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. Отопительное устройство для салона транспортного средства состоит 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. Новым является то, что отопительное устройство содержит 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 установлена 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 и к ногам водителя, дефлекторам обдува бокового остекления входного проема салона, причем отношение суммарной площади S наружной поверхности теплообмена каждого радиатора, входящего в блок радиаторов к суммарной площади S_m проходного сечения трубок остова каждого радиатора подчинено зависимости: 1500S/S_m1700. Техническим результатом является повышение эффективности обогрева салона за счет более эффективной теплоотдачи блока радиаторов и регулировки подачи нагретого воздуха на ветровое стекло и/или к ногам водителя, дефлекторам обдува бокового остекления входного проема салона.

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:

1500/S/S_m1700

где S - суммарная площадь наружной поверхности теплообмена каждого радиатора, входящего в блок радиаторов, м²;

S_m - суммарная площадь проходного сечения трубок остова каждого радиатора, м² ;

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:

1500S/S_m1700,

где $ - суммарная площадь наружной поверхности теплообмена каждого радиатора, входящего в блок радиаторов, м²;

S_m; - суммарная площадь проходного сечения трубок остова каждого радиатора, м² .

При установке блока из двух радиаторов, подключенных последовательно по ходу жидкого теплоносителя, с суммарной площадью S_m проходного сечения трубок остова каждого радиатора от 0,0016 м² до 0,0025 м² 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 м³ требуется расход от 1,5 до 2 м³/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 м² до 4,3 м² 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:

150S/S_m1700

где S - суммарная площадь наружной поверхности теплообмена каждого радиатора, входящего в блок радиаторов, м²;

S_m суммарная площадь проходного сечения трубок остова каждого радиатора, м² .

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.

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 м³/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.

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: 1500S/S_m1700 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.

1. Отопительное устройство для салона транспортного средства, состоящее 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, отличающееся тем, что отопительное устройство дополнительно содержит 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 установлена 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 и к ногам водителя, 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:

1500S/S_m1700,

где S - суммарная площадь наружной поверхности теплообмена каждого радиатора, входящего в блок радиаторов, м ²;

S_m - суммарная площадь проходного сечения трубок остова каждого радиатора, м².

2. Отопительное устройство по п.1, отличающееся тем, что выпускные отверстия вентиляторного блока расположены горизонтально относительно оси вращения крыльчаток вентиляторного блока для подачи воздуха в блок воздухораспределения.