ТЕПЛОВОЙ АККУМУЛЯТОР И СИСТЕМА ЕГО УПРАВЛЕНИЯ

Тепловой аккумулятор и система его управления.
Полезная модель относится к двигателям внутреннего сгорания, а именно к устройствам, облегчающим зануск двигателя нутем подогрева текучей среды в системе охлаждения двигателя.
Известно устройство для облегчения запуска двигателя внутреннего сгорания (1), содержащее вертикальный цилиндрический корпус, электронагревательный элемент, размещенный в полости корпуса, входной и выходной патрубок, связанный с жидкостной полостью охлаждения блока цилиндров.
Перед запуском двигателя при низких температурах окружающей среды электронагревательный элемент подключают к источнику напряжения 220 В. Тепло, выделяющееся при работе элемента, подогревает охлаждающую жидкость в полости корпуса. Подогретая жидкость поднимается и через выходной патрубок по щлангу поступает в полость охлаждения головки. Под действием термосифонного эффекта жидкость начинает циркулировать по контуру системы охлаждения двигателя, что обеспечивает прогрев его корпусных деталей, способствует нагреву смазки в сопряженных деталях и облегчает запуск двигателя. Однако, это устройство имеет наружное подключение к источнику напряжения 220 В. - это и является существенным недостатком электрических нагревателей, которые требуют «привязки к источнику внешней сети, при их использовании возможна опасность поражения людей электрическим током и возникновение пожара.
Кроме того, возможен перегрев аккумулирующей жидкости до ее закипания, что приводит к неисправности данного устройства.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является патент на изобретение тепловой аккумулятор (2) для накопления, хранения и отдачи тепла при пуске в системе охлаждения автомобильного двигателя.
MTOCTF 02N 17/06 F 24H7/00
Тепловой аккумулятор содержит двустенный цилиндрический корпус с горизонтальной продольной осью с днищами и вакуумной изоляцией межстенного зазора. Между днищами внутреннего и внешнего корпусов установлен металлический опорный элемент, который фиксирует внутренний корпус относительно внешнего в 4-х точках. В герметичной полости вдоль горизонтальной оси корпуса установлены поперечные диафрагмы и теплоаккумулирующие капсулы, заполненные теплоаккумулирующим материалом, являющиеся источником тепла (нагревательный элемент).
Патрубки входа и выхода теплоносителя проходят через днища корпуса и расположены соответственно вдоль горизонтальнойпродольнойосикорпуса.
Теплоаккумулирующие капсулы выполнены в виде круговых цилиндров и установлены в поперечных диафрагмах.
При зарядке горячий теплоноситель через патрубок входа поступает в герметичную полость циркуляции теплоносителя , омывая теплоаккумулирующие капсулы, теплоноситель нагревает их, расплавляя теплоаккумулирующий материал и через патрубок выхода теплоносителя удаляется. При разрядке аккумулятора холодный теплоноситель поступает через патрубок входа теплоносителя в герметичную полость циркуляции теплоносителя, омывает теплоаккумулирующие капсулы, отбирая у них тепло.
Однако , теплоаккумулирующий материал капсулы быстро остывает и требует постоянного подключения насоса для поддержания заданной температуры, что ведет к большому потреблению мощности и невозможности поддержания заданного уровня температуры теплоносителя. Кроме того, применение теплоаккумулирующих капсул требует высоких технологий, что ведет к удорожанию устройства, замена капсул сложна и требует значительных затрат времени.
Опорный элемент данного теплового аккумулятора, установленный между днищами фиксирует внутренний корпус относительного наружного в 4-х точках. Такая фиксация опорного элемента не гарантирует надежности стабильного положения корпусов относительно друг друга при вибрации в процессе эксплуатации автомобиля.
Br
потери тепла через внешний корпус и днище теплового аккумулятора.
Целью настоящей полезной модели является создание конструкции теплового аккумулятора, обладающего простотой конструкции, высокой надежностью, в котором максимально используется запасенное тепло и поддерживается заданный уровень температуры теплоносителя. .
Указанная цель достигается тем, что в тепловом аккумуляторе, содержащем двустенный цилиндрический корпус с днищами и вакуумной изоляцией межстенного зазора, опорный элемент, установленный между внутренним и внешним корпусом, поперечные диафрагмы, установленные в герметичной полости циркуляции теплоносителя, расположенные вдоль горизонтальной оси корпуса, продольный нагревательный элемент и патрубки входа и выхода теплоносителя, проходящие через днища, согласно изобретению, нагревательный элемент выполнен в виде спирали из нихрома, один конец которой выведен на аккумулятор автомобиля, а другой закреплен на последней диафрагме, а опорный элемент выполнен в виде пластмассового кольца, которое охватывает внутренний корпус.
Новым в предлагаемой полезной модели является то, что нагревательный элемент выполнен в виде спирали из нихрома, один конец которой вьтеден на аккумулятор автомобиля, а другой закреплен на последней диафрагме, а опорный элемент выполнен в виде пластмассового кольца, которое охватывает внутренний корпус.
Предлагаемый тепловой аккумулятор ( представлен на фигуре 1) содержит внутренний 1 и внешний 2 цилиндрический корпус с днищами 3,4.
Межстенный зазор 5 корпусов заполнен вакуумной изоляцией.
Внутренний корпус 1 установлен относительно внешнего корпуса 2 посредством опорного элемента 6, выполненного в виде пластмассового кольца, охватывающего внутренний корпус 1.
спирали из нихрома. Один конец спирали закреплен на аккумуляторе автомобиля , а другой - на последней диафрагме 9. Через днища корпусов проходят патрубок входа 11 и выхода 12.
Тепловой аккумулятор работает следующим образом.
При зарядке горячий теплоноситель (тосол) из работающего две автомобиля через патрубок входа 11 поступает в герметичную полость корпуса 1.
По заданной программе электронный блок управления периодически подает напряжение от аккумуляторной батареи (+12 В) автомобиля на нагревательный элемент 8.
Спираль нагревается и поддерживает заданную температуру теплоносителя (80-100С). Теплоноситель удаляется из теплового аккумулятора. Нагревательный элемент 8 работает по автономной схеме, установленной в блоке управления, который по заданной программе подает на него напряжение.
Время включения и длительность нагревания спирали задается программой в зависимости от температуры окружающей среды.
Для управления работой предложенного теплового аккумулятора разработана новая компановка системы управления.
Наиболее близкой к предлагаемой системе управления является система для управления работой теплового аккумулятора (3), в котором в качестве источника тепла используются капсулы с теплоаккумулирующим веществом.
Известная система состоит из насоса штатного, вход которого подключен к тракту охлаждения двигателя внутреннего сгорания, на выходе и входе насоса в охлаждающий тракт двигателя соответственно установлены четырехпоточный трехпозиционный распределитель. Каждый распределитель управляется независимо двумя электромагнитами при помощи блока управления. Вход и выход теплового аккумулятора подключены через фильтры-поглотители к насосу. К трубопроводам подключены входы датчиков-сигнализаторов утечек теплоаккумулирующего вещества.
К трубопроводам, соединяющим вход и выход аккумулятора, подключены датчик-сигнализатор зарядаразряда.
Однако, данная система сложна из-за наличия контролирующих датчиков, а кроме того, она предназначена для теплового аккумулятора, работающего на капсулах с термоаккумулирующим веществом.
Целью предлагаемой системы управления тепловым аккумулятором является ее упрощение и применимость в работе с нагревательным элементом, выполненном в виде спирали. Указанная цель достигается тем, что в системе управления тепловым аккумулятором, содержащей привод принудительной циркуляции теплоносителя, подключенный к тракту охлаждения тепловой аккумулятор, блок управления распределительной арматурой, согласно изобретению, блок управления снабжен электронной схемой управления нагревательным элементом. Новым в данной схеме является то, что блок управления снабжен электронной схемой управления нагревательным элементом.
Система управления изображена на фигуре 2.
Предлагаемая система содержит кнопку управления i соединенную с блоком управлениям который соединен с аккумуляторной батареей,3 с нагревательным элементом теплового аккумулятора5.В свою очередь тепловой аккумулятор, соединен с гидрораспределителем) через тройник с двигателем внутреннего сгорания.,
Гидрораспределитель б соединен с отопителем салона Q и двигателем внутреннего сгорания.,
Задав кнопкой управления i режим поддерживания заданной температуры во внутреннем корпусе теплового аккумулятора, блок управления с заданной периодичностью подает напряжение с аккумуляторной батареи 3 автомобиля на нагревательный
элемент,,
Предлагаемый тепловой аккумулятор эксплуатировался в легковых автомобилях, легких грузовиках и микроавтобусах в холодное время.
В процессе испытаний выявлены следующие результаты:
Потребление мощности для нагрева нагревательного элемента мало и не сказывается на нусковых характеристиках аккумулятора автомобиля.
В предложенном тепловом аккумуляторе за счет периодического включения спирали можно производить тепловую подзарядку в течение длительного времени, тем самым поддерживая постоянную температуру теплоносителя.
Нагревательный элемент из нихрома обладает высокой прочностью и долговечностью, не разрушается от химического воздействия тосола.
Кольцевой опорный элемент плотно встает в межстенный зазор между внутренним и наружным корпусом и предотвращает смещение корпусов относительно друг друга при возникновении вибрации при эксплуатации автомобиля, что обеспечивает надежность в работе.
Выполнение опорного элемента из пластмассы (материала с низким коэффициентом теплопроводности) позволяет максимально сохранить тепло в герметичной полости аккумулятора.
Применение данного теплового аккумулятора удобно и безопасно в эксплуатационных условиях.
Созданный аккумулятор дещевле и экономичнее известного.
Источники информации:
1.Описание изобретения к патенту РФ № 2023200, «Устройство для облегчения запуска двигателя внутреннего сгорания кл. F02N17/06, опубл. 15.11.94.
2.Описание изобретения к патенту РФ № 2140046 «Тепловой аккумулятор. Кл. F24H7/00, опубл. 20.10.99 г.
3.3. Описание изобретения к патенту РФ № 2096654, «Теплоаккумулирующая система двигателя внутреннего сгорания, кл. F 02N17/06, опубл. 12.12.94
Ct