Устройство для инициации кристаллизации переохлажденной теплозапасающей среды

 

Использование: в тепловых аккумуляторах, служащих для применения в бытовых целях в качестве грелок, подогревателей пищи (подогреватели детского питания) и т.п., а также в областях техники, требующих нагрева оборудования и приборов до определенной температуры и ее стабилизации. Сущность изобретения: устройство включает тонкую пластину с отверстием, в которое входит стержень переменного сечения. Между пластиной и стержнем образуется зазор, в котором при нажатии на пластину происходит запуск процесса кристаллизации теплозапасающей среды. 4 ил.

Изобретение относится к пусковым устройствам, инициирующим кристаллизацию переохлажденной теплозапасающей среды, в качестве которой использован тригидроацетат натрия с желатином в качестве гелеобразователя-стабилизатора, и может быть использовано в бытовых целях в качестве грелок, подогревателей, а также в технике, требующей нагрева оборудования и приборов до определенной температуры и непродолжительной ее стабилизации.

Наиболее близким устройством к предлагаемому является устройство для инициации кристаллизации теплозапасающей среды, содержащий тонкий чашеобразный диск, имеющий множество маленьких отверстий. Диск способен резко перемещаться с щелчком при нажатии на него, что и приводит к кристаллизации теплозапасающей среды за счет внезапной местной компрессии в отверстиях диска.

В известном устройстве вероятность запуска зависит от интенсивности нажатия на пусковое устройство и от скорости истечения теплоаккумулирующей среды через отверстия активационного диска.

Известное устройство достаточно хорошо работает с теплозапасающими средами на основе растворов всевозможных солей и плохо при использовании в качестве теплозапасающей среды тригидроацетата натрия с желатином в качестве гелеобразователя-стабилизатора.

Гель, полученный на основе желатина, является очень упругим, причем упругость его растет с увеличением содержания желатина. При застывании такого геля его структура напоминает рыболовную сеть, во всех направлениях прошивающую объем расплава теплоаккумулирующего вещества. После застывания получается, что как бы небольшой объем расплавленного вещества находится в сетке с очень мелкими ячейками, сплетенной из очень толстых нитей желатиновой молекулы, соединенной с другими такими же сетками. Сдавить такую пространственную структуру очень сложно, и это требует больших усилий. В частности, при использовании известного пускового устройства в теплозапасающем материале не удалось добиться желаемого эффекта надежного инициирования кристаллизации переохлажденного расплава даже при пониженном содержании желатина до 0,05 мас. Очевидно, это связано с тем, что упругий гель противодействует работе пускового устройства, препятствуя созданию внезапной местной компрессии.

Теплозапасающий материал с желатином в качестве гелеобразователя для своей кристаллизации требует очень жестких воздействий, которые достигаются при комбинированном воздействии жесткой компрессии высокого давления с созданием новой поверхности металла внутри расплава.

Задачей изобретения является создание устройства, инициирующего кристаллизацию переохлажденного расплава теплоаккумулирующей среды, имеющей желатин в качестве гелеобразователя.

Это достигается тем, что пусковое устройство для инициации кристаллизации переохлажденной теплозапасающей среды, содержащее тонкую металлическую пластину с отверстиями, содержит хотя бы один стержень переменного сечения, входящий по крайней мере в одно отверстие пластины, при этом соотношение диаметра части стержня, размещенного внутри отверстия, к диаметру отверстия составляет 0,85-0,98.

При нажатии на пусковое устройство в зазоре между пластиной и стержнем развивается высокое давление и происходит оголение частиц свежего металла, что и вызывает начало кристаллизации.

На фиг. 1 изображена пластина, выполненная в форме диска, укрепленного на стержне переменного сечения; на фиг. 2 положение пластины на стержне в момент запуска кристаллизации; на фиг. 3 вариант конкретного конструктивного исполнения пускового устройства, имеющего две пластины, укрепленные на одном стержне переменного сечения; на фиг. 4 вариант устройства, имеющего шесть активационных отверстий, полученных при помощи двух пластин и трех стержней.

Устройство (фиг. 1) состоит из соединительного металлического стержня 1 переменного сечения, имеющего посадочное место под активирующий кристаллизацию металлический диск 2. Конец стержня имеет меньший диаметр по сравнению с остальной его частью и является внутренней стенкой, ограничивающей активационную зону. Эта стенка имеет хорошо развитую поверхность за счет шероховатостей, образовавшихся при механической обработке. Зазор между стержнем и внутренней поверхностью активационного отверстия может составлять 0,05-0,4 мм. Соединение диска и стержня может происходить путем расклепки концов стержня 1 или любым другим способом.

В устройстве для активации (фиг. 3), содержащем два диска, укрепленных на одном стержне переменного сечения с противоположных сторон, имеется два активационных отверстия, что повышает вероятность срабатывания устройства.

В устройстве (фиг. 4), содержащем шесть активных узлов кристаллизации, каждый диск 2 имеет по три самостоятельных отверстия, в которые входят одним из концов три стержня 2. Расстояние между стержнями может быть минимальным.

Работа устройства осуществляется следующим образом.

При нажатии на периферийные части пластин происходит незначительное перемещение дисков в положение, показанное на фиг. 2. При этом в местах силового контакта стержня и пластины возникает пара сил, парирующая момент, возникающий от нажатия на периферийную часть пластины. При этом происходит оголение новой поверхности металла за счет трения пластины о стержень и высоких удельных нагрузок. На расплав, запертый в зоне между микронеровностями, оказывается местное компрессионное воздействие, что приводит к разрыву структуры молекулы желатина и прямому воздействию на теплозапасающую среду, что вместе с оголенной поверхностью металла инициирует ее кристаллизацию. После снятия нагрузки пластины возвращаются в исходное положение. Такое устройство инициирует кристаллизацию в желатиновом теле без срывов и отказов на протяжении всего срока службы термохимического аккумулятора. При использовании пускового устройства, изображенного на фиг. 4, при нажатии на пластины кристаллизационный процесс начнется в одном из отверстий или в нескольких отверстиях одновременно.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИНИЦИАЦИИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ ПЕРЕОХЛАЖДЕННОЙ ТЕПЛОЗАПАСАЮЩЕЙ СРЕДЫ, содержащее тонкую металлическую пластину с отверстиями, отличающееся тем, что устройство содержит хотя бы один стержень переменного сечения, входящий по крайней мере в одно отверстие пластины, при этом отношение диаметра части стержня, размещенного внутри отверстия, к диаметру отверстия составляет 0,85 - 0,98.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4