Акумулюючий пристрій

Реферат: Акумулюючий пристрій включає корпус, заповнений легкоплавким теплоакумулюючим матеріалом, а також розміщені в просторі корпуса трубчасті теплообмінні поверхні з вхідними і вихідними патрубками. Корпус виконаний з теплоізоляцією, заповнений інертним газом і має у верхній частині розширювальний бачок, а трубчасті теплообмінні поверхні виконані у вигляді нагрівальних резистивних елементів або теплообмінників. UA 69049 U (54) АКУМУЛЮЮЧИЙ ПРИСТРІЙ UA 69049 U UA 69049 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до енергетики і теплотехніки, а саме до установок отримання енергії за допомогою сонячного випромінювання, і може бути використана при проектуванні, виготовленні і експлуатації комбінованих геліоустановок з акумуляцією енергії. В даний час широке застосування знаходять поновлювані, нетрадиційні джерела енергії, наприклад сонячні батареї і геліоколектори, що забезпечують автономне електропостачання. Наприклад, в денний час доби, коли сонячні батареї зарядили акумуляторні батареї і не генерують електроенергію в промислову мережу, то вони можуть бути підключені до пристрою, що заявляється, для збереження енергії на основі акумуляції теплоємності матеріалів; крім того, область використання геліоколекторів також може бути суттєво розширена за рахунок акумуляції теплової енергії в пристрої, що заявляється. Відомий "Теплоприймач-акумулятор енергетичної установки" (Патент РФ №2027122, МПК-6 F24J 2/34, бюл. №2, 1995 p.), що містить сферичний корпус з отвором для входу падаючого випромінювання і розміщений зовні корпусу теплоакумулюючий матеріал, причому отвір для входу падаючого випромінювання зміщений щодо осі сферичного корпусу, паралельної падаючому випромінюванню, на величину h=(0,55-0,63)R, де R - внутрішній радіус сферичного корпусу, а внутрішня поверхня корпусу виконана з коефіцієнтом віддзеркалення падаючого випромінювання, рівним або більшим 0,8. Недоліком відомого пристрою є вузька функціональність його, оскільки пристрій працює тільки за наявності прямого сонячного випромінювання, а при частковій або повній хмарності пристрій є непрацездатним. Відомий "Акумулятор сонячної енергії" (Патент РФ №2027121, МПК-6 F24J 2/34, бюл. №2, 1995 p.), що містить резервуар, що має центральний вертикальний канал, сполучений по теплоносію за допомогою радіальних каналів з периферійними, і поглинаюче покриття на опромінюваних сонцем поверхнях каналів і резервуара, при цьому радіальні канали розташовані в горизонтальних площинах на днищі і під дахом резервуара, останній наповнений теплоносієм і забезпечений прозорою герметичною оболонкою, створюючою із стінкою резервуара повітряну порожнину, в якій вертикально розміщені периферійні канали по числу радіальних, під дном і над дахом резервуара розміщені радіальні бруси, створюючі повітряні канали, сполучені з повітряним прошарком. Недоліком відомого пристрою є вузька функціональність його, оскільки пристрій працює тільки за наявності прямого сонячного випромінювання, а при частковій або повній хмарності пристрій є малоефективним. Відомий "Колектор-акумулятор" (Авт.св. СРСР №1652771, МПК-6 F24J 2/34, бюл. №20, 1991 p.), що містить корпус, розміщені в ньому труби, теплообмінник, що заповнює його міжтрубний простір, теплоакумулююче середовище і розподільник світлового потоку, оптично пов'язаний з останнім, причому розподільник світлового потоку має форму дотичних вхідними вікнами фоконів, зв'язаних в площині вихідних вікон зі світлопроводами, що контактують з теплоакумулюючим середовищем і мають по своїй довжині поперечні ділянки, що не відображають, з їх питомою площею, що збільшується у напрямі вхідних кінців труб теплообмінника. Недоліком відомого пристрою є складність його конструктивного виконання, і, як наслідок, невисока експлуатаційна надійність пристрою. Найбільш близьким по технічній суті і технічному результату, який досягається, і вибраним як прототип є "Порожнинний приймач сонячного випромінювання" (Авт.св. СРСР №1620786, МПК-6 F24J 2/34, бюл. №2, 1991 p.), що містить корпус у формі тіла обертання з бічною поверхнею і відкритим і глухим торцями і розміщену в просторі корпусу трубчасту теплообмінну поверхню, частково охоплену капсулами з теплоакумулюючим матеріалом, і що включає спіральний змійовик, зігнутий за формою бічної поверхні корпусу і його глухого торця, і в зоні першої підключений до вхідного патрубка теплоносія, а в зоні другого - до вихідного, причому корпус виконаний циліндровим і додатково забезпечений циліндровою стінкою, одна з поверхонь якої утворює приймальну порожнину, а інша обмежує простір корпусу, останній заповнено легкоплавким лужним металом, а охоплена капсулами частина теплообмінної поверхні виконана у вигляді розміщених між стінкою і змійовиком труб, паралельно підключених до вхідного і вихідного патрубків. Недоліком прототипу є складність його конструктивного виконання, і, як наслідок, невисока експлуатаційна надійність пристрою, а також неможливість його роботи від сонячних батарей. Задачею корисної моделі є розробка нової конструкції акумулюючого пристрою з досягненням технічного результату - спрощення пристрою, підвищення надійності його роботи і збільшення функціональності пристрою. 1 UA 69049 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Поставлена задача вирішується тим, що в акумулюючому пристрої, що включає корпус, заповнений легкоплавким теплоакумулюючим матеріалом, а також розміщені в просторі корпуса трубчасті теплообмінні поверхні з вхідними і вихідними патрубками, корпус виконаний з теплоізоляцією, заповнений інертним газом і має у верхній частині розширювальний бачок, а трубчасті теплообмінні поверхні виконані у вигляді нагрівальних резистивних елементів або теплообмінників, крім того, розширювальний бачок має два клапани - прямий і зворотний, як легкоплавкий теплоакумулюючий матеріал використовують легкоплавкі лужні метали з великою теплоємністю, наприклад Na, К, Са, а нагрівальні елементи підключені до джерел енергії, наприклад до сонячних елементів або до живильної мережі. Суттєвими ознаками, співпадаючими з прототипом, є наступні ознаки: - корпус; - корпус заповнений легкоплавким теплоакумулюючим матеріалом; - у просторі корпусу розміщені трубчасті теплообмінні поверхні з вхідними і вихідними патрубками. Відмітними від прототипу суттєвими ознаками є наступні ознаки: - корпус виконаний з теплоізоляцією; - корпус заповнений інертним газом; - у верхній частині корпус має розширювальний бачок; - трубчасті теплообмінні поверхні виконані у вигляді нагрівальних резистивних елементів або теплообмінників. Приватними відмітними від прототипу суттєвими ознаками є наступні ознаки: - розширювальний бачок має два клапани - прямий і зворотний; - як легкоплавкий теплоакумулюючий матеріал використовують легкоплавкі лужні метали з великою теплоємністю, наприклад Na, К, Са; - нагрівальні елементи підключені до джерел енергії, наприклад до сонячних елементів або до живильної мережі. Між суттєвими ознаками технічного рішення, що заявляється, і технічним результатом, який досягається з їх допомогою, існує наступний причинно-наслідковий зв'язок. Дійсно, досягнення технічного результату - спрощення пристрою, підвищення надійності його роботи і збільшення функціональності пристрою - неможливо за відсутності будь-якої з суттєвих ознак, вказаних в першому пункті формули корисної моделі. Наприклад, відсутність теплоізоляції корпусу призводить до невиправданих втрат запасеної теплової енергії. У пристрої передбачені заходи проти корозійних і окислювальних процесів при плавленні і твердінні легкоплавкого теплоакумулюючого матеріалу шляхом заповнення корпусу пристрою інертним газом, що перешкоджає цим процесам через відсутність контакту розплавленого лужного металу з киснем повітря. Наявність у верхній частині корпусу розширювального бачка дозволяє інертному газу, що знаходиться у вільному просторі акумулюючого пристрою, накопичуватися в розширювальному бачку при збільшенні об'єму легкоплавкого теплоакумулюючого матеріалу - при цьому знижується тиск в корпусі пристрою, що підвищує безпеку експлуатації пристрою. Підвищення функціональності пристрою досягається за рахунок можливості нагріву легкоплавкого теплоакумулюючого матеріалу не тільки за допомогою рідкого теплоносія (наприклад від геліоколектора), як в прототипі, але і за допомогою електричної енергії, що виробляється сонячною батареєю, або електроенергією від живильної мережі в години "нічного провалу". Проведений заявником аналіз рівня техніки, що включає пошук за патентними і науковотехнічними джерелами інформації, з виявленням джерел, що містять інформацію про аналоги технічного рішення, що заявляється, дозволяє встановити, що заявником не виявлені аналоги, ідентичні пристрою, що заявляється. Тому можна стверджувати, що корисна модель, що заявляється, відповідає умові охороноздатності по критерію "новизна". Крім того, корисна модель промислово застосовна, оскільки технічне рішення, що заявляється, дозволяє використовувати його в різних пристроях резервного і аварійного електротеплопостачання. Можливість здійснення корисної моделі, що заявляється, підтверджується приведеним нижче описом його практичної реалізації і ілюструється кресленням. На кресленні представлений розріз пристрою, що заявляється. Акумулюючий пристрій включає корпус з теплоізоляцією 1, у верхній частині якого розташований розширювальний бачок 2. 2 UA 69049 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 У просторі корпусу 1 розташовані трубчасті нагрівальні елементи 3 і теплообмінні поверхні з вхідними і вихідними патрубками 4. Корпус 1 заповнений легкоплавким теплоакумулюючим матеріалом 5, за які використовують легкоплавкі лужні метали з великою теплоємністю, наприклад Na, K, Са. Розширювальний бачок 2 має два клапани: Кл. 1 - прямий і Кл. 2 - зворотний клапани. Простір корпусу 1 заповнено інертним газом. Трубчасті теплообмінні поверхні виконані у вигляді нагрівачів (резистивних елементів 3) або теплообмінників 4. Нагрівальні елементи 3 підключені до джерел енергії, наприклад до сонячних елементів або до живильної мережі (умовно не показані). Пристрій, що заявляється, працює таким чином. 1 варіант. Електроенергія від сонячних батарей або від електромережі в години "нічного провалу" (умовно не показані) надходить на трубчасті резистивні теплообмінні елементи 3. При цьому теплова енергія запасається в легкоплавкому теплоакумулюючому матеріалі 5. При необхідності споживання запасеної теплової енергії для різних потреб холодний теплоносій подається в трубчасті теплообмінники 4 і, проходячи по ним, нагрівається від легкоплавкого теплоакумулюючого матеріалу 5. 2 варіант. Теплова енергія від геліоколекторів (умовно не показані) надходить в трубчасті теплообмінники (умовно не показані), які виконані аналогічно трубчастим теплообмінникам 4. При цьому теплова енергія запасається в легкоплавкому теплоакумулюючому матеріалі 5. При необхідності споживання запасеної теплової енергії для різних потреб холодний теплоносій подається в трубчасті теплообмінники 4 і, проходячи по ним, нагрівається від легкоплавкого теплоакумулюючого матеріалу 5. Завдяки теплоізоляції корпусу 1 запасена енергія у вигляді тепла може зберігатися тривалий час, пристрій, що при цьому заявляється, можна помістити під землю, що покращує теплоізоляцію і не робить шкідливого впливу на навколишнє середовище. Пристрій, що конструктивно заявляється, може бути виконаний в різних варіантах, з різною температурою легкоплавкого теплоакумулюючого матеріалу 5, температура якого може бути будь-якою, залежно від подальшого використання цієї енергії, наприклад це може бути гаряча вода або перегріта пара для обертання турбіни. Конструкція корпусу 1 герметична, тому при нагріві легкоплавкого теплоакумулюючого матеріалу 5 відбувається збільшення його об'єму, внаслідок чого підвищується тиск інертного газу. При цьому надлишок інертного газу через клапан Кл. 1 надходить в розширювальний бачок 2. При недоліку його в контейнері через клапан Кл. 2 інертний газ з розширювального бачка надходить в контейнер. У пристрої, що заявляється, передбачені заходи проти корозійних і окислювальних процесів при плавленні і твердінні легкоплавкого теплоакумулюючого матеріалу 5 шляхом заповнення корпусу 1 пристрою інертним газом, що перешкоджає цим процесам через відсутність контакту розплавленого лужного металу з киснем повітря. Наявність у верхній частині корпусу 1 розширювального бачка 2 дозволяє інертному газу, що знаходиться у вільному просторі акумулюючого пристрою, накопичуватися в розширювальному бачку 2 при збільшенні об'єму легкоплавкого теплоакумулюючого матеріалу 5 - при цьому знижується тиск в корпусі 1 пристрою, що підвищує безпеку експлуатації пристрою. Підвищення функціональності пристрою досягається за рахунок можливості нагріву легкоплавкого теплоакумулюючого матеріалу 5 не тільки за допомогою рідкого теплоносія (наприклад від геліоколектора), як в прототипі, але і за допомогою електричної енергії, що виробляється сонячною батареєю, або електроенергією від живильної мережі в години "нічного провалу". У зв'язку з вищевикладеним, можна зробити висновок, що задача, поставлена в даній корисній моделі, - розробка нової конструкції акумулюючого пристрою - виконана з досягненням технічного результату - спрощення пристрою, підвищення надійності його роботи і збільшення функціональності пристрою. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 60 1. Акумулюючий пристрій, що включає корпус, заповнений легкоплавким теплоакумулюючим матеріалом, а також розміщені в просторі корпуса трубчасті теплообмінні поверхні з вхідними і 3 UA 69049 U 5 10 вихідними патрубками, який відрізняється тим, що корпус виконаний з теплоізоляцією, заповнений інертним газом і має у верхній частині розширювальний бачок, а трубчасті теплообмінні поверхні виконані у вигляді нагрівальних резистивних елементів або теплообмінників. 2. Акумулюючий пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що розширювальний бачок має два клапани - прямий і зворотний. 3. Акумулюючий пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що як легкоплавкий теплоакумулюючий матеріал використовують легкоплавкі лужні метали з великою теплоємністю, наприклад Na, К, Са. 4. Акумулюючий пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що нагрівальні елементи підключені до джерел енергії, наприклад до сонячних елементів або до живильної мережі. Комп’ютерна верстка А. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4