ТЕПЛОВОЙ АККУМУЛЯТОР

Полезная модель относится к тепловым аккумуляторам, предназначенным для накопления, хранения и отдачи тепла в систему охлаждения двигателя внутреннего сгорания (ДВС) при его пуске.
Известен тепловой аккумулятор (ТА) для подогрева теплоносителя при пуске автомобильного двигателя, который содержит емкость, патрубки входа и выхода теплоносителя, электронасос, блок управления, кнопку «Пуск» [см. Найман B.C. Все о предпусковых обогревателях и отопителях: - Издательство ЛитМир - Электронная библиотека].
Недостатком данного устройства является сложность конструкции, необходимость периодического повтора заряда, неудобство при заполнении охлаждающей жидкостью.
Наиболее близким к заявляемому техническому решению является тепловой аккумулятор, содержащий теплоизолированную емкость, узел впуска и выпуска, насос, а также входной и выходной штуцеры (см. патент РФ №2353795, МКП F02N 17/06, опубл. 2009.04.27).
Недостатком данного теплового аккумулятора является низкая технологичность, обусловленная необходимостью принудительного открытия клапанов перед пуском двигателя.
Техническим результатом предлагаемого устройства является повышение технологичности за счет автоматизации процесса открытия клапанов.
Указанный технический результат достигается тем, что известный тепловой аккумулятор, содержащий теплоизолированную емкость, узел впуска и выпуска, насос, а также входной и выходной штуцеры, согласно изобретению, отличающийся тем, что дополнительно введен первый, второй и третий обратные клапаны, при этом выходы первого и второго обратных клапанов соединены с теплоизолированной емкостью, вход второго обратного клапана соединен с выходом насоса, при этом вход первого обратного клапана и вход насоса объединены и соединены входным штуцером, а третий обратный клапан последовательно соединен через тройник с элементом выпуска воздуха, выход тройника соединен выходным штуцером, а вход обратного клапана соединен с теплоизолированной емкостью.
Сущность полезной модели заключается в том, что дополнительно введен первый, второй и третий обратные клапаны, при этом выходы первого и второго обратных клапанов соединены с теплоизолированной емкостью, вход второго обратного клапана соединен с выходом насоса, при этом вход первого обратного клапана и вход насоса объединены и соединены входным штуцером, а третий обратный клапан последовательно соединен через тройник с элементом выпуска воздуха, выход тройника соединен выходным штуцером, а вход обратного клапана соединен с теплоизолированной емкостью.
Известно, (см., например, http://lib.sibnet.ru/book78691/. Дата обращения 25.04.2018 г.), что при эксплуатации ДВС в холодный период из-за низкой температуры окружающего воздуха топливо в цилиндрах двигателя хуже воспламеняется, масло становится более вязким, что приводит к затрудненному пуску двигателя, продолжительному его прогреву до рабочей температуры и повышенному расходу топлива.
Обеспечить уверенный запуск ДВС в холодный период можно с помощью теплового аккумулятора, который подключается последовательно в систему охлаждения ДВС между термостатом и насосом посредством клапанов. При ручном открытии клапанов теплоноситель из системы охлаждения ДВС протекает через ТА, снимает с него аккумулированное тепло и возвращает в контур охлаждения двигателя, тем самым облегчая его запуск.
Согласно полезной модели, тепловой аккумулятор включается в работу не ручным открытием клапанов, а автоматически - за счет движения теплоносителя. При этом, при работе штатного (или дополнительного) насоса теплоноситель начинает циркулировать по системе охлаждения ДВС и, приближаясь к теплоизолированной емкости, своим напором открывает вначале первый, а затем, на выходе из теплоизолированной емкости, третий обратные клапаны, а при работе дополнительного насоса - вначале второй, а затем третий обратные клапаны, соответственно. При прекращении работы штатного (или дополнительного) насоса теплоноситель перестает циркулировать, его напор пропадает и обратные клапаны закрываются, и запирают теплоизолированную емкость от естественной (термосифонной) циркуляции теплоносителя. Этим достигается указанный в полезной модели технический результат.
Структурная схема устройства представлена на фигуре, где показаны: 1 - теплоизолированная емкость; 2 - насос; 3.1, 3.2, 3.3 - первый, второй и третий обратные клапаны, соответственно; 4 - элемент выпуска воздуха; 5 - тройник; 6.1, 6.2 - входной и выходной штуцер, соответственно.
Теплоизолированная емкость 1 предназначена для аккумулирования тепла и его возврата в контур системы охлаждения двигателя посредством теплоносителя. В качестве такой емкости может быть использован, например, металлический сосуд с вакуумно-порошковой теплоизоляцией, содержащий пакет герметично заваренных капсул, наполненных особым кристаллическим веществом (см., например, http://avtomasta.ru/elektrooborudovanie/teplovoj-akkumulyator-grelka-dlya-motora.html. Дата обращения 20.04.2018 г.).
Насос 2 предназначен для циркуляции теплоносителя в системе охлаждения при неработающем двигателе от термостата (не показан) через входной штуцер 6.1, теплоизолированную емкость 1, обратный клапан 3.3 и выходной штуцер 6.2 к штатному насосу (не показан) ДВС. Насос 2 может быть выполнен, например, в виде насоса типа DB-40 DC 12 (см., например, http://mskompany.ru/nasosy-dlya-dizelnogo-topliva-solyarki-kerosina-i-benzina-na-12-24-220-volt?yclid=1829695304388844886. Дата обращения 10.04.2018 г.).
Назначение обратного клапана (3.1, 3.2, 3.3) понятно из его названия. Обратный клапан (3.1, 3.2, 3.3) может быть выполнен, например, в виде клапана обратного муфтового (см., например, https://www.techmarcet.ru/klapany-obratnye/?openstat=ZGlyZWNOLnlhbnRleC5yd. Дата обращения 25.04.2018 г.).
Элемент выпуска воздуха 4 предназначен для избежания воздушных пробок и удаления воздуха из системы охлаждения двигателя при ее заполнении теплоносителем и обеспечения свободной его циркуляции. Элемент выпуска воздуха 4 может быть выполнен, например, в виде воздухоотводчика автоматического (поплавкового) (см., например, http://cotlix.com/kak-podobrat-vozdushnyi-klapan. Дата обращения 25.04.2018 г.).
Назначение штуцеров 6.1, 6.2 и тройника 5 ясны из названия.
Устройство работает следующим образом. Подключают устройство к системе охлаждения ДВС посредством входного 6.1 и выходного 6.2 штуцеров к термостату (не показан) и штатному насосу (не показан) системы охлаждения двигателя, соответственно.
Во время работы двигателя под действием штатного насоса (не показан) теплоноситель циркулирует по системе охлаждения ДВС и нагревается. При этом, под напором теплоносителя, движущегося через входной штуцер 6.1 теплового аккумулятора, открывается первый обратный клапан 3.1 и теплоноситель заполняет теплоизолированную емкость 1, в которой происходит передача (аккумуляция) тепла от теплоносителя тепловому аккумулятору. Далее, под напором теплоносителя открывается третий обратный клапан 3.3 на выходе из теплоизолированной емкости 1 и теплоноситель через тройник 5 и выходной штуцер 6.2 движется к штатному насосу ДВС. В течении 10…15 минут работы двигателя ТА полностью заряжается до температуры 70…90°С (рабочей температуры ДВС). При остановке ДВС штатный насос прекращает работать, теплоноситель перестает циркулировать и обратные клапаны 3.1 и 3.2 закрываются, и запирают теплоизолированную емкость 1 от естественной (термосифонной) циркуляции теплоносителя. Накопленная энергия ТА сохраняется в течении длительного времени (например, 2…3 суток при температуре наружного воздуха - 40°С, см. http://avtomasta.ru/elektrooborudovanie/teplovoj-akkumulyator-grelka-dlya-motora.html. Дата обращения 20.04.2018 г. )
При запуске холодного двигателя предварительно включается насос 2, под действием которого теплоноситель начинает циркулировать и своим напором открывает второй обратный клапан 3.2 и заполняет теплоизолированную емкость 1, в которой происходит передача тепла от ТА теплоносителю. Далее, под напором теплоносителя открывается третий обратный клапан 3.3 на выходе из теплоизолированной емкости 1 и нагретый теплоноситель через тройник 5 и выходной штуцер 6.2 поступает в систему охлаждения ДВС. В течении 5…7 минут работы насоса 2 теплоноситель возвращает в контур системы охлаждения двигателя аккумулированное ТА тепло, в результате чего температура ДВС повышается, что позволяет снизить затраты энергии на запуск и прогрев двигателя.
Таким образом, тепловой аккумулятор включается в работу на ДВС не ручным открытием клапанов, а автоматически - за счет движения теплоносителя, что повышает его технологичность.
Предлагаемое техническое решение практически применимо, так как для его реализации могут быть использованы типовые устройства.
Предлагаемое техническое решение позволяет повысить технологичность теплового аккумулятора, создать удобство при его использовании и управлении, сократить время на прогрев двигателя и осуществить его легкий пуск в условиях низких температур окружающего воздуха и, тем самым, обеспечить постоянную готовность техники к использованию. При этом достигается снижение пускового тока стартера на 10…15%, экономия топлива и увеличение ресурса двигателя на 10…12%.