Секция радиатора системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания

Изобретение относится к области теплообменных аппаратов, в частности к радиаторам систем охлаждения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) тепловозов и других транспортных машин. В секции радиатора системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащей составные коллекторы, состоящие из головок (патрубков) и крышек, трубный пучок с коридорно-расположенными плоскоовальными трубками, вставленными и впаянными оловянно-свинцовистым припоем в отверстия трубных коробок, и пластинами оребрения, припаянными к плоскоовальным трубкам оловянно-свинцовистым припоем, верхнюю и нижнюю трубные коробки с отбортованными в сторону коллекторов внешними краями по форме и размерам поперечного сечения трубного пучка, соединенными с ними и компенсаторы температурных деформаций, крышки коллекторов для осуществления функций компенсаторов температурных деформаций выполнены тонкостенными штампованными в виде боковой стенки усеченного конуса с углом у основания α=5÷10 градусов и диаметром большого основания, соответствующим вписанному в квадрат кругу, переходящему в квадрат или прямоугольник, с отбортованными в сторону вершины конуса внешними краями по форме и размерам, соответствующими форме и внутренним размерам отбортованных внешних краев трубных коробок, и с вытянутыми в ту же сторону в цилиндрическую горловину краями отверстия у малого основания усеченного конуса с площадью диаметра не менее суммарной площади внутренних поперечных сечений всех плоскоовальных трубок трубного пучка; на боковой стенке усеченного конуса крышки коллектора выполнена круговая гофра высотой h=(0,4÷0,6)R, где R - радиус гофры и сопряжений ее с боковой стенкой усеченного конуса, боковой стенки усеченного конуса с цилиндрической горловиной у малого основания и с квадратом или прямоугольником у большого основания, где осуществлен переход квадрата или прямоугольника в отбортованные внешние края крышек коллекторов, определяемый из соотношения R≥3δ, где δ - толщина боковой стенки крышки коллектора; соединения внешних отбортованных краев крышек коллекторов с внешними отбортованными краями трубных коробок выполнены дуговой сваркой. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции секции за счет отказа от сложного компенсатора и осуществление функций компенсации температурных деформаций за счет упругой деформации крышек коллекторов, а также повышение ремонтопригодности секции благодаря новому конструктивному исполнению соединения трубных коробок с крышками коллекторов и применению дуговой сварки. 3 ил.

 

Изобретение относится к области теплообменных аппаратов, в частности к радиаторам систем охлаждения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) тепловозов и других транспортных машин.

Известна секция радиатора системы охлаждения ДВС, содержащая пучок плоскоовальных трубок, расположенных в шахматном порядке, вставленных и впаянных тугоплавким медно-фосфористым припоем в медные трубные коробки с отбортованными в сторону коллекторов внешними краями по форме поперечного сечения секции радиатора, оребренный общими пластинами, припаянными к охлаждающим трубкам оловянно-свинцовистым припоем, стальные литые коллекторы, приваренные латунью к трубным коробкам, и боковые щитки (Сборник Транспортное машиностроение 11-66-1, НИИИНФОРМТЯЖМАШ, Москва, 1966, стр.10, 11).

Недостатками известной секции радиатора являются:

- в секции радиатора отсутствуют компенсаторы температурных деформаций, вследствие чего возникают повышенные нагрузки на паяные соединения трубок с трубными коробками, приводящие к нарушению плотности этих соединений и снижению надежности секций;

- сварка коллекторов с трубными коробками латунью Л63 затрудняет возможность демонтажа коллектора с целью доступа к соединениям трубок с трубными коробками при необходимости ремонта, так как для этого необходим его прогрев до высокой температуры, недопустимой для соединения трубок с трубными коробками.

Известна секция радиатора системы охлаждения ДВС, принятая за прототип, содержащая составные коллекторы, состоящие из головок и крышек, трубный пучок с коридорно-расположенными плоскоовальными трубками, вставленными и впаянными оловянно-свинцовистым припоем в отверстия плоских трубных коробок, и пластинами оребрения, припаянными к плоскоовальным трубкам оловянно-свинцовистым припоем, верхнюю и нижнюю трубные коробки с отбортованными в сторону коллекторов внешними краями по форме и размерам поперечного сечения трубного пучка, соединенными с ними цинковым припоем, и компенсаторы температурных деформаций в виде сильфонов (Транспортное машиностроение, 5-67-7, НИИИНФОРМТЯЖМАШ, Москва, 1967, стр.17-21) или упругих резинокордных элементов (Охлаждающее устройство Фойт для тепловозов, журнал «Glassers Annalen», 1956, Heft 6/7, стр.192-194, Перевод №43 ВНИТИ, г. Коломна).

Положительным качеством известных секций радиатора является применение в них компенсаторов температурных деформаций, благодаря которым снижаются нагрузки на паяные соединения и повышается надежность секций. В то же время секции характеризуются сравнительно низкой надежностью, которая обусловлена применением для соединения трубок с трубными коробками оловянно-свинцовистого припоя. Кроме того, при всей сложности коллекторов они не обеспечивают необходимой ремонтопригодности секции: малотрудоемкого доступа к паяным соединениям трубок с трубными коробками.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение конструкции секции за счет отказа от сложного компенсатора и осуществление функций компенсаций температурных деформаций за счет упругой деформации крышек коллекторов, а также повышение ремонтопригодности секции благодаря новому конструктивному исполнению соединения трубных коробок с крышками коллекторов и применению дуговой сварки.

Указанный технический результат достигается тем, что в секции радиатора системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащей составные коллекторы, состоящие из головок (патрубков) и крышек, трубный пучок с коридорно-расположенными плоскоовальными трубками, вставленными и впаянными оловянно-свинцовистым припоем в отверстия трубных коробок, и пластинами оребрения, припаянными к плоскоовальным трубкам оловянно-свинцовистым припоем, верхнюю и нижнюю трубные коробки с отбортованными в сторону коллекторов внешними краями по форме и размерам поперечного сечения трубного пучка и соединенные с ними и компенсаторы температурных деформаций, крышки коллекторов для осуществления функций компенсаторов температурных деформаций выполнены тонкостенными штампованными в виде боковой стенки усеченного конуса (гибкой пластины - мембраны) с углом у основания α=5÷10 градусов и диаметром большого основания, соответствующим вписанному в квадрат кругу, переходящему в квадрат или прямоугольник, с отбортованными в сторону вершины конуса внешними краями по форме и размерам, соответствующим форме и внутренним размерам отбортованных внешних краев трубных коробок, и с вытянутыми в ту же сторону в цилиндрическую горловину краями отверстия у малого основания усеченного конуса с площадью диаметра отверстия не менее суммарной площади внутренних поперечных сечений всех плоскоовальных трубок трубного пучка; на боковой стенке усеченного конуса крышки коллектора выполнена круговая гофра высотой h=(0,4÷0,6)R, где R - радиус гофры и сопряжении ее с боковой стенкой усеченного конуса, боковой стенки усеченного конуса с цилиндрической горловиной у малого основания, и с квадратом или прямоугольником у большого основания, где осуществлен переход квадрата или прямоугольника в отбортованные внешние края крышек коллекторов, определяемый из соотношения R≥3δ, где δ - толщина боковой стенки крышки коллектора; соединения внешних отбортованных краев крышек коллекторов с внешними отбортованными краями трубных коробок выполнены дуговой сваркой.

На фиг.1 изображена секция радиатора в разрезе, общий вид; на фиг.2 - элемент А фиг.1 - форма тонкостенной штампованной крышки коллектора и ее соединение с верхней трубной коробкой; на фиг.3 - элемент Б фиг.1 - форма тонкостенной штампованной крышки коллектора и ее соединение с нижней трубной коробкой.

Секции радиатора системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания (фиг.1-3) содержат составные коллекторы 1, состоящие из головок (патрубков) 2 и крышек 3, трубный пучок 4 с коридорно-расположенными плоскоовальными трубками 5, вставленными и впаянными оловянно-свинцовистым припоем в отверстия трубных коробок 6 и 7, и пластинами оребрения 8, припаянными к плоскоовальным трубкам 5 оловянно-свинцовистым припоем, верхнюю 6 и нижнюю 7 трубные коробки с отбортованными в сторону коллекторов 1 внешними краями 9 и 10 по форме и размерам поперечного сечения трубного пучка 4 и соединенными с ними. Крышки 3 коллекторов 1 для осуществления функций компенсаторов температурных деформаций выполнены тонкостенными штампованными в виде боковой стенки 11 усеченного конуса (гибкой пластины - мембраны) с углом у основания α=5÷10 градусов и диаметром большого основания D, соответствующим вписанному в квадрат кругу, переходящему в квадрат или прямоугольник, с отбортованными в сторону вершины конуса внешними краями 12 по форме и размерам, соответствующим внутренним размерам отбортованных внешних краев 9 и 10 трубных коробок 6 и 7, и с вытянутыми в ту же сторону в цилиндрическую горловину 13 краями отверстия у малого основания усеченного конуса с площадью диаметра d отверстия не менее суммарной площади внутренних поперечных сечений всех плоскоовальных трубок 5 трубного пучка 4; на боковой стенке усеченного конуса 11 крышки 3 коллектора 1 выполнена круговая гофра 14 высотой h=(0,4÷0,6)R, где R - радиус гофры 14 и сопряжений ее с боковой стенкой 12 усеченного конуса, боковой стенки 11 усеченного конуса с цилиндрической горловиной 13 у малого основания и с квадратом или прямоугольником у большого основания, где осуществлен переход квадрата или прямоугольника в отбортованные внешние края 12 крышек 3 коллекторов 1, определяемый из соотношения R≥3δ, где δ - толщина боковой стенки крышки 3 коллектора 1; соединения внешних отбортованных краев 12 крышек 3 коллекторов 1 с внешними отбортованными краями 9 и 10 трубных коробок 6 и 7 выполнены дуговой сваркой.

Секция радиатора работает следующим образом.

Горячая вода системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания поступает в секцию радиатора через отверстия головки (патрубка) 2 одного из коллекторов 1, проходит через плоскоовальные трубки 5, в которых охлаждается, передавая тепло через стенки трубок 5 и пластины оребрения 8 обдуваемому их воздушному потоку, затем поступает в другой коллектор 1, через отверстия головки (патрубок) 2 которого выходит из секции.

Благодаря выполнению крышек 3 коллекторов 1 вышеописанной формы удлинение секции, обусловленное ее нагревом, происходит за счет упругой деформации круговых гофр 14 на боковых стенках 11 и радиусов сопряжения ее элементов, исключая тем самым дополнительные нагрузки на паяные соединения плоскоовальных трубок 5 с трубными коробками 6 и 7, а благодаря предложенной конструкции соединения тонкостенных штампованных крышек 3 коллекторов 1 с трубными коробками 6 и 7 и применению дуговой сварки будет существенно повышена ремонтопригодность секции, так как для отделения коллектора 1 в случае необходимости доступа к соединениям трубок 5 с трубными коробками 6 или 7 с целью осуществления ремонта достаточно отрезать сварной шов. Полностью отпадает необходимость высокотемпературного нагрева коллектора 1 для его отделения, характерного для серийных секций радиатора с приваренными латунью коллекторами.

Секция радиатора системы охлаждения двигателя внутреннего сгорания, содержащая составные коллекторы, состоящие из головок и крышек, трубный пучок с коридорно-расположенными плоскоовальными трубками, вставленными и впаянными оловянно-свинцовистым припоем в отверстия трубных коробок, и пластинами оребрения, припаянными к плоскоовальным трубкам оловянно-свинцовистым припоем, верхнюю и нижнюю трубные коробки с отбортованными в сторону коллекторов внешними краями по форме и размерам поперечного сечения трубного пучка и соединенными с ними и компенсаторы температурных деформаций, отличающаяся тем, что крышки коллекторов для осуществления функций компенсаторов температурных деформаций выполнены тонкостенными штампованными в виде боковой стенки усеченного конуса с углом у основания α=5÷10° и диаметром большого основания, соответствующим вписанному в квадрат кругу, переходящему в квадрат или прямоугольник, с отбортованными в сторону вершины конуса внешними краями по форме и размерам, соответствующим внутренним размерам отбортованных внешних краев трубных коробок, и с вытянутыми в ту же сторону в цилиндрическую горловину краями отверстия у малого основания усеченного конуса с площадью диаметра отверстия не менее суммарной площади внутренних поперечных сечений всех плоскоовальных трубок трубного пучка, на боковой стенке усеченного конуса крышки коллектора выполнена круговая гофра высотой h=(0,4÷0,6)R, где R - радиус гофры и сопряжений ее с боковой стенкой усеченного конуса, боковой стенки усеченного конуса с цилиндрической горловиной у малого основания и с квадратом или прямоугольником у большого основания, где осуществлен переход квадрата или прямоугольника в отбортованные внешние края крышек коллекторов, определяемый из соотношения R≥3δ, где δ - толщина боковой стенки крышки коллектора, соединения внешних отбортованных краев крышек коллекторов с внешними отбортованными краями трубных коробок выполнены дуговой сваркой.