Паливний бак двигуна внутрішнього згоряння з ізольованим від атмосферного повітря надрідинним простором

Реферат: Паливний бак двигуна внутрішнього згоряння з ізольованим від атмосферного повітря надрідинним простором містить штатні бак, ресивер, систему повітропостачання двигуна, першу пневмолінію, що сполучає систему з баком, другу - з перепускним клапаном, пневмолінію, що сполучає бак з ресивером, фіксатор з роликом, датчик тиску в надрідинному просторі, виконаний у вигляді діафрагми. Діафрагма датчика тиску зв'язана принаймні двома пружинами з корпусом бака і з одним кінцем порожнистого штока, з діаметрально розміщеними на другому кінці отворами з можливістю при переміщенні співпадати з отворами його напрямної, зв'язаної з основним корпусом додатково установленого між датчиком тиску і перепускним клапаном пневматичного диференціатора. UA 87230 U (12) UA 87230 U UA 87230 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до елементів системи живлення паливом двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ) мобільних та стаціонарних енергетичних засобів з джерелами і акумуляторами (ресиверами) стисненого повітря і може бути використаний як резервуар для зберігання палива на автомобілях, тракторах, електроагрегатах і станціях тощо. Відомий паливний бак містить штатні бак, систему повітропостачання двигуна внутрішнього згоряння, першу пневмолінію, що сполучає бак з системою повітропостачання, акумулятор стисненого повітря, другу з перепускним клапаном пневмолінію, що сполучає бак з акумулятором і датчик розрідження в надрідинному просторі з підпружиненою діафрагмою, зв'язаною через шток з перепускним клапаном, взаємодіючим через упор з роликом регульованого фіксатора (див. Патент України №68467). Однак, недоліком відомого паливного бака є низька точність підтримання тиску в надрідинному просторі паливного бака в перехідних процесах, обумовлена запізнювальними регулювальними сигналами, які пропорційні тільки його змінюванню. Отже, відомий паливний бак в перехідних процесах має низьку точність підтримання тиску в надрідинному просторі і обмежену область застосування. В основу корисної моделі поставлено задачу підвищити точність підтримання тиску в надрідинному просторі паливного бака в перехідних процесах і розширити область його застосування. З метою підвищення точності і розширення області застосування паливного бака пропонується його удосконалення, суттєві ознаки якого полягають в тому, що в закон регулювання за сигналами, пропорційними змінюванню тиску подачі повітря в надрідинний простір, вводиться додатковий регулюючий сигнал, пропорційний швидкості (першій похідній) від змінювання тиску. Для цього в ньому шток діафрагми, яка зв'язана через дві пружини з корпусом бака, датчика тиску виконаний порожнистим з діаметрально розміщеними отворами з можливістю співпадіння з отворами його напрямної, зв'язаної з основним корпусом додатково установленого між датчиком тиску і перепускним клапаном пневматичного диференціатора. Диференціатор містить основний корпус, зв'язаний з паливним баком, із співвісно розміщеними основною, першою діафрагмами і допоміжним корпусом з другою діафрагмою, з яких основна одним боком зв'язана з вихідним штоком, а протилежним боком - взаємодіє з пружиною, яка впирається в допоміжний корпус, причому перша і друга діафрагми між собою з'єднані додатковою тягою. Порожнина між першою і другою діафрагмами з надрідинним простором бака сполучається через порожнистий шток, діаметральні отвори його і напрямної і пневмолінію безпосередньо, порожнина між першою діафрагмою і основним корпусом - через пневмолінію і дросель, а порожнина між другою діафрагмою і допоміжним корпусом через отвори в з'єднанні його з основним корпусом - з атмосферою. Вихідний шток зв'язаний з перепускним клапаном, взаємодіючим з сідлом, розміщені на другій пневмолінії, що сполучає надрідинний простір паливного бака з ресивером. При такому технічному рішенні датчик в перехідному процесі формує регулюючий сигнал, пропорційний змінюванню розрідження (тиску) в надрідинному просторі бака. Далі сформований сигнал надходить у пневматичний диференціатор, в якому диференціюється, забезпечуючи на виході і на перепускному клапані другої пневмолінії регулюючий сигнал, пропорційний як змінюванню тиску, так і швидкості (першої похідної) його змінювання. Це дає можливість в перехідних процесах компенсації тиску в надрідинному просторі паливного бака зменшити відхилення тиску, а також час його стабілізації і тим самим підвищити точність подачі палива в циліндри ДВЗ і забезпечити закладені в них вихідні техніко-економічні показники на всіх експлуатаційних режимах їх роботи. На представленому кресленні схематично показано загальний вигляд запропонованого бака з ізольованим від атмосферного повітря надрідинним простором. Запропонований бак для зберігання палива ДВЗ містить штатні паливний бак 1, систему повітропостачання 2, джерело стисненого повітря (ресивер) 3, а також додатково установлені датчик розрідження 4, пневматичний диференціатор 5, комбінований автоматичної і ручної дії кран 6 і перепускний клапан 7. Паливний бак 1 складається з корпуса 8 із заглибленням 9, забірною трубкою 10, витратним 11 і зливним 12 кранами і заливною горловиною 13 з герметичною кришкою 14. На корпусі 8 установлений датчик 4 розрідження (тиску) в надрідинному просторі бака 1 з діафрагмою 15, порожнистим штоком 16 і пружинами 17, зв'язаними нижніми кінцями з діафрагмою, а верхній кінець пружини - з основним корпусом 18 пневматичного диференціатора 5, а верхній кінець штока - переміщається в напрямній 19 з діаметрально, з можливістю співпадіння, розміщеними в них отворами 20, 21. В середній частині штока 16 розміщений упор 1 UA 87230 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 22, обернений нахилом до ролика 23 фіксатора 24 з пружиною 25 і гвинтом 26, розміщеними в циліндричній втулці 27. Пневматичний диференціатор 5 містить співвісно розміщені в основному корпусі 18 основна 28, перша 29 діафрагми і допоміжний корпус 30 з другою діафрагмою 31. Діафрагма 28 з одного боку зв'язана з вихідним штоком 32, а протилежним - взаємодіє з пружиною 33, яка впирається в корпус 30. Діафрагми 29, 31 між собою з'єднані тягою 34. Порожнина "А" між діафрагмами 29, 31 сполучена із надрідинним простором бака 1 через порожнистий шток 16, отвори 20, 21 і пневмолінію 35 безпосередньо, а порожнина "В" між діафрагмою 29 і корпусом 18 - через пневмолінію 36 і дросель 37. Порожнина "С" між діафрагмою 31 і корпусом 30 сполучається з атмосферою через отвори в корпусах 18, 30. Шток 32 з'єднаний з перепускним клапаном 7, розміщеним разом із сідлом на другій пневмолінії 38, що сполучає надрідинний простір паливного бака 1 з ресивером 3. Надрідинний простір паливного бака також сполучається зі штатною системою 2 повітропостачання ДВЗ на ділянці за повітроочисником 39 через першу пневмолінію 40 з додатковим комбінованим краном 6 і ділянкою 41 із прозорого матеріалу, для контролю верхнього рівня палива при заливі в бак. Комбінований, з можливістю автоматичної і ручної дії, кран 6 містить клапан 42, шток 43 якого зв'язаний з одним кінцем пружини 44, а другий її кінець з сідлом 45, взаємодіючим з гвинтом 46 настройки клапана 43 на шток автоматичного або ручного спрацювання. Герметичність в з'єднаннях штока 16 і клапан 7 забезпечується гофрованими чохлами 47, 48. Принцип дії паливного бака здійснюється наступним чином. При роботі ДВЗ у всмоктуючому тракті створюється певне розрідження і діафрагма 15, під дією атмосферного тиску переміщується донизу, через трубку 10 і відкритий кран 11 забезпечує вільне і безперебійне постачання палива з бака в систему живлення. При цьому ролик 23 фіксатора 24, підтиснутий пружиною 25 і, впираючись на нижню частину упора 22, утримує клапан 7 закритим. З витратою частини палива від верхнього до нижнього рівня, що відповідає ходу діафрагми 15, остання, під дією дисбалансу атмосферного тиску і розрідження в надрідинному просторі бака, через пружину 17, здолавши зусилля пружини 25 фіксатора 24, буде переміщатися донизу. Таким чином, протягом періоду витрати палива, відповідаючому вільному ходу діафрагми 15, ролик переміщається по всій поверхні упора 22, однак не в змозі перейти на його протилежний бік. В цьому випадку клапан 7 закритий і повітря із ресивера 3 через пневмолінію 38 в надрідинний простір бака не надходить. Як тільки розрідження в надрідинному просторі перевершить певне значення, від подальшої витрати палива з бака, збільшиться дисбаланс сил діючих на діафрагму 15. Остання, долаючи зусилля пружин 25 фіксатора 24, ще опуститься і розтягне їх на таку величину, що ролик 23 різко перейде на протилежний бік упора 22. В результаті шток 16 різко опуститься до співпадання отворів 20 з отворами 21 напрямної 19 і розрідження повітря із надрідинного простору бака 1 через пневмолінію 35 буде надходити в порожнину "А", а через пневмолінію 36 і дросель 37 - в порожнину "В". Але, завдяки дроселю 37 розрідження у порожнині "В" буде зростати повільніше, ніж у порожнині "А", яка сполучена з надрідинним простором безпосередньо. Це сповільнить переміщення діафрагми 29 і швидкість руху її основи, що через тягу 34 перемістить основу діафрагми 31 вгору, додатково збільшуючи розрідження у порожнині "А". При цьому основна діафрагма 28 від дисбалансу сил, дії на неї з одного боку цих двох розріджень і зусилля пружини 33, а з протилежного боку - атмосферного повітря, буде переміщатися донизу і пропорційно розрідженням перемістить вихідний шток 32 і перепускний клапан 7. Це переміщення буде складатися з двох регулюючих сигналів: - першого, пропорційного зменшенню тиску в надрідинному просторі бака і другого, пропорційного швидкості (першій похідній) його зменшення, що викличе відкривання клапана 7 з певним випередженням і більш інтенсивне надходження стисненого повітря із ресивера 3 пневмолінією 38 в паливний бак 1, різко підвищуючи в ньому тиск. В усталеному режимі, коли сили опору перетікання повітря через дросель 37 і жорсткість пружини 33 зрівноважаться, діафрагми 29, 31 займуть свої вихідні положення і складова сигналу, пропорційна першій похідній зникне, а повітря буде надходити в надрідинний простір за сигналами, пропорційними тільки збільшуванню в ньому тиску. Від появи при цьому дисбалансу сил надлишкового тиску і атмосферного, діафрагма 15 буде переміщуватися догори, стискаючи пружини 17 датчика на таку величину, що ролик 23 перейде на протилежний бік упора 22, а клапан 7 різко перекриє вихід повітрю із ресивера 3 через пневмолінію 38 в надрідинний простір паливного бака 1 за аналогічними сигналами, пропорційними як збільшуванню тиску, так і першій похідній його 2 UA 87230 U 5 10 15 20 25 30 35 збільшування. В обох випадках відхилення від заданого тиску і тривалість перехідного процесу зменшаться. Далі процеси забору палива будуть повторюватися до повної його витрати аналогічним способом, забезпечуючи при цьому періодичну і з випередженням подачу повітря із ресивера в надрідинний простір бака при його ізоляції від атмосфери, запобігаючи через випаровування втратам палива, зменшуючи забруднення довкілля, а також з підвищенням точності подачі палива в ДВЗ в перехідних процесах, за рахунок більш інтенсивного із меншим часом надходженням повітря із ресивера. З витратою палива до повного опорожнення паливного бака і закритому перепускному клапану 7 як при працюючому, так і не працюючому ДВЗ, під впливом високої температури навколишнього середовища, тиск парів палива в надрідинному просторі підвищиться до величини спрацювання комбінованого крана 6. Від дії парів палива клапан 43, здолавши зусилля пружини 45, автоматично підніметься, забезпечуючи перепуск їх із надрідинного простору через пневмолінію 41 і штатну систему повітропостачання ДВЗ в його циліндри. Для забезпечення ручного перепуску парів із надрідинного простору у впускний тракт, а також при настроюванні необхідного тиску їх перепуску, використовується регулювальний гвинт 46. Так, при вигвинчуванні гвинта 46 зусилля стиску пружиною 44 клапана настройки 43 зменшується і він відкривається, перепускаючи пари палива при меншому тиску, а при загвинчуванні гвинта 46, навпаки відкриття клапана 43 і перепуск через нього парів палива здійснюється при більшому тиску. В бак паливо заливається через горловину 13, для чого перед заливом кришка 14 з горловини знімається, а після заливу герметично встановлюється. При необхідності повного зливу із бака палива відкривають зливний кран 12, а далі зливання буде відбуватися таким же чином, як і через кран 11, до повного спорожнення паливного бака. Компенсація додаткового приросту об'єму палива, спричиненого його температурним розширенням, буде здійснюватися за рахунок надрідинного простору і податливості діафрагми 15 датчика розрідження. Запропоноване технічне рішення буде автоматично підтримувати необхідний тиск парів в надрідинному просторі паливного бака як при працюючому, так і не працюючому ДВЗ без контакту палива з повітрям довкілля. Застосування запропонованого паливного бака, у порівнянні з уже відомим, дасть можливість підвищити точність підтримання тиску в його надрідинному просторі в перехідних процесах наповнення повітрям із ресивера мобільних і стаціонарних енергетичних засобів і тим самим підвищити точність паливоподачі в їх ДВЗ із забезпеченням в них вихідних технікоекономічних показників роботи на заданих режимах їх експлуатації. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 40 45 50 55 60 Паливний бак двигуна внутрішнього згоряння з ізольованим від атмосферного повітря надрідинним простором, що містить штатні бак, ресивер, систему повітропостачання двигуна, першу пневмолінію, що сполучає систему з баком, другу, з перепускним клапаном, пневмолінію, що сполучає бак з ресивером, фіксатор з роликом, датчик тиску в надрідинному просторі, виконаний у вигляді діафрагми, зв'язаної через пружину з одним кінцем перепускного клапана, другий кінець якого взаємодіє з сідлом, установленим в другій пневмолінії, а середня частина має упор, з можливістю взаємодіяти з роликом фіксатора, який відрізняється тим, що в ньому діафрагма датчика тиску зв'язана принаймні двома пружинами з корпусом бака і з одним кінцем порожнистого штока, з діаметрально розміщеними на другому кінці отворами з можливістю при переміщенні співпадати з отворами його напрямної, зв'язаної з основним корпусом додатково установленого між датчиком тиску і перепускним клапаном пневматичного диференціатора, виконаного у вигляді співвісно розміщених в основному корпусі основною, першою діафрагмами і допоміжним корпусом з другою діафрагмою, з яких основна одним боком зв'язана з вихідним штоком, протилежним боком - взаємодіє з пружиною, яка впирається в допоміжний корпус, а перша і друга діафрагми між собою з'єднані тягою, причому порожнина між першою і другою діафрагмами з надрідинним простором бака сполучається через порожнистий шток, діаметральні отвори його і напрямну і пневмолінію безпосередньо, порожнина між першою діафрагмою і основним корпусом - через пневмолінію і дросель, а порожнина між другою діафрагмою і допоміжним корпусом - з атмосферою, причому вихідний шток зв'язаний з перепускним клапаном, а упор, з можливістю взаємодіяти з роликом фіксатора, розміщений на порожнистому штокові датчика тиску. 3 UA 87230 U Комп’ютерна верстка М. Ломалова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4