УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА В УЛЬЕ Российский патент 2001 года по МПК G05D23/19 A01K47/00 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к пчеловодству.

Известны автоматизированные системы, позволяющие контролировать температуру внутри клуба пчел с помощью температурных датчиков, смонтированных на рамке [1, 2]. К их недостаткам следует отнести то, что датчики температуры находятся под воздействием продуктов жизнедеятельности пчел, а также исключается возможность регулировать температурный режим улья.

Наиболее близким по технической сущности является устройство для регулирования температурного режима улья [3], содержащее ульевые рамки, в которых установлена армирующая пластина и проволочная сетка, а в узлах последней размещены датчики температуры, выходы которых через блок переключения подключены к входу блока управления с источником питания, устройство снабжено нагревательным элементом, подключенным к выходу блока управления, термо- и электроизолированным от чувствительных элементов датчиков температуры и размещенным на поверхности проволочной сетки в средней зоне между ее продольными участками, при этом нагревательный элемент и проволочная сетка с датчиками температуры расположены внутри армирующей пластины.

Недостатками этого устройства являются неравномерный прогрев всей плоскости армирующей пластины, определяемой дискретностью проволоки нагревательного элемента, недостаточная теплоотдача, большое количество температурных датчиков и подводящих проводниковых соединений, сложность схемы.

Технической задачей изобретения является повышение равномерности прогрева, улучшение теплоотдачи, упрощение конструктивного построения.

Это достигается тем, что в устройство для регулирования температурного режима улья, содержащее ульевые рамки, в которых установлены первая пластина с армирующими ячейками и нагревательным элементом, терморегулятор с датчиком и задатчиком температуры, с первой пластиной по контуру сварена вторая пластина с армирующими ячейками, выступы которых совпадают с выступами ячеек на первой пластине, с образованием совмещенной армирующей пластины, при этом нагревательный элемент выполнен на первой пластине в виде равномерно напыленной по всей плоскости резистивной пленки, по краям первой пластины по всей ширине напылены токопроводящие низкоомные пленки, к которым контактным способом подсоединены токопроводящие контакты для подачи тока на нагревательный элемент, датчик температуры электрически изолирован от резистивной пленки и резистивная пленка, токопроводящие низкоомные пленки, датчик температуры и токопроводящие контакты для подачи тока на нагреватель расположены между первой и второй пластинами, причем первые выходы датчика и задатчика температуры соединены между собой и с первым входом терморегулятора, вторые выходы датчика и задатчика температуры соединены со вторым и третьим входами терморегулятора, первый и второй выходы которого соединены с упомянутыми токопроводящими контактами, питающие входы терморегулятора соединены с контактами, расположенными на рамках в местах ее подвески, а в корпусе улья в местах подвески рамок установлена токопроводящая шина, размеры армирующих ячеек соответствуют размерам сотовых ячеек, а в донышках ячеек совмещенной армирующей пластины выполнены отверстия.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства для регулирования температурного режима в улье; на фиг. 2 - ульевая рамка (общий вид); на фиг. 3 - совмещенная армирующая пластина в сборе (вид сбоку), пунктиром показаны достроенные пчелами соты; на фиг. 4 - возможные варианты отверстий в донышках совмещенной армирующей пластины.

Устройство для регулирования температурного режима в улье (фиг. 1) содержит: задатчик температуры 1, датчик температуры 2, терморегулятор 3, нагревательный элемент 4, питающие входы 5.

Устройство для регулирования температурного режима в улье содержит ульевую рамку (фиг. 2), в гнезде верхней части верхней планки рамки монтируется терморегулятор (поз. 1) с задатчиком температуры (поз. 2), к нижней части верхней планки крепится совмещенная армирующая пластина (поз. 3), внутри которой находятся нагревательный элемент в виде резистивной пленки (поз. 4), датчик температуры (поз. 5), токопроводящие низкоомные пленки (поз. 6). В местах подвесок ульевой рамки имеются контакты (поз. 7). В боковых и нижней планках ульевой рамки (фиг. 2) сделаны пазы, в которые вставляется совмещенная армирующая пластина (поз. 3). Перед установкой в ульевую рамку, совмещенную армирующую пластину окунают в расплавленный воск (фиг. 3, поз. 9). Это необходимо для улучшения приема совмещенной армирующей пластины, выполняющей роль искусственной вощины, пчелами. Все эти элементы составляют единую конструкцию.

Совмещенную армирующую пластину изготавливают следующим образом.

На первую пластину с размерами, соответствующими внутренним размерам ульевой рамки, выполняющую роль искусственной вощины, изготовленную с помощью пресс-формы из пластмассы в виде листов с отпечатанными на них ячейками с одной стороны по всей плоскости проводят напыление резистивной пленки, т.е. производят армирование (фиг. 2, поз. 4). Эта равномерно напыленная по всей плоскости резистивная пленка служит нагревательным элементом. Для обеспечения равномерности нагрева всей плоскости первой пластины, т.е. для обеспечения равномерного протекания тока по всей плоскости, по краям резистивной пленки по всей ширине первой пластины напыляют токопроводящие низкоомные пленки (фиг. 2, поз. 6). Ширина токопроводящих низкоомных пленок соответствует ширине контактного вывода, к которой контактным способом подсоединяют токопроводящие контакты, которые выходят за край первой пластины и являются клеммами нагревательного элемента для подачи тока на нагревательный элемент. Резистивную пленку покрывают электроизолирующим лаком. Сверху электроизолирующей пленки лака в середине армирующей пластины устанавливается датчик температуры (фиг. 2, поз. 5), выводы которого через токопроводящие контакты выходят на край первой пластины.

Затем изготавливают вторую пластину из пластмассы с такими же размерами, что и первая, с отпечатанными ячейками (фиг. 2, поз. 3) и покрывают клеем. Первую и вторую пластины совмещают так, чтобы выступы ячеек совпали. Затем проводят сварку совмещенных пластин по контуру и получают совмещенную армирующую пластину. В донышках ячеек для увеличения общей площади совмещенной армирующей пластины с целью обеспечения лучшей теплоотдачи изготавливают отверстия, которые могут быть выполнены в зависимости от технологических возможностей производства различными вариантами (фиг. 4, поз. 8). Совмещенную армирующую пластину крепят к нижней части верхней планки ульевой рамки. Токопроводящие контакты, находящиеся сбоку совмещенной армирующей пластины, подсоединяют к терморегулятору (поз. 1, фиг. 2). Питающие входы терморегулятора (фиг. 2, поз. 1) с помощью проводников подсоединяют к контактам (фиг. 2, поз. 7), расположенным на верхней планке в местах подвесок ульевой рамки. При этом улей должен быть незначительно доработан: в местах подвесок пчелиных рамок в корпусе улья устанавливается токопроводящая шина.

Работает устройство для регулирования температурного режима в улье следующим образом. На питающие входы 5 (фиг. 1) подают постоянное стабильное питающее напряжение, которое через контакты в местах подвесок доработанных пчелиных рамок (фиг. 2, поз. 7) поступает на терморегулятор 3 (фиг. 1). Температуру нагрева предварительно устанавливают с помощью задатчика температуры 1 (фиг. 1), (фиг. 2, поз. 2). Вся плоскость совмещенной армирующей пластины равномерно нагревается, температура нагрева поддерживается постоянной с помощью терморегулятора (фиг. 2, поз. 1). Для подогрева пчелиной семьи весной - зимой стандартным нагревателем, установленным на дно улья под пчелиные рамки, требуется мощность 10-70 Вт. Коэффициент полезного действия (КПД) такого нагревателя определяется по формуле (1):
η₁ = 1/[1+7,8(t_н+4)/(t_н-10)], (1)
где t_н - температура нагревателя. КПД для такого нагревателя составляет 10%. КПД значительно повышается при размещении ульевой рамки с пчелиным сотом, в средостении которой находится нагревательный элемент, в клуб зимующих пчел. КПД нагревательного элемента, находящегося среди пчел, определяется по формуле:
η₂ = 1/[1+0,04(t_н+4)/(t_н-10)], (2)
близок к 95% при температурах t_н≥25^oC.

В этом случае необходимая общая мощность нагрева снижается примерно в 10 раз, и для весеннего-зимнего времени на улей достаточно мощности 1,2-7 Вт. Количество доработанных ульевых рамок определяется размерами клуба зимующих пчел и может колебаться от 5 до 12. Необходимая мощность нагрева зависит от сезона, устанавливается пчеловодом с помощью источника питания.

Таким образом, устройство для регулирования температуры улья представляет собой конструктивно единое изделие, которое позволяет поддерживать температурный режим улья, облегчить условия зимовки, вызвать сверхраннее развитие пчел. Равномерный прогрев плоскости ульевых рамок позволяет локально поддерживать температуру в зоне расплода и расположения пчел, не прогревая всего объема улья. Наличие отверстий в донышках совмещенной армирующей пластины повышает теплоотдачу. Высокий КПД позволяет значительно снизить энергопотребление, поэтому для обогрева пчелосемей пасеки можно применить локальные источники питания - аккумуляторы. Это значительно снизит элетроопасность и пожароопасность.

Используемый объемный прогрев улья обычными нагревателями может вызвать лет пчел в холодное время, что приводит к ослаблению пчелосемей. Низкий КПД так же приводит к значительным затратам электроэнергии, требует близко расположенной электросети, что приводит к высокой пожароопасности, электроопасности. При объемном прогреве происходит сушка улья, что вызывает необходимость иметь водяные испарители.

Предлагаемый локальный прогрев ульевых рамок не ведет к значительному снижению влажности в улье, приближен к естественному локальному прогреву пчелами. Вне расположения пчел ульевая холодная температура не стимулирует вылет пчел на улицу, что сохраняет силу пчелосемьи. Равномерный прогрев также обеспечит благоприятные условия для развития расплода, расположенного по всей плоскости ульевой рамки.

Источники информации
1. А.С. СССР N 1588344, A 01 K 47/00.

2. Патент N 1802683, A 01 K 47/00.

3. Патент N 2000693, A 01 K 47/00, A 01 K 47/06 (прототип).

4. А. Д. Трифонов. Тепло- и массоперенос в жизни пчел/ Москва, Истра, 1997 г.

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности к пчеловодству. Технический результат заключается в повышении равномерности прогрева, упрощении конструктивного построения и достигается за счет того, что в устройстве для регулирования температурного режима в улье, содержащем ульевые рамки, в которых установлены первая пластина с армирующими ячейками и нагревательным элементом, терморегулятор с датчиком и задатчиком температуры, с первой пластиной по контуру сварена вторая пластина с армирующими ячейками, выступы которых совпадают с выступами ячеек на первой пластине, с образованием совмещенной армирующей пластины, при этом нагревательный элемент выполнен на первой пластине в виде равномерно напыленной по всей плоскости резистивной пленки, по краям первой пластины по всей ширине напылены токопроводящие низкоомные пленки, к которым контактным способом подсоединены токопроводящие контакты для подачи тока на нагревательный элемент, датчик температуры электрически изолирован от резистивной пленки и резистивная пленка, токопроводящие низкоомные пленки, датчик температуры и токопроводящие контакты для подачи тока на нагреватель расположены между первой и второй пластинами, а в корпусе улья в местах подвески рамок установлена токопроводящая шина. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Устройство для регулирования температурного режима в улье, содержащее ульевые рамки, в которых установлены первая пластина с армирующими ячейками и с нагревательным элементом, терморегулятор с датчиком и задатчиком температуры, отличающееся тем, что с первой пластиной по контуру сварена вторая пластина с армирующими ячейками, выступы которых совпадают с выступами ячеек на первой пластине, с образованием совмещенной армирующей пластины, при этом нагревательный элемент выполнен на первой пластине в виде равномерно напыленной по всей плоскости резистивной пленки, по краям первой пластины по всей ширине напылены токопроводящие низкоомные пленки, к которым контактным способом подсоединены токопроводящие контакты для подачи тока на нагревательный элемент, датчик температуры электрически изолирован от резистивной пленки и резистивная пленка, токопроводящие низкоомные пленки, датчик температуры и токопроводящие контакты для подачи тока на нагреватель расположены между первой и второй пластинами, причем первые выходы датчика и задатчика температуры соединены между собой и с первым входом терморегулятора, вторые выходы датчика и задатчика температуры соединены со вторым и третьим входами терморегулятора, первый и второй выходы которого соединены с упомянутыми токопроводящими контактами, питающие входы терморегулятора соединены с контактами, расположенными на рамках в местах ее подвески, а в корпусе улья в местах подвески рамок установлена токопроводящая шина. 2. Устройство для регулирования температурного режима в улье по п.1, отличающееся тем, что размеры армирующих ячеек соответствуют размерам сотовых ячеек, а в донышках ячеек совмещенной армирующей пластины выполнены отверстия.