ТЕПЛОВОЙ АККУМУЛЯТОР Российский патент 1998 года по МПК F24H7/00 

Изобретение относится к теплообменным аппаратам и может использоваться, в частности, для предпускового прогрева двигателей внутреннего сгорания в холодное время года.

Известны тепловые аккумуляторы, в частности для отопления автомобиля, питаемые отходящей теплотой двигателя: заявки ФРГ DE, 3819223 A1, F 28 D, 1988; DE 3725163 A1, F 28 D 20/00 A, 1989; DE, 3725165 A1, F 28 D 20/00 1989; DE, 4007003 A1, F 28 D 20/00 A, 1991.

В заявке DE, 3819223 A1, F 28 D заявляется конструкция теплового аккумулятора, где подводящие линии к внутреннему корпусу выполнены в виде вертикальных колен, имеющих достаточную длину для уменьшения тепловых потерь и теплоизолированных на участках их примыкания к корпусам теплоаккумулятора.

Заявкой DE, 3725163 A1, F 28 D 20/00 A заявляется конструкция вакуумированной несущей твердотельной теплоизоляции, дистанционирующей корпуса теплоаккумулятора друг от друга.

Заявой DE, 3725165 A1, F 28 D 20/00 описывается конструкция теплоаккумулятора, где внутренний корпус подвешен относительно наружного на торцевых стенках через группу твердотельных перемычек и для компенсации температурных расширений и демпфирования возможных толчков зажат между ними же пружинами.

В заявке DE, 4007003 A1, F 28 D 20/00 описывается конструкция теплового аккумулятора, у которой колена (как и в заявке 3819223) выполнены гофрированными для еще большего увеличения теплового сопротивления утечки тепла в процессе его хранения.

Суть этих заявок изложена в статье "Термос под капотом", журнал "Наука и жизнь" N 3, 1993.

Известное устройство содержит внутренний корпус и охватывающий его на расстоянии наружный корпус, причем внутренний корпус охвачен наружным корпусом с образованием между ними полости с пониженным давлением, внутри которой расположены дистанционирующие прокладки, выполненные из твердотельных изоляционных материалов. Через корпуса и изолированную полость проходят транзитом трубопроводы для теплоносителей зарядки и разрядки аккумулятора, которые в пределах полости пониженного давления выполнены в виде гофрированных колен.

Недостатками описанной конструкции являются:
1) потребность в несущей тепловой изоляции между корпусами для их дистанционирования, которая ведет к увеличению тепловых потерь из-за более высоких коэффициентов теплопроводности твердых теплоизоляционных материалов чем вакуума;
2) наличие длинных гофрированных колен, требующих больших габаритов корпуса и достаточно сложных в изготовлении, но необходимых для увеличения теплового сопротивления и, соответственно, уменьшения тепловых потерь, а также компенсации температурных расширений конструкционных материалов;
3) в случае крепления внутреннего корпуса на торцевых стенках наружного с помощью твердотельных перемычек и разжимающих пружин, также увеличиваются тепловые потери, так как увеличивается количество прямых контактов корпусов через твердые тела в процессе хранения тепла.

В предлагаемом тепловом аккумуляторе внутренний корпус подвешен относительно наружного на участках трубопроводов для подвода и отвода заряжающих и разряжающих аккумулятор теплоносителей, выполненных в зазоре между корпусами в виде невзаимосвязанных спиралей. Спиральное исполнение позволяет получить большую длину, чем гофрированное колено, при одинаковых габаритах, что приводит к уменьшению тепловых потерь. Кроме того, спирали служат гасителями возможных механических колебаний внутреннего корпуса относительно наружного, одновременно хорошо компенсируя температурные расширения конструкционных материалов при зарядке и разрядке теплового аккумулятора.

Предлагаемый тепловой аккумулятор, изображенный на чертеже, содержит наружный корпус 1, внутри которого расположен внутренний корпус 2 с теплоаккумулирующим веществом. Между внутренним 2 и наружным 1 корпусами образована изолированная полость 3 с пониженным давлением. К корпусу 1 подсоединены трубопроводы 4 (на входе) и 5 (на выходе из корпуса). Через корпуса 1, 2 и изолированную полость 3 проходят трубопроводы 6 для теплоносителей зарядки и разрядки аккумулятора, являющиеся продолжением трубопроводов 4. На участке изолированной полости 3 трубопроводы 6 выполняются в виде невзаимосвязанных спиралей, не соприкасающихся со стенками 7 и 8 корпусов 1 и 2. Внутренний корпус 2 подвешен относительно наружного корпуса 1 на этих же спиралевидных трубопроводах 6.

При зарядке теплоаккумулятора через трубопровод 4 и далее через трубопровод 6 пропускается горячий теплоноситель, передающий тепло теплоаккумулирующему веществу во внутреннем корпусе 2. При этом тепловые расширения внутреннего корпуса 2 компенсируются спиралевидными участками трубопроводов 6, которые также гасят колебания внутреннего корпуса 2 относительно наружного корпуса 1, возникающие при движении автомобиля.

В процессе хранения тепла большая длина спиралей создает дополнительное термическое сопротивление перетокам тепла по материалу труб, к наружному корпусу и далее в окружающую среду, уменьшая тем самым потери тепла.

При разрядке теплоаккумулятора холодный теплоноситель прокачивается через внутренний корпус 2 с теплоаккумулирующим веществом, отбирая его тепло, при этом спиралевидные участки трубопроводов 6 компенсируют тепловые усадки.

Тепловой аккумулятор предназначен для предпускового прогрева двигателей внутреннего сгорания. Тепловой аккумулятор содержит корпус 1, внутри которого расположен внутренний корпус 2 с теплоаккумулирующим веществом. Между внутренним 2 и наружным 1 корпусами образована изолированная полость 3 с пониженным давлением. К корпусу 1 подсоединены трубопроводы 4 (на входе) и 5 (на выходе из корпуса). Через корпуса 1, 2 и изолированную полость 3 проходят трубопроводы 6 для теплоносителей зарядки и разрядки аккумулятора, являющиеся продолжением трубопроводов 4. На участке изолированной полости 3 трубопроводы 6 выполняются в виде невзаимосвязанных спиралей, не соприкасающихся со стенками 7 и 8 корпусов 1 и 2. Внутренний корпус 2 подвешен относительно наружного корпуса 1 на этих же спиралевидных трубопроводах 6. Спирали одновременно служат для уменьшения тепловых потерь в процессе хранения за счет создания искусственного термического сопротивления перетокам тепла в окружающую среду, а также являются гасителями механических колебаний внутреннего корпуса, возникающих при движении автомобиля. 1 ил.

Тепловой аккумулятор, состоящий из наружного корпуса и размещенного в его внутренней полости внутреннего корпуса, связанного с наружным корпусом посредством трубопроводов теплоносителей, отличающийся тем, что участки трубопроводов теплоносителей в промежутках между внутренним и наружным корпусами выполнены в виде спиралей, причем внутренний корпус закреплен на этих спиральных участках дистанционно относительно стенок внутренней полости наружного корпуса.