Геліоустановка

Геліоустановка, що містить основу, раму, взаємодіючу з основою, гелюколектор з периферійним огородженням, пошарово установленим по висоті склом, опорним роликом, ексцентричним кулачком, взаємодіючим з опорним роликом, патрубками підведення і відведення теплоносія, шарнірно зв'язаний нижньою частиною з рамою з можливістю змінювати відносно неї кут нахилу, привід для обертання рами відносно основи і опорні колеса, який відрізняється тим, що рама виконана у вигляді круга, з периферійно закріпленим на торці нескінченним ланцюгом, а привід - електричним з вихідною зірочкою, взаємодіючою з ланцюгом, при цьому електропривід має пряму, з великим передаточним відношенням, передачу для обертання гелюколектора за сонцем і додаткову зворотну, для обертання гелюколектора у вихідне положення, обвідну передачу, передаточне відношення якої у багато раз менше передаточного відношення прямої передачі, причому на поворотній рамі додатково установлені вертикальний вал і вісь з однаковими, взаємодіючими між собою, шестернями, а рама установлена на основі з додатково оснащеною замкнутою нерухомою напрямною, по якій переміщуються опорні колеса, зв'язані через осі і кронштейни із нижньою поверхнею рами, на верхній поверхні якої установлені гелюколектор, з додатковим покажчиком своєї ТІНІ ВІД попадання сонячних променів на його поверхню, нахиленим і розміщеним паралельно гелюколектору валом і вертикальним опорним кронштейном, при цьому нижня частина гелюколектора зв'язана з рамою через вісь кронштейна - жорстко, а нахиленого вала через два шарніри - з вертикальним валом, верхня частина якого шарнірно з'єднана із верхньою частиною опорного кронштейна з обмежувачем гранично допустимого нахилу верхньої частини гелюколектора в бік екрана, а на середній частині нахиленого вала розміщений ексцентричний кулачок з можливістю пересування вздовж вала і жорстко закріплений кронштейн з регульованим гвинтом і рукояткою, покажчиком кута піврічного сонцестояння і шкалою градуйованою в градусах, причому одні КІНЦІ регульованого гвинта і шкали на кулачку зафіксовані, протилежний кінець регульованого гвинта зв'язаний з опорним кронштейном різьбовим з'єднанням, а шкали - вільний Запропонований винахід відноситься до області використання нетрадиційних відновлюваних видів енергії і зокрема до засобів використання сонячної енергії як у виробничих, так і побутових умовах при створенні систем сонячного теплопостачання об'єктів переважно великих потужностей Відома, найбільш близька за суттю, геліоустановка, що використовується в побутовій сушарці (див авторське свідоцтво СРСР, № 1762855, 1992 р) Геліоустановка містить основу, раму взаємодіючу з основою через упорний підшипник, установлений на основі перший пружинний часовий механізм добового обертання рами і слідкування за сонцем у горизонтальній площині, гелюколектор, виконаний у вигляді плоского гелюнагрівача повіт ря з периферійним огородженням, пошарово установленим по висоті склом, паралельно прикріпленим до огородження опорним роликом, ексцентричним кулачком на валу, взаємодіючим з опорним роликом і який обертається від другого пружинного часового механізму слідкування гелюколектора за сонцем у вертикальній площині, патрубки підведення і відведення теплоносія Гелюколектор шарнірно зв'язаний нижньою частиною з рамою з можливістю змінювання відносно неї свого нахилу Основа за допомогою самоустановних опорних коліс установлюється на опорну поверхню і може по ній переміщатися (О ю ю о> ю Однак, недоліком геліоустановки з відомим гелюколектором є 59556 вала і гелюколектора Верхня частина нахиленого - складність конструкції, що спричинена наяввала шарнірно з'єднана із верхньою частиною ністю часових пружинних механізмів, опорного кронштейна, який, крім цього, ще має - мала потужність сприймання енергії сонячної обмежувач можливого повертання верхньої частирадіації із-за неможливості технічної реалізації за ни гелюколектора у протилежну, здійснюючому даною схемою гелюколекторів великих габаритів, нахилу, сторону, чим запобігається можлива ава- незручності в експлуатації із-за відсутності рія від його перекидання В середній частині нахимеханізму настроювання і покажчика положення леного вала установлений, з можливістю пересуплощини гелюколектора перпендикулярно до провання вздовж осі вала, спеціально менів сонячної радіації, спрофільований кулачок з покажчиком величини - зниження ефективності сприймання енергії кута піврічного сонцестояння і шкалою з одиницясонячної радіації через неможливість слідкування ми поділок в градусах кута нахилу гелюколектором за сонцем у вертикальній площині з врахуванням піврічного сонцестояння, В результаті взаємодії кулачка з опорним роликом, установленим на протилежній від сонця - неможливість повертати гелюколектор у вистороні (екрана) гелюколектора, забезпечується хідне положення після нічної, або з інших причин, його необхідний нахил до сонця на протязі всього зупинки системи слідкування за сонцем, що сприсвітлового дня Ручним повертанням регулювальчинює певні незручності при настроюванні гелюного гвинта кулачок пересувається вздовж вала, колектора шляхом повертання на опорних колесах забезпечуючи, в залежності від піврічного сонцевсієї установки, стояння, кут нахилу гелюнагрівача, що відповідає - обмежена область використання максимальній величині енергії від падаючого на Неможливість створення гелюколекторів винього потоку сонячної радіації робничого призначення великої потужності з часовими пружинними механізмами автоматичної орієДля забезпечення установки гелюколектора нтації їх за сонцем, знижує ефективність на оптимальний кут нахилу в будь-якому положенсприймання ними падаючої енергії променів соняні слідкування, за сонцем на ньому установлений чної радіації, а також ефективність всієї системи покажчик ТІНІ від попадання сонячних променів на сонячного теплопостачання, що обмежує область його поверхню у вигляді круглого стержня При їх використання у народному господарстві цьому оптимальний кут нахилу вважатиметься досягнутим у тому випадку, коли за допомогою Отже, відома геліоустановка має низьку ефекнастроювання, положення гелюколектора, шляхом тивність і обмежену область використання Тому, з повертання рами і зміщенням вздовж і навколо ВІСІ метою підвищення ефективності сприймання покулачка, на поверхні екрана від стержня утворитьтоку падаючої сонячної радіації і розширення обся тінь у вигляді круга ласті використання, пропонується удосконалення геліоустановки, суттєві ознаки якого полягають в Забезпечення слідкування за сонцем гелюкотому, що вибрана кругла поворотна рама з перилектора при оптимальному куті нахилу його у ферійно закріпленим ланцюгом, взаємодіючим із будь-який період піврічного і добового сонцестозірочкою прямого електропривода з таким передаяння підвищить ефективність експлуатації запроточним відношенням, при якому рама робить один понованої геліоустановки і розширить область її оберт за добу, безперервно слідкуючи за сонцем, використання але щоб не повертати и у вихідне положення (на Поставлена задача вирішується тим, що у заранок до сходу сонця) на протязі періоду ночі, у пропонованій геліоустановці, яка включає раму з електроприводі передбачену обвідну передачу, основою, гелюколектор, з периферійним огорояка має у багато раз менше передаточне віднодженням, пошарово установленим по висоті шення ніж у прямої передачі, забезпечуючи при склом, опорним роликом, пдролініями для підвепрямому обертанні електродвигуна обертання дення і відведення теплоносія, зв'язаний з рамою, рами в протилежну сторону Переключення з прявласне рама виконана поворотною у вигляді круга, мої на обвідну передачу з конструкції привода пез периферійно закріпленим ланцюгом взаємодіюредбачена перекидна муфта з'єднання валів чим із зірочкою, з'єднаною з електродвигуном що має пряму, для слідкування гелюколектора за соПоворотна рама установлена на опорні коленцем, передачу з передаточним відношенням і са, які при її обертанні перекочуються по замкнутій додаткову обвідну, для повертання гелюколектора нерухомій напрямній основі фундаменту, до якої у вихідне положення, передачу, передаточне віднерухомо закріплена вісь рами з шестернею, взаношення якої, принаймні, у багато раз менше пеємодіючою із однаковою за діаметром шестернею, редаточного відношення прямої передачі, причому установленого на рамі вертикального вала, що поворотна рама має вертикальний вал з шестерзабезпечує при повертанні рами на один оберт нею, вісь з шестернею, взаємодіючою із шестервертикальному валу також здійснювати один нею вала, утворюючими передачу з передаточним оберт відношенням рівним одиниці, і установлена на Зверху на рамі на шарнірах установлений ниоснові із замкнутою нерухомою напрямною, по якій жньою частиною великих розмірів і маси гелюкопереміщуються опорні колеса, зв'язані через свої лектор з можливістю нахилятися, завдяки шарніВІСІ і кронштейни із нижньою поверхнею рами, на рам, під певним кутом до сонця, і нахилений верхній поверхні якої установлені гелюколектор з паралельно гелюколектору вал, з'єднаний через покажчиком попадання сонячних променів на його два шарніри, з можливістю обертатися при пересіповерхню, нахилений і розміщений паралельно канні осей, з вертикальним валом рами, а також гелюколектору вал і кронштейн, при цьому нижня кронштейн, жорстко закріплений нижньою частичастина гелюколектора з рамою зв'язана шарнірною на рамі, який служить опорою нахиленого 59556 кання обвідної передачі і введення в зачеплення зірочок 19, 21 ВІДПОВІДНО з валами 14, 8 здійснюється через блокувальні муфти 13, 9 зблоковані пластинкою 22 Пластинка 22 з'єднана з муфтами 13, 9 і з важелем 23 їх одночасного включення і виключення Передаточне відношення обвідної передачі у багато раз менше від передаточного відношення прямої передачі, чим забезпечується у стільки ж разів швидше повернення поворотної рами у вихідне положення Рама 1, з можливістю обертання, установлена на ВІСІ 24 з шестернею 25, і жорстко закріпленій на основі 26 На рамі 1 установлений вал 27 з шестернею 28, однакового із шестернею 25 діаметра, що забезпечує їх передаточне відношення рівним одиниці До нижньої поверхні рами 1 прикріплені кронштейни 29, на осях ЗО яких установлені опорні Таке технічне рішення дає гелюколектору безколеса 31, що перекочуються по замкнутій неруперервно і автоматично слідкувати за сонцем, хомій напрямній 32 Зверху на рамі 1 на шарнірах забезпечуючи оптимальний його кут нахилу у 33 закріплені нижньою частиною, з можливістю будь-який період піврічного і добового сонцестоповертання навколо горизонтальної ВІСІ, гелюкояння, швидко і точно настроювати гелюколектор лектор 34, за допомогою двох шарнірів 33 до верна оптимальний кут нахилу в будь-якому положентикального вала 27 нижньою частиною, нахилений ні сонцестояння, швидко і точно повертати гелюпаралельно гелюколектору, вал 36 і опорний колектор у будь-яке його положення, здійснювати кронштейн 37 привід системи слідкування за сонцем від одного електродвигуна, що підвищить ефективність робоГелюколектор 34 складається з корпуса 38 з ти запропонованої геліоустановки і розширить її теплоізоляцією, поверхні гелюприймача область використання 39,трубопровода 40 теплоносія і, по ярусно розміщених по висоті корпуса 38, шарів скла 41 ПідвеНа представленому кресленні показано приндення теплоносія до гелюколектора і його відвеципіальну схему запропонованої геліоустановки, дення здійснюється ВІДПОВІДНО через підвідну 42 і де на фіг 1 зображений вид геліоустановки сперевідвідну 43 пдролінм В середній частині гелюколеду і на фіг 2 - вид зверху ктора до його корпуса 38 прикріплений опорний Запропонована геліоустановка складається з ролик 44, а в нижній частині гелюколектора на поворотної, у вигляді круга, рами 1, в точці перикорпусі 38 установлений кронштейн 45 покажчика ферійною частини якої жорстко закріплений замкнутий ланцюг 2, взаємодіючий із зірочкою З 46 ТІНІ від попадання сонячних променів на поверЗірочка 3 установлена на вертикальному валу 4 хню скла конічного редуктора 5 разом з веденою конічною Верхня частина нахиленого вала 36 шарніром шестернею 6, що знаходиться в постійному зачеп47 з'єднана з верхньою частиною опорного кронленні з ведучою конічною шестернею 7, закріплештейна 37, на якому установлений обмежувач ною на вхідному валу 8 конічного редуктора 5 Вал гранично допустимого нахилу верхньої частини 8 через другу муфту блокування 9 з'єднується з гелюколектора 37 в бік екрана Середня частина вихідним валом 10 триступінчатого редуктора 11, нахиленого вала 36 укомплектована спеціально вихідний вал 12 якого через першу муфту блокуспрофільованим, з можливістю пересування вання 1 3 - з вихідним валом 14 черв'ячного редуквздовж вала, кулачком 48 і, жорстко закріпленим тора 15, вхідний вал 16 якого через еластичну муна валу, кронштейном 49 з регулювальним гвинфту 17 з'єднаний з електродвигуном 18 том 50 з рукояткою 51 і покажчиком 52 кута піврічЕлектродвигун 18, муфта 17, вал 16, черв'ячний ного сонцестояння з шкалою 53 градуйованою в редуктор 15, вал 14, перша муфта блокування 13, градусах кута нахилу Кулачок 48 своєю перифевал 12, триступінчастий редуктор 11, вал 10, друга рійною поверхнею взаємодіє з опорним роликом муфта блокування 9, вал 8, конічний редуктор 5 і 44 гелюколектора 34 ланцюгова передача утворюють пряму передачу Розглянемо процеси нагрівання теплоносія у електропривода із загальним передаточним відгелюколекторі, настроювання геліоустановки на ношенням яке забезпечує поворотній рамі 1 здійспряме попадання потоку променів сонячної радіанити за добу один оберт, повертаючись за ходом ції на екран гелюколектора за сонцем, при якому сонця забезпечується максимальне поглинання енергії сонячного випромінювання, і повернення гелюкоДля зручностей, економії часу і швидкого полектора у вихідне положення вернення у вихідне положення поворотної рами, не здійснюючи її повного обертання на протязі Процес нагрівання теплоносія відбувається за нічного періоду, наприклад, для забезпечення рахунок сонячної енергії, яка попадає на гелюкобезперебійної роботи геліоустановки або ж при лектор 34, поглинається поверхнею гелюнагрівача вимушених поверненнях з будь-якого її положен39 і далі передається воді, яка циркулює по велиня, передбачена обвідна передача Вона складакій КІЛЬКОСТІ ЗМІЙОВИКІВ трубопроводу 40 гелюколеється з ланцюгової передачі із ведучою зіркою 19, ктора Подача холодної води у гелюколектор здійпосаженою на валу 14, ланцюгом 20 і веденою снюється під тиском працюючого насоса через зіркою 21 посаженою на валу 8 При цьому вмипідвідну пдролінію 42, а відведення нагрітої води із но, з можливістю обертатись навколо горизонтальної ВІСІ, нижня частина кронштейна - жорстко, а нижня частина нахиленого вала через два шарніри - з вертикальним валом рами, а верхня частина нахиленого вала шарнірно з'єднана з верхньою частиною опорного кронштейна, що має обмежувач обертання верхньої частини гелюколектора у протилежний, від екрана бік, а середня частина нахиленого вала укомплектована спеціально профільованим кулачком, з регулювальним гвинтом, покажчиком величини піврічного сонцестояння і шкалою проградуйованою в градусах кута нахилу, з можливістю переміщуватись вздовж ВІСІ вала, який своєю периферійною поверхнею взаємодіє з опорним, установленим на гелюколекторі роликом 59556 8 46 у вигляді круга, електродвигун 18 зупиняють і важелем 23 спочатку вимикають обвідну, а потім вимикають пряму передачу і електродвигун 18, забезпечуючи цим пуск геліоустановки на початку чергового світлового дня Простота конструкції запропонованої геліоустановки, ТИХОХІДНІСТЬ рухомих деталей, дає можливість залучити в конструкцію бувші уже в експлуатації, але ще працездатні вузли і механізми (зірочки, ланцюги, муфти, тощо), що дещо зменшить вартість і сприятиме швидшому впровадженню їїу виробництво Використання запропонованої геліоустановки, у порівнянні з уже відомими дасть можливість а) гелюколектору безперервно і автоматично слідкувати за сонцем, забезпечити оптимальний кут нахилу його екрана і пряме попадання на нього сонячних променів, а отже і максимальне поглинання ним енергії сонячного випромінювання, у будь-який період піврічного чи добового сонцестояння, 1) завдяки обвідній передачі швидко і точно настроювати гелюколектор на оптимальний кут нахилу його екрана в будь-який період піврічного чи добового сонцестояння, що економить час, і створює певні зручності в роботі, 2) швидко і точно установлювати гелюколектор у будь-яке положення, на протязі піврічних сонцестоянь, використовуючи механізми ручного настроювання, що забезпечує досягнення оптимального кута нахилу екрана, Електродвигун 18 через еластичну муфту 17, 3) здійснювати привод системи автоматичного черв'ячний редуктор 15, першу муфту блокування слідкування за сонцем від одного електродвигуна, 13, триступінчастий редуктор 11, другу муфту блоза допомогою зубчастої передачі ВІСІ І вертикалькування 9, конічний редуктор 5 і ведучу зірочку З ного вала поворотної рами з передаточним віднообертатиме поворотну раму 1 з частотою один шенням рівним одиниці, і в результаті, вилучення оберт за добу При цьому, разом з рамою 1 буде додаткового електродвигуна, що був необхідний повертатися за сонцем нижня частина гелюколекдля привода кулачкового вала, тора 34, а його верхня частина, крім цього, взає4) завдяки покажчику ТІНІ падаючих сонячних модіючи через опорний ролик 44 із спеціально променів швидко і точно виявляти оптимальне спрофільованим кулачком 48, буде ще й нахиляположення екрана і своєчасно включати в дію елетися до сонця, забезпечуючи тим самим безперектропривод, що значно економить час при настрорвне пряме попадання на екран гелюколектора 34 юванні геліоустановки і забезпечує певні зручності променів від сонця, яке в першій половині дня підпри її експлуатації, німається, а в другій половині дня, коли сонце 5) обмежувати нахил гелюколектора в протиопускається, кулачок 48 через опорний ролик 44 лежний його робочому нахилу бік, установкою оббуде піднімати екран гелюколектора 34 Таким межувача, чим запобігти можливим аваріям і нечином, на протязі всього світлового дня для будьщасним випадкам, пов'язаним із матеріальними якого періоду року геліоустановка забезпечує слідзбитками і травмуванням працівників геліоустанокування екраном гелюколектора 34 за ходом сонвки, ця і тим самим сприяє максимальному поглинанню б) спростити конструкцію за рахунок вилученним енергії променів сонячної радіації ня, необхідних для створення великого передаточного відношення, механічних вузлів електроприПісля закінчення світлового дня геліоустановку воду, а замість них використати ланцюгову необхідно зупинити і вже наступного дня, в залежпередачу зірочка - ланцюг поворотної рами, що ності від початку робочого часу, повернути раму 1 зменшить матеріалоємність і вартість геліоустаноу вихідне положення Для цього рукоятку 51, орієвки, нтуючись за шкалою 53, переміщують спеціально спрофільований кулачок 48 вздовж нахиленого 7) спростити конструкцію привода за рахунок вала 36 до того положення, яке відповідає піврічвикористання одного важеля блокування муфт, ному сонцестоянню на даний час і фіксують куладля вмикання і вимикання обвідної передачі, що чок Установлюють і фіксують над екраном гелютакож зменшить матеріалоємність і вартість геліоколектора 34 покажчик 46 і важелем 23 вимикають установки, обвідну передачу електропривода поворотної ра8) розширити область використання геліоустами 1 Вмикають електродвигун 18 і по мірі виходу новки, що в загальному дасть народному госпогелюколектора 34 на положення, при якому на дарству певний економічний ефект його екрані появиться тінь від круглого покажчика гелюколеісгора 34 до споживача - через відвідну пдролінію 43 Для забезпечення максимального поглинання енергії сонячного випромінювання необхідно щоб на протязі всього світлового дня екран гелюколектора знаходився під прямим попаданням на нього променів сонячної радіації Це можливо у випадку початкового (зранку) настроювання геліоустановки на пряме попадання сонячних променів на екран гелюколектора і подальшого автоматичного ведення гелюколектора за сонцем до кінця дня Настроювання геліоустановки на пряме попадання потоку сонячних променів на екран гелюколектора виконують таким чином В залежності від пори року, рукояткою 51, орієнтуючись за шкалою 53, переміщують спеціально спрофільований кулачок 48 вздовж нахиленого вала 36 до положення, яке відповідає піврічному сонцестоянню на даний час В такому положенні кулачок фіксують Після ЦЬОГО установлюють і фіксують над екраном гелюколектора 34 покажчик 46 ТІНІ ВІД падіння сонячних променів на нього і важелем 23 через планку блокування 22 вмикають муфти 9, 13 і обвідну передачу електропривода поворотної рами 1 Далі включають електродвигун 18 і уважно стежать за покажчиком 46 По мірі виходу гелюколектора 34 на положення, при якому на його екрані появиться тінь від круглого покажчика 46 у вигляді круга, електродвигун 18 негайно зупиняють, важелем 23 вимикають спочатку обвідну, а потім вимикають пряму передачу і електродвигун 18 59556 10 №321 8 5 74 3 2 і 45 29 Зі 50 25 24 28 Фіг.і Фіг.1, Комп'ютерна верстка А Крулевський Підписано до друку 06 10 2003 Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ТОВ "Міжнародний науковий комітет", вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна