专利名称：汽车消声采暖除霜装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于利用汽车发动机排气余热同时具有消声功能的汽车消声采暖除霜装置。
目前，虽然国内外利用汽车发动机排气余热采暖的装置有一定发展，但其绝大多数因没有消声功能只能和排气消声器串接使用，增加了发动机的排气阻力，影响了汽车发动机的动力性和经济性。此外，由于这些采暖装置只有单一采暖功能，冬季使用时，因车厢内外温差大，使得汽车风档玻璃结霜严重，给汽车行车安全带来了隐患。由于上述原因，至使其推广应用受到很大限制。而利用汽车发动机排气余热的消声采暖除霜装置尚未见到。
本发明的目的是要设计一种利用汽车发动机排气余热的高效、紧凑、结构简单造价低的消声采暖除霜装置。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种在有效地消减发动机排气噪声的同时，利用发动机排气余热进行车霜采暖和风档玻璃除霜的多功能装置，主要由V型扁嘴(2)、三通阀(6)、(12)、换热器(8)和送风机(9)构成，其特征是换热器(8)中的主要消声元件采用微穿孔管(15)、(24)和微穿孔板(20)，主要换热元件采用小直径密集叉排换热管束(22)和圆缺形折流板(19)、(21)，换热管束(22)、圆缺形折流板(19)、(21)、管板(16)、(23)以及微穿孔管(15)、(24)和微穿孔板(20)置于由保温物料(13)、内壳(28)和外壳(26)构成的壳体(18)内，外壳(26)上滚有两个波纹环(17)、(27)，微穿孔管(15)、(24)固定在管板(16)、(23)和圆缺形折流板(19)、(21)上，微穿孔板(20)固定在圆缺形折流板(19)、(21)之间，微穿孔管(15)、(24)通过换热管束(22)之间的间隙与微穿孔板(20)相通，换热管束(22)穿过圆缺形折流板(19)、(21)、两端固定在管板(16)、(23)上，换热管束(22)的每根管与进风接管(25)和出风接管(14)相通，进风接管(25)与送风机(9)相通，出风接管(14)通过三通阀(12)与热风管道(11)相通，V型扁嘴(2)和热风管(3)通过三通阀(12)与出风接管(14)相通。
以下结合附图详细叙述本发明的设计方案。
参看图1，三通阀(6)一端接发动机的排气管(5)，一端接换热器(8)，还有一端接原发动机消声器(7)。在冬季采暖期间，可根据车厢内温度要求，通过调节三通阀(6)的开度调节进入换热器(8)的排气量，以改变送入车厢内的暖风温度。在夏季，关闭进入换热器(8)的通路，发动机排气(29)全部经过原消声器(7)排入环境。
三通阀(12)一端接换热器(8)的出风接管(13)，一端接除霜热风管(3)，另一端接车厢热风管道(11)。根据除霜的需要，通过调节三通阀(12)的开度，调节热风流出V型扁嘴(2)的流量和速度，以达到除霜之目的。当不需除霜时，关闭进入除霜器的通路，由换热器(8)送来的热风全部进入车厢供暖。
送风机(9)的功率大小可视车厢采暖面积而定，微电机选用12V，功率在50－100W之间的标准型号直流电机。
本发明的关键设备是管板消声密集管式换热器(8)，其结构如附图2所示。它主要由微穿孔管(15)、(24)、微穿孔板(20)、圆缺形折流板(19)、(21)、换热管束(22)、壳体(18)以及出风和进风接管(14)、(25)等部件构成。微穿孔管(15)、(24)和微穿孔板(20)上均匀穿有φ2－φ5毫米的小孔数百个，壁厚约为1－2毫米。微穿孔管(15)、(24)的一端和圆缺形折流板(19)、(21)相焊接，一端和管板(16)、(23)相焊接。微穿孔板(20)的两端焊在圆缺形折流板(19)、(21)上。换热器(8)的消声作用是由微穿孔管(15)、(24)、微穿孔板(20)、圆缺形折流板(19)、(21)和换热管束(22)的管壁间隙构成的穿孔管板和扩张收缩复合抗性消声结构所保证。由排气管(5)来的发动机排气(29)通过前穿孔管(15)的小孔后，在圆缺形折流板(19)、(21)的引导下，在换热管束(22)的管壁间隙中经过多次膨胀收缩后，穿过微穿孔板(20)进入后微穿孔管(24)并排出换热器(8)。发动机排气(29)在由换热管束(22)和圆缺形折流板(19)、(21)构成的扩张收缩空间中多次膨胀收缩后，将中低频段的排气噪声得以有效消减，在穿过微穿孔管板(15)、(24)、(20)时，使得中高频段的排气噪声得以极大的消减。这样，当发动机排气(29)在流经换热器(8)时，使得排气噪声在全频段上得到十分有效的消减。它的消声机理和普通排气消声器完全相同，但由于换热器(8)独特的消声结构，至使其消声能力优于普通消声器。
换热管束(22)是由几十根壁厚1.5～2毫米、内径为φ10～φ15毫米的金属管构成，它们穿套在圆缺形折流板(19)、(21)上，两端焊在管板(16)、(23)上。为保证换热器(8)具有紧凑的体积和足够大的换热面积，换热管束(22)采用密集叉排的排列方式，同时这种排列方式不仅可保证管内外的流体具有合适的流速，而且更易加强管内外流体的紊流度，从而增大换热系数。此外，由于换热管束(22)上装有圆缺形折流板(19)、(21)，使得发动机排气(29)多次横掠换热管束(22)流动，强化了传热。圆缺形折流板(19)、(21)的另一个功能是支撑换热管束(22)，防止和消除因高速排气(29)流过管束(22)时引起的振动和再生噪声，使得换热器(8)在安全可靠的状态下工作。
为了防止换热器(8)向环境散失热量，内壳(28)和外壳(26)之间装有保温物料(13)，内壳(28)和外壳(26)可用厚为1－1.5毫米的金属板制造。外壳(28)上的波纹环(17)、(27)用来调节壳体内外侧因温度变化引起的伸缩。
为保证排气(29)不得泄入车厢内，要求换热器(8)的各焊口工艺严格，不允许有气孔和裂纹存在，整个换热器(8)要进行气密性实验，在6bar压力下无渗漏现象发生。
本发明所提供的汽车消声采暖除霜装置，其热流体为发动机排气(29)，冷流体为空气(30)。为增强传热、冷热流体的流动方式为逆流。换热器(8)采用小直径密集叉排管束并加装了圆缺形折流板(19)、(21)，确保在单位体积下的换热面积比普通的管板式换热器大许多，同时，传热系数大为提高。由于合理安排了气体的流动，使得换热器(8)的排气阻力损失较小，这就保证了发动机的动力性经济性不受影响。由于换热器(8)的独特消声结构，保证其排气噪声指标优于安装原消声器时的指标。此外，由于换热，排气温度降低，使得排气(29)中有害气体的浓度有所下降。使用本装置可回收发动机排出的废气余热30％左右，无需消耗燃料就可采暖除霜，节能显著。
图1是汽车消声采暖除霜装置示意图；图2是换热器结构图。
(1)汽车风档玻璃，(2)V型扁嘴，(3)热风管，(4)发动机，(5)排气管，(6)三通阀，(7)消声器，(8)换热器，(9)送风机，(10)车厢底板，(11)热风管道，(12)三通阀，(13)保温物料，(14)出风接管，(15)前穿孔管，(16)管板，(17)波纹环，(18)壳体，(19)圆缺形折流板，(20)穿孔板，(21)圆缺形折流板，(22)换热管束，(23)管板，(24)后穿孔管，(25)进风接管，(26)外壳，(27)波纹环，(28)内壳，(29)排气，(30)空气。
为了实施本发明所提供的方案，下面列举其中一个实施例说明。
换热器(8)中的换热管束(22)采用66根φ12×1.5×550毫米无缝钢管，30°叉排布置，管外壁之间的距离为5毫米。两块圆缺形折流板(19)、(21)在壳体内等距离布置，微穿孔管板(15)、(24)、(23)上均布φ4毫米小孔182个，圆缺形折流板(19)、(21)的窗口高度60毫米。壳体外形尺寸为φ200×750毫米。选用的送风机流量为360M8／h，直流电机功率70W，电压12V。
实验结果表明当汽车以中速行驶、外界环境温度为－20℃时，车内温度可达10－－15℃，除霜效果也十分明显。
权利要求1.一种利用汽车发动机排气余热、同时具有消除发动机排气噪声功能的汽车消声采暖除霜装置，主要是由V型扁嘴(2)、三通阀(6)、(12)、换热器(8)和送风机(9)构成，其特征是换热器(8)中的主要消声元件采用微穿孔管(15)、(24)和微穿孔板(20)，主要换热元件采用小直径密集叉排换热管束(22)和圆缺形折流板(19)、(21)，换热管束(22)、圆缺形折流板(19)、(21)、管板(16)、(23)以及微穿孔管(15)、(24)和微穿孔板(20)、置于由保温物料(13)、内壳(28)和外壳(26)构成的壳体(18)内，外壳(26)上滚有两个波纹环(17)、(27)，微穿孔管(15)、(24)固定在管板(16)、(23)和圆缺形折流板(19)、(21)上，微穿孔板(20)固定在圆缺形折流板(19)、(21)之间，微穿孔管(15)、(24)通过换热管束(22)之间的间隙与微穿孔板(20)相通，换热管束(22)穿过圆缺形折流板(19)、(21)、两端固定在管板(16)、(23)上，换热管束(22)的每根管与进风接管(25)和出风接管(14)相通，进风接管(25)与送风机(9)相通，出风接管(14)通过三通阀(12)与热风管道(11)相通，V型扁嘴(2)和热风管(3)通过三通阀(12)与出风接管(14)相通。
专利摘要一种用于各类汽车的排气消声和利用排气余热进行采暖除霜的汽车消声采暖除霜装置，在排气管上装有换热器，发动机排气通过此换热器时，能有效地消减排气噪声，并与风机送来的空气换热，被加热的空气用于车厢取暖和风挡玻璃除霜。此外，根据需要，本实用新型还可调节车厢内空气的温度。该装置结构简单、新颖，不影响汽车发动机的动力性和经济性。
文档编号B60S1/54GK2144071SQ9222980
公开日1993年10月20日 申请日期1992年8月5日 优先权日1992年8月5日
发明者纪威, 杨荫福, 杨华, 杨岩 申请人:杨荫福