Геліоустановка для нагрівання рідини

Реферат: UA 81722 U UA 81722 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до пристроїв для перетворення сонячної енергії в теплову, зокрема для нагрівання рідини, використовуваної для комунальних і побутових потреб населення. Найбільш близькою до технічного рішення, що заявляється, є геліоустановка для нагрівання рідини [див. патент РФ на корисну модель № 95809 від 22.03.2010 p., опубл. 10.07.2010 p., МПК F24J 2/06], що містить геліопанель, яка складається з переднього і заднього металевих листів, з'єднаних між собою по периметру, та підвідний і відвідний штуцери. Передній й задній металеві листи виконані з маловуглецевої сталі товщиною 0,4-0,5 мм із цинковим покриттям 40-50 мкм і з'єднані між собою за допомогою контактно-шовного зварювання. Ця геліоустановка містить елементи, що обгороджують внутрішню порожнину, з алюмінію або нержавіючої сталі, а один з елементів, що обгороджує, виконаний із прозорого матеріалу. Елементи, що обгороджують, споряджені поперечними скріпленнями, закріпленими за допомогою зварювання. Штуцери розташовані на протилежних краях елементів, що обгороджують внутрішню порожнину, і також кріпляться за допомогою зварювання до одного з листів. Деформацію металевих листів з утворенням опуклих ділянок здійснюють за рахунок впливу тиском рідини. Відома геліоустановка для нагрівання рідини має недостатню надійність, що обумовлює низький ресурс її роботи, недостатню ефективність, її виготовлення пов'язане з високими трудовитратами і енерговитратами, що обумовлює її високу собівартість. Це пояснюється тим, що при виготовленні відомої геліоустановки основною операцією є зварювання. Цей процес супроводжується нагріванням металів, які зварюють, до температури плавлення (зварювання плавленням), або до температури розм'якшення (контактне зварювання, крапкове або шовне). У процесі зварювання вигорає цинкове покриття, що захищає метал від впливу зовнішнього середовища в складних метеорологічних умовах, зокрема в умовах підвищеної або змінної вологості. Крім того, цинкове покриття є катодним покриттям, у якому при місцевому ушкодженні у водному середовищі, що містить солі й кисень, починається електрохімічна корозія, яка приводить до досить швидкого місцевого руйнування основного металу. У результаті геліопанель починає кородувати не тільки зовні, але й зсередини. Геліопанель швидко стає непридатною. Для виготовлення такої геліопанелі при зварюванні витрачається велика кількість електроенергії й часу. У конструкції геліопанелі використаються такі дорогі метали, як алюміній і нержавіюча сталь. Всі ці фактори обумовлюють високу собівартість геліоустановки. Відома геліоустановка недостатньо ефективна, тому що в ній під впливом тиску рідини відбувається деформація металевих листів з утворенням опуклих ділянок, причому деформуються як передній, так і задній металеві листи геліопанелі, у результаті чого вона займає хитке положення й може зміщатися щодо поздовжньої осі. При цьому завжди сонячні промені попадають на одну сторону геліопанелі, а друга сторона в цей час перебуває в тіні, що створює опукла ділянка. Рідина, що протікає через геліопанель, нагрівається недостатньо інтенсивно, тому що нагріванню піддається не вся теплопоглинальна поверхня геліопанелі. Крім того, така геліоустановка небезпечна в експлуатації, тому що при перевищенні припустимого тиску рідини металевий лист може не витримати перенапруги й пошкодитися. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення геліоустановки для нагрівання рідини, у якій введення нових конструктивних елементів, нове виконання елементів, а також нові зв'язки між елементами дозволяють підвищити ресурс її роботи, підвищити ефективність її використання, знизити трудовитрати й енерговитрати на її виготовлення, що дозволить знизити її собівартість. Поставлена задача вирішується тим, що у відомій геліоустановці для нагрівання рідини, що містить геліопанель, яка містить передній і задній металеві листи, з'єднані між собою по периметру, підвідний і відвідний штуцери, згідно з корисною моделлю, вона додатково містить жорсткий каркас, металеві листи з'єднані між собою по периметру фальцьовим з'єднанням, у передньому й задньому листах симетрично виконані отвори із кроком 150-200 мм, у яких установлені болтові з'єднання, а геліопанель по периметру прикріплена до каркаса. Новим є також те, що штуцери виконані у вигляді пустотілих тіл обертання і споряджені фланцями, розташованими усередині геліопанелі, а між кожним фланцем і заднім або переднім листами геліопанелі знаходяться герметизуючі прокладки. Новим є й те, що жорсткий каркас виконаний із труби прямокутного профілю. Новим є й те, що геліопанель по периметру прикріплена до каркаса за допомогою гвинтів, зокрема, гвинтів-саморізів. Новим є й те, що тильна сторона жорсткого каркаса закрита металевим листом, закріпленим за допомогою гвинтів, зокрема гвинтів-саморізів. 1 UA 81722 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Новим є й те, що підвідний і відвідний штуцери закріплені і герметизовані за допомогою гайок, зокрема шестигранних гайок, під які підкладені плоскі циліндричні шайби, і розміщені на задньому або передньому металевих листах геліопанелі. Новим є й те, що передній лист геліопанелі на зовнішній поверхні має чорне світлопоглинальне покриття. Новим є й те, що передній лист геліопанелі на внутрішній поверхні має покриття з алюмінієвої фарби на силіконовій основі. Новим є й те, що задній лист геліопанелі на внутрішній поверхні має покриття з гумоподібної фарби, зокрема латексної фарби. Новим є й те, що задній лист геліопанелі на зовнішній поверхні має покриття з алюмінієвої фарби на силіконовій основі. Новим є й те, що металевий лист, закріплений на тильній стороні жорсткого каркаса, на внутрішній і зовнішній поверхнях має покриття з алюмінієвої фарби на силіконовій основі. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак і технічним результатом, що досягається, полягає в наступному. За рахунок того, що в геліоустановці для нагрівання рідини: - додатково міститься каркас, - металеві листі з'єднані між собою по периметру фальцьовим з'єднанням, - у передньому й задньому листах симетрично виконані отвори із кроком 150-200 мм, у яких установлені болтові з'єднання, - геліопанель по периметру прикріплена до жорсткого каркаса, у сукупності з відомими ознаками технічного рішення, що заявляється, забезпечується підвищення ресурсу її роботи, підвищення ефективності її використання, зниження трудовитрат і енерговитрат на її виготовлення, що дозволяє знизити її собівартість. Пояснюється це таким чином. За рахунок того, що геліоустановка для нагрівання рідини додатково містить жорсткий каркас, що попереджає непередбачену деформацію геліопанелі під дією гідростатичних навантажень, забезпечується монтажна жорсткість і можливість закріпити геліопанель в оптимальному положенні відносно Сонця. Експериментально встановлено, що у випадку, коли в передньому й задньому листах геліопанелі симетрично виконані отвори із кроком 150-200 мм, у яких установлені болтові з'єднання, геліопанель під впливом гідростатичних навантажень (тиску рідини) деформується в припустимих межах. Виконувати крок менше 150 мм нераціонально, тому що буде збільшуватися кількість болтових з'єднань, а результат суттєво не покращиться. При кроці більше 200 мм буде спостерігатися деформація вище припустимих меж. Кожне болтове з'єднання містить болт із голівкою і гвинтовою нарізкою, гайку й шайби, розміщені під голівкою болта і під гайкою. Вони забезпечують герметичність геліопанелі і установлені так, що не дозволяють металевим листам деформуватися більше припустимих меж. Заднім металевим листом геліопанель щільно прилягає до каркаса, а вся поверхня переднього металевого листа нагрівається сонячними променями. Задній і передній листи геліопанелі з'єднані між собою по периметру фальцьовим з'єднанням. Це надійне з'єднання, яке являє собою з'єднання листів сталі у вигляді щільної стоячої або лежачої складки із двох спільно загнутих крайок листів і забезпечує герметичність геліопанелі. Фальцьове з'єднання виконується фальцюванням без термічного пошкодження покриття металу. При цьому суттєво знижуються трудовитрати і енерговитрати на виготовлення панелі, тому що не використовується зварювання. Технічний результат досягається також і за рахунок того, що жорсткий каркас виконаний із труби прямокутного профілю, тильна сторона каркаса закрита металевим листом, закріпленим на рамі за допомогою гвинтів, зокрема гвинтів-саморізів, геліопанель по периметру прикріплена до каркаса за допомогою гвинтів, зокрема гвинтів-саморізів. На жорсткий каркас, виконаний із труби прямокутного профілю, зручно встановлювати плоску геліопанель, що надійно кріпиться до нього за допомогою гвинтів, зокрема гвинтів-саморізів. Також надійно до каркаса з тильної сторони кріпиться металевий лист, що перешкоджає розсіюванню тепла від геліопанелі. За рахунок того, що підвідний і відвідний штуцери закріплені і герметизовані за допомогою гайок, зокрема шестигранних гайок, під якими підкладені плоскі циліндричні шайби, і розміщені на задньому або передньому металевих листах геліопанелі, забезпечується гідравлічна щільність з'єднання і можливість приєднання гідравлічних комунікацій або з фронтальної, або з тильної сторони для підведення або відведення теплоносія. Технічний результат досягається також за рахунок того, що передній лист геліопанелі на зовнішній поверхні має чорне світлопоглинаюче покриття, передній лист геліопанелі на внутрішній поверхні має покриття з алюмінієвої фарби на силіконовій основі, задній лист геліопанелі на внутрішній поверхні має покриття з гумоподібної фарби, зокрема латексної 2 UA 81722 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 фарби, задній лист геліопанелі на зовнішній поверхні має покриття з алюмінієвої фарби на силіконовій основі, а металевий лист, закріплений на тильній стороні каркаса, на внутрішній і зовнішній поверхнях має покриття з алюмінієвої фарби на силіконовій основі. Це сприяє підвищенню ресурсу роботи геліоустановки, тому що всі поверхні захищені від впливу зовнішнього середовища. Метал не піддається корозії і геліоустановка надійно працює протягом тривалого часу. Крім того, завдяки покриттям суттєво знижуються теплові втрати геліоустановки, що обумовлює підвищення ефективності її використання. Чорне світлопоглинаюче покриття на зовнішній поверхні переднього листа геліопанелі ще й підвищує інтенсивність теплопоглинання геліопанелі. Покриття з гумоподібної фарби, зокрема, латексної фарби, нанесене на внутрішню поверхню заднього листа геліопанелі, забезпечує додаткову герметизацію фальцьового з'єднання. Покриття з алюмінієвої фарби на силіконовій основі, нанесене на зовнішню поверхню заднього листа геліопанелі, забезпечує зменшення випромінюючої здатності поверхні. Покриття з алюмінієвої фарби на силіконовій основі, нанесене на внутрішню й зовнішню поверхні металевого листа, закріпленого на тильній стороні жорсткого каркаса, забезпечує збільшення відбивної здатності внутрішньої поверхні й знижує випромінюючу здатність зовнішньої поверхні. Вартість покриттів значно нижче вартості використовуваних у геліоустановці, відомої із найближчого аналога, дорогих металів, таких як алюміній і нержавіюча сталь, з яких виготовляють елементи, що огороджують внутрішню порожнину, а ефективність їх значно вище. Таким чином, пропоноване технічне рішення дозволяє підвищити ресурс роботи геліоустановки, підвищити енергетичну ефективність її використання, знизити технологічні трудо- і енерговитрати при її виготовленні, що дозволить суттєво знизити її собівартість і строки окупності. Технічне рішення, що заявляється, пояснюється кресленнями, де на фіг. 1 наведений загальний вид, вид спереду; на фіг. 2 - загальний вид, вид збоку; на фіг. 3 - загальний вид, вид ззаду; на фіг. 4 - приклад розміщення штуцера; на фіг. 5 - підвідний (відвідний) штуцер (розріз), на фіг. 6 - болтове з'єднання (розріз). Геліоустановка для нагрівання рідини містить геліопанель 1, що складається з переднього металевого листа 2 і заднього металевого листа 3. Передній металевий лист 2 і задній металевий лист 3 з'єднані між собою по периметру фальцьовим з'єднанням 4. Геліопанель 1 по периметру прикріплена до жорсткого каркаса 5, виконаного із труби прямокутного профілю. У передньому металевому листі 2 і задньому металевому листі 3 симетрично виконані отвори 6 з кроком 150-200 мм. В отворах 6 установлені болтові з'єднання 7. На передньому металевому листі 2 або на задньому металевому листі 3 розміщені підвідний штуцер 8 і відвідний штуцер 9. Підвідний штуцер 8 і відвідний штуцер 9 виконані у вигляді пустотілих тіл обертання й споряджені фланцями 10, розташованими усередині геліопанелі 1. Між кожним фланцем 10 і заднім або переднім листами 2, 3 знаходяться герметизуючі прокладки 11. Підвідний штуцер 8 і відвідний штуцер 9 закріплені і герметизовані за допомогою гайок 12, зокрема шестигранних гайок, під якими розміщені плоскі циліндричні шайби 13. Геліопанель 1 по периметру прикріплена до жорсткого каркаса 5 за допомогою гвинтів 14, зокрема гвинтів-саморізів. Тильна сторона твердого каркаса 5 закрита металевим листом 15, закріпленим на рамі за допомогою гвинтів 16, зокрема гвинтів-саморізів. На зовнішню поверхню переднього листа 2 геліопанелі 1 нанесене чорне світлопоглинаюче покриття 17. На внутрішню поверхню переднього листа 2 геліопанелі 1 нанесене покриття 18 з алюмінієвої фарби на силіконовій основі. На внутрішню поверхню заднього листа 3 геліопанелі 1 нанесене покриття 19 з гумоподібної фарби, зокрема латексної фарби. На зовнішню поверхню заднього листа 3 геліопанелі 1 нанесене покриття 20 з алюмінієвої фарби на силіконовій основі. На внутрішню і зовнішню поверхні металевого листа 15, закріпленого на тильній стороні жорсткого каркаса 5, на внутрішній і зовнішній поверхнях нанесене покриття 21 з алюмінієвої фарби на силіконовій основі. Болтові з'єднання 7 містять болти (гвинти) 22, плоскі шайби 23, шестигранні гайки 24. Геліоустановка для нагрівання рідини працює таким чином. Геліопанель 1, що складається з переднього металевого листа 2 і заднього металевого листа 3, з'єднаних між собою по периметру фальцьовим з'єднанням 4, закріплюють за допомогою гвинтів 14, зокрема гвинтів-саморізів, на твердому каркасі 5, виконаному із труби прямокутного профілю, тильна сторона якого закрита металевим листом 15, прикріпленим за допомогою гвинтів 16, зокрема гвинтів-саморізів. У передньому металевому листі 2 і задньому металевому листі 3 попередньо симетрично виконані отвори 6 з кроком 150-200 мм, у яких установлені болтові з'єднання 7, що складаються з болтів (гвинтів) 22, плоских шайб 23, шестигранних гайок 24. На зовнішню поверхню переднього листа 2 геліопанелі 1 попередньо нанесене чорне світлопоглинаюче покриття 17. На внутрішню поверхню переднього листа 2 3 UA 81722 U 5 10 15 20 геліопанелі 1 попередньо нанесене покриття 18 з алюмінієвої фарби на силіконовій основі. На внутрішню поверхню заднього листа 3 геліопанелі 1 попередньо нанесене покриття 19 з гумоподібної фарби, зокрема латексної фарби. На зовнішню поверхню заднього листа 3 геліопанелі 1 попередньо нанесене покриття 20 з алюмінієвої фарби на силіконовій основі. На тильній стороні твердого каркаса 5 закріплюють металевий лист 15, на внутрішню й зовнішню поверхні якого попередньо нанесене покриття 21 з алюмінієвої фарби на силіконовій основі. Геліопанель 1 орієнтують щодо Сонця таким чином, щоб на металевий лист 2 максимально попадали сонячні промені. У порожнину геліопанелі 1 через підвідний штуцер 8, розміщений на передньому металевому листі 2 або на задньому металевому листі 3, виконаний у вигляді пустотілого тіла обертання й споряджений фланцем 10, подають рідину, наприклад воду, антифриз, зокрема етиленгліколь, пропіленгліколь, гліцерин, одноатомний спирт, та таке інше. Фланець 10 розташовують усередині геліопанелі 1 і попередньо герметизують за допомогою прокладки 11 і гайки 12, під якою розміщена плоска циліндрична шайба 13. Передній металевий лист 2, що має чорне світлопоглинаюче покриття 17 і практично плоску поверхню, швидко нагрівається під впливом сонячних променів і передає теплову енергію воді, нагріваючи її. Нагріту рідину подають споживачеві через відвідний штуцер 9, розміщений на передньому металевому листі 2 або на задньому металевому листі 3, виконаний у вигляді пустотілого тіла обертання і споряджений фланцем 10. Технічне рішення, що заявляється, забезпечує високий ресурс роботи геліоустановки, підвищує енергетичну ефективність її використання, знижує технологічні трудо- і енерговитрати при її виготовленні, що дозволяє суттєво знизити її собівартість і строки окупності. Геліоустановка для нагрівання рідини, що заявляється, може бути виготовлена на відомому устаткуванні і з використанням відомих матеріалів і засобів, що підтверджує її промислову придатність. 25 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 45 50 55 60 1. Геліоустановка для нагрівання рідини, що містить геліопанель, яка складається з переднього і заднього металевих листів, з'єднаних між собою по периметру, підвідний і відвідний штуцери, яка відрізняється тим, що вона додатково містить жорсткий каркас, металеві листи з'єднані між собою по периметру фальцьовим з'єднанням, у передньому й задньому листах симетрично виконані отвори із кроком 150-200 мм, у яких установлені болтові з'єднання, а геліопанель по периметру прикріплена до каркаса. 2. Геліоустановка для нагрівання рідини за п. 1, яка відрізняється тим, що штуцери виконані у вигляді пустотілих тіл обертання і споряджені фланцями, розташованими усередині геліопанелі, а між кожним фланцем і заднім або переднім листами геліопанелі знаходяться герметизуючі прокладки. 3. Геліоустановка для нагрівання рідини за п. 1, яка відрізняється тим, що жорсткий каркас виконаний із труби прямокутного профілю. 4. Геліоустановка для нагрівання рідини за п. 1, яка відрізняється тим, що геліопанель по периметру прикріплена до каркаса за допомогою гвинтів, зокрема, гвинтів-саморізів. 5. Геліоустановка для нагрівання рідини за п. 1, яка відрізняється тим, що тильна сторона жорсткого каркаса закрита металевим листом, закріпленим за допомогою гвинтів, зокрема гвинтів-саморізів. 6. Геліоустановка для нагрівання рідини за п. 1, яка відрізняється тим, що підвідний і відвідний штуцери закріплені і герметизовані за допомогою гайок, зокрема шестигранних гайок, під які підкладені плоскі циліндричні шайби, і розміщені на задньому або передньому металевих листах геліопанелі. 7. Геліоустановка для нагрівання рідини за п. 1, яка відрізняється тим, що передній лист геліопанелі на зовнішній поверхні має чорне світлопоглинальне покриття. 8. Геліоустановка для нагрівання рідини за п. 1, яка відрізняється тим, що передній лист геліопанелі на внутрішній поверхні має покриття з алюмінієвої фарби на силіконовій основі. 9. Геліоустановка для нагрівання рідини за п. 1, яка відрізняється тим, що задній лист геліопанелі на внутрішній поверхні має покриття з гумоподібної фарби, зокрема латексної фарби. 10. Геліоустановка для нагрівання рідини за п. 1, яка відрізняється тим, що задній лист геліопанелі на зовнішній поверхні має покриття з алюмінієвої фарби на силіконовій основі. 11. Геліоустановка для нагрівання рідини за п. 1, яка відрізняється тим, що металевий лист, закріплений на тильній стороні жорсткого каркаса, на внутрішній і зовнішній поверхнях має покриття з алюмінієвої фарби на силіконовій основі. 4 UA 81722 U 5 UA 81722 U Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 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 6