ИНКУБАТОР Российский патент 2005 года по МПК A01K41/00 

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, точнее к инкубации яиц любых видов сельскохозяйственной птицы, например гусят, утят, индюшат, цыплят, страуса и др.

Известен инкубатор типа ИПХ (см., например, Ю.З.Буртов, Ю.С.Голдин, П.П.Кривошипин. Справочник. Инкубация яиц. М.: ВО "Агропромиздат", 1990, с.85), предназначенный для инкубации яиц сельскохозяйственной птицы. Он содержит инкубационную камеру с лотками, нагреватель, вентилятор-мешалку, устройство для увлажнения воздуха и поворота лотков с яйцами, при этом ось барабана с лотками расположена горизонтально и перпендикулярно оси вращения рабочего колеса вентилятора. В известном инкубаторе было установлено водяное охлаждение, которое не улучшило температурный режим в центральной части барабана, но увеличило затраты воды.

Общими признаками известного и заявляемого инкубатора является наличие инкубационной камеры с лотками и механизмом их поворота, нагревателей, вентиляторов-мешалок, устройства для увлажнения воздуха и системы охлаждения воздуха.

Недостатками известного инкубатора являются значительная неравномерность температурного поля в инкубационной камере, а также сложность конструкции, что приводит к увеличению металлоемкости.

Известный также инкубатор, содержащий инкубационную камеру, нагреватель, вентилятор, устройство для увлажнения воздуха. В инкубаторе камера имеет опорный каркас, размеры которого меньше, чем у камеры. Сверху, снизу, впереди и сзади от каркаса в камере образован циркуляционный канал с соответствующими зонами. Вентиляционные отверстия канала направлены на верхние, нижнюю, переднюю и заднюю поверхности каркаса. Принудительную циркуляцию воздуха в канале обеспечивает вентилятор (см., например, патент JP №2796513 В 2 8256626 А, МПК⁶ А 01 К 41/00, заявл. 28.03.95, опубл. 10.09.98, ИСМ №19/99. Вып.1, с.24).

Общим признаком известного и заявляемого инкубатора является наличие инкубационной камеры с лотками и механизмом их поворота, нагревателей, вентиляторов-мешалок, устройств увлажнения воздуха и системы охлаждения воздуха.

Недостатком известного инкубатора является значительная неравномерность температурного поля в инкубационной камере вследствие отсутствия системы осушения воздуха и недостатков в конструкции системы вентиляции.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является известный инкубатор (см., например, патент US №5410985 А, МПК⁶ А 01 К 41/00, заявл. 21.01.92, опубл. 02.05.95, ИСМ №10/96. Вып.001, с.19). Инкубатор содержит корпус с инкубационной камерой, ограниченный крышкой и стенками, горизонтально размещенный в ней лотковый блок с лотками для яиц и механизмом поворота лотков, электронагреватель, вентиляционную систему с вентилятором, приводом и вентиляционными окнами для циркуляции воздуха в инкубационной камере, блок увлажнения воздуха, датчики контроля температуры и влажности воздушной среды, а также систему управления инкубатором с блоком питания. Система циркуляции воздуха с целью регулирования условий в инкубационной камере содержит пару каналов, проходящих по центру камеры на расстоянии от крышки и образующих верхние входные воздушные патрубки, и вентилятор.

Общими признаками известного и заявляемого инкубатора являются теплоизоляционный корпус с окнами в его стенках, инкубационная камера, горизонтально размещенный в ней лотковый блок с лотками для яиц и механизмом поворота лотков, электронагреватель, вентиляционная система с вентилятором, приводом и вентиляционными окнами для циркуляции воздуха в инкубационной камере, блок увлажнения воздуха, датчики контроля температуры и влажности воздушной среды, а также система управления инкубатором с блоком питания.

К недостаткам известного инкубатора следует отнести наличие неравномерного температурно-влажностного режима воздушной среды в инкубационной камере, что приводит к перегреву яиц. Вследствие того, что конструкция известного инкубатора не имеет системы осушения воздушной среды в инкубационной камере, невозможно использовать его для инкубации яиц различной птицы, например страуса, который требует создания специфических условий температурно-влажностного режима. Отсутствие аварийной системы подогрева, а также датчиков контроля содержания углекислоты и кислорода воздушной среды приводит к гибели эмбрионов птицы.

Желательно иметь такой инкубатор с применением системы охлаждения, при работе которого разброс температуры воздуха по всему объему инкубационной камеры не выходил за пределы оптимального диапазона.

В основу изобретения поставлена задача усовершенствования инкубатора, в котором за счет обеспечения инкубатора системой осушения воздушной среды вымораживанием, дополнительными датчиками контроля содержания углекислоты и кислорода в воздушной среде инкубационной камеры, новой конструкцией вентиляционной системы для циркуляции воздуха в инкубационной камере, аварийной системой водо- или газоподогрева воздушной среды и другим расположением известных элементов конструкции достигается обеспечение оптимального, равномерного температурно-влажностного режима воздушной среды в инкубационной камере за счет улучшения распределения воздушного теплового потока, достижения равномерности температурного поля и увеличения диапазона регулирования влажности воздушной среды, что исключает перегрев яиц, и за счет этого повышается производительность инкубатора, который имеет высокую удельную загрузку, и расширяется область его использования.

Поставленная задача достигается тем, что в инкубаторе, содержащем теплоизоляционный корпус с окнами в его стенках, инкубационную камеру, горизонтально размещенный в ней лотковый блок с лотками для яиц и механизмом поворота лотков, электронагреватель, вентиляционную систему с вентилятором, приводом и вентиляционными окнами для циркуляции воздуха в инкубационной камере, блок увлажнения воздуха, блок датчиков, включающий датчики контроля температуры и влажности воздушной среды, а также систему управления инкубатором с блоком питания, согласно изобретению инкубатор снабжен системой осушения воздушной среды в инкубационной камере вымораживанием, установленной возле стенки теплоизоляционного корпуса, аварийной системой водо-газоподогрева воздушной среды в инкубационной камере с источником тепла и регулятором, расположенной возле стенки теплоизоляционного корпуса и имеющей каналы подачи тепла в инкубатор и канал отвода тепла из инкубатора, расположенные в стенке теплоизоляционного корпуса, блок датчиков дополнительно содержит датчики контроля содержания углекислоты и кислорода в воздушной среде, а вентиляционная система для циркуляции воздуха в инкубационной камере дополнительно содержит горизонтальную перегородку с боковыми стенками и приточным окном в одной из боковых стенок, которая образует воздушный горизонтальный канал для объединения воздушного потока из инкубационной камеры и воздушного потока свежего воздуха, и расположена возле верхней стенки теплоизоляционного корпуса, а также вертикальную разделительную перегородку с окнами и отражателями с наклоном в сторону потока воздуха менее 90°, образующую вертикальный рециркуляционный воздушный канал и разделяющую инкубационную камеру и камеру приготовления воздушной смеси, образованную этой перегородкой в верхней части и задней стенкой теплоизоляционного корпуса, при этом система осушения воздушной среды в инкубационной камере вымораживанием содержит компрессор, вымораживатель воздуха с хладоагентом, внизу которого расположен желоб для сбора и удаления влаги, датчики замерзания и качества воздушной среды и вертикальную разделительную перегородку потоков воздуха Г-образной формы с окном, выполненным в короткой верхней части перегородки, которая соединена со стенкой теплоизоляционного корпуса.

От прототипа заявляемый инкубатор отличается тем, что он снабжен системой осушения воздушной среды в инкубационной камере вымораживанием, установленной возле стенки теплоизоляционного корпуса, аварийной системой водо-газоподогрева воздушной среды в инкубационной камере с источником тепла и регулятором, расположенной возле стенки теплоизоляционного корпуса и имеющей каналы подачи тепла в инкубатор и канал отвода тепла из инкубатора, расположенные в стенке теплоизоляционного корпуса, блок датчиков дополнительно содержит датчики контроля содержания углекислоты и кислорода в воздушной среде, а вентиляционная система для циркуляции воздуха в инкубационной камере дополнительно содержит горизонтальную перегородку с боковыми стенками и приточным окном в одной из боковых стенок, которая образует воздушный горизонтальный канал для объединения воздушного потока из инкубационной камеры и воздушного потока свежего воздуха, и расположена возле верхней стенки теплоизоляционного корпуса, а также вертикальную разделительную перегородку с окнами и отражателями с наклоном в сторону потока воздуха менее 90°, образующую вертикальный рециркуляционный воздушный канал и разделяющую инкубационную камеру и камеру приготовления воздушной смеси, образованную этой перегородкой в верхней части и задней стенкой теплоизоляционного корпуса, при этом система осушения воздушной среды в инкубационной камере вымораживанием содержит компрессор, вымораживатель воздуха с хладоагентом, внизу которого расположен желоб для сбора и удаления влаги, датчики замерзания и качества воздушной среды и вертикальную разделительную перегородку потоков воздуха Г-образной формы с окном, выполненным в короткой верхней части перегородки, которая соединена со стенкой теплоизоляционного корпуса.

В результате использования заявляемого изобретения обеспечивается получение технического результата, заключающегося в обеспечении оптимального, равномерного температурно-влажностного режима воздушной среды в инкубационной камере за счет улучшения распределения воздушного теплового потока, достижения равномерности температурного поля и увеличения диапазона регулирования влажности воздушной среды.

Между существенными признаками заявляемого изобретения и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь.

Обеспечение инкубатора системой осушения воздушной среды в инкубационной камере вымораживанием улучшает влажностный режим воздушной среды в инкубационной камере и увеличивает диапазон регулирования влажности воздушной среды, что в целом позволяет обеспечить оптимальный, равномерный температурно-влажностный режим и увеличить диапазон регулирования влажности воздушной среды.

Наличие аварийной системы водо-газоподогрева воздушной среды в инкубационной камере с источником тепла и регулятором, который имеет каналы подачи тепла в инкубатор и канал отвода тепла из инкубатора, расположенные в стенке теплоизоляционного корпуса, дает возможность при отсутствии электроэнергии, в том числе в случае ее внезапного исчезновения, обеспечить надежную работу инкубатора с использованием дешевых источников тепла (вода, газ) и поддерживать оптимальные условия для инкубации.

Наличие дополнительных датчиков контроля содержания углекислоты и кислорода в воздушной среде содействует постоянному контролю за воздушной смесью и созданию оптимальных условий для инкубации.

А новое выполнение вентиляционной системы для циркуляции воздуха в инкубационной камере улучшает распределение воздушного потока при неравномерной закладке яиц, а также позволяет достичь равномерность температурного поля и возможность увеличения диапазона регулирования влажности воздушной среды, что в целом обеспечивает оптимальный, равномерный температурно-влажностный режим воздушной среды в инкубационной камере.

В целом, отличительные признаки заявляемого инкубатора являются существенными и необходимыми для достижения нового технического результата.

По имеющимся у заявителя сведениям совокупность существенных признаков, характеризующих сущность заявляемого изобретения, не известна из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "новизна".

По мнению заявителя для специалиста в области конструирования инкубаторов заявляемая сущность изобретения не вытекает явным образом из уровня техники, так как из него не обнаруживается совокупность существенных признаков и ее влияние на достигаемый технический результат, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого устройства критерию "изобретательский уровень".

Заявляемый инкубатор может быть многократно использован в птицеводстве с получением ожидаемого технического результата, что позволяет сделать вывод о соответствии изобретения критерию "промышленная применимость".

Таким образом, заявляемый инкубатор является техническим решением, отвечающим всем условиям патентоспособности.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где схематично изображен инкубатор с горизонтальным разрезом вдоль оси барабана.

Заявляемый инкубатор содержит: теплоизоляционный корпус 1 с входным 2 и выходным 3 окнами, имеющий боковые (не показаны), заднюю 4 стенки, верхнюю панель 5 и днище 6; инкубационную камеру 7; горизонтально размещенный в ней лотковый блок 8 с лотками для яиц и механизмом поворота лотков (не показаны); электронагреватель 9 для нагрева воздушной смеси, который расположен в воздушном канале подготовки воздушной смеси; вентиляционную систему с вентилятором 10 и приводом (не показан); блок увлажнения воздуха 11, выполненный, например, в виде ванночки с водой и электрического водяного тена 12 для подогрева воды, и в общем находящегося под лотками для яиц на днище 6 инкубационной камеры 7; блок датчиков 13, содержащий датчики контроля температуры и влажности воздушной среды и дополнительные датчики контроля содержания углекислоты и кислорода в воздушной среде, который размещен, например, сверху лоткового блока 8, а также систему управления инкубатором 14 с блоком питания. Инкубатор снабжен системой осушения воздушной среды в инкубационной камере вымораживанием, установленной возле задней стенки 4 теплоизоляционного корпуса 1, содержащей компрессор (не показан), вымораживатель воздуха с хладоагентом 15, внизу которого расположен желоб 16 для сбора и удаления влаги, который может быть выполнен любой формы; датчики замерзания воды 17 и качества 18 воздушной среды и вертикальную разделительную перегородку 19 потоков воздуха Г-образной формы с окном 20, выполненным в короткой верхней части перегородки, которая соединена с задней стенкой 4 теплоизоляционного корпуса 1. Между разделительной перегородкой 19 потоков воздуха и задней стенкой 4 теплоизоляционного корпуса 1 образована камера смешения рециркуляционного и свежего воздуха 21, где расположены вымораживатель воздуха с хладоагентом 15 и желоб 16 для сбора и удаления влаги.

Дополнительная аварийная система водо-газоподогрева воздушной среды в инкубационной камере 7 выполнена, например, в виде трубы с источником тепла 22 и регулятором 23, расположена возле любой стенки теплоизоляционного корпуса 1, который имеет каналы подачи тепла 24 в инкубатор и канал отвода тепла 25 из инкубатора, расположенные в стенке, например задней 4, теплоизоляционного корпуса 1.

Вентиляционная система для циркуляции воздуха в инкубационной камере 7 дополнительно содержит горизонтальную перегородку 26 с боковыми стенками и приточным окном 27 в одной из боковых стенок, образующую воздушный горизонтальный канал для объединения воздушного потока из инкубационной камеры 7 и воздушного потока свежего воздуха, и расположенную возле верхней панели 5 теплоизоляционного корпуса 1, а также вертикальную разделительную перегородку 28 с окнами 29 для циркуляции воздуха в инкубационной камере 7 и отражателями 30 с наклоном менее 90° в сторону натекающего потока воздуха, образующую вертикальный рециркуляционный воздушный канал и разделяющую инкубационную камеру 7 и канал подготовки воздушной смеси 31, образованный этой перегородкой 28 и задней стенкой 4 теплоизоляционного корпуса 1. Над лотковым блоком 8 находится окно 32 для циркуляции воздуха в инкубационной камере 7.

Предлагаемый инкубатор работает следующим образом.

Яйца загружаются в лотки и устанавливаются в барабан лоткового блока 8, который находится в инкубационной камере 7, где осуществляется процесс инкубации. В инкубаторе создают заданный температурно-влажностный режим, используя для этого нагреватели 9 и 12, вентиляционную систему для циркуляции воздуха, блок увлажнения воздуха 11, систему осушения воздушной среды в инкубационной камере вымораживанием. Вода для увлажнения распыляется и подхватывается потоком воздуха. Поворот барабана в одну и другую стороны осуществляется с помощью привода механизмом поворота лотков. Приток свежего воздуха происходит через вентиляционное окно 27, который поступает в центральную часть рабочего колеса вентилятора-мешалки 10, где также, как и поток воздуха от электронагревателя 9, равномерно перемешивается с основной частью потока воздуха.

Рециркуляционный воздух, поступающий в систему осушения воздушной среды вымораживанием, частично подается в камеру смешения рециркуляционного и свежего воздуха 21, частично на вымораживатель воздуха 8 через окна 2 и 20 и частично в инкубационную камеру через окна 29. Капельки влаги конденсируются на поверхности вымораживателя воздуха 8 и стекают в желоб 16 для сбора и удаления влаги за границы системы осушения. Так как в канале подготовки воздушной смеси 31 большая скорость воздуха, в канале создается давление, меньшее, чем давление за пределами теплоизоляционной камеры. За счет этого воздух извне поступает вовнутрь системы осушения воздушной среды вымораживанием самостоятельно. Входное окно 2 регулирует приток свежего воздуха в инкубационную камеру 7. Окно 20 регулирует приток рециркуляционного воздуха в систему осушения воздушной среды. Датчик замерзания воды 17 на вымораживателе воздуха 8 контролирует процесс замерзания льда и препятствует его появлению путем поддержки температуры немного выше температуры замерзания воды. Окна 29 предназначены для частичной подачи воздуха в инкубационную камеру 7 для лучшего перемешивания воздуха и равномерного распределения тепла по инкубационной камере. В камере смешения рециркуляционного и свежего воздуха 21 происходит подготовка воздушной смеси путем смешивания теплого воздуха из канала подготовки воздушной смеси 31 и холодного осушенного воздуха из системы осушения воздушной среды вымораживанием. Датчики 13 и 18 контролируют влажность, температуру и качество воздушной среды и дают сигнал в систему управления процессом 14 в инкубаторе.

Заявленный инкубатор обеспечивает оптимальный, равномерный температурно-влажностный режим воздушной среды в инкубационной камере за счет улучшения распределения воздушного теплового потока, достижения равномерности температурного поля и увеличения диапазона регулирования влажности воздушной среды от очень низкой (20%) до самой высокой (100%), что расширяет область его использования. При его использовании исключается перегрев яиц, улучшается качество инкубации яиц любого вида птицы, и повышается производительность инкубатора.

Разработанный инкубатор для яиц, удобный в эксплуатации, обеспечивает технику безопасности, отвечает современным требованиям, имеет высокую удельную загрузку, позволяет эффективно использовать пространство инкубационной камеры, а также расширяет область его использования, а именно для инкубации яиц любой сельскохозяйственной птицы, например гусят, утят, индюшат, цыплят, страуса и др., что требует обеспечения специфического температурно-влажностного режима воздушной среды в инкубационной камере различного диапазона.

По данному изобретению изготовлен опытный образец инкубатора, который прошел испытания, подтвердившие его работоспособность и получение ожидаемого технического результата и положительного эффекта.

Предложенный инкубатор может найти применение для инкубации яиц любой сельскохозяйственной птицы.

Инкубатор содержит теплоизоляционный корпус с окнами в его стенах, инкубационную камеру, горизонтально размещенный в ней лотковый блок с лотками яиц и механизмом поворота лотков, электронагреватель, вентиляционную систему с вентилятором, приводом и вентиляционными окнами для циркуляции воздуха в инкубационной камере, блок увлажнения воздуха, блок датчиков, включающий датчики контроля температуры и влажности воздушной среды, а также систему управления инкубатором с блоком питания. Инкубатор имеет систему осушения воздушной среды в инкубационной камере вымораживанием, установленную возле стенки теплоизоляционного корпуса, аварийную систему водо-газоподогрева воздушной среды в инкубационной камере с источником тепла и регулятором, расположенную возле стенки теплоизоляционного корпуса и имеющую каналы подачи тепла в инкубатор и канал отвода тепла из инкубатора, расположенные в стенке теплоизоляционного корпуса. Блок датчиков дополнительно содержит датчики контроля содержания углекислоты и кислорода в воздушной среде. Вентиляционная система для циркуляции воздуха в инкубационной камере дополнительно содержит горизонтальную перегородку с боковыми стенками и приточным окном в одной из боковых стенок, которая образует воздушный горизонтальный канал для объединения воздушного потока из инкубационной камеры и воздушного потока свежего воздуха и расположена возле верхней стенки теплоизоляционного корпуса, а также вертикальную разделительную перегородку с окнами и отражателями с наклоном в сторону потока воздуха менее 90°, образующую вертикальный рециркуляционный воздушный канал и разделяющую инкубационную камеру и камеру приготовления воздушной смеси, образованную этой перегородкой в верхней части и задней стенкой теплоизоляционного корпуса. Система осушения воздушной среды в инкубационной камере вымораживанием содержит компрессор, вымораживатель воздуха с хладоагентом, внизу которого расположен желоб для сбора и удаления влаги, датчики замерзания и качества воздушной среды и вертикальную разделительную перегородку потоков воздуха Г-образной формы с окном. Окно выполнено в короткой верхней части перегородки, которая соединена со стенкой теплоизоляционного корпуса. Обеспечивается оптимальный равномерный температурный влажностной режим воздушной среды, повышается производительность, а также расширяется область использования. 1 ил.

Инкубатор, содержащий теплоизоляционный корпус с окнами в его стенках, инкубационную камеру, горизонтально размещенный в ней лотковый блок с лотками для яиц и механизмом поворота лотков, электронагреватель, вентиляционную систему с вентилятором, приводом и вентиляционными окнами для циркуляции воздуха в инкубационной камере, блок увлажнения воздуха, блок датчиков, включающий датчики контроля температуры и влажности воздушной среды, а также систему управления инкубатором с блоком питания, отличающийся тем, что инкубатор снабжен системой осушения воздушной среды в инкубационной камере вымораживанием, установленной возле стенки теплоизоляционного корпуса, аварийной системой водогазоподогрева воздушной среды в инкубационной камере с источником тепла и регулятором, расположенной возле стенки теплоизоляционного корпуса и имеющей каналы подачи тепла в инкубатор и канал отвода тепла из инкубатора, расположенные в стенке теплоизоляционного корпуса, блок датчиков дополнительно содержит датчики контроля содержания углекислоты и кислорода в воздушной среде, а вентиляционная система для циркуляции воздуха в инкубационной камере дополнительно содержит горизонтальную перегородку с боковыми стенками и приточным окном в одной из боковых стенок, которая образует воздушный горизонтальный канал для объединения воздушного потока из инкубационной камеры и воздушного потока свежего воздуха, и расположена возле верхней стенки теплоизоляционного корпуса, а также вертикальную разделительную перегородку с окнами и отражателями с наклоном в сторону потока воздуха менее 90°, образующую вертикальный рециркуляционный воздушный канал и разделяющую инкубационную камеру и камеру приготовления воздушной смеси, образованную этой перегородкой в верхней части и задней стенкой теплоизоляционного корпуса, при этом система осушения воздушной среды в инкубационной камере вымораживанием содержит компрессор, вымораживатель воздуха с хладагентом, внизу которого расположен желоб для сбора и удаления влаги, датчики замерзания и качества воздушной среды и вертикальную разделительную перегородку потоков воздуха Г-образной формы с окном, выполненным в короткой верхней части перегородки, которая соединена со стенкой теплоизоляционного корпуса.