Поилка электронагревательная

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявители Учреждение образования Гродненский государственный аграрный университет Закрытое акционерное общество Облагропромэнерго(72) Авторы Турок Иван Иосифович Струк Василий Александрович Пестис Витольд Казимирович(73) Патентообладатели Учреждение образования Гродненский государственный аграрный университет Закрытое акционерное общество Облагропромэнерго(57) Поилка электронагревательная для поения крупного рогатого скота в неотапливаемых животноводческих помещениях, включающая полимерное корыто, систему регулируемого подогрева, поплавковую камеру, заглубляемую опору, ограждение и систему устойчивой фиксации полимерного корыта на заглубляемой опоре, отличающаяся тем, что содержит двухкамерное полимерное корыто со свободным перетеканием жидкости через центральную перегородку, расположенную с зазором к днищу не менее 50 мм, выполненное из листовых термопластичных элементов, соединенных неразъемным сварочным швом из термопластичного полимерного материала аналогичного состава и крепежными металлическими элементами с антикоррозионным покрытием, расположенными по периметру соединения днища и боковых стенок с интервалом не более 50 мм при их заглублении в стенки не менее 30 мм, систему регулируемого подогрева, выполненную из изолированного экранированного высокоомного провода, витки которого расположены в теле днища полимерного корыта на глубине 12 мм, где- диаметр провода, и закрыты снизу крышкой из фольгированного диэлектрика, полимерная часть которого выполнена из вспененного термопластичного полимерного материала толщиной не менее 3 мм, расположенной металлической частью к виткам провода, и снабженную автоматическим регулятором температуры, поплавковую камеру, расположенную в центральной 54322009.08.30 части полимерного корыта, снабженную поплавковым регулятором уровня жидкости, жестко соединенным с регулирующим клапаном, расположенным в подводящем трубопроводе, соединенным с магистральным трубопроводом с помощью фильтра, ограждение,выполненное из трубного металлического полуфабриката с наружным диаметром не менее 50 мм, неразъемно соединенного с рамой и покрытого антикоррозионным слоем, заглубляемую опору, выполненную из жесткого каркаса, обшитого листовыми элементами из углеродистой стали с антикоррозионным изолирующим покрытием при сечении листовых элементов в заглубляемой части опоры 3, равным 3, где- сечение листовых элементов наземной части опоры, при расположении на внутренней поверхности листовых элементов наземной части опоры блоков термоизолирующего полимерного материала, соединенных с поверхностью листовых элементов с помощью клея или крепежных металлических элементов, систему устойчивой фиксации полимерного корыта на опоре, выполненную в виде рамы из металлического профиля с антикоррозионным покрытием, внутренний периметр которой равен периметру полимерного корыта, на нижней части которой неразъемно установлены два улавливателя из листовой стали, расстояние между которыми равно поперечному сечению опоры, а фиксацию рамы и опоры осуществляют Г-образными щеколдами из металлического прутка диаметром не менее 5 мм, пропущенными через цилиндрические обоймы, неразъемно соединенные с рамой и боковыми стенками опоры, расположенными под углом 30-45 и 90 к оси опоры.(56) 1. Техническое обеспечение процессов в животноводстве Учебник / Под общей редакцией проф. В.К. Гриба.- Минск Беларуская навука 2004.- С. 75-78 (прототип). 2. Вагин Ю.Т., Крупенин А.В., Цыганок Г.П., Шаршунов В.А., Практикум по механизации животноводства.- Минск Ураджай, 2000.- С. 41-46. Полезная модель относится к области технологического оборудования сельскохозяйственного производства и может быть использована на предприятиях по производству мясомолочной продукции для поения крупного рогатого скота в неотапливаемых животноводческих помещениях и территориях бесстойлового содержания. Известны конструкции чашечных автопоилок для крупного рогатого скота, включающие опору, поильную чашу и систему дозирования 1, 2. Такие поилки используют на молочнотоварных фермах для поения животных в условиях плюсовых температур. При понижении температуры окружающей среды ниже 0 С происходят замерзание воды и потеря функциональных характеристик поилок. Для обеспечения бесперебойной работы таких поилок необходимо поддержание температуры окружающей среды более 0 С или централизованный подогрев воды. Указанные особенности эксплуатации поилок не позволяют их эффективно эксплуатировать в осенне-зимний период содержания скота и требуют дополнительных затрат на подогрев воды. Известны конструкции поилок с электрическим подогревом АГК-4 А, которые позволяют обеспечивать поение животных независимо от температуры окружающей среды благодаря регулируемому подогреву, осуществляемому с применением специальных нагревателей 2. Данная конструкция поилки электронагревательной выбрана за прототип полезной модели. Такие неэффективны в эксплуатации и имеют сложную конструкцию. Современные конструкции поилок с электроподогревом отечественной промышленностью не выпускаются и поставляются по импорту, что сопряжено с большими финансовыми затратами потребителя. Кроме того, подобные конструкции поилок содержат систему подогрева, функционирующую при напряжении электрического тока 12-18 В,что требует применения специальных понижающих трансформаторов. При выходе из 54322009.08.30 строя системы электроподогрева возникает возможность поражения животных и обслуживающего персонала электрическим током. Цель разработки полезной модели состоит в создании отечественной конструкции поилки электронагревательной с высокой эффективностью системы подогрева, повышенными показателями безопасности и эксплуатационной надежности на основе применения отечественных материалов и комплектующих. Поставленная цель достигается тем, что поилка электронагревательная для крупного рогатого скота в неотапливаемых животноводческих помещениях, включающая полимерное корыто, систему регулируемого подогрева, поплавковую камеру, заглубляемую опору,ограждение и систему устойчивой фиксации полимерного корыта на заглубляемой опоре,содержит двухкамерное полимерное корыто со свободным перетеканием жидкости через центральную перегородку, расположенную с зазором по отношению к днищу не менее 50 мм, которое выполнено из листового термопласта из элементов, неразъемно соединенных между собой сварочным полимерным швом из термопластичного полимерного материала аналогичного состава и крепежными металлическими элементами с антикоррозионным покрытием, расположенными по периметру соединения днища и боковых стенок с интервалом не более 50 мм при их заглублении в стенки не менее 30 мм, систему подогрева,выполненную из изолированного экранированного высокоомного провода, витки которого расположены в теле днища полимерного корыта на глубине 12 мм, гдедиаметр провода, и закрыты снизу по периметру днища крышкой из фольгированного диэлектрика, полимерная часть которого выполнена из вспененного термопластичного полимерного материала толщиной не менее 3 мм и расположена металлической частью к виткам провода, и снабженную автоматическим регулятором температуры, поплавковую камеру, расположенную в центральной части полимерного корыта, снабженную поплавковым регулятором уровня жидкости, жестко соединенным с регулирующим клапаном,расположенным в подводящем трубопроводе, соединенным с магистральным трубопроводом с помощью фильтра, ограждение, выполненное из трубного металлического полуфабриката с наружным диаметром не менее 50 мм, неразъемно соединенное с рамой,покрытое антикоррозионным слоем, заглубляемую опору, выполненную из жесткого каркаса, обшитого листовыми элементами из углеродистой стали с антикоррозионным изолирующим покрытием, причем сечение листовых элементов в заглубленной части опоры определяется соотношением 3, где- сечение листовых элементов наземной части опоры, а на внутренней части листовых элементов наземной части опоры расположены блоки термоизолирующего полимерного материала, соединенные с помощью клея или крепежных металлических или полимерных элементов, систему устойчивой фиксации полимерного корыта на опоре, выполненную в виде рамы из металлического профиля с антикоррозионным покрытием, внутренний периметр которой равен периметру полимерного корыта, на нижней части которой неразъемно установлены два улавливателя из листовой стали, расстояние между которыми равно поперечному сечению опоры, а фиксация рамы и опоры осуществляется Г-образными щеколдами из металлического прутка диаметром не менее 5 мм, пропущенными через цилиндрические обоймы, неразъемно соединенные с рамой и боковыми стенками опоры, расположенными под углом 30-45 и 90 к оси опоры. Сущность заявленной полезной модели поясняется фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3 и фиг. 4. На фиг. 1 изображена принципиальная схема конструкции поилки электронагревательной, в которой полимерное корыто 1, выполненное из листового термопласта, например полиэтилена низкого давления, толщиной 40 мм, состоит из 2 камер. В центральной части корыта выполнена поплавковая камера 2, внутри которой расположен поплавковый регулятор уровня жидкости 3. Стенки и днище полимерного корыта соединены неразъемно сварочным швом из термопластичного полимера 4 и дополнительно крепежными элементами с антикоррозионным цинковым покрытием 5. 3 54322009.08.30 В наружной части днища полимерного корыта выфрезерованы пазы с глубиной 12 мм, где- диаметр нагревательного провода, в которые уложен нагревательный элемент 6 из изолированного экранированного высокоомного провода. Нагревательный элемент закрывается по периметру днища полимерного корыта крышкой 7 из фольгированного диэлектрика с полимерным вспененным слоем. Нагревательный элемент соединен с автоматическим регулятором температуры, обеспечивающим заданную температуру нагрева. В подводящем трубопроводе расположен фильтр 14, снижающий вероятность попадания твердых частиц в регулирующую систему. Полимерное корыто помещено в металлическую раму 8, верхняя часть которой выполнена из трубчатого полуфабриката, а нижняя - уголкового проката. Рама покрыта антикоррозионным покрытием(цинковым, полимерным из полиамида 11 или лакокрасочным). Нижняя часть рамы опирается на заглубляемую опору 9. Для обеспечения конструкционной жесткости на нижней части рамы неразъемно установлены 2 улавливателя 10, расстояние между которыми равно сечению опоры 9. Заглубляемая опора выполнена в виде рамного каркаса, обшитого листовыми элементами из углеродистой стали с антикоррозионным покрытием. В наземной части опоры толщина листовых элементов больше, чем в заглубляемой. На внутренней поверхности наземной части опоры закреплены термоизолирующие элементы из вспененного материала 11, например пенополистирола, с помощью клея или крепежных металлических элементов. Для обеспечения дополнительной жесткости конструкции и обеспечения безопасной эксплуатации на раме установлена щеколда из металлического прутка 12, которая закрывает лючок обслуживания 13 электрической схемы,расположенный на боковой стенке опоры. Принцип действия заявленной поилки электронагревательной состоит в следующем. Вода (или водный раствор специального состава) по схеме водоснабжения поилки электронагревательной, приведенной на фиг. 2, через трубопровод поступает в поплавковую камеру поилки. Наличие фильтра 14 в подводящем трубопроводе предохраняет регулирующий клапан от попадания твердых частиц, которые могут нарушить герметичность и вызвать повышенный расход воды. Благодаря наличию зазора между стенками поплавковой камеры и днища обеспечивается одинаковый уровень жидкости в обеих камерах поилки. Нагрев жидкости осуществляется нагревательным устройством, принципиальная схема которого приведена на фиг. 3. Применение высокоомного провода с изоляцией 6, расположенного в днище поилки,обеспечивает надежную защиту от поражения электрическим током, а наличие в системе нагрева автоматического регулятора температуры автоматически поддерживает температуру не менее 25 С в летний период и не менее 10-15 С при температуре окружающей среды не ниже -25 С. Применение специального экранированного высокоомного провода 6 с заземлением гарантирует от поражения электрическим током при нарушении изоляции. Подобная конструкция нагревательного устройства позволяет использовать электрическую энергию при напряжении 220 В без понижающего трансформатора, который имеет высокую стоимость. Жидкость из камер поилки при необходимости может быть удалена опрокидыванием поилки. Для надежной фиксации полимерного корыта оно установлено в раму из металлического уголкового проката. Наличие в нижней части двух улавливателей 10 препятствует перемещению корыта в горизонтальном направлении при контакте с животными. Для повышения жесткости конструкции по обеим длинным и по одной короткой сторонам рамы выполнены Г-образные щеколды из стального прутка, нижний конец которых заходит в фиксирующую втулку, приваренную к боковой стенке заглубляемой опоры. Длина одной боковой щеколды выбрана таким образом, чтобы закрывать лючок осмотра электрической части 13, который установлен на одной из стенок опоры. Дополнительный эффект увеличения жесткости конструкции обуславливает наличие щеколды на боковой части 4 54322009.08.30 опоры, которая фиксирует стабильное положение корыта благодаря втулке на стенке боковой поверхности опоры и втулке улавливателя, которые установлены неразъемно с помощью сварки. Герметичность полимерного корыта обеспечивается применением двух методов соединения элементов - сварки и механического крепления. При этом предварительное крепление деталей полимерного корыта с помощью металлических элементов обеспечивает не только их заданное относительное расположение, но снижает коробление в процессе сваривания контактных поверхностей с помощью полимерного присадочного прутка. Разработанная конструкция полимерного корыта благодаря действию двух методов соединения обладает минимальным уровнем остаточных напряжений в местах герметизации, что обеспечивает надежную эксплуатацию полимерного корыта без протечек в течение всего гарантийного срока - 15 лет. Для уменьшения тепловых потерь при эксплуатации поилки использовано 2 оригинальных технических решения. Принципиальная схема расположения электронагревателя в днище полимерного корыта приведена на фиг. 4. Во-первых, нагревательный элемент,размещенный в днище корыта, закрыт специальной крышкой из фольгированного диэлектрика 15, который закреплен днищем 16. Благодаря металлической части крышки происходит отражение тепловой энергии, поступающей от нагревательного элемента, и ее направленное поступление к нагреваемой жидкости. Слой теплоизолирующего вспененного полимерного материала фольгированного диэлектрика препятствует проникновению тепловой энергии за пределы нагреваемого объема. Дополнительный эффект снижения теплопотерь обеспечивается размещением на внутренней поверхности наземной части заглубляемой опоры теплоизолирующих блоков из вспененных полимерных материалов 11. Для снижения металлоемкости конструкции при гарантированных технических характеристиках заглубляемая часть опоры выполнена из более тонкого листа, чем наземная. Для предотвращения прямого контакта животного с полимерным корытом на верхней части установлена рама из трубного проката, со специальным покрытием, повышающим комфортность пользования в зимних условиях. Полимерное (или лакокрасочное) покрытие рамы обеспечивает повышенную температуру, а цинковое покрытие - повышенную коррозионную стойкость поилки при эксплуатации на специализированных фермах. Таким образом, комплекс использованных материаловедческих и конструктивных решений позволил достичь следующих преимуществ заявленной поилки электронагревательной возможности поддержания технологически необходимой температуры, жидкости при перепаде температуры окружающей среды при минимальном расходе энергии конструктивной прочности и устойчивости к длительному воздействию эксплуатационных факторов удобства и безопасности эксплуатации низкой себестоимости при сохранении необходимого уровня потребительских характеристик. Пример конкретного исполнения полезной модели поилки электрической представлен ниже. Для поения крупного рогатого скота изготовили поилку с объемом полимерного корыта 150 л. Длина корыта составляет 1580 мм. Корыто изготовили из листового полиэтилена низкого давления фирмы(ФРГ) марки-толщиной 40 мм. Элементы корыта скрепляли сваркой с присадочным прутком из полиэтилена. Днище крепили к боковым стенкам с помощью сварки и металлических штифтов и винтов с цинковым покрытием. Расстояние между металлическими крепежными элементами составляло не более 50 мм. Уменьшение этого размера приводит к повышению стоимости, а увеличение - к появлению эффекта коробления сварочного шва. Заглубление соединительных винтов и штифтов при закреплении днища к стенкам корыта составляло 30 мм. 5 54322009.08.30 При меньшей глубине снижается прочность соединения. Соединительные элементы покрыты анодным цинком. Нагревательный элемент изготавливали из кабеля экранированного марки СНОЭ 10,3. Отрезок кабеля необходимой длины укладывали в пазы, выфрезерованные в днище корыта, глубиной 7 мм диаметр кабеля составлял 5 мм. Днище с уложенным кабелем закрывали фольгированным диэлектриком из алюминия и вспененного полиэтилена высокого давления (фиг. 4). Толщина вспененного слоя составляла 3 мм, металлического 0,3 мм. Снижение толщины полимерного слоя уменьшает теплоизоляционный эффект. Регулировку температуры нагрева осуществляли с применением чипа Термаль 506,обеспечивающего максимальный нагрев до 45 С и автоматическое отключение. Мощность нагревателя 240 Вт, питающее напряжение 220 В (фиг. 3). Раму для полимерного корыта изготавливали из металлического профиля. Верхнюю часть рамы - из трубы с наружным диаметром 50 мм и толщиной стенки 2 мм, нижнюю часть - из уголка 4040. Уменьшение диаметра трубчатого полуфабриката приводит к снижению жесткости каркаса и может привести к повреждению поилки при контакте с животными. Раму покрывали антикоррозионным составом на основе эмали ЭП 1236. Для фиксации рамы на основании использовали Г-образные щеколды, фиксирующий конец которых размещался во втулках, неразъемно соединенных с корпусом и рамой. Соединение элементов рамы осуществляли с применением электросварки. Две щеколды размещали под углом 45 , а одну - под углом 90 к оси опоры. Для их изготовления использовали пруток из стали 08 КП диаметром 5 мм. На поверхность рамы наносили полимерное покрытие на основе эпоксидной эмали ЭП 1236, модифицированной низкоразмерными частицами силикатов. Устройство для забора и регулирования уровня воды изготавливали из стандартных элементов с использованием поплавкового клапана. Заглубляемую опору изготавливали из металлического уголка с последующей обшивкой листовой сталью 08 КП. Наземную часть опоры изолировали блоками пенополистирола толщиной 30 мм, которые закрепляли на внутренней части листов клеем Момент. При меньшей толщине блоков уменьшается теплоизоляционный эффект. Опору окрашивали для защиты от коррозионного повреждения композицией на основе эпоксидной эмали холодного отверждения ЭП 1236, модифицированной ингибитором коррозии. Поилку устанавливали на опору, заглубленную в бетонное основание на глубину 800 мм. Толщина листовых элементов, применяемых для изготовления опоры, различалась и составляла 5 мм для заглубляемой части и 4 мм для наземной части. Наружный контур системы обогрева поилки заземляли. Поилка электронагревательная ПЭ-150 обеспечивает надежную эксплуатацию в течение не менее 15 лет в неотапливаемых животноводческих помещениях с температурой до -25 С. Практическая апробация технических решений, заявленных в полезной модели, осуществлена на ЗАО Облагропромэнерго при выпуске партии поилок электронагревательных ПЭ-150. Опыт эксплуатации партии поилок в животноводческих неотапливаемых помещениях Гродненского региона на протяжении 5 лет свидетельствует о высокой эффективности и надежности разработанной конструкции. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 7