Передвижной гелиоводонагреватель

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Учреждение образования Гродненский государственный аграрный университет(72) Авторы Григорьев Дмитрий Алексеевич Пестис Витольд Казимирович Дашков Владимир Николаевич Цыбульский Геннадий Станиславович Богданович Петр Францевич Ладутько Сергей Николаевич(73) Патентообладатель Учреждение образования Гродненский государственный аграрный университет(57) 1. Передвижной гелиоводонагреватель, содержащий размещенные на прицепном шасси гелиоколлектор, бак для холодной воды, бак для горячей воды с теплообменником, насосный узел, включающий в себя жидкостный насос с приводом от электродвигателя,электрически соединенного через электронный блок управления с источником питания,при этом жидкостный насос входом связан с выходом теплообменника, а выходом соединен со входом гелиоколлектора, выход которого связан со входом теплообменника, отличающийся тем, что дополнительно снабжен вторым теплообменником, размещенным в водяном баке водокольцевого вакуумного насоса передвижной доильной установки, и вторым жидкостным насосом с приводом от электродвигателя, электрически соединенного через реле давления с источником питания. 84842012.08.30 2. Передвижной гелиоводонагреватель по п. 1, отличающийся тем, что второй теплообменник входом связан с выходом бака для холодной воды, а выходом соединен со входом второго жидкостного насоса, выход которого связан со входом бака для горячей воды. 3. Передвижной гелиоводонагреватель по п. 1, отличающийся тем, что жидкостный выход бака для горячей воды расположен таким образом, что в верхней части бака образуется воздушная полость, пневматически соединенная с реле давления.(56) 1. Патент РФ на изобретение 2045714. Двухконтурная гелиосистема горячего водоснабжения / К.И.Луданов Электронный ресурс // Патенты России. - ИПС Мимоза. 1995. 2. Патент РФ на полезную модель 2201559. Гелиоустановка / Д.С.Стребков, А.М.Шувалов, О.А.Клейменов, Е.М.Данько Электронный ресурс // Патенты России. - ИПС Мимоза. - 2003. 3. Патент РФ на изобретение 2187050. Система солнечного теплоснабжения / В.И.Пындак, А.А.Чекрыгин Электронный ресурс // Патенты России. - ИПС Мимоза. - 2002. 4. Патентна изобретение 2189. Гелиосистема принудительной циркуляции / М.М.Севернев, В.Н.Дашков, В.В.Кузьмич, В.В.Снежко, В.О.Китиков // Официальный бюллетень РБ Вынаходствы, карысныя мадэл, прамысловыя зоры. - 1998. -3. - С. 121. 5. Патентна полезную модель 2719. Передвижной комбинированный гелиоводоподогреватель / В.К.Пестис, С.Н.Ладутько, Г.С.Цыбульский, Э.В.Заяц // Официальный бюллетень РБ Вынаходствы, карысныя мадэл, прамысловыя зоры. - 2006. -3. - С. 205. 6. Патентна изобретение 8238. Передвижной гелиоводоподогреватель / В.К.Пестис,С.Н.Ладутько, Г.С.Цыбульский, Э.В.Заяц // Официальный бюллетень РБ Вынаходствы,карысныя мадэл, прамысловыя зоры. - 2006. -3. - С. 118. Полезная модель относится к сельскому хозяйству, в частности к установкам для нагрева воды для обслуживания доильных установок. Известна двухконтурная гелиосистема горячего водоснабжения 1, содержащая коллекторное поле, емкостный и скоростной теплообменники, циркуляционный насос,дифференциальный термометр и автоматический клапан температуры выходящей воды. Параллельно с межтрубным пространством скоростного теплообменника в контур нагреваемой воды включен резервный нагреватель. Недостатком такой конструкции является низкая энерционность в циркуляционном контуре гелиосистемы. При высоких расходах горячей воды, а также в условиях переменной облачности, данная конструкция не обеспечит требуемый температурный напор, что неприемлемо для условий передвижной доильной установки. Отсутствие сетей электропитания на пастбище затрудняет использование резервного нагревателя. Известна гелиоустановка 2, содержащая коллектор, саморегулируемый нагреватель,установленный выше их уровня бак-аккумулятор, последовательно соединенные в замкнутый контур соединительными трубопроводами. Саморегулируемый нагреватель электродного типа позволяет поддерживать температуру воды на требуемом технологическом уровне, однако требует источник электроснабжения и затрудняет использование такой конструкции на пастбище, где отсутствует электрическая сеть. Известна двухконтурная система солнечного теплоснабжения 3 с расположенным выше гелиоколлекторов баком-аккумулятором, имеющая возможность работы в режиме естественной и принудительной циркуляции теплоносителя. Недостатком данной конструкции является верхнее расположение бака аккумулятора, что ограничивает возможность ее использования в мобильном варианте. 2 84842012.08.30 Известна одноконтурная гелиосистема принудительной циркуляции теплоносителя с автоматическим саморегулированием его расхода 4, которая содержит гелиоколлектор,бак-аккумулятор, подающий и обратный трубопроводы, фотоэлектрический преобразователь, питающий электродвигатель насосного узла гелиосистемы. Общим недостатком гелиоустройств 1, 2, 3, 4 является то, что они предназначены для стационарных условий работы. Известен передвижной комбинированный водоподогреватель 5, содержащий раму с ходовой частью, гелиоколлектор, бак-аккумулятор подогретой воды, насосный узел, пульт управления и источник электроэнергии, который дополнительно оснащен водогрейной колонкой на твердом топливе. Недостатком данной конструкции является ее сложность и большие трудозатраты при эксплуатации. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому гелиоводонагревателю является выбранный в качестве прототипа, ранее заявляемый, передвижной гелиоводонагреватель 6, содержащий размещенные на прицепном шасси гелиоколлектор, бак для холодной воды, бак для горячей воды с теплообменником, насосный узел, включающий в себя жидкостный насос с приводом от электродвигателя, электрически соединенного через электронный блок управления с источником питания, при этом жидкостный насос входом связан с выходом теплообменника, а выходом соединен со входом гелиоколлектора, выход которого связан со входом теплообменника. Передвижной гелиоводонагреватель обеспечивает хранение и нагрев за счет солнечного излучения воды, необходимой для обслуживания передвижной доильной установки,предназначенной для доения коров на пастбище. При этом гелиоводонагреватель может перемещаться при помощи тягача к месту работы доильной установки. Недостатком данного гелиоводонагревателя является то, что он не обеспечивает на выходе из бака для горячей воды необходимый для удобного использования воды напор, который снижается по мере уменьшения уровня воды в баке для холодной воды. При понижении общего уровня ниже уровня выхода из бака для горячей воды, подача горячей воды прекращается. Кроме того, указанный гелиоводонагреватель не обеспечивает возможности предварительного подогрева воды, поступающей из бака для холодной воды в бак для горячей воды за счет использования вторичного тепла, образующегося в результате работы доильной установки. При этом перегрев воды, используемой для работы водокольцевого вакуумного насоса,приводит к снижению его КПД и падению уровня вакуума в доильной установке, что приводит к нарушению процесса доения, снижению продуктивности животных и увеличению риска развития заболеваний вымени. Задача полезной модели направлена на расширение возможностей использования и повышение эффективности работы гелиоводонагревателя и вакуумного насоса доильной установки. Данная задача достигается за счет того, что передвижной гелиоводонагреватель, содержащий размещенные на прицепном шасси гелиоколлектор бак для холодной воды, бак для горячей воды с теплообменником, насосный узел, включающий в себя жидкостный насос с приводом от электродвигателя, электрически соединенного через электронный блок управления с источником питания, при этом жидкостный насос входом связан с выходом теплообменника, а выходом соединен со входом гелиоколлектора, выход которого связан со входом теплообменника, дополнительно снабжен вторым теплообменником,размещенным в водяном баке водокольцевого вакуумного насоса передвижной доильной установки, и вторым жидкостным насосом с приводом от электродвигателя, электрически соединенного через реле давления с источником питания. При этом второй теплообменник входом связан с выходом бака для холодной воды, а выходом соединен со входом второго жидкостного насоса, выход которого связан со входом бака для горячей воды, а жидкостный выход бака для горячей воды расположен таким образом, что в верхней части бака образуется воздушная полость, пневматически соединенная с реле давления. 3 84842012.08.30 Сравнительный анализ показывает, что заявляемый гелиоводонагреватель по технической сущности отличается от прототипа наличием новых блоков (теплообменника, размещенного в водяном баке водокольцевого вакуумного насоса передвижной доильной установки, жидкостного насоса с приводом от электродвигателя и реле давления), а также их новыми гидравлическими, пневматическими и электрическими связями. Принципиальная схема гелиоводонагревателя приведена на фигуре. Передвижной гелиоводонагреватель содержит размещенные на прицепном шасси 1 гелиоколлектор 2, бак 3 для холодной воды, бак 4 для горячей воды с теплообменником 5,насосный узел, включающий в себя жидкостный насос 6 с приводом от электродвигателя 7,электрически соединенного через электронный блок управления 8 с источником питания 9,при этом жидкостный насос входом связан с выходом теплообменника, а выходом соединен со входом гелиоколлектора, выход которого связан со входом теплообменника, второй теплообменник 10, размещенный в водяном баке 11 водокольцевого вакуумного насоса 12 передвижной доильной установки, и второй жидкостный насос 13 с приводом от электродвигателя 14, электрически соединенный через реле 15 давления с источником питания,второй теплообменник входом связан с выходом бака для холодной воды, а выходом соединен со входом второго жидкостного насоса, выход которого связан со входом бака для горячей воды, жидкостный выход 16 бака для горячей воды расположен таким образом,что в верхней части бака образуется воздушная полость 17, пневматически соединенная с реле давления. Гелиоводонагреватель работает следующим образом. На прицепном шасси 1 гелиоводонагреватель транспортируется к месту работы передвижной доильной установки и устанавливается таким образом, чтобы гелиоколлектор 2 подвергался воздействию солнечного излучения. При этом обеспечивается соединение выхода бака 3 для холодной воды и входа второго жидкостного насоса 13 соответственно со входом и выходом второго теплообменника 10, размещенного в водяном баке 11 водокольцевого вакуумного насоса 12 передвижной доильной установки. Бак для холодной воды наполняется водой из внешнего источника, в качестве которого может быть использована автомобильная цистерна или водопроводная сеть. Из бака для холодной воды через второй теплообменник вода вторым жидкостным насосом подается в бак для горячей воды 4. Насос создает в баке для горячей воды избыточное давление, в результате воздух в воздушной полости 17 сжимается. При достижении установленного уровня давления, реле давления 15 разрывает электрическую цепь, соединяющую двигатель 14, в качестве которого может быть использован двигатель постоянного тока привода второго жидкостного насоса с источником питания 9,и работа насоса прерывается. В перерывах работы насоса давление поддерживается за счет сжатого в воздушной полости воздуха. Насосный узел обеспечивает циркуляцию теплоносителя, в качестве которого может быть использована вода, по замкнутому контуру,включающему в себя последовательно соединенные первый теплообменник 5, первый жидкостный насос 6 и гелиоколлектор. Нагретый в гелиоколлекторе теплоноситель поступает в первый теплообменник, где отдает тепловую энергию воде, заполняющей бак для горячей воды. Привод жидкостного насоса осуществляется от электродвигателя 7, в качестве которого может быть использован двигатель постоянного тока. Двигатель питается через электронный блок управления 8 от источника питания 9, в качестве которого может быть использован автомобильный аккумулятор, периодически подзаряжаемый от бортовой сети трактора, обеспечивающего доставку воды и работу водокольцевого насоса. Электронный блок управления может быть выполнен в виде электронной схемы, содержащей компаратор, усилитель и тиристор, соединенной с датчиком температуры теплоносителя в гелиоколлекторе и датчиком температуры в баке для горячей воды. Электронный блок обеспечивает периодическое соединение двигателя с аккумулятором, при этом момент включения и отключения двигателя определяется разностью температур в гелиоколлекторе и баке для горячей воды. В процессе работы доильной установки вода, используемая для работы 4 84842012.08.30 водокольцевого вакуумного насоса, нагревается и нагревает воду в расположенном в водяном баке втором теплообменнике. При отборе нагретой воды через жидкостный выход 16 давление в баке для горячей воды понижается. Когда давление достигает установленного уровня, реле давления восстанавливает электрическую цепь, соединяющую двигатель привода второго жидкостного насоса с источником питания, и работа насоса возобновляется. Нагретая во втором теплообменнике вода подается в бак для горячей воды. Поступающая во второй теплообменник холодная вода охлаждает воду, используемую для работы водокольцевого насоса. Предлагаемая конструкция гелиоводонагревателя позволяет эффективно использовать тепло, выделяющееся в ходе работы вакуумного водокольцевого насоса, для предварительного подогрева воды, поступающей в бак для горячей воды. В результате повышается эффективность работы гелиоколлектора и всего водонагревателя. Охлаждение воды, используемой для работы водокольцевого вакуумного насоса, позволяет повысить КПД насоса, снизить расход энергии на его привод и обеспечить стабильный уровень вакуума в доильной установке. Таким образом, сравнительный анализ с аналогами и прототипом позволяет говорить не только об измененной технической сущности гелиоводонагревателя, но и о наличии существенных технологических преимуществ, направленных на экономию и комплексное использование возобновляемых естественных и вторичных энергетических ресурсов, а также на соблюдение технологии машинного доения коров, обеспечивающей повышение продуктивности, сохранение здоровья животных, улучшение качества получаемого молока, а также надежность и долговечность работы оборудования. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5