Устройство для перекачивания жидкости для капельного полива овощей в открытом грунте

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕКАЧИВАНИЯ ЖИДКОСТИ ДЛЯ КАПЕЛЬНОГО ПОЛИВА ОВОЩЕЙ В ОТКРЫТОМ ГРУНТЕ(71) Заявитель Республиканское научнопроизводственное дочернее унитарное предприятие Институт овощеводства(72) Авторы Аутко Александр Александрович Самосюк Владимир Георгиевич Капустин Николай Федорович Снежко Эдуард Константинович(73) Патентообладатель Республиканское научно-производственное дочернее унитарное предприятие Институт овощеводства(57) Устройство для перекачивания жидкости для капельного полива овощей в открытом грунте, содержащее полые втулки, образующие многоугольный каркас, на которых установлены своими торцевыми стенками с возможностью вращения барабаны, боковые стенки которых представляют собой закрепленные посредством карданных соединений равномерно по окружности торцевых стенок барабанов термочувствительные элементы,выполненные в виде, по крайней мере, двух соосных сильфонных камер, изготовленных из сплава с памятью формы и содержащих легкокипящую жидкость между своими сопряженными стенками, причем внутри сильфонных камер расположены телескопические перфорированные трубопроводы, гидравлически сообщающиеся между собой посредством гофрированных шлангов и радиальных каналов торцевых стенок барабанов, причем торцевые стенки соседних барабанов параллельны друг другу, а полые втулки разделены радиальной перегородкой на верхнюю и нижнюю полости, сообщающиеся соответственно 74902011.08.30 с всасывающим и нагнетающим патрубками посредством соединительных верхних и нижних телескопически сочлененных трубок, при этом полые втулки закреплены на вертикально установленной опоре при помощи радиально установленных телескопически сочлененных валов, отличающееся тем, что телескопически сочлененные валы устройства дополнительно снабжены термочувствительными элементами, выполненными в виде установленных соосно валам камер переменного объема, один конец которых закреплен на одной части телескопического сочленения вала, а другой - на второй части телескопического сочленения вала, причем между дополнительными камерами переменного объема термочувствительных элементов находится легкокипящая жидкость, а наружные камеры переменного объема выполнены из светопроницаемого материала, а внутренние камеры переменного объема выполнены из светонепроницаемого материала, при этом дополнительные термочувствительные элементы снабжены отражателями, выполненными в форме двух полуцилиндров разного диаметра и установленных на торцевых стенках дополнительных камер переменного объема.(56) 1. Патент 2099595, МПК 03 7/06. 2. Патент 2164311, МПК 03 7/06. 3. Патент 2194188, МПК 03 7/06. 4. Патент 2214532, МПК 03 7/06. 5. Патент 6851260, МПК 03 7/06. 6. Патент 3613589, МПК 03 7/06. 7. Патент 8490, МПК 03 7/06. 8. Патент 12450, МПК 03 7/06 (прототип). Полезная модель относится к области энергетики и гелиотехники, в частности к преобразователям низкопотенциальной тепловой энергии в механическую работу, и может быть использована для автономной подачи воды в системах капельного полива овощей и других сельскохозяйственных культур в открытом грунте под действием теплового потока солнечной радиации. Известны устройства для перекачивания жидкости, выполненные в виде приводов непрерывного вращения, тепловращателей, теплонасосов и теплодвигателей с использованием проволок и пластин из сплава с памятью формы, изменяющих свои геометрические размеры при изменении температуры окружающей их среды 1-6. Недостатком этих аналогов являются большая толщина рабочих термочувствительных элементов, малая скорость нагрева и охлаждения, редкие циклы, малые обороты, мощность и КПД. Известен тепловой двигатель со свободным поршнем, выполняющий функцию насоса,преобразующий низкопотенциальную тепловую энергию в механическую работу 7. Недостатком такого устройства для перекачивания жидкости являются возвратнопоступательные и колебательные движения его рабочих органов, инерционность системы и невысокий КПД. Известно также устройство для перекачивания жидкости, взятое за прототип и, содержащее полые втулки, образующие многоугольный каркас, на которых установлены своими торцевыми стенками с возможностью вращения барабаны, боковые стенки которых представляют собой закрепленные посредством карданных соединений равномерно по окружности торцевых стенок барабанов термочувствительные элементы, выполненные в виде, по крайней мере, двух соосных сильфонных камер, изготовленных из сплава с памятью формы и содержащих легкокипящую жидкость между своими сопряженными стенками, причем внутри сильфонных камер расположены телескопические перфорированные 2 74902011.08.30 трубопроводы, гидравлически сообщающиеся между собой посредством гофрированных шлангов и радиальных каналов торцевых стенок барабанов, причем торцевые стенки барабанов параллельны друг другу, а полые втулки разделены радиальной перегородкой на верхнюю и нижнюю полости, сообщающиеся соответственно с всасывающим и нагнетающим патрубками посредством соединительных верхних и нижних телескопически сочлененных трубок, при этом полые втулки закреплены на вертикально установленной опоре при помощи радиально установленных телескопически сочлененных валов 8. Однако это устройство обладает недостатком, заключающимся в том, что оно обладает сравнительно низким КПД. Задачей полезной модели является повышение эффективности преобразования низкопотенциальной тепловой энергии в работу по перекачиванию жидкости за счет максимального увеличения поверхностей теплообмена и результирующих сил сжатия и расширения рабочей камеры при минимальных ее габаритах, что в свою очередь приводит к повышению производительности устройства. Поставленная задача достигается тем, что в устройстве для перекачивания жидкости для капельного полива овощей в открытом грунте, содержащем полые втулки, образующие многоугольный каркас, на которых установлены своими торцевыми стенками с возможностью вращения барабаны, боковые стенки которых представляют собой закрепленные посредством карданных соединений равномерно по окружности торцевых стенок барабанов термочувствительные элементы, выполненные в виде, по крайней мере,двух соосных сильфонных камер, изготовленных из сплава с памятью формы и содержащих легкокипящую жидкость между своими сопряженными стенками, причем внутри сильфонных камер расположены телескопические перфорированные трубопроводы, гидравлически сообщающиеся между собой посредством гофрированных шлангов и радиальных каналов торцевых стенок барабанов, причем торцевые стенки соседних барабанов параллельны друг другу, а полые втулки разделены радиальной перегородкой на верхнюю и нижнюю полости, сообщающиеся соответственно с всасывающим и нагнетающим патрубками посредством соединительных верхних и нижних телескопически сочлененных трубок, при этом полые втулки закреплены на вертикально установленной опоре при помощи радиально установленных телескопически сочлененных валов - телескопически сочлененные валы устройства дополнительно снабжены термочувствительными элементами,выполненными в виде установленных соосно валам камер переменного объема, один конец которых закреплен на одной части телескопического сочленения вала, а другой на второй части телескопического сочленения вала, причем между дополнительными камерами переменного объема термочувствительных элементов находится легкокипящая жидкость, а наружные камеры переменного объема выполнены из светопроницаемого материала, а внутренние камеры переменного объема выполнены из светонепроницаемого материала,при этом дополнительные термочувствительные элементы снабжены отражателями, выполненными в форме двух полуцилиндров разного диаметра и установленных на торцевых стенках дополнительных камер переменного объема. Таким образом, совокупность заявленных новых признаков позволяет повысить эффективность преобразования низкопотенциальной тепловой энергии в работу по перекачиванию жидкости за счет максимального увеличения поверхности теплообмена за счет автоматического увеличения рабочей поверхности термочувствительных элементов при увеличении плотности солнечной радиации, что соответственно приводит к повышению производительности устройства и интенсивности полива, таким образом, с увеличением теплового потока солнечной радиации овощи получают дополнительную влагу, что способствует повышению урожайности. Заявляемое устройство изображено на чертеже, где на фиг. 1 изображен продольный разрез заявляемого устройства на фиг. 2 изображен поперечный разрез заявляемого устройства 3 74902011.08.30 на фиг. 3 - увеличенный фрагмент А термочувствительного элемента. Устройство для перекачивания жидкости для капельного полива овощей в открытом грунте содержит корпус, представляющий собой установленный на опоре 1 и валах 2 с телескопическими соединениями многоугольный каркас, образованный полыми втулками 3 и соединяющими их верхними и нижними телескопическими трубами 4 и 5. Внутренние полости втулок 3 разделены радиальной перегородкой 6 на две полости на верхнюю полость 7, соединяющую всасывающий патрубок 8 посредством верхних телескопических труб 4 с верхними радиальными отверстиями 9 полых втулок 3, и на нижнюю полость 10,соединяющую нагнетательный патрубок 11 через нижнюю телескопическую трубу 5 с нижними радиальными отверстиями 12 (фиг. 1) полых втулок 3. На полых втулках 3 установлены вращающиеся барабаны, торцевые стенки 13 которых имеют радиальные каналы 14 и снабжены установленными по их окружности карданными соединениями 15, соединяющими их с днищами 16 термочувствительных элементов 17. Между днищами 16 смонтированы соосные сильфонные камеры наружная 18 (фиг. 1) и внутренняя 19, изготовленные из термочувствительного сплава с памятью формы, например нитинола, между которыми помещена легкокипящая жидкость, например аммиак или двуокись азота или декафтербутан и т.п. Внутри сильфонных камер 19 к днищам 16 прикреплены концы телескопических перфорированных трубопроводов 20, внутренние полости которых посредством смонтированных на днищах 16 гофрированных шлангов 21, проходящих внутри гибких карданных соединений 15, сообщены с радиальными каналами 14 торцевых стенок 13 барабанов. Центральная часть вала 2 выполнена в форме полого цилиндра 22, а периферийная его часть выполнена в виде поршня (на фиг. не показана), образуя с полым цилиндром 22 телескопическое соединение. Соосно полому цилиндру 22 установлены дополнительные внутренняя светонепроницаемая камера 23 переменного объема и наружная светонепроницаемая камера переменного объема 24, между которыми находится легкокипящая жидкость 25. Своими торцевыми стенками камеры 23, 24 посредством торцевых стенок 26 крепятся к периферийной и центральной частям валов 2. Соосно валам 2 устройство снабжено дополнительными вогнутыми светоотражателями, выполненными в форме двух полуцилиндров разного диаметра 27 и 28 соответственно на торцевых стенках 26 периферийной и центральной частей валов 2. Заявляемое устройство для перекачивания жидкости для капельного полива овощей в открытом грунте работает следующим образом. Под воздействием теплового потока за счет солнечной радиации термочувствительные элементы 17 от наружных сильфонных камер 18 передают тепло легкокипящей жидкости и от нее к гофрированным стенкам внутренних сильфонных камер 19, вследствие чего происходит удлинение коаксиальных сильфонных камер 18 и 19 из сплава с памятью формы и создается давление на оба днища 16 термочувствительных элементов 17. Дополнительное давление на днища 16 оказывает увеличивающаяся в объеме парожидкостная среда легкокипящей жидкости в процессе ее объемного и (или) поверхностного кипения. В теневой зоне охлаждения емкости переменного объема происходят обратные процессы сжатия термочувствительных элементов 17, находящихся в этой зоне. В результате действия результирующих сил расширения и сжатия термочувствительных элементов 17 на днища 16 и через карданные соединения 15 на торцевые стенки 13 барабанов происходит вращение последних на полых втулках 3. При этом за счет разряжения, создаваемого во внутренних полостях сильфонных камер 19 и телескопических перфорированных трубопроводов 20, находящихся в зоне нагрева, происходит всасывание воды из верхних слоев водоема в эти полости через всасывающий патрубок 8, верхние трубы 4, верхние полости 7 полых втулок 3, верхние отверстия 9 полых втулок 3, радиальные каналы 14 в правых торцевых стенках 13 барабана и гофрированные шланги 21. 4 74902011.08.30 Одновременно в телескопических трубопроводах 20, находящихся в зоне охлаждения,за счет сжатия происходит увеличение давления и вытеснение находящейся в них воды через гофрированные шланги 21 левых торцевых стенок 13 барабана в радиальные каналы 14 в этих же стенках и далее в нижние полости 10 втулок 3 и через нижние отверстия 12,нижние трубы 5 и нагнетающий патрубок 11 в трубопровод, ведущий к фильтрации системы капельного полива культур. При изменении плотности солнечной радиации в ту или иную сторону сфокусированная светоотражателями 27 и 28 солнечная энергия изменяет температуру легкокипящей жидкости 25, изменяя ее объем в ту или иную сторону соответственно, при этом происходит изменение длины телескопических валов 2 и соответственно изменение площади рабочей поверхности термочувствительных элементов 17 и соответственно изменение длины телескопических перфорированных трубопроводов 20, таким образом рабочий ход телескопических перфорированных трубопроводов 20 изменяется, изменяя производительность устройства для перекачивания в ту или иную сторону, т.е. автоматически при увеличении солнечной радиации происходит увеличение производительности устройства и наоборот, т.е. создается оптимальный режим для роста овощей в открытом грунте. Таким образом развитая поверхность теплообмена при минимальном объеме теплоносителя, большая плотность упаковки гофр сильфонных камер, взаимодействие сил, действующих на торцовые стенки барабанов в оптимальном прямоугольном варианте расположения осей барабанов, позволяет создать очень компактное и недорогое устройство для перекачивания жидкости для капельного полива овощей в открытом грунте большой производительности. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5