ОТОПИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ Российский патент 1996 года по МПК B60H1/02 F24D3/12 

Изобретение относится к отопительной технике транспортных средств, в частности к системам обогрева кабин грузовых автомобилей, курсирующих на дальние расстояния.

Известны системы обогрева кабин грузовых автомобилей, в которых отопитель, подогревающий воздух кабины, использует тепло охлаждающей жидкости двигателя автомобиля, тепло выхлопных газов двигателя или автономного подогревателя (патент Франции N 2433428, кл. В 60 Н 1/00, от 22.06.79, а.с. СССР N 1505803, В 60 Н 1/18, 07.09.89).

Недостатком таких систем обогрева является то, что во время остановок автомобиля для отдыха водителя для поддержания необходимой температуры в кабинах нужна постоянная работа двигателя автомобиля или автономного обогревателя.

Известны также системы обогрева транспортных средств, в которых тепло выхлопных газов автомобиля или охлаждающей жидкости двигателя аккумулируется в специальном баке, заполненном жидким теплоносителем (патент ФРГ N 3344484, кл. В 60 Н 1/02, 06.12.83, а.с. СССР 1020263, В 60 Н 1/04, 30.05.83).

Во время стоянок автомобиля такой бак отдает тепло, обогревая автомобиль.

Однако баки-аккумуляторы из-за их громоздкости невозможно устанавливать в кабине автомобиля, в том числе и на спальном месте водителя. Кроме того, кабины грузовых автомобилей обычно опрокидывающиеся-откидные (для осмотра двигателя), поэтому установка баков с жидким аккумулирующим веществом нежелательна из-за возможности подтекания аккумулирующей жидкости при опрокидывании кабины.

В качестве прототипа выбрано отопительное устройство для транспортных средств с двигателем, снабженным картером, заполненным смазочным маслом, маслоподкачивающим насосом, масляной магистралью, основным теплообменником, содержащее дополнительный теплообменник, размещенный в кабине транспортного средства, включенный в масляную магистраль двигателя последовательно с основным теплообменником [1]
Данное нагревательное устройство обеспечивает хороший обогрев кабины автомобиля, поскольку в качестве теплоносителя используется смазочное масло двигателя, обладающее более высокой теплоемкостью, чем вода, используемая в ранее описанных устройствах. Однако отопительная система действует только при работающем двигателе. При остановленном двигателе из-за остывания теплоносителя (смазочного масла) температура в кабине автомобиля снижается, хотя и медленнее, чем в устройствах, где теплоносителем является вода из системы охлаждения двигателя.

Задачей настоящего изобретения является создание надежного, удобного устройства, обеспечивающего поддержание нормальной температуры воздуха в кабине транспортного средства в зимних условиях во время стоянки без включения двигателя или других источников тепла.

В отопительном устройстве для транспортных средств с двигателем, снабженным картером, заполненным смазочным маслом, маслоподкачивающим насосом, масляной магистралью и основным теплообменником, содержащим дополнительный теплообменник, размещенный в кабине транспортного средства и включенный в масляную магистраль двигателя, согласно изобретению дополнительный теплообменник-змеевик размещен на спальном месте водителя внутри монолитной плиты-аккумулятора, выполненной из материала, обладающего высокой теплоемкостью, например бeтона или другого композитного материала.

Подводящий и отводящий трубопроводы дополнительного теплообменника могут быть снабжены вертикальными загибами, превышающими уровень плиты-аккумулятора соответственно на входе и выходе дополнительного теплообменника.

Кроме того, трубки теплообменника-змеевика могут быть соединены металлической сеткой, плита-аккумулятор может быть установлена на прокладке из материала с низкой теплопроводностью, например войлока, а между плитой-аккумулятором и прокладкой может быть проложена фольга.

Размещение дополнительного теплообменника на спальном месте водителя внутри монолитной плиты-аккумулятора, выполненной из материала, обладающего высокой теплоемкостью, например бетона, позволяет поддерживать нормальную температуру в кабине, создавать комфортные условия для отдыха (сна) водителя во время стоянки транспортного средства в зимнее время. При движении автомобиля в транспортном режиме тепловая энергия разогретого масла аккумулируется в районе спального места водителя и сохраняется длительное время без включения двигателя или других источников тепла, что гарантирует безопасность водителя от отравления выхлопными газами, сохраняет моторесурс двигателя, экономит топливо.

Такую плиту можно безбоязненно устанавливать на автомобилях с опрокидывающейся кабиной, утечки исключены. При отключенном двигателе за счет наличия вертикальных загибов на подводящем и отводящем трубопроводах дополнительного теплообменника масло не сливается, а остается в змеевике и способствует дополнительному обогреву плиты.

Соединение трубок змеевика металлической сеткой улучшает распределение тепла от змеевика и теплоотдачу плите-аккумулятору. Установка плиты на прокладку из материала, обладающего низкой теплопроводностью (войлока) уменьшает потери тепла в окружающую среду, а введение слоя фольги между плитой и войлоком помимо уменьшения потерь тепла в окружающую среду за счет отражения его обеспечивает дополнительный прогрев плиты этим отраженным теплом.

Таким образом, заявляемое устройство обеспечивает достаточно долгое поддержание нормальных условий в кабине водителя в холодное время года при выключенном двигателе. Конструкция удобна в эксплуатации, исключены утечки и возможность отравления водителя выхлопными газами.

Совокупность признаков заявляемого технического решения имеет отличия от прототипа и известных аналогов и не следует явным образом из изученного уровня техники, поэтому авторы считают, что объект является новым и имеет изобретательский уровень.

Заявляемое устройство может найти широкое применение в автомобильном транспорте, т.е. оно является промышленно применимым.

На фиг.1 изображена схема устройства для обогрева кабины автомобиля, подключенного к системе смазки двигателя; на фиг.2 поперечный разрез отопительного устройства.

Устройство для обогрева кабины автомобиля включено в систему смазки двигателя внутреннего сгорания, снабженного картером 1, заполненным смазочным маслом, маслоподкачивающим насосом 2 (радиаторная секция), масляной магистралью 3 с основным теплообменником 4 (масляным радиатором) и сливным трубопроводом 5. Устройство для обогрева кабины автомобиля содержит дополнительный теплообменник-змеевик 6, размещенный на спальном месте водителя внутри монолитной плиты-аккумулятора 7. С системой смазки двигателя дополнительный теплообменник-змеевик 6 соединен трубопроводами (подводящим 8 и отводящим 9), которые имеют вертикальные загибы 10 и 10', превышающие уровень плиты-аккумулятора 7 соответственно на входе и выходе из дополнительного теплообменника 6.

В подводящем трубопроводе 8, в верхней его части расположена заправочная пробка 11, которая служит также и для впуска воздуха при сливе масла из змеевика 6. В нижней части теплообменника-змеевика установлена пробка 12 для слива масла.

После маслоподкачивающего насоса (радиаторная секция) 2 установлен фильтр 13 и термостат 14, направляющий поток масла к дополнительному 6 и основному 4 теплообменникам или через перепускной канал 15 на слив.

Кран 16 отопителя кабины, расположенный в кабине автомобиля, направляет масло к дополнительному теплообменнику 6 или на радиатор (основной теплообменник) 4.

На входе в радиатор (основной теплообменник) 4 имеется кран 24 отключения радиатора при очень низких температурах, направляющий смазочное масло на слив через байпасный трубопровод 17.

Трубки теплообменника-змеевика 6 соединены с внешней и внутренней стороны металлической сеткой 18 (теплорассеивающий экран). Плита-аккумулятор 7 установлена на прокладку 19 из материала, обладающего низкой теплопроводностью (теплоизолятор), например войлока. Между плитой 7 и прокладкой 19 проложена фольга 20 (для направленного теплового излучения). Плита 7 с теплообменником-змеевиком 6 установлена в углублении для спального места и фиксируется болтами 21 к днищу 22 спального места через усиливающую накладку 23. Днище спального места снаружи покрашено алюминиевой краской (экранирующее покрытие).

Устройство работает следующим образом.

Смазочное масло, подаваемое маслоподкачивающим насосом (радиаторная секция) через всасывающий трубопровод 3 из заполненного смазочным маслом картера 1 двигателя, поступает в масляный фильтр 13, затем в термостат 14. Если температура масла ниже 80^оС, масло сливается в поддон через перепускной канал 15. Если температура масла выше 80^оС, то масло направляется на подогрев кабины к крану 16 отопителя. В теплое время кран перекрыт и масло поступает на радиатор 4. В холодное время года через открытый кран 16 масло по подающему трубопроводу 8 через загиб на нем поступает в теплообменник-змеевик 6 и отдает тепло плите-аккумулятору 7. Затем отдавшее тепло масло через отводящий трубопровод 9 возвращается в масляную магистраль двигателя, проходит через радиатор 4 и по сливному трубопроводу 5 поступает в картер 1.

При остановке транспортного средства и отключении двигателя горячее масло остается запертым в змеевике дополнительного теплообменника 6. Нагретая плита-аккумулятор 7 в течение длительного времени (5-7 ч) медленно остывает, отдавая свое тепло в кабину транспортного средства и, в частности, обогревая спальное место водителя.

Таким образом, предложенная конструкция довольно компактна, не боится трясок, переворачивания (при опрокидывании кабины), обеспечивает надежный подогрев кабины не только в процессе движения транспортного средства, но и во время длительных стоянок для отдыха водителя.

Использование: отопительная техника транспортных средств, эксплуатирующихся в холодных климатических условиях, в частности системы обогрева кабин грузовых автомобилей, курсирующих на дальние расстояния. Сущность: отопительное устройство 1, заполненное смазочным маслом, снабжено маслоперекачивающим насосом 2, масляной магистралью, основным теплообменником 4, содержит также дополнительный теплообменник-змеевик 6, размещенный на спальном месте водителя внутри монолитной плиты-аккумулятора 7, выполненной из материала с высокой теплоемкостью, например бетона, или другого композитного материала. Подводящий 8 и отводящий 9 трубопроводы дополнительного теплообменника-змеевика 6 выполнены с вертикальными загибами, превышающими уровень на входе и выходе дополнительного теплообменника. Трубы теплообменника-змеевика 6 соединены между собой металлической сеткой. Плита-аккумулятор 7 установлена на прокладку из материала с низкой теплопроводностью, например войлока. Между плитой-аккумулятором 7 и прокладкой установлена фольга. 3 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. ОТОПИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ с двигателем, снабженным картером, заполненным смазочным маслом, маслопрокачивающим насосом, масляной магистралью и основным теплообменником, содержащее дополнительный теплообменник-змеевик, размещенный в кабине транспортного средства и сообщенный с масляной магистралью двигателя, отличающееся тем, что дополнительный теплообменник-змеевик установлен внутри монолитной плиты-аккумулятора для размещения на спальном месте водителя, выполненной из материала, обладающего высокой теплоемкостью, преимущественно бетона, а подводящий и отводящий трубопроводы дополнительного теплообменника выполнены с вертикальными загибами, превышающими уровень плиты-аккумулятора на входе и выходе из дополнительного теплообменника. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что трубки теплообменника-змеевика соединены металлической сеткой. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что плита-аккумулятор установлена на прокладку из материала, обладающего низкой теплопроводностью, преимущественно войлока. 4. Устройство по пп.1 и 3, отличающееся тем, что между плитой-аккумулятором и прокладкой из материала с низкой теплопроводностью проложена фольга.