RU152215U1

RU152215U1 - COOLING DIESEL ENGINE COOLING DEVICE

Info

Publication number: RU152215U1
Application number: RU2014140292/11U
Authority: RU
Inventors: Алексей Сергеевич Боженов; Игорь Львович Ночвин; Виктор Валентинович Мальцев; Виталий Витальевич Фурзиков; Владимир Михайлович Кротов; Илья Владимирович Никитин; Дмитрий Леонидович Падаляк; Роман Сергеевич Черняк; Сергей Александрович Ермолин; Игорь Александрович Зеленков; Елена Владимировна Рассохина; Евгений Васильевич Фефелов; Антон Владимирович Кропотухин; Алексей Васильевич Крестовских; Александр Юрьевич Тихомиров; Павел Дмитриевич Шатун
Priority date: 2014-10-06
Filing date: 2014-10-06
Publication date: 2015-05-10

Abstract

Устройство охлаждения судового дизельного двигателя, содержащее открытый контур забортной воды и замкнутый контур охлаждения наддувочного воздуха и масла, причем открытый контур забортной воды содержит насос забортной воды, трубопроводы подачи и слива забортной воды, теплообменник забортной воды, а замкнутый контур охлаждения наддувочного воздуха и масла содержит теплообменник наддувочного воздуха и теплообменник масла, отличающееся тем, что дополнительно содержит замкнутый контур охлаждения дизельного двигателя, причем замкнутые контуры охлаждения дизельного двигателя и наддувочного воздуха и масла содержат подготовленную охлаждающую жидкость, и дополнительно снабжены термостатами и насосами подачи подготовленной охлаждающей жидкости, теплообменник забортной воды выполнен раздельным на четыре изолированных отсека, крайние из которых соединены входом-выходом с одним из замкнутых контуров охлаждения, а отсеки, расположенные между ними, соединены с трубопроводами подачи и слива забортной воды, при этом дополнительно установлен расширительный бак, состоящий из двух изолированных полостей, одна из которых соединена с замкнутым контуром охлаждения дизельного двигателя, а другая - с замкнутым контуром охлаждения наддувочного воздуха и масла, а насос забортной воды выполнен самовсасывающим.A marine diesel engine cooling device comprising an open sea water circuit and a closed charge-air and oil cooling circuit, the open sea water circuit comprising a sea water pump, sea water supply and discharge piping, a sea water heat exchanger, and a closed charge air and oil cooling circuit comprising charge air heat exchanger and oil heat exchanger, characterized in that it further comprises a closed cooling circuit of the diesel engine, and closed the cooling circuits of the diesel engine and charge air and oil contain prepared coolant, and are additionally equipped with thermostats and pumps for preparing the prepared coolant, the seawater heat exchanger is divided into four isolated compartments, the last of which are connected by an input-output to one of the closed cooling circuits, and the compartments located between them are connected to pipelines for supplying and draining sea water, while an expansion tank is also installed, consisting of isolated cavities of two, one of which is connected to the closed cooling circuit of the diesel engine and the other - a closed-loop cooling charge air and oil and the seawater pump is self-priming.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно к устройствам охлаждения дизельных двигателей и может применяться при изготовлении судовых дизельных двигателей.The utility model relates to the field of mechanical engineering, namely to cooling devices for diesel engines and can be used in the manufacture of marine diesel engines.

Известна система охлаждения двигателя внутреннего сгорания, включающая использование забортной воды в качестве охладителя при подаче ее в теплообменные масляные и водяные аппараты (холодильники). Забортная вода, проходя через холодильники, охлаждает как масло, поступающее в систему смазки двигателя, так и пресную воду в системе замкнутого охлаждения в охлаждающих рубашках двигателя (см. кн. Чумаченко И.И. Судовые двигатели внутреннего сгорания, §34 «Способ охлаждения». Транспорт. - М.: 1967. С. 149-155.).A known cooling system of an internal combustion engine, including the use of sea water as a cooler when it is supplied to heat exchanging oil and water devices (refrigerators). Outboard water, passing through the refrigerators, cools both the oil entering the engine lubrication system and the fresh water in the closed cooling system in the cooling jackets of the engine (see book II Chumachenko Shipboard internal combustion engines, §34 “Cooling method” Transport. - M.: 1967. S. 149-155.).

К недостаткам известной системы относится то, что при несоблюдении заданного температурного режима начинается выпадение солей, загрязняющих полости охлаждения теплообменников масла, наддувочного воздуха и охлаждающей жидкости двигателя. Выпадение солей в теплообменнике контура охлаждения дизельного двигателя и теплообменниках наддувочного воздуха и масла влечет ухудшение теплоотдачи масла, наддувочного воздуха и охлаждающей жидкости двигателя в забортную воду, снижает надежность системы охлаждения и требует множество операций по демонтажу, очистке и установке теплообменников, что ухудшает ремонтопригодность системы за счет увеличения временных затрат на обслуживание и ремонт системы охлаждения.The disadvantages of the known system include the fact that if the set temperature is not observed, the precipitation of salts begins, which pollute the cooling cavities of the oil heat exchangers, charge air and engine coolant. The loss of salts in the heat exchanger of the cooling circuit of the diesel engine and the charge air and oil heat exchangers leads to a deterioration in the heat transfer of oil, charge air and engine coolant to the seawater, reduces the reliability of the cooling system and requires a lot of dismantling, cleaning and installation of heat exchangers, which affects the maintainability of the system for due to the increase in time spent on maintenance and repair of the cooling system.

Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является система охлаждения судового двигателя, содержащая замкнутый и открытый контуры охлаждения, включающие насос забортной воды и водяной холодильник (теплообменник), при этом полость открытого контура водяного теплообменника сообщена трубопроводом с полостью нагнетания насоса забортной воды. Система также содержит фильтр-холодильник масла (теплообменник масла) и холодильник воздуха (теплообменник воздуха), трубопроводы подачи и слива забортной воды (авторское свидетельство SU №450743, 1974).Closest to the claimed utility model is a marine engine cooling system containing closed and open cooling circuits, including a seawater pump and a water cooler (heat exchanger), while the cavity of the open circuit of the water heat exchanger is connected by a pipeline with the discharge cavity of the sea water pump. The system also contains an oil filter cooler (oil heat exchanger) and an air cooler (air heat exchanger), outboard water supply and discharge pipelines (copyright certificate SU No. 450743, 1974).

Недостатком данной системы является то, что забортная вода, поступая в контур охлаждения наддувочного воздуха и масла, теплообменники масла и воздуха, способствует оседанию солей и грязи на стенках этих устройств, что снижает эффективность теплоотдачи и ресурс дизельного двигателя в целом, и требует частого обслуживания и ремонта. При этом требуется демонтаж и монтаж множества деталей и агрегатов дизельного двигателя. Это обусловлено тем, что забортная вода от насоса поступает непосредственно в теплообменник масла, в теплообменник наддувочного воздуха, затем в охлаждающую полость водяного теплообменника, далее в нижнюю половину кожуха турбины, затем в нижнюю половину кожуха газовыпускного коллектора, и через верхнюю половину кожуха турбины в трубопровод слива воды за борт.The disadvantage of this system is that sea water entering the cooling circuit of charge air and oil, heat exchangers of oil and air, contributes to the sedimentation of salts and dirt on the walls of these devices, which reduces the heat transfer efficiency and resource of the diesel engine as a whole, and requires frequent maintenance and repair. This requires the dismantling and installation of many parts and assemblies of the diesel engine. This is because the seawater from the pump goes directly to the oil heat exchanger, to the charge air heat exchanger, then to the cooling cavity of the water heat exchanger, then to the lower half of the turbine casing, then to the lower half of the exhaust manifold casing, and through the upper half of the turbine casing to the pipeline draining water overboard.

Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение надежности и ремонтопригодности устройства охлаждения судового дизельного двигателя.The technical result of the claimed utility model is to increase the reliability and maintainability of a cooling device for a marine diesel engine.

Технический результат достигается тем, что известное устройство охлаждения судового дизельного двигателя содержит открытый контур забортной воды, содержащий насос забортной воды, трубопроводы подачи и слива забортной воды, теплообменник забортной воды, и замкнутый контур охлаждения наддувочного воздуха и масла, содержащий теплообменник наддувочного воздуха и теплообменник масла. Новым является то, что дополнительно введен замкнутый контур охлаждения дизельного двигателя, причем замкнутые контуры охлаждения дизельного двигателя и наддувочного воздуха и масла содержат подготовленную охлаждающую жидкость и дополнительно снабжены термостатами и насосами подачи охлаждающей жидкости, теплообменник забортной воды выполнен разделенным на четыре изолированных отсека, крайние из которых соединены входом-выходом с одним из замкнутых контуров охлаждения, а отсеки, расположенные между ними, соединены с трубопроводами подачи и слива забортной воды; дополнительно установлен расширительный бак, состоящий из двух изолированных полостей, одна из которых соединена с замкнутым контуром охлаждения дизельного двигателя, а другая с контуром охлаждения наддувочного воздуха и масла, теплообменник наддувочного воздуха содержит две изолированные полости, одна из которых соединена с замкнутым контуром охлаждения дизельного двигателя, а другая с замкнутым контуром охлаждения наддувочного воздуха и масла; насос забортной воды выполнен самовсасывающим.The technical result is achieved by the fact that the known cooling device of a marine diesel engine comprises an open sea water circuit comprising a sea water pump, sea water supply and discharge pipelines, a sea water heat exchanger, and a closed charge air and oil cooling circuit comprising a charge air heat exchanger and an oil heat exchanger . What is new is that a closed cooling circuit of the diesel engine is introduced, moreover, closed cooling circuits of the diesel engine and charge air and oil contain prepared coolant and are additionally equipped with thermostats and coolant pumps, the seawater heat exchanger is divided into four isolated compartments, the last of which are connected by an input-output to one of the closed cooling circuits, and the compartments located between them are connected to pipelines supply and discharge of sea water; additionally an expansion tank is installed, consisting of two isolated cavities, one of which is connected to the closed cooling circuit of the diesel engine, and the other to the cooling circuit of the charge air and oil, the charge air heat exchanger contains two isolated cavities, one of which is connected to the closed cooling circuit of the diesel engine and the other with a closed cooling circuit of charge air and oil; the seawater pump is self-priming.

Заявляемая совокупность существенных признаков полезной модели обеспечивает достижение технического результата, а именно: повышение надежности обусловлено наличием открытого контура забортной воды с теплообменником забортной воды, который разделен на четыре изолированных отсека, крайние из которых соединены с замкнутыми контурами охлаждения дизельного двигателя и охлаждения наддувочного воздуха и масла. В средних изолированных отсеках теплообменника циркулирует забортная вода и, в случае его загрязнения, очистке или замене подлежит только этот теплообменник, а не вся система, что, помимо повышения надежности, одновременно повышает ремонтопригодность устройства охлаждения дизельного двигателя.The claimed combination of essential features of a utility model ensures the achievement of a technical result, namely: increased reliability is due to the presence of an open sea water circuit with a sea water heat exchanger, which is divided into four isolated compartments, the last of which are connected to closed cooling circuits of the diesel engine and cooling of charge air and oil . Outboard water circulates in the middle isolated compartments of the heat exchanger and, if it is contaminated, only this heat exchanger must be cleaned or replaced, and not the whole system, which, in addition to increasing reliability, at the same time increases the maintainability of the diesel engine cooling device.

Замкнутый контур охлаждения дизельного двигателя и замкнутый контур охлаждения наддувочного воздуха и масла заполнены подготовленной охлаждающей жидкостью, что позволяет избежать соприкосновения неподготовленной забортной воды с деталями дизельного двигателя и обеспечивает, таким образом, технически исправное состояние, повышенный ресурс и надежность компонентов устройства охлаждения в течение всего срока службы дизельного двигателя. В качестве подготовленной охлаждающей жидкости может быть использована вода с присадками, смесь воды и этиленгликоля или антифриз.The closed cooling circuit of the diesel engine and the closed cooling circuit of the charge air and oil are filled with prepared coolant, which avoids the contact of unprepared sea water with the parts of the diesel engine and thus ensures a technically sound condition, increased service life and reliability of the components of the cooling device for the entire period diesel engine service. Additive water, a mixture of water and ethylene glycol, or antifreeze can be used as prepared coolant.

Введение в устройство охлаждения судового дизельного двигателя расширительного бака, разделенного перегородкой на две изолированные полости, позволяет избежать повреждений трубопроводов, фланцевых соединений и устройств системы, таких как теплообменники, насосы и др., что также обеспечивает повышение надежности всего устройства охлаждения. Это происходит благодаря тому, что одна из упомянутых изолированных полостей позволяет компенсировать увеличение объема и давления охлаждающей жидкости при ее нагреве в замкнутом контуре охлаждения дизельного двигателя, а другая обеспечивает компенсацию увеличения объема и давления охлаждающей жидкости при ее нагреве в замкнутом контуре охлаждения наддувочного воздуха и масла.The introduction into the cooling device of a marine diesel engine of an expansion tank, divided by a partition into two isolated cavities, avoids damage to pipelines, flange connections and system devices, such as heat exchangers, pumps, etc., which also improves the reliability of the entire cooling device. This is due to the fact that one of the aforementioned isolated cavities compensates for the increase in the volume and pressure of the coolant when it is heated in the closed cooling circuit of the diesel engine, and the other provides compensation for the increase in the volume and pressure of the coolant when it is heated in the closed cooling circuit of the charge air and oil .

Насос забортной воды самовсасывающего типа, примененный в устройстве охлаждения дизельного двигателя, также повышает надежность всего устройства охлаждения, поскольку не требует заполнения водой после его остановки из водяного теплообменника или вручную и, таким образом, обеспечивает подачу забортной воды даже после длительной остановки насоса. Производительность насоса забортной воды подобрана таким образом, чтобы обеспечить отвод тепла от контуров охлаждения дизельного двигателя и охлаждения наддувочного воздуха и масла при эксплуатации судна в теплых экваториальных водах.A self-priming type seawater pump used in a diesel engine cooling device also increases the reliability of the entire cooling device, since it does not require filling with water after it has been stopped from the water heat exchanger or manually, and thus ensures the supply of sea water even after a long stop of the pump. The seawater pump capacity is selected in such a way as to ensure heat removal from the cooling circuits of the diesel engine and cooling the charge air and oil during operation of the vessel in warm equatorial waters.

Заявленная полезная модель поясняется графическим материалом.The claimed utility model is illustrated by graphic material.

На фиг. 1 - принципиальная схема охлаждения судового двигателя.In FIG. 1 is a schematic diagram of a ship engine cooling.

Устройство охлаждения судового дизельного двигателя (фиг. 1) содержит открытый контур забортной воды, содержащий трубопровод 1 подачи забортной воды, насос 2 забортной воды, теплообменник 3 забортной воды, трубопровод 6 слива забортной воды, замкнутый контур 4 охлаждения дизельного двигателя, замкнутый контур 5 охлаждения наддувочного воздуха и масла, насос 7 замкнутого контура охлаждения дизельного двигателя, теплообменник 8 наддувочного воздуха, дизельный двигатель 9, насос 10 замкнутого контура охлаждения наддувочного воздуха и масла, теплообменник 11 масла, термостат 12 замкнутого контура охлаждения дизельного двигателя, термостат 13 замкнутого контура охлаждения наддувочного воздуха и масла, расширительный бак 14.The marine diesel engine cooling device (Fig. 1) comprises an open sea water circuit comprising a sea water supply line 1, a sea water pump 2, a sea water heat exchanger 3, a sea water drain line 6, a closed diesel engine cooling circuit 4, and a closed cooling circuit 5 charge air and oil, closed-circuit cooling pump 7 for diesel engine, charge air heat exchanger 8, diesel engine 9, closed-circuit cooling pump 10 for charge air and oil, heat oil loader 11, thermostat 12 of the closed cooling circuit of the diesel engine, thermostat 13 of the closed cooling circuit of charge air and oil, expansion tank 14.

Устройство охлаждения судового дизельного двигателя работает следующим образом (на примере применения в дизельном двигателе судового исполнения 12ДМ-185С):The cooling device of a marine diesel engine works as follows (for example, the application in a diesel engine of marine design 12DM-185S):

Забортная вода по трубопроводу 1 поступает в насос 2 забортной воды самовсасывающего типа, который подает забортную воду в теплообменник 3 забортной воды. Забортной водой, подаваемой насосом в теплообменник забортной воды, отводят тепло от жидкости, циркулирующей в замкнутом контуре 4 охлаждения дизельного двигателя и замкнутом контуре 5 охлаждения наддувочного воздуха и масла и затем сливают за борт по трубопроводу 6. Замкнутые контуры 4 и 5 содержат подготовленную охлаждающую жидкость, в качестве которой используют воду с присадками, смесь воды и этиленгликоля или антифриз. Теплообменник забортной воды выполняют разделенным на четыре изолированные полости, крайние из которых соединяют входом-выходом с одним из замкнутых контуров охлаждения, а полости, расположенные между ними, соединяют с трубопроводами подачи и слива забортной воды. Таким ооразом, подготовленная охлаждающая жидкость (антифриз), циркулирующая в замкнутых контурах, охлаждается забортной водой, не смешиваясь с ней. Насосом 7 контура охлаждения дизельного двигателя подают охлаждающую жидкость из верхнего отсека теплообменника 3 в дизельный двигатель 9. В двигателе 12ДМ-185С применены теплообменники забортной воды, наддувочного воздуха и масла производства Mahle Behr Industry GmbH & Co.KG, насос контура охлаждения дизельного двигателя - LFH 3P17684. Насосом 10 контура 5 подают охлаждающую жидкость из нижнего отсека теплообменника 3 в теплообменник 8 наддувочного воздуха и далее в теплообменник 11 масла. Если охлаждающая жидкость контуров 4 и 5 не превышает заданную температуру и не требует охлаждения, то она поступает в дизельный двигатель 9, теплообменники 8, 11 через термостаты 12, 13, минуя теплообменник 3. Термостат 12 полностью открывается при температуре охлаждающей жидкости 75°C, а термостат 13 - при температуре 30°C. В качестве термостата контура охлаждения дизельного двигателя используют термостат Behr Thermot-tronik X2409751001H, а в качестве термостата контура охлаждения наддувочного воздуха и масла используют термостат Behr Thermot-tronik X2409301001H. В расширительном баке 14 происходит компенсация объема и давления охлаждающей жидкости при ее нагревании или охлаждении в замкнутых контурах охлаждения дизельного двигателя и наддувочного воздуха и масла, при этом расширительный бак разделен на две изолированные полости перегородкой: одна полость предназначена для соединения с замкнутым контуром охлаждения дизельного двигателя, а другая - с замкнутым контуром охлаждения наддувочного воздуха и масла.Seawater through a pipeline 1 enters the pump 2 of the self-priming type of seawater, which supplies the seawater to the seawater heat exchanger 3. The seawater supplied by the pump to the seawater heat exchanger removes heat from the liquid circulating in the closed cooling circuit 4 of the diesel engine and the closed cooling circuit 5 for charge air and oil and then drained overboard through the pipe 6. Closed circuits 4 and 5 contain prepared coolant , which use water with additives, a mixture of water and ethylene glycol or antifreeze. The outboard water heat exchanger is divided into four isolated cavities, the last of which is connected by an inlet-outlet to one of the closed cooling circuits, and the cavities located between them are connected to the supply and discharge pipelines of the outboard water. Thus, the prepared coolant (antifreeze) circulating in closed circuits is cooled by outboard water without mixing with it. Pump 7 of the cooling circuit of the diesel engine delivers coolant from the upper compartment of the heat exchanger 3 to diesel engine 9. The engine 12DM-185C uses heat exchangers for outboard water, charge air and oil manufactured by Mahle Behr Industry GmbH & Co.KG, the pump for the cooling circuit of the diesel engine - LFH 3P17684. The pump 10 of the circuit 5 serves the cooling fluid from the lower compartment of the heat exchanger 3 to the charge air heat exchanger 8 and then to the oil heat exchanger 11. If the coolant of circuits 4 and 5 does not exceed the set temperature and does not require cooling, then it enters the diesel engine 9, heat exchangers 8, 11 through thermostats 12, 13, bypassing the heat exchanger 3. Thermostat 12 opens completely at a coolant temperature of 75 ° C, and thermostat 13 - at a temperature of 30 ° C. The Behr Thermot-tronik X2409751001H thermostat is used as the thermostat for the diesel engine cooling circuit, and the Behr Thermot-tronik X2409301001H thermostat is used as the thermostat for the charge air and oil cooling circuit. In the expansion tank 14, the volume and pressure of the coolant are compensated when it is heated or cooled in the closed cooling circuits of the diesel engine and charge air and oil, while the expansion tank is divided into two isolated cavities by a partition: one cavity is designed to connect to the closed cooling circuit of the diesel engine and the other with a closed cooling circuit of charge air and oil.

Заявленная полезная модель прошла стендовые испытания в составе опытного образца судового дизельного двигателя, о чем составлен соответствующий акт. Система охлаждения судового дизельного двигателя изготовлена в промышленных условиях и предназначена для использования в промышленных условиях, что позволяет считать заявленную полезную модель соответствующей критерию патентоспособности «промышленная применимость».The claimed utility model passed bench tests as part of a prototype of a marine diesel engine, about which a corresponding act was drawn up. The cooling system of a marine diesel engine is manufactured in an industrial environment and is intended for use in an industrial environment, which allows us to consider the claimed utility model meeting the patentability criterion of “industrial applicability”.

Claims

A marine diesel engine cooling device comprising an open sea water circuit and a closed charge-air and oil cooling circuit, the open sea water circuit comprising a sea water pump, sea water supply and discharge piping, a sea water heat exchanger, and a closed charge air and oil cooling circuit comprising charge air heat exchanger and oil heat exchanger, characterized in that it further comprises a closed cooling circuit of the diesel engine, and closed the cooling circuits of the diesel engine and charge air and oil contain prepared coolant, and are additionally equipped with thermostats and pumps for preparing the prepared coolant, the seawater heat exchanger is divided into four isolated compartments, the last of which are connected by an input-output to one of the closed cooling circuits, and the compartments located between them are connected to pipelines for supplying and draining sea water, while an expansion tank is also installed, consisting of isolated cavities of two, one of which is connected to the closed cooling circuit of the diesel engine and the other - a closed-loop cooling charge air and oil and the seawater pump is self-priming.