專利名稱：船舶應(yīng)急、救生設(shè)備的內(nèi)燃機(jī)低溫快速起動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種船舶應(yīng)急、救生設(shè)備的內(nèi)燃機(jī)低溫快速起動裝置，屬于電子溫控技術(shù)領(lǐng)域。
為使船舶應(yīng)急、救生設(shè)備的內(nèi)燃機(jī)在低溫條件下快速起動，國內(nèi)外一般采用人工搖把搖動或用明火烤、開水澆、蒸汽吹等方法加溫，上述方法在應(yīng)急狀態(tài)下不能保證在規(guī)定時間內(nèi)，使內(nèi)燃機(jī)快速起動。近十年來又通過在潤滑油中加防凍劑、從進(jìn)氣孔中噴助燃劑及改用高標(biāo)號油使內(nèi)燃機(jī)快速起動，這種方法既浪費(fèi)人力、物力，又不能保證穩(wěn)定起動，由于機(jī)器過冷，即使起動起來仍會熄火，需反復(fù)起動幾次內(nèi)燃機(jī)才能穩(wěn)定運(yùn)行，但仍不能使內(nèi)燃機(jī)在規(guī)時間內(nèi)正常工作。近幾年在汽車上開發(fā)采用低溫起動器和加熱油管來快速起動內(nèi)燃機(jī)，由于功率小、加熱速度慢、起動時間長、加熱元件一端引線接地構(gòu)成放電回路，這種結(jié)構(gòu)不僅不符合“船舶規(guī)范”和絕緣要求，另外此類設(shè)備不密封、不防潮、怕鹽霧和油霧，防腐性能差、抗風(fēng)浪性能低，電路無低溫、高溫檢測控制環(huán)節(jié)不能進(jìn)行加溫自動控制，故仍不適合船舶應(yīng)急、救生設(shè)備使用要求。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種在低溫條件下能快速起動的裝置。該裝置具有防水、防潮、防鹽霧油霧、防腐蝕的性能，并具有抗風(fēng)浪能力和自動檢測環(huán)境溫度、自動控制加溫及充電功能。
為達(dá)到上述目的，該裝置由以下組成電源、主控機(jī)、溫度自動檢測控制單元、電熱系統(tǒng)、密封外殼。所述的電源包括交流電源(AC220V／50～60HZ)及直流電源(DC24V電瓶)。主控機(jī)由交流加熱系統(tǒng)和直流加熱系統(tǒng)及充電系統(tǒng)組成，其中交流加熱系統(tǒng)由220V／50～60HZ交流船電電源，油底殼電熱元件、油路電熱元件、引擎進(jìn)氣電熱元件、油箱燃油電熱元件組成；直流加熱系統(tǒng)是由24V電瓶和大功率變頻升壓電路組成；充電系統(tǒng)由變壓器和整流電路組成。
所述的溫度自動檢測控制單元是由引擎加熱高溫控制器和環(huán)境低溫檢測放大控制電路組成，其中引擎高溫控制器是一種常規(guī)溫度繼電器；環(huán)境低溫檢測放大控制電路由常規(guī)溫度傳感器、變送器、模擬量轉(zhuǎn)換開關(guān)量的比較器及執(zhí)行元件組成。
所述的電熱元件由油底殼機(jī)油電熱元件、低壓油路電熱元件、引擎進(jìn)氣電熱元件及油箱燃油電熱元件組成。
所述的密封外殼是由鋁合金或不銹鋼一次壓模成型，并由耐油橡膠墊片密封防水、防潮、防腐蝕。該外殼還有防鹽霧油霧和抗風(fēng)浪的能力。
本實(shí)用新型的特點(diǎn)是能在較低的溫度條件下以最快的速度起動應(yīng)急、救生設(shè)備的內(nèi)燃機(jī)，同時能防水、防潮、防鹽霧油霧、防腐蝕、抗風(fēng)浪，并且有自動檢測環(huán)境溫度、自動控制加溫和充電功能。
以下通過附圖及實(shí)施例進(jìn)一步說明本實(shí)用新型。
圖1、是本實(shí)用新型的組成框圖。
圖2、是本實(shí)用新型的主控機(jī)電路圖。
圖3、是本實(shí)用新型的環(huán)境低溫檢測、放大控制電路框圖。
圖4、是圖3的電路原理圖。
圖5、是主控機(jī)密封外殼結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6、是內(nèi)燃機(jī)油底殼和油箱電熱元件結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7、是內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣電熱元件示意圖。
圖8、是內(nèi)燃機(jī)低壓油路電熱元件示意圖。
圖1中Ⅰ部分為本裝置的供電電源，它包括在正常情況下對發(fā)動機(jī)加熱和為電瓶2充電的交流船電電源1和直流電瓶2；Ⅱ部分為主控機(jī)，它由交、直流加熱和充電功能轉(zhuǎn)換控制、指示及溫度自動控制電路3、整流電路4、大功率變頻升壓電路5及執(zhí)行電路6組成；Ⅲ部分為本裝置的溫度自動檢測控制單元，它由環(huán)境低溫檢測放大控制電路7和引擎加熱高溫控制器8組成；Ⅳ部分為本裝置的電熱系統(tǒng)，它包括電熱元件供電分配器9、內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣電熱元件10、油箱燃油電熱元件11、低壓油路電熱元件12和油底殼機(jī)油電熱元件13組成。上述部件除電熱系統(tǒng)外均置于密封外殼中。
當(dāng)要求加熱起動時，交流電源1經(jīng)電路3、執(zhí)行電路6，再經(jīng)電熱元件供電分配器9向電熱元件10～13供電使其發(fā)熱；在應(yīng)急狀態(tài)下，失去船電時，來自電源2的直流電，經(jīng)大功率變頻升壓電路5、電路3、執(zhí)行電路6、分配器9向電熱元件10～13供電；在電瓶2的電壓低于額定值時，電源1的交流電經(jīng)電路3，整流電路4向電瓶2充電；來自環(huán)境低溫檢測放大控制電路7和引擎加熱高溫控制器8的信號，經(jīng)電路3自動開啟或關(guān)閉加熱電源1。控制器8實(shí)際上是一種常規(guī)的溫度繼電器，不再重述。
圖2是本實(shí)用新型的主控機(jī)電路圖，包括交流加熱、直流變頻升壓加熱和充電三個系統(tǒng)。其工作原理是先接通交流電源1和電瓶2，在非應(yīng)急情況下，用交流電予熱救生艇或應(yīng)急救火泵的內(nèi)燃機(jī)，當(dāng)按下交流加熱自鎖開關(guān)AN1時(因環(huán)境低溫檢測控制裝置的觸點(diǎn)TC常開，引擎加熱高溫控制繼電器觸點(diǎn)TH常閉)，交流加熱繼電器J1線圈獲電吸合，其主觸頭J1C閉合向引擎加熱元件Rf1～Rf4供電，使之迅速發(fā)熱。同時輔觸點(diǎn)J1A也閉合，指示燈或發(fā)光二極管LED1通電發(fā)亮，電阻R1起降壓限流作用。通電加熱3～5分鐘后，內(nèi)燃機(jī)的機(jī)溫、油氣溫度迅速提高，使內(nèi)燃機(jī)迅速起動運(yùn)行，這時再按一下AN1按鈕開關(guān)使J1失電切斷加熱電源。如果忘記再按AN1，當(dāng)機(jī)油溫度升至50℃時，發(fā)自溫度繼電器的信號使加熱高溫控制開關(guān)TH觸點(diǎn)斷開，使J1失電切斷交流電源，使其不再繼續(xù)對內(nèi)燃機(jī)加熱。當(dāng)環(huán)境溫度處于控制值時(0℃～40℃)，環(huán)境低溫檢測控制器測出的低溫信號經(jīng)放大處理后，低溫裝置控制觸點(diǎn)TL閉合，此時即是不按下AN1，J1也同樣獲電吸合，使該電熱元件通電加熱，從而形成交流加熱時的自動溫控。
在船舶失電或應(yīng)急使用救生設(shè)備和救火泵時，用DC24V電瓶2加熱。按下直流加熱自鎖開關(guān)AN3，使直流接觸器J3獲電吸合，兩組主觸頭J3C同時閉合，電瓶2電源向振蕩、變頻升壓電路供電使之工作，在電瓶2接通的瞬間，BG1、BG2兩大功率開關(guān)管中有穿透電流Iceo流過，由于兩管的參數(shù)和電路參數(shù)不能完全對稱，所以流過BG1、BG2的電流也不同，在變壓器MT原邊兩個繞組MT1.2、MT2.3中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢的大小不等，BG1飽和、BG2截止。BG1飽和導(dǎo)通以后，在MT1.2兩端的電壓即是電瓶2的電壓。MT是具有矩形磁滯回線的脈沖變壓器，當(dāng)階躍電壓加到MT時，其磁化電流按線性規(guī)律增加，所以在流過BG1的電流Ic中，除了反射過來的負(fù)載電流外，還有按線性增加的磁化電流。隨著磁化電流的增加，MT不久出線磁飽和，這時MT磁通的變化率接近于零。所以繞組線圈上的感應(yīng)電動勢也變化到接近零(因感應(yīng)電動勢u＝w (dφ)/(dt) 、w是線圈匝數(shù)、φ是磁通量)。BG1很快由飽和變?yōu)榻刂梗鳥G2很快由截止轉(zhuǎn)入飽和，隨著磁化電流按線性增加，直至鐵芯反向飽和，電路再次翻轉(zhuǎn)(即BG1又從截止回到飽和，BG2由飽和回到截止)，上述過程不斷重復(fù)。兩大功率開關(guān)管BG1、BG2的集電極便形成了矩形波電壓，在MT的副邊MT4.5兩端同樣獲得矩形(方波)電壓，此時另一組觸頭J3C′已閉合而與電熱元件Rf1～Rf4接通，為Rf1～Rf4提供一個中頻方波電壓。由于使用直流加熱時，此電路所提供的是一個中頻電壓，非正弦波，所以發(fā)熱效率高、速度快，達(dá)到節(jié)約電能的目的。
在接觸器J3閉合的同時，其輔觸點(diǎn)J3A動作閉合，直流加熱指示燈或發(fā)光二極管LED3通電發(fā)亮(紅色)，電流表A指示出電路工作電流值。直流加熱3～5分鐘，機(jī)溫、油溫、氣溫迅速提高，即可順利起動救生設(shè)備和應(yīng)急消防泵的內(nèi)燃機(jī)。該機(jī)起動運(yùn)行后，立即按下AN3、關(guān)閉電瓶2。
電路中的直流電壓表V時刻顯示電瓶2的電壓值，當(dāng)該電壓值低于額定值時，按下充電自鎖按鈕開關(guān)AN2，使充電繼電器J2線圈獲電吸合，降壓變壓器T原邊接通交流電源1(220V)，則副邊輸出為24V，同時J2的另一組觸頭J2C動作閉合，從而接通硅整流器D1～D4，通過整流后，輸出的脈動直流電為電瓶2進(jìn)行恒壓充電。J2動作時，其輔觸頭J2A閉合，接通指示燈或發(fā)光二極管LED2，使其發(fā)亮指示正在充電。待電充足后，再按一下AN2，J2失電停止對電瓶2充電。R2為指示燈LED2的限流電阻。
圖3是
圖1中Ⅲ部分的環(huán)境低溫檢測放大控制電路框圖。當(dāng)環(huán)境溫度為0℃～40℃時，溫度傳感器(7’1)將測出的低溫信號送至溫度變送器(7’2)進(jìn)行線性化、調(diào)零、反饋、比較和放大電路處理，然后將一個溫度與電壓成比例的模擬信號輸出到模擬量轉(zhuǎn)換開關(guān)量的比較器(7’3)，使模擬信號變?yōu)殚_關(guān)信號，再送至執(zhí)行元件(7’4)以控制加熱系統(tǒng)的開啟，從而自動為發(fā)動機(jī)加溫。
如圖4所示，電路中的溫度電阻Rt(鉑電阻或銅電阻)放置在被測的發(fā)動機(jī)附近，并固定在加罩的塑料盒內(nèi)。為消除引線電阻隨溫度變化產(chǎn)生的測量誤差，采用“三線制”接法，即Rt與R1、R2、R3組成電橋信號源，信號經(jīng)IC1線性化處理后送IC2進(jìn)行運(yùn)算放大，功率放大管BG1、BG2完成功率放大。BG3、BG4和變壓器BS等組成直流－交流－直流變換電路，將輸入的24V直流電源電壓變成約8KHz的交流方波電壓后，一方面向調(diào)制型功率放大器提供電源，另方面經(jīng)二極管DS5－DS8整流還原成直流電壓向IC穩(wěn)壓電源供電，整流后的直流電壓再經(jīng)DW3、DW4穩(wěn)壓后向運(yùn)算放大器IC2提供電源。直流－交流－直流變換電路的工作原理實(shí)質(zhì)是一個變壓器耦合自激多諧振蕩電路，是已有技術(shù)。
環(huán)境溫度檢測控制電路是將低溫信號(0℃以下)輸送到變送器(7’2)經(jīng)處理放大后，送至模擬量轉(zhuǎn)換成開關(guān)量的比較器IC3，與設(shè)定值的電壓進(jìn)行比較，如果環(huán)境溫度低需要加熱，IC3輸出一個高電位信號，使BG5導(dǎo)通，執(zhí)行元件J獲電動作，觸點(diǎn)TL閉合，從而開啟交流加熱系統(tǒng)加熱，完成在環(huán)境溫度低于0℃時自動給發(fā)動機(jī)加溫。
圖5是主控機(jī)外殼14，由鋁合金板或不銹鋼板沖壓制成，它與機(jī)殼底板15構(gòu)成密封整體。在外殼14和底板15之間夾有耐油橡膠襯墊16，以上三者用螺栓擰緊固定密封。外殼14的上表面開有儀表顯示孔17及指示燈孔18和功能轉(zhuǎn)換開關(guān)按鈕孔19，其中儀表孔、指示燈孔及按鈕孔與外殼間均用防潮橡膠密封墊圈密封。
圖6的表示發(fā)動機(jī)的機(jī)油油底殼電熱元件13和油箱燃油電熱元件11的示意圖。接線柱20外套絕緣瓷管21，固定在固定裝置22內(nèi)，嵌緊金屬管23(銅質(zhì)或不銹鋼)一端的翻卷邊24夾緊在固定裝置22中，并涂有紅外材料的電阻絲25繞在云母絕緣管26上，引線27穿過絕緣管與另一根引線分別熱焊在接線柱20上，金屬管另端用同質(zhì)金屬密封焊死。從開口端裝入結(jié)晶氧化鎂絕緣沙28，然后用有機(jī)硅樹脂膠29密封、烘干固化。由此制成的電熱管根據(jù)需要可選制成直管、彎管、斜管等形式，其功率和發(fā)熱效率相同。
圖7是表示內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣電熱元件10的示意圖。它是用快速發(fā)熱材料(PTC材料)制成環(huán)形桶狀體30套裝在內(nèi)、外鋁管31和32上，外管32上端翻邊，用絕緣布33將外管32及其翻邊部分包裹緊。絕緣布33是由“956”有機(jī)硅樹脂膠、云母、玻璃布制成，并與外管32合成一體。引線接線柱34用螺絲固定在內(nèi)外金屬管32和32上。
圖8是表示低壓油路電熱元件12的示意圖。它是在原內(nèi)燃機(jī)輸油管35上包絕緣套管36，然后纏繞電熱絲37或用電熱膜噴涂。與電熱絲37相接的引出線38外套絕緣管39，用絕緣膠封裝固定后，再套上耐溫絕緣橡膠蛇皮軟管40。輸油管兩端的固定裝置41接在內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)油口和油箱的供油口上。
以上各部件組成的船舶應(yīng)急、救生設(shè)備的內(nèi)燃機(jī)低溫快速起動器在環(huán)境溫度0℃～－40℃進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)溫度達(dá)到0℃時，本裝置加熱系統(tǒng)自動工作，5分鐘后內(nèi)燃機(jī)一次起動成功?？梢娫撛O(shè)備可在寒冷低溫(0℃～－40℃)海域和港口環(huán)境中快速起動內(nèi)燃機(jī)，投入應(yīng)急消防和救生工作。
權(quán)利要求1.一種船舶應(yīng)急、救生設(shè)備的內(nèi)燃機(jī)低溫快速起動器，其特征在于該裝置由電源、主控機(jī)、溫度自動檢測控制單元、電熱系統(tǒng)及容納除電熱系統(tǒng)以外的密封外殼所組成；所述的電源包括220V/50-60HZ的交流船電電源1和24V的電瓶直流電源2；所述的主控機(jī)由交、直流加熱、充電功能轉(zhuǎn)換控制、指示及溫度自動控制電路3，整流電路4，大功率變頻升壓電路5及執(zhí)行電路6聯(lián)接所組成；所述的溫度自動檢測控制單元由環(huán)境低溫檢測放大控制電路7和引擎加熱高溫控制器8聯(lián)接組成；所述的電熱系統(tǒng)由電熱元件供電分配器9，內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣電熱元件10、油箱燃油電熱元件11、低壓油路電熱元件12和油底殼機(jī)油電熱元件13聯(lián)接組成；在非應(yīng)急情況下加熱起動引擎時，來自電源1的交流電經(jīng)電路3、執(zhí)行電路6、電熱元件供電分配器9向電熱元件10-13供電；當(dāng)應(yīng)急狀態(tài)下失去船電，來自電源2的直流電經(jīng)大功率變頻升壓電路5、電路3、執(zhí)行電路6、分配器9向電熱元件10-13供電；平時電瓶2的電壓低于額定值時，電源1的交流電經(jīng)電路3、整流電路4向電瓶2充電；在環(huán)境溫度達(dá)到設(shè)定值范圍時，來自環(huán)境低溫檢測放大控制電路7的信號經(jīng)電路3自動接通電源1，給內(nèi)燃機(jī)各處加熱。當(dāng)引擎加熱溫度達(dá)到設(shè)定值時，來自引擎加熱高溫控制器8的信號經(jīng)電路3關(guān)閉電源1。
2.如權(quán)利要求1所述的船舶應(yīng)急、救生設(shè)備的內(nèi)燃機(jī)低溫快速起動器，其特征在于環(huán)境溫度設(shè)定范圍為0℃～－40℃。
3.如權(quán)利要求1所述的船舶應(yīng)急、救生設(shè)備的內(nèi)燃機(jī)低溫快速起動器，特征在于引擎加熱溫度設(shè)定值為＋50℃。
4.如權(quán)利要求1所述的船舶應(yīng)急、救生設(shè)備的內(nèi)燃機(jī)低溫快速起動器，其特征在于油底殼機(jī)油電熱元件13和油箱燃油電熱元件11的發(fā)熱部分是電阻絲25。
5.如權(quán)利要求1所述的船舶應(yīng)急、救生設(shè)備的內(nèi)燃機(jī)低溫快速起動器，其特征在于內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣電熱元件10的發(fā)熱部分是桶狀體30，由PTC材料制成。
6.如權(quán)利要求1所述的船舶應(yīng)急、救生設(shè)備的內(nèi)燃機(jī)低溫快速起動器，其特征在于低壓油路電熱元件12的發(fā)熱部分為電阻絲37，或噴涂的電熱膜。
7.如權(quán)利要求1所述的船舶應(yīng)急、救生設(shè)備的內(nèi)燃機(jī)低溫快速起動器，其特征在于密封外殼14、底板15系由鋁合金板或不銹鋼板壓模成型，外殼14和底板15間用耐油橡膠墊16密封，在外殼上表面開有儀表孔17、指示燈孔18、功能轉(zhuǎn)換開關(guān)按鈕孔19均用橡皮墊圈密封。
專利摘要本實(shí)用新型是一種船舶應(yīng)急、救生設(shè)備的內(nèi)燃機(jī)低溫快速起動器，其特征是該起動器由雙電源(AC和DC)、主控機(jī)、溫度自動檢測控制單元、電熱元件及密封外殼組成。它的特點(diǎn)是不僅具有能防潮、防鹽霧、防水、防腐蝕和抗風(fēng)浪的性能，而且能自動監(jiān)測環(huán)境溫度控制加熱和充電，并能在低溫條件下使機(jī)動救生艇和應(yīng)急消防泵迅速起動和運(yùn)行。
文檔編號B63H21/14GK2156132SQ9320727
公開日1994年2月16日 申請日期1993年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月27日
發(fā)明者王大軍, 林樹元, 王秀榮, 白舉, 白金安 申請人:王大軍