专利名称：内燃机废气余热制冷消音两用装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种利用内燃机废气余热制冷或空调并能同时减少内燃机空气动力噪音的两用装置。
目前，以内燃机为主的各种热机在人类生活中获得了广泛的应用，但由于热机效率的限制，各种热机对热能的利用都不充分，很大一部分热能随着废气而白白的排放掉，如何充分利用废气中的余热是人们长期以来期待解决的一个问题。苏联专利(SU987311)、我国的实用新型专利申请说明书(CN87205876)提出利用分子筛吸附制冷的装置，但由于这类装置中制冷剂的循环是靠吸附剂的周期性吸附和脱附来推动的，所以往往制冷也是间歇的。另外，作为吸附剂的沸石分子筛、活性碳等物质的传热性能差，吸附、脱附周期长，制冷装置体积过大，使这类装置未能大量投入使用。
本实用新型的目的是提供一种吸附及解吸周期短，传热效率高，体积小，既能制冷又可消音的两用装置。
本实用新型是这样实现的，它包括吸附器、消音器、冷凝蒸发器、连接管路以及节流调压装置，其特征是吸附和消音器合为一体，吸附剂及固定网(2)、外壳(4)为吸附器消音器所共用，整个装置共设有两套吸附消音器(1、8)。吸附消器(1、8)采用平面层叠结构，和圆柱单元组合结构，吸附剂(2)均匀地分布在热交换板(18)的内侧，用铁网固定，圆柱单元结构可采用并联或串联的方式组合联结。吸附消音器(1)由副消音室(5)、吸附器(19)、蜂窝状通道(3)、主消音室(17)所组成。蜂窝状通道(3)的壁为热交换面，副消音室(5)的体积小于主消音室(17)，主消音室可制成穿孔板消音机构或共振消音机构或微孔消音机构。副消音室(5)、蜂窝状通道(26)、主消音室(17)所构成气流通道采用可增加气流流通路径长度的隔板(39、42、43)分隔。两个冷凝蒸发器(10、13)之间用联通管(11)相连，连通管上装有节流阀或毛细管(12)，在吸附器(19)内设置蒸汽过滤网。冷凝蒸发器由冷凝蒸发器外壳(45)、空气进出口(20、21)及安装在外壳内的热交换装置所组成，热交换装置包括螺形管、蛇形管、润湿螺形管、润湿蛇形管、热管。吸附消音器外壳内表面为吸音多孔陶瓷，蛇形管的外表面包裹上一层毛细管材料，形成一个毛细管层，这个毛细管层与水箱相连通。
下面将结合附图所示的实施例，对本实用新型作进一步详细的描述，但发明内容不限于附图所示。
图1、为消音制冷装置的总体结构示意图。
图2、为消音制冷装置所采用的平面层叠结构吸附器的示意图。
图3、为消音制冷装置所采用的平面层叠结构吸附器的剖面示意图。
图4、为消音制冷装置所采用的圆柱单元结构吸附器的轴向剖面示意图。
图5、为消音制冷装置所采用的圆柱单元结构吸附器的径向剖面示意图。
图6、为圆柱单元结构吸附器与消音器的组装图。
图7、为装有隔板的吸附消音器的结构示意图。
图8、为热管式冷凝蒸发器的结构示意图。
图9、为热管式冷凝蒸发器的A－A剖面结构示意图第一吸附消音器(1)、吸附器及固定网(2)、蜂窝状通道(3)、吸附消音器外壳(4)、副消音室(5)、空气进口(6)、废气进管(7)、第二吸附消音器(8)、联通管(9)、第二冷凝蒸发器(10)、联通管(11)、节流阀或毛细管(12)、第一冷凝蒸发器(13)、空气出口(14)、废气出口(15)、热交换器(16)，主消音室(17)、热交换板(18)、吸附器(19)空气进口(20)、空气出口(21)、过滤网(22)，蒸汽出入口(23)，端头(24)，热交换桶(25)、蒸气管(26)、通道(27)、圆柱单元吸附器(28)、第一扩张室(29)、第二扩张室(30)、第三扩张室(31)、第四扩张室(32)、隔板(33、34、35)、穿孔管(36)、第一共振消音器(37)、第二共振消音器(38)、第三共振消音器(39)、制冷剂出入口(40)、热管(41)、蒸发器外壳(42)、空气出口(43)、空气入口(44)。
按
图1所示，本实用新型的制冷循环周期分为两个阶段，在制冷开始时，第一吸附消音器(1)中的吸附剂(2)处于吸附饱和状态，第二吸附消音器(8)中的吸附剂处于解吸状态。第一阶段，将热机废气从废气进口(7)送入第一吸附消音器(1)，废气气流经由副消音室(5)，蜂窝状通道(3)，主消音室(17)组成的通道从废气出口排出。废气在其流动过程中与热交换板(18)进行热交换，对吸附剂(2)进行加热。吸附剂对致冷剂的吸附量是随温度升高而降低的，随着加热的进行，吸附剂不断释放出制冷剂蒸汽，压力不断升高，通过联通管(19)向第一致冷蒸发器(13)扩散。在第一阶段，第一致冷蒸发器是作为冷凝器使用的，这时候从空气进口进入的是环境空气，这些空气经热交换器(16)对致冷剂蒸汽进行冷却，使其凝结为液体，第二吸附消音器(8)的废气进口被关闭，而是从空气进口送入环境空气，对其中的吸附器进行冷却，使吸附剂温度降低，吸附剂对致冷剂进行吸附，造成第二吸附消音器和第二冷凝蒸发器中的制冷剂压力下降，沸点升高，第二冷凝蒸发器中的制冷剂通过其中的热交换器从送入第二冷凝蒸发器中的空气中吸热而蒸发，使空气温度下降，这些空气就是空调的冷源，蒸发后的制冷剂被吸附剂吸附，不断蒸发、不断吸附、不断产生冷空气，直到吸附剂达到饱和，在这个阶段第二冷凝蒸发器是作为蒸发器使用的。阶段1结束时，第一吸附消音器是处于脱附状态，第二吸附消音器则相反。这时开始第二阶段，第一吸附消音器中进入空气，第二吸附消音器中通入废气，第一冷凝蒸发器作蒸发器使用，第二冷凝蒸发器作冷凝器使用。对冷凝蒸发器进行冷凝的空气，其温度得到提高，把这些空气供给用户，可起到加温的作用。
废气流通的路径是根据抗性消音原理设计的，由副、主消音室及蜂窝状通道组成的，所以废气通过本实用新型后，空气动力噪音可得到明显降低。
实施例1、如图2、图3所示，吸附消音器可设计为平面层叠结构。外壳(4)可用钢板或是耐热塑料加工，热交换板(18)用1毫米以下的钢板或耐热塑料加工，蜂窝状通道是废气和冷却空气流通的路径。以水作为制冷剂，以X型或Y型沸石分子筛为吸附剂，将分子筛颗粒均匀地分布在热交换板上，用铁网进行固定，然后进行焊接密封。吸附器的大小热交换板的层数以及吸附剂的数量由制冷确定，分子筛的厚度由吸附周期及脱附周期确定，减少分子筛厚度可提高加热效率，减短吸附及脱附周期。如东风140型卡车驾驶室空调系统的制冷量应为600千卡／时，水的汽化潜热为583千卡／公升(25℃)，所以需水量为600÷583＝1.1公斤／小时采用CaX型沸石，当温度为25℃，压力为4.5mm汞柱时，吸附量为33.3％，该吸附器脱附时间为20分钟，需沸石分子筛1.1公斤。由于一套制冷装置中有两个吸附器，所以每个吸附器所需沸石分子筛为0.6公斤。
实施例2、图4、图5为圆柱单元组合结构的吸附器实施例。圆柱单元结构的材料可以用薄钢板或耐热塑料，采用薄钢板时，可用拉伸工艺加工热交换桶，用电阻焊加工端头，热交换桶与端头的接缝处应全焊密封。为了避免焊接时产生的气体对沸石的污染，可以采用加密封圈后铆接的办法解决热交换桶与端头的密封联结问题，也可采用水保护焊接，即让沸石分子筛在水中焊接。
实施例3、图6为吸附器与消音器组合为一个整体的实施例，废气从废气进管(7)进入，该管在第一扩张室的部分被加工了许多小孔，成为小孔喷注消音器，小孔孔径小于1mm，孔距大于6mm，小孔面积之和必须满足排气量的要求或与废气进管的横截面积相等。废气进入废气进管后，经小孔扩散到第一扩张室，进行第一次膨胀，经圆柱单元吸收器进入第二扩张室进行第二次膨胀，经圆柱单元吸收器进入第四扩张室进行第三次膨胀，经圆柱单元器进入第三扩张室进行第四次膨胀后，经废气出管排出。这是一个小孔浇注与节流降压的消音过程，根据热机的不同型号决定扩张室的数量，同样圆柱单元吸附器的数量也可根据制冷量的要求灵活决定，穿孔板和第一膨胀室构成共振消音器。组合方式是串联和并联同时采用，串联就是根据制冷量的要求，把若干个圆柱单元结构在轴线上排列起来，使其轴线处于同一直线上，使所有圆柱单元结构的通道(27)串联起来，形成一个通道。并联则是把若干个圆柱单元结构在径向排列起来并固定使圆柱单元结构的轴线相平行，通道相平行。不论串联或并联都必须把每个圆柱单元结构的蒸气管(26)与冷凝蒸发器相联通。在组成吸附器时应同时使用串联和并联两种方式。
实施例4、图7是一个装有隔板的吸附消音器的实施例，废气从废气进管进入吸附消音器后，经小孔喷注消音后进入吸附器，经蜂窝状通道进入第一扩张室进行膨胀后，进入第一共振消音器(37)、经过穿孔管进入第二共振消音器(38)、再进入第三共振消音器(39)。为了解决共振消声频率狭窄的问题，几个消声器的共振频率互不相同，小孔管也采用穿孔管代替。
实施例5、图8、图9为热管式冷凝蒸发器的实施例，热交换器用热管(41)代替，通过热管的作用，制冷剂与空气进行充分的热交换。
本实用新型结构紧奏，热效率高，循环周期短，可连续制冷，适应于各种热机的废热制冷，尤其在制冷的同时还可降低热机空气动力性噪音，是一种应用前景广泛的制冷消音装置。
权利要求1.一种利用内燃机废气余热制冷及消除气体排放噪音的制冷消音两用装置，它包括吸附器、消音器、冷凝蒸发器、连接管路以及节流调压装置，其特征是吸附器和消音器合为一体，吸附剂及固定网(2)、外壳(4)为吸附器消音器所共用、整个装置共设有两套吸附消音器(1、8)及冷凝蒸发器(10、13)。
2.根据权利要求1所述的一种制冷消音两用装置，其特征是吸附消器(1、8)采用平面层叠结构，和园柱单元组合结构，吸附剂(2)均匀地分布在热交换板(18)的内侧，用铁网固定，园柱单元结构可采用并联或串联的方式组合联结。
3.根据权利要求1所述的一种制冷消音装置，其特征是吸附消音器(1)由副消音室(5)、吸附器(19)，蜂窝状通道(3)、主消音室(17)所组成，蜂窝状通道(3)的壁为热交换面，副消音室(5)的体积小于主消音室(17)，主消音室可制成穿孔板消音机构或共振消音机构或微孔消音机构。
4.根据权利要求1所述的一种制冷消音装置，其特征是副消音室(5)、蜂窝状通道(26)、主消音室(17)所构成气流通道采用可增加气流流通路径长度的隔板(39、42、43)分隔。
5.根据权利要求1所述的一种制冷消音装置，其特征是两个冷凝蒸发器(10、13)之间用联通管(11)相连，联通管上装有节流阀或毛细管(12)，在吸附器(19)内设置蒸汽过滤网。
6.根据权利要求1所述的一种制冷消音装置，其特征是冷凝蒸发器由冷凝蒸发器外壳(45)、空气进出口( )及安在外壳内的热交换装置所组成，热交换装置包括螺形管、蛇形管、润湿螺形管、润湿蛇形管和热管。
7.根据权利要求1、2、3、4、5、6所述的一种制冷消音装置，其特征是吸附消音器外壳内表面为吸音多孔陶瓷，蛇形管的外表面包裹上一层毛细管材料，形成一个毛细管层，这个毛细管层与水箱相连通。
专利摘要内燃机废气余热制冷消音两用装置。它包括吸附器、消音器、冷凝蒸发器、连接管路以及节流调压装置，其特征是吸附器和消音器合为一体，吸附剂及固定网(2)、外壳(4)为吸附器消音器所共用，整个装置共设有两套吸附消音器。其显著特点是结构紧凑，热效率高，循环周期短，可连续制冷，适应于各种热机的废热制冷，尤其在制冷的同时还可降低热机空气动力性噪音，是一种应用前景广泛的制冷消音装置。
文档编号F01N5/02GK2042113SQ8820437
公开日1989年8月2日 申请日期1988年4月9日 优先权日1988年4月9日
发明者杜黎 申请人:杜黎