ТЕПЛОВОЙ АККУМУЛЯТОР (ВАРИАНТЫ)
HEAT ACCUMULATOR (VERSIONS)

Изобретение относится к теплотехнике, а конкретно к тепловым аккумуляторам, предназначенным для накопления, хранения и отдачи тепла при пуске в системе охлаждения двигателей внутреннего сгорания.
Запуск и прогрев холодного двигателя является конструктивным недостатком двигателей внутреннего сгорания. При запуске холодного двигателя происходит интенсивный износ двигателя, при прогреве - дополнительный расход топлива, чем ниже температура наружной среды тем больше износ двигателя и расход топлива.
Известен тепловой аккумулятор для подогрева теплоносителя при пуске автомобильного двигателя. Тепловой аккумулятор содержит корпус, патрубки входа и выхода теплоносителя, теплоаккумулирующие капсулы с веществом, претерпевающим фазовые превращения, установленные в поперечных диафрагмах с сегментными срезами. Тепло в систему подается при пуске двигателя (патент РФ 2140046, опубл. 1999.10.20).
Известный тепловой аккумулятор имеет ряд недостатков. Наличие в тепловом аккумуляторе капсул с химическим веществом приводит к снижению его надежности, сложному процессу утилизации после выработки ресурса. При этом скорость зарядки-разрядки невелика, что снижает эффективность аккумулятора.
Указанные недостатки частично устранены в конструкции теплового аккумулятора, принятого за прототип (патент РФ 2193736, опубл. 2002.11.27). В известном аккумуляторе отсутствуют капсулы с теплоаккумулирующим веществом. Тепловой аккумулятор содержит корпус с днищем, патрубки входа и выхода теплоносителя, поперечные диафрагмы с сегментными срезами, противоположно выполненными у смежных диафрагм. Между концевыми диафрагмами и днищами установлены поперечные трубы для удаления пузырьков воздуха при заполнении и эксплуатации теплового аккумулятора. Известный тепловой аккумулятор имеет сложную конструкцию, что ограничивает их массовое применение и увеличивает их стоимость. На входных и выходных патрубках отсутствует теплоизоляционная граница между холодной и горячей жидкостью, что снижает эффективность работы аккумулятора.
Предлагаемым изобретением решается задача упрощения конструкции, повышение эффективности работы и удобства при использовании.
Для достижения этого технического результата тепловой аккумулятор выполнен в виде теплоизолированной емкости для жидкости. Патрубки входа и выхода теплоносителя подключены в систему охлаждения двигателя.
Признаки, отличающие предлагаемый тепловой аккумулятор от наиболее близкого к нему, - наличие двух обратных поплавковых теплоизолированных клапанов (ОПТК), которые соединены между собой стержнем и наличие штока для принудительного открытия клапанов перед пуском двигателя. В качестве теплоносителя и аккумулирующего вещества используется охлаждающая жидкость системы охлаждения двигателя. Клапаны пропускают жидкость только по ходу ее циркуляции. После прекращения циркуляции клапаны возвращаются в исходное положение. Клапан выполнен из легкого теплоизолирующего материала и действует по принципу поплавка. Перекрывая входные и выходные отверстия теплоизолированной емкости, клапаны обеспечивают теплоизоляцию в этих местах и устраняют естественную циркуляцию жидкости. Предложенная конструкция теплового аккумулятора обеспечит подачу тепла в систему охлаждения до пуска двигателя. При этом обеспечивается легкий пуск и сокращается время на прогрев. Для обеспечения естественной циркуляции жидкости до запуска двигателя теплоизолированную емкость располагают ниже уровня системы охлаждения блока цилиндров. Если нет возможности такой установки, то используют электронасос для обеспечения принудительной циркуляции жидкости.
Так как разные модели автомобильной техники могут потребовать применения теплоизолированных емкостей разной конфигурации (в зависимости от наличия свободных мест для их установки), предлагается второй вариант теплового аккумулятора.
Предлагаемый второй вариант также упрощает конструкцию, повышает эффективность работы и обеспечивает удобство при использовании. Отличие второго варианта от первого заключается в том, что обратные поплавковые теплоизолированные клапаны (ОПТК), соединенные между собой и со штоком, выполнены в виде отдельного блока и помещены в теплоизолированный корпус. В этом случае теплоизолированная емкость может быть выполнена любой формы и располагаться в удобном месте в зависимости от модели автомобиля и наличия места для ее расположения. Блок обратных поплавковых теплоизолированных клапанов располагается непосредственно у двигателя или емкости. Патрубки входа и выхода теплоносителя подключены в систему охлаждения двигателя. Блок ОПТК и теплоизолированная емкость для жидкости соединены между собой теплоизолирующими трубами. Для обеспечения принудительной циркуляции жидкости используют электронасос. Предложенная конструкция теплового аккумулятора по второму варианту универсальна, что позволяет применить ее в любой модели автомобиля.
Предлагаемый тепловой аккумулятор иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1, 2.
На фиг.1 показан тепловой аккумулятор по первому варианту.
На фиг.2 показан тепловой аккумулятор по второму варианту.
Тепловой аккумулятор (1 вариант, фиг.1) содержит теплоизолированную емкость 1, теплоизоляцию 2, входное отверстие 3, выходное отверстие 4, подводящий патрубок 5, отводящий патрубок 6, обратные поплавковые теплоизолированные клапаны 7, стержень 8, шток 9.
Тепловой аккумулятор (2 вариант, фиг.2) содержит теплоизолированную емкость 10, теплоизоляцию 11, подводящий патрубок 12, отводящий патрубок 13, обратные поплавковые теплоизолированные клапаны 14, стержень 15, шток 16, теплоизолированный корпус 17, подводящую теплоизолированную трубу 18, отводящую теплоизолированную трубу 19.
Тепловой аккумулятор (вариант 1) работает следующим образом. Тепловой аккумулятор подключен в систему охлаждения двигателя. Отводящая труба двигателя (не показана) подключается на верхнюю часть теплоизолированной емкости 1, а подводящая труба циркуляционного насоса двигателя (не показана) - на нижнюю часть теплоизолированной емкости 1. ОПТК пропускают жидкость только по ходу циркуляции охлаждающей жидкости двигателя (на фиг.1 показано направление жирной стрелкой). При остановке двигателя насос (не показан) прекратит циркуляцию охлаждающей жидкости и ОТПК стремятся вверх и перекроют входное 3 и выходное 4 отверстия емкости 1, тем самым обеспечивая герметичность теплоизолированной емкости 1 для жидкости, устранит естественную циркуляцию ее. Перед запуском двигателя автомобиля водитель через шток 9 посредством электромагнита или троса управления принудительно открывает обратные поплавковые теплоизолирующие клапаны 7 и горячая жидкость, находящаяся в теплоизолированной емкости 1, начинает естественной циркуляцией поступать в двигатель (на фиг.1 показано направление тонкой стрелкой), прогревая блок цилиндров. Для обеспечения принудительной циркуляции охлаждающей жидкости используют электронасос (не показан).
Тепловой аккумулятор (вариант 2) работает следующим образом. Теплоизолированная емкость подключена в систему охлаждения двигателя через блок ОПТК. Отводящая труба двигателя (не показана) подключается на подводящий патрубок 12, а поводящая труба циркуляционного насоса двигателя (не показана) на отводящую трубу 13. ОПТК 14 пропускает жидкость только по ходу ее циркуляции (на фиг.2 показано направление жирной стрелкой). При остановке двигателя насос (не показан) прекратит циркуляцию охлаждающей жидкости и ОПТК 14 устремятся вверх и перекроют каналы блока ОПТК, устраняя естественную циркуляцию жидкости и обеспечивая теплоизоляцию между горячей и холодной жидкостью. Перед запуском двигателя автомобиля водитель через шток 7 посредством электромагнита или троса управления принудительно открывает обратные поплавковые теплоизолирующие клапаны 14 и горячая жидкость, находящаяся в теплоизолированной емкости 11, начинает естественной циркуляцией (на фиг.2 показано направление тонкой стрелкой) поступать в двигатель, прогревая блок цилиндров. Для обеспечения принудительной циркуляции охлаждающей жидкости используют электронасос (не показан).
Предлагаемый тепловой аккумулятор можно применять практически во всех отечественных и зарубежных моделях грузовых и легковых автомобилей, тракторов и самоходных машин как при их производстве, так и при эксплуатации. Тепловой аккумулятор имеет простую конструкцию и незначительные затраты на его изготовление. При эксплуатации техники в зимних условиях и стоянки ее в холодном гараже или на открытой стоянке применение предлагаемого теплового аккумулятора становится необходимым. При этом происходит явная экономия ресурса двигателя и топлива. При постоянной эксплуатации техники жидкость в теплоизолированной емкости будет охлаждаться незначительно, она всегда будет горячей и поэтому легкий пуск и сокращение времени на прогрев двигателя будет обеспечен. Благодаря теплоизоляции емкости для жидкости высокая температура теплоносителя сохраняется длительный период.