ТЕРМОРЕГУЛИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕПЛИЦЫ Российский патент 1997 года по МПК A01G9/24 

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности для регулирования температуры воздуха в теплице.

Известно терморегулирующее устройство для теплицы, содержащее термочувствительный элемент, силовой привод и связанный с ним исполнительный механизм (SU, авт.св. N 1702941, кл. A 01 G 9/24, 1992, с.3).

Недостатками данного устройства являются наличие инерционности в срабатывании, ограниченный ход исполнительного органа для открывания вентиляционной фрамуги, открытие теплицы при температурах, чуть превышающих температуру, при которой осуществляется закрытие теплицы.

Цель изобретения улучшение эксплуатационных характеристик терморегулирующего устройства в части обеспечения более интенсивного нагрева воздуха в теплице за счет обеспечения полного закрытия теплицы в заданном диапазоне температур, и более эффективной вентиляции воздуха в теплице за счет мгновенного и полного открывания элементов теплицы и обеспечение малой инерционности (времени достижения рабочим телом фактической температуры окружающего воздуха в теплице или время запаздывания температуры рабочего тела от температуры воздуха).

Цель достигается тем, что термочувствительный элемент выполнен в виде трубки из материала с большим коэффициентом линейного расширения, на свободном конце которой установлены упоры с возможностью перемещения по длине трубки, исполнительный механизм выполнен в виде барабана с намотанной на него гибкой нитью и расположенным на одном из его торцев с возможностью поочередного взаимодействия с упорами уступом, а на другом рычагом, шарнирно соединенным с штангой вентиляционного элемента двери, силовой привод выполнен в виде подвешенного через систему блоков на свободном конце гибкой нити груза, при этом упор, расположенный ближе к месту крепления трубки, установлен относительно уступа с перекрытием, равным величине линейного расширения трубки при максимально заданной температуре, другой упор расположен с минимальным зазором относительно уступа, равным величине сужения трубки при минимально заданной температуре; в трубке выполнены радиальные сквозные отверстия; исполнительный механизм снабжен дополнительной тягой, шарнирно соединенной одним концом с рычагом барабана и проходящей другим концом через направляющую втулку, соединенную шарнирно с дополнительным рычагом, расположенным на неподвижной оси и соединенным шарнирно с дополнительной штангой второго вентиляционного элемента, например, фрамуги, при этом тяга снабжена регулируемым по ее длине упорами; система блоков снабжена полиспастом.

На фиг. 1 изображено терморегулирующее устройство для открывания (закрывания) двери теплицы, общий вид; на фиг. 2 вид А на фиг. 1; на фиг. 3 дополнительный механизм исполнительного органа для открывания (закрывания) дополнительного вентиляционного элемента (фрамуги, форточки); на фиг. 4 и 5 изображены одно и двух блочные полиспасты в системе блоков для передачи движения от груза к исполнительному механизму.

Терморегулирующее устройство для теплицы состоит из рабочего тела в виде трубки 1 (длиной, примерно, 1,5 2 м), закрепленной одним концом на брусе при помощи неподвижного контейнера 3. Второй свободный конец трубки 1 соединен с пластиной 4, на которой установлены упоры 5 и 6 с возможностью регулирования их по длине пластины 4 за счет 2-х продольных пазов 7. На кронштейне 8 установлен барабан 9 с возможностью его вращения на оси. На заднем торце барабана 9 закреплен уступ 10, который поочередно взаимодействует (упирается) с упорами 5 и 6 при каждом повороте барабана 9 на 180^o (на фиг. 1 и 2 изображен момент упирания уступа 10 в упор 6).

На переднем торце барабана 9 закреплен рычаг 11, шарнирно соединенный при помощи шарнира 12 со штангой 13, выполненной из полосы или проволоки с крючком на конце.

Штанга 13 соединяет исполнительный механизм 12 с дверью 14 теплицы. На барабан 9 намотана гибкая нить, которая связывает барабан 9 с грузом 16 при помощи системы блоков 17 и 18, установленных подвижно на кронштейнах. Кронштейн верхнего блока 18 закреплен на вертикальной стойке 19, верхний торца которой располагается на высоте, примерно, 2 3 м от земли (в зависимости от выбранного количества циклов автоматического открывания и закрывания теплицы в течение одной и более недель).

Длина намотки гибкой нити 15 на барабан 9 должна обеспечивать ход груза от самого верхнего положения и до земли. Для обеспечения открывания (закрывания) дополнительного вентиляционного элемента 20 теплицы рычаг 11 связан шарниром 12 одновременно с тягой 21, проходящей с другого конца через направляющую втулку 22, шарнирно соединенную с дополнительным рычагом 23, установленным на неподвижной оси 24. Противоположный конец рычага 23 соединен шарнирно с дополнительным вентиляционным элементом 20 теплицы (форточки, фрамуги) при помощи штанги 25.

Для регулирования величины открывания элементы 20 теплицы на тяге 21 установлены регулируемые по длине тяги упоры 26. В случае расположения вентиляционного элемента 20 на крышке рычаг 23 выполняется в виде угольника с осью вращения около вершины, а штанга 25 будет направлена вверх (на фигурах не показана).

С целью уменьшения высоты стойки 19 при той же длине сматывания гибкой нити с барабана (а, следовательно, и того же количества циклов открытия и закрытия теплицы) блок 18 соединен с грузом 16 через одноблочный полиспаст (фиг. 4), состоящий из блока 27, серьги 28 и закрепляемой на кронштейне ветви 29 гибкой нити.

На фиг. 5 изображен 2-х блочный полиспаст, который состоит дополнительно из блока 30, серьги 31 и закрепляемой на кронштейне дополнительной ветви 32 гибкой нити. При монтаже установки упор 6 настраивается таким образом, чтобы при максимальной температуре в теплице, например, 15^oC дверь 14 теплицы была закрыта, уступ 10 упирался в упор 6 и величина перекрытия X упора 6 уступом 10 была равна величине температурного удлинения трубки 1 при повышении температуры в теплице до максимально заданной температуры, например, до 30^oC. При этом упор 5 должен располагаться с минимальным зазором C относительно уступа 10 (показан пунктиром что соответствует повороту барабана на 180^o). В этом случае при удлинении трубки на величину X при максимальной температуре воздуха в теплице упор 5 перекроет уступ 10 на величину X, а упор 6 соответственно будет отстоять от уступа 10 (при повороте барабана на 180^o) на минимальное расстояние C.

Трубка 1 снабжена сквозными радиальными отверстиями (на фигурах не показаны).

Работа терморегулирующего устройства для теплицы осуществляется следующим образом. Сначала отсоединяют штангу 13 и тягу 21 от рычага 11 и сдвигают уступ образом. Сначала отсоединяют штангу 13 и тягу 21 от рычага 11 и сдвигают уступ 10 в сторону барабана с тем, чтобы он не выступал за диаметр барабана и не упирался при вращении барабана в упоры 5 и 6 (или выводят из зоны действия уступа 10 пластину 4 с упором 5 и 6 путь поворота вокруг оси соединения с трубой).

После этого вращают за рычаг 11 барабан 9 до тех пор, пока груз 16 не займет крайнее верхнее положение у стойки 19. В последний момент рычаг 11 оставляют в одном из двух положений:
в положении, когда дверь 14 должна закрыта, рычаг 11 располагается в крайнем дальнем положении от двери, а когда дверь 14 должна быть открыта, то в крайнем ближнем положении от двери 14.

Если температура воздуха низкая и не скоро будет повышаться температура в теплице, то рычаг 11 оставляют в положении, изображенном на фиг. 1 и 2. Удерживая рычаг 11 в выбранном положении, сдвигают уступ 10 в исходное положение (или устанавливают пластину 4 с упорами 5 и 6 в исходное положение), а затем соединяют штангу 13 и тягу 21 с рычагом 11.

Если теплица была закрыта в исходном положении (фиг. 1 и 2), то при повышении температуры воздуха в теплице трубка 1 будет нагреваться и удлиняться за счет линейного расширения. Полая конструкция рабочего тела и наличие сквозных радиальных отверстий в трубке способствует ее быстрому нагреву. Упор 5 будет приближаться к барабану 9 и займет зону, которую пересекает уступ 10 при вращении барабана. Упор 6, наоборот, будет выходить из зоны действия уступу 10. Когда трубка 1 удлинится на величину X перекрытия уступа 10 упором 6, барабан 9, под действием натянутой грузом 16 нити, повернется на 180^o. В этот момент уступ 10 упрется в упор 5. При этом груз 16 опустится на величину, равную длине сматывания нити с барабана при повороте его на полоборота. В случае использования одноблочного полиспаста (фиг. 4) груз 16 опустится на величину в 2 раза меньшую, чем без полиспаста. При 2-х блочном полиспасте (фиг. 5) перемещение груза 16 будет в 4 раза меньше и соответственно количество циклов срабатывания системы при той же высоте стойки 19 будет в 4 раза больше (при одноблочном полиспасте в 2 раза больше).

При повороте барабана 9 рычаг 11 займет крайнее ближнее положение к двери 14, штанга 13 упрется в дверь 14 и откроет теплицу. Если штанга 25 будет присоединена к другому вентиляционному элементу (фрамуге), то при этом повороте рычага 11 тяга 21 переместится к двери и ее крайний упор 26 переместит направляющую втулку 22, которая в свою очередь повернет рычаг 23 против часовой стрелки. Под действием рычага 23 штанга 25 откроет вентиляционный элемент 20.

В случае исполнения рычага 23 в виде угольника штанга 25 откроет вентиляционный элемент, расположенный на крыше теплицы.

В указанном положении трубки 1 и барабана 9 теперь уже упор будет находиться относительно уступу 10 с перекрытием на величину X, а упор 6 находится относительно уступу 10 (если повернуть условно барабан 9 на 180^o снова) с наименьшим зазором C. При понижении температуры в теплице трубка 1 будет укорачиваться и в определенный момент упор 5 сдвинется относительно уступа 10 на величину перекрытия X и освободит барабан 9. В это время упор 6 придвинится к барабану 9 и, когда он повернется на 180^o, остановит его за счет упирания у ступ 10. При этом груз 16 снова опустится вниз на такую величину, как было описано выше, а рычаг 11 займет крайнее дальнейшее положение от двери 14. При этом штанга 13 переместится вглубь теплицы и закроет дверь теплицы.

Тяга 21 в этом случае переместится влево и повернет рычаг 23 уже по часовой стрелке. Вентиляционный элемент 20 также будет закрыт. И так цикл открывания и закрывания теплицы повторяется последовательно с очередным опусканием груза 16 до тех пор, пока груз 16 не коснется земли. В этот момент исчезает натяжение нитки и необходимо снова поднять груз в крайнее верхнее положение.

Линейное расширение (сужение) трубки 1 в заданном интервале температур на величину X определяется по формуле X = p×L×Δt где p удельный коэффициент линейного расширения, L длина трубки, Δt заданный интервал температур, при которых должно происходить срабатывание устройства при L 2000 мм, Δt 10^oC и p 30•10^-5 (для трубки из высокопрочного полиэтилена) X 30•10^-5•2000•106 мм.

Процесс терморегулирования в зависимости от погоды может осуществляться за счет открывания (закрывания) одной двери, или только фрамуги, или одновременно двери и фрамуги. Полное и мгновенное открывание вентиляционных элементов теплицы обеспечивает быстрое проветривание теплицы, создает благоприятные условия для опыления растений, а полное и мгновенное закрытие теплицы и удерживание ее полностью в закрытом положении способствует интенсивному прогреву воздуха в теплице и сохранение тела в момент, когда снаружи идет похолодание воздуха и любое открытие теплицы, даже частичное нежелательно.

Терморегулирующее устройство для теплицы рассчитано на автоматический цикл работы в течение одной-двух недель. При диаметре намотки нити, равном, например ⊘ 80 длина опускания груза будет равна π х 80 250 мм. При максимальной высоте груза от земли всего 3 м в одноблочном полиспасте, количество циклов (открыть + закрыть) составит 2•(3000:250)=24, а при двухблочном полиспасте будет 48.

Требуется в сут один раз закрыть и один раз открыть теплицу, т.е. один цикл. За неделю получается 7 циклов.

Если 24:7=3,3, то получается, что терморегулирующее устройство будет работать при таком режиме и одноблочном полиспасте свыше трех недель.

Если допустить неблагоприятные изменчивые условия погоды в течение суток, когда требуется три раза открыть и три раза закрыть теплицу, то при одноблочном полиспасте и количестве циклов в течение суток 3, срок действия терморегулирующего устройства будет 24:3=8, т.е. больше недели. Теплица без присмотра обычно остается в течение 5 6 рабочих дн, то остается значительный запас работы устройства при высоте груза 3 м.

Терморегулирующее устройство обеспечивает возможность мгновенного открывания и закрывания теплицы только при достижении заданных критических температур низкой и высокой, что способствует сохранению тепла в холодное время и быстрое проветривание по достижению высокой температуры.

Использование: изобретение относится к выращиванию растений, а именно к устройствам для регулирования температуры теплицы. Сущность изобретения: терморегулирующее устройство для теплицы состоит из полиэтиленовой трубки 1, снабженной на конце двумя регулируемыми упорами 5 и 6, взаимодействующими с выступом 10 барабана 9, связанного гибкой нитью через систему блоков 17 и 18 с грузом и вентиляционными элементами теплицы 14. Устройство обеспечивает уменьшение инерционности, т.е. сокращение времени выравнивания температуры полиэтиленовой трубки и температуры воздуха в теплице. 3 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Терморегулирующее устройство для теплицы, содержащее термочувствительный элемент, силовой привод и связанный с ним исполнительный механизм, который соединен штангой с вентиляционным элементом, отличающееся тем, что термочувствительный элемент выполнен в виде трубки из материала с большим коэффициентом линейного расширения, на свободном конце которой установлены упоры с возможностью перемещения по длине трубки, исполнительный механизм выполнен в виде барабана с намотанной на него гибкой нитью и расположенным на одном из его торцов с возможностью поочередного взаимодействия с упорами уступом, а на другом рычагом, шарнирно соединенным с штангой вентиляционного элемента двери, силовой привод выполнен в виде подвешенного через систему блоков на свободном конце гибкой нити груза, при этом упор, расположенный ближе к месту крепления трубки, установлен относительно уступа с перекрытием, равным величине линейного расширения трубки при максимально заданной температуре, другой упор расположен с минимальным зазором относительно уступа, равным величине сужения трубки при минимально заданной температуре. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в трубке выполнены радиальные сквозные отверстия. 3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что исполнительный механизм снабжен дополнительной тягой, шарнирно соединенной одним концом с рычагом барабана и проходящей другим концом через направляющую втулку, соединенную шарнирно с дополнительным рычагом, расположенным на неподвижной оси и соединенным шарнирно с дополнительной штангой второго вентиляционного элемента, например, фрамуги, при этом тяга снабжена регулируемыми по ее длине упорами. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что система блоков снабжена полиспастом.