Поддон с обогревом

 

Использование: техника сушки пищевых и растительных материалов, а также гидропоника. Сущность изобретения: поддон выполнен в виде кожуха и корпуса, на поверхности которого снизу расположены попарно чередующиеся полосы из термозависимого материала с положительным и отрицательным температурным коэффициентом сопротивления, подключенные к регулятору температуры. Это позволяет при мостовом включении указанных полос точно поддерживать заданный температурный режим. 3 з.п.ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технике сушки пищевых и растительных материалов, например картофеля, овощей и фруктов, нарезанных в виде кусочков в плотном слое, а также к области гидропоники для поддержания требуемой температуры и контроля влажности почвы при проращивании саженцев растений.

Известно устройство для сушки пищевых растительных материалов в слое, которое содержит сушильную камеру, конвейерные ленты, стальные оребренные трубы - калориферы, V-образные пластины, закрепленные с возможностью перемещения на держателях с помощью болтов и гаек /1/.

Известно устройство для сушки зернообразных продуктов, содержащее сушильную камеру, расположенный в ней стеллаж, камеру подогрева воздуха с теплогенератором, вентилятор, транспортеры для выгрузки и загрузочное устройство /2/.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому техническому решению является поддон с обогревом, содержащий корпус из двойных перегородок, которые образуют герметичную камеру, в которой находится нагревательная пластина? соединенная с регулятором, снабженным наружной системой подстройки /3/.

Основными недостатками указанных устройств является высокая их сложность, а также отсутствие контроля температуры и влажности высушиваемого продукта, что значительно снижает его качество и приводит к повышению энергоемкости процесса.

Целью изобретения является повышение качества технологического процесса за счет более точного поддержания температуры поддона и обеспечения возможности контроля влажности термообрабатываемого материала.

Указанная цель достигается тем, что поддон с обогревом, содержащий защитный кожух и корпус, на поверхности которого с нижней стороны расположен электронагревательный элемент, соединенный с регулятором температуры, отличающийся тем, что с целью повышения качества технологического процесса поддон покрыт изоляционной стеклоэмалью, а нагревательный элемент выполнен поверхностно-распределенным в виде попарно-чередующихся полос из термозависимых резистивных материалов с положительным и отрицательным температурными коэффициентами сопротивления, при этом одноименные полосы соединены между собой последовательно, а разноименные полосы имеют общую точку и образуют смежные плечи измерительного моста, к которым через коммутирующее устройство подключен источник напряжения, противоположные плечи этого моста образованы уравновешивающими сопротивлениями, при этом в измерительную диагональ включен усилитель, к выходу которого подключен пороговый элемент и реле времени, выполненные, например, в виде электромагнитного реле, параллельно обмотке которого подключен электрический конденсатор, два нормально разомкнутых контакта этого реле по одному включены в цепи управления коммутирующего устройства и второго реле времени, выполненного также в виде электромагнитного реле, обмотка которого запитана от источника напряжения до коммутирующего устройства и параллельно которой подключен электрический конденсатор и переменный резистор, при этом нормально замкнутый контакт второго электромагнитного реле, в свою очередь, включен в цепь управления третьего реле времени, также подключенного к источнику напряжения до коммутирующего устройства, один из нормально разомкнутых контактов которого с выдержкой времени на замыкание обеспечивает его самоблокировку, а второй - блокировку коммутирующего устройства в отключенном состоянии.

На фиг.1 показана схема размещения нагревательных элементов на поддоне и принципиальная схема устройства, обеспечивающего регулирование заданной температуры поддона и контролирование влажности термообрабатываемого материала; на фиг. 2 представлен разрез с обогревом; на фиг.3 представлены осциллограммы, поясняющие работу устройства регулирования температуры и контролирования влажности, где 3 а) - изменение напряжения на катушке 16 первого электромагнитного реле; 3 б) - то же, на катушке 20 второго реле; 3 в) - то же, на катушке 25 третьего реле.

Предложенный поддон выполнен в виде металлического корпуса 1, покрытого со всех сторон стеклоэмалью 2, которая выполняет двойное функциональное назначение. Снаружи поддона она играет роль диэлектрика, изолирующего резистивное покрытие 3 от металлического корпуса 1. Защитный кожух 4 может быть выполнен как из металла, так и из любого другого материала. Изнутри стеклоэмаль 2 выполняет роль покрытия, защищающего металлический корпус 1 от агрессивного воздействия термообрабатываемой среды. Само резистивное покрытие 3 выполнено в виде попарно-чередующихся полос 5, 6 с различными температурными коэффициентами сопротивления (ТКС). Например, полосы 5 имеют положительный ТКС, а полосы 6 - отрицательный. При этом все полосы резистивного покрытия с одинаковыми ТКС соединены между собой последовательно электродами 7, имеющими электрическую проводимость гораздо более высокую, чем резистивное покрытие 3, что обеспечивает хороший токоподвод к резистивному покрытию 3 и исключает неравномерность температурного поля, вызываемую повышением плотности тока при изменении направления силовых линий тока. Полученные таким образом участки поверхностно-распределенного электронагревателя с разноименными ТКС соединены между собой таким же электродом 8 и образуют смежные плечи измерительного моста, который через коммутирующее устройство 9 подключен к источнику переменного напряжения U. Противоположные плечи измерительного моста образованы уравновешивающими резисторами: постоянным 10 и переменным 11. Измерительная диагональ моста соединена с входом усилителя 12, в качестве которого использован транзистор 13, в цепь базы которого включен переменный резистор 14. На выход усилителя 12 через диод 15 подключена катушка 16 электромагнитного реле, с нормально разомкнутыми контактами 17, 18, выполняющего роль порогового элемента. Параллельно катушке 16 реле подключен электрический конденсатор 19, обеспечивающий выдержку времени на отключение этого реле. Контакт 17 включен в цепь управления коммутирующего устройства 9, а контакт 18 - в цепь катушки управления 20 второго электромагнитного реле, имеющего контакт 21. Параллельно катушке 20 этого реле подключен электрический конденсатор 22, обеспечивающий выдержку времени на отключение этого реле, и переменный резистор 23, обеспечивающий регулирование выдержки времени. Катушка 20 электромагнитного реле подсоединена непосредственно к источнику напряжения через диод 24, без которого не будет происходить зарядка конденсатора 22, а следовательно, и обеспечиваться задержка отключения второго реле. Через его нормально разомкнутый контакт 21 к источнику напряжения подсоединена катушка управления реле времени, имеющего три нормально разомкнутых контакта с выдержкой времени на замыкание 26, 27, 28, включенных соответственно в цепь управления коммутирующего устройства 9, в цепь сигнальной лампочки 29, указывающей на окончание процесса сушки и в цепь катушки управления 25 реле времени, обеспечивающей его самоблокировку. Устройство имеет также еще одну сигнальную лампочку 30, включенную после коммутатора 9 и обеспечивающую сигнализацию проведения процесса сушки путем питания.

Работает устройство следующим образом.

Продукт равномерным слоем распределяют на поддоне, а на электронагреватель через коммутирующее устройство 9 подают напряжение. При этом в измерительной диагонали моста сигнал ΔU (фиг.1) имеет наименьшее значение, так как балансировка измерительного моста проводится в холодном состоянии поддона, с помощью переменного резистора 14. По мере нагрева поддона этот сигнал ΔU увеличивается, так как изменяются сопротивления смежных плеч измерительного моста вследствие наличия ТКС. Попадая на вход транзисторного усилителя 12, усиливается и подается через диод 15 на катушку 16 первого электромагнитного реле. Достигнув напряжения срабатывания, первое реле замыкает свой контакты 17, 18 и тем самым отключает электронагреватель поддона от источника напряжения и запитывает катушку 20 второго электромагнитного реле. Контакты 17, 18 реле будут замкнуты до тех пор, пока не произойдет разрядка конденсатора 19 на катушку 16 до напряжения отключения первого реле. При этом контакт 17 разомкнется и обеспечит подачу напряжения через коммутатор 9 на электронагреватель поддона. Далее время подключения τ_вкл (фиг.3а) электронагревателя к источнику напряжения, а соответственно и к катушке 16 будет определяться снижением температуры поддона за время отключенного состояния τ_откл (фиг. 3а), которое будет для каждого цикла работы электронагревателя постоянным, так как определяется значением емкости конденсатора 19 и сопротивлением катушки 16. При этом диод 15 обеспечивает разрядку конденсатора 19 только на катушку 16, тем самым увеличивая как можно больше это время при определенной величине емкости конденсатора 19. Таким образом, подключая электронагреватель к источнику напряжения и отключая от источника на определенное время, обеспечивается регулирование температуры поддона. При этом время подключения τ_вкл будет определяться снижением температуры поддона или потерей им количества теплоты за промежуток времени τ_откл. На контролировании величины времени этого подключения τ_вкл основано контролирование влажности продукта. Нормально разомкнутый контакт 18, замыкаясь, запитывает катушку 20 второго электромагнитного реле. Второе электромагнитное реле, срабатывая через свой контакт 21, запитывает катушку управления 25 реле времени, которое начинает отсчет времени на замыкание своих контактов 26, 27, 28. Второе реле будет находиться во включенном состоянии до тех пор, пока замкнут контакт 18, первого электромагнитного реле, плюс еще время τ_раз (фиг.3б), в течение которого будет происходить разряд конденсатора 22 на катушку 20 и переменный резистор 23 до напряжения отключения второго электромагнитного реле. Если это время τ_раз будет меньше времени подключенного состояния электронагревателя к источнику питания τ_вкл, то катушка 25 реле времени обесточится и произойдет сброс начала отсчета реле времени на замыкание контактов. Время τ_раз, в течение которого будет происходить разрядка конденсатора 22, регулируется с помощью резистора 23. Увеличение значения этого сопротивления и приводит к увеличению времени разрядки конденсатора. Регулирование времени τ_раз проводится при расположенном на поддоне продукте с заданной влажностью, определенным равномерным слоем и при заданном температурном режиме поддона задаваемым резистором 14 путем изменения коэффициента усиления транзистора 13. Плавно уменьшая сопротивление переменного резистора 23, при указанных условиях добиваются самоблокировки реле времени. Затем таким же слоем загружают термообрабатываемый продукт и начинают процесс термообработки, который будет продолжаться до тех пор, пока влажность этого продукта не уменьшится до влажности того продукта при котором производилось регулирование. Сброс начала отсчета времени на замыкание контактов произойдет в том случае, если термообрабатываемый продукт имеет влажность большую, чем она была задана, так как в этом случае затрачивается значительное количество теплоты на ее испарение. Если же продукт будет иметь влажность, равную или меньшую заданной, то τ_вкл будет меньше τ_раз, тогда катушка 20 не отключится и соответственно не произойдет сброс начала отсчета реле времени. Повторение такого цикла хотя бы два раза приведет к срабатыванию реле времени (так как время его выдержки на срабатывание на два начальных цикла работы поддона τ_выд≥ 2τ_ц, где τ_ц= τ_вкл+τ_откл) (фиг.3в). Реле времени своими контактами 26, 27, 28, соответственно, блокирует коммутирующее устройство 9 в отключенном состоянии, включает сигнальную лампочку 29, а также самоблокируется.

Таким образом, предлагаемое изобретение обеспечивает поддержание температурного режима, а также контролирование влажности термообрабатываемого продукта, что при проведении его сушки значительно снижает энергозатраты процесса, а при подогреве продукта дает информацию о его влажности.

В случае использования предлагаемого поддона в качестве поддона для размещения рассады обеспечивается поддержание необходимого температурного и влажностного режимов почвы, что приводит к лучшему развитию рассады.

Формула изобретения

1. Поддон с обогревом, содержащий защитный кожух и корпус, на поверхности которого с нижней стороны расположен электронагревательный элемент, соединенный с регулятором температуры, отличающийся тем, что поддон покрыт изоляционной стеклоэмалью, а нагревательный элемент выполнен поверхностно распределенным в виде попарно чередующихся полос из термозависимых резистивных материалов с положительными и отрицательными температурными коэффициентами сопротивления.

2. Поддон по п.1, отличающийся тем, что одноименные полосы нагревателя соединены между собой последовательно, а разноименные с одной стороны соединены между собой и являются плечами измерительного моста, к которым через коммутирующее устройство регулятора температуры подключен источник напряжения, а в качестве противоположных плеч моста подключены уравновешивающие сопротивления.

3. Поддон по пп.1 и 2, отличающийся тем, что в измерительную диагональ моста включен усилитель, к выходу которого подключен блок управления, выполненный в виде порогового элемента и трех реле времени, параллельно обмотке первого из них подключен электрический конденсатор, два параллельно разомкнутых контакта этого реле по одному включены в цепи управления коммутирующего устройства и второго реле времени, обмотка которого запитана от источника напряжения до коммутирующего устройства и параллельно которой подключен электрический конденсатор и переменный резистор, при этом нормально замкнутый контакт второго реле включен в цепь управления третьего реле времени, также подключенного к источнику напряжения до коммутирующего устройства, один из нормально разомкнутых контактов которого включен с выдержкой времени на замыкание и самоблокировку коммутирующего устройства в отключенном состоянии.

4. Поддон по п.3, отличающийся тем, что реле времени выполнены в виде электромагнитных реле.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3