Система охлаждения форсунок дизеля

 

Использование: двигателестроение, а именно топливные системы дизелей. Сущность изобретения: система содержит форсунки (1) с полостями охлаждения (3), которые установлены на дизель (2). В форсунках (1) выполнены каналы подвода (4) и отвода (5) охлах дающей среды, Канал подвода ) первой форсунки (1)через трубопровод (6) подвода охлаждающей среды соединен с нагнетательным патрубком насоса (7), а каналы подвода (4) каждой последующей в ряду форсунки (1) соединены трубопроводами (8) с каналами отвода (5) каждой предыдущей форсунки (1) Ъ ряду, канал отвода (5) последней в ряду форсунки

СОЮЗ СОВЕТСКИХ . СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (s»s F 02 М 53/00

ГОСУДАРСТВ Е ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4700476/06 (22) 06.06.89 (46) 15.07.92. Бюл. ¹ 26 (71) Ленинградское высшее инженерное морское училище им. адм, С, О. Макарова (72) А. А. Грин (53) 621.43.033.8(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1321894, кл. F 02 M 53/00, 1983. (54) СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ ФОРСУНОК

ДИЗЕЛЯ (57) Использование: двигателестроение, а именно топливные системы дизелей. Сущность изобретения: система содержит форсунки (1) с полостями охлаждения (3), которые установлены на дизель (2). В форИзобретение относится к двигателестроению и направлено на упрощение конструкции системы охлаждения.

° Детали и узлы двигателей внутреннего сгорания испытывают значительные тепловые нагрузки и поэтому оборудованы системами охлаждения; Для оптимизации условий работы узлов, подверженных нагреву, применяется принудительное охлаждение. Система охлаждения форсунок дизеля содержит ряд форсунок с полостями охлаждения, каналы подвода и отвода ох. лаждающей среды, выполненные в форсунках, насос с всасывающим и напорным патрубками, трубопроводы подвода и отвода охлаждающей среды. соединенные одни ми концами с напорным и всасывающим патрубками насоса, а вторыми концами — с

; каналами подвода и отвода охлаждающей среды, причем полость охлаждения форсун„„. Щ,„, 1747737 Al сунках (1) выполнены каналы подвода (4) и отвода (5) охлаждающей среды, Канал подвода (4) первой форсун ки (1) через трубопровод (6) подвода охлаждающей среды соединен с нагнетательным патрубком насоса (7), а каналы подвода (4) каждой последующей в ряду форсунки (1) соединены трубопроводами (8) с каналами отвода (5) каждой предыдущей форсунки (1) в ряду, канал отвода (5) последней в ряду форсунки (1) соединен трубопроводом (9) отвода с всасывающим патрубком насоса (7), образуя замкнутую систему охлаждения, Последовательное соединение полостей охлаждения форсунок позволяет упростить конструкцию системы охлаждения. 1 ил, ки соединена трубопроводами подвода и от- вода посредством каналов, Известна система охлаждения форсунки, в которой форсунка охлаждается топливом, прокачиваемым от системы высокого давления вне периода топливоподачи в цилиндр, для чего в каждой форсунке смонтирован переключающий золотниковый клапан., приводимый в действие давлением топлива от насоса высокого давления соответствующего цилиндра. Охлаждающее топливо прокачивается через форсунку отдельным насосом с электроприводом. При нарушении герметичности такой системы возрастает вероятность попадания охлаждающего топлива в цилиндр. Система усложняется из-за введейия для каждой форсунки перекл1очающего устройства и становится менее надежной.

1747737

Известна система охлаждения форсунок дизеля, в которой охлаждение форсунки осуществляется топлйвом, отводимым через перепускной клапан от топливовпрыскивающей системы. При одинаковой конструкции форсунок и равномерной .нагрузке цилиндров возможна неравномерная прокачка охлаждающей среды, зависящей от открытия клапанов. При нарушении герметичности охлаждающей полости также вероятно попадание охлаждающего топлива в цилиндр, а горячих газов наоборот в полость.

Общим недостатком известных способов является стремление обеспечить требуемый малый и одновременно оптимальный по величине теплоотвод от форсунки системой, прокачивая жидкость с малой теплоемкостью, а именно топливо, создающее пожароопасность и предъявляющее из-эа этого дополнительные требования к надежности системы охлаждения, Индивидуальный подвод охлаждающей среды к каждой форсунке усложняет конструкцию системы охла>кдения, не обеспечивая абсолютного равенства потоков. При параллельном соединении форсунок" в систему достижение стабильности и равномерности распределения потоков сопряжено с затратой большей энергии на прокачку охлаждающей среды, Цель изобретения состоит в упрощении конструкции системы, Поставленная цель достигается тем, что нагнетательный патрубок насоса через трубопровод подвода охлаждающей среды соединен с каналом подвода охлаждающей среды первой форсунки в ряду, канал подвода охлаждающей среды каждой последующей форсунки в ряду соединен посредством трубопровода отвода охла>кдающей среды с каналом отвода охлаждающей среды каждой предыдущей форсунки в ряду, а канал отвода последней форсунки в ряду соединен с всасывающим патрубком насоса. При последовательном включении форсунок в систему давление, расход и скорость движения охлаждающей среды зада. ются в соответствии с потребностью в охлаждающей среде для теплоотвода и при этом через каждую форсунку прокачивается одинаковый по величине поток. Поэтому система может выполняться пожаробеэопасной водяной, имеющей меньший расход среды; чем топливная. Обоснованный оптимальный режим охлаждения задается единым для всех форсунок, Нагрев жидкости на выходе из канала отвода предыдущей форсунки настолько невелик, что она может подаваться в следующую форсунку без применения промежуточного охлаждения.

Обеспечение оптимального охлаждения требует меньшего расхода жидкости без предусматривания запаса, непременного при параллельном соединении форсунок в

5 систему, вследствие чего можно применять прокачивающий насос меньшей производительности и мощности, Сокращается состав и металлоемкость системы.

На чертеже представлена принципи

10 альная схема системы охлаждения форсунок дизеля, например трехцилиндрового.

Система охлаждения содержит ряд форсунок 1, установленных на дизеле 2 и снабженных полостями охлаждения 3„

15 соединенными с каналами подвода 4 и отвода 5 охлаждающей среды. выполненными в форсунках 1, причем канал подвода 4 первой в ряду форсунки 1 через трубопровод 6 подвода охлаждающей среды соединен с

20 нагнетательным патрубком насоса 7. а каналы подвода 4 каждой последующей в ряду форсунки 1 соединены трубопроводами 8 с каналами отвода 5 каждой предыдущей форсунки 1 в ряду, канал отвода 5 последней

25 в ряду форсунки 1 соединен трубопроводом

9 отвода с всасывающим патрубком насоса

7, образуя замкнутую систему охлаждения, Охлаждающая среда подается насосом

7 через трубопровод 6 подвода в канал под30 вода 4 первой в установленном на дизеле 2 ряду форсунки 1, поступает через ее охлаждающую полость 3, канал отвода 5 и через трубопровод 8 к каналу подвода 4 следующей в ряду форсунки 1 и далее последова35 тельно через все форсунки 1 ряда, иэ канала отвода 5 последней в ряду форсунки 1 поступает по трубопроводу 9 отвода к всасывающему патрубку насоса 7, совершая циркуляцию по замкнутой системе охлажде40 ния форсунок.

Трубопровод 8 конструктивно не отличается от используемых в известных системах охлаждения форсунок при их параллельном соединении, Он так же. кэ»

45 существующих системах. снабжен краником для удаления воздуха, попавшего ь систему, и для контроля качества охлаждающей среды. Форма трубопровода

8 приспособлена для соединения между со50 бой канала отвода 5 и канала подвода 4 соседних в ряду форсунок 1.

Известно, что доля тепла, отводимого от форсунки, составляет 0,3-0,6 Д в тепловом балансе двигателя. Это тепло отводится в

55 охлаждающую среду, впрыскиваемое топливо, в металл форсунки и через него в цилиндровую крышку и окружающую среду.

Исследования показали, что расход жидкости, предусмотренный конструкцией системы охлаждения форсунок, превышает

1747737

40 необходимый. Тепловой напор между отводом и подводом жидкости в форсунку не превышает 1 — 2 К и соизмерим с погрешностью измерителя. Например, температура охлаждающей воды на подводе и отводе форсунки двигателя SEMT Pletstlck 12РС 2

400 (12Ч Н 40/46) одинаковы между собой и совпадают с температурой фланцевой стороны корпуса форсунки. Тепло, подведенное к воде при проходе через охлаждающую полость распылителя, передается через стенку канала отвода в корпус форсунки, В двигателе MAN K7Z 57/80дз (7ДКРН 57/80) также все тепло, переданное от распылителя к охлаждающей воде, отводится в корпус форсунки. Щи пятикратном сокращении расхода воды через одну форсунку с 250 до

50 кг/ч температуры на отводе и подводе воды продолн<эют оставаться одинаковыми между собой.

На одну форсунку двигателя Sulzer 6RD

56 (6ДКРН 56/100) приходится номинальный расход 0,75 м /ч при напоре 34 м водяного столба. Перепад температуры между отводом и подводом воды к форсунке в 1 К появляется при сокращении расхода вдвое от номинального. Температура металла в точках контроля распылителя при этом не меняется. Перепад 5 К между отводом и подводом появляется при сокращении расхода воды в 12 раз, Расположенные вдоль двигателя трубопроводы подвода и отвода охлаждающей среды образуют конструктивный фактор неравномерности расхода по форсункам, соединенным в систему охлаждения параллельно, Эксплуатационный фактор неравномерности распределения обусловлен различным сопротивлением движению среды по параллельным трассам из-за разных условий теплообмена и величины нагрева, непосредственно в охлаждающих полостях форсунок. Ввиду этого при параллельном соединении форсунок в систему расчетные давления, расход и скорость движения среды через них несколько завышаются с тем, чтобы гарантировать охлаждение при существующей неравномерности потоков. Избыточное охлаждение проявляется в поврех<дении распылителей форсунок низкотемпературной сернокис лотной коррозией. Перегрев отдельной форсунки вызы вает дополнительное нарушение равномерности распределения потоков.

При последовательном соединении форсунок вдвое сокращается протяжен- 55 ность соединительных трубопроводов на двигателе. Поэтому сопротивление движению среды в системе увеличивается не в соответствии с числом установленных на ! дизеле форсунок, а наполовину. Энергия, затрачиваемая на прокачку охлаждающей среды, пропорциональна ее расходу и напору, W =- К Q Н, Для 6-цилиндрового двигателя, например напор при последовательном соединении форсунок, может возрасти в три раза, но при.этом в 6 раз сокращается расход среды. Согласно исследованиям для обеспечения равномерного распределения охлаждающей среды по форсункам при параллельном соединении их в систему расход в 2-5 раз больше оптимального. Поэтому при последовательном соединении достигается зкономия энергии, выражающаяся в сокращении мощности. затрачиваемой на привод циркуляционного насоса в 4-10 рэз.

Напор также сокращается. В двигателях, имеющих два и более ряда цилиндров, охлаждающие полости форсунок каждого ряда соединяются последовательно.

Предложенная система охлаждения форсунок дизеля обеспечивает: одинаковую величину расхода охлаждающей среды через каждую форсунку; расходохлаждающей среды сокращается в число раз; равное или превышающее количество форсунок, установленных на дизеле; почти во столько же раз сокращан)тся затраты энергии на прокачку охлаждающей среды в системе; упрощается схема и сокращается металлоемкость системы охлаждения; облегчается выбор и поддержание оптимального.режима охлаждения во всех форсунках дизеля.

Область применения системы охлаждения форсунок с последовательным соединением их охлаждающих полостей распространяется на все классы двигателей внутреннего сгорания, снабженными форсунками с принудительным охлаждением.

Наибольшее снижение энергозатрат от ее внедрения ожидается на мощных главных судовых двигателях. Насос прокачки может иметь мощность привода не более 1 кВт вместо существующих 3-4 кВт, Обеспечение совершенно одинакового и оптимального расхода охлаждающей среды через каждую форсунку с поддержанием температуры распылителей на оптимальном уровне при упрощении конструкции системы охлаждения повышает надежность работы форсунок.

Формула изобретения

Система охлаждения форсунок дизеля, содержащая ряд форсунок с полостями охлаждения, каналы подвода и отвода охлаж-. дающей среды, выполненные в форсунках, 1747737

Составитель А.Грин

Редактор М.Васильева . Техред М,Моргентал Корректор О.Кравцова

Заказ 2485 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 насос с всасывающим и напорным патрубками, трубопроводы подвода и отвода охлаждающей среды, соединенные одними концами соответственно с напорным и всасывающим патрубками насоса. а вторыми концами — с каналами подвода и отвода охлаждающей среды, причем полость охлаждения соединена с трубопроводами подвода и отвода посредством каналов, о тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью упрощения конструкции, нагнетательный патрубок насоса через трубопровод подвода охлаждающей среды соединен с каналом подвода охлаждающей среды первой форсунки в ряду, канал подвода охлаждающей

5 среды каждой последующей форсунки в ря; ду соединен посредством трубопровода отвода охлаждающей среды с каналом отвода охлаждающей среды каждой предыдущей форсунки в ряду, а канал отвода последней

10 форсунки в ряду соединен с всасывающим патрубком насоса.