Устройство для проплавления отверстий во льду

 

Изобретение предназначено для использования для бурения отверстий во льду, а также при получении брусков льда различной формы и размеров для холодильного хозяйства, изготовления скульптур. Устройство содержит теплопроводящий корпус с внутренней полостью, заполненной горючим материалом. На корпусе с возможностью продольного перемещения установлено ограничительное устройство. Рабочий торец корпуса выполнен заостренным. В качестве горючего материала используется смесь порошка или пудры алюминия с оксидом алюминия. Частицы порошка алюминия имеют диаметр 10-150 мкм, частицы пудры алюминия - 100-500 мкм при соотношении весовых частей порошка или пудры алюминия к оксиду алюминия от 19:1 до 6:1. Изобретение обеспечивает упрощение конструкции, удешевление горючего, поддержание экологии за счет отсутствия токсичных веществ при горении топлива. 1 ил., 2 табл.

Изобретение относится к области рыболовного хозяйства для бурения отверстий во льду водоемов, а также может быть использовано для получения брусков льда различной формы и размеров для холодильного хозяйства, изготовления ледяных скульптур.

Известно устройство для заготовки блоков льда (см.а.с. СССР N 1781518, МПК5 F 25 C 5/10, опубл. 27.07.90 г.). Устройство включает режущее приспособление с отверстиями в нижней части и шланг для подвода пара, подсоединенный к приспособлению сверху. Режущее приспособление выполнено в виде трубчатого каркаса, последний имеет форму призмы, отверстия выполнены по периметру основания каркаса и снабжены соплами, а шланг подсоединен к внутренним полостям труб, образующих ребра каркаса.

Недостатками этой установки является сложность конструкции и опасность в эксплуатации (пар под давлением), а также необходимость в дополнительном оборудовании (парогенераторе).

Известно также выбранное за прототип устройство для изготовления отверстий в ледяной поверхности (см. патент РФ N 2000992, МПК5 F 25 C 5/16, опубл. 15.10.93 г. ), которое содержит рабочий орган с узлом поджига горючего материала и камеры с патрубками подвода топлива и окислителя и отвода продуктов сгорания, при этом нижняя часть камеры изготовлена из материала с высоким коэффициентом теплопроводности, а боковая и верхняя части с низким коэффициентом теплопроводности.

Недостатком этого устройства является высокая стоимость устройства, сложность конструкции, соединение меди с керамикой, сильно отличающихся по величинам коэффициента термического расширения, опасность эксплуатации, связанная с образованием способных к взрыву топливно-воздушных смесей, а также загрязнение окружающей среды токсичными продуктами горения топлива (монооксид углерода, альдегиды, сажа, оксиды азота и ароматические углеводороды).

Основной технической задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции за счет исключения обособленной камеры сгорания, смесеобразующего узла. С точки зрения экологии предложенное устройство не образует газообразных продуктов горения; все продукты сгорания твердые.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в устройстве для проплавления отверстий во льду, содержащем теплопроводящий корпус с внутренней полостью, рабочий торец которого выполнен заостренным, согласно предложенному решению на корпусе с возможностью продольного перемещения установлено ограничительное устройство, а внутренняя полость корпуса заполнена горючим материалом, в качестве которого размещена смесь порошка или пудры алюминия с оксидом алюминия, причем частицы порошка алюминия имеют диаметр 10-150 мкм, частицы пудры алюминия 100-500 мкм при соотношении весовых частей порошка или пудры алюминия к оксиду алюминия от 19:1 до 6:1.

На чертеже приведена конструкция устройства для проплавления отверстий во льду. Устройство состоит из корпуса 1, выполненного из теплопроводящего материала (например, тугоплавкого металла) произвольного сечения (круглого, некруглого, с креном и без него), причем форма сечения внутренней стенки может не совпадать с формой сечения внешней, ограничительного устройства 2, выполненного в виде продольно перемещающегося хомута с радиально приваренными ограничителями, заостренного рабочего торца 3 полукруглой (клинообразной, заостренной) формы, горючего материала 4.

Устройство работает следующим образом: корпус 1 устанавливается рабочим торцом 3 на предварительно очищенный от снега (если он имеется) ледяной покров реки или озера, ограничительное устройство 2 устанавливается на требуемую высоту, выбираемую в зависимости от предполагаемой толщины ледяного покрова и таким образом, чтобы вода не попала в горючий материал, хомут затягивается, в корпус 1 помещается горючий материал и поджигается. Горючий материал при горении нагревает корпус, который, расплавляя лед, опускается под действием собственной тяжести. После проплавления ледяного слоя корпус 1 вынимается из толщи льда, нетоксичные твердые продукты горения горючего материала в виде Al₂O₃ извлекаются из корпуса.

Была испытана конструкция, в которой корпус представлял собой две толстостенные железные трубы: внешняя диаметром 0,35 м, внутренняя - 0,33 м. Трубы были скреплены в нижней части заостренным рабочим торцом 3. Высота корпуса - 1,0 м, что позволяло проплавлять лед толщиной 1,05-1,10 м.

Горючий материал (весом 8 кг при полной загрузке доверху), загружаемый в корпус, состоял из механически перемешанных порошкообразных Al и Al₂O₃. Инициатором горения служила нихромовая спираль длиной 0,01-0,05 м, диаметром 0,1-0,4 мм, через которую пропускался постоянный ток напряжения 10 - 12 В (например, от автомобильного аккумулятора) в течение 1-5 сек.

Результаты исследований по определению размера частиц порошка алюминия, а также пудры алюминия представлены в табл. 1.

В связи с тем, что размер частиц Al₂O₃ принципиального значения не имеет, в исследованиях использовался оксид алюминия с размером частиц от 10 до 500 мкм.

Из табл. 1 следует, что оптимальным для порошка алюминия является диаметр частиц 10-150 мкм, так как при размерах частиц менее 10 мкм увеличивается себестоимость компонентов на несколько порядков, при размере частиц более 150 мкм горение порошков не инициируется. При использовании пудры алюминия диаметр частиц должен находится в пределах 100-500 мкм, так как при значениях менее 100 мкм смесь самовоспламеняется, а при значениях более 500 мкм горение порошков не инициируется.

В табл. 2 приведены результаты по определению оптимального соотношения весовых частей порошка или пудры алюминия к оксиду алюминия.

Из табл. 2 видно, что при недостатке горючего материала (соотношение Al: Al₂O₃ менее 6:1 горение смеси инициируется легко, но быстро затухает, а при соотношении Al:Al₂O₃ более 19:1 процесс горения горючего материала не инициируется.

Формула изобретения

Устройство для проплавления отверстий во льду, содержащее теплопроводящий корпус с внутренней полостью, рабочий торец которого выполнен заостренным, отличающееся тем, что на корпусе с возможностью продольного перемещения установлено ограничительное устройство, а внутренняя полость корпуса заполнена горючим материалом, в качестве которого размещена смесь порошка или пудры алюминия с оксидом алюминия, причем частицы порошка алюминия имеют диаметр 10-150 мкм, частицы пудры алюминия 100-500 мкм, при соотношении весовых частей порошка или пудры алюминия к оксиду алюминия от 19:1 до 6:1.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3