СОЛНЕЧНАЯ ВОСКОТОПКА С КОНЦЕНТРАТОРОМ Российский патент 2013 года по МПК A01K59/06 

Применение: в сельском хозяйстве, в частности в пчеловодстве.

Сущность изобретения: представляет симметрично расположенные относительно вертикальной плоскости две половины параболоцилиндрических отражателей, фокальными плоскостями которых являются плоскости солнечной воскотопки, представляющей герметичную металлическую емкость с сотовыми рамками.

Технический результат: достигается эффективный нагрев растапливаемой восковой массы концентрированным солнечным излучением при тепловой изоляции нагреваемой массы, изолированной прозрачным теплоизолятором и размещением плоскостей солнечной воскотопки в фокальных областях зеркальных отражателей.

Известная концентраторная солнечная воскотопка, патент РФ №72603, представляет сложную конструкцию с применением также сложного в изготовлении прозрачного теплоизолятора.

Патент РФ №2338128 представляет конструктивно сложную технологию изготовления. Концентратор солнечного излучения патента представлен в виде осесимметричного кольцеобразного тороидального зеркального отражателя.

В предлагаемом устройстве эти недостатки устранены. Отражающими поверхностями концентратора являются две половины параболоцилиндрических зеркальных отражателей, расположенных симметрично относительно вертикальной плоскости, а фокальные плоскости их совмещены с боковьми плоскостями и дном солнечной воскотопки - приемника энергии солнечного излучения. Такая конструкция обладает большим коэффициентом концентрации солнечного излучения на дно и боковые поверхности солнечной воскотопки.

На Фиг.1 показано: 1 - металлический корпус солнечной воскотопки покрыт черной краской для исключения возможности отражения концентрированного солнечного излучения, размеры корпуса - 1000*1000*1000 мм. В такой корпус, разделенный внутри на две горизонтальные половины, свободно вмещается 160 сотовых рамок размером 450*300 мм. Снаружи корпус покрыт прозрачным вакуумированным стеклопакетом 2 для теплоизоляции от окружающих воздушных потоков. Вакуумированный стеклопакет толщиной 6,5 мм с вакуумом 10^-3 - 10^-4 мм рт.ст. создает теплоизоляцию при нагревании герметичного объема восковой массы от окружающей воздушной массы.

Концентратор солнечного излучения состоит из симметрично расположенных относительно вертикальной плоскости двух половин параболоцилиндрических зеркальных отражателей 3 и 5, 4 и 6. Применением симметрично расположенных относительно вертикальной плоскости параболоцилиндрических зеркальных поверхностей увеличивают площадь отражения солнечного излучения с повышением коэффициента использования солнечного излучения. Параболоцилиндрические отражатели 3 и 4 имеют фокальные горизонтальные плоскости f₁ и f₂, представляющие поверхность плоскости дна солнечной воскотопки. Параболоцилиндрические отражатели 5 и 6 имеют фокальные вертикальные плоскости F₁ и F₂, представляющие поверхность плоскостей боковых стенок солнечной воскотопки. Таким образом, поверхности дна и боковых стенок солнечной воскотопки - приемника солнечного излучения расположены в фокальных плоскостях параболоцилиндрических отражателей солнечного излучения. Такая конструкция позволяет увеличить коэффициент использования отражения солнечного излучения. На потолочную поверхность солнечной воскотопки попадают прямые солнечные лучи. Внутри концентратора стрелками показан ход отражающей лучей Л₁ и Л₂. Описанная конструкция обеспечивает эффективный нагрев. После загрузки сотовыми рамками в корпус солнечной воскотопки наливают воду. Уровень воды в корпусе (Фиг.2) устанавливается на уровне отверстия 8 для слива растопленного воска (отводящая трубка с пробкой на конце для герметизации на чертеже не показана), такой конструктивной герметичностью устройства энергию солнечного излучения полностью преобразуют в тепловую энергию в замкнутом объеме солнечной воскотопки. 9 - горизонтальные сетчатые перегородки для фильтрации растопленного воскового мусора. 7 - сотовые рамки.

В полдень в средней полосе России при апертурном угле 70 градусов принимаемая мощность солнечного излучения (Фиг.1) будет равна:

Площадь нагрева теплоприемника S_нагр. для солнечной воскотопки с концентратором будет составлять

S_нагр.=2S_бок+S_дн,

где S_бок - боковая площадь;

S_дн - площадь дна.

Отражающая площадь поверхности концентратора

S_конц.=2(S_L+S₁),

где S_L - площадь одной половины большего параболоцилиндрического отражателя;

S₁ - площадь одной половины малого параболоцилиндрического отражателя.

Коэффициент концентрации солнечного излучения

K=S_конц/S_нагр

Исходящая тепловая мощность от концентраторов

P_т.=E_с*η_опт*S_конц.,

где Eс - средняя мощность солнечного излучения на один кв. метр земли;

η_опт. - коэффициент использования солнечного излучения, равный 0,7.

Принимаемая мощность приемником с учетом коэффициента концентратора

P_пр.=E_с*η_опт*S_конц*К+E_с*η_опт*S_потол

где S_потол - потолочная площадь.

Пиковая тепловая мощность солнечной воскотопки с концентратором составит 12,6 кВт.

Предлагаемая солнечная воскотопка с концентратором предназначена для применения на пчеловодных фермах. Также она с мелкими изменениями может быть использована в полевых условиях для температурной обработки сельскохозяйственных продуктов и предметов разного назначения.

Патентные исследования и анализ заявляемого устройства позволяют сделать вывод, что приведенная в формуле совокупность существенных признаков не известна в сельском хозяйстве, в частности в пчеловодстве. Следовательно, заявленное изобретение соответствует критерию «новизна».

Изобретение относится к пчеловодству. Предложенная воскотопка содержит металлический корпус 1 для сотовых рамок, покрытый черной краской для поглощения солнечного излучения и вакуумированным стеклопакетом 2 для теплоизоляции, две половины параболоцилиндрических отражателей 3-6, расположенные симметрично относительно вертикальной плоскости, для увеличения площади отражения солнечного излучения и увеличения коэффициента его использования. Фокальные плоскости f₁ и f₂, F₁ и F₂ параболоцилиндрических отражателей 3-6 совмещены с плоскостями солнечной воскотопки. Изобретение обеспечивает повышение концентрации солнечного излучения на дно и боковые поверхности воскотопки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Солнечная воскотопка с концентратором, представляющая собой устройство с металлическим корпусом для сотовых рамок, покрытым черной краской для поглощения солнечного излучения, снаружи покрытым вакуумированным стеклопакетом для теплоизоляции, включающая симметрично расположенные относительно вертикальной плоскости две половины параболоцилиндрических отражателей для увеличения площади отражения солнечного излучения и увеличения коэффициента его использования, отличающаяся тем, что фокальные плоскости параболоцилиндрических отражателей совмещены с плоскостями солнечной воскотопки.

2. Солнечная воскотопка по п.1, отличающаяся тем, что корпус солнечной воскотопки разделен горизонтальными сетчатыми перегородками для фильтрации растопленного воскового мусора.