Специальная газовая смесь для предотвращения нагревания пневматических шин и способ эксплуатации пневматических шин
SPECIAL GAS MIXTURE FOR PREVENTION OF HEATING PNEUMATIC TIRES AND METHOD OF OPERATION OF PNEUMATIC TIRES

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к охлаждающей смеси для пневматических шин, которая может увеличивать коэффициент полезного действия пневматических шин в составе транспортного средства, и к способу эксплуатации пневматических шин с использованием такой охлаждающей смеси.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Хотя известны разнообразные типы газовых смесей, которые используются как охлаждающие, чтобы охлаждать пневматические шины или подобные устройства, воздух является обычно предпочтительной газовой смесью вследствие своей привычности в качестве наполнителя для пневматических шин. Однако воздух имеет свои естественные ограничения по охладительным возможностям, которые особенно сказываются при эксплуатации крупногабаритных и сверх крупногабаритных пневматических шин. Соответственно, ограниченные возможности воздуха по охлаждению могут вызывать повреждения пневматических шин от термического разрушения. В таких обстоятельствах как правило вводят ограничения по эксплуатации пневматических шин, давая периодический отдых пневматическим шинам для их естественного охлаждения или используют принудительное внешнее охлаждение например путем смачивания пневматических шин охлаждающей жидкостью, что конечно сказывается на коэффициенте полезного действия пневматических шин в составе транспортного средства.
Согласно традиционным технологиям, предназначенным для улучшения характеристик охлаждения пневматических шин, как правило, предлагают использовать жидкостно-воздушное охлаждение (патентные документы 1-3).
Например, в патенте [1] предложено использовать колесо транспортного средства, содержащее обод, установленную на нем пневматическую шину, имеющую протектор на наружной поверхности, силовые элементы в виде брокеров и/или каркаса, образующие с внутренней поверхностью шины полость под жидкий теплоноситель, и сообщенные с полостью одними концами гибкие шланги, при этом, с целью повышения надежности и долговечности за счет стабилизации температуры шины, упрощения конструкции и эксплуатации, в центральной части обода выполнена кольцевая полость, с которой сообщены другие концы гибких шлангов, при этом внутренняя поверхность стенок полости, заполненной частично жидким теплоносителем, внутренняя поверхность стенки кольцевой полости, противолежащей дну, и внутренняя поверхность стенок гибких шлангов выполнены пористыми. Кроме того, внутренняя поверхность боковой стенки по меньшей мере одного из концов обода выполнена в виде кольцевых ребер. Очевидным недостатком данной конструкции является то, что при эксплуатации данного устройства возникает движение жидкого теплоносителя и вязкостное трение, что в свою очередь вызывает увеличение сопротивления качению колеса и повышение температуры шин, что снижает долговечность шин.
Например, в патенте [2] предложено охлаждать шину путем ее постоянной подкачки предварительно сжатого воздуха, который в результате адиабатного расширения охлаждается и далее охлаждает воздух, находившийся в полости шины и внутреннюю поверхность шины. Однако данный способ охлаждения с помощью эффекта понижения температуры при адиабатическом дросселировании является энергозатратным и неэффективным, и находит применение только в узких сферах деятельности.
Например, в патенте [3] предложено охлаждать шину путем ее полива водой из форсунки при достижении шиной критической температуры.
ДОКУМЕНТЫ ПРЕДШЕСТВУЮЩЕГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
ПАТЕНТНЫЕ ДОКУМЕНТЫ
Патентный документ 1: Патент России RU 2015034. МПК В60С 23/18, 1994.
Патентный документ 2: Патент России RU 2335412, МПК В60С 23/19, 2008.
Патентный документ 3: Патент России RU 2329903, МПК В60С 23/18, 2008.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ЗАДАЧА, РЕШАЕМАЯ ИЗОБРЕТЕНИЕМ
Настоящее изобретение предлагает охлаждающую смесь пневматических шин, которая может увеличивать коэффициент полезного действия пневматических шин в составе транспортного средства, и способ эксплуатации пневматических шин с использованием такой охлаждающей смеси. Более конкретно, настоящее изобретение предлагает охлаждающую смесь газов, которая может уменьшать потери пневматических шин от термического разрушения за счет улучшения конвективного теплопереноса от более нагретых частей шины к менее нагретым, а также способ эксплуатации пневматических шин с использованием такой охлаждающей смеси газов.
СРЕДСТВА РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ
Автор настоящего изобретения обнаружил, что потери пневматических шин от термического разрушения можно уменьшить, и эффективность охлаждения при высоких температурах можно поддерживать путем составления охлаждающей смеси нетоксичных газов сильно различающихся (в разы) по молярной массе, и вследствие этого коэффициент полезного действия пневматических шин в составе транспортного средства может повышаться в значительной степени.
В частности, настоящее изобретение заключается в следующем.
(1) Способ эксплуатации пневматических шин, предусматривающий использование (закачку в шины) охлаждающей газовой смеси, у которой молярные массы двух основных газов смеси сильно колеблются от 4 до 200 грамм/моль, отличаясь друг от друга более чем в 3 раза.
(2) Способ по п. (1), в котором основу охлаждающей смеси газов составляет гелий и элегаз (гексафторид серы) в объемной пропорции 95-35 и 5-65%.
(3) Способ по п. (1), в котором основу охлаждающей смеси газов составляет гелий и хладон-218 (октафторпропан) в объемной пропорции 95-35 и 5-65%.
(4) Способ по п. (1), в котором основу охлаждающей смеси газов составляет гелий и хладон 318Ц (октофторциклобутан) в объемной пропорции 95-35 и 5-65%.
(5) Способ по п. (1), в котором основу охлаждающей смеси газов составляет неон и элегаз (гексафторид серы) в объемной пропорции 95-35 и 5-65%.
(6) Способ по п. (1), в котором основу охлаждающей смеси газов составляет неон и хладон-218 (октафторпропан) в объемной пропорции 95-35 и 5-65%.
(7) Способ по п. (1), в котором основу охлаждающей смеси газов составляет неон и хладон 318Ц (октофторциклобутан) в объемной пропорции 95-35 и 5-65%.
(8) Способ по п. (1), в котором основу охлаждающей смеси газов составляет азот и элегаз (гексафторид серы) в объемной пропорции 95-35 и 5-65%.
(9) Способ по п. (1), в котором основу охлаждающей смеси газов составляет азот и хладон-218 (октафторпропан) в объемной пропорции 95-35 и 5-65%.
(10) Способ по п. (1), в котором основу охлаждающей смеси газов составляет азот и хладон 318Ц (октофторциклобутан) в объемной пропорции 95-35 и 5-65%.
(11) Способ по п. (1), в котором основу охлаждающей смеси газов составляет аргон и элегаз (гексафторид серы) в объемной пропорции 95-35 и 5-65%.
(12) Способ по п. (1), в котором основу охлаждающей смеси газов составляет аргон и хладон-218 (октафторпропан) в объемной пропорции 95-35 и 5-65%.
(13) Способ по п. (1), в котором основу охлаждающей смеси газов составляет аргон и хладон 318Ц (октофторциклобутан) в объемной пропорции 95-35 и 5-65%.
(14) Способ по п. (1), в котором охлаждающая смесь газов содержит в небольших дозах пахучий материал, например тиолы (меркаптан), для легкости обнаружения утечек смеси.
ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение может предложить охлаждающую смесь газов для пневматических шин, которая может увеличивать коэффициент полезного действия пневматических шин в составе транспортного средства, и способ эксплуатации пневматических шин с использованием такой охлаждающей смеси газов.
ВАРИАНТЫ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В охлаждающей смеси газов согласно настоящему изобретению молярные массы двух основных газов смеси сильно колеблются от 4 до 200 грамм/моль, отличаясь друг от друга более чем в 3 раза, что дает предпосылки для организации сильных конвективных потоков внутри пневматических шин для их эффективного охлаждения при движении транспортного средства.
Охлаждающая смесь газов согласно настоящему изобретению имеет низкую токсичность и высокую инертность на всем диапазоне эксплуатационных температур пневматических шин. Таким образом, эффективность охлаждения можно поддерживать при высоких температурах, и можно предотвращать возникновение перегрева без риска отравления.
Наиболее практичной охлаждающей смесью газов согласно настоящему изобретению по критериям цена/качество/безопасность является смесь азота и элегаза (гексафторида серы) с добавкой тиолов (меркаптана).
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Охлаждающая смесь газов согласно настоящему изобретению предпочтительно используется, чтобы охлаждать пневматические крупногабаритные и сверх крупногабаритные шины, и в частности шины карьерных самосвалов.