Солнечное устройство для обработки жидкости Советский патент 1990 года по МПК B01F7/18 F03G7/06 

Изобретение относится к химическому и пищевому машиностроению и может быть использовано для перемешивания содержащейся внутри резервуара жидкости за счет использования солнечной эн.;;ргии.

Целью изобретения является расширение сферы применения за счет увеличения расстояния транспортирования рабочего элемента.

На фиг.1 показано устройство, вид сбоку; на фиг,2 - то же, вид сверху; на фиг.З - авторегулятор, поперечный разрез; на фиг.4 - устройство, вид спереди; на фиг,5 - узел I на фиг.4.

Солнечное устройство для обработки жидкости содержит установленный между опорами 1 и 2 внутри заполненного теплоносителем резервуара 3 рабочий элемент (РЭ) 4 в виде струны из материала с термомеханической памятью формы (ТПФ), причем память выражается в уменьшении длины при нагреве и удлинении при охлаждении. Верхняя часть резервуара 3, нагреваемая солнцем, - зона 5 нагрева, а нижняя - зона 6 охлаждения. Опора 1 снабжена втулкой 7 и посредством роликов 8 установлена на расположенной между крышей 9 и дном 10 резервуара 3 винтообразной штанге 11, причем крайнему верхнему положению РЭ 4 соответствует нахождение его с южной стороны, а нижнему - с северной. Втулка 7 пружиной 12 соединена с расположенной внутри нее штангой 13 регенератора 14, выполненного в виде двух щек 15, соединенных штангой с пятами 16 и 17, причем щеки 15 прижаты одна к другой покрывающими их изнутри упругоэластичными прокладками 18, например поролоновыми, покрытыми по торцам гидроизоляционной, например резиновой, пленкой 19. Опора 1 шарнирно соединена с полым штоком 20 авторегулятора 21, концентрично установленным внутри снабженной упругоэластич- ным сильфоном 22 и шарнирно закрепленной на опоре 1 гильзы 23. Шток 20 соединен с дном 10 посредством спиралевидного эластичного шланга 24 и вместе с последним, сильфоном 22 и гильзой 23 образует замкнутый объем, заполненный гидравлической жидкостью. Опора 2, малое плечо которой имеет форму лекала, а большое соединено с гильзой 23 под острым углом вместе с сильфоном 22, стремящимся занять без внешней нагрузки минимальный объем, образуют средство (СЭЗ) эффективного за- гружения 25. На oriope закреплен снабженный лопастями 26 диск 27 из материала с ТПФ (память выражается в повороте лопастей вокруг соответствующих радиальных осей).

Солнечное устройство дл обработки жидких сред работает следующим образом.

При разогреве верхних слоев заполняющей резервуар 3 жидкости лопасти 26 поворачиваются, а РЭ 4 укорачивается, это укорочение и падение внутреннего давления вызывает удлинение и растяжение сильфона 22, полость которого на протяжеНИИ рабочего хода РЭ 4 гидроизолирована от шланга 24 штоком 20 и гильзой 23. По окончании рабочего хода РЭ 4 конец полого штока 20 выходит за пределы отверстия гильзы 23, чему соответствует начало сообщения полостей сильфона 22 и шланга 24. Это вызывает снижение давления в шланге 24 за счет компенсационной перекачки гидравлической жидкости из шланга 24 в силь- фон 22. Шланг 24 становится эластичным и

перестает служить опорой устройства, что ведет к опусканию последнего с одновременным вращением вокруг штанги 11. При этом диск 2 премешивает содержимое резервуара 3 лопастями 26, а РЭ 4 теплоизолируется от жидкости резервуара 3, оказавшись под действием пружины 12 между щеками 15 регенератора 14, РЭ 4 частично охлаждаетс я в результате теплообмена с пленкой 19, охлажденной РЭ 4 при

предыдущем его подъеме. В крайнем нижнем положении РЭ 4 винтообразная штанга 11 обеспечивает нахождение РЭ 4 с северной стороны. При взаимодействии пяты 17 с дном 10 регенератор 14 поднимается относительно РЭ 4, открывая доступ к последнему непрогретых слоев жидкости зоны 6. Охлаждение диска 27 вызывает поворот его лопастей 26. Вследствие охлаждения РЭ 4 удлиняется. Сильфон 22 гидроизолируется

от шланга 24 штоком 20 и гилъзой 23, вызванное дальнейшим удлинением РЭ 4 укорочение сильфона 22 сопровождается растяжением его стенок за счет повышения внутреннего давления. По окончании холостого хода РЭ 4 отверстия штока 20 и гильзы 23 совпадают и гидравлическая жидкость из сильфона 22 поступает в шланг 24, приобретающий при этом вид спущенной пружины. Находящийся под давлением шланг 24 поднимает вращающееся вокруг штанги 11 устройство. Диск 27 перемешивает содержимое резервуара 3 противодействующими его движению лопастями 26, а РЭ 4 теплоизолируется от жидкости резервуара

3, оказавшись под действием пружины 12 между щеками 15, РЭ 4 частично нагревается в результате теплообмена с пленкой 19., нагретой РЭ 4 при предыдущем опускании последнего. В крайнем верхнем положении винтообразная штанга 11 обеспечивает нахождение РЭ 4 с южной стороны. При взаимодействии пяты 16 с крышей 9 регенератор 14 опускается относительно РЭ 4 открывая доступ к последнему нагретой солнцем жидкости резервуара 3. Далее цикл повторяется.

Солнечное перемешивающее устройство является малоинерционной конструкцией,предназначеннойдля перемешивания содержимого крупных резервуаров, а так как носители ТПФ, например никелид титана, обладают высокой химической инертностью, то оно может быть использовано в химической и пищевой промышленности.

Конструкция авторегулятора проста и обеспечивает возможность бесперебойного транспортирования устройства внутри резервуаров различных габаритов.

Диск 27 и лопасти 26 выполняют одновременно функции перемешивающего органа и антигравитационного теплового лифта передающего тепловую энергию из верхних нагретых слоев жидкости в нижние путем регенеративного поглощения наверху материалом с ТПФ скрытой теплоты сдвигового фазового превращения и регенеративного выделения им скрытой теплоты в нижней части резервуара 3. Так как диск 27 с лопастями 26 не выполняет роли высокоэффективного двигателя, то для его изготовления могут быть использованы дешевые сплавы с ШФ, например, на основе меди, цинка и алюминия.

Высокую надежность и легкость РЭ 4 обеспечивает изготовление его из высокоэффективных сплавов, например из никели- да титана. Снижение массы а следовательно, и стоимости достигается в результате использования РЭ и СЭЗ причем первый обеспечивает уменьшение продолжительности нагрева (охлаждения) РЭ 4 за счет предварительного нагрева (охлаждения) РЭ 4 внутри регенератора 14, а второй- достижение устройством наивысшего КПД т.е. воспроизведение близких к изотермическим условий рабочего и холостого хода когда деформации РЭ целиком происходят соответственно при максимальной темпераJ

40 чь 50

иа4й е

яйт

туре жидкости у крыши и при минимальной температуре жидкости у дна резервуара. Формула изобретения Солнечное устройство для обработки 5 жидкости, содержащее по крайней мере один установленный между подвижной и неподвижной опорами внутри заполненного теплоносителем и разделенного на зоны нагрева и охлаждения резервуара рабочий 10 элемент в виде струны из материала, обладающего термомеханической памятью фор- мы, авторегулятор периодических процессов реверсивного перемещения рабочего элемента относительно различных 15 температурных зон, регенератор в виде емкости со шлюзованными перегородками, снабженное рычагом средство эффективного загружения рабочего элемента и средство отбора мощности, отличающееся 20 тем, что, с целью расширения сферы применения путем увеличения расстояния транспортирования рабочего элемента, авторегулятор выполнен в виде концентрич- но установленных друг в друге упруго эла- 5 стичного сильфона, гильзы с отверстием и полого штока с отверстием, последний шар- нирно закреплен на неподвижной опоре и посредством эластичного шланга соединен с дном резервуара так, что сильфон. гильза 0 шток и шланг образуют одну заполненную гидравлической жидкостью герметичную полость, гильза шарнирно закреплена под периодически изменяющимся острым углом на большом плече подвижной опоры, малое J5 плечо которой имеет вид лекала и соединено с рабочим элементом, неподвижная опо- раустановленапосредством

направляющих роликов на расположенной между крышей и дном резервуара винтооб- 40 разной штанге, регенератор, установленный посредством штанги во втулке неподвижной опоры, снабжен пружиной и двумя пятами периодического упора соот- ветственно в крышку и дно резервуара ь средство отбора мощности выполнено в виде закрепленного на неподвижной опоре и снабженного лопастями диска из материала, обладающего термомеханической памятью формы. 0

21

Изобретение относится к химическому и пищевому машиностроению и может быть использовано для перемешивания жидкостей внутри резервуаров за счет использования солнечной энергии, оно обеспечивает расширение сферы применения устройства. Устройство содержит вертикально установленную внутри резервуара спиралевидную штангу 11, по которой посредством роликов 8 периодически вверх и вниз перемещается опора 1 с установленными на ней прямолинейным рабочим элементом 4 и диском 27 с лопастями из материалов, обладающих термомеханической памятью формы, а также регенератором 14, средством эффективного загружения 25 и авторегулятором 21. Подъем (опускание) устройства осуществляется при охлаждении (нагреве) элемента 4 в зоне 6 (5) за счет соответствующего повышения (понижения) давления в закрепленном на дне 10 шланге 24 и сильфоне 22. Новыми в устройстве являются конструкции авторегулятора 21, средства эффективного загружения 25 и диска 27 с лопастями из материала, обладающего термомеханической памятью формы. 5 ил.

Физ.г

/4 15 1416

24Фиг. 4

11

П

Фие.5