ОТОПИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ САЛОНА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к устройствам для тепловлажностной обработки воздуха в салоне автомобиля и может быть использовано в кабинах водителей автобусов.
Отопление автомобильных транспортных средств осуществляется жидкостной системой отопления, использующей тепло системы охлаждения двигателя и дизельного жидкостного подогревателя.
Известна отопительная установка кабины водителя автобуса марки ЛиА3-5256 (Автобус ЛиА3-5256 и его модификации. Руководство по эксплуатации. М.: Атласы автомобилей, 2001. - 512 с.), состоящая из корпуса, в котором установлены два осевых вентилятора, радиатор, механизмы регулирования поступления воздуха в отопитель снаружи или изнутри автобуса, механизм регулирования для подачи части нагретого воздуха в зону ног водителя или в нижнюю часть кабины.
Недостатком данной отопительной установки является недостаточная теплоотдача радиатора отопителя для обогрева кабины и быстрой оттайки ветрового стекла. Для обеспечения передачи необходимого количества тепла под сиденьем водителя установлен дополнительный салонный отопитель, содержащий радиатор и два осевых вентилятора, что увеличивает затраты на изготовление и установку системы отопления кабины. Недостатком является и то, что подача всего потока нагретого воздуха или большей его части в зону ног водителя не возможна, так как отверстия выпускных патрубков для подачи воздуха на ветровое стекло не перекрываются заслонкой.
Известно отопительно-вентиляционное устройство салона транспортного средства (а.с. SU №1136971, МПК В60Н 1/00, опубл. 30.01.89), содержащее камеру с установленными в ней вентилятором и теплообменником отопителя, воздухораспределитель, установленный на выходе из корпуса вентилятора, включающий патрубок к соплам для обдува ветрового стекла, патрубок к центральному дефлектору салона, воздуховод подачи воздуха к ногам водителя и переднего пассажира и две взаимосвязанные поворотные заслонки.
Недостатком известного технического решения являются: недостаточная теплоотдача радиатора отопителя для обогрева кабины водителя и оттайки ветрового стекла, например, автобуса.
В качестве прототипа принята конструкция фронтального отопителя ЗАО «Белробот» А2-21.243.252.314 для кабины водителя автобусов марки НефА3 (Отопитель автомобильный мод. А2-21.243.252.314. Паспорт А2-01Н.000.000 ПС.[Электронный ресурс]: Отопитель автомобильный - Режим доступа: http://www.trakbus.ru/ruk/otopitel.html, свободный. Загл. с экрана.). Отопитель состоит из корпуса, в котором имеются нагревательный и вентиляторный блоки. В нагревательный блок входит блок из двух радиаторов, соединенных последовательно по ходу жидкого теплоносителя. На корпусе нагревательного блока выполнены четыре выпускных воздушных патрубка для обдува ветрового стекла и один патрубок для подачи нагретого воздуха в зону ног водителя. В вентиляторный блок входит два радиальных вентилятора, блок резисторов, механизм регулировки забора воздуха заслонкой, управляющей режимами забора воздуха: снаружи или изнутри кабины, фильтр очистки воздуха.
Причиной препятствующей достижению технического результата является недостаточная теплоотдача блока радиаторов, так как вентиляторный блок установлен перед блоком радиаторов и воздух, выходящий из полостей нагнетания вентиляторного блока, неравномерно обдувает теплообменные поверхности блока радиаторов.
Другим недостатком данного технического решения является то, что в конструкции отопителя отсутствует механизм регулирования, обеспечивающий подачу всего объема нагретого воздуха или большей его части в нижнюю часть кабины, например, в зону рабочего места водителя и на обдув проема входной двери кабины.
Задачей заявляемой полезной модели являются создание компактного отопительного устройства, повышающего эффективность обогрева салона транспортного средства. Технический результат заключается в повышении эффективности обогрева салона и оттайки ветрового стекла транспортного средства за счет обеспечения более эффективной теплоотдачи блока радиаторов и обеспечении регулировки подачи нагретого воздуха на ветровое стекло и/или к ногам водителя, дефлекторам обдува бокового остекления входного проема салона.
Поставленный технический результат достигается в отопительном устройстве для салона транспортного средства, состоящим из корпуса, в котором установлены блок из двух радиаторов, подключенных последовательно по ходу жидкого теплоносителя, вентиляторный блок, механизм регулировки забора воздуха с заслонкой, фильтр очистки воздуха, выпускные патрубки подачи воздуха, дополнительно содержится блок воздухораспределения, входная полость которого соединена с полостями нагнетания вентиляторного блока, при этом вентиляторный блок установлен на выходе нагретого воздуха из блока радиаторов, при этом заслонка блока воздухораспределения установлена в двух крайних положениях с возможностью перекрытия отверстий выпускных патрубков подачи нагретого воздуха, при этом для подачи нагретого воздуха на ветровое стекло заслонка устанавливается в крайнем нижнем положении, а для подачи нагретого воздуха к ногам водителя и дефлекторам обдува бокового остекления входного проема салона - в крайнем верхнем положении, а также - в промежуточном положении с возможностью одновременной подачи нагретого воздуха на ветровое стекло, к ногам водителя и дефлекторам обдува бокового остекления входного проема салона, причем отношение суммарной площади наружной поверхности теплообмена каждого радиатора, входящего в блок радиаторов к суммарной площади проходного сечения трубок остова каждого радиатора подчинено зависимости:
m
1500≤/S/S≤1700
2
где S - суммарная площадь наружной поверхности теплообмена каждого радиатора, входящего в блок радиаторов, м;
m
2
S - суммарная площадь проходного сечения трубок остова каждого радиатора, м;
В заявляемом отопительном устройстве выпускные отверстия вентиляторного блока расположены горизонтально относительно оси вращения крыльчаток вентиляторного блока для подачи воздуха в блок воздухораспределения.
Повышение эффективности обогрева салона транспортного средства обеспечивается:
Во-первых, применением в корпусе отопительного устройства блока из двух радиаторов с отношением суммарной площади наружной поверхности теплообмена каждого радиатора, входящего в блок радиаторов к суммарной площади проходного сечения трубок остова каждого радиатора, которое подчинено зависимости:
m
1500≤S/S≤1700,
2
где $ - суммарная площадь наружной поверхности теплообмена каждого радиатора, входящего в блок радиаторов, м;
m
2
S; - суммарная площадь проходного сечения трубок остова каждого радиатора, м.
m
2
2
3
3
2
2
При установке блока из двух радиаторов, подключенных последовательно по ходу жидкого теплоносителя, с суммарной площадью S проходного сечения трубок остова каждого радиатора от 0,0016 м до 0,0025 м обеспечивается гидравлическое сопротивление, блока радиаторов от 10 до 15 кПа. При таком гидравлическом сопротивлении в контуре системы отопления создается благоприятный гидравлический режим для затекания потребного для отопления кабины потока жидкого теплоносителя (для отопления кабины водителя автобуса объемом от 4 до 7 м требуется расход от 1,5 до 2 м/ч), при протекании которого через трубки остова блока радиаторов обеспечивается теплоотдача от 17 до 20 кВт за счет суммарной площади S наружной поверхности теплообмена от 2,5 м до 4,3 м каждого радиатора, входящего в блок радиаторов. Благодаря создаваемому турбулентному потоку жидкого теплоносителя исключается образование воздушных пробок в блоке радиаторов.
Во-вторых, установкой вентиляторного блока на выходе нагретого воздуха из блока радиаторов. При установке вентиляторного блока на выходе нагретого воздуха из блока радиаторов обеспечивается более высокая теплоотдача от теплообменных поверхностей блока радиаторов к воздуху, чем при установке вентиляторного блока перед блоком радиаторов. При вытягивании вентиляторным блоком воздуха из блока радиаторов его теплообменная поверхность более равномерно омывается воздушным потоком.
В-третьих, наличием блока воздухораспределения, входная полость которого соединена с полостями нагнетания вентиляторного блока. Блок воздухораспределения обеспечивает оптимальное распределение тепловых потоков в салоне. Направление нагретого воздуха на ветровое стекло обеспечивается установкой заслонки блока воздухораспределения в крайнем нижнем положении с перекрытием отверстий выпускных патрубков подачи воздуха к ногам водителя и дефлекторам обдува бокового остекления входного проема салона, подача нагретого воздуха к ногам водителя и дефлекторам обдува бокового остекления входного проема салона - установкой заслонки в крайнем верхнем положении с перекрытием отверстий выпускных патрубков подачи воздуха на ветровое стекло. Возможен режим одновременной подачи нагретого воздуха, как на ветровое стекло, так и к ногам водителя и дефлекторам обдува бокового остекления входного проема салона путем установки заслонки в промежуточное положение.
Благодаря тому, что полости нагнетания вентиляторного блока расположены горизонтально относительно оси вращения крыльчаток вентиляторного блока, поток воздуха в корпусе вентиляторного блока поворачивается из вертикального в горизонтальное направление и поступает в расположенный сбоку блок воздухораспределения, что обеспечивает компактность отопительного устройства.
На фиг.1 изображено профильное сечение отопительного устройства для салона транспортного средства.
На фиг.2 показано отопительное устройство в трехмерной проекции.
На фиг.3 показано продольное сечение отопительного устройства в трехмерной проекции.
Отопительное устройство для салона транспортного средства (фиг.1, 2, 3) состоит из корпуса 1 и блока воздухораспределения 2. В корпусе 1 установлены блок из двух радиаторов 3, подключенных последовательно по ходу жидкого теплоносителя, вентиляторный блок 4, механизм 5 регулировки забора воздуха в котором установлена заслонка 6 с электроприводом 7, фильтр 8 очистки воздуха, выпускные патрубки подачи воздуха 9, 10. Заслонка 6 механизма 5 регулировки забора воздуха может иметь положения 11 и 12. Входная полость 13 блока воздухораспределения 2, сообщается с полостями нагнетания 14 вентиляторного блока 4. Вентиляторный блок 4 установлен на выходе нагретого воздуха из блока радиаторов 3. Блок воздухораспределения 2 содержит заслонку 15 с электроприводом 16. Заслонка 15 может иметь положения 17 и 18. Корпус 1 отопительного устройства содержит входное отверстие 19 забора воздуха снаружи транспортного средства и входное отверстие 20 забора воздуха из кабины. Вентиляторный блок 4 с левого и правого боков содержит полости всасывания 21 нагретого воздуха из блока радиаторов 3.
Отношение суммарной площади наружной поверхности теплообмена каждого радиатора, входящего в блок радиаторов 3 к суммарной площади проходного сечения трубок " остова каждого радиатора подчинено зависимости:
m
150≤S/S≤1700
2
где S - суммарная площадь наружной поверхности теплообмена каждого радиатора, входящего в блок радиаторов, м;
m
2
S суммарная площадь проходного сечения трубок остова каждого радиатора, м.
Отопительное устройство работает следующим образом.
В холодное время года для отопления кабины с помощью потенциометра блока управления (не показан) отопительного устройства открывают дросселирующий клапан (не показан) для подачи горячего жидкого теплоносителя в блок радиаторов 3 из системы охлаждения двигателя транспортного средства. Запускают центробежный вентиляторный блок 4, который втягивает воздух в отопительное устройство. При установке заслонки 6 механизма 5 регулировки забора воздуха в крайнее левое положение перекрывается входное отверстие 19 забора воздуха снаружи транспортного средства, и воздух втягивается через входное отверстие 20 из кабины для ее быстрого прогрева. Заслонку механизма 5 регулировки забора воздуха с помощью электропривода 7 можно установить в положение 11. В этом случае перекрывается входное отверстие 20 забора воздуха из кабины и воздух через входное отверстие 19 поступает с наружи транспортного средства, например, при потребности удалить конденсат на ветровом стекле и освежить воздух в кабине. Заслонка механизма 5 регулировки забора воздуха может быть установлена также в каком-либо промежуточном положении, например 12. Тогда одновременно открыты входные отверстия 19, 0 забора воздуха и воздух поступает как снаружи, так и изнутри кабины, смешиваясь в желаемой водителем пропорции.
Вентиляторный блок 4 протягивает приточный воздух через фильтр 8 очистки воздуха от пыли и блок радиаторов 3, где нагревается от горячего жидкого теплоносителя из системы охлаждения двигателя. Нагретый воздух затягивается из блока радиаторов 3 в полости всасывания 21 вентиляторного блока 4, полости нагнетания 14 которого расположены горизонтально относительно оси вращения вала вентиляторного блока 4. Таким образом, поток воздуха в корпусе вентиляторного блока 4 поворачивается на 90° из вертикального в горизонтальное положение и подается во входную полость 13 блока воздухораспределения 2. При установке с помощью электропривода 16 заслонки 15 в крайнее нижнее положение 17 с перекрытием отверстий выпускных патрубков 9 подачи воздуха нагретый поток воздуха направляется через верхние патрубки подачи воздуха 10 на обдув ветрового стекла. При установке заслонки 15 в крайнее верхнее положение с перекрытием отверстий выпускных патрубков 10 подачи воздуха нагретый поток воздуха направляется через выпускные патрубки 9 подачи воздуха в нижнюю часть кабины (к ногам водителя и дефлекторам обдува входного проема салона). Заслонка 15 может быть установлена также в каком-либо промежуточном положении, например в положение 18. Тогда нагретый воздух одновременно подается через выпускные патрубки 9, 10 подачи воздуха к ногам водителя, дефлекторам обдува входного проема салона и на ветровое стекло, разделяясь в желаемой водителем пропорции.
Экспериментальные данные по испытанию заявляемого отопительного устройства на лабораторном стенде и в условиях кабины водителя автобуса доказывают его промышленную применимость.
3
Так, например, при испытании экспериментального образца заявляемого отопительного устройства гидравлическое сопротивление блока радиаторов, подключенных последовательно по ходу жидкого теплоносителя, составило 15 кПа при расходе жидкого теплоносителя (антифриза) 2 м/ч. Отопительное устройство во время испытаний в кабине водителя автобуса через 20 минут после начала движения поддерживает температуру воздуха 22°С при температуре наружного воздуха минус 15°С, при этом обеспечивает быструю оттайку ветрового стекла от замершего конденсата, равномерно делит поток нагретого воздуха на части при установке заслонки в промежуточном положении 18 и подает поток на ветровое стекло и в нижнюю часть кабины.
m
Таким образом, предложенное отопительное, устройство обеспечивает повышение эффективности обогрева салона и оттайки ветрового стекла транспортного средства за счет более высокой теплоотдачи от радиатора благодаря применению в отопительном устройстве блока из двух радиаторов 3 с отношением суммарной площади ^ наружной поверхности теплообмена каждого радиатора, входящего в блок радиаторов к суммарной площади S проходного сечения трубок остова каждого радиатора: 1500≤S/S≤1700 и установки вентиляторного блока 4 на выходе нагретого воздуха из блока радиаторов 3. Наличие блока воздухораспределения 2 также позволяет повысить эффективности обогрева салона и оттайки ветрового стекла за счет оптимального распределения тепловых потоков в салоне.