СИСТЕМА ОХЛАЖДЕНИЯ Российский патент 2001 года по МПК F04D29/58 

Изобретение относится к области машиностроения, двигателестроения, бытовой технике и может быть использовано для охлаждения различных технических систем.

Известны системы охлаждения двигателей, состоящие из радиатора, вентилятора, жидкостного насоса (Журнал "Изобретатель и рационализатор" N 9, 1986 г. , стр. 10, 11., Донской Д.М., Тихонов Т.В. Автомобили Камаз типа 6 x 4. -М.: Машиностроение, 1991, с. 58-64).

Ввиду больших потерь энергии охлаждающим потоком воздуха, а значит и скорости при прохождении радиатора, на самом вентиляторе и между вентилятором и радиатором система охлаждения получается очень большой, сложной, тяжелой и для работы вентилятора требуется большая мощность. Невозможно встроить предпусковой подогрев теплоносителя и технической системы без существенного усложнения системы охлаждения.

Известная система охлаждения по патенту N 2078954 имеет радиатор, сообщенный трубопроводами с рубашкой двигателя, и вентилятор, приводимый во вращение двигателем.

Данная конструкция работает неэффективно из-за больших потерь энергии потоком воздуха через радиатор, на вентиляторе, и между вентилятором и радиатором. Давление потока воздуха при постоянной площади сечения вентилятора зависит от второй степени его частоты вращения, а мощность привода вентилятора пропорциональна ее третей степени, что приводит к большим потерям энергии на приводе вентилятора. Имеет место большая трудоемкость изготовления и сложность конструкции, занимающей большое пространство, имеющей большой вес и большую металлоемкость.

Целью изобретения является повышение эффективности и экономичности работы прототипа, улучшение пусковых характеристик технической системы, упрощение конструкции, снижение металлоемкости и веса, уменьшение габарита системы охлаждения за счет пропускания через каналы, проложенные в лопастях вентилятора, охлаждаемого теплоносителя, установки параллельно каналам электронагревательных элементов и создания напора теплоносителя в системе охлаждения путем использования центробежной силы, возникающей при вращении вентилятора.

Поставленная задача достигается тем, что в системе охлаждения, содержащей вентилятор с лопастями, неподвижный съемник теплоносителя, электронагревательные элементы, контактные кольца, щетки, трубопроводы, через ось и лопасти вентилятора проложены каналы, выходящие одним концом из лопастей на некотором расстоянии от оси вентилятора на неподвижный съемник и замкнутые через трубопроводы и техническую систему с осью вентилятора.

Прохождение теплоносителя через лопасти вентилятора обеспечивает максимальную скорость обтекания воздухом зоны прохождения теплоносителя, что позволяет увеличить эффективность системы охлаждения и дает возможность исключить радиатор, в результате чего упрощается конструкция, снижается вес, система охлаждения становится более компактной.

Вывод теплоносителя из вентилятора на некотором расстоянии от оси вентилятора на неподвижный съемник теплоносителя позволяет под действием центробежной силы создать напор, заставляющий двигаться теплоноситель по всей системе охлаждения, что дает возможность исключить насос, и это приводит к упрощению конструкции.

Установка электронагревательных элементов в лопастях вентилятора, соединенных с контактными кольцами и щетками, соединенными с источником тока, позволяет в определенных необходимых случаях с большой эффективностью подогревать теплоноситель, проходящий через каналы, лопасти вентилятора и воздух, обтекающий лопасти вентилятора и техническую систему.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод, что предлагаемая система охлаждения отличается тем, что на оси и лопастях вентилятора размещены каналы для прохождения охлаждаемого теплоносителя, на определенном расстоянии по диаметру от оси вентилятора располагается неподвижный съемник теплоносителя, на лопастях вентилятора расположены электронагревательные элементы, соединенные с контактными кольцами, которые контактируют с неподвижными щетками, соединенными с источником электрического тока.

Это позволяет сделать заключение, что данные признаки являются новыми, а предлагаемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

Проверка соответствия изобретения требованию изобретательского уровня, которая проводилась в отношении совокупности его существенных признаков показала, что из известного уровня техники не выявлено влияние предписываемого предлагаемым техническим решением преобразования, характеризуемого отличительными от прототипа существенными признаками, на достижение технического результата: повышение эффективности системы охлаждения, улучшение пусковых характеристик технической системы, исключение насоса, радиатора, что ведет к снижению массы технической системы и экономии энергии. Это свидетельствует о том, что изобретение не следует для специалиста явным образом из известного уровня техники, т.е. оно соответствует критерию "изобретательский уровень".

Таким образом, новая совокупность существенных признаков обеспечивает создание системы охлаждения с упрощенной, более эффективной конструкцией, т. к. создание напора теплоносителя в трубопроводах, предпусковой нагрев и последующее охлаждение технической системы производятся лопастями вентилятора.

На чертеже схематично изображена система охлаждения.

Система охлаждения содержит вентилятор 1 с лопастями 2, который держится на оси 3. Внутри лопастей 2 и оси 3 расположены каналы 4 и внутри лопасти 2 установлены электронагревательные элементы 5. Вентилятор 1 соединен с неподвижным съемником теплоносителя 6, к которому подсоединен трубопровод 7, соединенный с технической системой 8. На оси 3 вентилятора 1 установлены контактные кольца 9, контактирующие с неподвижными щетками 10, к которым подсоединен источник электрического тока (источник тока не изображен).

Система охлаждения работает следующим образом.

Вентилятор 1 вращается вокруг оси 3. В лопастях 2 теплоноситель под действием центробежной силы движется по каналам 4 и охлаждается от обтекающего лопасти 2 воздушного потока, где достигается наибольшая относительная скорость воздушного потока и теплоносителя. Движущая теплоноситель центробежная сила обеспечивается расстоянием h от оси 3 вентилятора 1 до места выхода теплоносителя из вентилятора 1 на неподвижный съемник теплоносителя 6. Под давлением теплоноситель через неподвижный съемник теплоносителя 6 проходит в трубопроводы 7 и возвращается в охлажденном виде в техническую систему 6 для отбора от нее новой порции тепла, а оттуда внутрь оси 3 к лопастям 2 вентилятора 1, завершая цикл. Во время запуска технической системы 8 и в других необходимых ситуациях через неподвижные щетки 10 подается электрический ток на контактные кольца 9, откуда электрический ток проходит на электронагревательные элементы 5, установленные в лопастях 2 вентилятора 1. Выделяемое электронагревательными элементами 5 тепло передается воздушному потоку, обтекающему вентилятор 1, и техническую систему 8, а также на теплоноситель, проходящий через лопасти 2 вентилятора 1.

Возможность осуществления изобретения и обеспечения при этом технического результата, выражающегося в повышении эффективности системы охлаждения, в улучшении пусковых характеристик технической системы, исключении насоса радиатора, в результате чего снижается вес и металлоемкость, упрощается конструкция системы охлаждения и уменьшаются габариты, экономится энергия, подтверждена приведенным чертежом и описанием конструкции системы охлаждения в статическом состоянии и в действии.

Это свидетельствует о том, что изобретение соответствует требованию промышленной применимости.

Изобретение относится к машиностроению, двигателестроению, бытовой технике. На лопастях вентилятора установлены электронагревательные элементы и выполнены каналы для теплоносителя. Электронагревательные элементы через контактные кольца соединены с неподвижными щетками и источником электрического тока. На определенном расстоянии по диаметру от оси вентилятора расположен неподвижный коллектор для теплоносителя. Использование изобретения позволит повысить эффективность и экономичность устройства. 1 ил.

Система охлаждения технической системы с теплоносителем, содержащая вентилятор с лопастями, трубопроводы, соединенные с технической системой, отличающаяся тем, что на оси и лопастях вентилятора размещены каналы для прохождения охлаждаемого теплоносителя, на определенном расстоянии по диаметру от оси вентилятора располагается неподвижный съемник теплоносителя, на лопастях вентилятора расположены электронагревательные элементы, соединенные с контактными кольцами, которые контактируют с неподвижными щетками, соединенными с источником электрического тока.