Устройство для регулирования температуры воздуха в теплице

йд АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ рович; Бубнов Владимир Михайлович РЕГУЛИРОВАНИЯв обпаса Сущктивности рабочего ходарционностии метап- темпераервуар -критическои др приводабаллоном Комитет Российской Федерации ао патентам и товарным знакам 1) 5020681/150901.928) 30.10.93 Бюл. Йя 39-408) Кремнев Валентин ПетМЬколаевич; Старых ВячеславУСТРОЙСТВО ДЛЯМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА В ТВЮИЦЕ17) Использование: в сельском хозяйствефи растениеводства защищенного грунтфтость изобретения: для повышения эффааботы устройства путем увеличенияедомого звена привода и снижения инеаействия, а также уменьшения габарчтоваоемкости устройство для регулированияфуры в теплице содержит жесткий ре6 плон с эапорно-заправочной арматурои,ниный сжиженным газом с высокойнмпературой конденсации, гидроципин4 Ьемного вытеснения, соединенный с(51) А 01 б 9 24 А 0109 14 0 91 К 5 14 0 05 0 23 02 посредством газовой магистрали через коленообразный участок а и патрубок разделителя рабочей жидкости в гидроцилиндре от газа Поршневая полость б гидроцилиндра заполненная рабочей жидкостью, связана с газовой магистралью, а штоковая полость в гидроцилиндра соединена через дроссельное отверстие г в крышке гидроцилиндра с атмосферофф Газовая полость д баллона сообщена с газовой магистралью. Гидроципиндр имеет основание для крепления его на неподвижной опоре, поршень с уппотнительным кольцом и направляющим штоком с проушиной для шарнирного соединения через шарнир с поворотным рычагом, установленным на оси и кинематически связанным с фрамугой Рычаг снабжен размещенным на одном плече бапансировочным грузом для динамического регулирования начального хода штока гидроцилиндра в зависимрсти от заданной начальной температуры воздуха в теплице. 2 з.л.ф - лы, 2 ил.чИзобретение относится к области эксплуатации парниковых и тепличных хозяйств, в частности к устройствам для регулирования температуры воздуха в теплице.Известно устройство для регулирования температуры окружающей среды, в частности в теплице, содержащее размещенный внутри герметичного сосуда, заполненного термочувствительным и эластичным наполнителями, шток, кинематически связанный с фрамугой 1. В этом устройстве в качестве термочувствительного наполнителя использованы полимеры, например капролон, а в качестве эластичного наполнителя - жидкость, ие реагирующая с полимерами, например машинное масло.Недостатком известного устройства является малая эффективность работы, вызванная незначительным рабочим ходом штока, что, в свою очередь, требуесусложнения промежуточной кинематической передачи в приводе фрамуги в условиях малых колебаний температуры в теплице,Кроме того, известное устройство обладает значительной инерционностью действия, вызванной наличием двухфазного рабочего тела в сосуде и, следовательно, наличием промежуточной ступени процесса передачи тепла, а именно - от жидкости (машинного масла)к полимеру (капрону).Известно также устройство для регулирования температуры воздуха в теплице, содержащее заполненный рабочим телом жесткий резервуар, связанный газовой магистралью с исполнительным приводом объемного вытеснения, кинематически связанным с фрамугой 2, В качестве рабочего тела использован воздух, а в качестве привода объемного вытеснения - эластичная гибкая оболочка.Недостатком известного устройства является также малая эффективность работы из-за незначительного рабочего хода ведомого звена привода, что является следствием весьма малой величины температурного коэффициента объемного расширения воздуха кэк газовой среды, а именно ар = 3.6510 Кв иэобарном термодинамическом процессе идеального газа, примерно соответствующем рабочему процессу устройства-прототипа и описываемым уравнением Гей-Люссака, а именно Ч-Чо 1+ а,д), где Ч - обьем газа при температуре т, Чо - объем той же массы газа при 0 С ач - температурный коэффициент объемного расширения газа.Для совершения приемлемого рабочего хода ведомого звена исполнительного при 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 вода резервуар в известном устройстве - прототипе должен иметь значительный обьем, что приводит к повышенным габаритам и металлоемкости.К прочим недостаткам устройства-прототипа следует отнести значительную инерционность действияобусловленную большим объемом воздуха в жестком резервуаре, участвующим как рабочее тело в теплопередаче и дополнительной работой по деформации (растяжению и развертыванию) гибкой эластичной оболочки в процессе расширения воздуха в жестком резервуаре, что приводит к незначительной скорости нарастания рабочего давления в гибкой эластичной оболочке в условиях малых колебаний температуры окружающей среды, т, е. градиент давления по темперабРтуре в данном процессе раздувания гибкой оболочки является весьма малой величиной.Цель изобретения - повышение эффективности работы устройства путем увеличения рабочего хода ведомого звена исполнительного привода и степени быстродействия в условиях малых колебаний температуры окружающей среды, а также уменьшение габаритов и металлоемкости устройства,Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для регулирования температуры воздуха в теплице, содержащем заполненный рабочим телом жесткий резервуар, связанный газовой магистралью с исполнительным приводом обьемного вытеснения, кинемэтически связанным с фрамугой, исполнительный привод объемного вытеснения выполнен в виде гидроцилиндра, поршневая полость которого, заполненная рабочей жидкостью, сообщена через разделитель рабочей жидкости от газа с указанной газовой магистралью, штоковая полость сообщена с атмосферой, а жесткий резервуар снабжен эапорно-заправочной арматурой и заполнен сжиженным газом с высокой критической температурой его конденсации, причем газовая полость жесткого резервуард через запорно-запрэвочную арматуру сообщена с газовой магистралью,Кроме того, разделитель рабочей жидкости от газа выполнен в виде коленообразно изогнутого участка газовой магистрали, в который последовательно встроен трубчатый патрубок.На фиг. 1 изображено устройство. общий вид; нэ фиг. 2 - диаграмма зависимости нарастания рабочего давления в приводе объемного вытеснения устройства в зависимости От роста температуры, кривая ли 2001555ния К (пунктирной линиейпоказана тв же зависимость для устройства-прототипа),Устройство содержит жесткий резервуар - баллон 1 с эапорно-заправочной арматурой 2, заполненный сжиженным газом 3 с высокой крит ической температурой его конденсации, например пропаном, гидроцилиндр 4 привода объемного вытеснения, соединенный с баллоном 1 газовой магистралю 5 с коленообразным участком а через встроенный последовательно в этот участок а трубчатый патрубок 6 разделителя рабочей жидкости 7 (масла) в гидроцилиндре от газа, Гидроцилиндр 4 имеет основание 8 для крепления его на неподвижной опоре 9, поршень 10 с уплотнительным кольцом 11 и направляющим штоком 12 с проушиной 13 для шарнирного соединения через шарнир 14 с поворотным рычагом 15, установленным на оси 16 и кинематически связанным с непоказанной на чертеже фрамугой, Рычаг 15 снабжен смонтированным на нем балансировочным грузом 17 для динамического регулирования начального хода штока 12 гидроцилиндра в зависимости от заданной начальной температуры регулирования воздуха в теплице. Поршневая полость б гидро- цилиндра 4, заполненная рабочей жидкостью, сообщена с газовой магистралью 5, а штоковая полость в гидроцилиндра 4 сообщена через дроссельное отверстие г в крышке гидроцилиндра с атмосферой. Газовая полость баллона 1 сообщена с газовой магистралью 5.Устройство работает следующим образом, Рабочий термодинамический процесс в баллоне 1 описывается уравнением Клапейрона - Клаэиуса, т, е. дифференциальным уравнением, устанавливающим связь между давлением Р и термодинами.еской температурой Т чистого вещества е состояниях, соответствующих фаэовбму переходу первого рода (е данном случае кипению), ибРимеющим вид - = - , где- удельнаяб Т ТЬЧтеплота фазового перехода,ЛЧ- изменение удельного объема при фазовом переходе, Согласно уравнению Клапейрона-Клэзиуса давление насыщенных паров Рнп сжиженного газа, находящихся в равновесии с жидкой фазой, зависит от температуры Т жидкости(сжиженного газа), находящейся в баллоне 1 и иллюстрируется графиком (кривая линия К) (фиг, 2). Поскольку баллон 1 не теплоизолировэн от окружающей среды, то температура жидкости сжиженного газа 3 в баллоне 1 будетсоответствовать температуре Ьс окружающей среды (воздуха в теплице),В некотором начальном положении при1 ос= 11(11 10 С) давление насыщеных пэ ров ,дкости Рнл=1(Р 1 = 6,3 этм е даном случае для пропана) через трубчатый пэтру бок б разделителя рабочей жидкости(масла)от газа и масло в поршнееоь, полости б гидроцилиндрэ 4 передается на поршень 10, который развивает при этом усилие Й=Р 1 Ел (где Ел - площадь поршня, Р 1 - давление 10 рабочей жидкости - масла в поршневой полости гидроцилиндрг), воспринимаемое через проушину 13 поворотным рычагом 15 кинемэтической связи с фрамугой, как начальнзя нагрузка на динамическую систему 15 (поворотный рычаг 15 кинематической связи с фрамугой и сама фрамуга), соответствующая температуре окружающей среды 1 ос-тъ За счет подборки величины массы бэлансировочного груза 17 или его располо жения относительно элементов динамической системы осуществляется механическое исходное равновесие динамической системы устройства при заданной начальной температуре окружающей среды. При 25 увеличении темперагуры окружающей среды и, следовательно, температуры жидкости (сжиженного газа 3) в баллоне 1 давление насыщенных паров Рпувеличивается, что приводит к повышению давления и пор шневой полости б гидроцилиндра 4, следовательно, к повышению усилия В, действующего на поршень 10 и перемещению его в гидроцилиндре 4 вместе со штоком 12 в новое. положение механического 35 равновесия, определяе;1 ое термодинамическими параметрами термодинамической системы насыщенный пар - жидкость. При перемещении поршня 10 происходит вытеснение воздуха из штоковой полости в гидро цилиндра в атмосферу, При этомпроисходит увеличение объема, занимаемого газом в полости д баллона 1 и в газовой магистрали 5 за счет вытеснения рабочей жидкости (масла) из трубчатого патрубка 6 45 разделителя рабочей жидкости от газа епоршневую полость б гидроцилиндра 4, что приводит к испарению необходимого количества жидкости (сжиженного гээа 3) в баллоне 1 для компенсации этого процесса 50 расширения газа е полости д баллона 1 всоответствии с новым состоянием термодинамического равновесия, Дальнейшее уве-.личение температуры окружающей среды тос до темпеРатУРы 1 ос(12 =40 С) пРиво дит к новому положению механическогоравновесия в динамической системе, определяемого другим развиваемым гидроцилиндром 4 усилием (соответствующим Рнп=Р 2: при этом Р 2 ф 14 этм для пропана1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА В ТЕПЛИЦЕ, содержащее резервуар рабочей среды, 40 сообщенный посредством газовои магистрали с приводом обьемного вытеснения, исполнительный элемент которого кинематически связан с вентиляционной фрамугой, отличающееся тем, что 45 исполнительный привод обьемного вытеснения выполнен в виде гидроцилиндра, поршневая полость которого заполнена рабочей жидкостью и сообщена через разделитель рабочей жидкости от аза с газо при данной температуре 12=40 С) и реакцией со стороны рычага 15 кинематической связи с фрамугой. Поршень 10 перемещаетСя далее до нового положения. Рычаг 15 повернется при этом на соответствующий угол нового состояния механического равновесия и приведет в действие фрамугу. открывающую проем в теплице для вентиляции последней, При этом происходит снижение температуры воздуха в теплице за счет процесса конвективного теплообмена с окружающей атмосферой, При снижении температуры окружающей среды (воздуха) в теплице давление насыщенных паров Рнп в баллоне 1 уменьшается в соответствии с зависимостью, приведенной на фиг, 2. Термодинамическая система насыщенный пар-жидкость в баллоне 1 приходит в новое равновесное состояние, при котором часть насыщенных паров в баллоне 1 конденсируется в жидкость, а обьем, занимаемый газом в полости д баллона 1 и газовой магистрали 5 уменьшается за счет вытеснения поршнем 10 гидроцилиндра рабочей жидкости 7 (масла) из его поршневой полости б в патрубок 6 разделителя рабочей жидкости от газа. Перемещение поршня 10 гидроцилиндра 4 (опускание его) происходит при этом вследствие нарушения состояния механического равновесия в динамической системе (рычаг 15 кинематической связи с фрамугой) и будет продолжаться далее до момента установления нового состояния механического равновеФормула изобретения 5 10 15 20 25 30 35 сия в динамической системе, определяемого реакцией рычага 15 кинематической связи с фрамугой. и новым усилием В, развиваемым гидроцилиндром 4, соответствующим новому давлению насыщенных паров Рнп сжиженного газа в баллоне 1, определяемому в свою очередь температурой сжиженного газа в баллоне 1 и, следовательно, температурой окружающей среды (воздуха) в теплице. Фрамуга при этом прикроет проем в теплице. При новом повышении температуры окружающей среды (воздуха) в теплице описанный выше процесс будет повторяться, Таким образом колебания температуры окружающей среды (воздуха) в теплице будут отслеживаться соответствующими перемещениями поршня 10 гидроцилиндра 4 и, следовательно, соответствующими разворотами рычага 15 кинематической связи с фрамугой. Вследствие наличия дроссельного отверстия г в крышке гидроцилиндра 4 облегчается перемещение поршня 10 в последнем за счет свободного вытеснения воздуха иэ штоковой полости в в атмосферу, и тем самым упрощается балансировка кинемэтической связи гидроцилиндра 4 с фрамугой и, соответственно, несколько снижается инерционность работы устройства,(56) Авторское свидетельство СССРМ 476458, кл. 0 01 К 5/14, 1972,Моделист-конструктор, 1991, М 1, с. 9. вой магистралью, а штоковая полость соединена с атмосферой, при этом нижняя часть резервуара рабочей среды заполнена сжиженным газом с высокой критической температурой конденсации.2, Устройство по п.1, отличающееся тем, что резервуар рабочей среды снабжен запорно-заправочной арматурой,3, Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что в качестве разделителя рабочей жидкости от газа использован коленообразный участок газовой магистрали, на выходе которого установлен гидравлический затвор.2001555 Рка алию. Щ флд р Ь 7 ЗЮ ФР 4 ЮфРиг. Л Тираж Подписное НПО "Поиск" Роспатента113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Заказ 3136 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 Составитель В.Кремнев Редактор Т,Павловская Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова