УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ Российский патент 1995 года по МПК A01G31/02 

Изобретение относится к технике искусственного климата, в частности к теплицам и бытовой технике.

Изобретение может быть использовано в системе общепита (столовых и ресторанах) в осенне-зимне-весенний период для выращивания овощей, ягод, зелени или цветов внутри помещения, в котором поддерживается пониженная температура.

Известны устройства для выращивания растений внутри помещений.

Наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство для выращивания растений, которое содержит основание, на котором расположен поддон с субстратом, закрепленный по периметру основания стенки, крышку, систему облучения, емкость для питательного раствора, расположенную в крышке над облучательной системой, и систему подачи питательного раствора в поддон с субстратом.

Недостатком этого устройства является малая урожайность большинства культур, требующих, согласно агротехнике, пониженных температур в ночное время и поддержания повышенных температур в дневное время.

Целью изобретения является повышение урожайности, уменьшение потерь тепловой энергии при невысокой стоимости устройства.

В результате введения теплообменника и реализации регенеративно-смесительного режима работы устройства обеспечивается уменьшение потерь тепловой энергии для поддержания необходимой повышенной температуры в камере в дневное время за счет тепла, выделяемого лампами дневного света, в то время как ночью при выключенных лампах температура в камере определяется температурой окружающей среды (10-15^оС) и тем самым обеспечиваются более благоприятные условия для получения высоких урожаев при уменьшении потерь тепловой энергии и сохранении при этом невысокой стоимости устройства.

Техническое решение соответствует критерию "новизна", т.к. имеет отличия от известных автору аналогов и прототипа, а также критерию "существенные отличия", т.к. автором не найдены технические решения, содержащие совокупность признаков, изложенных в отличительной части формулы изобретения.

В предложенное устройство введены вентилятор, две заслонки, блок управления реверсом вентилятора, причем короткие стенки корпуса и основание корпуса выполнены двойными, внутренние стенки корпуса с прорезанными в верхней части щелями выполнены из материала с высокой теплопроводностью и теплоемкостью (или в виде емкостей из теплопроводного материала, заполненных водой), между внутренней и внешней стенками корпуса выполнена теплообменная полость, полость между двойными стенками основания к середине основания постепенно переходит в вентиляционную камеру, по обеим сторонам от вентилятора на внешней стенке основания прорезаны поперечные щели с заслонками, механически соединенными с рукоятками, внешние части стенок корпуса и крышки выполнены из теплоизоляционного материала, выход блока управления реверсом вентилятора соединен с входом двигателя вентилятора.

На фиг.1 и 2 изображено предложенное устройство.

Предлагаемое устройство собрано в корпусе 1. Сверху корпус 1 закрыт крышкой 2. Внутри корпуса 1 имеется камера 3, в которой размещен поддон 4 с субстратом для посадки овощей или цветов. Под крышкой размещена система светового облучения (люминесцентные лампы) 5. В крышке установлена емкость 6 с питательным раствором, соединенная с системой подачи раствора в поддон. Короткие стенки и основание корпуса выполнены двойными, образуя между двойными стенками полость. Короткие внутренние стенки 7 в верхней части имеют щели и выполнены из теплоемкого и теплопроводного материала (например, металла) или в виде емкостей, заполненных водой. Полость внутри двойных стенок основания постепенно переходит в середине основания в вентиляционную камеру. По обеим сторонам от вентилятора 8 на внешней стенке основания корпуса прорезаны поперечные щели с заслонками 9. Заслонки 9 механически соединены с рукоятками. Выход блока 10 управления реверсом вентилятора соединен с двигателем постоянного тока вентилятора 8.

Блок 10 управления реверсом вентилятора состоит (см.фиг.2) из последовательно соединенных симметричного мультивибратора 11, двоичного счетчика 12 и выходного каскада 13, выходы которого соединены с контактами 1.2 реле 14, а также переключателя разрядов счетчика 15 и источника постоянного тока 16. Второй вход двоичного счетчика 12 соединен с выходом переключателя разрядов счетчика 15. Выход источника постоянного тока 16 соединен с контактами 3,5,6,8 реле 14. Выход блока 10 управления реверсом вентилятора соединен с контактами 4 и 7 реле 14. Внешние стенки корпуса 1 и крышки 2 выполнены из теплоизоляционного материала.

Устройство работает следующим образом.

Корпус 1 с теплоизоляционным слоем и крышка 2 с теплоизоляционным слоем обеспечивают достаточную защиту внутренней среды камеры 3 от воздействия низкой температуры внешней среды в дневное время, когда в камере 3 должна быть повышенная температура (в осенне зимнее весеннее время устройство должно быть размещено в помещении при температуре 10-15^оС). В камере 3 на поддоне с субстратом 4 выращивают овощи, цветы или рассаду. Система светового облучения (люминесцентные лампы) 5 обеспечивает достаточное освещение для нормального роста растений и достаточную температуру внутри камеры 3 в дневное время. Поливают растения питательным раствором из емкости 6 через систему подачи. Обмен воздуха в камере 3 осуществляется через щели на верхней части коротких внутренних стенок 7. Циркуляцию воздуха по всему устройству обеспечивает вентилятор 8. Далее заслонки 9 позволяют с помощью специальных рукояток вручную регулировать количество поступающего извне (и соответственно выходящего из устройства) воздуха и тем самым температуру в камере 3 в дневное время (чем больше внешнего воздуха, тем ниже температура в камере 3). Лопасти вентилятора 8 изменяют направление своего вращения, прогоняя воздух с заданным периодом то в одну, то в другую сторону. Период реверса определяется блоком управления реверсом вентилятора 10.

Рассмотрим подробнее движение потока воздуха для одного направления. При движении потока воздуха в камере 3 слева направо теплый воздух из камеры 3 выходит через щели правой короткой внутренней стенки 7, проходит через полость между внутренней 7 и внешней короткими стенками корпуса 1, нагревая теплым воздухом внутреннюю стенку 7. Далее воздух проходит по полости поддона корпуса 1, через вентилятор 8. Перед вентилятором, благодаря некоторому разрежению и скорости потока через щель с заслонкой 9 засасывается внешний относительно холодный воздух. При прохождении через вентилятор внешний и внутренний воздух перемешиваются, а потом часть воздуха выходит через другую щель с заслонкой 9. Таким образом, пространство между двумя щелями с заслонкой 9 образует смесительную камеру. Далее смешанный и охлажденный воздух проходит через левую боковую полость и прогревается от короткой внутренней стенки, подогретой во время предыдущего цикла и через ее щели попадает в камеру 3. Когда блок управления реверсом вентилятора 3 изменяет направление вращения лопастей вентилятора, описанный процесс повторяется, внутренний воздух так же перемешивается с внешним воздухом и протекает через полости и камеру 3, но только в противоположном направлении. В зависимости от установившейся температуры в холодной комнате устанавливается вручную степень открытия заслонок 9, чтобы в камере 3 была необходимая для данного растения дневная температура. Симметричный мультивибратор 11, входящий в блок управления реверсом вентилятора, генеpиpует меандр с частотой около 100 Гц. Счетчик 12 осуществляет деление частоты меандра мультивибратора 11 и выдает на выходной каскад 13 меандр с периодом повторения в несколько минут. Реле 14 соответственно переключает полярность напряжений на входе двигателя постоянного тока вентилятора 8, изменяя направление вращения его лопастей. Период реверса может изменяться переключателем разрядов счетчика 15, который управляется вручную. Для обеспечения питания двигателя постоянного тока вентилятора 8 используется источник постоянного тока 16, соединенный с реле 14.

В помещении, где размещается предлагаемое устройство, поддерживать пониженную температуру можно открывая форточку или окно или выключая систему отопления.

Ручное управление заслонками выбрано вследствие того, что значение температуры в помещении не может быстро изменяться и вполне достаточно управлять заслонками вручную. Требуемый период реверса почти не зависит от значения температуры в помещении, а определяется теплообменником. Поэтому подрегулирования в процессе работы устройства не требует. Автоматизация управления этими элементами значительно удорожило бы устройство.

Конкретные цифры урожайности зависят от применяемой технологии. Поскольку предлагаемое устройство позволяет создавать близкие к оптимальным условиям, урожаи могут быть самыми высокими.

Вентилятор с двигателем постоянного тока, а также входящие в блок управления реверсом вентилятора симметричный мультивибратор, двоичный счетчик, выходной каскад, реле, переключатель разрядов счетчика и источник постоянного тока не имеют никаких особенностей и являются общеизвестными.

Использование: в сельскохозяйственном машиностроении, в частности в устройствах для выращивания растений. Сущность изобретения: теплица имеет теплообменную вентиляционную полость, вентилятор и блок управления реверсом электродвигателя постоянного тока вентилятора. 2 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ РАСТЕНИЙ, содержащее корпус с дном и крышкой, в которой расположены емкость с питательным раствором и закрепленная на ней система светового облучения, систему подачи питательного раствора, камеру для выращивания растений и поддон с субстратом, отличающееся тем, что оно снабжено вентилятором с реверсивным электродвигателем, соединенным с ним блоком управления реверсом электродвигателя, двумя управляемыми вручную заслонками, закрепленными шарнирно над выполненными в дне корпуса щелями, при этом камера для выращивания растений размещена в корпусе с зазором относительно его боковых стенок и дна для образования сообщающихся между собой полостей теплообменной между стенками корпуса и стенками камеры для выращивания растений и вентиляционной между дном корпуса и дном камеры для выращивания растений, при этом стенки камеры для выращивания растений выполнены из теплопроводного, теплоемкого материала и имеют в верхней части прорези, вентилятор установлен в центре вентиляционной полости между дном камеры и дном корпуса, заслонки расположены симметрично относительно вентилятора между теплообменными полостями и вентилятором, а стенки, дно и крышка корпуса выполнены теплоизолирующими. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что стенки теплообменных полостей выполнены в виде заполненных водой емкостей, блок управления реверсом электродвигателя снабжен симметричным мультивибратором, двоичным счетчиком с подключенным к нему переключателем разрядов, источником электропитания, выходным каскадом и реле, при этом выход симметричного мультивибратора связан с управляющим входом реле через соединенные последовательно двоичный счетчик и выходной каскад, а источник электропитания через управляемый выход реле подключен к реверсивному электродвигателю.