RU2594273C1 - System and method for cooling of belt-drum brake friction pairs - Google Patents
System and method for cooling of belt-drum brake friction pairs Download PDFInfo
- Publication number
- RU2594273C1 RU2594273C1 RU2015122692/11A RU2015122692A RU2594273C1 RU 2594273 C1 RU2594273 C1 RU 2594273C1 RU 2015122692/11 A RU2015122692/11 A RU 2015122692/11A RU 2015122692 A RU2015122692 A RU 2015122692A RU 2594273 C1 RU2594273 C1 RU 2594273C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- brake
- heat
- pulley
- evaporation
- cooling system
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Braking Arrangements (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в ленточно-колодочных тормозах буровых лебедок.The invention relates to the field of engineering and can be used in tape-shoe brakes of drawworks.
Известен ленточный тормоз, преимущественно буровых лебедок, содержащий охлаждающее устройство выполненное в виде тепловой трубы, в которой зоной испарения является камера в шкиве, соединенная по ширине и периметру посредством чередующихся по синусоидальному закону цилиндрических трубок разного поперечного сечения с зоной конденсации (аналог, а.с. СССР №1820075 A1, кл. F16D 65/80, Е21В 19/08, 1993 г.) Недостатком данной конструкции тормозного шкива является то, что необходимо увеличивать строительный объем его обода.A belt brake is known, mainly of drawworks, containing a cooling device made in the form of a heat pipe, in which the evaporation zone is a chamber in a pulley connected along the width and perimeter by cylindrical tubes of different cross sections alternating in sinusoidal law with a condensation zone (analogue, a.s USSR No. 1820075 A1, class F16D 65/80, ЕВВ 19/08, 1993) The disadvantage of this design of the brake pulley is that it is necessary to increase the construction volume of its rim.
Известен охлаждаемый ленточный тормоз, преимущественно буровых лебедок, снабженный установленной на валу теплоизолированной шайбой и облицовкой из капиллярно-пористого материала, цилиндрическая камера выполнена герметичной с кольцевым карманом в средней ее части, на внутренней поверхности упомянутой камеры закреплена облицовка из капиллярно-пористого материала, а охлаждаемое устройство выполнено в виде размещенной внутри цилиндрической камеры тепловой трубы с противоположно расположенными зонами конденсации и испарения, причем последняя размещена у внутренней поверхности обода тормозного барабана, цилиндрическая камера в месте расположения кольцевого кармана теплоизолирована от вала через упомянутую шайбу, на внешних торцевых поверхностях кольцевого кармана равномерно по окружности размещены ребра вынужденного охлаждения, а поперечное сечение упомянутого кольцевого кармана выполнено в виде усеченного конуса, вершина которого направлена к оси вала (прототип, а.с. СССР №1161732 А, кл. F16D 63/813, 1983 г.).Known cooled belt brake, mainly of drilling winches, equipped with a heat-insulated washer mounted on the shaft and a lining of capillary-porous material, a cylindrical chamber is sealed with an annular pocket in its middle part, a lining of capillary-porous material is fixed on the inner surface of the chamber, and a cooled the device is made in the form of a heat pipe placed inside a cylindrical chamber with oppositely located zones of condensation and evaporation, moreover the latter is located at the inner surface of the rim of the brake drum, the cylindrical chamber at the location of the annular pocket is insulated from the shaft through the washer, the forced cooling ribs are evenly spaced on the outer end surfaces of the annular pocket, and the cross section of the said annular pocket is made in the form of a truncated cone, the apex which is directed to the axis of the shaft (prototype, AS USSR No. 1161732 A, class F16D 63/813, 1983).
Недостатком данной конструкции ленточного тормоза является необходимость в облицовывании цилиндрической тепловой трубы капиллярно-пористым материалом, что скажется на стоимости системы охлаждения тормоза.The disadvantage of this design of the tape brake is the need for lining a cylindrical heat pipe with capillary-porous material, which will affect the cost of the brake cooling system.
По сравнению с аналогом и прототипом предложенное техническое решение имеет следующие отличительные признаки:Compared with the analogue and prototype, the proposed technical solution has the following distinctive features:
- отсутствие капиллярных структур в зонах испарения и конденсации тепловой трубы;- lack of capillary structures in the zones of evaporation and condensation of the heat pipe;
- интенсивное охлаждение обода тормозного шкива, способствующее уменьшению его поверхностных и глубинных температурных градиентов, и, как следствие, снижению термонапряжений;- intensive cooling of the rim of the brake pulley, contributing to a decrease in its surface and deep temperature gradients, and, as a result, a decrease in thermal stresses;
- повышение эффективности торможений за счет недостижения материалами поверхностных слоев полимерной накладки допустимой температуры из-за принудительного охлаждения металлополимерных пар трения;- increasing the efficiency of braking due to the failure of the materials of the surface layers of the polymer lining of the permissible temperature due to forced cooling of metal-polymer friction pairs;
- повышение долговечности металлополимерных пар трения тормоза.- increased durability of metal-polymer brake friction pairs.
Задачей изобретения является разработка системы и способа охлаждения пар трения ленточно-колодочного тормоза.The objective of the invention is to develop a system and method for cooling friction pairs of a tape-shoe brake.
Техническим результатом настоящего изобретения является увеличение срока службы пар трения тормоза путем повышения эффективности их принудительного и вынужденного охлаждения, а также кондуктивным теплообменом.The technical result of the present invention is to increase the service life of friction pairs of brakes by increasing the efficiency of their forced and forced cooling, as well as conductive heat transfer.
Технический результат достигается тем, что система охлаждения пар трения ленточно-колодочного тормоза, содержащая тормозной шкив, тормозную ленту с фрикционными накладками, охлаждающую систему, выполненную в виде тепловой трубы, расположенную на нерабочей поверхности обода тормозного шкива и привод, отличающаяся тем, что тепловая труба выполнена из верхней и нижней кольцевых камер различного объема, являющихся зонами конденсации и испарения, при этом верхняя поверхность верхней кольцевой камеры зоны испарения выполняет функции нерабочей поверхности обода шкива, между собой камеры соединены по периметру их контактирования впускными и выпускными клапанами, отрегулированными на различные давления теплоносителя, который циркулирует по трубопроводу, выполненному в виде системы трубок различного поперечного сечения, вертикальная из которых имеет переменное сечение по длине и с оребрением на наружной боковой поверхности, соединяющих торцы камер со стороны свободного конца обода шкива, при этом тепловая труба поджимается со стороны наружной поверхности нижней камеры посредством теплопроводного цилиндрического кольца с оребрением.The technical result is achieved by the fact that the cooling system of friction pairs of a tape-shoe brake containing a brake pulley, a brake belt with friction linings, a cooling system made in the form of a heat pipe, located on the idle surface of the rim of the brake pulley and a drive, characterized in that the heat pipe made of the upper and lower annular chambers of various volumes, which are zones of condensation and evaporation, while the upper surface of the upper annular chamber of the evaporation zone acts as a non-working On the surface of the pulley rim, the chambers are interconnected along the perimeter of their contact with the inlet and outlet valves, adjusted to various coolant pressures, which circulates through a pipeline made in the form of a system of tubes of various cross sections, the vertical of which has a variable cross section along the length and with fins on the outer side surface connecting the ends of the chambers from the side of the free end of the pulley rim, while the heat pipe is pressed from the side of the outer surface of the lower chamber osredstvom heat conductive cylindrical ring with fins.
Способ охлаждения пар трения ленточно-колодочного тормоза, характеризующийся тем, что теплоту, генерируемую в процессе торможения, отводят теплоносителем, находящимся в различных фазовых состояниях и циркулирующим под действием градиентов его давления между зонами «испарения-конденсации» и «конденсации-испарения», от нерабочей поверхности тормозного шкива системы охлаждения пар трения ленточно-колодочного тормоза, являющейся поверхностью испарения, «условно-открытой» горячей зоной поверхности тепловой трубы системы охлаждения пар трения ленточно-колодочного тормоза, при этом отвод теплоты также осуществляют кондуктивным теплообменом при контактировании металлических элементов системы охлаждения пар трения ленточно-колодочного тормоза и интенсивным конвективным теплообменом с оребренных и открытых наружных поверхностей тепловой трубы.A method of cooling a friction pair of a tape-shoe brake, characterized in that the heat generated during braking is removed by a heat carrier in different phase states and circulating under the action of its pressure gradients between the “evaporation-condensation” and “condensation-evaporation” zones, from the non-working surface of the brake pulley of the cooling system for the friction pair of the tape-shoe brake, which is the evaporation surface, the “conditionally open” hot zone of the surface of the heat pipe of the cooling system the friction of the tape-shoe brake, while the heat is also removed by conductive heat exchange by contacting the metal elements of the cooling system of the friction pairs of the tape-shoe brake and intense convective heat transfer from the finned and open external surfaces of the heat pipe.
На фиг. 1 показан ленточно-колодочный тормоз, продольный разрез (без трубопроводов); на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3, 4 вид Б и В на впускной и выпускной клапаны; на фиг. 5 - вертикальная трубка переменного сечения по ее длине (стрелками показано направления движения теплоносителя).In FIG. 1 shows a tape-shoe brake, a longitudinal section (without pipelines); in FIG. 2 is a section AA in FIG. one; in FIG. 3, 4, view B and C on the inlet and outlet valves; in FIG. 5 - a vertical tube of variable cross section along its length (arrows indicate the direction of movement of the coolant).
Ленточно-колодочный тормоз с системой охлаждения состоит из подъемного вала 1, барабана 2, фланец 3 которого крепится с помощью болтового соединения 4 к выступу 5 тормозного шкива 6. Последний имеет реборды 7 и рабочую 8 и нерабочую 9 поверхности. Рабочая поверхность 8 шкива в процессе торможения фрикционно взаимодействует с рабочими поверхностями 10 полимерных накладок 11, прикрепленных с помощью усиков 12 к тормозной ленте 13, имеющей набегающую (а) и сбегающую (б) ветви. Набегающая ветвь (а) ленты 13 с помощью резьбовой стяжки 14 крепится к опоре 15, а ее сбегающая ветвь (б) - к рычагу 16 управления тормозом.The tape-brake brake with a cooling system consists of a
Система охлаждения тормоза расположена на нерабочей поверхности 9 обода тормозного шкива 6, в котором с его торца свободного края и на 2/3 длины обода в сторону защемления выполнены продольные пазы 17 по периметру. В продольные пазы 17 установлены боковые стенки 18, одна из которой крепится через теплостойкую прокладку 19 винтами 20 к телу обода шкива 6, а вторая посажена с натягом в паз 17. Боковые стенки 18 горизонтальная стенка 21 образуют верхнюю кольцевую камеру 22. При этом стенки 18 и 21 имеют различную толщину. Нижняя кольцевая камера 23 имеет стенки одинаковой толщины. В вертикальной и горизонтальной плоскости в стенках камер 22 и 23 выполнены сквозные отверстия 24 и 25, на которых нарезана резьба (на фиг. 2 не показана). В отверстия 24 завинчиваются цилиндрические трубки трубопровода 26, имеющего также вертикальную трубку переменного сечения по ее длине с двойной функцией в направлении: нижней камеры 23 - диффузора (д); верхней камеры 22 - конфузора (е). В отверстия 24 устанавливаются впускные 27 и выпускные 28 клапаны, выполненные с резьбой, что и позволяет соединить между собой горизонтальные стенки верхней 22 и нижней 23 камер. После установки системы охлаждения в строительный объем шкива 6 она поджимается со стороны наружной поверхности горизонтальной стенки нижней камеры 23 посредством теплопроводного цилиндрического кольца 29 с оребрением 30.The brake cooling system is located on the
Однако для того, чтобы верхняя 22 и нижняя 23 камеры стали зонами испарения (в) и конденсации (г) тепловой трубы, их необходимо заполнить теплоносителем 31, а 1/3 объема верхней камеры 22 вакуумировать. Технологически операции выполняются следующим образом. Перед сборкой системы охлаждения через сквозные отверстия с резьбой 24 заливают жидкий теплоноситель 31 (например, 25-% раствор аммиака) во весь объем нижней полости камеры 23, после чего завинчивают в отверстия 25 впускные 27 и выпускные 28 клапаны. Затем заливают жидкий теплоноситель 31 через сквозное отверстие с резьбой 24 такого количества, чтобы при вращающемся шкиве 6 уровень теплоносителя 31 был ниже кромки отверстий с резьбой 24. В дальнейшем систему охлаждения герметизируют и вакуумируют с помощью обратного клапана 30, вмонтированного в утолщенный торец трубки трубопровода 26 верхней камеры 22.However, in order for the upper 22 and lower 23 chambers to become zones of evaporation (c) and condensation (d) of the heat pipe, they must be filled with
Объем полостей 22 и нижней 23 кольцевой камеры, соединяемых трубопроводом 6, зависит от энергонагруженности пар трения ленточно-колодочного тормоза. При этом расположении вертикальных трубок переменного сечения по длине трубопровода 26 может быть установлено равное количество типа «конфузор (е)-диффузор (д)» и «диффузор (д)-конфузор (е)» при соединении кольцевых камер 22 и 23 в связи с тем, что шкив 6 вращается и изменяет положение трубопровода 26, а вместе с ним и вертикальных трубок.The volume of the
Таким образом, верхняя 22 и нижняя 23 камеры являются, соответственно, зонами испарения (в) и конденсации (г) тепловой трубы с соединяющими их звеньями, т.е. трубопроводом 26 и впускными 27 и выпускными 28 клапанами. При этом одной из поверхностей зоны испарения (в) является «условно-открытая» горячая поверхность тепловой трубы, т.е. нерабочая поверхность 9 тормозного шкива 6.Thus, the upper 22 and lower 23 chambers are, respectively, the zones of evaporation (c) and condensation (d) of the heat pipe with the links connecting them,
Ленточно-колодочный тормоз с системой охлаждения работает следующим образом. При нажатии на рычаг 16 управления тормозом происходит затягивание тормозной ленты 13 и рабочие поверхности 10 полимерных наладок 11 взаимодействуют с рабочей поверхностью 8 тормозного шкива 6, что способствует генерированию теплоты на их поверхностях. При этом значительная часть теплоты поглощается шкивом 6, который является аккумулятором тепловой энергии. Теплоноситель 31, находящийся в верхней кольцевой камере 22, под действием центробежных сил омывает нерабочую поверхность 9 шкива 6, являющейся зоной испарения (в) «условно-открытой» горячей поверхности тепловой трубы, при этом теплоноситель нагревается и испаряется.Band brake with a cooling system operates as follows. When the
В дальнейшем за счет создаваемого перепада градиентов давления между зоной испарения (в) и зоной конденсации (г) теплоноситель 31 через выпускные клапаны 28 попадает в нижнюю кольцевую камеру 23, где конденсируется. Подпитка жидким теплоносителем 31 из нижней кольцевой камеры 23 [зоны конденсации (г)] осуществляется посредством трубопровода 26, состоящего из системы трубок различного диаметра, расположенных в горизонтальной и вертикальной плоскости, в верхнюю кольцевую камеру 22 [зоны испарения (в)]. Интенсифицируется подача жидкого теплоносителя 31 за счет эффекта «диффузор (д)-конфузор (е)» трубок, расположенных в вертикальной плоскости трубопровода 26, из-за перепада градиента давления между различными фазовыми состояниями теплоносителя 31. Обратный эффект «конффзора (е)-диффузора (д)» трубопровода 26 наблюдается в том случае, если создаваемый перепад градиентов давления между зоной испарения (в) и зоной конденсации (г) будет минимальным и уровень жидкого теплоносителя в верхней 22 и нижней 23 кольцевых камер будет почти одинаковым. В том случае, если градиент давления жидкообразного теплоносителя 31 в зоне конденсации (г) нижней кольцевой камеры 23 мгновенно увеличится при условии, что в трубопроводе 26 будет жидкостная пробка, срабатывают впускные клапаны 27, увеличивая тем самым количество теплоносителя 31 в верхней кольцевой камере 22. Таким образом, транспорт теплоносителя 31 в различных фазовых состояниях из зоны испарения (в) верхней кольцевой камеры 22 в зону конденсации (г) нижней кольцевой камеры 23 и наоборот осуществляется помощью трубопровода 26 и впускных 27 и выпускных 28 клапанов. Эффект «тепловой трубы» способствует отводу теплоты от нерабочей поверхности 9 тормозного шкива 6 теплоносителем 31, который ее омывает в различных фазовых состояниях.Subsequently, due to the created differential pressure gradient between the evaporation zone (c) and the condensation zone (d), the
Интенсифицируется эффект «тепловой трубы» за счет кондуктивного и вынужденного естественного теплообмена. Отвод теплоты от тела тормозного шкива 6 осуществляется по следующей схеме «боковые стенки 18 - горизонтальная стенка 21 (верхняя кольцевая камера 22)» - «нижняя кольцевая камера 23 - теплопроводное цилиндрическое кольцо 29». При этом выполнение стенок 18 и 21 различной толщины способствует стоку теплоты от первых ко второй стенкам и частично ускоряет нагревание жидкого теплоносителя в верхней кольцевой камере 22.The effect of the “heat pipe” is intensified due to the conductive and forced natural heat transfer. The heat is removed from the body of the
Выполнение оребрения 33 на вертикальной трубке трубопровода 26 способствует интенсификации вынужденного охлаждения теплоносителя 31 при его циркуляции между объемами кольцевых камер верхнего 22 и нижнего 23 расположения и наоборот.The implementation of the
Наличие на теплопроводном цилиндрическом кольце 29 ребер 30, являющихся развитой поверхностью теплообмена, взаимодействующей со скоростными токами омывающей среды при вращении тормозного шкива 6, способствует отводу теплоты, в конечном итоге, от пар трения ленточно-колодочного тормоза при их замкнутом и разомкнутом состоянии.The presence of 29
Таким образом, за счет эффекта «тепловой трубы» достигнуто принудительное охлаждение тормозного шкива с привлечением дополнительных процессов кондуктивного и вынужденного охлаждения.Thus, due to the “heat pipe” effect, forced cooling of the brake pulley is achieved with the use of additional processes of conductive and forced cooling.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015122692/11A RU2594273C1 (en) | 2015-06-11 | 2015-06-11 | System and method for cooling of belt-drum brake friction pairs |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015122692/11A RU2594273C1 (en) | 2015-06-11 | 2015-06-11 | System and method for cooling of belt-drum brake friction pairs |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2594273C1 true RU2594273C1 (en) | 2016-08-10 |
Family
ID=56613091
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015122692/11A RU2594273C1 (en) | 2015-06-11 | 2015-06-11 | System and method for cooling of belt-drum brake friction pairs |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2594273C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3040845A (en) * | 1959-01-02 | 1962-06-26 | Roy S Sanford | Liquid-cooled frictional mechanism |
US3450242A (en) * | 1967-02-07 | 1969-06-17 | Stoeckicht Alexander W | Fluid pressure engaged friction coupling |
DE2516292A1 (en) * | 1974-04-16 | 1975-11-06 | Sabes & Cie | BAND BRAKE WITH COOLING DEVICE |
SU1161732A1 (en) * | 1983-11-04 | 1985-06-15 | Ивано-Франковский Институт Нефти И Газа | Cooled band brake |
RU2263833C1 (en) * | 2004-08-30 | 2005-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") | Double-step belt-block cooled brake |
-
2015
- 2015-06-11 RU RU2015122692/11A patent/RU2594273C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3040845A (en) * | 1959-01-02 | 1962-06-26 | Roy S Sanford | Liquid-cooled frictional mechanism |
US3450242A (en) * | 1967-02-07 | 1969-06-17 | Stoeckicht Alexander W | Fluid pressure engaged friction coupling |
DE2516292A1 (en) * | 1974-04-16 | 1975-11-06 | Sabes & Cie | BAND BRAKE WITH COOLING DEVICE |
SU1161732A1 (en) * | 1983-11-04 | 1985-06-15 | Ивано-Франковский Институт Нефти И Газа | Cooled band brake |
RU2263833C1 (en) * | 2004-08-30 | 2005-11-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Кубанский государственный технологический университет" (ГОУВПО "КубГТУ") | Double-step belt-block cooled brake |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20160352186A1 (en) | Electric machine | |
US11939722B1 (en) | Moving fluid in a rotating cylinder | |
CN105065520A (en) | Drum brake cooled through heat pipes | |
RU2594273C1 (en) | System and method for cooling of belt-drum brake friction pairs | |
RU2263833C1 (en) | Double-step belt-block cooled brake | |
CN204555365U (en) | A kind of solar heat tubular type vacuum tube collector improving heat transfer efficiency | |
RU2585505C1 (en) | Cooling system of friction pairs of belt-block brake | |
CN109210885A (en) | Three Cylinder vacuum dryers | |
RU2594267C1 (en) | Device for belt-drum brake friction pairs cooling | |
RU2677736C1 (en) | Strip-block brake with forced air-liquid cooling system | |
SU1161732A1 (en) | Cooled band brake | |
RU2602111C1 (en) | Belt-shoe brake friction units "heat pipe" type cooling system | |
CN207660832U (en) | A kind of single tube vertical long multistage pump for liquid salts | |
KR101271490B1 (en) | Cylinder drum dryer using multi-flow channels and syphon | |
RU2677428C1 (en) | Heat transfer coefficients gradients determining method during the belt-shoe brake tribosystem forced air-liquid cooling heat exchange intensity evaluation | |
CN212575835U (en) | Steam-water separator of heat exchange system for producing polyether | |
RU181043U1 (en) | PUMP SHAFT SEAL | |
CN111271395A (en) | Quick cooling samming brake drum suitable for truck | |
CN102560945B (en) | Dual-purpose contacting drying cylinder | |
CN105041706B (en) | A kind of hot water circulating pump pump shaft | |
SU1732069A1 (en) | Cooled belt brake | |
CN104879325B (en) | A kind of device for slowing down high-temperature-hot-water circulating pump heat fatigue using heat pipe | |
CN104631188A (en) | High-alloy cast iron drying cylinder | |
CN201568479U (en) | Heat pipe heat transfer type disc-type brake | |
RU2382956C2 (en) | Heat generator |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180612 |