ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БЛОК ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА
THERMAL POWER UNIT FOR VEHICLE

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к системам отопления в салонах транспортных средств всех типов: наземных, надводных, подводных и воздушных, приводимых в движении двигателями внутреннего сгорания (д.в.с.) всех типов, работающих на жидком и/или газообразном топливе, с жидкостным или воздушным охлаждением, с числом цилиндров минимум два, двух и четырехтактные.
В настоящее время отопление салона и других закрытых объемов, например рефрижераторов, обеспечивается воздухом, подогретым в радиаторе отопителя, который включен в систему охлаждения д.в.с. параллельно основному радиатору. Наружный воздух или воздух из салона, поступающий к радиатору отопителя, нагревается промежуточным теплоносителем, которым является охлаждающая жидкость, находящаяся в рубашке охлаждения д.в.с, нагреваемая в свою очередь теплом газов, получаемых от сгорания топлива внутри цилиндров д.в.с, до температуры не более +95°С. Однако при достижении низких температур наружного воздуха порядка с -30°С до -60°С и ниже описанный отопитель не справляется с поставленной задачей, и поэтому на сегодняшний день создание эффективных отопителей, работающих, кроме обычных, и в суровых условиях при очень низких температурах наружного воздуха от -30°С до -60°С и ниже (Арктика, Антарктика), является актуальной проблемой.
Известно устройство для системы отопления и вентиляции салона транспортного средства, защищенное патентом РФ №2178744, кл. В60Н 1/12, опубл. 27.01.2002 г. Устройство содержит вентиляторную установку и кожух отопителя, в котором последовательно расположены рабочая заслонка управления отопителем корытообразной формы с вынесенной осью вращения, теплообменник и камера смешивания воздуха, имеющая выходы к воздуховоду. На рабочей заслонке управления отопителем расположено вертикальное ребро-турбулизатор, благодаря которому обеспечивает срыв потока воздуха, создающий турбулизацию. При этом вентиляторная установка распологается сбоку от кожуха отопителя, а ребро-турбулизатор - в строго противоположной стороне от вентиляторной установки.
Недостатком этого устройства является недостаточная температура жидкого теплоносителя, не обеспечивающая отопление салона при низких температурах.
Известен отопитель салона транспортного средства, описанный в патенте РФ №2128118, кл. В60Н 1/18, опубл.27.03.1999 г.
Отопитель содержит теплоизолированный теплообменник, имеющий две цилиндрические концентрично установленные обечайки. Теплообменник сообщен с выходом выхлопных газов из двигателя транспортного средства. Полость теплообменника соединена с расширительным баком и теплонагревательным элементом с образованием циркуляционного контура, содержащего жидкий теплоноситель. Нижняя часть полости между обечайками теплообменника, заполненная жидким теплоносителем, сообщена через запорно-регулирующую арматуру с источником сжатого воздуха. Теплообменник установлен непосредственно на выходе выхлопных газов из двигателя. Внутренняя обечайка теплообменника представляет собой часть газоотвода, а часть трубопроводов отопителя, соединенная с теплообменником и находящаяся за пределами салона транспортного средства, теплоизолирована.
Недостатком этого отопителя является недостаточная температура жидкого теплоносителя, не обеспечивающая отопление салона при низких температурах.
Известно отопительное устройство транспортного средства, описанное в патенте на полезную модель №14893, кл. В60Н 1/18, опубл. 10.09.2000 г., содержащее глушитель двигателя внутреннего сгорания, цилиндрический корпус которого снабжен впускным и выпускным патрубками, центральную трубу, обечайку, охватывающую центральную трубу и образующую внутреннюю и внешнюю по отношению к центральной трубе полости, первичный теплообменник, установленный во внешней полости концентрично центральной трубе и служащий для прохождения жидкого теплоносителя, поступающего посредством входного и выходного трубопроводов во вторичный теплообменник, размещенный в обогреваемом салоне транспортного средства.
Недостатком этого устройства является недостаточная температура жидкого теплоносителя, не обеспечивающая отопление салона при низких температурах.
Наиболее близкой к заявляемому решению по технической сущности и достигаемому результату, выбранной в качестве прототипа, является система отопления кабины транспортного средства, описанная в А.С. СССР №1199672, кл. В60Н 1/18, опубл. 23.12.1985 г.
Система содержит автономный источник тепла, выполненный в виде камеры сгорания, газовоздушный теплообменник и теплообменник нагрева рабочей среды двигателя внутреннего сгорания, сообщенный с камерой сгорания. Вход для теплоносителя газовоздушного теплообменника подключен к каналу выхлопных газов теплообменника нагрева рабочей среды двигателя.
Недостатком этой системы является неэффективное использование тепловой энергии отработавших газов, поскольку не полностью используется тепловая энергия отработавших газов из д.в.с, имеющих температуру 1000°С и более.
Задача, решаемая предлагаемым изобретением, - создание теплового энергетического блока для транспортного средства, работающего только от д.в.с.
Технический результат от использования изобретения заключается в повышении эффективности использования тепловой энергии отработавших газов.
Указанный результат достигается тем, что тепловой энергетический блок для транспортного средства, содержащий воздуховоды и приемные трубы, выполнен в виде газовоздушного теплообменника, с одной стороны подсоединенного непосредственно к двигателю внутреннего сгорания транспортного средства, а с другой стороны к системе выпуска отработавших газов, при этом в корпусе газовоздушного теплообменника установлены приемные трубы, снабженные турбулизаторами, подсоединенные к каналам выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания, а между приемными трубами установлены перегородки для создания противотока движения нагреваемого воздуха движению выхлопных газов.
Изобретение иллюстрируется  чертежами, на которых изображено:
фиг. 1 - схема блока;
фиг. 2 - схема блока в разрезе.
Тепловой энергетический блок для транспортного средства (ТЭБ) выполнен в виде газовоздушного теплообменника и состоит из корпуса 1, имеющего входной 2 и выходной 3 патрубки, и приемных труб 4 с фланцами 5. В корпусе 1 установлены перегородки 6 для создания противотока движения нагреваемого воздуха движению выхлопных газов. На приемных трубах 4 жестко закреплены турбулизаторы 7. Входной 2 и выходной 3 патрубки соединены с воздуховодами 8, 9 соответственно, которые соединены в свою очередь с салоном транспортного средства. Приемные трубы 4 на выходе из корпуса 1 соединены с системой 10 выпуска отработавших газов. На корпусе 1 и приемных трубах 4, выходящих за пределы корпуса 1, может быть установлена теплоизоляция 11.
ТЭБ работает следующим образом. После запуска двигателя внутреннего сгорания раскаленные выхлопные газы с температурой свыше +1000°С по выпускным каналам головки блока цилиндров д.в.с. сразу же попадают в приемные трубы 4 и через некоторое время нагревают их до температуры +700°С. Одновременно с запуском д.в.с. транспортного средства вентилятором (на фиг. не показан) принудительно в ТЭБ из салона транспортного средства подается воздух для нагрева через воздуховод 8. Пройдя межтрубное пространство, нагретые до +700°С приемные трубы 4, снабженные турбулизаторами 7, перегородки 6, воздух нагревается до температуры свыше +100°С и через выходной патрубок 3 по воздуховоду 9 поступает обратно в салон. Турбулизаторы 7 необходимы для создания турбулентного движения нагреваемого воздуха и увеличения площади теплоотдачи. Перегородки 6 установлены для создания противотока движения нагреваемого воздуха движению горячих выхлопных газов.
В суровых условиях возможно применение теплоизоляции 11 снаружи как корпуса 1, так и наружных поверхностей приемных труб 4, выходящих за пределы корпуса 1.
Корпус, турбулизаторы, перегородки, приемные трубы, фланцы могут быть изготовлены из сталей.
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет довести температуру нагреваемого воздуха на выходе из ТЭБ до температуры выше +100°С за счет высокой температуры отработавших газов, увеличения площади теплоотдачи, создания турбулентного движения нагреваемого воздуха и противотока движения нагреваемого воздуха движению теплоносителя.
Предлагаемое устройство является экологически абсолютно чистым отопителем, т.к. при его эксплуатации не используются ядовитые антифризы и топливо для нагрева воздуха.
Кроме того, предлагаемое устройство отлично вписывается в существующие конструкции выпускаемых транспортных средств - практически без переделок этих конструкций, используя существующую систему воздуховодов. ТЭБ можно устанавливать на ранее выпущенные транспортные средства.
В предлагаемой конструкции отсутствуют цветные металлы, припои, сокращаются трассы водяных шлангов, узлов и т.п. Трудоемкость изготовления и монтажа предлагаемого устройства ниже, чем у аналогов.
ТЭБ является дополнительным глушителем, является охладителем отработавших газов, тем самым снижается инфракрасное излучение.
ТЭБ выполняет функцию стерилизатора нагреваемого воздуха, т.к. большинство болезнетворных микробов, находящихся в воздухе, проходя через ТЭБ, соприкасаются с очень горячей поверхностью приемных труб с температурой порядка +700°С и погибают.
ТЭБ не имеет быстро изнашивающихся узлов и деталей, которые изготавливаются из сталей, что позволяет 100% их утилизировать.