Устройство для рекуперации кинетической энергии движущегося транспортного средства

Устройство для рекуперации кинетической энергии движущегося транспортного средства

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области отопления и кондиционирования воздуха в салоне (кабине) колесных транспортных средств.

Известна конструкция для кондиционирования воздуха в салоне (кабине) колесного транспортного средства (Журнал "Изобретатель и рационализатор", 1975 г., №12, стр.1 "Дорожная тряска вентилирует кресло водителя"), содержащая пневмонасос, отверстия, распылители, корпус.

Недостатком является то, что не обеспечивается работой такого устройства отопление салона (кабины) в зимний период эксплуатации транспортного средства.

Наиболее близким аналогом является конструкция (А.с. 2025347, B61D 27/00. Опубл. 30.12.1994: г. в бюл. изоб. и открыт. №24), содержащая гидронасос, гидромуфту, золотниковое устройство, гидротрубопроводы, корпус.

Недостатком наиболее близкого аналога является невозможность подачи в салон транспортного средства очищенного воздуха с минусовой температурой, а также невозможность повышения экономичности работы двигателя внутреннего сгорания и снижения нагрева трущихся деталей тормозных механизмов колес.

Целью изобретения является повышение эффективности кондиционирования воздуха в салоне при различных природно-климатических условиях эксплуатации транспортного средства, повышение экономии топлива двигателя внутреннего сгорания и уменьшение температуры нагрева трущихся сопряжении тормозных механизмов ступиц колес.

Поставленная цель достигается за счет того, что изобретение основано на рекуперации кинетической энергии процесса торможения и аккумулировании ее в виде сжатого очищенного воздуха с окружающей среды с давлением от одной атмосферы до двадцати атмосфер в ресивере, соединенном с трубой Ранке, из которой, в зависимости от потребности, воздух под избыточным давлением и нагретый от 0°C до 20°C, или охлажденный с минусовой температурой от 0°C до -10°C, поступает синхронно в салон (кабину) транспортного средства и в эжектор на выходном конце трубы глушителя, а охлажденный до минусовой температуры от 0°C до 10°C поступает тормозным механизмам транспортного средства и на боковины покрышки; в конструкции устройства вторичный вал коробки передач через дополнительную шестерню, ведущую шестерню коробки отбора мощности, электромагнитную муфту кинематически соединен с компрессором диафрагменного типа, нагнетательная полость которого соединена с ресивером, а ресивер соединен с трубой Ранке, выходные (отводные) трубопроводы из трубы Ранке через кран-распределитель соединены с распылителем тормозного механизма, с распылителем в салоне (кабине) транспортного средства, а также с эжектором трубы глушителя; параллельно в электроцепь питания гидро- (или пневмо) выключателя подключен выключатель с ручным приводом.

Технический результат достигается за счет:

- подачи в кабину (салон) транспортного средства, в зависимости от условий эксплуатации, воздуха под избыточным давлением с плюсовой или минусовой температурами;

- рекупирации кинетической энергии торможения колесного транспортного средства и аккумулирования ее в виде сжатого очищенного воздуха;

- охлаждения трущихся сопряжений тормозных механизмов колес и боковин покрышек;

- создания эффекта эжекции при выходе отработавших газов из трубы глушителя выхода.

На фиг.1 - схема передачи вращения от дополнительной шестерни на вторичном валу коробки передач валу коробки отбора мощности, фиг.2 - схема передачи вращения от ведущей шестерни коробки отбора мощности через электромуфту ведущему валу компрессора, фиг.3 - общая схема конструкции устройства, фиг.4 - схема конструкции устройства и работа крана-распределителя, фиг.5 - электросхема устройства.

Конструкция состоит из коробки передач 1 транспортного средства, например автомобиля; вторичного вала 2 коробки передач для передачи вращения (от вращающихся деталей трансмиссии при торможении автомобиля) ведущему валу компрессора; корпуса 3 коробки отбора мощности; ведущей шестерни 4 коробки отбора мощности для передач вращения валу 6 коробки отбора мощности от дополнительной шестерни 7 вторичного вала коробки передач; зазора 5, крышки 8, корпуса 9 электромагнитной муфты, ведущего диска 10 электромагнитной муфты для передачи вращения от ведущей шестерни коробки отбора мощности через штифт 11 валу коробки отбора мощности, а через эластичную соединительную муфту 13 и ведущему валу 12 компрессора диафрагменного типа 17; электропроводного порошка 14, сальниковых уплотнений 15, ступицы 16, воздухопровода 18 для соединения компрессора с ресивером 21, манометра 19, предохранительного клапана 20 для ограничения давления воздуха, крана-регулятора 22 для регулирования расхода сжатого воздуха или полного прекращения подачи последнего в трубу 23 Ранке; вихревой трубы Ранке 23 для разделения сжатого воздуха на поток с минусовой и поток с плюсовой температурами, воздухопровода 24 для холодного потока воздуха, воздухопровода 25 для горячего потока воздуха, крана-распределителя 26 для направления через каналы подвижной части 28 крана холодного или горячего воздуха (воздушных потоков) 27 через воздухопровод 35 к распределителю 36, отводного воздухопровода 29 для отвода от крана-распределителя холодного потока воздуха, крана-распределителя 30 для отвода через каналы подвижной части 31 горячего (или холодного) потока 32 воздуха в трубопровод 43, соединенный с эжектором 41, отводного трубопровода 33 от крана-распределителя 26 горячего потока воздуха, рычага 34 для переключения подвижных частей 28 и 31 кранов-распределителей 26 и 30 в положение "лето" или "зима" и направления 37 распространения холодного (или горячего) потоков воздуха, глушителя 38 для отвода отработащих газов из двигателя транспортного средства в направлении указателя 39, эжектора 41 для интенсификации процесса отвода (отсасывания) отработавших газов из глушителя в окружающую среду и направления движения 42 холодного или горячего воздуха в эжектор, источника электропитания 44, электроцепи 45, гидро- (или пневмо) включателя 46, соединенного с приводом тормозной системы транспортного средства и предназначенного для включения электроцепи, электромагнитной муфты 48 для включения и отключения работы компрессора диафрагменного типа, включателя 47 для включения (по желанию водителя транспортного средства) электроцепи, общего выключателя 49 электроцепи питания электромуфты, влаговоздухоочистителя 50, воздухопровода 51, крана 52 для полного отключения или подачи холодного или нагретого воздуха к трущимся сопряжениям тормозного механизма и боковинам к покрышек пневматического колеса 57, воздухопровода 53, метки 54, соответствующей нахождению ручки привода в положении "лето", метки 55 соответствующей нахождению ручки привода 34 в положении "зима", тормозных колодок 56 с фикционными накладками, боковины пневмоколеса, распылителя 58 для направления воздушного потока на боковину покрышки, распылителя 59 для распыления воздуха из воздухопровода 53, стяжной пружины 60 тормозных колодок.

Работа устройства. Перед запуском тягового двигателя, например автомобильного, включают общий выключатель 49, полностью открывают кран 52 и 22. В процессе движения транспортного средства вращение от дополнительной шестерни 7 вторичного вала 2 коробки передач 1 передается шестерни 4, с которой вращаются ступица 16, ведущий диск 10 электромагнитной муфты 48.

При нажатии водителем на педаль тормоза включатель 46 включает электроцепь 45 питания электромагнитной муфты 48. С этого момента включается электромагнитная муфта 48 вследствие чего передается вращение от ведущего диска 10 к корпусу 9 электромагнитной муфты, и далее на штифт 11, вал 6, муфту 13, ведущий вал 12, компрессор 17.

Воздух через влаговоздухоочиститель 50, компрессор 17, воздухопровод 18, ресивер 21 поступает в кран-регулятор 22, который заранее установлен в положении, соответствующем заданному давлению, контролируемому по манометру 19. Пройдя через кран-регулятор 22, поступает в трубу Ранке 23, где разделяется на поток холодного (с минусовой температурой) и поток горячего (с плюсовой температурой) воздуха, т.е. осуществляется эффект Ранке. Холодный поток воздуха отводится по воздухопроводу 24, а горячий - по воздухопроводу 26.

Если ручка 34 привода подвижных частей 28 и 31 кранов 26 и 30 находится напротив метки 54 "лето", холодный воздух из воздухопровода 24 начнет синхронно поступать:

- через кран 52, воздухопровод 53, распылитель 59 к зоне наибольшего нагрева деталей при торможении в тормозном механизме;

- через распылитель 58 на боковину покрышки пневмоколеса 57;

- через распылитель 36 в кабину (салон) транспортного средства.

Синхронно, горячий воздух по воздухопроводу 25 через подвижную часть 31 крана 30, воздухопровод 43 начнет поступать в эжектор 41, из которого будет выходить, создавая при этом разрежение вокруг конца трубы 40 глушителя 38, вместе с отработавщими газами двигателя в окружающую среду, повышая таким образом экономичность двигателя автомобиля.

При переводе транспортного средства в зимний период ручку 34 переводят в положение 55 "зима". С этого момента, из-за синхронного поворота и подвижных частей 28 и 31 кранов распределителей 26 и 30, холодный воздух из воздухопровода 24 начнет поступать:

- через воздухопровод 43 в эжектор 41 и далее вместе с отработавщими газами в окружающую среду;

- если водитель нашел нужным в момент перевода ручки 34 в положение 55 "зима" не закрывать кран 52, холодный воздух синхронно будет поступать в распылители 59 и 58.

Синхронно, горячий воздух по трубопроводу 25, каналу в подвижной части 28 крана 26, воздухопровод 35 поступает в распылитель 36 и далее по указателю 37 распространяется в кабине (салоне) транспортного средства.

При движении транспортного средства на длинных ровных участках дороги, где нет надобности пользоваться тормозной системой, водитель, в виде исключения, через выключатель 47 подает в электроцепь 45 напряжение к электромуфте 48, обеспечивая таким образом непрерывную работу электромагнитной муфты 48, а следовательно, и работу всех элементов устройства.

Если возникает необходимость в процессе движения транспортного средства полного прекращения подачи к распылителю 36 холодного или горячего воздуха, перекрывают полностью кран-регулятор 22.

С этого момента кинетическая энергия транспортного средства при торможении будет расходоваться только для заполнения сжатым воздухом ресивера 21, а после полного заполнения сжатый воздух через предохранительный клапан 20 будет поступать в окружающую среду.

При прекращении работы транспортного средства выключают общий выключатель 49 и полностью закрывают кран регулятор 22, прекращая таким образом подачу сжатого воздуха в трубу 33 Ранке.

Устройство для рекуперации кинетической энергии движущегося транспортного средства, состоящее из коробки передач, трубопроводов, предохранительного клапана, влаговоздухоочистителя, манометра, отличающееся тем, что вторичный вал коробки передач через дополнительную шестерню, ведущую шестерню коробки отбора мощности, электромагнитную муфту кинематически соединен с компрессором диафрагменного типа, нагнетательная полость которого соединена с ресивером, соединенным с трубой Ранке, а отводящие трубопроводы из трубы Ранке через кран-распределитель соединены с распылителем тормозного механизма, распылителем в салоне транспортного средства, распылителем пневмоколеса и эжектором трубы глушителя, причем параллельно в электроцепь питания гидро- или пневмовыключателя подключен выключатель с ручным приводом.