Тепловой аккумулятор фазового перехода
Полезная модель относится к устройствам для разогрева трансмиссионного масла при эксплуатации сельскохозяйственных, строительных, дорожных и лесозаготовительных машин и автомобилей в условиях низких температур окружающего воздуха. Устройство позволяет в момент пуска двигателя после остановки подавать в картер коробки передач подогретое трансмиссионное масло, что сокращает время его разогрева до рациональной температуры 65-75°С и, следовательно, уменьшает износ деталей коробки передач. Система рассчитана на работу при температуре окружающего воздуха до минус 20°С. Тепловой аккумулятор фазового перехода, содержащий двойной герметичный корпус со слоем тепловой изоляции, с внутренней полостью, заполненной теплоаккумулирующим материалом, в которой располагаются трубопроводы-змеевики с теплоносителем заряда и разряда, имеющих входные и выходные патрубки, на трубопроводе-змеевике с теплоносителем разряда во внутреннем корпусе установлен резервуар, а на его входном патрубке установлен насос и датчик контроля температуры.
Полезная модель относится к машиностроению, а именно к устройствам для разогрева трансмиссионного масла сельскохозяйственных, строительных, дорожных и лесозаготовительных машин и автомобилей.
Известна конструкция теплового аккумулятора [1] выполненного в виде единого целого с нижним коллектором радиатора. Перегородка нижнего коллектора радиатора разделяет его на две полости, в одной из которых размещен аккумулятор тепла охлаждающей жидкости. Перегородка выполнена с ребрами со стороны теплоаккумулирующего вещества. При работе двигателя охлаждающая жидкость, нагретая в рубашке, охлаждается в теплообменных секциях радиатора, продуваемых наружным воздухом, и поступает в нижний коллектор. Теплоаккумулирующее вещество при тепловом контакте с циркулирующей жидкостью плавится, поглощая при этом скрытую теплоту плавления. Когда двигатель выключается, жидкостный насос продолжает работать, обеспечивая циркуляцию охлаждающей жидкости в системе.
Недостаток конструкции в том, что тепловой аккумулятор используется только для разогрева охлаждающей жидкости в системе охлаждения и не решает задачи разогрева трансмиссионного масла в смазочной системе.
Наиболее близким к заявленному патенту является устройство [2], состоящее из наружного корпуса, внутри которого размещен внутренний корпус, заполненный теплоаккумулирующим элементом. Пространство между внутренним и наружным корпусом образует изолированная полость с пониженным давлением. Через стенки наружного корпуса, изолированную полость и стенки внутреннего корпуса проходит трубопровод для циркуляции теплонесущей среды, имеющей входной и выходной конец, а также дополнительная трубка для прохода отработавших газов, имеющая входной и выходной конец, внутренние полости которых образуют во
внутреннем корпусе, заполненным теплоаккумулирующим элементом, канал теплонесущей среды и канал отработавших газов.
Недостаток описанного устройства в том, что тепловой аккумулятор используется только для разогрева охлаждающей жидкости в системе охлаждения и не решает задачи разогрева трансмиссионного масла в смазочной системе.
Заявленная полезная модель направлена на устранение вышеотмеченных недостатков известного устройства. От его использования может быть получен следующий результат: в момент пуска двигателя после остановки в картер коробки передач будет подаваться подогретое трансмиссионное масло, что позволит сократить время его разогрева до рациональной температуры 65-75°С и, следовательно, уменьшить износ деталей коробки передач.
Указанный технический результат достигается за счет применения теплового аккумулятора фазового перехода, содержащего двойной герметичный корпус со слоем тепловой изоляции, с внутренней полостью заполненной теплоаккумулирующим материалом, в которой располагаются трубопроводы-змеевики с охлаждающей жидкостью (теплоноситель заряда) и трансмиссионным маслом (теплоноситель разряда), причем дополнительного на трубопроводе-змеевике с теплоносителем разряда во внутреннем корпусе установлен резервуар и на его входном патрубке установлен насос и датчик контроля температуры.
На фиг.1 схематично изображен тепловой аккумулятор фазового перехода.
Предлагаемый тепловой аккумулятор фазового перехода (фиг.1) представляет собой теплообменный аппарат, состоящий из наружного 1 и внутреннего 2 корпуса, между которыми располагается слой тепловой изоляции 3. Во внутреннем корпусе 2 располагаются трубопроводы-змеевики с охлаждающей жидкостью (теплоноситель заряда) 5 и трансмиссионным маслом (теплоноситель разряда) 6, который соединен с резервуаром 4, и
имеющие входной и выходной патрубки, причем на входном патрубке трубопровода-змеевика 6 установлен насос 8 для подачи трансмиссионного масла из картера коробки передач (КП) и датчик температуры, свободное пространство внутреннего корпуса 2 заполнено фазопереходным теплоаккумулирующим материалом 7.
Работа теплового аккумулятора фазового перехода осуществляется следующим образом.
Зарядка. При работе ДВС охлаждающая жидкость циркулирует через трубопровод-змеевик 5, отдавая часть своей тепловой энергии теплоаккумулирующему материалу 7, в качестве которого может быть использована, например, гидроокись бария (Ba(OH)·8·Н 2O), который нагреваясь в твердой фазе до температуры плавления 78°С, плавится, а затем нагревается в жидкой фазе до температуры 80-85°С, при которой происходит тепловое равновесие между ним и охлаждающей жидкостью в трубопроводе-змеевике 5, одновременно происходит подогрев трансмиссионного масла в трубопроводе-змеевике 6 и резервуаре 4. Аккумулирование теплоты осуществляется за счет наличия в конструкции ТАФП слоя тепловой изоляции 3.
Разрядка. При прогреве двигателя после остановки насос 8, приводимый в работу от бортовой электрической сети, осуществляет прокачку холодного масла из картера (КП) в трубопровод-змеевик 6 и подает подогретое масло из резервуара 4 в картер КП. В процессе теплообмена замещаемого трансмиссионного масла с теплоаккумулирующим материалом последний претерпевает обратимый фазовый переход, переходя из жидкого состояния в твердое, и отдавая трансмиссионному маслу скрытую теплоту кристаллизации. При достижении температуры трансмиссионного масла в картере коробки передач +70°С, установленный температурный датчик 9 подает сигнал на заслонку 10, которая перекрывает циркуляцию масла. Одновременно осуществляется прокачка охлаждающей
жидкости из радиатора системы охлаждения ДВС через трубопровод-змеевик 5, которая в свою очередь нагревается до рабочей температуры двигателя.
Наличие в трубопроводе-змеевике 6 резервуара 4 позволяет при пуске двигателя после длительной остановки обеспечить подачу подогретого трансмиссионного масла в картер КП, что позволяет сократить время его разогрева до рациональной температуры 65-75°С и, следовательно, уменьшить износ деталей КП.
Источники информации.
1. Авторское свидетельство №1390394, МКИ F02P 3/18, Бюл. №15 от 24.04.88
2. Патент RU №2117881 по заявке 940 19250/06 от 12.05.94
Тепловой аккумулятор фазового перехода, содержащий двойной герметичный корпус со слоем тепловой изоляции, с внутренней полостью, заполненной теплоаккумулирующим материалом, в которой располагаются трубопроводы-змеевики с теплоносителями заряда и разряда, имеющих входные и выходные патрубки, отличающийся тем, что дополнительного на трубопроводе-змеевике с теплоносителем разряда во внутреннем корпусе установлен резервуар, а на его входном патрубке установлен насос и датчик контроля температуры.
