УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ ДВИГАТЕЛЯ ОТ НАГРЕВА

Изобретение относится к теплотехнике для теплоотвода и может быть использовано для защиты двигателя от нагрева извне, поступающего непосредственно на вал двигателя или через связанные с ним вращающиеся элементы соединения, например, через вал с теплонагруженными устройствами, обладающими высокой теплостойкостью и в рабочем состоянии нагревающиеся до высоких температур.
Известно устройство защиты передачи тепла, содержащее рубашку охлаждения в виде камеры с подаваемой под давлением охлаждающей жидкостью и предохраняющее от перегрева двигатель, вал которого через удлинитель, являющийся продолжением вала, связан с теплонагруженным устройством, при этом рубашка охлаждения расположена на валу или удлинителе вала [см. Электронасосы центробежные типа СНЦ, Паспорт 765.00.000 ПС, г.Щелково, 1998 год]. Данная конструкция является сложной, энергоемкой при изготовлении и эксплуатации, требует дополнительных материальных ресурсов. При этом использование воды для охлаждения, находящейся под давлением, вносит дополнительные неудобства, осложняя эксплуатацию устройства (подвод воды под давлением, периодическая чистка от накипи, надежность гидроизоляции и т.п.). Кроме того, несанкционированное или нештатное отключение охлаждающего агента - воды грозит остановкой процесса или перегревом и выходом из строя двигателя. Все это приводит к удорожанию устройства и самого процесса.
Известно принятое за прототип устройство защиты передачи тепла (см. патент RU №2160392, МПК 7: F 04 D 17/16, 29/58, опубл. 10.12.2000, бюл. №34), содержащее защитный экран для двигателя, вал которого через удлинитель связан с теплонагруженным устройством, при этом защитный экран установлен между двигателем и теплонагруженным устройством,
является неподвижным и установлен с зазором относительно вала или его удлинителя, а сам двигатель закрыт кожухом, на котором с задней стороны двигателя в цилиндрическом корпусе с направляющим патрубком и воздухозаборником установлен автономный привод с импеллером. В данной конструкции предусмотрена защита передачи тепла только по воздуху и не предусмотрена защита передачи тепла через удлинитель по валу, кроме того, она является сложной, энергоемкой при изготовлении и эксплуатации, требует дополнительных материальных ресурсов и энергозатрат. При этом выход из строя автономного привода грозит остановкой процесса или перегревом и выходом из строя двигателя, что также приводит к остановке процесса. Все это ведет к удорожанию устройства и самого процесса.
Задачей, на решение которой направленно изобретение, является исключение эксплуатационных издержек и нештатных ситуаций, упрощение конструкции.
Ожидаемый технический результат заключается в повышении эксплуатационных характеристик и в увеличении ресурса работы двигателя, защите от преждевременных поломок, в получении экономии энерго- и материальных ресурсов при производстве и эксплуатации устройства, кроме того, повышается эффективность и надежность работы устройства в целом.
Это достигается тем, что устройство защиты передачи тепла представлено в виде защитного экрана, установленного на валу или на удлинителе вала между двигателем и теплонагруженным устройством, при этом защитный экран жестко установлен без зазора относительно вала или его удлинителя и выполнен из теплопроводного материала, например, из стали марки Ст.3 в форме диска, причем защитный экран закреплен на валу элементами крепления и может иметь развитую поверхность.
На фиг. схематически изображено устройство защиты передачи тепла.
Устройство защиты передачи тепла в виде защитного экрана 1, установленного на валу 2 или на удлинителе вала 3 между двигателем 4 и теплонагруженным устройством 5, при этом защитный экран 1 является неподвижным и жестко установлен без зазора относительно вала 2 или его удлинителя 3.
Защитный экран 1 выполнен в форме диска с фланцем из теплопроводного материала, например, стали марки Ст.3, в качестве двигателя 4 используется электродвигатель АИР 100L-G1 со скоростью 2900 об/мин и мощностью 5,5 кВт, в качестве теплонагруженного устройства 5 используется насос для перекачки высокотемпературной жидкости СНЦЕ 25/32-55А-50-2. Защитный экран 1 закреплен на валу элементами крепления 6.
Сборка устройства осуществляется в следующей последовательности. В месте крепления удлинителя 3 к валу 2 насаживается защитный экран 1 и фиксируется элементами крепления 6, затем крепится удлинитель 3.
Устройство работает следующим образом.
В рабочем состоянии при включении двигателя теплонагруженное устройство 5 является источником тепла, от которого распространяется тепло по удлинителю 3 и валу 2 в сторону двигателя 4. С защитного экрана 1 при включении двигателя 4 в результате вращения увеличивается конвективный теплосъем, зависящий от скорости вращения и параметров защитного экрана 1 - чем выше теплопроводность материала защитного экрана 1 и больше площадь поверхности, тем лучше теплосъем. Следует отметить, что в случае необходимости дополнительные изменения поверхности защитного экрана 1 (прорези, рифления, выступы, разрезы) также способны интенсифицировать процесс теплосъема, при этом
появляется возможность регулированием теплосъемом с защитного экрана, тем самым обеспечивается постоянная, допустимая в пределах защиты от перегрева, температура двигателя. Таким образом предотвращается: передача тепла к двигателю 4 от места крепления защитного экрана 1 и перегрев двигателя 4 - в результате тесного контакта защитного экрана 1 с поверхностью нагревающегося вала 2 или удлинителя вала 3. Защитный экран 1 в данной конструкции выполняет сразу две функции: 1. защиту передачи тепла по воздуху, работая как теплоотражающий экран в случае близкого расположения двигателя от теплонагруженного устройства; 2. защиту передачи тепла путем контакта через вал 2 или удлинитель 3.
В зависимости от поддержания необходимой температуры двигателя 4 подбирают параметры защитного экрана 1. В результате проведенных испытаний выяснилось, что установка на расстоянии 10 мм от двигателя 4 и 100 мм от теплонагруженного устройства 5 (насоса) защитного экрана 1 в виде диска из стали Ст.3 диаметром 160 мм и толщиной 5 мм, позволяет поддерживать температуру вала 2 перед двигателем 4 около 18°С.
В результате применения предлагаемого устройства защиты передачи тепла повышается эксплуатационные характеристики и увеличивается ресурс работы двигателя, достигается защита от преждевременных поломок, кроме того, уменьшаются эксплуатационные расходы, повышается эффективность и надежность работы устройства.
Образцы устройства находятся на стадии промышленной эксплуатации.