专利名称：紧凑管式汽车暖风装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于利用发动机排气余热加热汽车车厢的暖风装置。
目前，用于汽车车厢取暖的装置有三种形式1.独立燃烧式暖风装置。它是通过热交换筒将燃料燃烧所产生的热量传递给冷空气，使之加热后送往车厢。此种装置需要消耗额外燃油，结构复杂；造价高而且易出故障。2.利用发动机冷却水散热量的采暖装置。此种装置的热源来自冷却水，它在小客车使用较普遍，但在采暖空间较大的车厢内，热量不足。既使在小客车中，往往由于冬季寒冷，发动机水温不够高，也会产生热量不够的问题。而且由于过多吸收冷却水的热量，会使发动机处于过冷状态，增加了发动机不必要的机械磨损和降低了功率。3.利用发动机排气余热的采暖装置。由发动机的热平衡试验可知，废气带走的热量约占燃料燃烧时所放出热量的30～40％左右，仅需回收一部分余热，就可满足汽车车厢冬季采暖的需要。但目前所采用的回收装置其热效率低，流动阻力大，影响了发动机的动力性和经济性，因此其推广应用受到限制。
本发明的目的就是要设计一种高效、紧凑、结构简单，造价低的气－－气型管式换热器。
为了实现上述目的，本发明提供一种利用发动机排气余热的紧凑管式汽车暖风装置，主要是由调节阀(3)，管式换热器(4)和送风机(5)构成，其特征是管式换热器(4)的主要换热元件采用气－－气型的小直径密集叉排或顺排管束(14)，管束(14)置于带有保温层(12)的壳体(13)内，两端用管板(11)、(17)固定，管束(14)的每根管与固定在管板(11)、(17)上的前管箱(9)、后管箱(19)相通，壳体(13)上装有与送风机(5)相通的进风接管(22)和与热风管道(7)相通的出风接管(16)。
上述的暖气装置的另一个特征是前管箱(9)和后管箱(19)分别采用渐扩、渐缩形结构，以达到消音的作用。
以下结合附图详细叙述本发明的设计方案。
本发明的关键设备是密排小直径管束换热器(4)，其结构如附图2所示。它主要由管箱(9)、(19)，管板(11)、(17)，壳体(13)，出风和进风管(16)、(22)，和传热管束(14)等部件所组成。紧凑密排热管束(14)是由几十根乃至上百根壁厚为约1毫米，内径为φ5～φ12的金属管构成，它们分别焊接在前后管板(11)、(17)上，其排列形式可为叉排也可为顺排，管与管之间的间隙为2～5毫米。采用小直径密排管束保证了换热器具有紧凑的体积和足够大的换热面积，同时保证管内外的流动有合适的流速，而叉排结构更易加强紊流度，从而增大换热系数。壳体(13)可用厚约1毫米的金属板制造，为防止换热器(4)向环境散失不必要的热损失，在壳体(13)外面复盖一定厚度的保温材料板(12)。管箱(9)、(19)用约1毫米的金属板制造，它们分别与管板(11)、(17)用螺栓连结；为防止发动机的废气泄漏，中间加有密封垫(10)、(18)，如包紫铜片的石棉垫。管板(11)、(17)用厚约2毫米的金属板制造，它们分别与壳体(13)和传热管(14)焊接成一体。为保证车厢内不受排气污染，要求换热器的各焊口工艺严格，不允许有气孔和裂纹存在，整个换热器(4)要打压实验，要求在5bar压力下无渗漏现象发生。
换热器(4)的消音作用是采用管箱(9)、(19)和管束(14)的结构。当发动机的排气进入前管箱(9)后，减速膨胀，然后进入数十根至上百根传热管(14)，气体又突然收缩，当气流从管束中流入后管箱(19)后又突然膨胀，当气流流出管箱(19)后又收缩，几经膨胀收缩，达到衰减消除排气噪音的目的。这一原理和普通的排气消音器原理大同小异，所以装了换热器(4)后，可不接原消音器。由于发动机排气在换热器(4)中的阻力小于消音器(6)，所以发动机的背压有所降低，至少使发动机的动力性和经济性不受影响。
换热器空气侧的流向可以改变的，只要调换一下送风机(5)和出风管路(7)与接管(16)和(22)的位置即可，其流向可按车厢内的布置情况考虑，但最好使管束(14)外的空气流与管束(14)内的发动机排气流逆向，形成逆流传热，使换热器(4)的传热能力更强。
送风机(5)的功率大小可视车厢采暖面积而定，微电机可选用电压为12V或24V，功率在50～100W之间的标准型号直流电机。
送风管道(7)可据车厢的大小和位置由镀锌薄铁皮卷制。
根据车厢的大小和所需要的温度，可通过调节阀(3)控制进入换热器(4)的发动机的排气量。调节阀(3)采用一个三通阀，一端接发动机的排气管(2)，一端接换热器(4)，还有一端接原发动机消音器(6)。在冬季采暖期间，可根据车厢内温度要求调节进入换热器的排气量，以改变送入车厢内的暖气温度。在夏季时，关闭进入换热器通路，发动机排气全部经过消音器(6)排入环境。
本发明所提供的设计方案，由于换热器采用小直径密集叉排管束，在单位体积下的换热面积比普通的管板式换热器大许多，因而体积很小，由于管内外介质流速高，而使换热器在气－－气侧的对流换热系数大大提高，同时此换热器的排气流动阻力损失很小，这就保证了发动机的动力性和经济性不受影响。另外，换热器的结构本身有利于消音，它具有既能换热又能消音的独特优点。
图1是本发明所用的汽车采暖装置的示意图；图2是紧凑密排消小直径管束换热器结构图。
(1)发动机，(2)排气管，(3)调节阀，(4)密排管式换热器，(5)送风机，(6)消音器，(7)热风管道，(8)法兰，(9)管箱，(10)垫片，(11)管板，(12)保温层，(13)壳体，(14)密排管束，(15)法兰，(16)接管，(17)管板，(18)垫片，(19)管箱，(20)法兰，(21)法兰，(22)接管。
为了实施本发明所提供的设计方案，下面例举其中的一个实施例说明。
本发明曾在以CA－10B发动机做动力的军用运兵车上做道路实验。换热器中的密排管束(14)采用120根φ12×1×750毫米无缝钢管，三角型密排，管外壁之间的距离为4毫米，冷热流体逆流式，送风机功率为50～70W，电压为12V。实验结果表明当汽车以中速行驶(40km／h)时，车内温升速度大于1℃／min，车内外温差可达50～60℃，在内燃机实验室中做的台架实验表明装有采暖装置的发动机的外特性优于装消音器时的外特性，其负荷特性也优于装消音器时的负荷特性，其排气噪音指标和装消音器时的指标基本一样。实验表明本发明的装置不影响发动机的动力性和经济性；并可取代原车消音器。通过空气进出口温度及流量的测试可知，在外特性上，换热器的最大供热量可达20KW以上，用于汽车车厢冬季采暖有足够的热量。
本发明提供的装置还可用于汽车驾驶室采暖以及风挡玻璃扫霜。
权利要求1.一种利用发动机排气余热的紧凑管式汽车暖风装置，主要是由调节阀(3)，管式换热器(4)和送风机(5)构成，其特征是管式换热器(4)的主要换热元件采用气--气型的小直径密集叉排或顺排管束(14)，管束(14)置于带有保温层(12)的壳体(13)内，两端用管板(11)、(17)固定，管束(14)的每根管与固定在管板(11)、(17)上的进气管箱(9)、排气管箱(19)相通，壳体(13)上装有与送风机(5)相通的进风接管(22)和热风管道(7)相通的出风接管(16)。
2.根据权利要求1所述的暖气装置，其特征是进气管箱(9)和出气管箱(19)分别采用渐扩、渐缩形结构。
专利摘要一种用于大客车，中小客车及其它用途汽车的车厢加热暖风装置，在排气管上装有紧凑密排管式换热器，发动机排气通过此换热器与风机来的空气换热将得到的热量用于车厢内取暖，它可取代其它型式的采暖装置，也可做汽车风挡扫霜用。该装置结构简单新颖，不影响发动机的动力性和经济性。
文档编号B60H1/02GK2033355SQ8820729
公开日1989年3月1日 申请日期1988年6月1日 优先权日1988年6月1日
发明者苏俊林, 吴淑美, 郝玉福, 崔淑琴 申请人:吉林工业大学