведення (5) останньої в ряді форсунки
СПІЛКА РАДЯНСЬКИХ . СОЦІАЛІСТИЧНИХ
РЕСПУБЛІК (s F 02 М 53/00
ДЕРЖАВ ЄННИЙ КОМІТЕТ
ПО ВИНАХОДАМ І ВІДКРИТТЯМ
До СВІДОЦТВОМ (21) 4700476/06 (22) 06.06.89 (46) 15.07.92. Бюл. ¹ 26 (71) Ленінградське вище інженерне морське училище ім. адм, С, О. Макарова (72) А. А. Грін (53) 621.43.033.8(088.8) (56) Авторське свідоцтво СРСР
¹ 1321894, кл. F 02 M 53/00, 1983. (54) СИСТЕМА ОХОЛОДЖЕННЯ ФОРСУНОК
ДИЗЕЛЯ (57) Використання: двигунобудування, а саме паливні системи дизелів. Сутність винаходу: система містить форсунки (1) із порожнинами охолодження (3), які встановлені на дизель (2). Винахід відноситься до двигунобудування і спрямоване на спрощення конструкції системи охолодження.
° Деталі та вузли двигунів внутрішнього згоряння зазнають значних теплових навантажень і тому обладнані системами охолодження; Для оптимізації умов роботи вузлів, схильних до нагрівання, застосовується примусове охолодження. Система охолодження дизеля форсунок містить ряд форсунок з порожнинами охолодження, канали підведення і відведення ох. ладжуючого середовища, виконані у форсунках, насос з всмоктуючим та напірнимпатрубками, трубопроводи підведення та відведення охолоджуючого середовища. з'єднані одними кінцями з напірним і всмоктувальним патрубками насоса, а іншими кінцями вЂ" з
; каналами підведення та відведення охолоджуючого середовища, причому порожнину охолодження форсун„„. Щ,„, 1747737 Al сунках (1) виконані канали підведення (4) і відведення (5) охолоджувального середовища, Канал підведення (4) першої форсунки (1) через трубопровід (6) підведення охолоджуючого середовища з'єднаний з нагнітальним патрубком насоса (7 ), а канали підведення (4) кожної наступної в ряду форсунки (1) з'єднані трубопроводами (8) з каналами відведення (5) кожної попередньої форсунки (1) в ряду, канал відведення (5) останньої в ряду форсунки (1) з'єднаний трубопроводом (9) відведення з всмоктувальним патрубком насоса (7), утворюючи замкнуту систему охолодження, Послідовне з'єднання порожнин охолодження форсунок дозволяє спростити конструкцію системи охолодження. 1 мул, ки з'єднана трубопроводами підведення і відводу за допомогою каналів, Відома система охолодження форсунки, в якій форсунка охолоджується паливом, прокачуваним від системи високого тиску поза періодом паливоподачі в циліндр, для чого в кожній форсунці змонтований перемикаючий золотниковий клапан., що приводиться в дію тиск палива від насоса високого тиску відповідного циліндра. Паливо, що охолоджує, прокачується через форсунку окремим насосом з електроприводом. При порушенні герметичності такої системи зростає можливість попадання охолодного палива в циліндр. Система ускладнюється через введення для кожної форсунки переключаючого пристрою і стає менш надійною.
Відома система охолодження форсунок дизеля, в якій охолодження форсунки здійснюється паливом, що відводиться через перепускний клапан від паливів упорскує системи. При однаковій конструкціїфорсунок і рівномірному навантаженні циліндрів можливе нерівномірне прокачування охолоджуючого середовища, що залежить від відкриття клапанів. При порушенні герметичності охолоджувальної порожнини також ймовірно попадання охолодного палива в циліндр, а гарячих газів навпаки в порожнину.
Загальним недоліком відомих способів є прагнення забезпечити необхідний малий і одночасно оптимальний за величиною тепловідведення від форсунки системою, прокачуючи рідину з малою теплоємністю, а саме паливо, що створює пожежонебезпеку і пред'являє з-еа цього додаткові вимоги до надійності системи охолодження, Індивідуальне підведення форсунці ускладнює конструкцію системи охолодження, не забезпечуючи абсолютної рівності потоків. При паралельному з'єднанні форсунок" в систему досягнення стабільності та рівномірності розподілу потоків пов'язано з витратою більшої енергії на прокачування охолоджувального середовища, Мета винаходу полягає у спрощенні конструкції системи, Поставлена мета досягається тим, що нагнітальний патрубок насоса через трубопровід підводу середовища першої форсунки в ряду, канал підведення охолоджувального середовища кожної наступної форсунки в ряду з'єднаний за допомогою трубопроводу відведення охолоджуючого середовища з каналом відведення охолоджуючого середовища кожної попередньої форсунки в ряду, а канал відведення останньої форсунки в ряду з'єднаний з вс. форсунок у систему тиск, витрата і швидкість руху охолоджуючого середовища задаються відповідно до потреби в охолоджувальному середовищі для тепловідведення і при цьому через кожну форсунку прокачується однаковий за величиною потік, тому система може виконуватися пожаробеєнебезпечною водяною, що має меншу витратусередовища; ніж паливна. Обґрунтований оптимальний режим охолодження задається єдиним для всіх форсунок. Нагрівання рідини на виході з каналу відведення попередньої форсунки настільки невелике, що вона може подаватися в наступну форсунку без застосування проміжного охолодження.
Забезпечення оптимального охолодження вимагає меншої витрати рідини без передбачення запасу, неодмінного при паралельному з'єднанні форсунок
5 систему, внаслідок чого можна застосовувати насос, що прокачує, меншої продуктивності і потужності, Скорочується склад і металоємність системи.
На кресленні представлена принципи
10 альна схема системи охолодження форсунок дизеля, наприклад трициліндрового.
Система охолодження містить ряд форсунок 1, встановлених на дизелі 2 і з порожнинами охолодження 3„
15 з'єднаними з каналами підведення 4 і відведення 5 охолоджуючого середовища. виконаними у форсунках 1, причому канал підведення 4 першої в ряду форсунки 1 через трубопровід 6 підведення охолоджуючого середовища з'єднаний з
20 нагнітальним патрубком насоса 7. а канали підведення 4 кожної наступної ряду форсунки 1 з'єднані трубопроводами 8 з каналами відведення 5 кожної попередньої форсунки 1 в ряду, канал відведення 5 останньої
25 у ряді форсунки 1 з'єднаний трубопроводом
9 відведення з всмоктувальним патрубком насоса
7, утворюючи замкнуту систему охолодження, Охолоджувальне середовище подається насосом
7 через трубопровід 6 підведення в канал під30 вода 4 першої у встановленому на дизелі 2 ряду форсунки 1, надходить через її охолоджувальну порожнину 3, канал відведення 5 і через трубопровід 8 до каналу підведення 4 наступної в ряду форсунки 1 і далі послідовно через всі форсунки 1 ряду, иэ каналу відведення 5 останньої в ряду форсунки 1 надходить трубопроводом 9відведення до всмоктуючого патрубка насоса 7, здійснюючи циркуляцію по замкнутій системі охолодження40 ня форсунок.
Трубопровід 8 конструктивно не відрізняється від використовуваних у відомих системах охолодження форсунок при їх паралельному з'єднанні, Він так само. ке»
45 існуючих систем. забезпечений краником для видалення повітря, що потрапив до системи, і для контролю якості охолоджуючого середовища. Форма трубопроводу
8 пристосована для з'єднання між со50 бій каналу відведення 5 і каналу підведення 4 сусідніх ряду форсунок 1.
Відомо, що частка тепла, що відводиться від форсунки, становить 0,3-0,6 Д тепловому балансі двигуна. Це тепло відводиться в
55 охолоджувальне середовище, паливо, що впорскується, в метал форсунки і через нього в циліндрову кришку і навколишнє середовище.
Дослідження показали, що витрата рідини, передбачена конструкцією системи охолодження форсунок, перевищує
40 необхідний. Тепловий напір між відведенням і підведенням рідини в форсунку не перевищує 1 вЂ" 2 До і порівняємо з похибкою вимірювача. Наприклад, температура охолоджуючої води на підведенні та відведенні форсунки двигуна SEMT Pletstlck 12РС 2
400 (12Ч Н 40/46) однакові між собою та збігаються з температурою фланцевої сторони корпусу форсунки. Тепло, підведене до води при проході через охолоджувальну порожнину розпилювача, передається через стінку каналу відведення в корпус форсунки. Щи п'ятикратне скорочення витрати води через одну форсунку з 250 до
50 кг/год температури на відведенні та підведенні води продовж
На одну форсунку двигуна Sulzer 6RD
56 (6ДКРН 56/100) припадає номінальна витрата 0,75 м/год при натиску 34 м водяногостовп. Перепад температури між відведенням та підведенням води до форсунки в 1 К з'являється при скороченні витрати вдвічі від номінальної. Температура металу у точках контролю розпилювача при цьому не змінюється. Перепад 5 До між відведенням і підведенням з'являється при скороченні витрати води в 12 разів, Розташовані вздовж двигуна трубопроводи підведення і відведення охолоджуючого середовища утворюють конструктивний фактор нерівномірності витрати по форсунках, з'єднаним в систему охолодження паралельно трас через різні умови теплообміну і величини нагріву, безпосередньо в порожнинах форсунок, що охолоджують. Зважаючи на це при паралельному з'єднанні форсунок у систему розрахункові тиски, витрата і швидкість руху середовища через них дещо завищуються для того, щоб гарантувати охолодження при існуючій нерівномірності потоків. Надлишкове охолодження проявляється в поврех
При послідовному з'єднанні форсунок удвічі скорочується протяжність 55 сполучних трубопроводів на двигуні. Тому опір руху середовища в системі збільшується не відповідно до числа встановлених на ! дизелі форсунок, а наполовину. Енергія, що витрачається на прокачування охолоджуючого середовища, пропорційна його витраті і натиску, W = - До Q Н, Для 6-циліндрового двигуна, наприклад натиск при послідовному з'єднанні форсунок, може зрости в три рази, але при цьому в 6 разів скорочується витрата середовища . Згідно з дослідженнями для забезпечення рівномірного розподілу охолоджуючого середовища по форсунках при паралельному з'єднанні їх у систему витрата в 2-5 разів більша за оптимальну. Тому при послідовному з'єднанні досягається економія енергії, що виражається в скороченні потужності.витрачається на привід циркуляційного насоса в 4-10 рез.
Натиск також скорочується. У двигунах, що мають два і більше ряду циліндрів, охолодні порожнини форсунок кожного ряду з'єднуються послідовно.
Запропонована система охолодження форсунок дизеля забезпечує: однакову величину витрати середовища, що охолоджує, через кожну форсунку; витратохолоджуючого середовища скорочується в число разів; рівну або перевищує кількість форсунок, встановлених на дизелі; майже в стільки ж разів скорочуються витрати енергії на прокачування охолоджуючого середовища в системі; спрощується схема та скорочується металоємність системи охолодження; полегшується вибір та підтримання оптимального. режиму охолодження у всіх форсунках дизеля.
Область застосування системи охолодження форсунок з послідовним з'єднанням їх охолоджуючих порожнин поширюється на всі класи двигунів внутрішнього згоряння, з форсунками з примусовим охолодженням.
Найбільше зниження енерговитрат від її впровадження очікується на потужних головних суднових двигунах. Насос прокачування може мати потужність приводу не більше 1 кВт замість існуючих 3-4 кВт, Забезпечення однакової та оптимальної витрати охолоджуючого середовища через кожну форсунку з підтримкою температури розпилювачів на оптимальному рівні при спрощенні конструкції системи охолодження підвищує надійність роботи форсунок.
Система охолодження форсунок дизеля, що містить ряд форсунок з порожнинами охолодження, канали підведення та відведення охолодж-. довкілля, виконані у форсунках, 1747737
Редактор М. Васильєва. Техред М,Моргентал Коректор О.Кравцова
Замовлення 2485 Тираж Передплатне
ВНДІПД Державного комітету з винаходів та відкриття при ДКНТ СРСР
113035, Москва, Ж-35, Рауська наб., 4/5
Виробничо-видавничий комбінат "Патент", м. Ужгород, вул, Гагаріна, 101 насос з всмоктувальним та напірним патрубками, трубопроводи підведення та відведення охолоджуючого середовища, з'єднані одними кінцями відповідно з напірним та всмоктувальним патрубками насоса. а іншими кінцями вЂ" з каналами підведення і відведення охолоджуючого середовища, причому порожнину охолодження з'єднана з трубопроводами підведення і відведення за допомогою каналів, о тл і ч а ю ща я з тим, що, з метою спрощення конструкції, нагнітальний патрубок насоса через трубопровід підведення охолоджуючого середовища з'єднаний з каналом підведення охолоджуючого середовища першої форсунки в ряду, канал підведення охолоджувальної
5 середовища кожної наступної форсунки в ря; ду з'єднаний за допомогою трубопроводу відведення охолоджуючого середовища з каналом відведення охолоджуючого середовища кожної попередньої форсунки в ряду, а канал відведення останньої
10 форсунки в ряду з'єднаний з патрубком насоса, що всмоктує.