Водяные холодильники. У некоторых дизелей масляные и водяные холодильники делают одинаковыми. В большинстве случаев, однако, они от-, личаются как по конструкции, так и по размерам.
На флоте встречаются только трубчатые водяные холодильники. Для уменьшения габаритов их, как правило, делают многопоточными. В таких холодильниках охлаждаемая или охлаждающая жидкости несколько раз меняют направление, двигаясь параллельными встречными потоками. Многопоточность может быть применена для обеих жидкостей — охлаждаемой и охлаждающей, если они маловязкие, как, например, в водяном холодильнике.
На рис. 1 показан шестипоточный по охлаждаемой и охлаждающей воде холодильник двигателя НФД48. Вода внутреннего контура поступает в холодильник через отверстие корпуса и движется вдоль трубок по направлению к трубной решетке. Затем через щель в продольной перегородке вода переходит в пространство между перегородками, двигаясь по нему в направлении к трубной решетке. Через щель в перегородке вода переходит в пространство между перегородками, затем, последовательно, в пространства между перегородками, после чего через щель в перегородке направляется в выходную полость, к фланцу которой присоединен отводящий трубопровод.
Забортная вода поступает в полость передней крышки и движется по первому пучку трубок в полость задней крышки. Здесь она меняет направление и по второму пучку трубок движется в полость крышки. Меняя подобным же образом направление движения в полостях и крышек, вода проходит последовательно шесть пучков трубок, выделенных перегородками крышек. Из полости крышки она уходит за борт.
Рис. 1. Водяной шестипоточный холодильник
В рассматриваемом холодильнике четко выдержан принцип противотока, заключающийся в том, что направления движения охлаждающей и охлаждаемой жидкостей делаются обратными. Как видно из рис. 1, ниже перегородки вода внутреннего контура движется влево, а забортная вода по этому пучку трубок — вправо, и такой противоток наблюдается во всех шести секциях. Следовательно, входящая вода внутреннего контура контактирует с выходящей забортной, а выходящая (охлажденная) вода его — с входящей (холодной) забортной, что повышает эффективность работы холодильника.
Как это бывает всегда у холодильников со значительной длиной трубок, трубная решетка выполнена свободной и уплотнена сальником. Со стороны забортной воды имеется цинковый протектор.
Терморегуляторы недистанционного действия. Регулирование охлаждения двигателя заключается в поддержании с необходимой точностью постоянства температуры охлаждающей воды на выходе из него при всех режимах работы.
Согласно ГОСТ 12709—67, при изменении нагрузки на двигатель в пределах 25—100% температура воды на выходе из двигателя и масла на входе в него не должна изменяться больше, чем на 18 °С. В случае сброса или приема нагрузки допускается временное повышение или понижение температуры на 6 °С сверх ее установившегося значения по окончании переходного процесса.
У судовых двигателей температура воды регулируется перепуском. Вода внутреннего контура по выходе из двигателя делится на два потока: один направляется в холодильник, где охлаждается забортной водой, другой — на перепуск, т. е. непосредственно к насосу внутреннего контура, минуя холодильник. Так, например, при повышении температуры увеличивается количество воды, направляемой в холодильник, и уменьшается количество перепускаемой.
Рис. 2. Терморегулятор недистанционного действия сидьфсиного типа
В современных дизелях потоки воды регулируются автоматически терморегуляторами недистанционного или дистанционного действия. Недистанционные регуляторы иногда называют термостатами.
Недистанционный терморегулятор ТПД-60 имеет три патрубка. Через первый из них поступает вода, выходящая из двигателя, через второй она направляется на холодильник, через третий — непосредственно к насосу внутреннего контура, минуя холодильник, т. е. на перепуск. Количество воды, направляемой на холодильник и на перепуск, зависит от величины открытия клапанов. Клапаны закреплены на штоках, ввернутых в верхнее и нижнее днища сильфонов. Сильфоны представляют собой тонкостенные гофрированные латунные стаканы. Они имеют общее среднее неподвижное днище, прикрепленное рамкой к седлу, зажатому между корпусом и патрубком термостата.
Внутри сильфонов находится жидкость, кипящая при низкой температуре (эфир, ацетон, спирт). Температура ее зависит от температуры воды, выходящей из двигателя и омывающей сильфон снаружи. Когда температура воды низкая, давление пара жидкости-заполнителя внутри сильфонов незначительно и они под действием собственной упругости и пружин, находятся в сжатом состоянии, как показано на чертеже. В данном случае клапан сидит в седле, а клапан полностью открыт, при этом вода направляется только на перепуск, к насосу внутреннего контура. По мере повышения ее температуры сильфоны удлиняются, в связи с чем клапан открывается, клапан частично закрывается. При максимально допустимой температуре воды клапан садится в седло и она вся направляется через клапан в холодильник. Работу термостата можно регулировать изменением положения клапана или натяжения пружин штоками.
Рассмотренный терморегулятор относится к типу сильфонных, так как его чувствительным элементом является сильфон. Особую группу образуют терморегуляторы с восковыми чувствительными элементами. Их работа основана на изменении объема воска от температуры. Термопатрон, заполненный воском, представляет собой цилиндр с поршнем. Изменение объема воска вызывает движение поршня, которое и используется для перестановки клапана или золотника, регулирующего поток воды.
На рис. 3 показан терморегулятор типа РВЦ с восковым элементом двигателей Воля (ПНР). Чувствительный элемент закреплен в днище золотника. Шток поршня чувствительного элемента упирается в регулировочный винт, ввернутый в крышку терморегулятора. Золотник находится внутри гильзы, имеющей окна для прохода воды в патрубки.
Вода от двигателя подводится в терморегулятор по стрелке А и омывает чувствительный элемент. Если температура воды низкая и объем воска невелик, то пружина удерживает золотник в верхнем положении, при котором шток и его поршень вдвинуты внутрь чувствительного элемента. Вода проходит через окна гильзы в патрубок б и из него — к насосу внутреннего контура, т. е. на перепуск. Вследствие повышения температуры воды объем воска начнет увеличиваться. Поршень и шток чувствительного элемента должны были бы выдвинуться вверх, но так как шток упирается в винт, то увеличение объема воска вызовет движение вниз чувствительного элемента вместе с золотником. Открытие окна будет уменьшаться, а окно начнет открываться. Следовательно, часть воды пойдет через патрубок на холодильник, а количество воды, направляющейся на перепуск, уменьшится. Чем выше окажется температура воды, тем ниже опустится золотник, т. е. тем меньше станет открытие окон и больше — окон.
В случае понижения температуры воды золотник под действием пружины поднимется, так как объем воска в чувствительном элементе уменьшится,
Рис. 3. Терморегулятор с восковым чувствительным элементом
Винт служит для настройки регулятора, которую производит завод-изготовитель. Им же можно пользоваться в случае выхода терморегулятора из строя: сняв крышку и отдав контргайку, винт ввертывают настолько, чтобы опустившийся золотник закрыл окна и открыл окна.
Терморегуляторы дистанционного действия. Недистанционные терморегуляторы перераспределяют поток той жидкости, на температуру которой реагирует их чувствительный элемент, т. е. являются аппаратами местного действия.
Дистанционные терморегуляторы реагируют на температуру жидкости в одном месте, а перераспределяют поток ее — в другом.
В системе охлаждения двигателя Г60 применен терморегулятор РТПДМ-80. Он состоит из термопатрона, исполнительного механизма, заключенного внутри кожуха, и регулирующего золотника, находящегося в корпусе.
Термопатрон устанавливается в том месте, где должно поддерживаться постоянство температуры, т. е. на выходе воды из двигателя. Внутри термопатрона находится легкокипящая жидкость. Для увеличения поверхности теплообмена снаружи термопатрона предусмотрен змеевик, концы которого сообщены с внутренней частью термопатрона.
Посредством капиллярной трубки термопатрон соединен с пространством внутри кожуха, заполненным той же жидкостью, что и термопатрон. В кожухе находится сильфон, на дно которого через головку щтока действует пружина. Шток связывает сильфон с золотником, расположенным внутри корпуса. Золотник управляет распределением воды на потоки: через окна она может идти на перепуск, через окна — на холодильник. Положение золотника зависит от давления внутри кожуха, а оно — от температуры термопатрона.
На рис. 4 терморегулятор показан в положении, которое он занимает при низкой температуре термопатрона. Давление жидкости-заполнителя термопатрона незначительно, и пружина удерживает шток в верхнем положении, растянув сильфон. Золотник перекрыл окна, и вся вода из двигателя направляется на перепуск. При повышении температуры термопатрона давление жидкости-заполнителя внутри него увеличивается, а следовательно, увеличивается давление и внутри кожуха. Под этим давлением сильфон сжимается за счет сжатия пружины, передвигает вниз шток и с ним золотник. Окна частично открываются, окна закрываются. Часть воды направляется на холодильник, поток воды, идущей на перепуск, уменьшается. Смещение золотника вниз, а значит и доля воды, направляемой в холодильник, будут тем больше, чем выше давление под кожухом И, т. е. чем выше температура термопатрона.
Рис. 4. Схема терморегулятора РТПДМ-80
Терморегулятор настраивается поворотом винта, в связи с чем передвигается вдоль оси втулка, изменяющая натяжение пружины. В случае выхода из строя системы термопатрон — сильфон переставлять золотник можно вручную вращением рукоятки. При этом конической шестерней поворачивают втулку, навернутую на винт, который, смещаясь вдоль оси вниз или вверх, будет опускать золотник или давать возможность пружине поднять его.
Рассмотренный терморегулятор относится к числу паровых, так как в нем используется изменение давления пара жидкости-заполнителя в зависимости от температуры. Встречаются терморегуляторы жидкостного типа. В них используется зависимость от температуры объема жидкости-заполнителя.