Охлаждающее устройство силовой установки (варианты)
Владельцы патента RU 2329171:
Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (ОАО "ВНИКТИ") (RU)
Изобретение относится к транспортному машиностроению и касается всасывающего охлаждающего устройства силовой установки тепловозов, путевых машин, газотурбовозов, станций и других силовых установок. В охлаждающем устройстве силовой установки содержится ряд радиаторных секций, их воздухозаборник, вентиляторное колесо с обечайкой, полимерные лопасти которого закреплены на диске ступицы, дополнительный воздухозаборник и соединенный с ним воздуховод, в котором размещен электродвигатель вентиляторного колеса с лобовым щитом. При этом воздухозаборник и дополнительный воздухозаборник с воздуховодом связаны со всасывающей зоной вентиляторного колеса. Обечайка вентиляторного колеса установлена на валу электродвигателя с минимальными зазорами относительно лобового щита электродвигателя. В лобовом щите электродвигателя, являющемся стенкой воздуховода, и в цилиндрической поверхности обечайки выполнены отверстия для выхода охлаждающего воздуха из воздуховода с электродвигателем и охлаждения мест крепления лопастей к диску ступицы. Отверстия для выхода охлаждающего воздуха и охлаждения мест крепления лопастей к диску ступицы могут быть выполнены в стенке воздуховода и в цилиндрической поверхности обечайки. Технический результат заключается в повышении надежности охлаждающего устройства. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Изобретение относится к транспортному машиностроению и касается всасывающего охлаждающего устройства силовой установки тепловозов, путевых машин, газотурбовозов, передвижных дизель-электрических станций и других силовых установок.
Известна конструкция охлаждающего устройства (холодильника) дизеля тепловоза 2ТЭ116, содержащего четыре мотор-вентилятора, которые всасывают воздух через боковые жалюзи (воздухозаборник) и радиаторные секции. К ротору колеса вентилятора приварены восемь лопастей.
Воздушный поток, создаваемый вентиляторами, охлаждает радиаторные секции, а затем горячим воздухом обдуваются мотор-вентиляторы.
(Тепловоз 2ТЭ116, С.П.Филонов, А.И.Гибалов, В.Е.Быковский и др. 2-е изд., М, Транспорт, 1985 г., с.133, 134).
Недостатком известной конструкции является нагрев мотор-вентиляторов горячим воздухом и то, что она не дает или существенно ограничивает возможности установки вентиляторных колес с полимерными лопатками из-за возможной поломки их в местах соединений лопастей с ротором колеса, так как механические свойства полимерных лопастей ухудшаются с их нагревом.
Известен мотор-вентилятор охлаждающего устройства тепловоза, содержащий статор и ротор асинхронного электродвигателя, корпус и вал ротора, обод и лопасти осевого вентилятора, нижний и верхний диски, днище, основание, отверстия в основании, статоре и в верхней части корпуса ротора, а также отверстия, выполненные в верхнем диске и нижней части обода вентилятора и соединяющие полость между днищем и верхней частью электродвигателя с всасывающим трактом вентилятора, причем отверстия в нижней части обода выполнены ниже лопастей вентилятора, а также кольцевую обечайку, установленную между корпусом ротора и ободом вентилятора, образующую кольцевое пространство над верхним диском и соединяющую отверстия в верхней части корпуса ротора с отверстиями в верхнем диске.
(RU, патент на полезную модель, №37780 U1, F04D 29/38, 2003).
Недостатком указанного мотор-вентилятора является то, что канал для прохода воздуха охлаждения эл. двигателя дополнен двумя полостями, расширяющими и поворачивающими поток 3 раза на 90°, тем самым увеличивается мощность, затрачиваемая на охлаждение, а отверстия, выполненные в нижней части обода, ниже лопастей вентилятора, и полость между ободом и корпусом электродвигателя создает неблагоприятные условия для охлаждения мест соединения лопастей с ротором.
Известно охлаждающее устройство, принятое за прототип, содержащее воздухозаборное устройство (воздухозаборник), ряд радиаторных секций, вентиляторное колесо с электродвигателем, размещенным в воздуховоде, соединенном с дополнительным воздухозаборным устройством (воздухозаборником), при этом воздухозаборник и дополнительный воздухозаборник с воздуховодом соединены (связаны) с всасывающей зоной вентиляторного колеса. Вентиляторное колесо обдувается смешанным горячим воздухом после радиаторных секций и электродвигателя
(RU, патент на полезную модель №37342 U1, кл. B61C 5/02, 2004 г.).
В этом устройстве может быть установлено вентиляторное колесо с полимерными лопатками, которые закреплены на диске ступицы с помощью установочных стержней и клея.
Недостатком известного охлаждающего устройства является то, что при ее работе нарушается прочность мест соединений полимерных лопастей с диском ступицы, в связи с большой зависимостью механических свойств применяемых полимерных лопастей от температуры, с нагревом лопастей их прочность снижается.
Техническим результатом изобретения является повышение прочности мест соединений полимерных лопаток с диском ступицы вентиляторного колеса охлаждающего устройства силовых установок при повышенных температурах за счет охлаждения этих мест воздухом после электродвигателя, температура которого ниже, чем смешанного воздуха после радиаторных секций и электродвигателя.
Указанный технический результат достигается тем, что в охлаждающем устройстве силовой установки, содержащем ряд радиаторных секций, их воздухозаборник, вентиляторное колесо с обечайкой, полимерные лопасти которого закреплены на диске ступицы с помощью установочных стержней и клея, дополнительный воздухозаборник и соединенный с ним воздуховод, в котором размещен электродвигатель вентиляторного колеса с лобовым щитом, при этом воздухозаборник и дополнительный воздухозаборник с воздуховодом связаны со всасывающей зоной вентиляторного колеса, обечайка вентиляторного колеса установлена на валу электродвигателя с минимальными зазорами относительно лобового щита электродвигателя, являющегося стенкой воздуховода, обеспечивающими надежное вращение вентиляторного колеса и повышенное сопротивление охлаждающему воздуху после электродвигателя, в лобовом щите электродвигателя, на выходе охлаждающего воздуха из него, и в цилиндрической поверхности обечайки выполнены отверстия для выхода охлаждающего воздуха из воздуховода с электродвигателем и охлаждения мест крепления лопастей к диску ступицы, при этом отверстия в обечайке выполнены максимально приближенными к местам крепления лопастей к диску ступицы и выходящими на спинку лопастей в зону максимального разрежения воздуха при работе вентиляторного колеса.
Указанный технический результат может достигаться также тем, что в охлаждающем устройстве силовой установки, содержащем ряд радиаторных секций, их воздухозаборник, вентиляторное колесо с обечайкой, полимерные лопасти которого закреплены на диске ступицы с помощью установочных стержней и клея, дополнительный воздухозаборник и соединенный с ним воздуховод, в котором размещен электродвигатель вентиляторного колеса с лобовым щитом, при этом воздухозаборник и дополнительный воздухозаборник с воздуховодом связаны со всасывающей зоной вентиляторного колеса, обечайка вентиляторного колеса установлена на валу электродвигателя с минимальными зазорами относительно стенки воздуховода, обеспечивающими надежное вращение вентиляторного колеса и повышенное сопротивление охлаждающему воздуху после электродвигателя, в стенке воздуховода и в цилиндрической поверхности обечайки выполнены отверстия для выхода охлаждающего воздуха и охлаждения мест крепления лопастей к диску ступицы, при этом отверстия в обечайке выполнены максимально приближенными к местам крепления лопастей к диску ступицы и выходящими на спинку лопастей в зону максимального разрежения воздуха при работе вентиляторного колеса.
На фиг.1 схематично изображено охлаждающее устройство силовой установки, на фиг.2 изображен вид по стрелке А фиг.1 и фиг.3, на фиг.3 - вариант исполнения охлаждающего устройства.
Охлаждающее устройство силовой установки: дизеля, турбины (фиг.1 и 2) содержит ряд радиаторных секций 1, установленных в воздухозаборнике 2, вентиляторное колесо 3, полимерные лопасти 4 которого закреплены на диске ступицы 5 и обечайке 6 с помощью установочных стержней 7 и клея, дополнительный воздухозаборник 8 и соединенный с ним воздуховод 9, в котором размещен электродвигатель 10 вентиляторного колеса 3, являющийся элементом воздуховода 9, при этом воздухозоборник 2 и дополнительный воздухозаборник 8 с воздуховодом 9 связаны с всасывающей зоной 11 вентиляторного колеса 3. Обечайка 6 вентиляторного колеса 3 установлена на валу электродвигателя 10 с минимальными зазорами В и С относительно лобового щита 12 электродвигателя 10, являющегося стенкой воздуховода и обеспечивающего надежное вращение вентиляторного колеса 3 и повышенное сопротивление охлаждающему воздуху после электродвигателя 10. В лобовом щите 12 на выходе охлаждающего воздуха из электродвигателя 10, в боковой стенке воздуховода 9 и в цилиндрической поверхности 13 обечайки 6 выполнены соответственно отверстия 14, 15, 16 для выхода охлаждающего воздуха из воздуховода 9 электродвигателя 10 и охлажденных мест крепления лопастей к диску ступицы 5 и обечайке 6, при этом отверстия 16 в обечайке 6 выполнены максимально приближенными к местам соединения лопастей 4 с обечайкой 6 и выходящими на спинку 17 лопастей 4 в зону 18 максимального разрежения воздуха при работе вентиляторного колеса 3.
В другом варианте (фиг.3 и 2) охлаждающего устройства воздуховод 9 выполнен отдельным от электродвигателя 10 конструктивным элементом. В стенке воздуховода 9 выполнено отверстие 19 для выхода охлаждающего воздуха и охлаждения мест крепления лопаток 4 к диску ступицы 5 через отверстия 16 в обечайке 6. В остальном охлаждающее устройство аналогично предыдущему варианту.
Охлаждающее устройство работает следующим образом.
При работе охлаждающего устройства, выполненного по первому варианту, вентиляторное колесо 3, вращаемое электродвигателем 10, всасывает воздух в воздухозаборник 2 через радиаторные секции 1 и в дополнительный воздухозаборник 8, соединенный с воздуховодом 9, в котором размещен электродвигатель 10. Воздух для охлаждения электродвигателя 10 выходит из него с температурой меньшей, чем воздух, который выходит после радиаторных секций 1 и направляется через отверстия 15 в воздуховоде 9 во всасывающую вентиляторным колесом 3 зону 11, через отверстия 14 в лобовом щите 12 и отверстия 16 в цилиндрической поверхности 13 обечайки 6, максимально приближенные к местам крепления лопастей 4 с помощью установочных стержней 7 и клея к диску ступицы 5 и обечайке 6 и выходящие на спинку 17 лопастей 4 в зону 18 максимального разрежения при вращении вентиляторного колеса 3.
Минимальные зазоры В и С между лобовым щитом 12 электродвигателя 10 и обечайкой 6 вентиляторного колеса 3 обеспечивают надежное вращение вентиляторного колеса 3 и создают повышенное сопротивление утечкам охлаждающего воздуха после электродвигателя 10.
В охлаждающем устройстве, выполненном по второму варианту, воздух к месту крепления лопастей с диском ступицы 5 и обечайкой 6 поступает через отверстие 19 в стенке воздуховода 9 и отверстия 16 в обечайке 6. В остальном охлаждающее устройство работает аналогично предыдущему варианту.
Предлагаемое охлаждающее устройство силовой установки повышает прочность соединения стержня лопасти с диском ступицы и надежность работы вентиляторного колеса с полимерными лопатками.
1. Охлаждающее устройство силовой установки, содержащее ряд радиаторных секций, воздухозаборник, вентиляторное колесо с обечайкой, полимерные лопасти которого закреплены на диске ступицы с помощью установочных стержней и клея, дополнительный воздухозаборник и соединенный с ним воздуховод, в котором размещен электродвигатель вентиляторного колеса с лобовым щитом, при этом воздухозаборник и дополнительный воздухозаборник с воздуховодом связаны со всасывающей зоной вентиляторного колеса, отличающееся тем, что обечайка вентиляторного колеса установлена на валу электродвигателя с минимальными зазорами относительно лобового щита электродвигателя, являющегося стенкой воздуховода, обеспечивающими надежное вращение вентиляторного колеса и повышенное сопротивление охлаждающему воздуху после электродвигателя, в лобовом щите электродвигателя, на выходе охлаждающего воздуха из него и в цилиндрической поверхности обечайки выполнены отверстия для выхода охлаждающего воздуха из воздуховода с электродвигателем и охлаждения мест крепления лопастей к диску ступицы, при этом отверстия в обечайке выполнены максимально приближенными к местам крепления лопастей к диску ступицы и выходящими на спинку лопастей в зону максимального разрежения воздуха при работе вентиляторного колеса.
2. Охлаждающее устройство силовой установки, содержащее ряд радиаторных секций, их воздухозаборник, вентиляторное колесо с обечайкой, полимерные лопасти которого закреплены на диске ступицы с помощью установочных стержней и клея, дополнительный воздухозаборник и соединенный с ним воздуховод, в котором размещен электродвигатель вентиляторного колеса с лобовым щитом, при этом воздухозаборник и дополнительный воздухозаборник с воздуховодом связаны со всасывающей зоной вентиляторного колеса, отличающееся тем, что обечайка вентиляторного колеса установлена на валу электродвигателя с минимальными зазорами относительно стенки воздуховода, обеспечивающими надежное вращение вентиляторного колеса и повышенное сопротивление охлаждающему воздуху после электродвигателя, в стенке воздуховода и в цилиндрической поверхности обечайки выполнены отверстия для выхода охлаждающего воздуха и охлаждения мест крепления лопастей к диску ступицы, при этом отверстия в обечайке выполнены максимально приближенными к местам крепления лопастей к диску ступицы и выходящими на спинку лопастей в зону максимального разрежения воздуха при работе вентиляторного колеса.
