Геліодистилятор

1. Геліодистилятор, який характеризується тим, що його корпус оснащений опорними колесами і пристроєм добового обертання з годинниковим механізмом з вихідним валом, роз'єднувальною муфтою та упорним підшипником, якими корпус зв'язаний з нижньою частиною резервувара дистильованої води, у якому по круговому периметру закріплений замкнений ланцюг у постійному зачепленні з бігунковою зірочкою, установленою на вертикальному валу, з'єднаному з резервуаром, а у верхній частині резервуара на стояках установлений верхній резервуар з гідролінією з краном подачі і горловиною з кришкою заливання в нього живильної води, а також закріплений ролик і шарнірно, з можливістю коливатися, зв'язана рама зі склом, виконаним у вигляді лінзи, опуклістю донизу, з розміщеним у її фокусі кип'ятильником води, сполученим через гнучку гідролінію з краном та автоматичним поплавково-маятниковим механі U 2 (19) 1 3 рочкою, установленою на вертикальному валу, з'єднаному з резервуаром, а у верхній частині резервуара закріплений ролик. З резервуаром шарнірно, з можливістю коливатися, зв'язана рама зі склом, виконаним у вигляді лінзи опуклістю донизу з розміщеним у її фокусі кип'ятильником води, а з протилежного боку скла на рамі шарнірно установлений ролик. Подача живильної води і відведення водяної пари з кип'ятильника здійснюється через крани гнучкими гідролініями. У верхній частині резервуара дистильованої води закріплені стояки, на яких установлений резервуар для холодної води з гідролінією з краном і заливною горловиною з кришкою. Усередині резервуара розміщений змієвиковий теплообмінник, з'єднаний на вході гідролінією з кип'ятильником, а на виході - з резервуаром дистильованої води. Для слідкування за Сонцем геліодистилятор обладнаний першим коригуючим пристроєм змінювання кута нахилу рами скла протягом доби і другим коригуючим пристроєм змінювання кута нахилу протягом кожного півріччя. Пристрої виконані у вигляді ексцентриків, закріплених на валах, установлених на рухомому кронштейні, розміщеному між резервуаром дистильованої води і рамою скла. При цьому вал першого коригуючого пристрою через карданну і першу зубчасту передачу з'єднаний з валом зірочки і його ексцентрик взаємодіє з роликом рами скла, а через другу зубчасту передачу - з валом другого коригуючого пристрою, ексцентрик якого взаємодіє з роликом резервуара дистильованої води. Для підтримання необхідного рівня води у кип'ятильнику установлений через гнучку гідролінію порожнинний маятник з можливістю займати при відхиленні кип'ятильника вертикальне положення, усередині якого розміщене сідло з клапаном, зв'язаним штоком із поплавком, з можливістю переміщуватися вздовж осі маятника. При такому технічному рішенні від одного годинникового механізму обертається резервуар дистильованої води та ексцентрики валів першого і другого коригуючих пристроїв. Привід першого ексцентрика підбирається таким чином, щоб він здійснював за добу один цикл (оберт), а привід другого - таким, щоб він здійснював один цикл (оберт) протягом року. Внаслідок цього кут нахилу колектора від дії першого коригуючого пристрою в першій половині дня зменшується, в другій - збільшується, а від другого коригуючого пристрою у першому півріччі (до літнього сонцестояння) збільшується, а в другому півріччі (після літнього сонцестояння) - зменшується. Поєднання взаємодії автоматичного добового обертання від годинникового механізму резервуара дистильованої води, а також ексцентриків першого і другого коригуючих пристроїв, дасть можливість для будь-якої пори року реалізувати оптимальну орієнтацію рами із склом і забезпечити пряме потрапляння на нього променів сонячної радіації, повністю вилучити при цьому ручне коригування і створити певні зручності та зменшити затрати часу і праці а також зекономити електричну та інші види енергії і зменшити вартість дисти 63143 4 льованої води при використанні запропонованого геліодистилятора. У випадку зупинки і простоювання годинникового механізму або при початковому запуску настроювання на пряме попадання сонячних променів на раму зі склом здійснюється шляхом від'єднання від нього за допомогою муфти, резервуара дистильованої води і вала другого коригуючого пристрою з подальшим змінюванням кута нахилу рами зі склом вручну і наступним зворотним з'єднанням, через муфти, резервуара дистильованої води з виходом годинникового механізму у необхідному положенні і вала другого коригуючого пристрою. На представленому кресленні показано: на фіг. 1 - загальний вигляд геліодистилятора в розрізі, а на фіг. 2 - вигляд поплавково-маятникового механізму автоматичного підтримання рівня води у кип'ятильнику. Геліодистилятор містить кип'ятильник 1 з нагріваною водою 2, зв'язаний розкосами 3 з рамою скла 5, виконаного у вигляді лінзи опуклістю донизу. На рамі 4 з протилежного боку від скла шарнірно закріплений ролик 6, а її нижня частина через шарнір 7 з'єднана з верхньою частиною резервуара 8 дистильованої води. В нижній частині резервуара 8 вздовж вертикальної осі, що проходить через центр ваги, закріплена верхня обойма упорного підшипника 9, нижня обойма якого установлена в корпусі автоматичного пристрою 10 добового повороту навколо вертикальної осі. Пристрій 10 являє собою пружинний годинниковий механізм, вихідний вал якого через роз'єднувальну муфту 11 з'єднаний з нижньою частиною резервуара 8, а вхід - з веденою зубчастою шестірнею 12, що перебуває в зачепленні з ведучою зубчастою шестірнею 13, жорстко закріпленою на валу 14 з маховиком 15 ручного заводу годинникового механізму. Пристрій 10 і вал 14 зв'язані з корпусом 16, розміщеним для пересування на опорних самоустановних колесах 17. Для змінювання кута нахилу рами 4 протягом доби вона обладнана першим коригуючим пристроєм 18, вал 19 якого установлений на рухомому кронштейні 20. На середній частині вала 19 жорстко закріплений перший ексцентрик 21, спрофільований таким чином, що в нічний час доби забезпечується через ролик 6 утримання рами 4 в положенні найменшого кута нахилу, який далі при обертанні вала 19 у першій половині дня збільшується, а в другій половині - зменшується до вихідного значення, здійснюючи при цьому за один цикл (оберт) ексцентрика 21 його піднімання, утримання та опускання. Для змінювання кута нахилу рами 4 і кращої її орієнтації, у першому півріччі до літнього сонцестояння і в другому півріччі після літнього сонцестояння, він обладнаний другим коригуючим пристроєм 22, вал 23 якого установлений у рухомому кронштейні 20. На валу 23 жорстко закріплений другий ексцентрик 24, а вал обертається від вала 19 через привод 25 і з'єднувальну муфту 26. При цьому привід 25 виконується з таким передаточним числом, щоб ексцентрик 24 здійснював один 5 цикл (оберт) і від його дії кут нахилу у першому півріччі збільшувався, а в другому - зменшувався. Ексцентрик 24 взаємодіє з роликом 27, установленим на осі в опорах, жорстко зв'язаних з верхньою частиною резервуара 8. Коригуючі пристрої одержують привід від резервуара 8 через передачу, ведена бігункова зірочка 28 якої перебуває у постійному зачепленні із замкненим ланцюгом 29, закріпленим по круговому периметру резервуара 8. Від зірочки 28 вал 30, першу зубчасту 31 і карданну передачу 32 обертається вал 19, а від нього через привід 25 і муфту 26 - вал 23. До резервуара 8 за допомогою стояків 33 приєднаний та утримується резервуар 34 живильної води з гідролінією 35 і краном 36. Усередині резервуара 34 розміщений змієвиковий теплообмінник (конденсатор) 37, вхід якого через кран 38 і гідролінію 39 з'єднаний з кип'ятильником 1, а вихід через кран 40 і гідролінію 41 - з резервуаром дистильованої води. Резервуар 34 наповнюється під тиском через кран 36 гідролінією 35, а вручну через горловину 42 з кришкою, розміщеною у його верхній частині. Для запобігання нагріванню дистильованої води в резервуарі 8 і можливому її повторному випаровування він фарбується у білий колір і закривається екраном 43 від прямого попадання на нього променів Сонця, а поверхні кип'ятильника 1 і резервуара 34 для кращого їх поглинання - в чорний колір. Для безперервного підтримування необхідного рівня води і збору пари при нахилах кип'ятильника 1 в ньому установлений поплавково-маятниковий механізм 47. Він складається із порожнистого маятника 48, зв'язаного шарніром 49 одним кінцем з кип'ятильником 1, а протилежним кінцем - з вантажем 50, усередині якого розміщений отвір із сідлом 51 та встановлений шток 52 з клапаном, з'єднаний із поплавком 53 з можливістю взаємодіяти із сідлом, сполученим гнучкою гідролінією 54 через гідролінію 55, кран 56 з резервуаром 34. Високочастотні коливання маятника 48 при нахилах кип'ятильника гасяться розміщеними в ньому перепускними для води отворами 57. Роботу запропонованого геліодистилятора розглянемо з непроточною і проточною подачею живильної води у резервуар 34. У першому випадку, завдяки першому 18 і другому 22 коригуючим пристроям, рама 4 утримується під кутом прямого попадання променів сонячної радіації. Відбиті від скла 5 промені концентровано потрапляють на кип'ятильник 1, нагріваючи його поверхню, тепло від якої теплопровідністю передається до нагріваної води 2. Після її закипання утворена водяна пара через кран 38 і гідролінію 39 надходить у змієвиковий теплообмінник 37, у якому віддачею теплоти воді, що подається на кипіння, перетворюється у дистильовану воду. З теплообмінника 37 дистильована вода через кран 40 і гідролінію 41 зливається у резервуар 8. Слідкування за ходом Сонця забезпечується годинниковим механізмом 10, вихідний вал якого через муфту 11 обертає резервуар 8 і зв'язану з ним бігову зірочку 28. Остання перекочується по 63143 6 доріжці нерухомо закріпленого ланцюга 29, разом з валом 30 обертається, через першу зубчасту 31 і карданну 32 передачі обертає вал 19 з ексцентриком 21, який, взаємодіючи з роликом 6, змінює кут нахилу рами 4 відповідно до піднімання над обрієм Сонця в першій половині дня, а через привод 25 і муфту 26 - вал 23 і ексцентрик 24, який, взаємодіючи з роликом 27, ще додатково змінює кут нахилу рами 4 відповідно до піднімання над обрієм Сонця у першому півріччі. При зниженні Сонця в другій половині дня і до його заходу за горизонт, обертанням ексцентрика 21 і змінюванням кута нахилу рами 4, також буде забезпечуватися її оптимальна орієнтація і пряме попадання на скло 5 променів сонячної радіації. Після заходу Сонця та протягом ночі годинниковий механізм буде продовжувати обертання, а ексцентриком 21 - утримуватися незмінний кут нахилу рами 4 до сходу Сонця. Далі цикли будуть повторюватися, забезпечуючи для будь-якого часу і тривалості світлового дня оптимальну орієнтацію рами 4 відносно Сонця. Принцип роботи геліодистилятора протягом другого півріччя буде аналогічним, але відрізнятиметься тим, що кут нахилу рами 4 від дії ексцентрика 23 зменшуватиметься відповідно до зниження Сонця над горизонтом. У другому випадку вхідна проточна вода під тиском подається гідролінією 35 через кран 36 у резервуар 34 відповідно до кількості випаруваної води у кип'ятильнику 1, рівень якої в ньому забезпечується поплавково-маятниковим механізмом 47. При цьому у будь-якому положенні і куті нахилу рами 4 з кип'ятильником 1 дзеркало води в ньому завжди займатиме горизонтальне, а маятник 48 з поплавком 53 - вертикальне положення. Останній клапаном 52 через дозуючий отвір між сідлом 51 буде перепускати кількість живильної води, що дорівнює випаруваній. Як і в першому випадку, утворена водяна пара із кип'ятильника 1 через кран 38 і гідролінію 39 надходитиме у теплообмінник 37, звідки утворений з неї конденсат через кран 40 і гідролінію 41 - у резервуар 8. При цьому податливість гнучких гідроліній 39, 55 забезпечить вільне переміщення геліодистилятора як при обертанні, так і при нахилах рами 4 протягом всього світлового дня. В нічний час дія годинникового механізму припиняється, а настроювання вранці рами 4 після сходу Сонця виконується вручну шляхом роз'єднання муфт 11, 26 і поворотом резервуара 8 у зворотному напрямку до положення, що забезпечує пряме попадання на скло 5 сонячних променів. Для безперебійної роботи геліодистилятора необхідно вручну, періодично маховичком 15, використовуючи рукоятку, заводити пружину годинникового механізму. Таким чином, поєднання взаємодії автоматичного пристрою добового обертання з годинниковим механізмом з коригуючими пристроями змінювання кута нахилу рами протягом доби і кожного півріччя дає можливість для будь-якої пори року реалізувати оптимальну орієнтацію рами зі склом для забезпечення прямого попадання на нього променів сонячної радіації. 7 Застосування запропонованого геліодистилятора, у порівнянні з відомим, дасть можливість: - підвищити ефективність знімання теплоти променів сонячної радіації за рахунок їх прямого попадання на скло, а від нього - на кип'ятильник води; 63143 8 - створити певні зручності, зменшити затрати праці і часу для обслуговуючого персоналу шляхом вилучення ручного слідкування рами скла за ходом Сонця; - зекономити електричну та інші види енергії і зменшити вартість дистильованої води. 9 Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 63143 Підписне 10 Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601