УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ ПОЧВЫ И СУБСТРАТА ИК-ИЗЛУЧЕНИЕМ С АВТОНОМНОЙ СИСТЕМОЙ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Устройство для обеззараживания почвы и субстрата ИК-излучением с автономной системой электроснабжения автоматизации процесса обеззараживания в защищенном грунте относится к сельскому хозяйству. Техническим результатом, достигаемым при реализации данного устройства, является установка системы автономного электроснабжения автоматизации процесса и повышение энергоэффективности обеззараживания почвы и субстрата ИК-излучением.
Из предшествующего уровня техники известно изобретение для обеззараживания почвы [1], включающее нагрев почвы электромагнитным полем сверхвысокой частоты, отличающееся тем, что почву нагревают до температуры 64…70°С со скоростью 0,04…0,5°С/с с термостатированием без подвода теплоносителя в течение не менее 180 с при скорости охлаждения почвы не более 0,05°С/с.
Известно устройство для термоэлектрического обеззараживания почвы [2], состоящее из электронагревательной камеры, внутри которой установлен лопастной шнек, привод которого включает электродвигатель и редуктор, отличающееся тем, что электронагревательная камера выполнена в виде двух коаксиально расположенных труб, по которым протекает электрический ток одной частоты, но в противоположных направлениях, в результате чего в соответствии с законом Ленца-Джоуля трубы нагреваются и внутри электронагревательной камеры образуется необходимое температурное поле.
Представленные выше изобретения работают на различных способах подвода энергии при обеззараживании почвы. Главными их недостатками являются - сложность в конструктивном исполнении по причине их громоздкости, что может отражаться на их надежности, возможность перегрева почвы и низкий КПД нагрева.
Наиболее близким по конструкции является устройство [3] для обеззараживания почвы и субстрата с программным регулированием, содержащее раму, на которую установлены ИК-горелки, колеса, платформу для газового баллона, ручку для перемещения рамы, редуктор, распределительную гребенку, резиновые армированные газовые шланги, соединяющие распределительную гребенку с ИК-горелками, отличающееся тем, что на ручке для перемещения рамы расположен программируемый реле с записанной программой и дисплеем, к нижней поверхности рамы прикреплен датчик температуры, причем программа выполнена с возможностью расчета и задачи необходимой высоты рамы и времени воздействия ИК-горелок на одном месте, а рама с ИК-горелками выполнена с возможностью регулирования высоты посредством изменения наклона кулис, приводимых в движение приводом воздушной заслонки, после получения команды от программируемого реле на изменение положения.
Недостатком данного устройства является отсутствие автономности процесса обеззараживания почвы и субстрата ИК-излучением, для работы программируемого реле с дисплеем и привода воздушной заслонки необходима электроэнергия.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является автономность электроснабжения процесса автоматизации при обеззараживании почвы и субстрата с целью повышения энергоэффективности и снижения тепловых потерь.
Устройство поясняется фиг. 1, на которой изображен общий вид установки для обеззараживания почвы и субстрата ИК-излучением, фиг. 2, на которой изображена рама для регулирования ИК-излучателей по высоте, и фиг. 3, на которой изображен вид сверху паровой рубашки и фрагмент схемы подключения термоэлектрогенераторов Пельтье.
Устройство для обеззараживания почвы и субстрата ИК-излучением с автономной системой электроснабжения включает раму 1, ИК-излучатели 2, колеса 3, платформу 4 для газового баллона 5, ручку 6 для перемещения устройства, редуктор 7, распределительную гребенку 8, резиновые армированные газовые шланги 9, соединяющие распределительную гребенку с ИК-излучателями, датчик температуры 10, привод воздушной заслонки 11, раму на которую крепятся ИК-излучатели 12, поворотные кулисы 13, программируемое реле с дисплеем 14, паровую рубашку 15, термоэлектрогенераторы Пельтье 16, аккумуляторную батарею 17, заливную горловину 18.
Разрабатываемое устройство работает следующим образом. Раму с установленными на нее ИК-излучателями сверху накрывают герметичной паровой рубашкой, в которой установлена заливная горловина, закрывающаяся пробкой-клапаном давления (такие применяются в автомобильной системе охлаждения для сброса избыточного давления). Клапан в установке отвечает за давление, которое не должно превышать 1,5 атмосферы. Внутрь паровой рубашки заливается вода, которая, нагреваясь от корпусов ИК-излучателей, испаряется и оседает на стенках паровой рубашки (тем самым происходит перенос тепла от корпусов ИК-излучателей к стенкам паровой рубашки). На стенках паровой рубашки с наружной стороны установлены термоэлектрогенераторы Пельтье, которые предназначены для преобразования тепловой энергии в электрическую. Рабочая температура термоэлектрогенераторов Пельтье не может превышать 130°С, поэтому предусматривается паровая рубашка, предотвращающая их перегрев. Термоэлектрогенераторы Пельтье работают на тепловой энергии, которая до этого просто выбрасывалась в атмосферу и никак не использовалась. Корпусы ИК-излучателей в процессе работы нагреваются до температуры порядка 500°С и для повышения энергоэффективности данной установки необходимо проводить с них съем тепла. Паровая рубашка выполнена в виде трапецеидальной призмы, что упрощает монтаж термоэлектрогенераторов Пельтье на нее и выравнивает температуру стенок паровой рубашки (все термоэлектрогенераторы Пельте работают в одинаковом режиме нагрева и охлаждения). Термоэлектрогенераторы Пельтье соединяют и последовательно, тем самым выдают напряжение 12 вольт, и параллельно, что дает возможность получить силу тока, позволяющую аккумуляторной батарее работать в согласованном режиме. Получаемая от термоэлектрогенераторов Пельте электроэнергия поступает в аккумуляторную батарею, которая позволяет накапливать электроэнергию, приступать к работе при неработающей установке и выходить на оптимальный режим ее работы.
Высокая энергоэффективность устройства достигается установкой термоэлектрогенераторов Пельтье, которые преобразуют тепловую энергию в электрическую, а она идет на работу установки для автоматического регулирования рабочих процессов обеззараживания почвы и субстрата ИК-излучением и дают возможность автономной работы установки.
Источники информации:
1. Патент РФ №96114716 А, 17.07.1996.
2. Патент РФ №2283557 С2, 02.09.2003.
3. Патент РФ №207424 U1, 28.10.2021.