ИНКУБАТОР Российский патент 2006 года по МПК A01K41/00 

Изобретение относится к устройствам для инкубации яиц домашней птицы и может быть использовано в фермерских и личных подсобных хозяйствах для получения цыплят. Известен инкубатор с партионной загрузкой и инкубацией яиц /см. «Инкубатор». А.с. СССР №163028, БИ №8, 1991 г./. Это устройство не обеспечивает конвейерной инкубации с ежедневной загрузкой в кладку свежеснесенных яиц и выгрузкой из инкубатора готового продукта /цыплят/, что снижает процент выхода молодняка. Кроме того, этот аналог требует применения ручных операций съема и перевода лотков из режима инкубации в режим вывода. Как следствие, трудоемкость обслуживания инкубатора не всегда устраивает пользователей. К тому же, механизм переворота кладок требует значительного энергопитания, что также не всегда приемлемо.

Наиболее близким известным техническим решением является инкубатор (см. патент RU №2021716, кл. А 01 К 41/00, 30.10.1994), содержащий корпус, в котором размещен лоток для яиц, приспособление для поворота кладки с механизмом привода, размещенные на дне корпуса нагреватели и увлажнитель. Приспособление для поворота кладки выполнено в виде движущейся по дну лотка решетки, между прутками которой размещены яйца, решетка снабжена трособлочным механизмом для ее перемещения, соединенным со штоком диафрагменного механизма привода через кулисную передачу. В свою очередь диафрагменный механизм привода выполнен в виде камеры с легкоиспаряющейся жидкостью, периодически нагреваемой дополнительным внешним проволочным электрическим нагревателем. Существенными недостатками прототипа являются:

* - конструктивная сложность и большое энергопотребление трособлочного, кулисного и диафрагменного механизмов и большие затраты энергии на поворот кладки и на поддержание температуры;

• - неравномерное температурное поле, создаваемое размещенными на дне корпуса сосредоточенными нагревателями и отсутствие возможности ежедневной загрузки свежеснесенных яиц в кладку, что влечет за собой снижение процента выхода цыплят.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение конструкции, снижение энергопотребления и обеспечение оптимального температурного поля кладки, а также повышение процента выхода полноценных цыплят путем обеспечения ежедневной конвейерной загрузки свежеснесенных яиц.

Достижение технического результата обеспечено тем, что лоток выполнен наклонным и примыкает к приспособлению для поворота кладки, выполненному в виде 4-лопастного ротора, а корпус имеет верхнюю крышку, выполненную наклонной, под которой размещен верхний нагревательный элемент, при этом в нижней части корпуса установлен транспортер, состоящий из эластичной транспортерной ленты, ведущего ролика с приводом и по крайней мере двух ведомых цилиндрических роликов, причем к ленте транспортера прилегает эластичный фартук, закрепленный верхним концом к передней торцевой стенке корпуса в зоне размещения 4-лопастного ротора, а верхний и нижний нагревательные элементы подключены раздельно к первому и второму терморегуляторам с датчиками температуры, первый из которых размещен под наклонным лотком, а второй - над транспортерной лентой, при этом вентилятор снабжен кожухом с магнитной присоской и гибким воздуховодом, причем кожух размещен на верхней крышке корпуса, а воздуховод связан с отверстием в нижней крышке корпуса. Инкубатор снабжен механизмом привода 4-лопастного ротора, содержащим электродвигатель с редуктором, концевой выключатель, реле времени с элементом пуска и с контактами, подключенными параллельно концевому выключателю в цепь подачи питания на электродвигатель.

Кроме того, над наклонным лотком подвижно размещены, по крайней мере на трех перекладинах, разделительные полосы, число которых на одну больше числа яиц в горизонтальной кладке, электровентилятор связан с верхним и нижним нагревателями посредством переключателя, ширину наклонного лотка выбирают по условию: В≥n lя, где n - число яиц в ряду, lя - максимальный размер яйца, а подъем h верхнего конца лотка по отношению к его нижнему концу выбирают по условию: h=ΔТи/grad Ти, где h - подъем верхнего торца лотка относительно его нижнего торца, ΔТи=2°С - технологическая разность температур в начале и конце периода инкубации, grad Ти - градиент температуры по вертикали инкубационной полости инкубатора, причем длину L наклонного лотка выбирают по условию: L≥m (N-3) dя, где dя - максимальный диаметр яйца, m - число рядов суточной партии, N - число суток в инкубационном периоде, 3 - число дней до начала выклевывания цыплят.

Как альтернативный вариант, нижний нагревательный элемент выполнен в виде П-образного желоба с открытыми торцами, заполненного водой, с возможностью подогрева от дополнительного электрода, смонтированного на изоляторе в нижней части желоба, а наклонный лоток выполнен в виде желобов, размещенных с шагом не менее максимальной длины инкубируемых яиц, или наклонный лоток выполнен в виде теплообменника из ряда тонкостенных трубок, размещенных с шагом не менее максимальной длины инкубируемых яиц и герметично соединенных снизу и сверху с трубами-коллекторами с возможностью циркуляции в них жидкости-теплоносителя.

В другом альтернативном варианте инкубатор снабжен устройством регулирования температуры в теплообменнике, содержащем внешний источник тепла, заполненные жидкостью-теплоносителем емкость, рессивер, орган регулируемой подачи жидкости-теплоносителя, а также датчик температуры для управления органом регулируемой подачи теплоносителя в теплообменник.

Нижний нагревательный элемент размещен внутри транспортера или под ним, электровентилятор связан с верхним и нижним нагревательными элементами посредством переключателя. Инкубатор имеет механизм привода 4-лопастного ротора, содержащий электродвигатель с редуктором, концевой выключатель, реле времени с элементом пуска и контактами, подключенными параллельно кольцевому выключателю в цепь подачи питания на электродвигатель. Над наклонным лотком подвижно размещены, по крайней мере на трех перекладинах, разделительные полосы, число которых на одну больше числа яиц в горизонтальном ряду кладки.

На фото Фиг.1 представлен общий вид инкубатора, на фото Фиг.2 показан вид действующего макетного образца инкубатора со стороны торца загрузки-выгрузки, на Фиг.3 изображен вид сбоку в разрезе, а на Фиг.4 приведена конструкция устройства разделения вертикальных рядов кладки. На Фиг.5 показан вариант конструкции разделительной полосы для кладки, а на Фиг.6 - вариант конструкции наклонного лотка в виде ряда желобов. На Фиг.7 изображен вариант наклонного лотка в виде теплообменника/нагревателя с жидкостью-теплоносителем, а на Фиг.8 приведен вариант устройства терморегулирования температуры внутри корпуса инкубатора с этим теплообменником. На Фиг.9 приведен вариант устройства перевода инкубируемых яиц из инкубационной полости в выводную полость. На Фиг.10 изображен вариант нижнего распределенного нагревателя, совмещенного с увлажнителем, а на Фиг.11 показана структура схемы управления вентилятором инкубатора.

Инкубатор Фиг.1 содержит корпус 1 в составе торцевой стенки 2, наклонной верхней крышки 3, торцевых крышек 4 инкубационной полости и 5 выводной полости, а также двух боковых стенок 6. На торцевой крышке 4 размещен кожух 7 вентилятора с магнитной присоской 8 для присоединения гибкого воздуховода 9, жестко закрепленного нижним концом к отверстию в торцевой крышке 5 выводной полости. Кроме того, на торцевой крышке 4 размещены терморегуляторы 10 и 11.

Под наклонной крышкой 3 /см. Фиг.3/ размещен дополнительный распределенный нагревательный элемент 12, а в нижней части корпуса размещен основной /распределенный/ нагревательный элемент 13. Параллельно наклонной верхней крышке 3 между стенками 6 размещен и закреплен наклонный лоток 14, на котором уложена кладка 15. У торцевой стенки 2 расположен поворотный механизм в виде 4-лопастного ротора 16. Изнутри к торцевой стенке 2 по всей ее длине прикреплен эластичный фартук 17, прилегающий к транспортерной ленте 18, необходимый для перекатывания по нему яиц из инкубационной полости 22 в выводную полость 23 во время работы ротора 16. Лента 18 натянута между роликами 19 и 20, последний из которых оснащен приводом 21 и является ведущим. Ведомых роликов 19 должно быть не менее двух, причем ведомые ролики, размещенные под верхней частью транспортерной ленты 18, необходимы для ограничения провисания ленты 18 под собственным весом. В каждой из полостей 22 и 23 размещен датчик температуры одного из терморегуляторов 10 и 11 для раздельного поддержания требуемого значения температуры с помощью верхнего 12 и нижнего 13 нагревательных элементов. Особенностью верхней полости 22 является наличие конвекционного градиента температуры за счет наклонного положения лотка 14 и крышки 3, в то время как в выводной полости 23 температура постоянна над всей поверхностью транспортерной ленты 18.

Кладка ежедневно пополняется через верхнюю торцевую крышку 4. Под действием силы тяжести яйца в кладке перекатываются от крышки 4 к ротору 16 с темпом работы привода ротора 16. При однорядной ежедневной загрузке яиц в кладку 15 ротор перемещается на 90 угловых градусов в сутки, при двухрядной - на 180 градусов, при 3-рядной - на 270 градусов в сутки. Длина наклонного лотка 14 выбрана так, чтобы каждое яйцо в кладке переместилось через ротор 16 по фартуку 17 в полость 23 к началу выклевывания цыплят. Близкие к выклевыванию яйца, попавшие с фартука 17 на транспортерную ленту 18, находятся на ней до полного выклева цыплят. С помощью привода 21 ведущего ролика 20 можно приблизить цыплят к нижней торцевой стенке 5 корпуса, затем отсоединить воздуховод 9 от кожуха 7 вентилятора и извлечь цыплят и остатки от яиц из выводной полости 23. После этого закрывают нижнюю торцевую крышку 5 корпуса инкубатора, присоединяют к магнитной присоске 8 гибкий воздуховод 9 для дальнейшей работы устройства. Дополнительную ежедневную закладку свежеснесенных яиц на лоток 14 производят через верхнюю наклонную крышку 3 или через верхнюю торцевую крышку 4.

Ширину В наклонного лотка 14 выбирают по условию:

В≥n lя, где n - число яиц в ряду, lя - максимальный размер яйца по оси вращения. Подъем верхнего торца лотка 14 по отношению к нижнему торцу следует выбирать по условию: h=ΔТи/grad Ти, где h - подъем верхнего торца лотка относительно его нижнего торца, ΔТи=2 С - технологическая разность температур в начале и конце периода инкубации, grad Ти - градиент температуры по вертикали инкубационной полости инкубатора. Для обеспечения требуемого значения Ти в инкубаторе предусмотрен элемент регулировки положения верхнего конца лотка 14.

Длину L лотка 14 выбирают по условию:

L≥m (N- 3) dя, где dя - максимальный диаметр яйца, m - число рядов суточной партии, N - число суток в инкубационном периоде, 3 - число дней до начала выклевывания цыплят.

Для сохранения вертикальных рядов яиц в кладке над наклонным лотком 14 размещены разделительные полосы 24 /см. Фиг.4 и Фиг.5/, подвижно подвешенные на перекладинах 25. Разделительными полосами 24 обеспечено разделение вертикальных рядов яиц кладки при вариации размеров яиц в допустимых пределах. Другой вариант сохранения строя яиц в кладке по вертикали - конструкция лотка 14 в виде ряда желобов в соответствии с Фиг.6 /обозначено поз. 14а/. Третий вариант наклонного лотка, совмещенного с нагревательным элементом - конструкция Фиг.7 из ряда тонкостенных труб 26, соединенных сверху и снизу трубами-коллекторами 27 и 28 и размещенных с шагом не меньше максимального размера инкубируемых яиц по оси вращения. Конструкция Фиг.7 выполняет дополнительную роль распределенного нагревательного элемента - теплообменника, через который пропускают подогретую жидкость-теплоноситель. На Фиг.8 показана структура системы терморегулирования для этого варианта поддержания температуры в инкубационной полости 22 с использованием внешнего источника 29 тепла /газовая горелка, керогаз, батарея отопления и т.д./. В этом случае нагреватель 13 может отсутствовать. Источник 29 подогревает жидкость-теплоноситель, находящуюся в емкости 30 и в присоединенном к ней рессивере 31. Жидкость-теплоноситель подается через регулирующий орган 32 в теплообменник, снабженный элементом 35, служащим для регулировки угла наклона теплообменника, выполняющего роль наклонного лотка. Регулирующий орган 32 изменяет свое проходное сечение для жидкости-теплоносителя в зависимости от уровня сигнала с датчика 33 температуры и имеет элемент 34 установки температуры. Для точной установки требуемой технологической разности температур верхней 28 и нижней 27 труб-коллекторов теплообменника и предусмотрен элемент 35 регулировки положения коллектора 28 по вертикали в прорези боковой стенки 6 инкубатора.

Работа системы терморегулирования основана на общеизвестном явлении естественной конвекции жидкости-теплоносителя через трубку 36 в трубу-коллектор 28 вследствие ее объемного расширения при нагревании в емкости 30. По мере остывания жидкости-теплоносителя /вода, толуол и др./ в теплообменнике происходит ее стекание в трубу-коллектор 27 и через трубку 37 - в емкость 30. Рессивер 31 необходим для предотвращения деформации других элементов закрытой системы вследствие изменения объема жидкости-теплоносителя от температуры. Патрубок 38 выполнен эластичным для обеспечения возможности регулировки положения коллектора 28 по высоте.

Устройство, управления ротором 16 приведено на Фиг.9. Устройство, кроме 4-лопастного ротора 16, содержит полуоси 39 и 40, вращающиеся во втулках боковых стенок 6 корпуса инкубатора. В исходном состоянии ротор 16 находится в положении, отраженном на Фиг.9, контакты элементов 42 и 43 разомкнуты. Вращение ротора обеспечивается электродвигателем 41 с редуктором, который соединен с ротором 16. Подача питания на электродвигатель 41 производится через контакты 43 после запуска реле времени 44, а после начала движения ротора - через замкнутый концевой выключатель 42. Запуск реле времени 44 производится с помощью элемента пуска 45. Питание на электродвигатель 41 подается до подхода ротора 16 к исходному положению, тогда концевой выключатель размыкается и питание электродвигателя 41 отключается. Перекатывание кладки 15 по наклонному лотку 14 происходит за счет силы тяжести. Малая потребляемая мощность элементов 41 и 44 /не более 10 Вт/ и кратковременная их работа /до 60 сек в сутки/, а также использование силы тяжести для перекатывания кладки обеспечивают незначительное энергопотребление поворотного устройства в целом вне зависимости от общего объема кладки /до 500 яиц при трехрядной ежедневной закладке свежеснесенных яиц/.

Как вариант нижнего нагревательного элемента 13, совмещенного с увлажнителем, может также использоваться конструкция Фиг.10 в виде П-образного желоба 46 с открытыми торцами 47, заполненного водой 50, подогреваемой током через жидкость от электрода 48 на корпус желоба 46. Электрод 48 изолирован от желоба 46 элементом 49. Известно, что при протекании через жидкость электрического тока происходит прямой нагрев жидкости и выделяется теплота в соотношении 857 килокалорий на один киловатт затраченной электроэнергии. Испарение подогретой воды 50 через открытые торцы 47 желоба 46 обеспечивает необходимое технологическое значение влажности в полостях 22 и 23 инкубатора.

На Фиг.11 показан вариант электрического терморегулирования и вентиляции полостей 22 и 23 инкубатора. Включение вентилятора 51, размещенного под кожухом 7, происходит в зависимости от подачи электропитания верхнего 12 или /и/ нижнего 13 нагревательных элементов терморегуляторами 11 и 10 соответственно через переключатель 52 режима работы вентилятора. Элемент 52 обеспечивает четыре варианта включения вентилятора 51:

1-й - при отключении верхнего нагревательного элемента 12;

2-й - при отключении нижнего нагревательного элемента 13;

3-й - при отключении любого из нагревательных элементов 12 и 13;

4-й - обеспечено невключение вентилятора 51.

Наличие нескольких режимов работы вентилятора позволяет выбирать наилучший технологический режим инкубации в зависимости от вида инкубируемой птицы. В конструкции инкубатора предусмотрена также естественная вентиляция полостей 22 и 23 с помощью отверстий в боковых стенках 6. Датчики 53 и 54 температуры размещены соответственно в верхней 22 и нижней 23 полостях инкубатора.

Возможность ежедневной загрузки в предложенный инкубатор свежеснесенных яиц позволяет повысить процент выхода полноценных цыплят при наличии у пользователя небольшого числа птицы /7...15 голов/ для получения свежих яиц. По сравнению с прототипом в предложенном техническом решении существенно упрощена конструкция поворотного механизма за счет использования 4-х лопастного ротора и значительно снижено энергопотребление его привода, выполненного в виде кратковременно включаемого маломощного электродвигателя с редуктором. Наличие эластичного фартука, закрепленного верхним концом к передней торцевой стенке корпуса инкубатора в зоне размещения 4-х лопастного ротора, обеспечивает безопасное перемещение яиц из верхней /инкубационной/ полости в нижнюю /выводную/. Кроме того, за счет использования верхнего и нижнего распределенных нагревательных элементов обеспечено равномерное температурное поле всей кладки с необходимым понижением температуры яиц по мере роста срока инкубации за счет наклонной конструкции лотка. Перемещение кладки вниз по наклонному лотку осуществляется под действием силы тяжести. Выклевывание цыплят происходит на эластичной транспортерной ленте при постоянной температуре, создаваемой распределенным нижним нагревательным элементом. Перемещение транспортерной ленты по роликам упрощает извлечение цыплят из выводной полости путем вращения ведущего ролика. Раздельное регулирование температуры в верхней /инкубационной/ и нижней /выводной/ полостях инкубатора с помощью терморегуляторов с датчиками температуры позволяет обеспечить оптимальный технологический температурный режим инкубации. Использование в инкубаторе вентилятора с переключателем режима работы и кожуха вентилятора с магнитной присоской и гибкого воздуховода позволяют обеспечить как легкий доступ в любую полость инкубатора, так и хорошую вентиляцию этих полостей. Дополнение корпуса верхней наклонной крышкой с размещенным под ней верхним распределенным нагревательным элементом облегчает доступ к кладке и позволяет обеспечить требуемый температурный режим кладки.

Инкубатор содержит корпус, в котором размещены лоток для яиц, приспособление для поворота кладки яиц с механизмом привода, нагревательные элементы и увлажнитель. Лоток выполнен наклонным и примыкает к приспособлению для поворота кладки, выполненному в виде четырехлопастного ротора. Корпус имеет верхнюю крышку, выполненную наклонной, под которой размещен верхний нагревательный элемент. В нижней части корпуса установлен транспортер, состоящий из эластичной транспортерной ленты ведущего ролика с приводом и по крайней мере двух ведомых цилиндрических роликов. К ленте транспортера прилегает эластичный фартук, закрепленный верхним концом к передней торцевой стенке корпуса в зоне размещения четырехлопастного ротора. Верхний и нижний нагревательные элементы подключены раздельно к первому и второму терморегуляторам с датчиками температуры, первый из которых размещен под наклонным лотком, а второй над транспортной лентой. Вентилятор снабжен кожухом с магнитной присоской и гибким воздуховодом, причем кожух размещен на верхней крышке корпуса, а воздуховод связан с отверстием в нижней крышке корпуса. Упрощается конструкция, снижается энергопотребление, обеспечивается оптимальное температурное поле кладки, повышается процент выхода полноценных цыплят. 11 з.п. ф-лы, 11 ил.

1. Инкубатор, содержащий корпус, в котором размещены лоток для яиц, приспособление для поворота кладки яиц с механизмом привода, нагревательные элементы и увлажнитель, отличающийся тем, что лоток выполнен наклонным и примыкает к приспособлению для поворота кладки, выполненному в виде 4-лопастного ротора, а корпус имеет верхнюю крышку, выполненную наклонной, под которой размещен верхний нагревательный элемент, при этом в нижней части корпуса установлен транспортер, состоящий из эластичной транспортерной ленты ведущего ролика с приводом и, по крайней мере, двух ведомых цилиндрических роликов, причем к ленте транспортера прилегает эластичный фартук, закрепленный верхним концом к передней торцевой стенке корпуса в зоне размещения 4-лопастного ротора, а верхний и нижний нагревательные элементы подключены раздельно к первому и второму терморегуляторам с датчиками температуры, первый из которых размещен под наклонным лотком, а второй над транспортной лентой, при этом вентилятор снабжен кожухом с магнитной присоской и гибким воздуховодом, причем кожух размещен на верхней крышке корпуса, а воздуховод связан с отверстием в нижней крышке корпуса.2. Инкубатор по п.1, отличающийся тем, что ширину В наклонного лотка выбирают по условию: В≥n·l_я, где n - число яиц в ряду, l_я - максимальный размер яйца.3. Инкубатор по п.1, отличающийся тем, что подъем h верхнего конца лотка по отношению к его нижнему концу выбирают по условию: h=ΔТ_и/grad Т_и, где h - подъем верхнего торца лотка относительно его нижнего торца, ΔТ_и - технологическая разность температур в начале и конце периода инкубации, grad Т_и - градиент температуры по вертикали инкубационной полости инкубатора.4. Инкубатор по п.1, отличающийся тем, что длину L наклонного лотка выбирают по условию: L≥m·(N-3)·d_я, где d_я - максимальный диаметр яйца, m - число рядов суточной партии, N - число суток в инкубационном периоде, 3 - число дней до начала выклевывания цыплят.5. Инкубатор по п.1, отличающийся тем, что нижний нагревательный элемент выполнен в виде П-образного желоба с открытыми торцами, заполненного водой, с возможностью подогрева от дополнительного электрода, смонтированного на изоляторе в нижней части желоба.6. Инкубатор по п.1, отличающийся тем, что наклонный лоток выполнен в виде ряда желобов, размещенных с шагом не менее максимальной длины инкубируемых яиц.7. Инкубатор по п.1, отличающийся тем, что наклонный лоток выполнен в виде теплообменника из ряда тонкостенных трубок, размещенных с шагом не менее максимальной длины инкубируемых яиц и герметично соединенных снизу и сверху с трубами-коллекторами с возможностью циркуляции в них жидкости теплоносителя.8. Инкубатор по п.1, отличающийся тем, что нижний нагревательный элемент размещен внутри транспортера или под ним.9. Инкубатор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен устройством регулирования температуры в теплообменнике, содержащем внешний источник тепла, заполненные жидкостью-теплоносителем емкость, рессивер, орган регулируемой подачи жидкости-теплоносителя, а также датчик температуры для управления органом регулируемой подачи теплоносителя в теплообменник.10. Инкубатор по п.1, отличающийся тем, что электровентилятор связан с верхним и нижним нагревательными элементами посредством переключателя.11. Инкубатор по п.1, отличающийся тем, что он снабжен механизмом привода 4-лопастного ротора, содержащем электродвигатель с редуктором, концевой выключатель, реле времени с элементом пуска и контактами, подключенными параллельно концевому выключателю в цепь подачи питания на электродвигатель.12. Инкубатор по п.1, отличающийся тем, что над наклонным лотком подвижно размещены, по крайней мере, на трех перекладинах разделительные полосы, число которых на одну больше числа яиц в горизонтальном ряду кладки яиц.