Устройство теплообмена и вентиляции транспортного средства

Изобретение относится к машиностроению, а именно к системам отопления и вентиляции салонов и кабин транспортных средств. Устройство содержит корпус, теплообменник, центробежный вентилятор с лопатками аэродинамического профиля и патрубок вывода подогретого воздуха в салон. Вентилятор вращается внутри корпуса, выполненного в виде направителя с профилированными лопатками, являющимися одновременно элементом защиты вентилятора. Теплообменник в виде плоского радиатора крепится в корпусе кассетным способом и размещается одной стороной, обращенной к всасывающей стороне вентилятора, а второй стороной сообщается с атмосферой салона, причем крепление радиатора в корпусе позволяет устанавливать устройство с любой стороны бортов внутренней части салона. Лопатки закреплены на барабане вентилятора по окружности и составляют замкнутое поликрыло с выносом нижнего элемента. Профили лопаток имеют параметры: L/b=0,4...2,0, где L - шаг между профилями, b - хорда профиля, при угле выноса β=5...60°, угле атаки α до 50° и параметр профиля в миделевом сечении t ≈ 1/3)×b, где t - толщина профиля. Техническим результатом является повышение эффективности и КПД теплообменника за счет соблюдения соответствующего аэродинамическим законам профиля лопаток, что позволяет обеспечить необходимый объем прокачивания воздуха. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к автомобилестроению, и может быть использовано для отопления и вентиляции кабин и салонов автотранспортных средств.

Известен отопитель салона автомобиля [1], содержащий корпус, примыкающий к нему патрубок с соплом и днищем, которое является продолжением основания корпуса, поворотную на оси заслонку в патрубке, теплообменник в корпусе за патрубками, в днище патрубка выполнено отверстие, которое открывается или закрывается в крайних положениях перемещения заслонки, и легкосъемная прокладка для прохода воздуха мимо теплообменника через вентилятор в патрубок воздухораспределителя.

Недостаток известного устройства заключается в малой тепловой мощности, а следовательно, и эффективности всего устройства, кроме того, конструкция центробежного вентилятора из-за несоблюдения соответствующего аэродинамическим законам профиля лопаток не позволяет обеспечить необходимый объем прокачивания воздуха через радиатор и примыкающими к нему входных и выходных воздуховодов.

Известно устройство отопления и вентиляции транспортного средства, содержащее радиатор, электровентилятор, входной и распределительный воздуховоды и заслонки управления распределением подогретого воздуха в теплообменнике в виде радиатора. Кроме того, к основному воздуховоду присоединен дополнительный воздуховод для обогрева и вентиляции скрытых полостей автомобиля [2].

Известные устройства отопления и вентиляции установлены на автомобилях "Волга ГАЗ-3102...10" [3] и "ВАЗ-2108" и других моделей [4].

Известные устройства обладают всеми недостатками, присущими для отопительных систем с отдельными центробежными вентиляторами с малой мощностью, не удовлетворяющих потребностям отопления кабин и салонов автомобилей из-за недостаточной циркуляции потоков воздуха, с выравниванием температурного поля этих потоков снижается эффективность и КПД этих устройств.

Задачей, на решение которой направлено изобретение устройства для отопления и вентиляции кабин и салонов транспортных средств, является повышение эффективности и КПД теплообменника.

Поставленная задача решается тем, что устройство теплообмена и вентиляции транспортного средства содержит корпус, теплообменник, вентилятор, патрубок вывода подогретого воздуха в салон автомобиля. Вентилятор центробежного типа содержит лопатки с аэродинамическим профилем, закрепленные на барабане вентилятора по окружности в виде замкнутого поликрыла, вращающегося внутри направителя из профилированных лопаток, закрытого в виде улитки кожухом, направитель крепится к корпусу отопителя и фланцу для крепления электропривода с барабаном вентилятора, а теплообменник в виде плоского радиатора кассетным способом крепится внутри корпуса отопителя между заборником воздуха из салона и всасывающим торцом барабана вентилятора, что позволяет устанавливать отопитель как вдоль одного, так и другого борта внутри салона автомобиля.

На Фиг.1. изображен общий вид отопителя.

На Фиг.2. изображен вид на барабан вентилятора изнутри.

На Фиг.3. изображена схема поликрыла (триады).

На корпусе 1 (Фиг.1.), согнутом из жести, кассетным способом крепится винтами плоский радиатор 2 с входным и выходным патрубками теплоносителя. С одной (нижней) стороны радиатор сообщается с атмосферой салона, а с другой стороны с всасывающим торцом барабана 5 вентилятора (Фиг.2.) с профильными лопатками 6, размещенным на оси электропривода 7, закрепленного на фланце 8 внутри направителя 4 с профильными лопатками, по окружности размещенными и закрепленными между корпусом 1 отопителя и фланцем 8 вентилятора, закрытых кожухом 3 в виде улитки с окном для вывода подогретого воздуха из отопителя в салон.

Лопатки 6 вентилятора выполнены с аэродинамическим профилем [5] и размещены по принципу полиплана по замкнутой окружности с выносом нижнего элемента вперед (Фиг.3). Это позволяет получить размерности профилей лопаток с наиболее выгодными соотношениями: L/b ≈ 1, тогда как L/b может быть в пределах 0,4...2, где L - шаг между профилями; b - хорда профиля.

При углах выноса β=5°...60° и углах атаки α до 50° на поверхностях профилей отсутствует срыв потока. Из приведенных соотношений формируются такие параметры профиля как его толщина (т.е. миделево сечение). Все это вместе взятое обеспечивает наименьшее сопротивление элементов вентилятора проходящего через него потоку воздуха, а это, в свою очередь, уменьшает нагрузку на электропривод и повышает КПД всего устройства, что уменьшает нагрузку на источник электроэнергии автомобиля.

Если фланец с электроприводом, вентилятором и направителем поместить в корпусы отопителей автомобилей типа "Волга ГАЗ-3102...10" [3] и "ВАЗ-2108" и других модификаций, то также можно увеличить КПД и эффективность отопителя.

Предложенный отопитель может использоваться в салонах автобусов, тогда корпус отопителя крепится к полу под одним из кресел пассажиров.

Если отопитель использовать в легковых автомобилях, то фланец крепления с электроприводом, барабаном и направителем позволяет крепить вентилятор в кожух системы воздуховодов с радиатором и заслонками управления потоками подогретого воздуха. Предложенное устройство наилучшим способом позволяет осуществить равномерность распределения температуры по всему объему подогретого воздуха.

Работает устройство следующим образом.

К входному и выходному патрубкам радиатора 2 подключают жидкий теплоноситель от системы охлаждения ДВС, например ТОСОЛ. Включают электропривод вентилятора.

Наружный воздух через радиатор поступает на вращающиеся профильные лопатки вентилятора, размещенные на барабане по замкнутому кругу в виде поликрыла (Фиг.3.) со многими профилями, и обтекает их, а затем подогретый воздух транспортируется через лопатки направителя, неподвижно расположенные относительно кожуха в виде улитки с окном для соединения, например с воздухораспределителем по воздушным каналам. При этом создается некоторое избыточное давление нагретого воздуха на срезе выходного окна кожуха. Чем выше обороты барабана вентилятора, тем больше количество воздуха протекает через радиатор, тем быстрее нагревается воздух в кабине или салоне транспортного средства.

Система управления заслонками воздуховодов позволяет 100% объем кабины или салона замкнуть через теплообменник устройства, чем ускоряется нагрев воздуха данного объема.

Если устройство используется в салонах легковых автомобилей, то включается автоматика управления заслонками воздуховодов и задается температурный режим нагрева салона.

В автобусах включением и отключением отопления управляет водитель.

Устройство отопления и вентиляции автотранспортного средства позволяет обеспечить работу ДВС достаточное время в случае неисправности основной системы охлаждения ДВС. При этом входные и выходные патрубки воздуха через вентилятор сообщают с наружной (внешней) атмосферой с помощью заслонок управления потоками воздуха.

Источники информации

1. Патент RU №2092333 С1 В 60 Н 1/10 "Отопитель салона автомобиля". Приоритет от 13.02.96 г. Опуб. Бюл. №28 от 10.10.97 г.

2. Авторское свидетельство (прототип) В 60 Н 1/10 SU №1791169 А1. Приоритет 11.03.90 г. Опуб. Бюл. №20 от 30.01.93 г.

3. Каталог деталей автомобилей "Волга ГАЗ-3102". М.: Машиностроение 1985 г., с.133. Рис.80.

4. Автомобили "ВАЗ-2108". М.: Машиностроение, 1989 г., с.19.

5. О.Войцех "Самолет с решетчатым крылом". Журнал "Инженер" №7, 2000 г., с.26...29.

1. Устройство теплообмена и вентиляции транспортного средства, содержащее корпус, теплообменник, центробежный вентилятор с лопатками аэродинамического профиля и патрубок вывода подогретого воздуха в салон, отличающееся тем, что лопатки закреплены на барабане вентилятора по окружности и составляют замкнутое поликрыло с выносом нижнего элемента, при этом профили лопаток имеют параметры: L/b=0,4...2,0, где L - шаг между профилями, b - хорда профиля, при угле выноса β=5...60°, угле атаки α до 50° и параметр профиля в миделевом сечении t≈(1/3)×b, где t - толщина профиля.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вентилятор вращается внутри корпуса, выполненного в виде направителя с профилированными лопатками, являющимися одновременно элементом защиты вентилятора.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, теплообменник в виде плоского радиатора крепится в корпусе кассетным способом и размещается одной стороной к всасывающей стороне вентилятора, а второй стороной сообщается с атмосферой салона, причем крепление радиатора в корпусе позволяет устанавливать устройство с любой стороны бортов внутренней части салона.