[1]Изобретение относится к вентиляторостроению, а именно к вентиляторам для горячих газов.
[2]Известен «ВЕНТИЛЯТОР ГОРЯЧЕГО ПОТОКА С ВОДЯНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ» CN 2370324 [2], включающий рабочее колесо 1, расположенное ниже вентилятора 2 и отражающей пластины охлаждения 11, вентилятор 2 и отражающая пластина 11 объединены в один узел.
[3]Недостатком устройства является низкая эффективность охлаждения, обусловленная низким коэффициентом теплопередачи от нагретого вала в окружающий воздух.
[4]Наиболее близким техническим решением является «ВЕНТИЛЯТОР ДЛЯ ГОРЯЧИХ ГАЗОВ» SU 1209938 [1], содержащий круглую пластину (диск) для установки на валу, соединяющем двигатель и высокотемпературный приемник механической вращательной энергии.
[5]Устройство обладает повышенной эффективностью по сравнению с [2] благодаря кольцевым нарифлениям.
[6]Недостатком является низкая эффективность охлаждения, обусловленная недостаточным обдувом диска окружающим воздухом. Недостатком также является низкая технологичность и повышенный вес устройства.
[7]Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности охлаждения, технологичности и снижение веса.
[8]Технический результат достигается тем, что способ охлаждения ротора и электродвигателя дымососа, включающий соосное закрепление диска (из теплопроводного материала) на валу, соединяющем двигатель и высокотемпературный приемник механической вращательной энергии, характеризуется тем, что диск выполняют в форме плоской пластины, плоскость которой перпендикулярна направлению вала, а в диске изготавливают минимум два отверстия.
[9]Устройство охлаждения ротора и электродвигателя дымососа, содержащее диск, соосно закрепленный на валу, соединяющем двигатель и высокотемпературный приемник механической вращательной энергии, характеризуется тем, что диск выполнен в форме плоской пластины и содержит минимум два отверстия.
[10]Устройство может содержать воздухонаправляющую улитку для формирования потока нагретого воздуха.
[11]Количество круглых пластин с отверстиями может быть более двух, причем они установлены на валу параллельно. Увеличение количества пластин позволит увеличить интенсивность охлаждения вала.
[12]Отверстия могут быть каплевидной формы, расположены осесимметрично. Указанное выполнение высокотехнологично и позволит избежать дисбалансировки вала.
[13]Устройство схематически показано на фиг. 1 (продольный разрез), фиг. 2 (поперечный разрез диска), фиг. 3 (общий вид), фиг. 4 (форма отверстия), где:
[16]3 - приемник механической энергии;
[19]6 - узел крепления диска к валу;
[21]Устройство действует следующим образом: двигатель 1 вращает вал 2, на котором закреплен приемник механической энергии 3, например лопасти вентилятора горячего воздуха, например дымососа. На валу 2 посредством цангового узла крепления 6, который выполнен из теплопроводных материалов, например сплавов меди или алюминия, закреплены диски 4. На дисках 4 выполнены отверстия 5. Отверстия необходимы в количестве не менее двух для соблюдения баланса диска. Для организации потока воздуха может использоваться улитка 7.
[22]При вращении вала двигателя цанговый узел крепления дисков, закрепленный на нем, передает тепло от вала на диски 4. Через отверстия 5 в дисках поступает воздух на их охлаждение. Воздух засасывается через отверстия за счет действия центробежных сил и сил трения, которые возникают между дисками и воздухом, и движется от вала между дисками к их периферии, отбирает тепло за счет многократного соприкосновения молекул воздуха с дисками, нагревается и выбрасывается наружу. Диски с отверстиями начинают работать как вентилятор, прокачивающий воздух через самих себя, от вала по поверхности дисков наружу. Воздух в этом случае очень интенсивно двигается от центра вала к его периферии и более эффективно охлаждает диски с отверстиями и вал двигателя дымососа не только за счет его большего количества, но и также за счет увеличения площади контакта воздуха с дисками. Этого не происходит при отсутствии отверстий в дисках, т.к. из-за высоких температур увеличивается длина свободного пробега молекул воздуха, которые нагреваются от вала и дисков, падает его плотность и между дисками у вала возникает зона разряжения воздуха и снижается интенсивность охлаждения вала. Разряжение воздуха у вала также возникает за счет действия на молекулы воздуха центробежных сил, которые стараются выбросить их из центральной части на периферию дисков, что мешает поступлению холодного воздуха к валу между дисками. В этом случае охлаждение вала и дисков без отверстий осуществляется только за счет конвекционных потоков воздуха, движущихся от вала по поверхности дисков, и оно менее эффективно, т.к. с одной стороны эти конвекционные потоки со стороны дисков тормозят встречный холодный центральный поток воздуха, направленный к валу двигателя между дисками, а с другой стороны, этот холодный поток тормозят еще, как указано выше, и центробежные силы, стараясь вытолкнуть его наружу за пределы дисков, что резко снижает количество охлаждающего воздуха, поступающего в центральную, наиболее горячую часть дисков. Именно по этой причине теплообмен без отверстий во вращающихся дисках затруднен и менее эффективен.
[23]Отвод тепла при помощи вращающихся дисков с отверстиями напрямую зависит от их площади и от их толщины (эффективного сечения), что необходимо для обеспечения их теплопроводности (для передачи потока тепла внутри дисков от центра к периферии) и их механической прочности при вращении. При использовании в качестве материалов для дисков легких и хорошо теплопроводных сплавов, например алюминиевых, приводит к снижению их веса за счет изготовления их из очень тонких пластин (около 1,0 мм). Форма отверстий не обязательно должна быть круглой. Наиболее эффективной является форма отверстий в виде «капли», изображенная на фиг. 3. Эта форма отверстий позволяет сохранить оптимальный баланс между толщиной диска, его механической прочностью, что обеспечивает хорошую передачу тепла от вала к диску, не уменьшая плотность потока тепла в сечении диска вблизи у вала, где уменьшается его диаметр и объективно мало места для круглых отверстий, это требует вытягивания их в каплю, ориентируя ее острием к центру вала.
[24]Технический результат - повышение эффективности охлаждения достигается увеличением интенсивности контакта воздуха с диском с отверстиями. Технический результат - повышение технологичности достигается упрощением изготовления - достаточно в пластине изготовить нескол. Технический результат - снижение веса достигается возможностью изготовления из достаточно тонкой пластины при удовлетворительном охлаждении.
[25]Промышленное применение. Изобретение может с успехом применяться для производства и эксплуатации охладителей вала двигателей для привода с высокотемпературной механической нагрузкой, например ротора дымососа.
