专利名称：热泵式融雪车的制作方法
技术领域：
本发明属于热泵利用，具体涉及一种热泵融雪技术。
背景技术：
冬季雪后积雪覆盖在路面上所带来的诸多问题，已成为世界多国棘手的难题，为了 保障交通安全与通畅需及时除雪。目前常用的除雪方法有路面撒融雪剂；专用机械铲 除后运输；车载锅炉热融雪以及在特殊路段采用地下埋管热融雪等等。这些方法虽然行 之有效，但是同时也带来一系列问题，如融雪剂可造成环境二次污染；机械铲除带来的 问题是大量积雪需要另外存放或及时运输；车载锅炉投资成本高，能耗大效率较低；地 下埋管热融雪节能，但是初始投资巨大而且仅适用于特殊的路段，如收费站、坡路等小 范围场所。因此上述技术或方法不是解决路面融雪的最佳方案，本发明的提出可以汲取 上述技术的优点，又可以使不良问题得到很好的解决。
发明内容
本发明的目的是利用热泵技术，吸取外界环境中的热量经热泵系统提高其温度用于 热融雪，提供一种除雪效率高、成本低的热泵式融雪车。
本发明的技术原理是热泵式融雪车由动力系统、热泵系统和融雪系统三个部分组 成，动力系统包括发动机、蓄电池、冷却换热器、离合器和辅助冷却换热器等；热泵 系统包括压縮机、冷凝器、电子膨胀阀、蒸发器等；融雪系统包括U型收集槽、输 送带、蓄水箱、输送带驱动轴、扒雪转轮等。动力系统置于融雪车底盘前部；热泵系统 置于融雪车底盘中部；融雪系统置于融雪车底盘后部。本发明的技术关键是发动机与 热泵利结合为一体，用发动机作为热泵的动力源，热泵中的蒸发器从冷却发动机的水箱 以及周围环境中吸取热量，通过冷凝器进行释放，而冷凝器是与融雪段紧密结合的，所 以循环过程中消耗能量仅为压縮机及相关附属设备耗能量。热泵用于融雪的高温热量等 于从低温热源吸取热量与压縮机消耗能量之和，与锅炉和电加热融雪相比，显然消耗相 同的能量融化的积雪更多。本发明的另一关键是雪的收集与雪的融化。作为积雪的收 集分为两种结构，第一种形式为将一个U型集雪槽倾斜置于车体中部，随着机车的前 移，集雪槽前端的齿形雪铲将雪送入集雪槽。由于U型集雪槽的底部为输送带，输送带 通过上、下端驱动轴驱动，因此不断将积雪送入上端蓄水箱。为了使积雪能够顺利进入融雪通道，在U型集雪槽的顶端上方设有扒雪转轮。由于冷凝器上表面与融雪通道的底 部紧密结合为一体，所以冷凝器散发出的热量使融雪通道维持一定的高温将雪融化。融 化后的雪水顺势进入蓄水箱；第二种形式为在车体中部设有垂直于路面的吸雪管道， 随着机车的前移，由车体顶部引风机产生的负压不断将积雪吸入吸雪管道，其融雪段在 吸雪管道水平段，引风机位于吸雪通道出口。由于发动机冷却换热器和冷凝器的上表面 与吸雪管道水平段的底部紧密结合为一体，所以发动机冷却换热器和冷凝器散发出的热 量使吸雪管道水平段维持一定的高温将雪融化，然后送入上端蓄水箱。第二种形式结构 适用于下雪期间或没有经过碾压过的积雪。为了避免融雪车在下雪期间作业时雪花堵塞 影响换热，在蒸发器外侧装有铁丝网并可定时刷雪。在吸雪管道水平段和凸形水箱顶部 均设有网状挡板，其中水平段内设的挡板是防止大量未融化的雪被抽走，凸形水箱顶部 通道内的挡板是阻挡蓄水箱内蒸发的水份以及少量雪被引风机抽出。
图1为本发明第一种集雪及融雪方式主视方向结构原理图。 图2为本发明动力及热泵系统各部件连接结构示意图。 图3为本发明第一种集雪及融雪方式局部原理图。 图4为本发明第二种集雪及融雪方式主视方向结构原理图。
图5为本发明第二种集雪及融雪方式局部原理图。
具体实施例方式
下面通过具体实施例对本发明的技术原理以及结构作进一步的说明。
热泵式融雪车具有压縮机、发动机、冷凝器、电子膨胀阀、蒸发器、引风机、冷 却换热器、扒雪转轮、U型收集槽、蓄水箱、输送带、输送带驱动轴、离合器、蓄电池、 辅助冷却换热器以及车体等。具体结构是压縮机1输入轴外端同轴装有离合器2，发动 机3驱动轴与压縮机1输入轴之间通过离合器2及皮带连接。沿车身纵向设有右蒸发器 7-1和左蒸发器7-2，右蒸发器7-1工质侧串接第一个电子膨胀阀6-1;左蒸发器7-2工 质侧串接第二个电子膨胀阀6-2。左、右两个蒸发器工质侧并联后与压縮机1串接，发 动机冷却换热器8工质侧一端与第三个电子膨胀阀6-3、冷凝器9工质侧串接；发动机 冷却换热器8工质另一端接于左、右两个蒸发器工质侧。冷凝器9表面与融雪通道10 紧密结合为一体。发动机冷却换热器8出水侧与辅助冷却换热器11出水侧并联后接于 发动机3的冷却水进口 ；发动机3的冷却水出口分别接于发动机冷却换热器8进水侧和 辅助冷却换热器11的进水侧。雪的收集分为两种结构，第一种形式为U型集雪槽12倾斜置于车体13中部，U型集雪槽12的底部是输送带14，输送带两侧设有挡雪板，输 送带14通过上端驱动轴15-1和下端驱动轴15-2驱动。U型集雪槽12的顶端上方设有 扒雪转轮16， U型集雪槽12与融雪通道10、矩形蓄水箱17焊接为一体。U型集雪槽12 的前端为齿形。左、右两个蒸发器7-2、 7-l呈倒V字形固定于车体13底盘，两个蒸发 器的外侧设有铁丝网。积雪收集的第二种形式为车体13中部设有垂直于路面的吸雪 管道18，吸雪管道18与梯形水箱19焊接为一体，梯形水箱19内设有水平挡板5，在 吸雪管道18水平段和梯形水箱19顶部均设有网状挡板20，梯形水箱19顶部上方装有 引风机21 ，吸雪管道18水平段的底部与发动机冷却换热器8和冷凝器9紧密结合为一 体。吸雪管道18水平段倾斜10 15°，管道下端口为喇叭形状。蓄电池4通过充电导线 连接于发动机本身带有的小型发电系统。
利用发动机冷却水温度较高和水侧换热系数大的优点，减少结霜，提高蒸发温度进 而提高热泵运行效率。发动机本身带有小型发电系统发出的电量蓄存在蓄电池4内，主 要用于引风机、电子膨胀阀、输送带驱动电机、扒雪转轮电机等设备用电。与压縮机相 连的发动机可以是车体牵引用发动机，也可在车体上单独设置发动机。发动机冷却换热 器类型可以是板式、管壳式、板翅式、套管式换热器等，冷却换热器可将发动机冷却热 量传给制冷剂作为热泵吸热量的一部分以提高其蒸发温度、避免或减少结霜获得更高的 性能系数，还可直接用于融雪，辅助冷却换热器可为板翅式、翅片管式等空气一水换热 器，当冷却换热器为发动机散热不够时投入运行以保证发动机正常安全运行。发动机冷 却水管路与冷却换热器和辅助冷却换热器连接，冷却换热器与辅助冷却换热器可为并联 或串联连接。输送带两侧有挡雪板，上方有盖板防止雪由传送带落入车内。蓄水箱外表 面设保温层。通过设定输送带转速和车体行进速度保证雪经过冷凝器换热后全部或大部 融化，在要求收集的积雪全部融化情况下可在蓄水箱内假设辅助冷凝器环绕蓄水箱内表 面将蓄水箱内的部分积雪融化。在融雪系统中，U型集雪槽12可绕轴转动，在融雪车不 作业时U型收集槽上转以避免与地面障碍物磕碰。
积雪收集的第二种形式一般在下雪期间或清除没有经过碾压过的积雪。融雪作业 时，引风机21将路面积雪吸入管道18，在进入管道18后经网状挡板20阻挡后落在管 道上并与发动机冷却换热器8和冷凝器9换热融化，得到的雪水沿倾斜管道流入梯形蓄 水箱19。蓄水箱顶部伸入吸雪管道18内阻止箱内水份被过分抽吸汽化，竖直管道内的 网状挡板20起阻挡未融化雪花和蓄水箱内水份向上运动的作用。
热泵式融雪车在融雪作业时，合上离合器2，压縮机1在发动机3的驱动下热泵开始工作。高温高压的制冷工质气体进入冷凝器9放热给吸雪管道18，制冷工质放热后冷 凝变为液体分两路分别经第一、第二个电子膨胀阀节流进入左、右两个蒸发器，在蒸发 器内制冷工质与外界空气换热气化吸入压縮机1继续循环。融化后的雪水进入矩形或梯 形蓄水箱，蓄水箱设有泄水口水满时将水排入下水道。
本发明的特点及有益效果在于，循环过程中消耗能量仅为压缩机及相关附属设备耗 电量，由热力学第一定律，热泵用于融雪的高温热量等于从低温热源吸取热量与压縮机 消耗能量之和，显然与锅炉和电加热融雪相比，消耗相同的能量融化的积雪更多，经济 性也就更好。另外随着压縮机运行范围的扩大和电子膨胀阀除霜技术的发展，长久困扰 热泵低温运行的结霜问题也得到了很好的解决，也为热泵用于融雪提供了可行性。热泵 式融雪车除了具有车载融雪设备移动性好的优点外，由于利用热泵原理其效率更高且不
会造成环境的二次污染。热泵式融雪车利用热泵吸收外界空气热量用于融雪，与锅炉和 电加热融雪方式相比，相同的输入能量可获得更好的经济效果。
权利要求
1.热泵式融雪车，具有压缩机、离合器、发动机、蓄电池、挡板、电子膨胀阀、蒸发器、冷却换热器、冷凝器、辅助冷却换热器、U型收集槽、车体、输送带、输送带驱动轴、扒雪转轮、蓄水箱，其特征是压缩机(1)输入轴外端同轴装有离合器(2)，发动机(3)驱动轴与压缩机(1)输入轴之间通过离合器(2)及皮带连接，沿车身纵向设有右蒸发器(7-1)和左蒸发器(7-2)，右蒸发器(7-1)工质侧串接第一个电子膨胀阀(6-1)；左蒸发器(7-2)工质侧串接第二个电子膨胀阀(6-2)，左、右两个蒸发器工质侧并联后与压缩机(1)串接，发动机冷却换热器(8)工质侧一端与第三个电子膨胀阀(6-3)、冷凝器(9)工质侧串接；发动机冷却换热器(8)工质另一端接于左、右两个蒸发器工质侧，冷凝器(9)表面与融雪通道(10)紧密结合为一体，发动机冷却换热器(8)出水侧与辅助冷却换热器(11)出水侧并联后接于发动机(3)的冷却水进口；发动机(3)的冷却水出口分别接于发动机冷却换热器(8)进水侧和辅助冷却换热器(11)的进水侧，U型集雪槽(12)倾斜置于车体(13)中部，U型集雪槽(12)的底部是输送带(14)，输送带两侧设有挡雪板，输送带(14)通过上端驱动轴(15-1)和下端驱动轴(15-2)驱动，U型集雪槽(12)的顶端上方设有扒雪转轮(16)，U型集雪槽(12)与融雪通道(10)、矩形蓄水箱(17)焊接为一体，蓄电池(4)连接于发动机(3)的发电系统。
2. 按照权利要求1所述的热泵式融雪车，其特征是所述U型集雪槽(12)的前端为 齿形，所述左、右两个蒸发器(7-2、 7-1)呈倒V字形固定于所述车体(13)底盘，所 述两个蒸发器的外侧设有铁丝网。
3. 热泵式融雪车，其特征是车体(13)中部设有垂直于路面的吸雪管道(18)，吸 雪管道(18)与梯形水箱(19)焊接为一体，梯形水箱(19)内设有水平挡板(5)，在 吸雪管道(18)水平段和梯形水箱(19)顶部均设有网状挡板(20)，梯形水箱(19) 顶部上方装有引风机(21)，吸雪管道(18)水平段的底部与发动机冷却换热器(8)和 冷凝器(9)紧密结合为一体。
4. 按照权利要求3所述的热泵式融雪车，所述吸雪管道(18)水平段倾斜10 15"， 吸雪管道(18)下端口为喇叭形状。
全文摘要
本发明公开了一种热泵式融雪车。具体结构是发动机与压缩机之间通过离合器连接，左、右两个蒸发器、冷却换热器、以及冷凝器分别与电子膨胀阀连接构成热泵系统。两个蒸发器呈倒V字形固定于车体底盘。积雪的收集分为两种结构，一种形式为U型集雪槽倾斜置于车体中部，U型集雪槽的底部是输送带，输送带通过驱动轴驱动，U型集雪槽的顶端上方设有扒雪转轮。冷凝器表面与融雪通道紧密结合作为融雪段。另一种形式为车体中部设有垂直于路面的吸雪管道，水箱顶部上方装有引风机将积雪吸入，吸雪管道水平段的底部与冷却换热器和冷凝器紧密结合作为融雪段。本发明利用热泵吸收外界空气热量用于融雪，具有效率高和环保的特点。
文档编号E01H5/04GK101603297SQ20091006950
公开日2009年12月16日 申请日期2009年6月30日 优先权日2009年6月30日
发明者坤 吴, 赵海波 申请人:烟台大学