專利名稱：內燃機廢氣余熱制冷消音兩用裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種利用內燃機廢氣余熱制冷或空調并能同時減少內燃機空氣動力噪音的兩用裝置。
目前，以內燃機為主的各種熱機在人類生活中獲得了廣泛的應用，但由于熱機效率的限制，各種熱機對熱能的利用都不充分，很大一部分熱能隨著廢氣而白白的排放掉，如何充分利用廢氣中的余熱是人們長期以來期待解決的一個問題。蘇聯(lián)專利(SU987311)、我國的實用新型專利申請說明書(CN87205876)提出利用分子篩吸附制冷的裝置，但由于這類裝置中制冷劑的循環(huán)是靠吸附劑的周期性吸附和脫附來推動的，所以往往制冷也是間歇的。另外，作為吸附劑的沸石分子篩、活性碳等物質的傳熱性能差，吸附、脫附周期長，制冷裝置體積過大，使這類裝置未能大量投入使用。
本實用新型的目的是提供一種吸附及解吸周期短，傳熱效率高，體積小，既能制冷又可消音的兩用裝置。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的，它包括吸附器、消音器、冷凝蒸發(fā)器、連接管路以及節(jié)流調壓裝置，其特征是吸附和消音器合為一體，吸附劑及固定網(wǎng)(2)、外殼(4)為吸附器消音器所共用，整個裝置共設有兩套吸附消音器(1、8)。吸附消器(1、8)采用平面層疊結構，和圓柱單元組合結構，吸附劑(2)均勻地分布在熱交換板(18)的內側，用鐵網(wǎng)固定，圓柱單元結構可采用并聯(lián)或串聯(lián)的方式組合聯(lián)結。吸附消音器(1)由副消音室(5)、吸附器(19)、蜂窩狀通道(3)、主消音室(17)所組成。蜂窩狀通道(3)的壁為熱交換面，副消音室(5)的體積小于主消音室(17)，主消音室可制成穿孔板消音機構或共振消音機構或微孔消音機構。副消音室(5)、蜂窩狀通道(26)、主消音室(17)所構成氣流通道采用可增加氣流流通路徑長度的隔板(39、42、43)分隔。兩個冷凝蒸發(fā)器(10、13)之間用聯(lián)通管(11)相連，連通管上裝有節(jié)流閥或毛細管(12)，在吸附器(19)內設置蒸汽過濾網(wǎng)。冷凝蒸發(fā)器由冷凝蒸發(fā)器外殼(45)、空氣進出口(20、21)及安裝在外殼內的熱交換裝置所組成，熱交換裝置包括螺形管、蛇形管、潤濕螺形管、潤濕蛇形管、熱管。吸附消音器外殼內表面為吸音多孔陶瓷，蛇形管的外表面包裹上一層毛細管材料，形成一個毛細管層，這個毛細管層與水箱相連通。
下面將結合附圖所示的實施例，對本實用新型作進一步詳細的描述，但發(fā)明內容不限于附圖所示。
圖1、為消音制冷裝置的總體結構示意圖。
圖2、為消音制冷裝置所采用的平面層疊結構吸附器的示意圖。
圖3、為消音制冷裝置所采用的平面層疊結構吸附器的剖面示意圖。
圖4、為消音制冷裝置所采用的圓柱單元結構吸附器的軸向剖面示意圖。
圖5、為消音制冷裝置所采用的圓柱單元結構吸附器的徑向剖面示意圖。
圖6、為圓柱單元結構吸附器與消音器的組裝圖。
圖7、為裝有隔板的吸附消音器的結構示意圖。
圖8、為熱管式冷凝蒸發(fā)器的結構示意圖。
圖9、為熱管式冷凝蒸發(fā)器的A－A剖面結構示意圖第一吸附消音器(1)、吸附器及固定網(wǎng)(2)、蜂窩狀通道(3)、吸附消音器外殼(4)、副消音室(5)、空氣進口(6)、廢氣進管(7)、第二吸附消音器(8)、聯(lián)通管(9)、第二冷凝蒸發(fā)器(10)、聯(lián)通管(11)、節(jié)流閥或毛細管(12)、第一冷凝蒸發(fā)器(13)、空氣出口(14)、廢氣出口(15)、熱交換器(16)，主消音室(17)、熱交換板(18)、吸附器(19)空氣進口(20)、空氣出口(21)、過濾網(wǎng)(22)，蒸汽出入口(23)，端頭(24)，熱交換桶(25)、蒸氣管(26)、通道(27)、圓柱單元吸附器(28)、第一擴張室(29)、第二擴張室(30)、第三擴張室(31)、第四擴張室(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)、制冷劑出入口(40)、熱管(41)、蒸發(fā)器外殼(42)、空氣出口(43)、空氣入口(44)。
按
圖1所示，本實用新型的制冷循環(huán)周期分為兩個階段，在制冷開始時，第一吸附消音器(1)中的吸附劑(2)處于吸附飽和狀態(tài)，第二吸附消音器(8)中的吸附劑處于解吸狀態(tài)。第一階段，將熱機廢氣從廢氣進口(7)送入第一吸附消音器(1)，廢氣氣流經(jīng)由副消音室(5)，蜂窩狀通道(3)，主消音室(17)組成的通道從廢氣出口排出。廢氣在其流動過程中與熱交換板(18)進行熱交換，對吸附劑(2)進行加熱。吸附劑對致冷劑的吸附量是隨溫度升高而降低的，隨著加熱的進行，吸附劑不斷釋放出制冷劑蒸汽，壓力不斷升高，通過聯(lián)通管(19)向第一致冷蒸發(fā)器(13)擴散。在第一階段，第一致冷蒸發(fā)器是作為冷凝器使用的，這時候從空氣進口進入的是環(huán)境空氣，這些空氣經(jīng)熱交換器(16)對致冷劑蒸汽進行冷卻，使其凝結為液體，第二吸附消音器(8)的廢氣進口被關閉，而是從空氣進口送入環(huán)境空氣，對其中的吸附器進行冷卻，使吸附劑溫度降低，吸附劑對致冷劑進行吸附，造成第二吸附消音器和第二冷凝蒸發(fā)器中的制冷劑壓力下降，沸點升高，第二冷凝蒸發(fā)器中的制冷劑通過其中的熱交換器從送入第二冷凝蒸發(fā)器中的空氣中吸熱而蒸發(fā)，使空氣溫度下降，這些空氣就是空調的冷源，蒸發(fā)后的制冷劑被吸附劑吸附，不斷蒸發(fā)、不斷吸附、不斷產生冷空氣，直到吸附劑達到飽和，在這個階段第二冷凝蒸發(fā)器是作為蒸發(fā)器使用的。階段1結束時，第一吸附消音器是處于脫附狀態(tài)，第二吸附消音器則相反。這時開始第二階段，第一吸附消音器中進入空氣，第二吸附消音器中通入廢氣，第一冷凝蒸發(fā)器作蒸發(fā)器使用，第二冷凝蒸發(fā)器作冷凝器使用。對冷凝蒸發(fā)器進行冷凝的空氣，其溫度得到提高，把這些空氣供給用戶，可起到加溫的作用。
廢氣流通的路徑是根據(jù)抗性消音原理設計的，由副、主消音室及蜂窩狀通道組成的，所以廢氣通過本實用新型后，空氣動力噪音可得到明顯降低。
實施例1、如圖2、圖3所示，吸附消音器可設計為平面層疊結構。外殼(4)可用鋼板或是耐熱塑料加工，熱交換板(18)用1毫米以下的鋼板或耐熱塑料加工，蜂窩狀通道是廢氣和冷卻空氣流通的路徑。以水作為制冷劑，以X型或Y型沸石分子篩為吸附劑，將分子篩顆粒均勻地分布在熱交換板上，用鐵網(wǎng)進行固定，然后進行焊接密封。吸附器的大小熱交換板的層數(shù)以及吸附劑的數(shù)量由制冷確定，分子篩的厚度由吸附周期及脫附周期確定，減少分子篩厚度可提高加熱效率，減短吸附及脫附周期。如東風140型卡車駕駛室空調系統(tǒng)的制冷量應為600千卡／時，水的汽化潛熱為583千卡／公升(25℃)，所以需水量為600÷583＝1.1公斤／小時采用CaX型沸石，當溫度為25℃，壓力為4.5mm汞柱時，吸附量為33.3％，該吸附器脫附時間為20分鐘，需沸石分子篩1.1公斤。由于一套制冷裝置中有兩個吸附器，所以每個吸附器所需沸石分子篩為0.6公斤。
實施例2、圖4、圖5為圓柱單元組合結構的吸附器實施例。圓柱單元結構的材料可以用薄鋼板或耐熱塑料，采用薄鋼板時，可用拉伸工藝加工熱交換桶，用電阻焊加工端頭，熱交換桶與端頭的接縫處應全焊密封。為了避免焊接時產生的氣體對沸石的污染，可以采用加密封圈后鉚接的辦法解決熱交換桶與端頭的密封聯(lián)結問題，也可采用水保護焊接，即讓沸石分子篩在水中焊接。
實施例3、圖6為吸附器與消音器組合為一個整體的實施例，廢氣從廢氣進管(7)進入，該管在第一擴張室的部分被加工了許多小孔，成為小孔噴注消音器，小孔孔徑小于1mm，孔距大于6mm，小孔面積之和必須滿足排氣量的要求或與廢氣進管的橫截面積相等。廢氣進入廢氣進管后，經(jīng)小孔擴散到第一擴張室，進行第一次膨脹，經(jīng)圓柱單元吸收器進入第二擴張室進行第二次膨脹，經(jīng)圓柱單元吸收器進入第四擴張室進行第三次膨脹，經(jīng)圓柱單元器進入第三擴張室進行第四次膨脹后，經(jīng)廢氣出管排出。這是一個小孔澆注與節(jié)流降壓的消音過程，根據(jù)熱機的不同型號決定擴張室的數(shù)量，同樣圓柱單元吸附器的數(shù)量也可根據(jù)制冷量的要求靈活決定，穿孔板和第一膨脹室構成共振消音器。組合方式是串聯(lián)和并聯(lián)同時采用，串聯(lián)就是根據(jù)制冷量的要求，把若干個圓柱單元結構在軸線上排列起來，使其軸線處于同一直線上，使所有圓柱單元結構的通道(27)串聯(lián)起來，形成一個通道。并聯(lián)則是把若干個圓柱單元結構在徑向排列起來并固定使圓柱單元結構的軸線相平行，通道相平行。不論串聯(lián)或并聯(lián)都必須把每個圓柱單元結構的蒸氣管(26)與冷凝蒸發(fā)器相聯(lián)通。在組成吸附器時應同時使用串聯(lián)和并聯(lián)兩種方式。
實施例4、圖7是一個裝有隔板的吸附消音器的實施例，廢氣從廢氣進管進入吸附消音器后，經(jīng)小孔噴注消音后進入吸附器，經(jīng)蜂窩狀通道進入第一擴張室進行膨脹后，進入第一共振消音器(37)、經(jīng)過穿孔管進入第二共振消音器(38)、再進入第三共振消音器(39)。為了解決共振消聲頻率狹窄的問題，幾個消聲器的共振頻率互不相同，小孔管也采用穿孔管代替。
實施例5、圖8、圖9為熱管式冷凝蒸發(fā)器的實施例，熱交換器用熱管(41)代替，通過熱管的作用，制冷劑與空氣進行充分的熱交換。
本實用新型結構緊奏，熱效率高，循環(huán)周期短，可連續(xù)制冷，適應于各種熱機的廢熱制冷，尤其在制冷的同時還可降低熱機空氣動力性噪音，是一種應用前景廣泛的制冷消音裝置。
權利要求1.一種利用內燃機廢氣余熱制冷及消除氣體排放噪音的制冷消音兩用裝置，它包括吸附器、消音器、冷凝蒸發(fā)器、連接管路以及節(jié)流調壓裝置，其特征是吸附器和消音器合為一體，吸附劑及固定網(wǎng)(2)、外殼(4)為吸附器消音器所共用、整個裝置共設有兩套吸附消音器(1、8)及冷凝蒸發(fā)器(10、13)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種制冷消音兩用裝置，其特征是吸附消器(1、8)采用平面層疊結構，和園柱單元組合結構，吸附劑(2)均勻地分布在熱交換板(18)的內側，用鐵網(wǎng)固定，園柱單元結構可采用并聯(lián)或串聯(lián)的方式組合聯(lián)結。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種制冷消音裝置，其特征是吸附消音器(1)由副消音室(5)、吸附器(19)，蜂窩狀通道(3)、主消音室(17)所組成，蜂窩狀通道(3)的壁為熱交換面，副消音室(5)的體積小于主消音室(17)，主消音室可制成穿孔板消音機構或共振消音機構或微孔消音機構。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種制冷消音裝置，其特征是副消音室(5)、蜂窩狀通道(26)、主消音室(17)所構成氣流通道采用可增加氣流流通路徑長度的隔板(39、42、43)分隔。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種制冷消音裝置，其特征是兩個冷凝蒸發(fā)器(10、13)之間用聯(lián)通管(11)相連，聯(lián)通管上裝有節(jié)流閥或毛細管(12)，在吸附器(19)內設置蒸汽過濾網(wǎng)。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種制冷消音裝置，其特征是冷凝蒸發(fā)器由冷凝蒸發(fā)器外殼(45)、空氣進出口( )及安在外殼內的熱交換裝置所組成，熱交換裝置包括螺形管、蛇形管、潤濕螺形管、潤濕蛇形管和熱管。
7.根據(jù)權利要求1、2、3、4、5、6所述的一種制冷消音裝置，其特征是吸附消音器外殼內表面為吸音多孔陶瓷，蛇形管的外表面包裹上一層毛細管材料，形成一個毛細管層，這個毛細管層與水箱相連通。
專利摘要內燃機廢氣余熱制冷消音兩用裝置。它包括吸附器、消音器、冷凝蒸發(fā)器、連接管路以及節(jié)流調壓裝置，其特征是吸附器和消音器合為一體，吸附劑及固定網(wǎng)(2)、外殼(4)為吸附器消音器所共用，整個裝置共設有兩套吸附消音器。其顯著特點是結構緊湊，熱效率高，循環(huán)周期短，可連續(xù)制冷，適應于各種熱機的廢熱制冷，尤其在制冷的同時還可降低熱機空氣動力性噪音，是一種應用前景廣泛的制冷消音裝置。
文檔編號F01N5/02GK2042113SQ8820437
公開日1989年8月2日 申請日期1988年4月9日 優(yōu)先權日1988年4月9日
發(fā)明者杜黎 申請人:杜黎