ТЕПЛОВОЙ АККУМУЛЯТОР Российский патент 2002 года по МПК F24H7/00 

Изобретение относится к теплотехнике, а более конкретно к тепловым аккумуляторам, предназначенным для накопления, хранения и отдачи тепла, в частности для подогрева теплоносителя при пуске в системе охлаждения автомобильного двигателя.

Известен тепловой аккумулятор, предназначенный для подогрева теплоносителя при пуске автомобильного двигателя, содержащий двустенный корпус с горизонтальной продольной осью, с днищами и патрубками входа и выхода теплоносителя, которые расположены соосно вдоль горизонтальной оси. Продольные теплоаккумулирующие капсулы с веществом, претерпевающим фазовые превращения, помещены в герметичную полость циркуляции теплоносителя и установлены в поперечных диафрагмах с сегментными срезами, противоположно расположенными у смежных диафрагм, в которых выполнены отверстия в верхней их части. Тепловой аккумулятор содержит наклонную трубу, установленную в полости, образованной днищем внутренней стенки корпуса и перегородкой, в которой закреплены концы капсул. Верхний конец трубы размещен в районе дополнительных отверстий в перегородке, нижний конец сообщает полость, в которой труба установлена, с полостью патрубка выхода теплоносителя /см. патент РФ 2140046, М. кл.6 F 24 Н 7/00/.

При зарядке горячий теплоноситель через патрубок входа поступает в герметичную полость аккумулятора, омывая теплоаккумулирующие капсулы, нагревает их, расплявляя теплоаккумулирующий материал и через патрубок выхода удаляется из теплового аккумулятора. При разрядке осуществляется обратный процесс, при котором теплоноситель отбирает тепло от аккумулирующих капсул, в которых происходит кристаллизация теплоаккумулирующего материала. Отверстия в диафрагмах и наклонная труба служат для удаления пузырьков воздуха, которые присутствуют в теплоносителе, циркулирующем в системе.

Известный тепловой аккумулятор имеет ряд существенных недостатков.

Наличие в тепловом аккумуляторе капсул с химическим веществом, претерпевающим фазовое превращение в процессе зарядки-разрядки аккумулятора, приводит к снижению его надежности, сложному и дорогостоящему процессу утилизации после выработки ресурса.

Из-за временного интервала, необходимого для полного фазового превращения, происходит перемешивание холодного и горячего теплоносителя и аккумулятор имеет низкую скорость зарядки-разрядки, что приводит к пониженной эффективности аккумулятора и увеличенному времени подогрева двигателя.

Конструкция теплового аккумулятора позволяет устанавливать его только в одном пространственном положении - горизонтальном, когда свободный конец трубы находится в верхней части полости циркуляции теплоносителя, т.к. только в этом положении происходит удаление пузырьков воздуха из полости, куда он попадает из системы.

Кроме того, изготовление такого теплового аккумулятора и его утилизация требуют соблюдения норм экологической безопасности.

Настоящее изобретение решает задачу создания теплового аккумулятора без наличия в нем капсул с теплоаккумулирующим веществом, более технологичного в изготовлении, повышенной надежности, обеспечивающего высокую эффективность его работы и эксплуатации.

Решение этой задачи достигается тем, что в тепловом аккумуляторе, содержащем корпус с днищами, патрубки входа и выхода теплоносителя, проходящие через днище соосно центральной оси полости циркуляции теплоносителя, поперечные диафрагмы с сегментными срезами, противоположно расположенными у смежных диафрагм, и с отверстиями, выполненными на участках, прилегающих к стенкам корпуса, поперечную трубу, установленную в полости циркуляции между днищем корпуса и диафрагмами, один конец которой размещен в районе противоположной сегментному срезу концевой диафрагмы, а второй соединен с выходным патрубком, диафрагмы расположены друг от друга на расстоянии "t", определяемом формулой:
t=KQ/D,
где K=0,05-0,08 - эмпирический коэффициент;
Q - расход теплоносителя;
D - внутренний диаметр теплового аккумулятора.

Тепловой аккумулятор снабжен второй поперечной трубой, расположенной у противоположного днища, один конец которой размещен в районе, противоположном сегментному срезу концевой диафрагмы и соединяющей полость, образованную этим днищем и диафрагмами с входным патрубком, проходящим вдоль центральной оси герметичной полости циркуляции теплоносителя, при этом труба направлена в сторону, противоположную первой трубе.

На чертеже изображен продольный разрез заявляемого теплового аккумулятора.

Тепловой аккумулятор содержит корпус 1 с днищами 2 и 3 и центральной осью 4 полости 5 циркуляции теплоносителя. Через днище 2 проходят расположенные вдоль центральной оси 4 соосно ей патрубки выхода 6 и входа 7 теплоносителя. В герметичной полости циркуляции теплоносителя 5 закреплены поперечные диафрагмы 8 с сегментными срезами 9, противоположно выполненными у смежных диафрагм 8.

На участках, противоположных срезам 9 диафрагм 8, вблизи стенок корпуса 1 выполнены отверстия 10. Диафрагмы 8 в полости 5 расположены на расстоянии, равном "t", друг от друга.

Между днищем 2 и концевой диафрагмой 8 установлена поперечная труба 11, один конец которой расположен в районе, противоположном сегментному срезу 9 концевой диафрагмы 8, а второй соединен с входным патрубком 7. У противоположного днища 3 аналогично размещена вторая поперечная труба 12, соединяющая полость, образованную концевой диафрагмой 8 с выходным патрубком 6. Tруба 12 расположена в одной плоскости с трубой 11 и противоположно ей направлена.

Тепловой аккумулятор работает следующим образом.

При зарядке горячий теплоноситель через патрубок входа 7 и трубу 12 поступает в герметичную полость 5, огибая диафрагмы 8. Благодаря теплоизоляции корпуса 1 высокая температура теплоносителя сохраняется длительный период. При разрядке теплового аккумулятора холодный теплоноситель через патрубок входа 7 поступает в полость 5, вытесняет горячий теплоноситель через патрубок выхода 6. Количество диафрагм, рассчитанное через их расстояние "t", обеспечивает оптимальную скорость зарядки-разрядки и минимальное перемешивание холодной и горячей жидкости.

Отверстия 10 и поперечные трубки 11 и 12 служат для удаления пузырьков воздуха при заполнении и эксплуатации теплового аккумулятора. При этом в положении, показанном на чертеже, пузырьки воздуха удаляются через отверстия 10 по трубе 11. Если поменять положение теплового аккумулятора на 180^o патрубок входа 7 станет выходным патрубком, а патрубок выхода 6 - входным, пузырьки воздуха будут удаляться по трубе 12. Аналогично происходит удаление воздуха, если тепловой аккумулятор располагается в вертикальном положении.

Тепловой аккумулятор отличается простотой конструкции /отсутствуют капсулы с теплоаккумулирующим веществом/, долговечностью, надежностью, возможностью установки в любом пространственном положении. При его эксплуатации уменьшается время и повышается эффективность подогрева двигателя автомобиля.

Изобретение предназначено для использования в системе охлаждения автомобильного двигателя для накопления, хранения и отдачи тепла при запуске. Тепловой аккумулятор содержит корпус, патрубки входа и выхода теплоносителя, проходящие через днище соосно центральной оси герметичной полости циркуляции теплоносителя. В этой полости закреплены поперечные диафрагмы на расстоянии t= KQ/D, где К=0,05-0,08 - эмпирический коэффициент, Q - расход теплоносителя, D - внутренний диаметр теплового аккумулятора. Поперечные диафрагмы выполнены с сегментными срезами, расположенными противоположно у смежных диафрагм и с отверстиями на участках, прилегающих к стенкам корпуса. Аккумулятор содержит две поперечные трубы, установленные у противоположных днищ и соединяющие полости, образованные этими днищами и концевыми диафрагмами в районе, противоположном сегментному срезу, одна с выходным, а вторая с входным патрубками. Обе трубы расположены в одной плоскости и противоположно направлены. Тепловой аккумулятор отличается простотой конструкции, долговечностью и надежностью, возможностью установки в любом пространственном положении, при его эксплуатации уменьшается время и повышается эффективность подогрева автомобильного двигателя. 1 ил.

Тепловой аккумулятор, содержащий корпус с днищами, патрубки входа и выхода теплоносителя, проходящие через днище соосно центральной оси герметичной полости циркуляции теплоносителя, закрепленные в этой полости поперечные диафрагмы с сегментными срезами, расположенными противоположно у смежных диафрагм с отверстиями на участках, прилегающих к стенкам корпуса, поперечную трубу, установленную в полости между днищем корпуса и диафрагмами, один конец которой размещен в районе, противоположном сегментному срезу концевой диафрагмы, а другой соединен с выходным патрубком, отличающийся тем, что диафрагмы расположены в полости циркуляции теплоносителя с расстоянием друг от друга, определяемым по формуле
t= KQ/D,
где К= 0,05-0,08 - эмпирический коэффициент;
Q - расход теплоносителя;
D - внутренний диаметр теплового аккумулятора,
и он снабжен второй поперечной трубой, аналогичной первой, расположенной у противоположного днища и соединяющей полость, образованную этим днищем и концевой диафрагмой с входным патрубком, при этом вторая труба направлена в сторону, противоположную первой трубе.