Капиллярное охлаждение — один из видов охлаждения высоконагруженных редукторов и мотор-редукторов, когда тепловая мощность потерь в редукторе превышает 1 кВт. Это также один из видов охлаждения масла в редукторе. Его отличает компактность и, в определённой степени, простота. Теплопроводность при этом способе охлаждения может достигать 15000 Вт/мК, что делает выше сказанное легко выполнимым.

Существуют три варианта исполнения капиллярного охлаждения:

• отдельный блок,
• система, встроенная в корпус редуктора,
• система охлаждения в редукторах со струйной подачей смазки.

Рассмотрим их более подробно.

Варианты капиллярного охлаждения

Отдельный блок

Отдельный блок используется в основном на крупных редукторах. Он имеет одну часть, которая погружена в масло, и другую часть, которая находится снаружи редуктора. Блок вставляется в окно на редукторе, такое, чтобы радиаторная часть блока проходила внутрь редуктора с зазором в один миллиметр. Передача тепла производится с помощью тепловых труб и теплоносителя, в качестве которого используется аммиак или ацетон.В блоках используются алюминиевые трубки диаметром 8 мм.

На редукторе может быть установлено несколько блоков. При такой установке помимо блоков устанавливается коллектор (см. рисунок). Блоки и коллектор соединяются трубками.

Система встроенная в корпус редуктора

Система, встроенная в корпус редуктора — это система капилляров и выходных трубок, встроенных в корпус редуктора. Капилляры выполняются заодно с корпусом редуктора.

Такая система применяется в небольших редукторах и мотор-редукторах. В разъёмных корпусах система изготавливается раздельно. В разных частях корпуса и из частей корпуса выводятся фитинги, которые  соединяются с коллектором.  В остальном корпус выглядит как корпус обычного редуктора.

В качестве теплоносителя может использоваться дистиллированная вода, аммиак или ацетон. Не рекомендуется использовать водопроводную воду, так как в ней содержатся соли, которые могут забивать капилляры. При эксплуатации при минусовой температуре не рекомендуется использовать воду (в том числе дистиллированную).

Система охлаждения в редукторах со струйной подачей смазки

В конструктивном варианте редукторов и мотор-редукторов со струйной системой смазки (или со смазкой разбрызгиванием смазочного материала) исполнение системы охлаждения отличается от ранее описанных случаев. В этом случае при работе редуктора масло постоянно циркулирует. Но масло на выходе редуктора будет горячим и его необходимо охладить.

Существуют два способа охлаждения: в трубах и в расширительном баке. В любом из этих вариантов присутствует насос для перекачки масла. При охлаждении в трубах в трубу встраивается система из тепловых труб. Снаружи труба напоминает ТЭН мощного  тепловентилятора, то есть снаружи трубы крепятся радиаторы. Электровентилятор при этом не используется. Внутри трубы располагаются пластины системы охлаждения на тепловых трубах. Пластины располагаются так, чтобы не создавать преград потоку масла, но и в то же время, чтобы масло с ними контактировало.

При охлаждении в расширительном баке масло подаётся на вход бака. В корпус бака встроены капилляры системы охлаждения. В результате масло охлаждается за счёт охлаждения корпуса бака и за счёт расширения. С выхода трубы или бака масло подаётся на систему распылителей смазки. Распыление смазки может быть капельным или в виде масляного тумана. Оно зависит от диаметра трубок распылителя. Количество трубок распылителя зависит от размеров зубчатых колёс и габаритов редуктора.

При большой мощности тепловых потерь вся конструкция системы охлаждения может сильно нагреваться. По этой причине помещение, где установлена система охлаждения. следует оборудовать системой вытяжной вентиляцией и обеспечить хороший воздухообмен. При этом, температура в помещении не должна превышать 40 градусов по Цельсию.

Принципы работы систем охлаждения

Вариант отдельного блока.

 В этом случае используется технология множества тепловых труб. В тепловых трубах находится теплоноситель. Эффект охлаждения достигается за счёт передачи тепла через тепловые трубы и через теплоноситель от масла в воздушную среду. В этом случае система работает как термоэлектрический холодильник.

Система со встройкой в корпус редуктора

В этом варианте возможна работа системы как в режиме обычного холодильника, так и в режиме термоэлектрического холодильника.  В режиме обычного холодильника к корпусу нужно будет подключить компрессор и конденсатор. В качестве испарителя используются капилляры корпуса редуктора. В этом случае работа системы полностью напоминает работу обычного бытового холодильника.  При использовании нагревателя в цепи коллектора и теплоносителя в трубах система работает в режиме термоэлектрического холодильника. При этом в качестве испарителя используется сеть капилляров в корпусе редуктора.

Система охлаждения со струйной  подачей смазки

Первоначально в объём редуктора заливается смазка. Она должна быть достаточно жидкой, чтобы её мог прокачать насос и она могла капать на колёса. Именно капать, а не обволакивать. После включения редуктора смазка начинает перекачиваться насосом и заполняет систему смазки. Скорость перекачки зависит от окружных скоростей колёс, наличия барботажа в редукторе и температуры масла (смазки). Окружная скорость зубчатых колёс и величина барботажа связаны. При большом барботаже подача насоса увеличивается и может потребоваться установка расширительного бака. В расширительный бак стекают излишки смазки. Если требуется дозированная подача смазки, то на выходе расширительного бака так же может быть установлен насос. Этот насос отвечает за скорость подачи смазки и синхронизацию подачи смазки с основным насосом.

После заполнения системы смазкой насос переводится в рабочий режим, такой, что начинается падение капель смазки с интенсивностью 1-2 капли в секунду (так же зависит от окружных скоростей колёс). После прогрева масла производительность насоса меняется и меняется количество трубок с установленной системой охлаждения. Горячее масло отдаёт своё тепло системе охлаждения на тепловых трубах, а те в свою очередь в окружающее пространство. При наличии охлаждения в расширительном баке: масло охлаждается, в том числе и в баке, система настраивается таким образом, чтобы температура масла на входе системы распылительных трубок была не более 20-25 градусов.

Обычно такие системы строятся с применением преобразователей частоты и программируемых логических контроллеров. В этом случае управляет работой насоса преобразователь частоты.

Другие области применения тепловых труб

На основе капиллярных и тепловых труб может быть построен и подогреватель масла. В этом случае в капилляры корпуса редуктора подаётся горячий газ или жидкость(например, дистиллированная вода).

Порядок заказа редуктора, мотор-редуктора с капиллярной системой охлаждения

Вы отправляете заявку в ООО “НТЦ “Редуктор” любым удобным способом, где просите или встроить систему в ваш редуктор (если он у вас имеется в наличии) или изготовить новый редуктор. При необходимости изготовления нового редуктора указываете его тип, параметры (момент на выходном валу, скорость на выходном валу и передаточное отношение) и необходимость системы капиллярного охлаждения (или обогрева). Мы просчитываем мощность тепловых потерь или мощность нагрева и выдаём техническое задание нашим российским партнёрам на изготовление системы капиллярного охлаждения(нагрева). Если принято решение о струйной подаче смазки, то существующий редуктор дорабатывается под струйную систему смазки и соответствующий вариант охлаждения.

После того, как будет завершен процесс определения и согласования стоимости работ с Заказчиком,  мы заказываем корпус с капиллярами, или блок у партнёра.  После поступления необходимых комплектующих частей, наши специалисты осуществляют сборку механизма, проводят пусконаладочные работы, и проверку. Затем, готовое изделие отправляем Заказчику.

Автор: Розов Дмитрий