УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВОЗДУШНОГО ОБОГРЕВА Советский патент 1973 года по МПК F26B23/02 F02N17/00 

1

Изобретение относится к общему машиностроению, в частности к устройствам по подогреву двигателей автомобилей горячим воздухом перед запуском в холодное время года при их безгаражном содержа-вии.

Известны устройства для воздушного обогрева, например, автомобильных двигателей, содержащие воздуховод с установленным в нем вентилятором подачи воздуха в камеру сгорания, на выходе из которой, размещен теплообменник.

Однако в устройствах такого типа происходит большая (Потеря тепла, полученного при горении топливовоздушиой смеси из-за непродолжительного контактирования пламени и продуктов горения с поверхностями теплообменивающих элементов (наружу выбрасывается газовоздушная смесь с высокой температурой), а также незначительный съем тепла с поверхностей теплообменника полезным теплоносителем из-за непродолжительного контакта его с поверхностями теплосъема. Кроме того, устройства имеют низкий к.п.д. по отношению к израсходованному топливу: незначительное количество тепловой энергии, образующейся от сгорания топлива, переходит к полезному теплоносителю. Использование в устройстве с одной горелкой двух вентиляторов влечет за собой большой расход электроэнергии на единицу полученного теплй. Устройство очень громоздко и имеет малую эффективность использования при подогреве двигателей большого числа автомобилей.

Цель изобретения - повышение к.п.д., снижение потерь тепла, полученного при сгорании топлива в устройстве, за счет повышения inoлезной теплосъемности с поверхности теплообменника путем увеличения продолжительности контактирования продуктов горения и нагреваемого воздуха с поверхностями теплообменных элементов и создание конструкции теплообменника, одновременно являюш,егося аккумулятором тепловой энергии, служащим для продолжения съема с его поверхности тепла при прекращении горения топлива в камере; применение одного вештилятора для обеспечения эффективной работы всего устройства с двумя и тремя камерами сгорания по разным направлениям потока горячего воздуха, а

следовательно уменьщение расхода электроэнергии на единицу полученного тепла, а также создание компа ктного высокоэффективного устройства по подогреву двигателей перед запуском в холодное время года большого количества автомобилей, содержащихся на открытой стоянке.

Цель достигается тем, что теплообменник является продолжением камеры сгорания топливовоздушиой смеси и расположен по отношению к воздуховоду как труба в трубе по

всей его длине, чем обеспечивается максимальная отдача тепла от горения топливовоздушной смеси внутренней поверхности теплообменника и максимальный съем полезного тепла теплоносителем с наружной поверхности теплообменника за счет контактирования газовоздушной смеси горения и теплоносителя по .всей длине теплообменника и воздуховода.

Для обеспечения полного сгорания топлива в теплообменник дополнительно подают чистый воздух, вход которого в горящее пламя теплообменника производится в разных точках винтообразно, чем достигается хорошее перемешивание смеси и полное сгорание топлива в теплообменнике.

Для увеличения теплоемкости теплообменн ник выполнен из толстостенной трубы и имеет дополнительно вваренные в произвольном порядке по периметру и по длине теплообменника стержни, выступаюш,ие внутрь и наружу трубы теплообменника, которые служат для лучшего отбора тепла от горения смеси внутши теплообменника, увеличения аккумулирования тепловой энергии и передачи тепла своим:и наружными выступами теплоносителю.

Такая конструкция теплообменника позволяет использовать накопленное теплообменником тепло половину времени работы устройства, подавать горячий воздух на обогрев автомобилей при отключенной подаче топлива, т. е. при неработающей камере сгорания.

В указанном устройстве используется один осевой одноступенчатый вентилятор со встроенным электродвигателем, установленный, в одном из предл1агаемых вариантов, на углу V-образного стыка двух воздуховодов, который обеспечивает подачу воздуха в обе камеры сгорания и оба теплообменника для горения топлива, а также обеспечивает подачу теплоносителя по двум воздуховодам для одновременного подогрева двигателей большого числа автомобилей.

На фиг. 1 показано предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, вид в плане; на фиг. 3 - разрез по А-А на фиг. 2; на фиг. 4 - схема подачи топлива к форсункам; на фиг. 5 - конечная часть воздуховода при работе устройства с горением топлива, продольный разрез; на фиг. б - конечная часть воздуховода при работе устройства без горения топлива, продольный разрез; «а фиг. 7, 8 и 9 - варианты расположения воздуховодов устройства с одним вентилятором.

Разъемный воздуховод / предлагаемого устройства изготовлен из труб, в нем установлен вентилятор 2 подачи воздуха в камеру сгорания 3, на выходе из которой размещен теплообменник 4. Камера сгорания представляет собой известную камеру реактивного авиационного двигателя. Теплообменник выполнен в виде трубы и одним концом крепится к камере сгорания и воздуховоду, а по всей длине воздуховода центрируется вваренными радиальными стержнями 5, пропущенными внутрь теплообменника. Часть наружных выступов

стержней, являющихся опорой теплообменника, имеют загибы для лучшего скольжения при температурных смещениях.

Дл1Я компенсирования температурных удлинений теплообменник имеет разрез, стыки которого перекрыты компенсационной муфтой 6. Встречный поток воздуха, разность давлений и явление эжекции не дают возможности пламени и газам просочиться через зазоры муфты .в полость воздуховода.

Для обеспечения интенсивного и полного сгорания топлива между воздуховодом и камерой сгорания размещены по окружности трубопроводы 7 с разноудаленными от камеры концами, заведенными в теплообменник.

Воздуховод установлен ва опорных катках 8 и снабжен патрубками 9 выхода горячего воздуха на обогрев и заслонками W, 11 и 12, одна из которых размещена между вентилятором и камерой сгорания, вторая - в патрубках 9, а третья - на выходном конце теплообменника.

Схема подачи топлива к форсунке 13 камеры сгорания состоит из бака 14, насоса 15, получающего вращение от электродвигателя 16, фильтров /7 и 18, соответственно грубой и тонкой очистки, а также вентилей 19 и 20.

Работает устройство следующим образом.

Открываются заслонка 10 и вентили 19 и 20, подается напряжение на спираль, установленную в камере сгорания, включается электродвигатель 16 насоса 15 и топливо из бака 14 по системе трубопроводов через фильтры 17 и 18 очистки топлива поступает к форсунке 13. В .форсунке топливо воспламеняется от спирали, после чего включается вентилятор 2 и снимается напряжение со спирали.

Количество подаваемого топлива к форсункам регулируется путем возвратной циркуляции топлива вентилем 19.

Нагнетаемый вентилятором воздух разветвляется на два потока, часть его заходит в камеру сгорания 3, посредством направляющих пластин камеры приобретает вращательное движение, смешивается с распыленным форсункой горящим топливом, полное сгорание которого происходит в полости теплообменника.

Одновременно с этим нагнетаемый воздух по трубопроводам 7 винтообразно вдувается в горящее пламя, усиливая турбулентность смеои горящего топлива со свежим воздухом, чем обеспечивается полное, бездымное сгорание топлива в теплообменнике.

Пламя горения .и поток раскаленных газов, проходя по всей длине тепло.обменни1ка 4, отдает тепло его поверхности и стержням 5 и через открытую концевую заслонку 12 выбрасывается в атмосферу, имея незначительную температуру.

Большая часть потока нагнетаемого воздуха, минуя камеру сгорания 3 и трубопроводы 7, становится теплоносителем, который устремляется в воздуховод, контактируется с раскаленной поверхностью теплообменника 4 и

стержнями 5, проходит по всей длине воздуховода, нагревается .и через патрубки 9 при открытых заслонках 11 выходит на обогрев автомобилей.

При работе устройства в течение 15-20ж«ч теплообменник 4 по ;всей длине и стержне 5 сильно накаляются и дальнейшая подача топлива в камеру становится нецелесообразной. Поэтому выключается насос 15, закрываются вентили 20, « горение топлива прекращается. Закрывается и концевая заслонка 12.

В этом случае весь нагнетаемый вентилято:ром воздух становится полезным теплюносителем. Воздух с большим «апором и скоростью обдувает раскаленную наружную поверхность теплообменника 4 и наружные выступы стержней 5, снимая с этих поверхностей накопленное тепло, нагревается и также через цатрубки 9 идет на обогрев двигателей автомобилей еще в течение 15-20 мин при неработающей камере сгорания.

Одного такого цикла, включающего в себя 15-20 мин работы устройства с подачей т горением топлива и 15-20 мин работы без подачи и горения топлива, вполне достаточно для подогрева перед запуском двигателей авто.мобилей, находящихся на открытой стоянке при температуре окружающего воздуха -10- 15°С. При температуре окружающего воздуха -20°С и ниже требуется два таких цикла работы устройства.

По окончании работы устройства, его остановки, необходимо выключить насос 15, закрыть вентили 20, дать поработать несколько минут вентилятору для охлаждения теплообменника, после чего выключить вентилятор и закрыть заслонку 10.

Воздуховоды устройства могут быть выполнены в различных вариантах (см. фиг. 7-9). Это зависит от расположения стоянки автомобилей.

Воздуховоды могут быть наземными или подземными, иметь разную форму сечения и могут быть изготовлены из металла, кирпича, бетона и других материалов.

Предмет изобретения

Устройство для воздушного обогрева, например, автомобильных двигателей, содержащее воздуховод с установленным в нем вентилятором подачи воздуха в камеру сгорания, на выходе из которой размещен теплообменник, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности, теплообменник выполнен

в виде полого тела, например трубы, снабженного по всей длине выступающими внутрь и наружу радиальными стержнями, а между воздуховодом и камерой сгорания размещены по окружности трубо1Проводы с разноудаленными от камеры концами, заведенными в теплообменник.

Фиг

Фиг Б