RU154631U1

RU154631U1 - HEAT EXCHANGER OF THE INLET LIQUID LIQUID ICE HEATER

Info

Publication number: RU154631U1
Application number: RU2013139739/06U
Authority: RU
Inventors: Вардан Армоевич Назарян; Марсель Фардетдинович Муллахметов; Дмитрий Геннадьевич Жмаков
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью ТЕПЛОВЫЕ СИСТЕМЫ
Priority date: 2013-08-26
Filing date: 2013-08-26
Publication date: 2015-08-27

Abstract

Техническое решение относится к области теплоэнергетики, в частности, к устройствам для подогрева двигателей внутреннего сгорания с жидкостным охлаждением при подготовке к работе в условиях низких температур, а также для обогрева салонов транспортных средств. Предпусковой жидкостный подогреватель ДВС содержит последовательно установленные блок нагнетания воздуха (11), блок вентиляции (4), теплообменник (9), внутри которого имеется горел очное устройство (8) с запальником (1), нагревательный котел (3) в корпусе (10). Теплообменник (9) выполнен методом экструзии и имеет развитую внутреннюю поверхность, образованную продольными ребрами охлаждения. На наружной поверхности теплообменника (9) имеется спираль (18) для направления потока жидкости в жидкостной рубашке (17). Теплообменник (9) может быть выполнен в виде цилиндра с поперечным сечением в форме круга, а также может быть выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда с поперечным сечением в форме полого квадрата, при этом стенки в поперечном сечении выполнены вогнутыми внутрь. Кроме того, подогреватель (9) снабжен электронным блоком управления (2), циркуляционным насосом (5), топливным насосом (6), а также имеет кронштейны крепления (7) к месту установки. 3 з.п. ф-лы, 3 фиг. The technical solution relates to the field of power engineering, in particular, to devices for heating internal combustion engines with liquid cooling in preparation for operation at low temperatures, as well as for heating vehicle interiors. The engine start-up liquid heater includes sequentially installed air injection unit (11), ventilation unit (4), heat exchanger (9), inside which there is a burning device (8) with an igniter (1), a heating boiler (3) in the housing (10) . The heat exchanger (9) is extruded and has a developed inner surface formed by longitudinal cooling fins. On the outer surface of the heat exchanger (9) there is a spiral (18) to direct the fluid flow in the liquid jacket (17). The heat exchanger (9) can be made in the form of a cylinder with a cross-section in the shape of a circle, and can also be made in the form of a rectangular parallelepiped with a cross-section in the form of a hollow square, while the walls in the cross section are made concave inward. In addition, the heater (9) is equipped with an electronic control unit (2), a circulation pump (5), a fuel pump (6), and also has mounting brackets (7) to the installation site. 3 s.p. f-ly, 3 Fig.

Description

Техническое решение относится к области теплоэнергетики, в частности, к устройствам для подогрева двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с жидкостным охлаждением при подготовке к работе в условиях низких температур, а также для обогрева салонов транспортных средств.The technical solution relates to the field of power engineering, in particular, to devices for heating internal combustion engines (ICE) with liquid cooling in preparation for operation at low temperatures, as well as for heating the salons of vehicles.

Известен теплообменник предпускового подогревателя двигателя внутреннего сгорания (патент №94638, МПК F02N 19/10, опубл. 27.05.2010), расположенный за камерой сгорания и имеющий двухходовую схему движения охлаждающего газа (продуктов сгорания) и многоходовую схему движения охладителя (жидкости). Корпус теплообменника имеет форму прямоугольного параллелепипеда, к которому с помощью сварки крепится теплообменный аппарат для нагрева охлаждающей жидкости, выполненный в виде системы сваренных по периметру друг с другом параллельно расположенных пластин, поперечно пересекающих котел. В нижних пластинах выполнены цилиндрические штампованные углубления, с заданными геометрическими характеристиками, обеспечивающие дополнительную площадь соприкосновения охлаждающей жидкости с горячими продуктами сгорания и необходимую турбулизацию потока охлаждающей жидкости. Параллельно расположенные пластины, поперечно пересекающие котел, соединены между собой колосниками. В каналах для охлаждающей жидкости, составленных из пластин, имеются точки опоры, что позволяет выдерживать разность давлений по обе стороны пластины, а также повышенное внутреннее давление в канале. Теплообменник крепится под траверсой рамы автомобиля, на которой устанавливается двигатель.Known heat exchanger pre-heater of the internal combustion engine (patent No. 94638, IPC F02N 19/10, publ. 05.27.2010), located behind the combustion chamber and having a two-way flow diagram of the cooling gas (combustion products) and a multi-way flow diagram of the cooler (liquid). The heat exchanger body has the shape of a rectangular parallelepiped, to which, using welding, a heat exchanger for heating the coolant is mounted, made in the form of a system of parallel-mounted plates welded along the perimeter of each other, transversely crossing the boiler. In the lower plates, cylindrical stamped recesses are made with predetermined geometric characteristics, providing an additional area of contact of the coolant with hot combustion products and the necessary turbulization of the coolant flow. Parallel located plates transversely crossing the boiler are interconnected by grates. In the channels for the coolant composed of the plates, there are support points, which allows to withstand the pressure difference on both sides of the plate, as well as increased internal pressure in the channel. The heat exchanger is mounted under the traverse of the car frame on which the engine is mounted.

В качестве теплообменника предпускового подогревателя воздуха наиболее перспективно применение цельносварного или пакетно-сварного варианта. В этом случае пластины с помощью попеременно устанавливаемых прокладок сваривают в блок либо пакет, а из пакетов набирают сам теплообменник.The most promising application of the pre-heater air heater is the use of an all-welded or batch-welded version. In this case, the plates are welded into a block or bag using alternately mounted gaskets, and the heat exchanger is assembled from the bags.

Известен теплообменник (патент №2233413, МПК F28D 7/10, опубл. 27.07.2004), содержащий камеры, патрубки, трубы и уплотнительные устройства, состоит из подвижной и неподвижной камер с подсоединенными к ним патрубками и жестко закрепленными трубами с оребрением или без него, вставленными друг в друга, имеющими внутреннее и наружное уплотнение с управлением работой теплообменника, осуществляемым исполнительным механизмом через кронштейн, прикрепленный к подвижной камере.Known heat exchanger (patent No. 2233413, IPC F28D 7/10, publ. 07/27/2004), containing chambers, pipes, pipes and sealing devices, consists of a movable and fixed chambers with connected pipes and rigidly fixed pipes with or without fins inserted into each other, having an inner and outer seal with control of the heat exchanger, carried out by the actuator through an arm attached to the movable chamber.

Известен предпусковой подогреватель двигателя внутреннего сгорания (патент №94638, МПК F02N 19/10, опубл. 27.05.2010), наиболее близкий к заявляемому и принятый за прототип, включающий теплообменник, содержащий установленное внутри горелочное устройство с камерой сгорания и запальником, нагревательный котел и кронштейны крепления к месту установки, системы подвода воздуха, охлаждающей жидкости и топлива. Патрубок подвода воздуха расположен на корпусе между камерой сгорания и предкамерой, в выходном сечении предкамеры на входе в камеру сгорания установлен стабилизатор пламени, причем корпус теплообменника имеет форму прямоугольного параллелепипеда, а теплообменный аппарат выполнен в виде системы соединенных друг с другом параллельно расположенных пластин, поперечно пересекающих котел, в нижних пластинах выполнены цилиндрические углубления, обеспечивающие дополнительную площадь теплообмена с горячими продуктами сгорания.Known preheater of the internal combustion engine (patent No. 94638, IPC F02N 19/10, publ. 05/27/2010), closest to the claimed and adopted for the prototype, including a heat exchanger containing a burner installed inside the combustion chamber and igniter, a heating boiler and mounting brackets to the installation site, air supply system, coolant and fuel. An air supply pipe is located on the housing between the combustion chamber and the prechamber, a flame stabilizer is installed in the outlet section of the prechamber at the inlet of the combustion chamber, the heat exchanger body being in the form of a rectangular parallelepiped, and the heat exchanger is made in the form of a system of parallel-connected plates connected to each other transversely intersecting each other boiler, cylindrical recesses are made in the lower plates, providing an additional area of heat exchange with hot combustion products.

Однако приведенные теплообменники имеют ограничение по производительности из-за литой конструкции, накладывающей ограничения на форму теплообменника, на количество его ребер, что приводит к невысокой эффективности теплопередачи.However, these heat exchangers have a performance limit due to the cast structure, which imposes restrictions on the shape of the heat exchanger, on the number of its fins, which leads to low heat transfer efficiency.

Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является создание эффективного теплообменника предпускового жидкостного подогревателя (ПЖД) ДВС для подготовки к запуску двигателя внутреннего сгорания в зимнее время, особенно в северных регионах.The problem the utility model aims to solve is to create an effective heat exchanger of the engine start-up liquid heater (ПЖ) to prepare for the start-up of an internal combustion engine in winter, especially in the northern regions.

Техническим результатом, на достижение которого направлена полезная модель, является повышение эффективности работы теплообменника ПЖД ДВС, снижение тепловых потерь при сокращении габаритов конструкции, обеспечение большой удельной теплоотдачи, высокой надежности работы.The technical result, which the utility model aims to achieve, is to increase the efficiency of the heat exchanger of the internal combustion engine of the internal combustion engine, reduce heat loss while reducing the dimensions of the structure, ensure a large specific heat transfer, high reliability.

Технический результат достигается тем, что в теплообменнике предпускового жидкостного подогревателя ДВС, содержащем горелочное устройство с запальником, нагревательный котел и кронштейны крепления к месту установки, новым является то, что теплообменник, выполненный методом экструзии, имеет развитую внутреннюю поверхность, образованную продольными ребрами охлаждения, а на наружной поверхности теплообменника имеется спираль для направления потока жидкости в жидкостном канале.The technical result is achieved by the fact that in the heat exchanger of the engine start-up liquid heater containing a burner with a igniter, a heating boiler and mounting brackets to the installation site, it is new that the heat exchanger made by extrusion has a developed inner surface formed by longitudinal cooling fins, and on the outer surface of the heat exchanger there is a spiral for directing the flow of fluid in the liquid channel.

Поперечное сечение теплообменника имеет форму круга или форму полого квадрата, в последнем случае стенки теплообменника в поперечном сечении выполнены вогнутыми внутрь.The cross section of the heat exchanger has the shape of a circle or the shape of a hollow square, in the latter case, the walls of the heat exchanger in the cross section are made concave inward.

Предлагаемое техническое решение иллюстрируется следующими графическими материалами.The proposed technical solution is illustrated by the following graphic materials.

На фиг. 1 показан общий вид подогревателя.In FIG. 1 shows a general view of the heater.

На фиг. 2 - продольный разрез теплообменника цилиндрический формы и его поперечное сечение в виде круга.In FIG. 2 is a longitudinal section through a cylindrical heat exchanger and its cross section in the form of a circle.

На фиг. 3 - продольный разрез теплообменника с поперечным сечением в виде квадрата.In FIG. 3 is a longitudinal section through a heat exchanger with a cross-section in the form of a square.

Здесь: 1 - запальник; 2 - электронный блок управления; 3 - нагревательный котел; 4 - блок вентиляции; 5 - циркуляционный насос; 6 - топливный насос; 7 - кронштейн крепления подогревателя; 8 - горелочное устройство; 9 - теплообменник; 10 - корпус нагревательного котла; 11 - блок нагнетания воздуха; 12 - жгут питания и управления; 13 -провода питания циркуляционного насоса; 14 - патрубок ввода в жидкостную рубашку; 15 - патрубок вывода из жидкостной рубашки; 16 - кольцевой газовый канал; 17 - жидкостная рубашка; 18 - спираль на наружной поверхности теплообменника для направления жидкости в жидкостной рубашке 17.Here: 1 - igniter; 2 - electronic control unit; 3 - heating boiler; 4 - ventilation unit; 5 - circulation pump; 6 - fuel pump; 7 - heater mounting bracket; 8 - burner device; 9 - heat exchanger; 10 - housing of the heating boiler; 11 - air injection unit; 12 - power and control harness; 13 - power supply circulating pump; 14 - pipe entry into the liquid jacket; 15 - pipe outlet from the liquid jacket; 16 - annular gas channel; 17 - liquid shirt; 18 is a spiral on the outer surface of the heat exchanger for directing fluid in the liquid jacket 17.

Предпусковой жидкостный подогреватель ДВС содержит последовательно установленные блок нагнетания воздуха 11 в сборе, блок вентиляции 4 в сборе, теплообменник 9, горелочное устройство 8 с запальником 1, нагревательный котел 3 в корпусе 10. Теплообменник 9 имеет развитую внутреннюю поверхность, образованную продольными ребрами охлаждения. Подогреватель имеет кольцевой газовый канал продуктов сгорания 16 и жидкостную рубашку 17, в которой на наружной поверхности теплообменника 9 имеется спираль 18 для направления потока жидкости. Теплообменник 9 может быть выполнен в виде цилиндра с поперечным сечением в форме круга. Теплообменник 9 может быть выполнен в виде прямоугольного параллелепипеда с поперечным сечением в форме полого квадрата, при этом стенки в поперечном сечении выполнены вогнутыми внутрь. Кроме того, подогреватель 9 снабжен электронным блоком управления 2 со жгутом питания и управления 12, циркуляционным насосом 5 с проводами питания 13, топливным насосом 6, а также имеет кронштейны крепления 7 к месту установки. Теплообменник 9 выполнен методом экструзии.The engine start-up liquid heater contains sequentially installed air injection unit 11 assembly, ventilation unit 4 assembly, heat exchanger 9, burner device 8 with igniter 1, heating boiler 3 in the housing 10. The heat exchanger 9 has a developed inner surface formed by longitudinal cooling fins. The heater has an annular gas channel of the combustion products 16 and a liquid jacket 17, in which on the outer surface of the heat exchanger 9 there is a spiral 18 for directing the fluid flow. The heat exchanger 9 can be made in the form of a cylinder with a cross section in the shape of a circle. The heat exchanger 9 may be made in the form of a rectangular parallelepiped with a cross section in the form of a hollow square, while the walls in the cross section are made concave inward. In addition, the heater 9 is equipped with an electronic control unit 2 with a power and control harness 12, a circulation pump 5 with power wires 13, a fuel pump 6, and also has mounting brackets 7 to the installation site. The heat exchanger 9 is made by extrusion.

Работает предпусковой подогреватель следующим образом.The preheater works as follows.

При включении подогревателя электронный блок управления 2 осуществляет тестирование и контроль работоспособности элементов подогревателя. При исправном состоянии начинается процесс розжига: включается топливный насос 6, по заданной программе происходит предварительная продувка камеры сгорания горелочного устройства 8 и разогрев до необходимой температуры свечи накаливания (запальника 1). В качестве источника тепла используются газы от сгорания топливовоздушной смеси в камере сгорания. Через стенки теплообменника 9 нагревателя тепло передается охлаждающей жидкости системы охлаждения двигателя автомобиля.When the heater is turned on, the electronic control unit 2 tests and monitors the operability of the heater elements. When in good condition, the ignition process starts: the fuel pump 6 is turned on, according to the specified program, the combustion chamber of the burner device 8 is pre-purged and the glow plug (pilot 1) is heated to the required temperature. Gases from the combustion of the air-fuel mixture in the combustion chamber are used as a heat source. Through the walls of the heat exchanger 9 of the heater, heat is transferred to the coolant of the automobile engine cooling system.

Также включается циркуляционный насос 5 для прокачки жидкости - теплоносителя. Топливо от топливного насоса 6 подается в испаренном виде в камеру сгорания горелочного устройства 8, куда подается и воздух. От запальника 1 топливовоздушная смесь воспламеняется. После выхода на установившийся режим запальник 1 отключается.Also turns on the circulation pump 5 for pumping the liquid - the coolant. The fuel from the fuel pump 6 is supplied in vaporized form to the combustion chamber of the burner device 8, where air is also supplied. From the pilot 1, the air-fuel mixture ignites. After reaching the steady state, the igniter 1 is turned off.

Нагретая охлаждающая жидкость поступает в блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания.Heated coolant enters the cylinder block of the internal combustion engine.

Блок управления 2 осуществляет контроль температуры охлаждающей жидкости и в зависимости от величины температуры охлаждающей жидкости устанавливает режимы работы подогревателя: «полный», «средний», «малый», «остывание». При охлаждении жидкости ниже 55°С подогреватель автоматически включается вновь на режим «полный».The control unit 2 monitors the temperature of the coolant and, depending on the temperature of the coolant, sets the heater operation modes: “full”, “medium”, “small”, “cooling”. When the liquid cools below 55 ° C, the heater automatically switches back to full mode.

При подаче команды на выключение подогревателя, вручную или автоматически: - по истечению установленного времени работы подогревателя, прекращается подача топлива и производится продувка камеры сгорания воздухом.When a command is issued to turn off the heater, manually or automatically: - after the set time of the heater has expired, the fuel supply is stopped and the combustion chamber is purged with air.

При нагреве жидкости до заданной температуры по сигналу датчика температуры жидкости (на фигурах не показано) предпусковой подогреватель отключается автоматически, либо вручную с пульта управления подогревателем.When the liquid is heated to a predetermined temperature by the signal of the liquid temperature sensor (not shown in the figures), the pre-heater is turned off automatically, or manually from the heater control panel.

Выполнение теплообменника предпускового жидкостного подогревателя с развитой внутренней поверхностью, образованной продольными ребрами охлаждения обеспечивает компактность устройства при обеспечении необходимых теплотехнических характеристик.The implementation of the heat exchanger pre-start liquid heater with a developed inner surface formed by longitudinal cooling fins provides a compact device while providing the necessary thermal characteristics.

Выполнение на наружной поверхности теплообменника спирали 18 для направления потока жидкости в жидкостном канале 17, способствует турбулизации потока, что также повышает эффективность теплопередачиThe execution on the outer surface of the heat exchanger spiral 18 to direct the flow of fluid in the liquid channel 17, contributes to the turbulence of the flow, which also increases the efficiency of heat transfer

Выполнение теплообменника цилиндрическим с продольными ребрами охлаждения на его внутренней поверхности обеспечивает необходимый уровень теплопередачи от газового к жидкостному каналу в заданных габаритах.The execution of the heat exchanger cylindrical with longitudinal cooling fins on its inner surface provides the necessary level of heat transfer from the gas to the liquid channel in the given dimensions.

Выполнение теплообменника в виде прямоугольного параллелепипеда с поперечным сечением в форме квадрата позволяет увеличить его теплопередачу.The implementation of the heat exchanger in the form of a rectangular parallelepiped with a cross-section in the form of a square allows you to increase its heat transfer.

Выполнение стенок теплообменника вогнутыми внутрь в поперечном сечении позволяет еще более увеличить его теплопередачу.The execution of the walls of the heat exchanger concave inward in cross section allows to further increase its heat transfer.

Выполнение теплообменника методом экструзии обеспечивает необходимую форму его сечения и большую площадь его поверхности, что увеличивает теплопередачу, а также повышает надежность работы.The implementation of the heat exchanger by extrusion provides the necessary shape of its cross section and a large area of its surface, which increases heat transfer and also increases reliability.

Таким образом, заявляемая конструкция теплообменника предпускового жидкостного подогревателя ДВС компактна, имеет большую удельную теплоотдачу, а также обеспечивает высокую надежность и эффективность подогрева.Thus, the claimed design of the heat exchanger of the pre-start liquid engine internal combustion engine is compact, has a large specific heat transfer, and also provides high reliability and heating efficiency.

Claims

1. The heat exchanger of the engine start-up liquid heater, including a burner with a pilot, a heating boiler and mounting brackets to the installation site, characterized in that the heat exchanger made by extrusion has a developed inner surface formed by longitudinal cooling fins, and a spiral is made on its outer surface to direct fluid flow.

2. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that its cross section has the shape of a circle.

3. The heat exchanger according to claim 1, characterized in that its cross section is square in shape.

4. The heat exchanger according to claim 3, characterized in that its walls in cross section are concave inward.