Шарообразный воздушный температурный саморегулируемый клапан для обогрева грунта под почвой Девяткина В.Д.
DEVYATKIN BALL-SHAPED AIR TEMPERATURE SELF-REGULATING VALVE FOR SOIL HEATING UNDER BEDROCK SOILS

Изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано для нагрева грунта под почвой при тепловой мелиорации полей.
Известен «Скворечник для дождевых червей» описанный в патенте №2679036, включающий, всасывающий патрубок с нагревательной камерой.
Недостатком устройства является то, что регулирование поступления теплого воздуха под землю производится вручную.
Устройств позволяющих в зависимости от температуры в нагревательной камере и от температуры в обогреваемом грунте регулировать поступление воздуха в теплообменный подземный трубопровод, не выявлено.
Задачей изобретения является создание устройства позволяющего автоматически регулировать поступление во всасывающий патрубок теплообменного подземного трубопровода, воздуха с температурой превышающей температуру обогреваемого грунта, в результате чего накапливается тепло в почве, т.е. повышается среднегодовая температура грунта.
Техническим результатом изобретения является новое свойство - это возможность использования солнечного излучения для накопительного обогрева грунта под почвой на полях.
Достижение заявленного технического результата и, как следствие, решение поставленной задачи достигается тем, что в нагревательной камере на всасывающий воздух входной патрубок устанавливается неподвижная крышка с отверстиями, а на нее плоский подвижный диск в котором изготовлены отверстия, совпадающие в определенном положении с отверстиями неподвижной крышки. Плоский подвижный диск приводится в действие воздухом, находящимся в упругой герметичной емкости сжимающейся или выпрямляющейся в зависимости от температуры воздуха, находящегося в нагревательной камере. Предварительная регулировка момента совмещения отверстий (открытия клапана) производится путем увеличения или уменьшения давления в герметичной емкости, а также перемещения груза по рычагу и уменьшения или увеличения насыпного веса груза. В рабочем состоянии открытие и закрытие клапана происходит путем увеличения или уменьшения давления в изменяющем свои размеры упоре, который через шланги соединен с датчиком температуры, имеющим внутри упругую мембрану, движущуюся при помощи биметаллической пластины, реагирующей на температуру обогреваемого грунта под почвой.
Такое конструктивное решение позволяет автоматически открывать клапан при температуре воздуха в нагревательной камере, превышающей температуру грунта и закрывать клапан при температуре воздуха ниже температуры грунта.
На фиг. 1 представлена схема устройства; на фиг. 2 - схема работы датчика управляющего работой клапана.
Устройство располагается в камере нагрева воздуха солнцем и состоит из подземного теплообменного трубопровода с всасывающим воздух входным патрубком 1, в который устанавливается неподвижная крышка 2 с отверстиями 3, а на нее плоский подвижный диск 4 в котором изготовлены отверстия 5, совпадающие в определенном положении с отверстиями 3 неподвижной крышки 2. Плоский подвижный диск 4 приводится в действие воздухом, находящимся в упругой герметичной емкости 6 сжимающейся или выпрямляющейся в зависимости от температуры воздуха в камере нагрева. Регулировка момента совмещения отверстий 3 и 5 (открытия клапана) производится тремя способами: при помощи увеличения или уменьшения давления в герметичной емкости 6, перемещения насыпного груза 7 по рычагу 8 или уменьшения или увеличения веса насыпного груза 7. Упругая герметичная емкость 6 отталкивается от упора 9, имеющего упругие растягивающиеся (например, гофрированные) стенки 10. Полость упора 9 через шланги 11 соединена с датчиком 12 температуры почвы, который внутри разделен упругой мембраной 13, соединенной с биметаллической пластиной 14. В герметичной емкости 6 установлен воздушный клапан 15.
Устройство работает следующим образом.
В нагревательной камере (на чертеже не показана) под действием солнечного излучения нагревается воздух и через всасывающий патрубок 1 поступает в подземный теплообменник. Предварительно устанавливается минимальная температура открытия клапана (например, +25 градусов С), для этого с одной стороны к плоскому подвижному диску 4 прикрепляют герметичную емкость 6, а с другой стороны сцепляют диск 4 с верхним концом рычага 8, на который подвешивают груз 7 и, регулируя его вес (например, насыпая грунт) или перемещая по рычагу 8, добиваются совпадений отверстий 3 и 5 при котором теплый воздух (более +25 градусов) из нагревательной камеры может попасть во всасывающий патрубок 1 и далее в подземный теплообменник. При этом герметичная емкость 6 отталкивается от упора 9. Для более точной установки в герметичную емкость 6 через воздушный клапан 15 может накачиваться или выкачиваться воздух.
Предусмотрено два варианта работы клапана.
По первому - когда температура в грунте (+4 градуса) меньше, чем в нагревательной камере (+25 градусов). При этом биметаллическая пластина 14 внутри датчика 12 сгибается, вытесняя мембраной 13 воздух из полости датчика 12, в результате чего упор 9 расширяется, давит на герметичную емкость 6, которая сдвигает диск 4 и открывает (совмещает) отверстия 3 и 5 для прохода теплого воздуха в патрубок 1.
По второму - когда температура в грунте (+20 градусов) выше, чем в нагревательной камере (-5 градусов). При этом биметаллическая пластина 14 внутри датчика 12 разгибается, расширяя мембраной 13 полость датчика 12, в результате чего упор 9 сжимается, герметичная емкость 6 под действием груза 7 перемещает диск 4, при этом отверстия 3 и 5 перекрывают проход в патрубок 1 холодного воздуха.
Таким образом, в грунт поступает только воздух с температурой превышающей температуру грунта, в результате чего среднегодовая температура грунта и почвы над ним ежегодно повышается, т.е. происходит накопление тепла.
Такое устройство позволит эффективно использовать зимнее и весеннее солнечное излучение для обогрева грунта под почвой без подвода внешней энергии, а также ежегодно повышать температуру почвы, что благотворно скажется на урожайности растений.
Устройство легко в изготовлении. В настоящее время оно находится на стадии опытного образца.