CS203082B2 - Topné zařízení pro motorová vozidla se spalovacím motorem - Google Patents

Description

Vynález se týká topného zařízení pro motorová vozidla se spalovacím motorem, sestávajícího z topného dílu ,s prostředky pro přívod topného vzduchu do vnitřního prostoru vozidla.

Jsou známa topná zařízení pro vozidla, která pracují jako tolpné díly. Pod tímto názvem se rozumí topidla, která nezávisle na motoru vozidla, tedy i při v klidu stojícím vozidle s vypnutým motorem mohou vytápět vnitřní prostor vozidla. Tato topidla se nazývají přídavnými topidly, protože zahřívají vnitřní proštor vozidla přídavně k topidlu poháněnému motorem. Tato známá stabilní topidla sestávají ze spalovací komory, ve které se kapalné palivo po přívodu spalovacího vzduchu smíchá a zapálí jako zápalná směs a spaliny se vedou dále spalovací komorou, kterou obklopuje výměník, ve kterém se zahřívá vzduoh vedený do vnitřního prostoru vozidla. Jako prostředek k dopravě topného vzduchu je použito ventilátoru, který tlačí nebo saje topný vzduch potrubím.

Jsou známy topné díly poháněné výfukovými plyny. U těchto topných dílů dochází k zahřívání nikoli prouděním topného vzduchu podél spalovací komory, ale podél výíllkOVétlO potrubí. Přitom je výměník tepla, kterým proudí teplý vzduch, uspořádán sou2 středně vůči některému úseku výfukového potrubí.

Popsané topné zařízení má nedostatek v tom, že pro topení je třeba kapalného paliva, benzínu nebo nafty, a dále že stabilní topidlo musí mít vlastní výfukovou soustavu. Topidlo na výfukové plyny je nevýhodné tím, že vyžaduje velké náklady na bezpečnost próvozu. Tato bezpečnost je dána požadavkem, že do vzduchové soustavy topného zařízení a tím¹ 1 do vnitřního prostoru vozidla nesmějí vnikat výfukové plyny.

Z techniky vytápění obytných prostorů je znám princip topení s akumulací tepla. Při těchto topidlech se především elektrickou energií zahřeje akumulující prostředí, například transformátorový olej nebo keramické hmoty a v případě potřeby se takto akumulované teplo odvádí pomocí ventilátoru. Tak například se u jaderných zařízení používá kapalného sodíku jako prostředí pro přenos tepla.

Nyní bylo zjištěno, že je obdobně možné vyvinout topné zařízení pro motorová vozidla se spalovacím motoraro.

Úkolem vynálezu je vytvořit topné zařízení pro vozidla se spalolvacím motorem, které by pracovalo na základě principu akumulace tepla a které by odnímalo teplo výfukovým plynům'. Přitom se má využít vý203082 hod -dosud známých zařízení a odstranit jejich nevýhody.

Výše uvedené nedostatky odstraňuje topné zařízení pro motorová vozidla sespaloivaicírn motorem, které sestává z topného dílu a prostředků pro přívod topného vzduchu do vnitřního prostoru vozidla podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že v topném dílu je uspořádán tepelný akumulátor.

Tímto¹ opatřením podle vynálezu se vytvoří topné zařízení, které při poměrně jednoduché konstrukci dává maximum bezpečnosti a prakticky bez provozních nákladů může v dostatečné míře převzít úlohu vytápění vnitřního prostoru vozidla.

Podle výhodného vytvoření vynálezu mezi výfukovou trubkou a tepelným akumulátorem topného dílu je uspořádána tepelná trubka.

Tímto opatřením podle vynálezu se dosáhne toho, že je možné odnímat teplo z výfukových plynů a přivádět do tepelného akumulátoru uvnitř stabilního topného dílu téměř beze ztrát.

Podle dalšího výhodného význaku vynálezu je tepelný akumulátor obklopen teplonosným pláštěm tak, že mezi tepelným akumulátorem a teplonos-ný-m pláštěm je vytvořen evakuovaný kontaktní prostor.

Tímto opatřením podle vynálezu se dosáhne toho, že je možno akumulaci tepla provádět co nejlépe, zejména v případě, že trvá delší dobu, než se má teplo odebírat. Přitom je itepelný akumulátor zvláště dobře tepelně izolován a akumulované teplo v něm může být udrženo po velmi dlouhou dobu.

Podle dalšího- výhodného vytvoření vynálezu je tepelný akumulátor vytvořen jako zásobník naplněný eutektickou směsí fluoridů alkalických kovů nebo kovů alkalických zemin, do kteréžto náplně zásahuje strada tepelné trubky odvádějící tepla

Tímto opatřením podle vynálezu se dosáhne t-obo, že když je tepelný akumulátor naplněn látkou s velkým měrným teplem a velkým měrným tavným teplem podle vynálezu, je možno akumulovat velké množství tepla.

Podle -dalšího výhodného vytvoření vynálezu je evakuovaný kontaktní prostor potrubím spojen s odpařovacím prostorem, který je obklopen elektrickým topným -odporem a naplněn odpaříte lnou kapalinou.

Tímto opatřením podle vynálezu se dosáhne toho, že evau-k-ovaný kontaktní prostor může být podle po-třehý změněn na tepelně vodivý nebo tepelně nevodivý.

Podle dalšího výhodného vytvoření vynálezu je odpařovací prostor aleispoň zčásti vyplněn fri-genem.

T-oto opatření zaručuje obzvláště dobrý přenos (tepla-, neboť frigen je zvláště výhodný jako odpařitelná kapalina k danému účelu.

Podle dalšího výhodného vytvoření vynálezu v topném dílu před tepelným akumulátorem je uspořádán ventilátor pro topný vzduch.

Tímto opatřením podle vynálezu s-e dosáhne toho, že teplo vysálané z teplonosnéh-o pláště se může bezprostředně přivádět do vnitřního prostoru vozidla vzduchem dopravovaným ventilátorem.

Příklad provedení vynálezu je znázorněn na připojených výkresech, kde n-a obr. 1 je schematicky znázorněn řez akumulačním topidlem podle vynálezu a na obr. 2 je schéma- zapojeni.

Na obr. 1 je znázorněn spalovací motor 1, který má výfukové potrubí 2. Na výfukovém potrubí 2 je připojen pře-ch-odový kus 3 a za ním následuje výfuková trubka 4. S přechodovým kusem 3 je pevně spojena tepelná trubka 5, která na své jedné straně zasahuje do přechodového kusu 3 a na druhé straně je tepelně spojena s válcovým tepelným akumulátorem 6. Tepelný akumulátor 6 je naplněn akumulačním kovem 7. Kolem tepelného akumulátoru 6 je uspořádán teplo-nosný plášť 8, který je na všech stranách plyn-otěsně svařen a je evakuován. M-ezi tepelným akumulátorem 6 a teplomosným pláštěm 8 je vytvořen kontaktní prostor 9, kt-erý je potrubím 10 spojem s odpařova-cím prostorem 11, ktorý je obklopen elektrickým topným odporem 12. Kolem teplon-osného pláště 8 je uspořádán další, soustředný topný plášť 13, který obklopuje topný díl 23 a do kterého je zabudován ventilátor 14.

Tepelná trubka 5 je evakuována a má na své vnitřní povrchové ploše kapilární strukturu a je pro popsaný příklad použití naplněna malým množstvím sodíku, který se při přivádění tepla odpaří a tvoří tak prakticky bezeztrát-ový přenos tepla.

Tepelný akumulátor 6 je naplněn materiálem s ve-lkým měrným teplem a velkým měrným tav-ným teplem, jako je například eutekti-cká směs fluoridu sodného, fluoridů vápenatého a fluoridu hořečnatého.

Kontaktní prostor 9 je evakuován. V odpařovacím prostoru 11, který je od topného -dílu 20 oddělen, ale prostřednictvím potrubí 10 spojen s kontaktním prostorem 9, je odpařovací kapalina, například frigen, která se při zahřátí elektrickým topným odporem! 12 odpaří, vnikne -do kontaktního prostoru 9 a přenáší teplo- od tepelného 'akumulátoru 6 na t-eplonosný plášť 8. Vzduch -nasátý ventilátorem 14 a dopravovaný topným! pláštěm- 13 se vede po teplonosném plášti 8, ohřívá se na něm a¹ v místě A výstupu je z topného dílu 20 vyveden á -může být přiveden do vnitřního· prostoru vozidla.

Na obr. 2 je znázorněno elektrické zapojení tohoto topného! zařízení. Po zapnutí spínače 15 se přivede elektrický proud do ventilátorového motoru 10, do topného odiporu 12 9 přípojkami 17 podle ohr. 1 a do kontrolní žárovky 18. Ve vedení k ventilá203082

S torovému motoru 16 je pro regulaci teploity sériově zařazen NTC-odpor 19, který je umístěn v proudu teplého· vzduchu dopravovaného ventilátorem 14, a který reguluje počet otáček ventilátoru 14 tak, že na místě A výstupu z topidlai zůstávají zachovány přibližně konstantní teploty.

Při cho-du spalovacího motoru 1 vystupují po určité době výlukovým potrubím 2 výfukové plyny o teploitě asi 800 °C. Tím se tepelně zatěžuje tepelná trubka 5 uspořádaná v přechodovém kusu 3. Výfukové plyny potom vystupují výfukovou trubkou 4 a neznázorněným tlumičem hluku do okolního ovzduší.

Při dosažení teploty přibližně ©50 °C v přechodovém kusu 3 se na teplovodivé straně tepelné trubky 5 začíná odpařovat sodík, který ise současně pohybuje a zvyšuje rychlost svého pohybu až na rychlost blížící se rychlosti zvuku. Tato pára odpařená z kapaliny přenáší potom teplo na kov 7 tepelného akumulátoru 6 s lOOOnásobnou tepelnou vodivostí oproti mědi.

Teplo síe akumuluje v akumulačním kovu 7 tepelného akumulátoru 6, přičemž odsávání a odvádění tepla brání vakuum v kontaktním prostoru 9. Teprve tehdy, když se elektrickým topným odporem 12 ohřeje odpařovaní kapalina v odpařovacím prostoru 11 a jejími iparami se vyplní kontaktní prostor 9 a dosáhne se tak přestupu tepla, vede se teplo dále na teplonosný plášť 8 a odtud pomocí ventilátoru 14 do topného vzduchu, který je tímto ventilátorem 14 poháněn.

Po provozu spalovacího motoru 1 trvajícím asi 10 minut j.e tepelný akumulátor přiveden na horní hranici možné akumulace tepla a při teplotě 750 až 800 °C již nepřijímá žádné další teplo. Zastaví-li se nyní spalovací motor 1, například po skončení jízdy, přenáší se teplo z tepelného· akumulátoru 6 tepelnou trubkou 5 opět zpět sáláním do přechodového kusu 3.

Tento proces však probíhá jen tak dlouho., dokud tepelná trubka 5 nedosáhne teploty 650 °C a není potom dále tepelně vodivá. Potom se teplo přenáší jen úzkými průřezy pláště tepelné trubky 5 a toto množství přenášeného· tepla je talk nepatrné, že hlavni množství tepla zůstává uchováno po dobu 10 nebo 20 hodin, jako například u termoskové láhve. Při zapnutí topidla, to je při přivedeni elektrického proudu do ventilátoru 14 a do předehřívacího odporu 19 se může akumulované teplo z topného zařízení odebírat.

Claims (7)

1. Topné zařízení pro motorová vozidla se spalovacím motorem, sestávající z topného dílu s prostředky pro přívod topného vzduchu do vnitřního prostoru vozidla, vyznačené tími, že v topném dílu (20) je uspořádán tepelný akumulátor (6).

2. Topné zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že mezi tepelným akumulátorem. (O) topného dílu (20) a výfukovou trubkou (4) je uspořádána tepelná trubka (5).

3. Topné zařízení podle bodu 1 nebo 2, vyznačené tím, že tepelný akumulátor (6) je Obklopen teplonoisným pláštěm (8) tak, že mezi tepelným akumulátorem (6) a teplonosný,m pláštěm (8) je vytvořen evakuovaný kontaktní prostor (9).

4. Topné zařízení podle bodů 1 až 3, vyznačené tím, že tepelný akumulátor .(6) je

VYNALEZU vytvořen jako zásobník naplněný eutektiíckou směsí fluoridů alkalických kovů nebo kovů alkalických zemin, do kteréžto náplně zasahuje strana tepelné trubky (5) odvádějící teplo.

5. Topné zařízení podle bodu 3, vyznačené tím., že evakuovaný kontaktní protsťor (9) je potrubím (10) spojen β odpařovacím prostorem (11), ktorý je obklopen elektrickým topným odporem (12) a naplněn odpařitelncu kapalinou.

6. Topné zařízení podle bodu 5, vyznačené tím, že odpařovací prostor (11) je alespoň zčásti vyplněn řrigenem.

7. Topné zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že v topném dílu (20) před tepelným akumulátorem (6) je uspořádán ventilátor (14) pro topný vzduch.