نقش فن در خنک کننده مایع

انتقال حرارت تولید شده در حین کار موتور به اتمسفر نیاز به دمیدن مداوم رادیاتور سیستم خنک کننده دارد. شدت جریان هوای با سرعت بالا همیشه برای این کار کافی نیست. در سرعت های پایین و توقف کامل، یک فن خنک کننده اضافی طراحی شده به کار می رود.

نمودار شماتیک تزریق هوا به رادیاتور

از دو طریق می توان از عبور توده های هوا از ساختار لانه زنبوری رادیاتور اطمینان حاصل کرد - فشار دادن هوا در امتداد جهت جریان طبیعی از خارج یا ایجاد خلاء از داخل. هیچ تفاوت اساسی وجود ندارد، به خصوص اگر از سیستم سپر هوا - دیفیوزر استفاده شود. آنها حداقل نرخ جریان را برای تلاطم بی فایده در اطراف پره های فن فراهم می کنند.

بنابراین، دو گزینه معمولی برای سازماندهی دمیدن وجود دارد. در حالت اول، فن روی موتور یا قاب رادیاتور در محفظه موتور قرار می گیرد و با ایجاد جریان فشاری به موتور، هوا را از بیرون گرفته و از رادیاتور عبور می دهد. برای جلوگیری از بیکار شدن پره ها، فضای بین رادیاتور و پروانه تا حد امکان با یک دیفیوزر پلاستیکی یا فلزی محکم بسته می شود. شکل آن همچنین استفاده از حداکثر سطح لانه زنبوری را افزایش می دهد، زیرا قطر فن معمولاً بسیار کوچکتر از ابعاد هندسی هیت سینک است.

هنگامی که پروانه در سمت جلو قرار دارد، درایو فن فقط از طریق یک موتور الکتریکی امکان پذیر است، زیرا هسته رادیاتور از اتصال مکانیکی با موتور جلوگیری می کند. در هر دو مورد، شکل انتخابی هیت سینک و راندمان خنک کننده مورد نیاز ممکن است استفاده از یک فن دوبل با پروانه های با قطر کمتر را مجبور کند. این رویکرد معمولاً با پیچیدگی الگوریتم عملیات همراه است، فن ها می توانند به طور جداگانه سوئیچ شوند و شدت جریان هوا را بسته به بار و دما تنظیم کنند.

پروانه فن خود می تواند طراحی نسبتاً پیچیده و آیرودینامیکی داشته باشد. یک سری الزامات دارد:

• تعداد، شکل، مشخصات و گام تیغه ها باید حداقل تلفات را بدون ایجاد هزینه های اضافی انرژی برای سنگ زنی بی فایده هوا تضمین کند.
• در یک محدوده معین از سرعت چرخش، توقف جریان حذف می شود، در غیر این صورت افت راندمان بر رژیم حرارتی تأثیر می گذارد.
• فن باید متعادل باشد و ارتعاشات مکانیکی و آیرودینامیکی ایجاد نکند که بتواند یاتاقان ها و قطعات مجاور موتور، به ویژه ساختارهای نازک رادیاتور را بارگیری کند.
• صدای پروانه نیز مطابق با روند کلی کاهش پس زمینه صوتی تولید شده توسط وسایل نقلیه به حداقل می رسد.

اگر نیم قرن پیش فن های خودروهای مدرن را با ملخ های بدوی مقایسه کنیم، می توانیم متوجه شویم که علم با چنین جزئیات نسبتاً واضحی کار کرده است. این را می توان حتی در خارج مشاهده کرد و در حین کار، یک فن خوب تقریباً بی صدا فشار هوای غیرمنتظره قدرتمندی ایجاد می کند.

انواع درایو فن

ایجاد جریان هوای شدید به مقدار قابل توجهی از قدرت درایو فن نیاز دارد. انرژی برای این کار را می توان به طرق مختلف از موتور گرفت.

چرخش مداوم از یک قرقره

در ساده ترین طرح های اولیه، پروانه فن به سادگی روی قرقره تسمه محرک پمپ آب قرار می گرفت. کارایی توسط قطر چشمگیر محیط تیغه ها ارائه شد که به سادگی صفحات فلزی خم شده بودند. هیچ الزامی برای سر و صدا وجود نداشت، موتور قدیمی نزدیک همه صداها را خفه می کرد.

سرعت چرخش به طور مستقیم با چرخش میل لنگ متناسب بود. عنصر خاصی از کنترل دما وجود داشت، زیرا با افزایش بار روی موتور و در نتیجه سرعت آن، فن نیز شروع به حرکت شدیدتر هوا از طریق رادیاتور کرد. بادگیرها به ندرت نصب می شدند، همه چیز با رادیاتورهای بزرگ و حجم زیادی از آب خنک کننده جبران می شد. با این حال، مفهوم گرمای بیش از حد برای رانندگان آن زمان به خوبی شناخته شده بود، زیرا بهای سادگی و عدم تفکر بود.

کوپلینگ های چسبناک

سیستم های اولیه دارای چندین معایب بودند:

• خنک کننده ضعیف در سرعت های پایین به دلیل سرعت پایین درایو مستقیم؛
• با افزایش اندازه پروانه و تغییر نسبت دنده برای افزایش جریان هوا در دور آرام، موتور با افزایش سرعت شروع به فوق العاده خنک شدن کرد و مصرف سوخت برای چرخش احمقانه پروانه به مقدار قابل توجهی رسید.
• در حالی که موتور در حال گرم شدن بود، فن همچنان سرسختانه محفظه موتور را خنک می کرد و دقیقاً کار مخالف را انجام می داد.

واضح بود که افزایش بیشتر در راندمان و قدرت موتور مستلزم کنترل سرعت فن است. این مشکل تا حدی با مکانیزمی که در هنر به عنوان یک جفت چسبناک شناخته می شود، حل شد. اما در اینجا باید به روش خاصی ترتیب داده شود.

کلاچ فن اگر به صورت ساده و بدون در نظر گرفتن نسخه های مختلف آن را تصور کنیم از دو دیسک بریدگی تشکیل شده است که بین آنها یک سیال به اصطلاح غیر نیوتنی یعنی روغن سیلیکون وجود دارد که بسته به نوع آن ویسکوزیته تغییر می کند. سرعت حرکت نسبی لایه های آن تا اتصال جدی بین دیسک ها از طریق یک ژل چسبناک که به آن تبدیل می شود. تنها باقی مانده است که یک سوپاپ حساس به دما را در آنجا قرار دهید، که با افزایش دمای موتور، این مایع را وارد شکاف می کند. یک طراحی بسیار موفق، متأسفانه، همیشه قابل اعتماد و بادوام نیست. اما اغلب استفاده می شود.

روتور به قرقره ای که از میل لنگ می چرخد ​​وصل شد و یک پروانه روی استاتور قرار گرفت. در دماهای بالا و سرعت بالا، فن حداکثر کارایی را تولید می کرد که لازم بود. بدون گرفتن انرژی اضافی در مواقعی که جریان هوا مورد نیاز نیست.

کلاچ مغناطیسی

برای اینکه از مواد شیمیایی در کوپلینگ که همیشه پایدار و بادوام نیستند رنج نبرید، اغلب از یک راه حل قابل درک تر از نقطه نظر مهندسی برق استفاده می شود. کلاچ الکترومغناطیسی از دیسک های اصطکاکی تشکیل شده است که در تماس هستند و چرخش را تحت تأثیر جریانی که به آهنربای الکتریکی وارد می شود منتقل می کنند. جریان از یک رله کنترلی می آمد که از طریق یک سنسور دما که معمولاً روی رادیاتور نصب می شد، بسته می شد. به محض اینکه جریان هوا ناکافی مشخص شد، یعنی مایع موجود در رادیاتور بیش از حد گرم شد، کنتاکت ها بسته شدند، کلاچ کار کرد و پروانه توسط همان تسمه از طریق قرقره ها چرخید. این روش اغلب در کامیون های سنگین با فن های قدرتمند استفاده می شود.

درایو الکتریکی مستقیم

بیشتر اوقات، یک فن با پروانه ای که مستقیماً روی شفت موتور نصب شده است در اتومبیل های سواری استفاده می شود. منبع تغذیه این موتور به همان روشی که در مورد توصیف شده با کلاچ الکتریکی ارائه می شود، در اینجا فقط به یک درایو تسمه V با قرقره نیازی نیست. در صورت لزوم، موتور الکتریکی جریان هوا ایجاد می کند و در دمای معمولی خاموش می شود. این روش با ظهور موتورهای الکتریکی فشرده و قدرتمند اجرا شد.

کیفیت مناسب چنین درایو توانایی کار با موتور خاموش است. سیستم های خنک کننده مدرن به شدت بارگذاری می شوند و اگر جریان هوا به طور ناگهانی متوقف شود و پمپ کار نکند، گرمای بیش از حد موضعی در مکان هایی با حداکثر دما امکان پذیر است. یا جوشاندن بنزین در سیستم سوخت رسانی. فن ممکن است برای مدتی پس از توقف کار کند تا مشکلی ایجاد نشود.

مشکلات، خرابی ها و تعمیرات

روشن کردن فن در حال حاضر می تواند یک حالت اضطراری در نظر گرفته شود، زیرا این فن نیست که دما را تنظیم می کند، بلکه ترموستات است. بنابراین، سیستم جریان هوای اجباری بسیار قابل اعتماد ساخته شده است و به ندرت از کار می افتد. اما اگر فن روشن نشد و موتور به جوش آمد، باید قطعاتی که بیشتر در معرض خرابی هستند بررسی شوند:

• در یک درایو تسمه، امکان شل کردن و لغزش تسمه، و همچنین شکستگی کامل آن وجود دارد، همه اینها به راحتی قابل تشخیص است.
• روش بررسی کوپلینگ چسبناک چندان ساده نیست ، اما اگر روی موتور داغ به شدت بلغزد ، این یک سیگنال برای جایگزینی است.
• درایوهای الکترومغناطیسی، هم کلاچ و هم موتور الکتریکی، با بستن سنسور بررسی می شوند، یا در موتور تزریق با برداشتن کانکتور از سنسور دمای سیستم کنترل موتور، فن باید شروع به چرخش کند.

فن معیوب می تواند موتور را از بین ببرد، زیرا گرمای بیش از حد مملو از تعمیرات اساسی است. بنابراین، رانندگی با چنین نقص هایی حتی در زمستان غیرممکن است. قطعات خراب باید فوراً تعویض شوند و فقط باید از قطعات یدکی سازنده قابل اعتماد استفاده شود. قیمت مشکل موتور است، اگر با دما هدایت شود، ممکن است تعمیرات کمکی نکند. در این زمینه، هزینه یک سنسور یا یک موتور الکتریکی به سادگی ناچیز است.