Передвижной гелиоводоподогреватель

(71) Заявитель Гродненский государственный аграрный университет(72) Авторы Пестис Витольд Казимирович Ладутько Сергей Николаевич Цыбульский Геннадий Станиславович Заяц Эдуард Владимирович(73) Патентообладатель Гродненский государственный аграрный университет(57) 1. Передвижной гелиоводоподогреватель, содержащий гелиоколлектор, утепленный бак-аккумулятор подогретой воды со змеевиком внутри, входной и выходной утепленные трубопроводы, насосный узел с электродвигателем, блок управления и источник электроэнергии, отличающийся тем, что гелиоколлектор размещен выше утепленного бакааккумулятора и соединен со змеевиком, расположенным внутри бака, и насосом гибкими утепленными трубопроводами, причем гелиоколлектор имеет форму прямоугольника, одна из коротких сторон которого закреплена шарнирно относительно поворотного основания,в центре которого имеется ось, а противоположная сторона гелиоколлектора опирается на регулируемую по высоте стойку. 2. Передвижной гелиоводоподогреватель по п. 1, отличающийся тем, что электродвигатель насосного узла соединен с источником электрической энергии через блок управления, который содержит датчики температуры теплоносителя в гелиоколлекторе и температуры воды в баке-аккумуляторе, причем датчики выполнены в виде кремниевых транзисторов, включенных по диодной схеме, и оба датчика соединены с соответствующими преобразователями температуры в электрическое напряжение, пропорциональное температуре, в виде аналоговых микросхем, выходы которых соединены с прямым и инверсным входами компаратора напряжений, выход которого соединен через усилитель с управляющим электродом тиристора, анод которого соединен с плюсом источника электрической энергии, а катод - с электродвигателем. 7803. Передвижной гелиоводоподогреватель по п. 1, отличающийся тем, что все его оборудование смонтировано, как дополнительное приспособление, на раме и баке передвижного водораздатчика. 4. Передвижной гелиоводоподогреватель по п. 1, отличающийся тем, что в качестве источника электрической энергии он снабжен аккумуляторной батареей, взаимозаменяемой с батареей обслуживающего агрегат трактора или автомобиля.(56) 1. Основы энергосбережения Курс лекций / Под ред. Н.Г. Хутской. - Мн. Тэхналогя,1999. - 100 с. 2. А.с. СССР 1366812, 1988. 3. А.с. СССР 1499078, 1989. 4. А.с. СССР 1322037, 1987. 5. А.с. СССР 1467338, 1989. 6. Патент РБ 1931, 1996 (прототип). Полезная модель относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к установкам для получения горячей воды при обслуживании доильных агрегатов и может быть смонтирована на передвижном водораздатчике, используемом для поения крупного рогатого скота на отгонных пастбищах. Известны гелиоводоподогреватели 1, с. 23, имеющие нагревательную систему с принудительной циркуляцией и содержащие приемник излучения (или гелиоколлектор), изолированный накопительный резервуар, насос и регулятор включения насоса. Однако здесь нет раскрытия сущности регулятора включения насоса, нет сведений об источнике электроэнергии. Известна система солнечного теплоснабжения 2, содержащая солнечный коллектор(СК), герметичный бак, расположенный ниже СК. Однако указанная система теплоснабжения пригодна только для стационарной установки. Известна гелиоустановка горячего водоснабжения 3, имеющая бак-аккумулятор с поплавком и гибкими трубопроводами от поплавка. Именно от поплавка, а не от СК (или гелиоколлектора). Известна гелиоустановка с ориентируемым СК относительно положения солнца 4. Однако такие установки могут быть только стационарными, так как требуют трехфазной электросети для поворота СК. Известна мобильная гелиоустановка для нагрева воздуха 5. Однако в изученном нами патентном фонде нет достаточного количества сведений о мобильных или передвижных гелиоустановках для подогрева воды. В качестве прототипа принята гелиосистема принудительной циркуляции теплоносителя с автоматическим саморегулированием его расхода 6, которая дополнительно содержит фотоэлектрический преобразователь, питающий электродвигатель насосного узла гелиосистемы, которая содержит гелиоколлектор, теплоизолированные бак-аккумулятор и 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 установлена в одной плоскости с гелиоколлектором. 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 1, с. 27, что неприемлемо на передвижных наземных агрегатах. 2 780 Заявленная полезная модель направлена 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 полезной модели заключается в следующем. Гелиоколлектор размещен выше утепленного бака-аккумулятора и соединен со змеевиком, расположенным внутри бака, и насосом гибкими утепленными трубопроводами, причем гелиоколлектор имеет форму прямоугольника, одна из коротких сторон которого закреплена шарнирно относительно поворотного основания, в центре которого имеется ось, а противоположная сторона гелиоколлектора опирается на регулируемую по высоте стойку. Электродвигатель насосного узла соединен с источником электрической энергии через блок управления, который содержит датчики температуры теплоносителя в гелиоколлекторе и температуры воды в баке-аккумуляторе, причем датчики выполнены в виде кремниевых транзисторов, включенных по диодной схеме, и оба датчика соединены с соответствующими преобразователями температуры в электрическое напряжение, пропорциональное температуре, в виде аналоговых микросхем, выходы которых соединены с прямым и инверсным входами компоратора напряжений, выход которого соединен через усилитель с управляющим электродом тиристора, анод которого соединен с плюсом источника электрической энергии, а катод - с электродвигателем. Все оборудование гелиоводоподогревателя монтируется, как дополнительное приспособление, на раме и баке передвижного водораздатчика. В качестве источника электрической энергии использована аккумуляторная батарея, взаимозаменяемая с батареей обслуживающего агрегат трактора или автомобиля. Сущность полезной модели 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. На закрепленных на раме 1 кронштейнах установлен электродвигатель 11, соединенный кинематически с насосом 7, аккумуляторная батарея 12 и блок управления 13. В гелиоколлекторе 3 установлен датчик Д 1 температуры теплоносителя, а внутри бака-аккумулятора датчик Д 2 температуры подогретой воды, причем оба датчика выполнены в виде кремниевых транзисторов, включенных по диодной схеме. Датчик Д 1 соединен с усилителем в виде аналоговой микросхемы 1 (фиг. 2), используемой как преобразователь сопротивление - напряжения, что аналогично температура - электрическое напряжение. Выход датчика Д 1 соединен с инверсным входом компоратора 3. Аналогично устроенный датчик Д 2 соединен с усилителем 2, а его выход соединен с прямым входом компоратора 3, выход которого соединен с усилителем 4, выход которого соединен с управляющим электродом тиристора 1, анод которого соединен с положительной клеммой аккумуляторной батареи 12, а катод - с электродвигателем 11. Блок управления 13 соединен с аккумуляторной батареей через преобразователь напряжения (на чертеже не показан). Передвижной гелиоводоподогреватель функционирует следующим образом. В транспортном положении гелиоколлектор 3 (фиг. 1) размещается горизонтально сверху бака 2 водораздатчика, аккумуляторная батарея 12 отключена. После транспорти 3 780 ровки 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 1 в гелиоколлекторе 3, фиксируемая датчиком Д 1,будет больше, нежели температура воды 2 в баке-аккумуляторе 4, то на выходе компоратора 3 (фиг. 2) появится некоторое электрическое напряжение, которое после усиления в микросхеме 4 достигнет величины логической единицы (в системе ТТЛ порядка 3,64,5 В), что достаточно для переключения тиристора 1 в открытое состояние и соединения аккумуляторной батареи 12 с двигателем 11. Вращающийся ротор двигателя 11 приводит в действие насос 7 (фиг. 1), который перекачивает жидкий теплоноситель из гелиоколлектора 3 в змеевик 5, что приводит к подогреву воды в баке-аккумуляторе 4. После выравнивания температур 1 и 2 на выходе усилителя 4 нпряжение упадет до логического нуля, тиристор 1 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 КТ 201 А, аналоговых микросхем типа К 553 УД 2, тиристора типа КУ 201 А, электродвигателя МЭ 11, 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 34 дня работы. Внедрение передвижного гелиоводоподогревателя в производство позволит значительно снизить затраты энергии на подогрев воды для технических целей при обслуживании доильных установок на отгонных пастбищах крупного рогатого скота. Данный гелиоводоподогреватель может быть использован и для других целей. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.