RU2418178C1

RU2418178C1 - Updated ice ejection-type cooling system

Info

Publication number: RU2418178C1
Application number: RU2010106128/06A
Authority: RU
Inventors: Владимир Кузьмич Набоков (RU); Владимир Кузьмич Набоков; Надежда Ивановна Набокова (RU); Надежда Ивановна Набокова
Priority date: 2010-02-19
Filing date: 2010-02-19
Publication date: 2011-05-10

Abstract

FIELD: engines and pumps.

SUBSTANCE: proposed invention may be used ICE cooling system incorporated with combat vehicles, including tanks, personnel carriers and IFV. Proposed cooling system comprises self-contained booster fan including mechanical reduction gear with built-in hydraulic coupling controlled from operator panel and coupled with engine crankshaft shank, and booster fan communicated via intake air duct with ejector sidewall opening and exhaust air duct communicated with vehicle body opening. It incorporates shut-off valve controlled from operator panel.

EFFECT: efficient cooling, normal thermal operating conditions of ICE in hot climate.

1 dwg

Description

Изобретение относится к области транспортного машиностроения и может быть использовано в конструкциях систем охлаждения двигателя военных машин, в том числе на танках, транспортерах, боевых машинах пехоты.The invention relates to the field of transport engineering and can be used in the construction of engine cooling systems of military vehicles, including tanks, transporters, infantry fighting vehicles.

Известна конструкция эжекционной системы охлаждения бронированной ремонтно-эвакуационной машины БРЭМ-Л. (Бронированная ремонтно-эвакуационная машина БРЭМ-Л. Техническое описание Эр 691-сб1-01ТО, г.Курган, ОАО «СКБМ»). Особенностью системы охлаждения двигателя БРЭМ-Л является установка в коробе эжектора форсирующего вентилятора с гидрообъемным приводом от трансмиссии машины. Гидросистема привода форсирующего вентилятора включает: гидронасос, установленный на валу КПП; гидромотор с механическим редуктором, на валу которого закреплена крыльчатка форсирующего вентилятора, гидромагистрали; аппаратуру регулирования и управления, в том числе золотнековую и клапанную коробки.The known design of the ejection cooling system of the armored repair and recovery vehicle BREM-L. (Armored repair and recovery vehicle BREM-L. Technical description Er 691-sb1-01TO, Kurgan, SKBM OJSC). A feature of the BREM-L engine cooling system is the installation of a boost fan with a hydrostatic drive from the machine’s transmission in the ejector box. The hydraulic system of the boost fan drive includes: a hydraulic pump mounted on the gearbox shaft; a hydraulic motor with a mechanical gearbox, on the shaft of which a forcing fan impeller is fixed, hydraulic lines; regulation and control equipment, including zolotneckovaya and valve boxes.

Недостатком эжекционной системы охлаждения БРЭМ-Л являются: относительная конструктивная сложность гидрообъемного привода форсирующего вентилятора, увеличенные габариты эжектора с встроенным форсирующим вентилятором, повышенный вес системы охлаждения. Это создает трудности и ограничивает применение системы охлаждения БРЭМ-Л при модернизации военных машин, имеющих компоновочные ограничения моторных установок.The disadvantages of the BREM-L ejection cooling system are: the relative structural complexity of the hydrovolume drive of the boost fan, the increased dimensions of the ejector with the built-in boost fan, and the increased weight of the cooling system. This creates difficulties and limits the use of the BREM-L cooling system for the modernization of military vehicles having layout limitations of engine systems.

Эжекционная система охлаждения двигателя УТД-20 на БМП-2 (Боевая машина пехоты БМП-2. Техническое описание и инструкция по эксплуатации Э675-сб3 ТО1. Часть вторая, г.Курган, п/я В-8402) включает эжектор с установленными в нем водяными и маслеными радиаторами системы охлаждения МТО. Повышение массы машины в ходе модернизации примерно на 15% потребовало замены штатного двигателя УТД-20 на двигатель, имеющий большую мощность и тепловыделение в систему охлаждения, превышающее на 25% тепловыделение штатного двигателя УТД-20. Модернизация штатной системы охлаждения двигателя УТД-20 позволила повысить эффективность работы эжекционной системы охлаждения и обеспечить нормальный тепловой режим работы двигателя повышенной мощности.The ejection cooling system of the UTD-20 engine on the BMP-2 (BMP-2 infantry fighting vehicle. Technical description and operating instructions for the E675-sb3 TO1. Part two, Kurgan, postbox V-8402) includes an ejector with the ejector installed in it water and oil radiators of the MTO cooling system. An increase in the mass of the machine during modernization by about 15% required the replacement of the standard UTD-20 engine with an engine that has more power and heat dissipation in the cooling system, which exceeds the heat emission of the standard UTD-20 engine by 25%. The modernization of the standard UTD-20 engine cooling system made it possible to increase the efficiency of the ejection cooling system and ensure normal thermal operation of the high-power engine.

Эжекционная система охлаждения БМП-2 наиболее близка по технической сущности к заявленному техническому решению и выбрана в качестве прототипа.The BMP-2 ejection cooling system is the closest in technical essence to the claimed technical solution and is selected as a prototype.

Целью изобретения является повышение эффективности работы эжекционной системы охлаждения в части увеличения теплосъема с радиаторов водяной и масляной системы МТУ. Поставленная цель достигается тем, что система охлаждения снабжена автономным блоком форсирующего вентилятора. Механический редуктор, входящий в состав блока, выполнен со встроенной гидромуфтой, управляемой с пульта водителя, и соединен карданной передачей с хвостовиком коленчатого вала двигателя. Форсирующий вентилятор, установленный на валу редуктора, соединен заборным воздуховодом с окном на боковой стенке эжектора и воздуховодом выхлопа, связанным с окном на корпусе машины и снабженным запорным клапаном, управляемым от пульта водителя.The aim of the invention is to increase the efficiency of the ejection cooling system in terms of increasing heat removal from radiators of the water and oil systems MTU. This goal is achieved by the fact that the cooling system is equipped with an autonomous unit of the boost fan. The mechanical gearbox, which is part of the unit, is made with a built-in hydraulic coupling controlled from the driver’s remote control and is connected by a cardan transmission to the shank of the engine crankshaft. The boost fan mounted on the gearbox shaft is connected by a intake duct to a window on the side wall of the ejector and an exhaust duct connected to a window on the machine body and equipped with a shut-off valve controlled from the driver’s remote control.

Такое исполнение конструкции модернизированной системы охлаждения позволяет решить поставленную задачу по повышению эффективности работы системы охлаждения. Это достигается путем пропуска дополнительного объема охлаждающего воздуха через радиаторы системы охлаждения за счет работы форсирующего вентилятора. Форсирующий вентилятор включается посредством гидромуфты привода с пульта водителя, как правило, при высокой температуре наружного воздуха. В зимнее время года и на плаву оптимальный тепловой режим работы двигателя обеспечивается эжектором при выключенном форсирующем вентиляторе.This design design of the upgraded cooling system allows us to solve the problem of improving the efficiency of the cooling system. This is achieved by passing an additional volume of cooling air through the radiators of the cooling system due to the operation of the boost fan. The boost fan is switched on by means of a fluid coupling of the drive from the driver’s remote control, usually at a high outdoor temperature. In the winter season and afloat, the optimal thermal regime of the engine is provided by the ejector with the boost fan turned off.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает: заявляемая модернизированная система охлаждения двигателя военной машины отличается тем, что система охлаждения снабжена автономным блоком форсирующего вентилятора, включающего механический редуктор с встроенной гидромуфтой, управляемой с пульта водителя, соединенный карданной передачей с хвостовиком коленчатого вала двигателя, и форсирующей вентилятор, соединенный заборным воздуховодом с окном на боковой стенке эжектора и с воздуховодом выхлопа, связанным с окном на корпусе машины и снабженным запорным клапаном, управляемым с пульта водителя. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию «Новизна». Сравнение заявляемого решения с другими аналогами не позволяет выявить в них признаки, отличающие заявленное техническое решение от прототипа и дающие указанный выше технический результат.Comparative analysis with the prototype shows: the claimed modernized engine cooling system of a military vehicle is characterized in that the cooling system is equipped with an autonomous boost fan unit, including a mechanical gearbox with an integrated fluid coupling controlled from the driver’s console, connected by a cardan transmission to the engine crankshaft shaft and a boost fan, connected by an intake duct with a window on the side wall of the ejector and an exhaust duct connected to a window on the machine body and equipped with a shut-off valve, controlled by the remote driver. Thus, the claimed technical solution meets the criterion of "Novelty." Comparison of the proposed solution with other analogues does not allow us to identify signs that distinguish the claimed technical solution from the prototype and give the above technical result.

Изобретение поясняется чертежом, где показана конструктивная схема предлагаемой форсированной эжекционной системы охлаждения двигателя военной машины. Двигатель внутреннего сгорания 1 связан выхлопными трассами 2 с сопловыми коллекторами 3 эжектора 4 с блоками радиаторов 5 жидкостной системы охлаждения. Хвостовик коленчатого вала двигателя соединен посредством карданной передачи 6 с входным валом редуктора 7 со встроенной гидромуфтой 8, управляемой с пульта водителя 9 посредством электромагнитного золотникового устройства 10. Крыльчатка 11 форсирующего вентилятора 12 установлена на выходном валу редуктора 7. Механический редуктор 7 со встроенной гидромуфтой 8, с золотниковым устройством 10 и форсирующим вентилятором 12 образует автономный блок форсирующего вентилятора. Вентилятор 12 соединен заборным воздуховодом 13 с окном 14 на боковой стенке эжектора 4 и воздуховодом выхлопа 15 с окном 16 на корпусе машины 17. Запорный клапан 18 установлен в полости воздуховода выхлопа 15 и управляется от пульта блокированного пневмопривода (на чертеже не показан) посредством пневмоцилиндра 19. Маслонасос 20, установленный на картере двигателя, соединен трассой 21 с золотниковым устройством 10, а редуктор 7 соединен трассой слива 22 и поддоном ДВС.The invention is illustrated in the drawing, which shows a structural diagram of the proposed forced ejection cooling system of the engine of a military vehicle. The internal combustion engine 1 is connected by exhaust routes 2 with nozzle manifolds 3 of the ejector 4 with blocks of radiators 5 of the liquid cooling system. The shank of the crankshaft of the engine is connected via a cardan gear 6 to the input shaft of the gearbox 7 with an integrated fluid coupling 8, controlled from the driver’s console 9 by means of an electromagnetic spool device 10. The impeller 11 of the boost fan 12 is mounted on the output shaft of the gearbox 7. A mechanical gearbox 7 with an integrated fluid coupling 8, with the spool device 10 and the boost fan 12 forms an autonomous boost fan block. The fan 12 is connected to the intake duct 13 with the window 14 on the side wall of the ejector 4 and the exhaust duct 15 with the window 16 on the machine body 17. The shut-off valve 18 is installed in the cavity of the exhaust duct 15 and is controlled from the remote control of the blocked pneumatic drive (not shown) by means of a pneumatic cylinder 19 The oil pump 20 mounted on the crankcase is connected by a route 21 to a spool device 10, and a gearbox 7 is connected by a drain route 22 and an ICE pan.

Горячие выхлопные газы двигателя 1 по трассам 2 поступают в сопловые коллекторы 3 эжектора 4. Протекая с высокой скоростью по трассе эжектора 4, выхлопные газы ДВС создают под радиаторами 5 жидкостной системы охлаждения двигателя полость разрежения, что вызывает протекание через радиаторы 5 холодного наружного воздуха, охлаждающего горячую воду в трубках радиаторов. При движении на суше в условиях жаркого климата, когда существует вероятность перегрева двигателя, золотниковое устройство 10, по сигналу с пульта 9, обеспечивает подачу масла от насоса 20 через магистраль 21 к гидромуфте 8, обеспечивая вращение крыльчатки 11 форсирующего вентилятора 12. В этом случае обеспечивается дополнительный забор воздуха из подрадиаторного пространства и дополнительное протекание охлаждающего воздуха через радиатор 5, что увеличивает теплосъем с последнего. Дополнительный поток охлаждающего воздуха через заборный воздуховод 13, форсирующий вентилятор 12, воздуховод выхлопа 15 выводится в забортное пространство машины 16. Пневмоцилиндр 19 обеспечивает открытое положение клапана 18.Hot exhaust gases of the engine 1 along the paths 2 enter the nozzle collectors 3 of the ejector 4. Flowing with high speed along the path of the ejector 4, the exhaust gases of the internal combustion engine create a rarefaction cavity under the radiators 5 of the liquid engine cooling system, which causes cold outside air to flow through the radiators 5 hot water in radiator tubes. When moving on land in a hot climate, when there is a possibility of engine overheating, the spool device 10, by a signal from the remote control 9, provides oil from the pump 20 through the line 21 to the fluid coupling 8, ensuring the rotation of the impeller 11 of the forcing fan 12. In this case, it is ensured additional air intake from the radiator space and additional flow of cooling air through the radiator 5, which increases the heat removal from the latter. An additional flow of cooling air through the intake duct 13, the boost fan 12, the exhaust duct 15 is discharged into the outboard space of the machine 16. The pneumatic cylinder 19 provides an open position of the valve 18.

При эксплуатации машины в зимний период и на плаву включается тумблер на щитке 9 в положение «плав». Золотник 10 перекрывает подачу масла от насоса 20 к гидромуфте 8 и выключает ее. Крыльчатка 11 форсирующего вентилятора 12 перестает вращаться, а клапан 18, приводимый в действие пневмоцилиндром 19, перекрывает воздуховод выхлопа 15 и предотвращает попадание забортной воды в полость форсирующего вентилятора 12, предохраняя его от разрушения в момент включения на суше после преодоления водной преграды.When operating the machine in the winter and afloat, the toggle switch on the flap 9 is turned on in the "melt" position. The spool 10 shuts off the oil supply from the pump 20 to the fluid coupling 8 and turns it off. The impeller 11 of the boost fan 12 stops rotating, and the valve 18, driven by the pneumatic cylinder 19, closes the exhaust duct 15 and prevents overboard water from entering the cavity of the boost fan 12, preventing it from breaking when it is turned on on land after overcoming water obstacles.

При выключенном тумблере «плав» на щитке водителя 9, при эксплуатации в условиях жаркого климата, когда существует опасность перегрева двигателя, золотник 10 открывает подачу масла в гидромуфту 8 и включает привод форсирующего вентилятора 12. Запорный клапан 18 возвращается в исходное положение, открывая прохождение дополнительного потока воздуха через радиаторы 5.When the toggle switch is “floating” on the driver’s dashboard 9, when operating in hot climates, when there is a danger of engine overheating, the spool 10 opens the oil supply to the fluid coupling 8 and turns on the drive of the boost fan 12. The shut-off valve 18 returns to its original position, opening the passage of an additional air flow through radiators 5.

Увеличение мощности двигателя в процессе модернизации военных машин ведет к повышению тепловой напряженности штатной системы охлаждения ДВС и недостаточности ее действия. Применение предлагаемой модернизированной эжекционной системы охлаждения позволяет повысить эффективность охлаждения теплоносителя штатной системы без увеличения габаритных размеров эжектора, и обеспечить нормальный тепловой режим работы ДВС повышенной мощности в условиях жаркого климата.An increase in engine power during the modernization of military vehicles leads to an increase in the thermal tension of the standard ICE cooling system and its inadequacy. The application of the proposed modernized ejection cooling system allows to increase the cooling efficiency of the heat carrier of the standard system without increasing the overall dimensions of the ejector, and to ensure the normal thermal operation of the internal combustion engine of high power in hot climates.

Claims

Upgraded ejection engine engine cooling system of a military vehicle, including an engine, an ejector with a block of radiators of a liquid cooling system, characterized in that the cooling system is equipped with an autonomous boost fan unit, including a mechanical gearbox with an integrated hydraulic coupling controlled from the driver’s console, connected by a cardan transmission to the crankshaft shaft engine, and a boost fan connected to the intake duct with a window on the side wall of the ejector and to the exhaust duct associated with a window on the machine body and equipped with a shutoff valve controlled from the driver’s console.