SU1142749A1 - Устройство дл диагностировани предельных отложений на выпускных окнах двигател внутреннего сгорани - Google Patents

Abstract

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ПРЕДЕЛЬНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ НА ВЫПУСКНЫХ ОКНАХ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНР1Я , содержащее источник питани . регистратор и сигнализатор, вьшолненный в виде двух параллельно установленных в выпускных окнах пластин , одна из которых подключена к положительному, а друга  - к отрицательному полюсам источника питани , с которым св зан регистратор, отличающеес  тем, что, с целью повьшени  эффективности, одна из пластин сигнализатора выполнена меньшей, длины, гшастины установлены одна относительно другой с образованием косого среза под углом к потоку и обращены косым срезом к последнему , пластины вьтолнены с концевыми выступами на.противоположных сторонах , установлены одна относительно (Л другой таким образом, что каждый выступ обращен к не имеющей выступа стороне соседней пластины, пластина меньшей длины на участке, примыкающем к концу без выступа другой пластины , выполнена с изгибом, выпуклое-, тью обращенным к соседней пластине, при этом высота выступов выполнена большей, чем рассто ние между выпуклостью и пластиной.

Description

Изобретение относитс  к устройствам оценки технического состо ни  двигател  внутреннего сгорани  и может найти широкое применение в автомобильной , авиационной и других отрасл х промьшленности.

Известно устройстводл  диагностировани  предельных отложений на выпускных окнах двигател  внутреннего сгорани , содержащее источник питанй , регистратор и сигнализатор, выполненный в виде двух параллельно установленных в выпускных окнах газохода пластин, одна из которых подключена к положительному, а друга  - к отрицательному полюсам источника питани , с которым св зан регистратор ij

Принцип действи  такого устройства основан на измерении емкости первичного преобразовател , величина которой зависит от положени  контролируемой среды.

Однако известное устройство малоэффективно при диагностировании предельных отложений, например, на выпускных окнах газохода двигател  внутреннего сгорани .

. Цель изобретени  - повышение эффективности .

Цель достигаетс  тем, что в устройстве дл  диагностировани  предельных отложений на выпускных окнах двигател  внутреннего сгорани , содержащем источник питани , регистратор и сигнализатор, выполненный в -виде двух параллельно установленных в выпускных окнах пластин, одна из которых подключена к положительному, а друга  - к отрицательному полюсам источника питани , с которым св зан регистратор, одна из пластин сигнализатора выполнена меньшей длины, пластины установлены одна относительно другой с образованием косого среза под углом к потоку и обращены косым срезом к последнему, пластины выполнены с концевыми выступами на противоположных сторонах, установлены одна относительно другой таким образом, что каждьй выступ обращен к не имеющей выступа стороне соседней пластины , пластина меньшей длины на участке , примыкающем к концу без выступа другой пластины, выполнена с изгибом, выпуклостью обращенным к соседней пластине , при этом высота выступов выполнена большей, чем рассто ние между выпуклостью и пластиной.

На фиг. 1 показан цилиндр с выпуклыми окнами (на примере двухтактного дизел ), общий вид; на фиг. 2узел I на фиг, 1 с отложением нагара ниже допустимой нормы; на фиг, 3 то же, с отложением нагара вьше допустимой нормы; на фиг. 4(а-в) варианты установки пластин при экспериментальном исследовании; на фиг. 5- 7 - схема отложений нагара в окнах при установке пластин под углом 45, 70 и 90 соответственно; на фиг, 8 - зависимость отложений от расположени  пластин;-на фиг. 9 пластины , пример выполнени ,

В цилиндровой втулке 1 двигател  внутреннего сгорани  (в качестве примера вз т 2-тактный дизель с противоположно движущимис  поршн ми, расположенными в одной и той же цилиндройой втулке) расположены верхний 2 и нижний 3 поршни. Верхний поршень 2 открывает и закрьшает продувочные окна 4, а нижний поршень 3 - выпускные окна 5. Отработавшие газы через выпускные окна 5 поступаю в газоход 6, В газоходе 6 размещен сигнализатор, выполненный в виде дугообразной пластины 7 и пр мой пластины 8, которые установлены параллельно. Дугообразна  пластина

7подключена к положительному, а пр ма  пластина 8 - к отрицательному полюсу источника 9 питани . Дугообразна  пластина 7 выполнена меньшей длины по сравнению с пр мой пластиной 8, Дугообразна  7 и пр ма 

8пластины установлены одна относительно другой с образованием косого среза под углом к потоку выпускных газов и обращены косым срезом навстречу этому потоку. Дугообразна  7 и пр ма  8 пластины выполнены с концевыми выступами 11 на противоположных сторонах при этом концевой- выступ 10 обращен к не имен цей выступа части пр мой пластины 8,

а концевой выступ 11 - к не именицей выступа части дугообразной пластины 7, Дугообразна  пластина 7 выполнена с изгибом и выпуклостью обращена к пр мой пластине 8, причем высота концевых выступов 10 и 11 больше, чем рассто ние между вьтуклостью дугообразной пластины 7 и пр мой , пластиной 8.

Дугообразна  пластина 7 крепитс  в газоходе 6 при помощи трубы 12 и болтов 13 и 14, причем между трубой 12 и дугообразной пластиной 7 установлен изол тор 15, прикрепленны к дугообразной пластине 7 болтами 16 и 17. Труба 12 установлена на съемном лючке 18 газохода 6 при помощи гаек. 19 и 20. Пр ма  пластина 8 крепитс  в газо ходе 6 при помощи трубы 21 и болтов 22 и 23, причем между трубой 21 и пр мой пластиной 8 установлен изол тор 24, прикрепленный к пр мой пластине 8 болтами 25 и 26. Труба 21 установлена на съемном лючке 18 газохода 6 при помощи гаек 27 и 28. Дугообразна  пластина 7 подключена через болт 29 и провод 30 к положительному полюсу, а пр ма , пластина 8 - через болт 31 и провод 30 к отрицательному полюсу источника питани  9. На болтах 29 и 31 установлены изолирующие втулки 32 и 33. К источнику питани  9 последовательно подключена сигнальна  лампочка 34. Труба 12, на которой установлена пластина 7, и труба 21, на которой установлена пластина 8, выполнены достаточно жесткими, рассто ние между пластинами 7 и 8 при работе двига тел  внутреннего сгорани  не измен етс . Рассто ние между пластинами 7 и 8 устанавливаетс  опытным путем таким образом, что при отложении нагара на выпускных окнах 5 вьше допустимой нормы (см. фиг. 3) нагар на пр мой пластине 8 соедин етс  с выпуклостью дугообразной пластины 7 и замыкает электрическую цепь, при этом си нальна  лампа 34, котора  вынесена на пульт управлени , загораетс . Одновременно с очисткой выпуклых окон 5 очищают или замен ют пластины 7 и 8, при этом рассто ние между ними и положение их по отношению к выпуск ным окнам 5 не измен ют. Провод 30 изолирован и не контактирует с трубами 12 и 21 (изол торы не показаны). . Устройство работает следующим образом . Поток выпускных газов проходит через выпускные окна 5, и на последных происходит отложение нагара. Затем поток попадает на дугообразную и пр мую 8 пластины. Наличие косого среза и размещение дугообразной плас тины 7 и пр мой пластины 8 под углом К потоку позвол ет обеспечить начальное торможение частиц при набегании потока на пр мую пластину 8, имеющую большую длину, и, -следовательно, более интенсив ноб отложение частиц на пр мой пластине 8. Образование вихревого течени  при обтекании концевого выступа 10 дугообразной пластины 7 в зоне входной кромки обеспечивает также повьппение интенсивности отложений в зоне вихр  и центробежный отброс частиц к более длинной пр мой пластине 8, торможение на ней и отложение. Поток рабочего тела с твердыми частицами, имеющими практически ту жеСкорость, попада  в полость А тормозитс . При этом тормоз тс  и твердые частицы, двигающиес  вместе с потоком. Перемеща сь далее к узкому сечению (наименьшее рассто ние между пр мой пластиной 8 и выпуклостью дугообразной пластины 7), поток вновь разгон етс . Однако инерционность частиц не позвол ет им разогнатьс  до скорости потока. Мину  узкое сечение, поток вновь тормозитс  в полости Б. Одновременно тормоз тс  и твердые частицы. Далее поток выходит через самое узкое сечение сигнализатора, разгон  сь. I Твердые частицы, поступа  в осевом направлении, тормоз тс  о концевой выступ 11 и оседают окончательно на пр мой пластине 8. Другие частицы в зоне изогнутой части дугообразной пластины 7 под действием центробежной силы отбрасываютс  к противоположной пр мой пластине 8 и также тормоз тс . Ступенчатый разгон и торможение потока вдоль канала обеспечивает относительное торможение твердых частиц по длине (разность скорости потока и частиц увеличиваетс ) . Таким образом, все твердые частицы концентрируютс  и тормоз тс  в зоне концевого выступа 11. Все это создает благопри тные услови  дл  более интенсивного, чем на выпуск- . ных окнах 5, отложени  твердых частиц . Увеличение интенсивности позвол ет обеспечить большее рассто ние между дугообразной 7 и пр мой 8 пластинами, что упрощает технологию (при пр мых пластинах дл  обеспечени  услови  своевременного преду- , преждени  предельных отложений на выпускных окнах 5 необходимо обеспечить рассто ние между пластинами достаточно малое, что трудно осущес вимо). Увеличение интенсивности, а следовательно, возйожности увеличени  рассто ни , между пластинами повышает эффективность диагностиров ни , так как повьшаетс  чувствитель ность при той же точности средств измерени . Рассто ние между пластинами 7 и 8 выбрано таким, что при отложении нагара на выпуклых окнах 5 вЬше допустимой нормы (см. фиг. 3) нагар на пр мой пластине 8 соедин етс  с выпуклостью дугообразной пластины 7 и замыкает цепочку, при этом загораетс  сигнальна  лампочка 34. По этому сигналу необходимо производить очистку вьшускных окон Провод т промышленные испытани  предложенного устройства на 2-тактных тепловозных дизел х ЮДЮО, име щих дес ть цилиндровых втулок, в каждой из которых имеетс  дес ть вы пускных окон, два выпускных коллектора . Испытани  провод т одновременно на трех тепловозах 2ТЭ10Л-049, 2ТЭ10Л-574, 2ТЭ10Л-635. На каждом тепловозе устанавливают по три датчика в одном из выпуск ных окон трех разных цилиндровых втулок. Контакты (пластины) датчика Останавливают на рассто нии 20 мм от наружной кромки одного из выпуск ных окон. Размер каждого выпускного окна 50x40 мм, причем в первой цилиндрической втулке контакты (пластины ) расположены под углом о 9П к плоскости выпускного окна, т.е. параллельно горизонтальной плоскости (фиг. 4а); во торой под угломoi 70 ; (фиг. 46) в третьей - под углом (фиг. 4в). При установке контактов (пластин) во втором и третьем случае (фиг.46,в) при уменьшении угла оЬ нижнюю пластину укорачивают так, чтобы плоскость среза оставалась) перпендикул рной потоку выпускных азов. Размеры верхней пластины во всех трех случа х равны 35x10x2 мм. Размеры нижней пластины в первом случае 35x10x2 мм, во втором 32х10х2 мм, в третьем 30x10x2 мм. Рассто ние между пластинами 6 мм. В процессе эксплуатационных испытаний на трех тепловозах производ т замер времени отложени  нагара на контактах (пластинах) до момента их замыкани , причем в момент замыкани  производ т замеры нагароотложений на выпускных окнах дизел .. Кроме того , производ т замер времени зарастани  выпускных окон дизел  до предельного уровн  отложений, которьй определен как начальный дл  снижени  мощности дизел . На дизел х ЮДЮО, уровень предельных отложений на выпускных окнах составл ет 3-2,5 мм. Результаты испытаний приведены в таблице.

Врем  зарастани  (замыкани ) пластин, ч, при

ос 90° 70°

45°

Врем  зарастани  выпускных окон на 3-5 мм, ч Величина нагароотложений на выпускных окнах, мм, в момент замыкани  пласти

459

442 365 372 348 353 437 421 По полученным временным параметрам построен график зависимости времени замыкани  пластин от угла распо ложени  пластин к плоскости вьшускного окна (фиг. 8). Как видно из приведенных данных, с ум.еньшением угла oi уменьшаетс  вре м  срабатывани  датчика (врем  замыкани  пластин), т.е. увеличиваетс  интенсивность отложений нагара на пластинах. Выбор конкретного угла зависит о технических возможностей в конкретных услови х. .Приведенные данные свидетельству ют о том, что вы вленна  закономерность не  вл етс  индивидуальной дл  каждого двигател , а  вл етс  о щей дл  всего класса двигателей.. Прослеживаетс  очевидна  св зь интенсивности отложени  на пластина датчика и в выпускных окнах. При уг ле od коэффициент св зи равен К - врем  зарастани  выпус ных окон на 3 5 мм, т.е. на предельный уро вень отложений; и - врем  зарастани  пластин , расположенных под углом оС к потоку вы-у пускных газов. Из приведенной формулы следует, что коэффициент св зи (Kf) при находитс  в пределах 1,143- 1,175; при угле об 45 коэффициент св зи (Kj) 1,209- 1,237. Как видно, если сами величины ОКНО 10° или)о,д и о 40° меуду собой различаютс  на несколько часов , то коэффициенты св зи К и К более стабильны, т.е. всегда, зна  сигнал (врем ) на пластинах, можно достоверно оценить .врем  до предель ного загр знени  выпускных окон двигател . Эксперимент с параллельными пластинами вы вил существенным угол об , в процессе испытаний возникли трудности при выборе рассто ни  между пластинами. При больших рассто ни х (в конкретном случае свьш1е 6 мм) пластины замыкаютс , когда выпускные окна зарастают на величину сверх установленной нормы (в конкретном примере свьш1е-3-5 мм). Малое рассто ние между пластинами (в конкретном случае меньше 4-5 мм) обеспечить очень трудно, так как установку с обеспечением параллельности практически выполнить невозможно, при работе двигател  от вибрации происходит замыкание пластин ввиду соприкосновени  друг с другом. Поэтому конфигураци  пластин изменена так, что рассто ние между ними остаетс  в пределах 5-6 мм, а зарастание тшастин происходит раньше образовани  нагароотложений на окнах в допус тимых;пределах. Применение предлагаемого устройства позвол ет получить сигнал с достоверным прогнозированием времени достижени  предельных отложений в выпускных окнах. Провод т испытани  на тепловозе 2ТЭ10Л-1041. На один и тот же тепловоз и разные цилиндровые втулки устанавливают в, первую цилиндровую втулку две параллельные пластины, во вторую пластины предлагаемой конфигурации. Угол наклона в обоих случа х аС 45. Рассто ние между пластинами 6 мм, рассто ние от кромки окна 20 мм. Размеры параллельных пластин: 35x10x2 мм - верхней и 30x10x2 ммнижней . Размеры пластин предлагаемой конфигурации указаны на фиг. 9. В процессе эксперимента установлено , что пластины предлагаемой конфигурации замыкаютс  через 305, а известной - через 356 ч работы тепловоза . Применение предлагаемого устройства в локомотивном депо им. С.М. Кирова Южной ордена Ленина железной дороги позволило определ ть степень закоксованности выпускных окон тепловозных дизелей без разборки газохода , что упростило технологию, повысило эффективность. Годовой экономический эффект 17334,63 руб. W//////J//////// 1 Ai 2§$ CD 5 6 W///////// ///// ////////////// на ароотаожвни на паастинаж -с j

I

I

i

I

1-(Ч(К)

вреп  зарастани  пластин

450

&

э

400

350

//45°

данные с теплоВоза 2ТЭ10Л-ОЧ9 данные с тепловоза данною с теппододо 2ТЭЮЛ635

70

90

Угол наклона пластин к плоскости Выпускного окна

Claims (1)

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИРОВАНИЯ ПРЕДЕЛЬНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ НА ВЫПУСКНЫХ ОКНАХ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, содержащее источник питания, регистратор и сигнализатор, выполненный в виде двух параллельно установленных в выпускных окнах плас тин, одна из которых подключена к положительному, а другая - к отрицательному полюсам источника питания, с которым связан регистратор, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности, одна из пластин сигнализатора выполнена меньшей, длины, пластины установлены одна относительно другой с образованием косого среза под углом к потоку и обращены косым срезом к последне му, пластины выполнены с концевыми выступами на.противоположных сторонах, установлены одна относительно другой таким образом, что каждый выступ обращен к не имеющей выступа стороне соседней пластины, пластина меньшей длины на участке, примыкающем к концу без выступа другой пластины, выполнена с изгибом, выпуклое-, тью обращенным к соседней пластине, при этом высота выступов выполнена большей, чем расстояние между выпуклостью и пластиной.

   I