专利名称：用于运输工具操纵室的取暖-空冷设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及空调技术，更准确些说是涉及运输工具操纵室和客舱的取暖-空冷设备。
本发明可用于生产场所和住室的空气加热和冷却。
已知几种用来加热流入的空气并给运输工具的操纵室供暖的取暖设备，在这些设备中采用高效传热元件。这些元件是根据闭合蒸发-冷凝原理工作的。在元件内部，在毛细力的作用下，使工作液体实现沿毛细管从冷凝区流回蒸发区(这样的传热元件称作热管)或者在重力的作用下只沿元件外壳的壁来实现这种流动(两相温差循环系统)。传热元件置于取暖设备的外壳内并穿过垂直隔板或水平隔板，这些隔板将外壳分成几个部分，使加热的空气和排出的被用作传热介质的气体(热的液体、用过的热空气等)通过。
这类设备的主要缺点在于它们不能使空气冷却，在夏季就不能保证运输工具的驾驶员舒适地工作。此外，取暖设备向操纵室供送干的热空气，这种热空气的湿度大大低于舒适的湿度。
一些已知的借助液体挥发来使进入运输工具操纵室的空气冷却的设备，这是一些蒸发冷却空气，间接-蒸发冷却空气和交流换热间接-蒸发冷却空气的设备。
蒸发型和间接蒸发型空气冷凝器的缺点是空气的冷却范围小。交流换热间接-蒸发型的设备没有上述缺点，但是，无论是这种类型的还是上述类型的冷凝器都不能加热空气，在冬季不能保证操纵室内必需的舒适工作条件。
一种已知的加热和冷却运输工具操纵室内空气的设备，它有一个外壳，被水平隔板分为上下两部分，在下面那部分有集水槽，在隔板中有竖直安装的热管，热管下端与水接触的外表面敷有毛细状多孔材料，在水平隔板中有一个带可调闸板的窗状开口，该开口使上部分的出口与下部分的入口接通。该设备以下述方式工作在一年中夏季，流入的热空气经过上面部分并在上面部分的出口处分为两个支流。第一个支流导向操纵室，第二个支流经过隔板中的窗状开口导向下面部分，在那流经潮湿的毛细状多孔材料使潮气蒸发，由此使热管下端冷却，热管中的工作介质被冷凝。冷凝液沿毛细管结构进入热管的上端并完全汽化，同时从热空气中吸走热量。被冷却的空气进入操纵室(第一支流)和下面部分(第二支流)，而工作介质的蒸汽进入热管的下端并在那里被冷凝，此后这个循环重复进行。在一年中的冬季，隔板中的窗状开口被闸板封住，集水槽中没有水。从内燃机中排出的气体进入下面部分，在那里流经热管的端部使工作介质汽化，工作介质变成蒸汽进入热管的上端并被冷凝，同时将热量传给流经上面部分的冷空气流。空气流被加热并进入操纵室。
该发明是采用重复换热间接-蒸发冷却原理，没有前述设备的缺点，因为它能在一个设备中既保证空气加热(冬季)，又保证空气冷却(夏季)，这样就在一年当中的任何季节都能改善驾驶员的工作条件。但是，从处理空气方面来说扩展这种设备的功能就会导致出现一系列缺点。
这种已知设备的一个主要缺点是，夏季里第二支流(潮湿的)空气的运动与冬季里排出气体支流的运动是在同一个部分(下部分)里进行。在冬季，起初这会导致用水湿润毛细状多孔材料的情况变坏，继之，燃烧生成物将气孔阻塞，最后，在夏季，这会导致毛细状多孔材料和热管外壳的迅速锈蚀，这是由于燃烧生成物的元素的氧化物在多孔材料的气孔中溶于水后生成的酸性溶液作用的结果。毛细状多孔材料被阻塞的气孔不能保证良好的湿润也不能将水升到热管下端的整个高度上。所以，这种设备工作不很可靠，它的使用寿命很有限。
上述的这种设备的单位致冷率和发热率(即功率密度)不高，这是由于在各个部分当中热量-质量交换过程的效率不高所致。这些过程的效率低是由热量-质量交换表面小决定的，因为热管的壁是光滑的。多孔的表面包覆层是敷在热管外壳不大的外表面上的。
在一年中的寒冷季节，空气的受热在很大程度上引起空气相对湿度的急剧下降。例如，将空气(甚至有高达90%的相对湿度)从-10℃加热到+20℃，它的相对湿度会降到10%，这大大低于舒适的空气湿度(不低于50%)。
热管竖直放置在水平隔板中是不理想的，因为，夏季，当空气冷却时，热管是在非常不利的反抗重力的条件下工作(工作液体是在与重力相反的方向沿毛细管结构从热管的下端向上端运动的)。与热管水平放置的情况相比，就显著降低了热管的热传导能力，因而降低设备的生产能力。
这种已知设备，操作和维修复杂，因为，第一，需要经常周期性地从毛细状多孔材料中清除燃烧生成物，或者将毛细状多孔材料从热管表面完全去掉，随后再敷上新的多孔材料。第二，在设备的工作过程中，水将从集水槽中蒸发，驾驶员需经常向集水槽注水。
本发明的目的在于排除上述缺点。
本发明的任务在于研制一种取暖-空冷设备，其中使传热介质通过的各个部分的结构和传热元件的结构使设备的使用特性得以改善，而且在一年的任何季节都能保证驾驶员有舒适的工作条件。
本发明的任务是这样解决的一种用于运输工具操纵室的取暖-空冷设备，该设备的外壳被隔板分成使被冷却的空气流通过的部分和使潮湿的空气流通过的部分，该设备还有置于外壳内并穿过隔板的传热元件，这些传热元件在使潮湿空气流通过的那个部分里有与液态介质接触的毛细状-多孔包覆层;设备的外壳上有孔，用以使被冷却的空气和所用的传热介质流出和流入;在前述隔板中有带可调闸板的窗状开口用以使两个部分接通。根据本发明，在上述的这种设备中，在外壳的壁与主隔板之间装有一个辅助隔板，形成使所用的传热介质通过的部分，传热元件带有翅片式结构，在新形成的部分里和在使潮湿空气流通过的部分里这些翅片式结构自由地安装在传热元件的表面上，而毛细状-多孔包覆层则敷在翅片式结构的表面上。
用作使潮湿空气流通过的那部分的出口处最好设有闸板，并在这个出口附近设一个带可调闸板的连接管，而在外壳上使被冷却的空气流出的孔附近设有带闸板的孔。
在取暖-空冷设备中，用以使潮湿空气通过的那部分里，最好有盛装液体的容器，该容器应带有水位调节器。
鉴于推荐的这种运输工具操纵室用的取暖-空冷设备是按上述结构作出的，所以能改善它的使用性能。
本发明的实质在于下面所述。由于设备的外壳被隔板分隔为使被冷却的空气流通过的部分和潮湿空气流及排出的气体通过的部分，下面的情况就有可能实现在设备外壳中装入一个辅助隔板，并将其置于外壳壁和主隔板之间，这样就形成一个辅助部分，在这个辅助部分中的传热元件没有毛细状多孔包覆层，并通过这个辅助部分将全部使用过的传热介质(如排出的气体)送出。这样就可以避免毛细状-多孔包覆层的气孔被燃烧生成物阻塞。传热元件最好装有翅片状结构，这种翅片状结构在新形成的部分中和在使潮湿空气流通过的部分中是自由地按装在热传导元件的表面，即有可拆的联接。第一，这使得被冷却的空气和所用的传热介质所通过的部分的热交换表面(积)增加了很多倍，也使在潮湿空气流通过的部分里的热量-质量交换表面增加了很多倍，这是由于处于这个部分中的翅片结构的表面有毛细状多孔包覆层。第二，在翅片状结构的表面被沾污时，该结构能很容易地被取下，清洁，然后安装回原位，必要时，还可以换成新的。
使潮湿空气流通过的部分的出口处必须装有闸板，并在这个出口处有带可调闸板的连接管，在外壳上使被冷却空气流出的孔附近作出一个带闸板的孔，在冬季，将辅助空气流送入这个部分。这就使得与温暖干燥的主空气流，同时还有潮湿的辅助空气流流入操纵室，以使操纵室内的空气湿度达到舒适的程度。操纵室中空气的湿度可以利用连接管上的闸门通过改变辅助空气流的流量进行调节。
为了改善使用性能，可以在取暖-空冷设备使潮湿空气流通过的部分中安装上带水位调节器的液体容器，这可以保证该设备长时间内不需补充液体而正常工作。
推荐的这种取暖-空冷设备与现有设备相比具有许多突出的优点。
与广泛应用的各种类型的温湿调节器相比，本设备在单位制冷能力上消耗的功率要低3-6倍，而比温湿调节器单位体积的制冷能力则高1.5-7倍，重量少10-45%，结构简单，制造容易。在本设备中兼有冷却空气和加热空气的功能。在推荐的设备中没有传统的气体压缩机，冷凝器，加热器，导管，没有有害的工作物质。
下面结合附图，通过实施例进一步解释本发明，其中，
图1是本发明的取暖-空冷设备的俯视2是图1中沿Ⅱ-Ⅱ的剖视图;
图3是本发明另一个实施例的正面视图。
用于运输工具操纵室的取暖-空冷设备(图1、2)由外壳1、隔板2构成，隔板2将外壳分成使被冷却的空气流通过的部分3和使潮湿空气流通过的部分4。传导元件5置于外壳1内并穿过隔板2。可以采用热管作为传热元件，热管内有毛细结构(金属毡、网、小槽等等)和一些工作液体，如水。在4所示的部分中的热传导元件5有毛细状-多孔包覆层6，这个包覆层可用任何已知的方法直接形成在热交换表面或者用公知的能透湿的毛细状-多孔材料材料制作，用任何一种方法将包覆层涂敷或固定在热交换表面上。毛细状-多孔包覆层以其下部，上部或任何其它部分与液体介质7接触，这种介质譬如可以是水。
在设备的外壳1上有供被冷却的空气流入和流出的孔8和9，还有孔10和11，供被用作传热介质的流入和流出，所用的传热介质可以采用排出的气体，从发动机冷却系统出来的热液体，用过的热空气等等。
在隔板2中有一个带可调闸板12的窗状开口，它使3所示的部分的出口与4所示的部分连通。在外壳1内有一个辅助隔板13置于外壳1的壁与主隔板2之间，形成使所用的传热介质通过的部分14。传热元件5有翅片状15、16和17，翅片状15和17是自由地安装在传热元件5的表面上。在这种情况下，自由安装应理解为容易拆卸，即与传热元件的表面没有刚性的不可拆联接。自由安装可以通过滑动配合、某种槽、螺纹联接等来实现。翅片状结构16的安装可以是刚性的、不可拆卸的，或者在需要的情况下，也可以是自由安装的。翅片状结构15的表面有毛细状-多孔包覆层。
除此之外，推荐的这种设备可以这样来实施，在使潮湿空气流通过的部分4的出口安上闸板18，而在这个出口的附近有一个带有可调闸板20的连接管19，在外壳1上孔9的附近有带闸板22的孔21。
在本设备的4所示的部分中可以装有盛装液体的带水位调节器24的容器23。任何一种已知的液位调节器都可以用作水位调节器，例如，由空气管和带开关的液体管构成的汽车水位调节器。容器23有一个注水的入口25和塞子26。在入口10上装有带阀门27的连接管。必要时，在4所示的部分中可以安装盛装液体的集水槽28(图3)。
本设备以下述方式工作在一年中的夏季，阀门27是关闭的，可调闸板12和18是打开的，而可调闸板20和闸板22是关闭的。通过入口25将容器23装上液体，并用塞子26塞住。将调节器24的开关打开，水就进入4所示的部分或集水槽28，由调节器24控制，使4所示的部分或集水槽28装到一定的水位。毛细状-多孔材料6在毛细力的作用下吸满水并变得潮湿。通过入口孔8向3所示的部分送入温暖的大气流，并在3所示的部分的出口分为两个支流。第一个支流经过流出口9送入操纵室，而第二支流经过带可调闸板12的窗状开口送入4所示的部分，在这里流经翅片状结构15上的湿润的毛细状-多孔包覆层6，使水蒸发。水从包覆层6蒸发会导致翅片状结构15表面温度的降低。在翅片状结构15及16的表面之间会产生温度梯度，因此传热元件5开始工作(按熟知的封闭蒸发-冷凝循环)，同时从通过3所示的部分的热空气流中吸取热量。热空气流被冷却，而且正如前面所述的，在3所示的部分的出口处被分成两个支流，其中的第一个支流被送入操纵室，为驾驶员创造舒适的工作条件。第二个被冷却的支流经过带闸板12的窗状开口送入4所示的部分，在这里重新使水从包覆层6蒸发并进一步降低翅片状结构15表面的温度，这相应地增加了传热元件5从3所示的部分里的空气流中所吸走的热量，使空气流的温度降低。经过4所示的部分的空气流被水蒸汽湿润后喷入大气中。上述过程连续不断地循环的结果，使进入操纵室的空气被冷却到低于大气湿度计的温度。在液体蒸发的过程中，4所示部分中液体的水位保持不变，这是由于从容器23和调节器24不断注入水的缘故。按照上面的描述，本设备就像一个空气冷却装置。
在一年中的寒冷季节，阀门27是打开的，可调闸板12和闸板18是关闭的，而可调闸板20和闸板22是打开的。由于设备在夏季的上述运转过程，毛细状-多孔材料6充满液体。作为传热的介质经过流入孔10送入14所示的部分，流经翅片状结构17的表面，并使翅片状结构受热。传热元件5将从翅片状结构17吸取的热量传送给翅片状结构16和15。大气中的冷空气流经过流入孔8送入3所示的部分，流经翅片状结构16，受热后经过流出孔9送入操纵室，将操纵室烘暖。与此同时，一部分空气或者从操纵室送出的一部分空气，经过连接管19和打开的闸板20送入4所示的部分，被湿润(借助于从翅片状结构15散发的热量，使水份从包覆层6的表面蒸发)以后，经过流出孔21也进入操纵室，它在操纵室中的流量和湿度通过闸板20调节。
在无需对操纵室中的空气加以湿润，而又必须提高其温度的情况下，就将调节器24的开关关闭，4所示的部分中没有水，包覆层6不被湿润。大气中的冷空气流被送入4所示的部分，流经翅状片结构15，同时被加热，并同从3所示的部分流出的热空气流一起进入操纵室，使其变暖。按照这样的描述，本设备就像一个取暖装置。
图3是本发明取暖-空冷设备的另一个实施例。与前述设备不同的是，在这个设备中隔板2，13是水平安置的，而传热元件5为竖直安置。这是另一种结构方案。这种结构能够提高设备的效率，其途径是a.通过增大翅片状结构的尺寸及包覆层的上部与液态介质接触的尺寸;
b.通过传热元件在有利的重力条件下工作(元件内部工作液体的运动方向与重力作用方向相同)。
在这种设备中，可以采用譬如两相温差循环系统作为传热元件。这种取暖-空冷设备实施例的工作原理与上面描述的类似。
不难理解，本发明不限于这里所描述的实施例，不同的变型以及不超出本发明范围和实质的取暖-空冷设备的其它实施方案都是可能的。
权利要求
1.一种用于运输工具操纵室的取暖-空冷设备，包括外壳(1)，该外壳被隔板(2)分成使被冷却的空气流通过的部分(3)和使潮湿空气流通过的部分(4)，也包括置于外壳(1)内并穿过隔板(2)的传热元件(5)，在使潮湿空气流通过的部分(4)内，传热元件(5)有毛细状一多孔包覆层(6)，该层与液态介质(7)接触，又包括在外壳(1)上的孔(8、9、10、11)，用于使被冷却的空气及所用的传热介质流入和流出，还包括带可调闸板(12)的窗状开口，开口开在上述的隔板(2)上，并使(3、4)两部分互相连通，其特征在于，设备内安装有一个辅助隔板(13)，隔板(13)置于外壳(1)的壁与主隔板(2)之间，形成使所用的传热介质通过的部分(14)，传热元件(5)装有翅片状结构(15、16、17)，在新形成的部分(14)和使潮湿空气流通过的部分(4)中，这些翅片状结构是自由地安装在传热元件(5)表面上的，而毛细状一多孔包覆层(6)是敷在翅片状结构(15)表面上的。
2.根据权利要求1所述的取暖-空冷设备，其特征在于，使潮湿空气流通过的部分(4)的出口设有闸板(18)，在这个出口附近有一个带可调闸板(20)的连接管(19)，而在外壳(1)上使被冷却的空气流出孔(9)的附近有带闸板(22)的孔(21)。
3.根据权利要求1所述的取暖-空冷设备，其特征在于，在该设备的使潮湿空气通过的部分(4)中，有一个盛装液体的、带水位调节器(24)的容器(23)。
全文摘要
在取暖—空冷设备的外壳(1)中装有辅助隔板(13)，它位于外壳(1)的壁和主隔板(2)之间，形成使所用的传热介质通过的部分(14)。传热元件(5)装有翅片状结构(15、16、17)，在新形成的部分(14)及使潮湿空气流通过的部分(4)中，这些翅片状结构是自由地安装在传热元件(5)表面上的，毛细状—多孔包覆层(6)则敷在翅片结构(15)的表面上。
文档编号F24F5/00GK1032522SQ88107488
公开日1989年4月26日 申请日期1988年10月5日 优先权日1987年10月9日
发明者瓦列利·史蒂潘诺维奇·麦索钦科, 阿历克山大·纳乌姆维奇·哥须尼, 弗拉迪林·科米诺维奇·扎里波夫, 米彻尔·格里高利耶维奇·赛米娜, 阿历克山大·伊利奇·莱夫苔罗夫, 米彻尔·奥利高维奇·科罗索夫斯基 申请人:十月革命50周年基辅工业大学, 敖德萨建筑工程学院