Охлаждающее устройство,преимущественно встроенное во вращающийся на валу тормозной диск Советский патент 1986 года по МПК F16D65/12 F28D15/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в устройствах, требующих отвода генерируемого тепла, например, в дисковых тормозах железнодорожного подвижного состава.

Цель изобретения - повышение эффективности охлаждения путем увеличения скорости перемеш,ения ферромагнитной жидкости по внутренним торцовым поверхностям трения и генерации тепла тормозного диска.

На фиг. 1 показано охлаждаемое устройство, встроенное в тормозной диск, поперечный разрез; на фиг. 2 - два противоположно расположенные диполи источников неоднородного магнитного поля, оси которых совпадают с осью враш,ения тормозного диска.

Диполи подключены к источникам электрического питания. Стрелками указано пере- меш,ение ферромагнитной жидкости внутри корпуса тормозного диска.

Охлаждающее устройство, встроенное в тормозной диск, содержит расположенный на валу 1 герметичный корпус 2, полностью заполненный ферромагнитной жидкостью 3, с торцовыми поверхностями 4 трения и генерации тепла, которые при торможении взаимодействуют с тормозными колодками 5, зону 6 нагрева, зону 7 охлаждения ферромагнитной жидкости 3, размещенные соответственно в районе трения и генерации тепла, и в районе оребренной периферийной части 8 корпуса 2. Кроме того, устройство содержит размещенные внутри корпуса 2 два противоположно расположенные диполи 9 и 10 источников неоднородного магнитного поля, выполненные в виде фигурных дисков с криволинейной поверхностью, причем оси противоположно расположенных диполей 9 и 10 совпадают с осью вала 1 корпуса 2 тормозного диска. Диполи 9 и 10 электромагнитов (соленоидов) подключены к источникам 11 питания (фиг. 2) и установлены относительно вала и друг друга с сужающимися зазорами, причем зазор между обращенными друг к другу поверхностями фигурных дисков уменьшается в направлении к оси вращения вала 1, а между дисками и валом, внешняя поверхность которого выполнена под фигурные диски диполей, уменьшается в направлении зоны 6 нагрева корпуса 2.

Охлаждающее устройство работает следующим образом.

При торможении тормозные колодки 5 взаимодействуют с торцовыми поверхностями 4 трения и генерации тепла корпуса 2. Под воздействием генерируемого тепла ферромагнитная жидкость 3 нагревается в зоне 6 нагрева корпуса 2.

При достижении температуры точки Кюри нагретый слой ферромагнитной жидкости 3 теряет свои магнитные свойства и не может уже удерживаться торцами диполей 9 и 10

5

0

5

0

0

5

0

5

источников магнитного поля, расположенных в зоне 6 нагрева корпуса 2.

Под действием центробежных сил вращающегося тормозного диска и под напором холодных потоков ферромагнитной жидкости 3 нагретые слои, потерявшие свои магнитные свойства, из зоны 6 нагрева перемещаются в зону 7 охлаждения вдоль торцовых поверхностей 4 трения и генерации тепла (фиг. 1). Это обусловлено тем, что магнитное поле в корпусе 2, создаваемое двумя противоположно расположенными диполями 9 и 10, неоднородно и его напряженность увеличивается по направлению от зоны 7 охлаждения к оси вала 1 тормозного диска, а затем и к поверхности 4 трения и генерации тепла за счет конфузор- ной конфигурации расположения диполей 9 и 10. Таким образом, за счет неоднородного магнитного поля от диполей 9 и 10 скорость перемещения ферромагнитной жидкости 3 увеличивается вдоль стенок диполей 9 и 10 по направлению от зоны 7 охлаждения к зоне 6 нагрева.

Увеличению скорости перемещения охлажденного потока ферромагнитной жидкости 3 способствует также и то, что расстояние между наружной поверхностью фигурного вала 1 тормозного диска 1 противолежащей внутренней поверхностью диполей 9 и 10 уменьщается в каждом диполе по направлению от продольной оси тормозного диска к его торцовым поверхностям 4 трения и генерации тепла, и расстояние между фигурными дисками двух противоположно расположенных диполей 9 и 10 уменьшается по направлению от оребренной периферийной части 8 тормозного диска к оси его вращения.

Дополнительная неоднородность напряженности магнитного поля у диполей 9 и 10, выполненных в виде электромагнитов- соленоидов, создается также за счет определенной коммутации обмоток соленоидов электромагнитов или за счет разного потенциала напряжения, подводимого от источников 11 электрического питания к отдельным обмоткам соленоидов. Но при этом дополнительная неоднородность напряженности магнитного поля у соленоидов диполей 9 и 10 также увеличивается по направлению от зоны 7 охлаждения к зоне 6 нагрева, только неоднородность магнитного поля в последнем случае большая.

Таким образом, вследствие нагрева ферромагнитной жидкости 3 в нагревателе до температуры точки Кюри и потери жидкости 3 своих магнитных свойств, воздействия центробежных сил от вращающегося тормозного диска на нагретую ферромагнитную жидкость 3, а также подпора на нагретые слои ферромагнитной жидкости 3 холодным потоком, который поступает в нагреватель по направлению от оси вала I

корпуса 2 к поверхностям 4 трения и генерации тепла в результате неоднородного магнитного поля, в корпусе 2 происходит не только нагрев и охлаждение ферромагнитной жидкости 3, но и ее перемещение. Нагретые потоки при их встречном движении

смешиваются с холодными потоками, и тем самым больше интенсифицируется обший теплообмен в ферромагнитной жидкости 3. У охлажденной жидкости ниже точки Кюри восстанавливаются ее магнитные свойства, и она снова готова к работе.

11

ю

10