ТЕПЛООБМЕННЫЙ АППАРАТ Российский патент 2019 года по МПК B60H1/22 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к теплообменному аппарату, например, для топливного обогревателя транспортного средства.

Уровень техники

В частности, в так называемых водяных обогревателях теплообменный аппарат содержит в своей структуре по существу горшкообразный корпус, например, с двумя вставленными друг в друга горшкообразными частями корпуса. Внутренняя часть из этих обеих частей корпуса образует внутреннюю стенку с внутренней периферийной стенкой и внутренней донной стенкой. Наружная из этих обеих частей корпуса образует наружную стенку с наружной периферийной стенкой и наружной донной стенкой. Между внутренней и наружной стенками ограничено проходимое теплопередающей средой, то есть, например, водой, проточное пространство для теплопередающей среды.

Для предоставления информации о тепловом состоянии теплопередающей среды, с одной стороны, или теплообменного аппарата и, следовательно, оснащенного им обогревателя транспортного средства, с другой стороны, в наружном корпусе может быть выполнено сквозное установочное отверстие для датчика, например, датчика температуры. Посредством участка для контакта с проточным пространством такой датчик может быть установлен в проточном пространстве для теплопередающей среды с тем, чтобы там вступить в тепловое взаимодействие с имеющейся или протекающей в нем теплопередающей средой. Кроме того датчик с участком контакта с проточным пространством может располагаться опирающимся на внутреннюю стенку с тем, чтобы таким образом вступать в прямое тепловое взаимодействие с внутренней стенкой и иметь возможность предоставлять информацию, отражающую тепловое состояние внутренней стенки.

Раскрытие изобретения

Задачей настоящего изобретения является создание теплообменного аппарата, например, для топливного обогревателя транспортного средства, который позволяет обеспечить простым, тем не менее, надежным способом правильное позиционирование датчика, входящего в контакт с проточным пространством для теплопередающей среды.

Согласно изобретению эта задача решается в теплообменном аппарате, в частности, для топливного обогревателя транспортного средства, содержащем корпус с наружной и внутренней стенками, причем наружная и внутренняя стенки ограничивают проточное пространство для теплопередающей среды, при этом в наружной стенке выполнено, по меньшей мере, одно установочное отверстие для датчика, датчик установлен, по меньшей мере, в одном установочном отверстии герметично, подвижно, с возможностью контакта с проточным пространством для теплопередающей среды посредством участка для контакта с проточным пространством и опирающимся на внутреннюю стенку, при этом датчику придан механизм предварительного натяжения для придания ему нагрузки при опоре на внутреннюю стенку, причём механизм предварительного натяжения закреплен на участке фиксации относительно наружного корпуса, охватывающего теплообменный аппарат, по меньшей мере, на отдельных участках, и прилагает нагрузку на участке приложения нагрузки на датчик для закрепления на внутренней стенке.

В созданном согласно изобретению теплообменном аппарате механизм предварительного натяжения расположен в принципе на наружном корпусе, в результате чего при установке наружного корпуса на теплообменном аппарате или содержащем его обогревателе механизм предварительного натяжения приводится во взаимодействие с нагружаемым им датчиком, при этом не должны проводиться какие-либо иные монтажные мероприятия или меры предосторожности при монтаже, чтобы иметь возможность устанавливать или поддерживать датчик во взаимодействии с механизмом предварительного натяжения.

В особо предпочтительном варианте выполнения может быть предусмотрено, чтобы механизм предварительного натяжения на своём участке приложения нагрузки был закреплён относительно датчика и чтобы на наружном корпусе противоположно установочному отверстию для датчика был предусмотрен опорный участок для механизма предварительного натяжения. Таким образом, механизм предварительного натяжения может, с одной стороны, опираться на датчик и, с другой стороны, на наружный корпус, в результате чего предотвращаются значительные силы реакции, нагружающие фиксирующий участок при приложении нагрузки к датчику.

Для того, чтобы при установленном наружном корпусе можно было проверить, предусмотрен ли механизм предварительного натяжения и находится ли он в правильном положении, предлагается, чтобы на опорном участке механизма предварительного натяжения на наружном корпусе было предусмотрено отверстие.

Для легко реализуемого, тем не менее, надежного взаимодействия механизм предварительного натяжения может быть выполнен на своём участке приложения нагрузки U-образным и может быть закреплён с помощью первой U-образной лапки относительно опорного участка механизма предварительного натяжения и с помощью второй U-образной полки - относительно датчика.

Для того, чтобы при креплении относительно наружного корпуса предотвратить опрокидывающие моменты на участке приложения нагрузки механизма предварительного натяжения, предлагается, чтобы на опорном участке механизма предварительного натяжения была предусмотрена опорная поверхность, являющаяся преимущественно ортогональной к продольной центральной оси датчика или/и установочному для него отверстию, для крепления участка приложения нагрузки механизма предварительного натяжения.

Для закрепления механизма предварительного натяжения относительно наружного корпуса последний может иметь фиксирующий выступ, направленный в сторону наружной стенки и входящий в зацепление с отверстием на фиксирующем участке.

При этом простым способом может предотвращаться разъединение между механизмом предварительного натяжения и фиксирующим выступом в том случае, когда по внутреннему периметру фиксирующего отверстия предусмотрено множество зацепляющих выступов, воздействующих на наружную периферийную поверхность фиксирующего выступа.

Для того, чтобы при надвигании фиксирующего участка на фиксирующий выступ простым способом деформировать зацепляющие выступы и при этом обеспечить позиционирование, оказывающее воздействие при предварительном натяжении на наружную периферийную поверхность, фиксирующий выступ может быть выполнен предпочтительно конически сужающимся в направлении к наружной стенке .

В альтернативном варианте выполнения для фиксации механизма предварительного натяжения на наружном корпусе предлагается, чтобы фиксирующее отверстие было выполнено в виде замочной скважины и чтобы фиксирующий выступ имел головку, перекрывающую узкую часть фиксирующего отверстия .

Для предотвращения поворачивания механизма предварительного натяжения вокруг фиксирующего выступа может быть предусмотрено на наружном корпусе приспособление для фиксации от поворота, удерживающее механизм предварительного натяжения от поворота вокруг фиксирующего выступа и содержащее, предпочтительно, по меньшей мере, один направленный в сторону наружной стенки выступ для фиксации от поворота.

Механизм предварительного натяжения при простом, тем не менее, устойчивом варианте выполнения, на который не сказываются по существу отрицательно изменяющиеся тепловые условия окружающей среды, может быть выполнен в виде пластинчатой пружины. При этом на одном концевом участке механизма предварительного натяжения может быть предусмотрен фиксирующий участок и на другом концевом участке этого механизма - участок приложения нагрузки. Наружный корпус может быть изготовлен из синтетического материала. Датчиком может служить датчик температуры.

Также изобретение относится к топливному обогревателю транспортного средства, содержащему область горения и выполненный согласно изобретению теплообменный аппарат.

Краткое описание чертежей

Ниже настоящее изобретение подробно описывается со ссылкой на приложенные фигуры, на которых изображено:

фиг. 1 - частично изображенный в разрезе принципиальный вид на топливный обогреватель транспортного средства;

фиг. 2 - вид на механизм предварительного натяжения, используемый в обогревателе транспортного средства на фиг. 1, в направлении взгляда II на фиг. 1;

фиг. 3 - вид в аксонометрии на наружный корпус, предусмотренный в обогревателе транспортного средства на фиг. 1;

фиг. 4 – альтернативный вариант выполнения механизма предварительного натяжения, изображение которого соответствует фиг. 2 .

Осуществление изобретения

На фиг. 1 топливный обогреватель транспортного средства в целом обозначен позицией 10. Обогреватель 10 транспортного средства содержит область 12 горения, в которую подводятся топливо и воздух для горения. Возникающий при сгорании смеси из топлива и воздуха отходящий газ А проходит из камеры сгорания в области 12 горения через жаровую трубу 14 и выходит из нее на ее удаленной от области 12 горения осевом концевом участке. Отходящий газ А после изменения направления к корпусу 16 теплообменника течёт вдоль проточного пространства 18 для отходящего газа, образованного между корпусом 16 и жаровой трубой 14, назад к выпуску 20 для отходящего газа.

Корпус 16 обозначенного в целом позицией 22 теплообменного аппарата содержит наружную стенку 24 с наружной периферической стенкой 26 и наружной донной стенкой 28. Кроме того корпус 16 теплообменного аппарата содержит внутреннюю стенку 30 с внутренней периферийной стенкой 32 и внутренней донной стенкой 34. Таким образом, выполненная горшкообразной наружная стенка 24 вместе с также горшкообразной внутренней стенкой 30 ограничивает проточное пространство 36 для теплопередающей среды. Через впуск 38 жидкая теплопередающая среда М , то есть, например, вода, может поступать в проточное пространство 36 для теплопередающей среды, протекать через него и при этом благодаря тепловому взаимодействию с внутренней стенкой 30 отбирать тепло и может покидать проточное пространство 36 для теплопередающей среды через не показанный на фиг. 1 выпуск, который может быть расположен на одном осевом концевом участке корпуса 16 теплообменного аппарата, что и впуск 38 для теплопередающей среды.

В образованном со структурой в виде горшка корпусе 16 теплообменного аппарата находящаяся под сильной тепловой нагрузкой внутренняя стенка 30 выполнена из металла, например, алюминия. Менее сильно термически нагруженная наружная стенка 24 выполнена из соображений меньшего веса и экономических соображений предпочтительно из синтетического материала и соединена с внутренней стенкой 30, например, склеиванием для того, чтобы получить герметичное уплотнение проточного пространства 36 для теплопередающей среды.

Для получения информации о температуре теплопередающей среды М или/и внутренней стенки 30 предусмотрен обозначенный в целом позицией 40 датчик температуры. Датчик 40 температуры размещен в установочном отверстии 42 наружной периферийной стенки 26 наружной стенки 24. Для этого наружная периферийная стенка 26 может иметь, например, выступающий наружу патрубок 44 для датчика. Датчик 40 несущим участком 46 установлен с возможностью смещения в направлении продольной центральной оси L датчика 40 или установочного отверстия 42 в установочном отверстии 42. Уплотнительный элемент 48, охватывающий кольцеобразно несущий участок 46, например, выполненное из резинового материала О-образное кольцо, обеспечивает герметичное уплотнение между несущим участком 46 и наружной периферийной стенкой 26 или патрубком 44 для датчика.

Посредством контактирующего с проточным пространством участка 50, заходящего в проточное пространство 36 для теплопередающей среды, датчик 40 проходит через проточное пространство 36 для теплопередающей среды и закреплён в направлении продольной центральной оси L на наружной стороне внутренней периферийной стенки 32 внутренней стенки 30. Таким образом датчик 40 находится в тепловом взаимодействии с внутренней стенкой 30 и может предоставлять информацию о ее температуре. Следовательно датчик 40 может работать, в частности, в качестве датчика перегрева, или из полученной от датчика 40 информации можно делать вывод о наличии опасности перегрева внутренней стенки 30.

Для удержания датчика 40 в его опирающемся на внутреннюю стенку 3 положении предусмотрен обозначенный в целом позицией 52 механизм предварительного натяжения. Механизм 52 предварительного натяжения выполнен, например, в виде пластинчатой пружины из листового металла или пружинной стали или тому подобного и имеет фиксирующий участок 54 и участок 56 приложения нагрузки. Своим фиксирующим участком 54 механизм 52 предварительного натяжения закреплён на наружном корпусе 58, видимом на фиг. 3. Наружный корпус 8 выполнен преимущественно из синтетического материала и может крепиться множеством фиксирующих накладок 60 на обогревателе 10 транспортного средства, в частности, на участке теплообменного аппарата 22, перекрывая его в отдельных местах

На своём фиксирующем участке 54 изображенный на фиг. 2 механизм 52 предварительного натяжения имеет фиксирующее отверстие 62. По внутреннему периметру фиксирующего отверстия внутрь заходит множество зацепляющих выступов 64. В сочетании с фиксирующим отверстием 62 на наружном корпусе 58 предусмотрен сужающийся, например, на конус фиксирующий выступ 66. Механизм 52 предварительного натяжения надвинут своим фиксирующим отверстием 62 на фиксирующий выступ 66. При этом зацепляющие выступы 64 незначительно деформируются встречно направлению надвигания и воздействуют таким образом при предварительном натяжении на наружную поверхность фиксирующего выступа 66. Так как наружный корпус 58 выполнен из синтетического материала, то зацепляющие выступы 64, образующие интегральный компонент механизма 52 предварительного натяжения, могут врезаться в материал фиксирующего выступа 66 и обеспечивать таким образом устойчивую фиксацию механизма 52 предварительного натяжения на наружном корпусе 58. Для предупреждения поворота механизма 52 предварительного натяжения вокруг фиксирующего выступа 66 и задания определённого положения на наружном корпусе 58, в сочетании с механизмом 52 предварительного натяжения на расстоянии от фиксирующего выступа 66 могут быть предусмотрены выступы 68, 70 для фиксации от поворота, которые при правильном позиционировании механизма 52 предварительного натяжения установлены по обеим сторонам последнего и предотвращают таким образом вращение или поворачивание механизма 52 предварительного натяжения.

На своём участке 56 приложения нагрузки механизм 52 предварительного натяжения выполнен U-образным. Посредством первой U-образной лапки 72, образующей в своём продолжении фиксирующий участок 54, механизм 52 предварительного натяжения опирается на образованный на наружном корпусе 52 опорный участок 74. Опорный участок 74 для механизма предварительного натяжения образует опорную поверхность 76, являющуюся по существу ортогональной к продольной центральной оси L датчика 40 температуры или установочному отверстию 42 для датчика, к которой плоско примыкает первая U-образная лапка, являющаяся на этом участке по существу ровной, т. е. без изгиба.

Своей второй U-образной лапкой 78 механизм 52 предварительного натяжения прилагает нагрузку к несущему участку 46 датчика 40. Вторая U-образная лапка 78 может быть выпукло изогнута в сторону несущего участка 46, в результате чего она прилагает нагрузку к несущему участку 46 в его центральной части по существу в ориентированном в направлении продольной центральной оси L направлении приложения нагрузки. Участок, на котором вторая U-образная лапка 78 прилагает нагрузку к несущему участку 46 датчика 40, располагается напротив опорного участка 74 механизма предварительного натяжения, в результате чего при креплении участка 56 приложения нагрузки на наружном корпусе 58 на механизме 52 предварительного натяжения по существу не возникает опрокидывающего момента и таким образом фиксирующий участок 54 по существу не испытывает воздействия силы, возникающей вследствие предварительного натяжения датчика 40.

Для того, чтобы можно было проверить в отношении размещённого на обогревателе 10 наружного корпуса 58, что механизм 52 предварительного натяжения предусмотрен и находится в правильном положении, в наружном корпусе 52, на опорном участке 74 механизма предварительного натяжения, может быть выполнено отверстие 80, через которое визуально может наблюдаться механизм 52 предварительного натяжения.

Альтернативный вариант выполнения механизма 52 предварительного натяжения представлен на фиг. 4. В показанном на фиг. 4 варианте выполнения фиксирующее отверстие 62 выполнено в виде замочной скважины. Фиксирующий выступ 66 наружного корпуса 58 имеет форму гриба или участок поднутрения. Для широкого участка 82 фиксирующего отверстия 62 выбраны такие размеры, чтобы головка 84 фиксирующего выступа 66 могла заходить в фиксирующее отверстие 62. Если это произошло, то механизм 52 предварительного натяжения может сместиться в своем продольном направлении, в результате чего фиксирующий выступ 66 заходит в узкую область 86 фиксирующего отверстия 62 и таким образом механизм 52 предварительного натяжения производит зацепление своей головкой 84 выступа. Предусмотренные на наружном корпусе выступы 68, 70 для фиксации от поворота обеспечивают в свою очередь определенное положение и предотвращают поворачивание механизма 52 предварительного натяжения вокруг фиксирующего выступа 66. Для стопорения в продольном направлении механизма 52 предварительного натяжения поднутрение, выполненное, например, на фиксирующем выступе 66 в виде канавки, может иметь такие размеры, чтобы при заходе фиксирующего выступа 66 в узкую область 86 головка 84 выступа зажимала фиксирующий участок 54 механизма 52 предварительного натяжения.

Благодаря варианту выполнения механизма 52 предварительного натяжения согласно изобретению становится возможным, с одной стороны, предотвратить нагрузку на тот участок, на котором он зафиксирован по отношению к наружному корпусу 58, и, с другой стороны, обеспечить определенное положение датчика 40. Таким образом, датчик 40 может смещаться в установочном отверстии 42 вследствие теплового расширения или деформации внутренней стенки 30, так как в целом наружная стенка 24 менее сильно термически нагружена и в этом отношении меньше подвержена тепловой деформации. Это, в частности, важно, потому что датчик 40, как правило, находится на том же участке в тепловом взаимодействии с внутренней стенкой 30, на котором она особенно сильно нагружена термически. Это – тот участок, на котором внутренняя периферийная стенка 32 примыкает к внутренней донной стенке 34, то есть тот участок внутренней периферийной стенки 32, на котором сравнительно горячий отходящий газ выходит из жаровой трубы 14 и воздействует на внутреннюю поверхность внутренней стенки 30.

Изобретение относится к теплообменным аппаратам обогревателей транспортных средств. Теплообменный аппарат содержит корпус (16) с наружной (24) и внутренней (30) стенками. Наружная (24) и внутренняя (30) стенки охватывают проходимое теплопередающей средой (М) проточное пространство (36) для теплопередающей среды. В наружной стенке (24) выполнено по меньшей мере одно установочное отверстие (42) для датчика. Датчик (40) установлен по меньшей мере в одном установочном отверстии (42) герметично, подвижно, с возможностью контакта с проточным пространством (36) для теплопередающей среды посредством участка (50) для контакта с проточным пространством и опирающимся на внутреннюю стенку. Датчику (40) придан механизм (52) предварительного натяжения для придания ему нагрузки при опоре на внутреннюю стенку (30). Механизм (52) предварительного натяжения закреплен на участке (54) фиксации относительно наружного корпуса (58), охватывающего теплообменный аппарат (22) по меньшей мере на отдельных участках, и прилагает нагрузку на участке (56) приложения нагрузки к датчику (40) для крепления на внутренней стенке (30). Достигается простой и надежный способ позиционирования датчика, входящего в контакт с проточным пространством для теплопередающей среды. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Теплообменный аппарат, в частности, для топливного обогревателя транспортного средства, содержащий корпус (16) с наружной (24) и внутренней (30) стенками, причем наружная (24) и внутренняя (30) стенки ограничивают проходимое теплопередающей средой (М) проточное пространство (36), в наружной стенке (24) выполнено по меньшей мере одно установочное отверстие (42) для датчика, причем датчик (40) установлен по меньшей мере в одном установочном отверстии (42) герметично, подвижно, с возможностью контакта с проточным пространством (36) для теплопередающей среды посредством участка (50) для контакта с проточным пространством и опирающимся на внутреннюю стенку, при этом датчику (40) придан механизм (52) предварительного натяжения для придания ему нагрузки при опоре на внутреннюю стенку (30), при этом механизм (52) предварительного натяжения закреплен на участке (54) фиксации относительно наружного корпуса (58), охватывающего теплообменный аппарат (22) по меньшей мере на отдельных участках, и прилагает нагрузку на участке (56) приложения нагрузки к датчику (40) для крепления на внутренней стенке (30).

2. Теплообменный аппарат по п. 1, отличающийся тем, что механизм (52) предварительного натяжения закреплён на своем участке (56) приложения нагрузки относительно датчика (40) и на наружном корпусе (58) предусмотрен опорный участок (74) для механизма предварительного натяжения¸ расположенный напротив установочного отверстия (42) для датчика.

3. Теплообменный аппарат по п. 2, отличающийся тем, что на опорном участке (74) для механизма предварительного натяжения на наружном корпусе (58) выполнено отверстие (80).

4. Теплообменный аппарат по п. 2 или 3, отличающийся тем, что механизм (52) предварительного натяжения выполнен на своем участке (56) приложения нагрузки U-образным и закреплён с помощью первой U-образной лапки (72) относительно опорного участка (74) механизма предварительного натяжения и с помощью второй U-образной лапки (78) – относительно датчика (40).

5. Теплообменный аппарат по любому из пп. 2-4, отличающийся тем, что на опорном участке (74) для механизма предварительного натяжения предусмотрена по существу ортогональная к продольной центральной оси (L) датчика (40) или/и установочному для датчика отверстию (42) опорная поверхность (76) для крепления участка (56) приложения нагрузки механизмом (52) предварительного натяжения.

6. Теплообменный аппарат по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что наружный корпус (58) содержит фиксирующий выступ (66), направленный в сторону наружной стенки (34) и входящий в зацепление с фиксирующим отверстием (62) на фиксирующем участке (54).

7. Теплообменный аппарат по п. 6, отличающийся тем, что по внутреннему периметру фиксирующего отверстия (62) предусмотрено множество зацепляющих выступов (64), воздействующих на наружную периферийную поверхность фиксирующего выступа (66).

8. Теплообменный аппарат по п. 7, отличающийся тем, что фиксирующий выступ (66) выполнен сужающимся, предпочтительно на конус, в направлении к наружной стенке (24).

9. Теплообменный аппарат по п. 6, отличающийся тем, что фиксирующее отверстие (62) выполнено в виде замочной скважины и что фиксирующий выступ (66) имеет головку (84), перекрывающую узкий участок (86) фиксирующего отверстия (62).

10. Теплообменный аппарат по любому из пп. 6-9, отличающийся тем, что на наружном корпусе (58) предусмотрено приспособление для фиксации от поворота, удерживающее механизм (52) предварительного натяжения от поворота вокруг фиксирующего выступа (66), предпочтительно с помощью по меньшей мере одного выступа (68, 70) для фиксации от поворота, направленного в сторону наружной стенки (24).

11. Теплообменный аппарат по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что механизм (52) предварительного натяжения выполнен в виде пластинчатой пружины, причем предпочтительно на концевом участке механизма (52) предварительного натяжения предусмотрен фиксирующий участок (54) и на другом концевом участке механизма (52) предварительного натяжения - участок (56) приложения нагрузки, или/и что наружный корпус (58) выполнен из синтетического материала, или/и что датчик (40) представляет собой датчик температуры.

12. Топливный обогреватель транспортного средства, содержащий область (12) горения и теплообменный аппарат (22) по любому из пп. 1-11.