Рубашка жидкостного охлаждения блока цилиндров двигателя внутреннего сгорания

 

Сущность изобретения: в кольцевой камере 3 охлаждения расположена засыпка из неподвижных сферических турбулизаторов 5, каждый из которых выполнен полым с герметичной внутренней полостью, частично заполненной теплоносителем. Оболочка 6 каждого турбулияатора выполнена тонкостенной металлической и снабжена диаметральным компенсирующим гофром . При умеренном тепловом потоке осуществляется точечный контакт между турбулизаторами. Увеличение тепловой нагрузки приводит кросту давления в турбулизаторах 5, вызывая распухание их оболочек 6 за счет гофра, что увеличивает поверхность контакта, 3 ил. §

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЩЕЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК щ} Е 01 Р 3/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А.BTOPCHÎMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ .

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4849857/06 (22) 10.07.90 (46) 15,06,92. Бюл. Ю 22 (71) Ленинградский кораблестроительный институт (72) Б.В.Сударев, С.Л,Деменок, В.В.Медведев и С.П.Столяров (53) 621,43-22,2(088.8) (56) Заявка @РГ Ф" 3530723, кл. F 01 Р 3/02, опублик. 1987. (54) РУБАИКА ЖИДКОСТНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

БЛОКА ЦИЛИНДРОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО

СГОРАНИЯ (57) Сущность изобретения: в кольцевой камере 3 охлаждения располоИзобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестрое.нию, и может быть использовано для жидкостного охлаждения блока цилиндров двигателей внутреннего сгорания (двс) ..

Известна рубашка жилкостного охлаждения блока цилиндров ДВС, содержащая кольцевую камеру охлаждения и внешний кожух вокруг гильзы цилиндра, имеющей в верхней части насадные спиральные ребра, выполненные из материала с высоким коэффициентом линейного расширения и образующие со стенкой кожуха винтовые каналы.

Такое устройство позволяет интенсифицировать теплоотвод от верхней наиболее теплонапряженной части гильзы цилиндра, что обеспечивает бо„.Я0„„1740716 А 1

2 жена засыпка из неподвижных сферических турбулизаторов 5, каждый из которых выполнен полым с герметичной внутренней полостью, частично заппл" ненной теплоносителем. Оболочка 6 каждого турбулизатора выполнена тонкостенной металлической и снабжена диаметральным компенсирующим гофром. При умеренном тепловом потоке осуществляется "точечный" контакт между турбулизаторами. Увеличение тепловой нагрузки приводит к росту . давления в турбулизаторах 5, вызывая

"распухание" их оболочек 6 за счет гофра, что увеличивает поверхность контакта, 3 ил. лее равномерное ее. температурное поле. При этом существенно уменьшается деформация гильзы и связанные с этим износы деталей цилиндрппоршневой Группы.

Однако интенсификация теплообмена при движении охлаждающей жидкости по винтовому каналу относительно невысока, что сохраняет высокий температурный уровень в верхней части гильзы цилиндра, особенно на форсированных режимах работы.

Известна рубашка жидкостного охлаждения блока цилиндров ДВС, содержащая кольцевую камеру охлаждения и внешний кожух вокруг гильзы цилиндра, причем в верхней части камеры соосно гильзе установлена ци"линдрическая вставка со сквозными

17 40716 отверстиями в обечайке, оси которых направлены нормально к поверхности стенки гильзы.

Струйное охлаждение верхней части: гильзы не обеспечивает равномерности ее температурного поля. Эта неравно,мерностьь объясняется тем, что кэффициент теплоотдачи, максимальный в точке удара струи о стенку гильзы (критическая точка), на сравнительно небольшом удалении от критической точки резко падает. Кроме того, интенсивность струйного охлаждения существенно снижается вследствие воздействия сносящего струи потока охлаждающей жидкости. Все это в целом снижает эффективность струйного охлаждения стенки гильзы.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемому является рубашка жидкостного охлаждения блока цилиндров ДВС, содержащая кольцевую камеру охлаждения и внешний кожух вокруг гильзы цилиндра, причем . в камере расположена засыпка из неподвижных сферических турбулизаторов.

Благодаря наличию сферических турбулизаторов теплоотдача с поверхност,> гильзы увеличивается (при не. изменном расходе охладителя) как за счет роста скорости движения охладителя, так и вследствие вихреобразования при омывании сферических элементов и тем самым турбулизации потока у стенок кольцевой камеры.

Значительная доля теплоты в насыпных слоях передается путем теплопроводности, причем эффективная теплопро. водность слоя зависит от термических сопротивлений в .зонах контакта сферических элементов как друг с другом, так и со стенкой гильзы.

В известном техническом решении между элементами слоя имеет место точечный контакт, что обуславливает значительное тепловое сопротивление, а значит невысокий фффективный коэф..фициент теплопроводности, как след" ствиe, низкую интенсивность охлаждения теплонапряженной.» поверхности гильзы, Кроме того, в известном техническом решении величины эффективного коэффициента теплопроводности, слоя и коэффициента теплоотдачи с поверхности гильзы практически не зависят от плотности теплового потока q

l на ее стенке. Величина q для ДВС, изменяется не только вследствйе пе-Г

I риодичности его принципа действия, но и при изменении режима работы, изменяется q и по высоте гильзы, что вызывает переохлаждение гильзы и тем самым снижает эффективность работы ДВС.

Цел изобретения - повышение ин1О тенсивности охлаждения теплонапряженной поверхности гильзы.

Поставленная цель достигается тем, что в рубашке жидкостного охлаждении блока дили нЛроа ВС, содериащей кольцевую камеру охлаждения и внешний кожух вокруг гильзы цилиндра, причем в камере расположена засыпка из неподвижных сферических турбули" заторов, каждый турбулизатор выпол20 нен полым с герметичной внутренней полостью, частично заполненной теплоносителем, а его оболочка выполне" на тонкостенной металлической и снабжена диаметральным .компенсирую25 щим гофром.

Такое выполнение турбулизаторов позволяет менять величину теплопроводности засыпки в зависимости от изменения теплового потока с р что (учитывая возросшую дола теплопроводности в отводе теплоты от гильзы) позволяет в целой регулировать

1 интенсивность теплоотвода от стенки гильзы цилиндра. Изменение теплопроводности обеспечивается за счет иэ35 ,менения площади контакта турбулизато"

/ ра с соседними турбулизаторами и со стенкой гильзы. Увеличение теплового потока приводит к тому, что увеличивается,температура, а следовательно и давление (особенно заметно это npo" является при использовании в качест" ве теплоносителя воды) в турбулизаторе, он "разбухает" (благодаря тому, что оболочка имеет rcxbp) и вжимается в соседние турбулизаторы и стенку гильзы (благодаря тому, что оболочка тоностенная), увеличивая площадь кон" такта с ними . Уменьшение теплового потока уменьшает температуру и давление внутри турбулизатора, оболочка

"сжимается", уменьшается площадь контакта, а следовательно и теплопроводность засыпки. Таким образом, иэ55 менение интенсивности подводимого теплового потока, вызванно о такт» ностью работы двигателя (у малооборотных ДВС) или сменой режима работы (переход на Форсаж или долевые на3 174 груэки) отслеживается изменением теплопроводности засыпки турбулизаторов, что позволяет регулировать интенсивность. теплоотвода от стенки гильзы.

На Фиг. 1 представлена рубашка жидкостного охлаждения, продольный разрез, на фиг. 2 и 3 - узел T. на фиг,1.

Рубашка жидкостного охлаждения содержит гильзу 1 и внешний кожух 2, образующие кольцевую камеру 3 охлаждения, в которой расположена засып" ка 4 из сФерических турбулизаторов

5, выполненных с тонкостенными металлическими оболочками 6 частично заполненных теплоносителем и имеющих

I точки контакта 7 с соседними турбулизаторами 5 и стенкой гильзы 1.

Оболочки 6 имеют диаметральный гоФркомпенсатор 8.

При работе охлаждающая жидкость поступает в камеру 3, омывает стен- ку гильзы 1 и сФерические турбулизаторы 5, нагревается и отводится в систему охлаждения (не показана).

Отвод теплоты от стенки гильзы 1 осуществляется конвекцией эа счет движения вдоль нее охладителя и

1 теплопроводностью через точки контакта 7 с турбулизаторами 5.

При умеренном тепловом потоке (Фиг.2) осуществляется "точечный" контакт. Увеличение тепловой нагрузки приводит к росту давления в тур"716 б булизаторах 5, вызывая "распухание" их оболочек 6 за счет гофра 8, что увеличивает площадь контакта (см. фиг.3), а следовательно и теплопроводность засыпки 4, увеличивая ин тенсивность теплоотвода.

Применение предлагаемой рубашки

10 жидкостного охлаждения позволяет снизить температурный уровень и увеличить равномерность температурного поля гильзы, что увеличивает ее ре" сурс.

Формула изобретения

Рубашка жидкостного охлаждения блока цилиндров двигателя внутрен20 него сгорания, содержащая кольцевую камеру охлаждения и внешний кожух вокруг гильзы цилиндра, причем в камере расположена засыпка иэ неподвижных сФерических турбулиэаторов, о т25 л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения интенсивности охлаждения теплонапряженной поверхности гильзы, каждый турбулизатор выполнен полым с герметичной внутренней по 0 лостью, частично заполненной теплоносителем,а его оболочка выполнена тонкостенной металлической и снабжена диаметральным компенсирующим гоФром.

1740716

Составитель В.Медведев

Техред И,Моргентал Корректор С.Шекцар

Редактор Н.Киштулинец

Заказ 2302 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР.

113035, Иосква, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Улсгород, ул. Гагарина, 101