ТЕПЛОВОЙ АККУМУЛЯТОР ФАЗОВОГО ПЕРЕХОДА

Полезная модель относится к двигателестроению, а именно к устройствам для обогрева тепловозного дизеля при отрицательных температурах окружающей среды.
Известно устройство разогрева ДВС мобильной машины, состоящее из теплоизолированного вакуумированного цилиндрического корпуса со съемной крышкой, имеющей входное и выходное отверстия, с запрессованными в них впускной и выпускной трубами, размещенного в корпусе блока из параллельно расположенных в шахматном порядке трубчатых капсул, заполненных изменяющим агрегатное состояние в рабочем диапазоне температур аккумулирующим материалом. Устройство подключается в систему охлаждения ДВС мобильной машины [Заявка RU №97113939/06, МПК 6 F 24 H 7/00, 1999 г.].
Недостатком является наличие большого количества трубчатых капсул, изготовление и заполнение которых представляют собой трудоемкий процесс. Большое количество капсул в свою очередь приводит к снижению надежности конструкции аккумулятора.
Известен тепловой аккумулятор фазового перехода, состоящий из теплоизолированного вакуумированного цилиндрического корпуса, съемной крышки, входного и выходного отверстий. В эти отверстия запрессованы впускная и выпускная трубы. Внутри корпуса находится теплообменник, состоящий из коаксиально расположенных цилиндрических капсул. Капсулы заполнены теплоаккумулирующим материалом. Теплообменник монтируется на съемной крышке при помощи болтового соединения и приваривается к корпусу. Данный аккумулятор включен в систему охлаждения ДВС мобильной машины [Патент РФ №2187049, МПК 7 F 24 H 7/00, опубл
25.12.2002. Шульгин В.В., Гулин С.Д., Никифоров Г.И. и др. «Тепловой аккумулятор фазового перехода»].
Такая конструкция не может обеспечить прогрева теплоносителя от температуры окружающей среды выше +50°С и регулирования количества подаваемого тепла.
Данное техническое решение выбрано авторами в качестве прототипа.
Техническим результатом является расширение функциональных возможностей, за счет конструктивного обеспечения забора тепловой энергии выхлопных газов в более широком температурном диапазоне и возможности регулирования количества подаваемого тепла.
Технический результат достигается тем, что в тепловой аккумулятор, содержащий теплоизолированный вакуумированный цилиндрический корпус со съемной крышкой, имеющей входное и выходное отверстия, впускную и выпускную трубы, блок капсул, заполненных одинаковым теплоаккумулирующим материалом и выполненных из коаксиально расположенных цилиндров с образованием между ними кольцевых зазоров для прохода жидкого теплоносителя, дополнительно введены еще не менее двух блоков капсул с различным теплоаккумулирующим материалом, общие входной и выходной трубопроводы, причем впускные трубы блоков капсул связаны перепускными трубами с входным трубопроводом, а выпускные трубы блоков капсул связаны перепускными трубами с впускными трубами блоков с более низким диапазоном рабочих температур и на каждой перепускной трубе установлен запорный клапан.
На фиг.1 представлен тепловой аккумулятор фазового перехода.
Тепловой аккумулятор фазового перехода состоит из вакуумированного корпуса 1, съемной крышки 2, имеющей входные 3, 4, 5 и выходные 6, 7, 8 отверстия, в которые запрессованы впускные 9, 10, 11 и выпускные 12, 13, 14 трубы блоков. Внутри корпуса находятся блоки 15, 16, 17,
состоящие из коаксиально расположенных цилиндрических капсул 18 с зазорами 19 для прохода жидкости. Вся конструкция теплообменника смонтирована на съемной крышке 2, которая закреплена при помощи болтового соединения 20 к кольцу 21, приваренному к корпусу. Регулировать количество подаваемого тепла позволяет наличие на перепускных трубах запорных клапанов 22, 23, 24, 25, 26.
Устройство работает следующим образом. При работе ДВС поток выхлопных газов поступает через входной трубопровод в впускную трубу 9, затем проходит через кольцевые отверстия 19, выходит из блока 15 со среднетемпературным теплоаккумулирующим материалом (350°С) в выпускную трубу 12 и далее, проходя последовательно, через впускные 10, 11 и выпускную 13 трубы к блоку с низкотемпературным теплоаккумулирующим материалом (120°С), выходит через выходной трубопровод 14. При этом теплоаккумулирующий материал, находящийся в цилиндрических капсулах 18, нагревается в твердой фазе до температуры плавления, плавится, а затем нагревается в жидкой фазе до некоторой температуры, при которой наступает тепловое равновесие между ним и выхлопными газами. Аккумулирование теплоты осуществляется за счет наличия вакуумированного корпуса 1. Крышка 2 с входными 3, 4, 5 и выходными 6, 7, 8 отверстиями съемная и крепится при помощи болтового соединения 20 к приваренному к корпусу кольцу 21.
Отдача аккумулятором тепловой энергии в общем случае осуществляется путем прокачки теплоносителя через входной трубопровод 9, впускные и выпускные трубы блоков 15, 16, 17, кольцевые зазоры 19 и выходной трубопровод 14. При этом происходит обратимый фазовый переход, в результате которого теплоаккумулирующий материал кристаллизуется и отдает ранее запасенную энергию теплоносителю. Теплоноситель нагревается от температуры окружающей среды и передает эту энергию деталям двигателя. В качестве теплоносителя в режиме самопрогрева тепловозного дизеля используется воздух, и рабочими блоками являются 16
дизеля используется воздух, и рабочими блоками являются 16 и 17; в режиме подключения в охлаждающую систему ДВС теплоноситель - охлаждающая жидкость, рабочий блок 17; в режиме подключения в водяную систему прогрева тепловоза во время отстоя в боксе теплоноситель - вода, рабочие блоки 15, 16, 17. Регулирование количества подаваемого тепла осуществляется перепускными запорными клапанами 22, 23, 24, 25, 26 (обвязка теплоаккумулирующих блоков и систем ДВС условно не показана).
Применение данного устройства позволит уменьшить затраты дизельного топлива на прогрев тепловозов в холодное время года.