CZ20003783A3 - Topné a/nebo klimatizační zařízení, zejména pro automobilové vozidlo, a způsob vytváření jeho zvukové izolace - Google Patents

Abstract

Topné a/nebo klimatizační zařízení, zejména pro automobilové vozidlo, jehož podstata spočívá v tom, že část (1,2) cirkulačního okruhu tekutiny v topném a/nebo klimatizačním zařízení je obklopována pláštěm (4, 5) z teplem smršťovatelného materiálu, tvořícího zvukovou izolaci. V přednostním provedení je tato část (2) tvořena například výpamíkem topného a/nebo klimatizačního zařízení automobilového vozidla a část (1) potrubím, připojeným k takovému výpamíku. Způsob provádění zvukové izolace spočívá v tom, že se uloží plášť (4, 5) z teplem smršťovatelné hmoty okolo části (1,2) okruhu, která se má izolovat, přičemž plášť (4, 5) je v rozšířeném a stabilizovaném tvaru, a plášť (4, 5) se zahřeje v jeho rozšířeném a stabilizovaném tvaru, pro vyvolání jeho tepelného smrštění a pro jeho uvedení do smrštěného tvaru.

Description

Topné a/nebo klimatizační zařízení, zejména pro automobilové vozidlo, a způsob vytváření jeho zvukové izolace

Oblast techniky

Vynález se týká topných a/nebo klimatizačních zařízení, zejména pro automobilová vozidla.

Dosavadní stav techniky

Zařízení tohoto typu obsahuje zpravidla okruh pro cirkulaci tekutiny, obsahující alespoň jeden trubní úsek, připojený k výměníku tepla. V případě automobilového vozidla se může jednat o klimatizační okruh, kterým prochází chladicí tekutina, proudící skrz kondenzátor a výparník. Může se také jednat o topný okruh, kterým prochází horká tekutina, proudící skrz radiátor nebo teplovzdušné topné těleso, sloužící pro vytápění vnitřního prostoru vozidla. Tato horká tekutina je směs vody a nemrznoucí směsi, sloužící k chlazení motoru.

Ve výše uvedeném příkladě použití jsou výparník a topný radiátor uloženy ve stejné skříni a jsou určené pro promývání proudem vzduchu, který je tak upravován a po té vypouštěn do vnitřního prostoru vozidla.

Cirkulace tekutiny v okruhu, zejména dochází-li k ní při zvýšené rychlosti, vyvolává často akustická vyzařování, která jsou na obtíž. K takovému jevu dochází zejména v úrovni vstupního potrubí, které umožňuje přívod tekutiny procházející výměníkem tepla, nebo výstupního potrubí, které umožňuje výstup tekutiny procházející výměníkem tepla. Takové potrubí, rovněž nazývané trubice, je obvykle vytvořeno z kovové hmoty, nejčastěji hliníku. Jedná se tedy o materiál,

-2> · · ·· · • « · ·

Φ Φ·Φ« · · • · · ·««· · ··· · který se vyznačuje poměrně značnou účinností vyzařování, zejména když je buzeno prouděním plynu o vysoké rychlosti. K tomu dochází zejména v případě plynné chladicí tekutiny, která opouští výparník klimatizačního zařízení.

Bylo konstatováno, že taková potrubí vyvolávají značné akustické vyzařování, když jimi prochází plyn o vysoké rychlosti. Takto vyzařovaný akustický výkon závisí do značné míry na buzené ploše. Bylo dále konstatováno, že čím jsou potrubí kratší, tím vyšší je zesílení hluku.

Řešení tohoto problému by tedy spočívalo ve zmenšení délky těchto potrubí. Jejich délka je však dána konstrukčními uspořádáními topných a/nebo klimatizačních zařízení a polohou výměníků tepla, zejména výparníků.

Jediným přijatelným řešením je tedy izolovat potrubí a/nebo výměník tepla pro snížení hluku. Je známo vytvářet zvukovou izolaci proudění v potrubích izolacemi z pěnových hmot s otevřenými póry nebo ze skelné vlny. Jsou také známé tepelné izolace, které mohou být uloženy okolo potrubí, připojených k výparníků, ale ty mají malý účinek na snižování hluku.

K výše uvedenému akustickému jevu může docházet také v úrovni výměníku tepla, jímž prochází vysokou rychlostí tekutina. Ani zde však nebylo nalezeno žádné účinné řešení, které by mohlo vyřešit problémy s tímto jevem.

Vynález si zejména klade za úkol vytvořit zvukovou izolaci, která by mohla být snadno osazena v okruhu na cir-3kulaci tekutiny, obsahujícím alespoň potrubí připojené k výměníku tepla, a která by umožňovala dosáhnout významné snížení hluku.

Podstata vynálezu

Vynález navrhuje k výše uvedenému účelu topné a/nebo klimatizační zařízení výše definovaného typu, v němž je alespoň část okruhu obklopována pláštěm z teplem smrštovatelné hmoty, tvořícím akustickou izolaci.

Jsou známé pláště z teplem smrštovatelné hmoty, které se nejčastěji používají pro ochranu svazků elektrických vedení k zajištění těsnosti a ochrany proti okolí. V případě vynálezu bylo konstatováno, že plášť z teplem smrštovatelné hmoty umožňuje zajistit citelné snížení hluku a že kromě toho dovoluje ztužit část okruhu, okolo níž je umístěn.

Část okruhu může být trubní úsek, zejména trubice připojená k výměníku tepla. Rovněž může být část okruhu tvořena výměníkem tepla.

Pod pojmem výměník tepla, jak je zde používán, se rozumí jakýkoli výměník tepla, jíž prochází tekutina a který tvoří část topného a/nebo klimatizačního zařízení, zejména automobilového vozidla. Může se zejména jednat o topný radiátor nebo o kondenzátor nebo výparník klimatizačního zařízení. Vynález se zejména hodí pro výparník klimatizačního zařízení .

Vynález využívá paměťové vlastnosti, kterými se vyznačují některé plasty, které jsou způsobilé být uváděny ze

4

-4stabilního počátečního stavu působením tepla do deformovaného stabilizovaného stavu. Jsou potom schopné se vrátit do tohoto počátečního stavu, když jsou znovu vystaveny působení tepla.

Použitelná teplem smršťovatelná hmota je s výhodou termoplastická hmota, zvolená mezi polyvinylidenfluoridem, polyvinylchloridem, polypropylenem a polyethylenem. Je také možné používat teplem smršťovatelnou hmotu na bázi elastomerů, zesítěných ozářením.

S výhodou je tento plášť, smrštěný tak, že vyvíjí radiální stahování na část okruhu, kterou obklopuje. V praxi to znamená, že vnitřní rozměr pláště po tepelném smrštění musí být o něco menší, než je vnější rozměr části okruhu, která se má izolovat. Využívá se tak smrštění teplem smršťovatelné hmoty, která vyvíjí stahovací napětí na tuto část okruhu. Toto smrštění vede k intenzivními radiálnímu sevření, které současně ztužuje příslušnou část okruhu. Je tak sníženo vnitřní i vnější akustické vyzařování této části okruhu .

Aby se zajistilo dobré tlumení hluku, musí mít plášť s výhodou lineární hmotnost vyšší než 60 g/m a tloušťku větší než 1 mm.

Vynález dále přináší způsob vytváření zvukové izolace výše popsaného zařízení. Tento způsob zahrnuje následující pochody:

a) uloží se plášť z teplem smršťovatelné hmoty okolo části okruhu, která se má izolovat, přičemž plášť je v rozšířeném

-5a stabilizovaném tvaru,

b) plášť se zahřeje v jeho rozšířeném a stabilizovaném tvaru, pro vyvolání jeho tepelného smrštění a pro jeho uvedení do smrštěného tvaru.

Ve výhodném provedení vynálezu se plášt uloží okolo potrubí. Toto potrubí může být bud přímé nebo zahnuté. V případě, kdy je zahnuté, obsahuje způsob s výhodou přídavný pochod c), spočívající v mechanickém ohnutí potrubí již opatřeného pláštěm.

V jiném provedení vynálezu je plášť uložen okolo stranových ploch výměníku tepla.

Přehled obrázků na výkresech

Vynález je blíže vysvětlen v následujícím popisu na příkladech provedení s odvoláním na připojené výkresy, ve kterých znázorňuje obr.l celkové schéma výměníku tepla, v daném případě klimatizační výparník, připojený ke zvukově izolovanému potrubí podle vynálezu, obr.2 axiální řez částí potrubí, obklopovaného teplem smršťovatelným pláštěm, přičemž plášt je znázorněný před zahřátím a po zahřátí, obr.3 diagram znázorňující snižování hluku (vyjádřené v dB), v závislosti na frekvenci vzduchu (vyjádřené v Hz) pro potrubí bez izolačního pláště (křivka A) a s izolačním pláštěm (křivka B) a obr.4 perspektivní pohled na výměník tepla, obklopovaný teplem sršťovatelným pláštěm.

Příklady provedení vynálezu

Na obr.l je patrné výstupní potrubí 1, také nazývané výstupní trubice, připojená k výměníku 2 tepla, který je v daném

• Β Β

Β Β Β

Β Β Β

Β Β Β • Β

ΒΒ

Β

Β *

příkladě výparník klimatizačního zařízení automobilového vozidla. Tento výparník je kromě toho opatřen vstupním potrubím 3./ také nazývaným vstupní trubice, která slouží pro přívod chladicí tekutiny v kapalné fázi. Tato tekutina se převádí ve výparníku na plynnou fázi a opouští ho výstupním potrubím 1. Jelikož tato chladicí tekutina v plynné fázi proudí vysokou rychlostí, vede to k velkému akustickému vyzařování. Pro snížení toho vydávání hluku, je výstupní potrubí 1 obklopováno pláštěm, tvořícím zvukovou izolaci.

Obr.2 ukazuje řez částí výstupního potrubí 1, v daném příkladě částí kruhově válcové trubky, vytvořené z vhodné kovové hmoty, zde hliníku nebo hliníkové slitiny. Potrubím prochází chladicí tekutina v plynné fázi, proudící velkou rychlostí.

Okolo potrubí 1 je uložen plášť 4 z teplem smršťovátelné hmoty, která je znázorněna jednak čerchovaně pro stav před tepelným smršťováním, a jednak plnou čarou pro stav po tepelném smrštění.

Pro tento účel se použije plášť z teplem smršťovatelné hmoty, který se zpočátku nachází v rozšířeném a stabilizovaném stavu, získaném deformací. Tento plášť, takto rozšířený, má vnitřní průměr větší než vnější průměr D trubky, jak je patrné na obrázku z polohy pláště vyznačeného čerchovaně .

Plášť v tomto rozšířeném tvaru se nasune okolo potrubí. Po té se vyvolá tepelné smrštění pláště ohřevem v řízených podmínkách, s dobou trvání a teplotou ohřevu takovými,

-7• · * • 9 9

9 9

9999 9

9

9 9 9 9

99

9 9

9 9 • · · • · · ·« 99 že se uvede na smrštěný tvar. Tyto podmínky závisí především na materiálu použitém pro plášt. Zpravidla se jedná o termoplastickou hmotu a je zejména dávána přednost použití polyvinylidenfluoridu, polyvinylchloridu, polypropylenu nebo polyethylenu. Dá se také předpokládat použití teplem smrštovatelného materiálu na bázi elastomerů, zesilovaných ozářením.

Ohřev se může provádět například v peci nebo foukáním horkého vzduchu. Vyvolává tepelné smrštění pláště, který se radiálně stahuje. Vyplývá z toho smrštění teplem smrštovatelné hmoty, které vyvíjí silné napětí okolo potrubí a které ji umožňuje ztužit.

Bylo konstatováno, že přítomnost takto staženého pláště okolo potrubí zajišťuje zmenšení vnitřního a vnějšího akustického vyzařování tohoto potrubí. Pro dobré tlumení hluku musí mít plášt lineární hmotnost vyšší než 60 g/m a tlouštku větší než 1 mm.

Na obr.3 je znázorněno formou příkladu snižování hluku (vyjádřené v dB) v závislosti na frekvenci vzduchu (vyjádřené v Hz) pro potrubí typu popsaného výše. Na diagramu jsou znázorněny dvě křivky, a to křivka A pro potrubí bez pláště a křivka B pro potrubí s pláštěm. Je možné konstatovat, že osazení takového pláště dovoluje dosáhnout velmi dobrých akustických vlastností, a to snížení hluku od 3 do 5 dB počínaje 1000 Hz.

Výše popsaný způsob se především týká ukládání pláště okolo přímého potrubí. Často je však potřebné, aby bylo mož.1

* né pracovat na zahnutém potrubí. V tomto případě způsob obsahuje přídavný pochod, který spočívá v mechanickém ohýbání potrubí, které již bylo opatřeno pláštěm.

Je třeba poznamenat, že lze také uvažovat osazování teplem smršťovatelného pláště okolo vstupního potrubí 2 z obr.l a/nebo teplem smršťovátelného pláště okolo výměníku 2 tepla z obr.l.

V provedení z obr.4 je teplem smršťovatelný plášť 5 uložen okolo výměníku 2 tepla, který je v daném příkladě výparník klimatizačního zařízení. Pro tento účel se použije plášť, který má v jeho rozšířeném a stabilizovaném uspořádání tvar a rozměry přizpůsobené tvaru a rozměrům výměníku tepla. V daném příkladě má plášť obecně obdélníkový tvar a osadí se okolo stranových ploch výměníku tepla, t.j. ploch mezi vstupní stranou a výstupní stranou výměníku.

Jako plášť 4 popsaný výše, umožňuje plášť 5 snižovat akustická vyzařování, vydávaná cirkulací tekutiny. Plášť podle vynálezu má teplotní odolnost od -40°C do +120°C. Dovoluje kromě toho zajistit dobrou těsnost a dobrou odolnost proti okolnímu prostředí v topném a/nebo klimatizačním zařízení. Navíc nevyvíjí v zařízení pachy.

Vynález samozřejmě není omezen na výše popsaná provedení a může být použit na jiné varianty.

Tepelně smršťovatelný plášť tak může soužit pro akustickou izolaci jiných typů výměníků tepla nebo potrubí.

Claims (14)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Topné a/nebo klimatizační zařízení, zejména pro automobilové vozidlo, obsahující okruh pro cirkulaci tekutiny, který obsahuje alespoň jeden trubní úsek připojený k výměníku tepla, vyznačené tím. že alespoň část (1, 2) okruhu je obklopována pláštěm (4, 5) z teplem smršřovatelného materiálu, tvořícím akustickou izolaci.
2. 2. Zařízení podle nároku 1, vyznačené tím, že uvedená část okruhu je trubní úsek (1).
3. 3. Zařízení podle nároku 2, vyznačené tím, že trubní úsek je trubice (1), připojená k výměníku (2) tepla.
4. 4. Zařízení podle nároku 1, vyznačené tím, že uvedená část okruhu je výměník (2) tepla.
5. 5. Zařízení podle nároku 2, vyznačené tím, že výměník tepla je výparník (2) klimatizace.
6. 6. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačené tím, že teplem smrštovatelná hmota je termoplastická hmota, zvolená mezi polyvinylidenfluoridem, polyvinylchloridem, polypropylenem a polyethylenem.
7. 7. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačené tím, že teplem smrštovatelná hmota je na bázi elastomerů, zesítovaných ozářením.

   -10« 4 4 « • · 4 · ·

   4 4 4 4 • ··4· 4 *

   4 4 · «··· 4 · · ♦
8. 8. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až 7, čené tím, že plást (4; 5) je smrštěn tak, že vyvíjí radiální stahovací napětí na část okruhu (1; 2), kterou obklopuje.
9. 9. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až 8, vyznačené tím, že plást (4; 5) má lineární hmotnost větší než 60 a/τη.

   ' -·· ·
10. 10. Zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až 9, vyznačené tím, že plášt (4; 5) má tlouštku větší než 1 mm.
11. 11. Způsob provádění zvukové izolace zařízení podle kteréhokoli z nároků 1 až 10, vyznačený tím, že zahrnuje následující pochody:

    a) uloží se plášt (4; 5) z teplem smrštovatelné hmoty okolo části okruhu (1; 2), která se má izolovat, přičemž plášt je v rozšířeném a stabilizovaném tvaru, a

    b) plášt se zahřeje v jeho rozšířeném a stabilizovaném tvaru, pro vyvolání jeho tepelného smrštění a pro jeho uvedení do smrštěného tvaru.

    vyzna
12. 12. Způsob podle nároku 11, vyznačený tím, že plášt (4) se uloží okolo trubního úseku nebo potrubí (1).
13. 13. Způsob podle nároku 13, pro zvukovou izolaci zahnutého potrubí, vyznačený tím, že obsahuje přídavný pochod

    c), spočívající v mechanickém ohnutí potrubí již opatřeného pláštěm.
14. 14. Způsob podle nároku 11, vyznačený tím, že plášt (5) se uloží okolo stranových ploch výměníku (2) tepla.