專利名稱：熱泵式融雪車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于熱泵利用，具體涉及一種熱泵融雪技術(shù)。
背景技術(shù)：
冬季雪后積雪覆蓋在路面上所帶來的諸多問題，已成為世界多國棘手的難題，為 了保障交通安全與通暢需及時除雪。目前常用的除雪方法有路面撒融雪劑；專用機械鏟 除后運輸；車載鍋爐熱融雪以及在特殊路段采用地下埋管熱融雪等等。這些方法雖然行之 有效，但是同時也帶來一系列問題，如融雪劑可造成環(huán)境二次污染；機械鏟除帶來的問題是 大量積雪需要另外存放或及時運輸；車載鍋爐投資成本高，能耗大效率較低；地下埋管熱 融雪節(jié)能，但是初始投資巨大而且僅適用于特殊的路段，如收費站、坡路等小范圍場所。因 此上述技術(shù)或方法不是解決路面融雪的最佳方案，本實用新型的提出可以汲取上述技術(shù)的 優(yōu)點，又可以使不良問題得到很好的解決。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是利用熱泵技術(shù)，吸取外界環(huán)境中的熱量經(jīng)熱泵系統(tǒng)提高其溫 度用于熱融雪，提供一種除雪效率高、成本低的熱泵式融雪車。 本實用新型的技術(shù)原理是熱泵式融雪車由動力系統(tǒng)、熱泵系統(tǒng)和融雪系統(tǒng)三個 部分組成，動力系統(tǒng)包括發(fā)動機、蓄電池、冷卻換熱器、離合器和輔助冷卻換熱器等；熱泵 系統(tǒng)包括壓縮機、冷凝器、電子膨脹閥、蒸發(fā)器等；融雪系統(tǒng)包括U型收集槽、輸送帶、蓄 水箱、輸送帶驅(qū)動軸、扒雪轉(zhuǎn)輪等。動力系統(tǒng)置于融雪車底盤前部；熱泵系統(tǒng)置于融雪車底 盤中部；融雪系統(tǒng)置于融雪車底盤后部。本實用新型的技術(shù)關(guān)鍵是發(fā)動機與熱泵利結(jié)合 為一體，用發(fā)動機作為熱泵的動力源，熱泵中的蒸發(fā)器從冷卻發(fā)動機的水箱以及周圍環(huán)境 中吸取熱量，通過冷凝器進行釋放，而冷凝器是與融雪段緊密結(jié)合的，所以循環(huán)過程中消耗 能量僅為壓縮機及相關(guān)附屬設(shè)備耗能量。熱泵用于融雪的高溫?zé)崃康扔趶牡蜏責(zé)嵩次?量與壓縮機消耗能量之和，與鍋爐和電加熱融雪相比，顯然消耗相同的能量融化的積雪更 多。本實用新型的另一關(guān)鍵是雪的收集與雪的融化。作為積雪的收集分為兩種結(jié)構(gòu)，第一 種形式為將一個U型集雪槽傾斜置于車體中部，隨著機車的前移，集雪槽前端的齒形雪鏟 將雪送入集雪槽。由于U型集雪槽的底部為輸送帶，輸送帶通過上、下端驅(qū)動軸驅(qū)動，因此
不斷將積雪送入上端蓄水箱。為了使積雪能夠順利進入融雪通道，在u型集雪槽的頂端上
方設(shè)有扒雪轉(zhuǎn)輪。由于冷凝器上表面與融雪通道的底部緊密結(jié)合為一體，所以冷凝器散發(fā) 出的熱量使融雪通道維持一定的高溫將雪融化。融化后的雪水順勢進入蓄水箱；第二種形 式為在車體中部設(shè)有垂直于路面的吸雪管道，隨著機車的前移，由車體頂部引風(fēng)機產(chǎn)生的 負壓不斷將積雪吸入吸雪管道，其融雪段在吸雪管道水平段，引風(fēng)機位于吸雪通道出口。由 于發(fā)動機冷卻換熱器和冷凝器的上表面與吸雪管道水平段的底部緊密結(jié)合為一體，所以發(fā) 動機冷卻換熱器和冷凝器散發(fā)出的熱量使吸雪管道水平段維持一定的高溫將雪融化，然后 送入上端蓄水箱。第二種形式結(jié)構(gòu)適用于下雪期間或沒有經(jīng)過碾壓過的積雪。為了避免融雪車在下雪期間作業(yè)時雪花堵塞影響換熱，在蒸發(fā)器外側(cè)裝有鐵絲網(wǎng)并可定時刷雪。在吸 雪管道水平段和凸形水箱頂部均設(shè)有網(wǎng)狀擋板，其中水平段內(nèi)設(shè)的擋板是防止大量未融化 的雪被抽走，凸形水箱頂部通道內(nèi)的擋板是阻擋蓄水箱內(nèi)蒸發(fā)的水份以及少量雪被引風(fēng)機 抽出。

圖1為本實用新型第一種集雪及融雪方式主視方向結(jié)構(gòu)原理圖。 圖2為本實用新型動力及熱泵系統(tǒng)各部件連接結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本實用新型第一種集雪及融雪方式局部原理圖。 圖4為本實用新型第二種集雪及融雪方式主視方向結(jié)構(gòu)原理圖。 圖5為本實用新型第二種集雪及融雪方式局部原理圖。
具體實施方式下面通過具體實施例對本實用新型的技術(shù)原理以及結(jié)構(gòu)作進一步的說明。 熱泵式融雪車具有壓縮機、發(fā)動機、冷凝器、電子膨脹閥、蒸發(fā)器、引風(fēng)機、冷卻換 熱器、扒雪轉(zhuǎn)輪、U型收集槽、蓄水箱、輸送帶、輸送帶驅(qū)動軸、離合器、蓄電池、輔助冷卻換熱 器以及車體等。具體結(jié)構(gòu)是壓縮機1輸入軸外端同軸裝有離合器2，發(fā)動機3驅(qū)動軸與壓縮 機1輸入軸之間通過離合器2及皮帶連接。沿車身縱向設(shè)有右蒸發(fā)器7-1和左蒸發(fā)器7-2， 右蒸發(fā)器7-1工質(zhì)側(cè)串接第一個電子膨脹閥6-1 ;左蒸發(fā)器7-2工質(zhì)側(cè)串接第二個電子膨 脹閥6-2。左、右兩個蒸發(fā)器工質(zhì)側(cè)并聯(lián)后與壓縮機l串接，發(fā)動機冷卻換熱器8工質(zhì)側(cè)一端 與第三個電子膨脹閥6-3、冷凝器9工質(zhì)側(cè)串接；發(fā)動機冷卻換熱器8工質(zhì)另一端接于左、 右兩個蒸發(fā)器工質(zhì)側(cè)。冷凝器9表面與融雪通道10緊密結(jié)合為一體。發(fā)動機冷卻換熱器 8出水側(cè)與輔助冷卻換熱器11出水側(cè)并聯(lián)后接于發(fā)動機3的冷卻水進口 ；發(fā)動機3的冷卻 水出口分別接于發(fā)動機冷卻換熱器8進水側(cè)和輔助冷卻換熱器11的進水側(cè)。雪的收集分 為兩種結(jié)構(gòu)，第一種形式為U型集雪槽12傾斜置于車體13中部，U型集雪槽12的底部是 輸送帶14，輸送帶兩側(cè)設(shè)有擋雪板，輸送帶14通過上端驅(qū)動軸15-1和下端驅(qū)動軸15-2驅(qū) 動。U型集雪槽12的頂端上方設(shè)有扒雪轉(zhuǎn)輪16，U型集雪槽12與融雪通道10、矩形蓄水箱 17焊接為一體。U型集雪槽12的前端為齒形。左、右兩個蒸發(fā)器7-2、7-l呈倒V字形固定 于車體13底盤，兩個蒸發(fā)器的外側(cè)設(shè)有鐵絲網(wǎng)。積雪收集的第二種形式為車體13中部設(shè) 有垂直于路面的吸雪管道18，吸雪管道18與梯形水箱19焊接為一體，梯形水箱19內(nèi)設(shè)有 水平擋板5，在吸雪管道18水平段和梯形水箱19頂部均設(shè)有網(wǎng)狀擋板20，梯形水箱19頂 部上方裝有引風(fēng)機21 ，吸雪管道18水平段的底部與發(fā)動機冷卻換熱器8和冷凝器9緊密結(jié) 合為一體。吸雪管道18水平段傾斜10 15° ，管道下端口為喇叭形狀。蓄電池4通過充 電導(dǎo)線連接于發(fā)動機本身帶有的小型發(fā)電系統(tǒng)。 利用發(fā)動機冷卻水溫度較高和水側(cè)換熱系數(shù)大的優(yōu)點，減少結(jié)霜，提高蒸發(fā)溫度 進而提高熱泵運行效率。發(fā)動機本身帶有小型發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的電量蓄存在蓄電池4內(nèi)，主 要用于引風(fēng)機、電子膨脹閥、輸送帶驅(qū)動電機、扒雪轉(zhuǎn)輪電機等設(shè)備用電。與壓縮機相連的 發(fā)動機可以是車體牽引用發(fā)動機，也可在車體上單獨設(shè)置發(fā)動機。發(fā)動機冷卻換熱器類型 可以是板式、管殼式、板翅式、套管式換熱器等，冷卻換熱器可將發(fā)動機冷卻熱量傳給制冷劑作為熱泵吸熱量的一部分以提高其蒸發(fā)溫度、避免或減少結(jié)霜獲得更高的性能系數(shù)，還 可直接用于融雪，輔助冷卻換熱器可為板翅式、翅片管式等空氣_水換熱器，當冷卻換熱器 為發(fā)動機散熱不夠時投入運行以保證發(fā)動機正常安全運行。發(fā)動機冷卻水管路與冷卻換熱 器和輔助冷卻換熱器連接，冷卻換熱器與輔助冷卻換熱器可為并聯(lián)或串聯(lián)連接。輸送帶兩 側(cè)有擋雪板，上方有蓋板防止雪由傳送帶落入車內(nèi)。蓄水箱外表面設(shè)保溫層。通過設(shè)定輸送 帶轉(zhuǎn)速和車體行進速度保證雪經(jīng)過冷凝器換熱后全部或大部融化，在要求收集的積雪全部 融化情況下可在蓄水箱內(nèi)假設(shè)輔助冷凝器環(huán)繞蓄水箱內(nèi)表面將蓄水箱內(nèi)的部分積雪融化。 在融雪系統(tǒng)中，U型集雪槽12可繞軸轉(zhuǎn)動，在融雪車不作業(yè)時U型收集槽上轉(zhuǎn)以避免與地 面障礙物磕碰。 積雪收集的第二種形式一般在下雪期間或清除沒有經(jīng)過碾壓過的積雪。融雪作業(yè) 時，引風(fēng)機21將路面積雪吸入管道18，在進入管道18后經(jīng)網(wǎng)狀擋板20阻擋后落在管道上 并與發(fā)動機冷卻換熱器8和冷凝器9換熱融化，得到的雪水沿傾斜管道流入梯形蓄水箱19。 蓄水箱頂部伸入吸雪管道18內(nèi)阻止箱內(nèi)水份被過分抽吸汽化，豎直管道內(nèi)的網(wǎng)狀擋板20 起阻擋未融化雪花和蓄水箱內(nèi)水份向上運動的作用。 熱泵式融雪車在融雪作業(yè)時，合上離合器2，壓縮機1在發(fā)動機3的驅(qū)動下熱泵開 始工作。高溫高壓的制冷工質(zhì)氣體進入冷凝器9放熱給吸雪管道18，制冷工質(zhì)放熱后冷凝 變?yōu)橐后w分兩路分別經(jīng)第一、第二個電子膨脹閥節(jié)流進入左、右兩個蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)制 冷工質(zhì)與外界空氣換熱氣化吸入壓縮機1繼續(xù)循環(huán)。融化后的雪水進入矩形或梯形蓄水 箱，蓄水箱設(shè)有泄水口水滿時將水排入下水道。 本實用新型的特點及有益效果在于，循環(huán)過程中消耗能量僅為壓縮機及相關(guān)附屬 設(shè)備耗電量，由熱力學(xué)第一定律，熱泵用于融雪的高溫?zé)崃康扔趶牡蜏責(zé)嵩次崃颗c壓 縮機消耗能量之和，顯然與鍋爐和電加熱融雪相比，消耗相同的能量融化的積雪更多，經(jīng)濟 性也就更好。另外隨著壓縮機運行范圍的擴大和電子膨脹閥除霜技術(shù)的發(fā)展，長久困擾熱 泵低溫運行的結(jié)霜問題也得到了很好的解決，也為熱泵用于融雪提供了可行性。熱泵式融 雪車除了具有車載融雪設(shè)備移動性好的優(yōu)點外，由于利用熱泵原理其效率更高且不會造成
環(huán)境的二次污染。熱泵式融雪車利用熱泵吸收外界空氣熱量用于融雪，與鍋爐和電加熱融 雪方式相比，相同的輸入能量可獲得更好的經(jīng)濟效果。
權(quán)利要求熱泵式融雪車，具有壓縮機、離合器、發(fā)動機、蓄電池、擋板、電子膨脹閥、蒸發(fā)器、冷卻換熱器、冷凝器、輔助冷卻換熱器、U型收集槽、車體、輸送帶、輸送帶驅(qū)動軸、扒雪轉(zhuǎn)輪、蓄水箱，其特征是壓縮機(1)輸入軸外端同軸裝有離合器(2)，發(fā)動機(3)驅(qū)動軸與壓縮機(1)輸入軸之間通過離合器(2)及皮帶連接，沿車身縱向設(shè)有右蒸發(fā)器(7-1)和左蒸發(fā)器(7-2)，右蒸發(fā)器(7-1)工質(zhì)側(cè)串接第一個電子膨脹閥(6-1)；左蒸發(fā)器(7-2)工質(zhì)側(cè)串接第二個電子膨脹閥(6-2)，左、右兩個蒸發(fā)器工質(zhì)側(cè)并聯(lián)后與壓縮機(1)串接，發(fā)動機冷卻換熱器(8)工質(zhì)側(cè)一端與第三個電子膨脹閥(6-3)、冷凝器(9)工質(zhì)側(cè)串接；發(fā)動機冷卻換熱器(8)工質(zhì)另一端接于左、右兩個蒸發(fā)器工質(zhì)側(cè)，冷凝器(9)表面與融雪通道(10)緊密結(jié)合為一體，發(fā)動機冷卻換熱器(8)出水側(cè)與輔助冷卻換熱器(11)出水側(cè)并聯(lián)后接于發(fā)動機(3)的冷卻水進口；發(fā)動機(3)的冷卻水出口分別接于發(fā)動機冷卻換熱器(8)進水側(cè)和輔助冷卻換熱器(11)的進水側(cè)，U型集雪槽(12)傾斜置于車體(13)中部，U型集雪槽(12)的底部是輸送帶(14)，輸送帶兩側(cè)設(shè)有擋雪板，輸送帶(14)通過上端驅(qū)動軸(15-1)和下端驅(qū)動軸(15-2)驅(qū)動，U型集雪槽(12)的頂端上方設(shè)有扒雪轉(zhuǎn)輪(16)，U型集雪槽(12)與融雪通道(10)、矩形蓄水箱(17)焊接為一體，蓄電池(4)連接于發(fā)動機(3)的發(fā)電系統(tǒng)。
2. 按照權(quán)利要求1所述的熱泵式融雪車，其特征是所述U型集雪槽(12)的前端為齒形，所述左、右兩個蒸發(fā)器(7-2、7-l)呈倒V字形固定于所述車體(13)底盤，所述兩個蒸發(fā)器的外側(cè)設(shè)有鐵絲網(wǎng)。
3. 熱泵式融雪車，具有壓縮機、離合器、發(fā)動機、蓄電池、擋板、電子膨脹閥、蒸發(fā)器、冷卻換熱器、冷凝器、輔助冷卻換熱器、車體、輸送帶、輸送帶驅(qū)動軸、扒雪轉(zhuǎn)輪、蓄水箱，其特征是壓縮機(1)輸入軸外端同軸裝有離合器(2)，發(fā)動機(3)驅(qū)動軸與壓縮機(1)輸入軸之間通過離合器(2)及皮帶連接，沿車身縱向設(shè)有右蒸發(fā)器(7-1)和左蒸發(fā)器(7-2)，右蒸發(fā)器(7-1)工質(zhì)側(cè)串接第一個電子膨脹閥(6-1);左蒸發(fā)器(7-2)工質(zhì)側(cè)串接第二個電子膨脹閥(6-2)，左、右兩個蒸發(fā)器工質(zhì)側(cè)并聯(lián)后與壓縮機(1)串接，發(fā)動機冷卻換熱器(8)工質(zhì)側(cè)一端與第三個電子膨脹閥(6-3)、冷凝器(9)工質(zhì)側(cè)串接；發(fā)動機冷卻換熱器(8)工質(zhì)另一端接于左、右兩個蒸發(fā)器工質(zhì)側(cè)，冷凝器(9)表面與融雪通道(10)緊密結(jié)合為一體，發(fā)動機冷卻換熱器(8)出水側(cè)與輔助冷卻換熱器(11)出水側(cè)并聯(lián)后接于發(fā)動機(3)的冷卻水進口 ；發(fā)動機(3)的冷卻水出口分別接于發(fā)動機冷卻換熱器(8)進水側(cè)和輔助冷卻換熱器(11)的進水側(cè)，車體(13)中部設(shè)有垂直于路面的吸雪管道(18)，吸雪管道(18)與梯形水箱(19)焊接為一體，梯形水箱(19)內(nèi)設(shè)有水平擋板(5)，在吸雪管道(18)水平段和梯形水箱(19)頂部均設(shè)有網(wǎng)狀擋板(20)，梯形水箱(19)頂部上方裝有引風(fēng)機(21)，吸雪管道(18)水平段的底部與發(fā)動機冷卻換熱器(8)和冷凝器(9)緊密結(jié)合為一體。
4. 按照權(quán)利要求3所述的熱泵式融雪車，其特征是所述吸雪管道(18)水平段傾斜10 15° ，吸雪管道(18)下端口為喇叭形狀。
專利摘要本實用新型公開了一種熱泵式融雪車。具體結(jié)構(gòu)是發(fā)動機與壓縮機之間通過離合器連接，左、右兩個蒸發(fā)器、冷卻換熱器、以及冷凝器分別與電子膨脹閥連接構(gòu)成熱泵系統(tǒng)。兩個蒸發(fā)器呈倒V字形固定于車體底盤。積雪的收集分為兩種結(jié)構(gòu)，一種形式為U型集雪槽傾斜置于車體中部，U型集雪槽的底部是輸送帶，輸送帶通過驅(qū)動軸驅(qū)動，U型集雪槽的頂端上方設(shè)有扒雪轉(zhuǎn)輪。冷凝器表面與融雪通道緊密結(jié)合作為融雪段。另一種形式為車體中部設(shè)有垂直于路面的吸雪管道，水箱頂部上方裝有引風(fēng)機將積雪吸入，吸雪管道水平段的底部與冷卻換熱器和冷凝器緊密結(jié)合作為融雪段。本實用新型利用熱泵吸收外界空氣熱量用于融雪，具有效率高和環(huán)保的特點。
文檔編號E01H5/04GK201538955SQ20092009750
公開日2010年8月4日 申請日期2009年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月30日
發(fā)明者吳坤, 趙海波 申請人:煙臺大學(xué)