close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY8238

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
BY (11) 8238
(13) C1
(19)
(46) 2006.06.30
(12)
7
(51) F 24J 2/42, 2/38
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ПЕРЕДВИЖНОЙ ГЕЛИОВОДОПОДОГРЕВАТЕЛЬ
(21) Номер заявки: a 20030617 / u 20020173
(22) 2002.06.11
(71) Заявитель: Учреждение образования
"Гродненский государственный аграрный университет" (BY)
(72) Авторы: Пестис Витольд Казимирович; Ладутько Сергей Николаевич;
Цыбульский Геннадий Станиславович; Заяц Эдуард Владимирович
(BY)
(73) Патентообладатель: Учреждение образования "Гродненский государственный аграрный университет" (BY)
(56) US 3973553 A, 1976.
BY 2189 C1, 1998.
RU 2045714 C1, 1995.
SU 1633239 A1, 1991.
SU 1815526 A1, 1993.
SU 1709155 A1, 1992.
SU 1451477 A1, 1989.
DE 3405466 A1, 1985.
JP 56087740 A, 1981.
JP 54128841 A, 1979.
BY 8238 C1 2006.06.30
(57)
Передвижной гелиоводоподогреватель, отличающийся тем, что выполнен в виде передвижного водораздатчика, содержащего размещенные на раме с ходовой частью бак холодной воды с гелиоколлектором, установленным на бак сверху с возможностью
регулирования своего положения относительно Солнца, утепленный бак-аккумулятор подогретой воды со змеевиком внутри, насосный узел с электродвигателем, входной и выходной гибкие утепленные трубопроводы, соединяющие гелиоколлектор со змеевиком и
насосом, блок управления с датчиками температуры теплоносителя в гелиоколлекторе и
температуры воды в баке-аккумуляторе, каждый из которых выполнен в виде кремниевых
Фиг. 1
BY 8238 C1 2006.06.30
транзисторов, включенных по диодной схеме и соединенных с соответствующими преобразователями температуры в электрическое напряжение, выполненными в виде аналоговых микросхем, и источник электроэнергии в виде аккумуляторной батареи,
взаимозаменяемой с аккумуляторной батареей обслуживающего гелиоводоподогреватель трактора или автомобиля; блок управления содержит компаратор, усилитель и тиристор, причем инверсный и прямой входы компаратора соответственно соединены с
выходами датчиков температуры теплоносителя в гелиоколлекторе и температуры воды
в баке-аккумуляторе, а его выход через усилитель соединен с управляющим электродом
тиристора, анод которого соединен с положительным полюсным штырем аккумуляторной батареи, отрицательный полюсный штырь которой через электродвигатель насосного узла соединен с катодом тиристора.
Изобретение относится к сельскохозяйственной технике, в частности к автономным
установкам для получения горячей воды при обслуживании доильных агрегатов.
Известна гелиосистема принудительной циркуляции теплоносителя с автоматическим
саморегулированием его расхода [1], которая дополнительно содержит фотоэлектрический преобразователь, питающий электродвигатель насосного узла гелиосистемы, которая
содержит гелиоколлектор, теплоизолированные бак-аккумулятор, подающий и обратный
трубопроводы. Другие два трубопровода соединяют гелиосистему соответственно с потребителем тепла и источником холодной воды. Батарея фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) является источником тока для привода электродвигателя и циркуляционного
насоса.
Недостатком данной системы является наличие ФЭП для привода электродвигателя с
насосом, причем электродвигатель обычно работает при стабильном напряжении и запуск
электродвигателя не может быть осуществлен при напряжении значительно меньшем, нежели номинальное. В этой связи для вырабатывания электрического тока достаточной величины батареи ФЭП должны иметь относительно большую площадь, что неприемлемо
для передвижных наземных агрегатов.
Передвижной гелиоводоподогреватель [2] имеет канатную систему для поворота гелиоколлектора относительно бака, а сущность других узлов, касающихся нашей заявки,
здесь не раскрыта.
Гелиоводоподогреватель [3] содержит бак-аккумулятор со змеевиком внутри, насосный агрегат, датчики температуры и блок управления. Однако указанная система солнечного теплоснабжения пригодна только для стационарных условий, так как для
обслуживания устройства используется стационарная электрическая сеть для разогрева
теплоаккумулирующего вещества и для работы управляющего устройства.
Солнечный коллектор [4] оснащен системой слежения за Солнцем с очень сложным
поворотным механизмом. Однако такие установки могут быть только стационарными, так
как требуют трехфазной электросети для поворота солнечного коллектора.
Солнечный коллектор Клещенко [5] имеет днище круглой формы со спиральной набивкой поглощающего элемента, а ориентация его относительно Солнца обеспечивается
за счет изменения длины и наклона опорной стойки, что является распространенным способом регулирования взаиморасположения узлов и деталей, применяемым в сельхозмашиностроении (регулирование глубины обработки почвы, заделки семян, подкапывания
клубней картофеля и т.п.).
Система управления гелиоустановкой с баком-аккумулятором и солнечным коллектором [6] обеспечивает подачу воды потребителю только заданной температуры. Однако
указанная система является относительно громоздкой и непригодна для передвижной установки.
2
BY 8238 C1 2006.06.30
Двухконтурная гелиосистема горячего водоснабжения [7] содержит резервный нагреватель, включенный параллельно межтрубному пространству скоростного теплообменника, что непригодно для передвижного водонагревателя.
Гелиоводоподогреватель [8] имеет релейную систему управления циркуляционным
насосом, а также разные источники питания блока управления (постоянный ток) и насосного агрегата (переменный ток), что осуществимо только в стационарных условиях, при
наличии электросети переменного тока. Кроме того, показанный компаратор, собранный
на двух микросхемах, морально устарел. Также морально устарела и релейная система телемеханики.
Подобные недостатки имеются и в патенте [9]. Кроме того, здесь только названы чувствительные элементы нагреваемой среды, без расшифровки, что это за элементы.
В качестве прототипа принят передвижной гелиоводоподогреватель [10], который
может функционировать автономно. Однако установленный на нем ветродвигатель с электрогенератором в виде источника электроэнергии может работать только при скорости
ветра не менее 3 м/с, что в условиях РБ в солнечные дни бывает не так уж часто.
Сделанные нами разработки направлены на совершенствование гелиоводоподогревателя с принудительной циркуляцией жидкости в системе, улучшение качественных показателей работы, что позволит смонтировать его на передвижных средствах, например на
передвижном водораздатчике для поения крупного рогатого скота на пастбищах.
Сущность изобретения заключается в следующем.
Передвижной гелиоводоподогреватель выполнен в виде передвижного водораздатчика, содержащего размещенные на раме с ходовой частью бак холодной воды с гелиоколлектором, установленным на бак сверху с возможностью регулирования своего
положения относительно Солнца, утепленный бак-аккумулятор подогретой воды со змеевиком внутри, насосный узел с электродвигателем, входной и выходной гибкие утепленные трубопроводы, соединяющие гелиоколлектор со змеевиком и насосом, блок
управления с датчиками температуры теплоносителя в гелиоколлекторе и температуры
воды в баке-аккумуляторе, каждый из которых выполнен в виде кремниевых транзисторов, включенных по диодной схеме и соединенных с соответствующими преобразователями температуры в электрическое напряжение, выполненными в виде аналоговых
микросхем, и источник электроэнергии в виде аккумуляторной батареи, взаимозаменяемой с аккумуляторной батареей обслуживающего гелиоводоподогреватель трактора или
автомобиля; блок управления содержит компаратор, усилитель и тиристор, причем инверсный и прямой входы компаратора соответственно соединены с выходами датчиков
температуры теплоносителя в гелиоколлекторе и температуры воды в баке-аккумуляторе,
а его выход через усилитель соединен с управляющим электродом тиристора, анод которого соединен с положительным полюсным штырем аккумуляторной батареи, отрицательный полюсный штырь которой через электродвигатель насосного узла соединен с
катодом тиристора.
Сущность разработок поясняется двумя фигурами графического изображения. На
фиг. 1 представлена общая схема передвижного гелиоводоподогревателя; на фиг. 2 упрощенная схема блока управления и его соединений с датчиками, аккумуляторной батареей и электродвигателем.
Передвижной гелиоводоподогреватель содержит раму с ходовой частью и прицепной
серьгой 1 (фиг. 1), бак водораздатчика 2, гелиоколлектор 3, утепленный бак-аккумулятор
подогретой воды 4, змеевик 5, расположенный внутри бака 4, гибкие утепленные трубопроводы 6, соединяющие гелиоколлектор 3 со змеевиком 5 и насосом 7. Гелиоколлектор 3
имеет форму прямоугольника, одна из коротких сторон которого (левая по чертежу) закреплена шарнирно относительно поворотного основания 8 с осью 9 по его центру, а противоположная сторона гелиоколлектора опирается на регулируемую по высоте стойку 10.
3
BY 8238 C1 2006.06.30
На закрепленных на раме 1 кронштейнах установлены электродвигатель 11, соединенный
кинематически с насосом 7, аккумуляторная батарея 12 и блок управления 13.
В гелиоколлекторе 3 установлен датчик Д1 температуры теплоносителя, а внутри
бака-аккумулятора - датчик Д2 температуры подогретой воды, причем оба датчика выполнены в виде кремниевых транзисторов, включенных по диодной схеме. Датчик Д1
соединен с усилителем в виде аналоговой микросхемы DA1 (фиг. 2), используемой как
преобразователь сопротивление - напряжение, что аналогично температура - электрическое напряжение. Выход датчика Д1 соединен через усилитель DA1 с инверсным входом
компаратора DA3. Аналогично устроенный датчик Д2 соединен с усилителем DA2, а его
выход соединен с прямым входом компаратора DA3, выход которого соединен через
усилитель DA4 с управляющим электродом тиристора VD1, анод которого соединен с
положительным полюсным штырем аккумуляторной батареи 12, отрицательный полюсный штырь которой через электродвигатель насосного узла соединен с катодом тиристора. Блок управления 13 соединен с аккумуляторной батареей через преобразователь
напряжения (на чертеже не показан).
Передвижной гелиоводоподогреватель функционирует следующим образом. В транспортном положении гелиоколлектор 3 размещается горизонтально сверху бака 2 водораздатчика, аккумуляторная батарея 12 отключена. После транспортировки трактором или
автомобилем агрегата с гелиоводоподогревателем на участок (пастбище) он остается на
нем на требуемое время.
Перед началом использования гелиоводоподогревателя гелиоколлектор 3, трубопроводы 6, насос 10 и змеевик 5 заполняют теплоносителем (водой или другими жидкостями), а бак-аккумулятор - холодной водой. Гелиоколлектор 3 с помощью регулируемой по
высоте стойки 10 и поворотного основания 8 ориентируют в нужном направлении относительно Солнца. После включения аккумуляторной батареи 12 гелиоводоподогреватель начинает работать в автономном режиме.
Если температура теплоносителя t1 в гелиоколлекторе 3, фиксируемая датчиком Д1,
будет больше, нежели температура воды t2 в баке-аккумуляторе 4, фиксируемая датчиком
Д2, то на выходе компаратора DA3 появится некоторое электрическое напряжение, которое после усиления в микросхеме DA4 достигнет величины логической единицы (в системе ТТЛ порядка 3,6…4,5 В), что достаточно для переключения тиристора VD1 в открытое
состояние и соединения аккумуляторной батареи 12 с двигателем 11.
Вращающийся ротор двигателя 11 приводит в действие насос 7, который перекачивает
жидкий теплоноситель из гелиоколлектора 3 в змеевик 5, что приводит к подогреву воды
в баке-аккумуляторе 4.
После выравнивания температур t1 и t2 на выходе усилителя DA4 напряжение упадет
до логического нуля, тиристор VD1 закроется, двигатель 11 выключится.
Подогретая вода из бака-аккумулятора 4 отбирается рабочими, которые обслуживают,
например, доильную установку. Эти же рабочие должны периодически пополнять бакаккумулятор холодной водой и корректировать положение гелиоколлектора 3 в нужном
направлении относительно Солнца.
Аккумуляторная батарея, при необходимости, должна сниматься и перевозиться на
машинный двор хозяйства для подзарядки, что нужно делать в вечернее и ночное время.
Надежная работа блока управления передвижного гелиоводоподогревателя обеспечивается установкой датчиков в виде транзисторов типа КТ201А, аналоговых микросхем типа К553УД2, тиристора типа КУ201А, электродвигателя МЭИ, 12 В, 5 А.
Блок управления потребляет ток менее 50 мА, насосный агрегат не более 5 А, причем
включается на непродолжительное время, поэтому одной зарядки аккумулятора будет
достаточно не менее чем на 3…4 дня работы.
Внедрение передвижного гелиоводоподогревателя в производство позволит значительно снизить затраты энергии на подогрев воды для технических целей при обслужива4
BY 8238 C1 2006.06.30
нии доильных установок на отгонных пастбищах крупного рогатого скота. Данный гелиоводоподогреватель может быть использован и для других целей, например для палаточных душевых.
Источники информации:
1. BY 2189 C1,1998.
2. US 3973553 A, 1976.
3. SU 1633239 A1, 1991.
4. SU 1815526 A1, 1993.
5. SU 1709155 A1, 1992.
6. SU 1451477 A1, 1989.
7. RU 2045714 C1, 1995.
8. JP 56087740 A, 1981.
9. JP 54128841 A, 1979.
10. DE 3405466 A1, 1985.
Фиг. 2
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
5
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
1
Размер файла
102 Кб
Теги
by8238, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа