У журналі «Моделіст-конструктор» не раз вже публікувалися матеріали про саморобні «холодильники», де для зберігання продуктів використовується природний холод, якого в середній смузі нашої країни, не кажучи вже про її північ, більш ніж достатньо. У всіх цих пристроях при надто сильних морозах оптимальна температура підтримується підігрівом ємності з продуктами. Датчики для цього застосовуються найрізноманітніші, однак чомусь нікому в голову не спадає скористатися ефектом фазового перетворення. Коротше — фізичним явищем, що супроводжує замерзання та танення води.
Як відомо, при замерзанні вода збільшує свій об’єм, і це цілком можна використовувати для приводу найрізноманітніших механізмів. Хочу запропонувати увазі читачів кілька пристроїв, де успішно працює цей ефект.
Вмикач електропідігріву. Він може використовуватися в утеплених пенопластом ящиках, які іноді встановлюють на балконі або за вікном. На дно такого «холодильника» укладається підігрівач — наприклад, медична електрогрілка. Поверх неї розташовується друге дно — алюмінієвий піддон, на якому розташовуються швидкопсувні продукти. Тут же поміщають і датчик температури. Він являє собою герметичну ємність з еластичного матеріалу (наприклад, поліетилену), заповнену водою. Бажано, щоб ця посудина мала форму паралелепіпеда — у такі розфасовують іноді шампуні або лосьйони.
1 — герметична посудина з поліетилену, заповнена водою, 2 — електроконтакт (мікровимикач), 3 — електропідігрівач (грілка медична), 4 — днище (пластина з отворами), 5 — зберігаємий продукт, 6 — ящик з пенопласту або дерева.
Флакон розташовується в жорсткій оправі, на стінці якої монтуються нормально розімкнуті контакти або, краще, кінцевий мікровимикач. Коли вода у флаконі замерзне, товщина його збільшиться і стінка посудини стисне контакти, що вмикають підігрів піддона. Хід бічної стінки може досягати 10 мм при перерізі флакона близько 30X70 мм. Після вмикання підігріву лід тане, посудина приймає попередню форму і грілка відключається.
Без витрат електроенергії. Якщо продукти зберігаються в холодній зоні підвіконня, яка утворюється при встановленні на його краю теплоізолюючого бар’єру (в найпростішому випадку звичайної дошки або краще — пенопластової пластини), то таке найпростіше сховище також можна обладнати пристроєм, що підтримує температуру в холодній зоні на рівні 0°С. Головну роль тут також відіграє заповнений водою поліетиленовий флакон: при замерзанні в ньому води він збільшується в об’ємі, зусилля далі передається через шток і важель до теплоізолюючого бар’єру, і останній при цьому піднімається. Під бар’єром утворюється щілина, через яку стікає холодне повітря, даючи місце теплому, що притікає зверху, з кімнати. При співвідношенні плечей важеля 1:5 і при робочому ході стінки флакона-датчика 10 мм ширина утворюваної щілини може досягати 50 мм. Для більшого ефекту можна пов’язати підйом і опускання бар’єру з закриванням і привідкриванням вікна.
1 — герметична посудина з поліетилену, заповнена водою, 2 — шток з потовщенням на нижньому кінці, 3 — важіль, 4 — теплоізолююча пластина з пенопласту, 5 — зберігаємий продукт, 6 — потік повітря через щілину під пластиною.
Датчик з гідроперетворювачем. Робочий хід виконавчого механізму можна зробити досить великим і без системи важелів, якщо в якості датчика використовувати своєрідний гідравлічний перетворювач. Він являє собою жорсткий металевий посуд, всередині якого розташовується еластична гумова трубка; один її кінець заглушено, а інший з’єднаний з гідроциліндром, в якому може переміщуватися плунжер. Порожнину металевого посуду заповнюють водою, а гумову трубку разом з гідроциліндром — моторним маслом.
При замерзанні в посуді води лід стискає гумову трубку, витискаючи тим самим у гідроциліндр масло, що піднімає плунжер. Останній переміщує заслінки або стулки, що регулюють притік холодного повітря. Робочий хід плунжера залежить від об’єму металевого посуду і діаметра плунжера: чим більше перший і чим менше другий — тим більше висувається плунжер при замерзанні води.
1 — міцна посудина з металу, 2 — кришка на різьбі, 3 — сквозний канал по осі кришки, 4 — відрізок гумової трубки, заповнений маслом, 5 — пробка, що закриває нижній кінець трубки, 6 — масло з низькою температурою замерзання, 7 — прилив у зовнішній частині кришки (гідроциліндр), 8 — плунжер, 9 — гумове кільце для герметизації; А — зміщення плунжера при замерзанні води в посуді.
Практика показує, що для приведення в дію стулок найпростішого «холодильника» на підвіконні, про який йшла мова вище, достатньо циліндра об’ємом всього 100 мл.
Датчик з гідроперетворювачем цікавий ще й тим, що дозволяє дистанційно керувати різними пристроями (наприклад, закривати стулки оранжерей або парників при зниженні температури нижче нуля градусів). Для цього циліндр з розміщеною в ньому еластичною трубкою з’єднується з виконавчим гідроциліндром довгою мідною або алюмінієвою трубкою.
Н. БЕЗБОРОДОВ