Инкубатор индивидуального пользования

 

Использование: в сельскохозяйственном машиностроении, в частности в устройствах инкубаторов для личных подсобных хозяйств. Сущность изобретения: в инкубаторе нагреватель выполнен в виде провода, натянутого пружиной, при этом точка крепления провода к пружине кинематически связана с лотками, а устройство подачи команд на переворачивание яиц подключено к регулятору тока нагревателя. Включение на 10 с путем подачи в нагреватель тока, амплитуда которого на порядок превышает амплитуду тока регулятора, обеспечивает температурное удлинение нагревателя, которое преобразуется рычажно-кривошипным механизмом в разворот лотков на углы больше или меньше 45°. Система поворотов работает автоматически по программе, задаваемой устройством подачи команд. 2 з. п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к инкубаторам для домашней птицы, предназначенным для использования в личных подсобных хозяйствах горожан и сельских жителей, и касается переворачивания яиц в инкубаторах, исключающего прирастания зародыша к скорлупе яйца.

Наиболее просто переворачивание яиц осуществляется в инкубаторах, сконструированных птицеводами-любителями К.Амберовым, В.Скляром и А.Варваровым, описанных соответственно в газете "Сельская жизнь" от 02.03.91 и в приложении "Приусадебное хозяйство" к журналу "Сельская новь", N 6 за 1983 г. и N 1 за 1989 г. В инкубаторе К.Амберова яйца расположены на сетке, прикрепленной к стенкам теплоизолированного ящика, а сверху расположена бытовая электрогрелка. Яйца переворачивают вручную, перекладывая поштучно. Эту операцию невозможно проводить достаточно часто, через рекомендуемые 1-2 ч, поэтому ухудшается процент вывода цыплят.

В инкубаторах В.Скляра и А.Варварова лоток в виде решетчатой коробки, в которой можно разместить около 50 яиц, установлен на оси, обеспечивающей возможность наклонов дна коробки на углы ± 45^о относительно плоскости горизонта, а подогрев осуществляется электролампами. Наклоны лотка, обеспечивающие изменение ориентации яиц на угол 90^о, достаточный для исключения прирастания зародыша к скорлупе, производят, не открывая ящика, вручную. Необходимость дежурства при инкубаторе для поворотов лотка является большим неудобством для пользователя.

Известны инкубаторы, используемые на птицефабриках, содержащие реле времени и электропривод для автоматического переворачивания яиц через каждые 1-2 ч, имеющие также систему терморегулирования с нагревательными элементами (см. например, справочник под ред. академика П.Н.Листова "Применение электроэнергии в сельскохозяйственном производстве". М: Колос, с.74.

Эти "большие" инкубаторы имеют весьма сложную конструкцию, самоокупаемость которой обусловлена массовым разведением птиц. Инкубаторы для населения нуждаются в ином подходе, обеспечивающем приемлемую продажную цену и достаточный покупательский спрос.

Известны инкубаторы индивидуального пользования с автоматическим устройством переворачивания яиц.

В домашнем инкубаторе (авт.св. СССР N 1037898) устройство для переворачивания яиц содержит реле времени с регулируемой выдержкой, реверсивный электродвигатель с прямой и обратной обмотками и два электромагнитных реле, контакты которых включены в цепь прямой и обратной обмоток реверсивного электродвигателя, а нагреватель системы терморегулирования выполнен в виде проволочных спиралей.

В этом и других, известных "малых" инкубаторах устройство переворачивания яиц имеет специальный двигатель, как в "больших" промышленных инкубаторах. Электропривод применяется с различными приспособлениями для переворачивания яиц.

В инкубаторе В.Зайцева применены сепаpатоpы в виде проволочных решеток с ячейками для каждого яйца.

Сепараторы имеют возможность поступательного перемещения, обеспечиваемого электроприводом, относительно неподвижных лотков ("Приусадебное хозяйство", N 4 за 1981 и N 6 за 1983).

Переворачивание яиц сепаратором требует сравнительно больших усилий, так как яйца трутся о сепаратор, перекатываясь по лотку.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является инкубатор ИПХ-10 вместимостью до 100 куриных яиц, выпускаемый производственным объединением "Пятигорсксельмаш" для личных подсобных хозяйств населения. Согласно техническому описанию, приведенному в руководстве по эксплуатации инкубатор ИПХ-10 содержит лотки на валу, проходящем через заднюю стенку теплоизолированного шкафа.

Вал обеспечивает возможность наклонов дна лотков на углы ± 45^о относительно плоскости горизонта. На конце вала закреплены кривошип с гайкой, а на задней стенке шкафа установлен винт, входящий в гайку кривошипа, связанный через редуктор с валом реверсивного электродвигателя. В цепь управления реверсивного электродвигателя включены реле времени и концевые выключатели. Нагреватель, используемый для поддержания температуры инкубации, выполнен в виде резисторов, размещенных вокруг крыльчатки центробежного вентилятора (наличие в инкубаторе только одного вала с кривошипом является количественным признаком и не существенно; валов, в принципе, может быть несколько). Описанное устройство принято за прототип. Прототип имеет следующую особенность, снижающую потребительские качества инкубатора. Реверсивный электродвигатель с редуктором и концевыми выключателями представляет собой довольно сложный электромеханический узел, стоимость которого создает заметную часть продажной цены инкубатора.

Задачей изобретения является упрощение конструкции и удешевление инкубатора индивидуального пользования, реализуемого населению через розничную торговую сеть, путем исключения электропривода в устройстве переворачивания яиц и использования вместо электропривода нагревателя, с помощью которого поддерживается температура инкубации.

Поставленная цель достигается тем, что в инкубаторе индивидуального пользования, содержащем нагреватель для поддержания температуры инкубации, подключенный к регулятору тока, устройство подачи команд на переворачивание яиц и приспособление для переворачивания яиц, например, в виде поворотных лотков с кривошипами, установленных в корпусе инкубатора с возможностью наклонов на углы ±45^о, нагреватель выполнен в виде провода, натянутого преимущественно пружиной, точка крепления провода к пружине кинематически связана с входом приспособления для переворачивания яиц, а именно с кривошипами, а устройство подачи команд на переворачивание яиц подключено к регулятору тока нагревателя.

При этом в плоскости качаний кривошипов поворотных лотков установлены два рычага, имеющих возможность упора в кривошипы, провод нагревателя и пружина присоединены к рычагам, между рычагами, а именно, на оси, параллельной осям рычагов, установлено коромысло с зацепами для фиксации того или другого из рычагов, а на одном из кривошипов установлена пружина, имеющая возможность скольжения вдоль коромысла с пересечением оси, на которой оно установлено.

Кривошип выполнен в виде пластин с заостренными концами, установленными в конусных углублениях корпуса, причем, каждая из пластин имеет поперечную прорезь, образующую с краем пластины перемычку, в прорезях пластин установлена планка с прорезями, в которых размещены перемычки пластин, причем пластины имеют хвостовики, заведенные внутрь корпуса инкубатора, входящие в прорези, выполненные на торцах лотков.

Совокупность существенных признаков, характеризующих заявляемое техническое решение, позволяет в сравнении с прототипом достигнуть технический результат, заключающийся в обеспечении режима периодического поворота лотков (необходимого для высококачественного вывода) без использования электродвигателя с редукцией, что существенно снижает стоимость изделия, повышая таким образом, его потребительские качества.

Для подтверждения достигаемого результата за счет введения совокупности существенных признаков их удобно разделить на две группы: существенные признаки, сформированные на уровне функционального обобщения; существенные признаки, являющиеся частными решениями по отношению к первой группе.

Рассмотрим существенную новизну первой группы признаков.

Подобно прототипу предлагаемый инкубатор имеет нагреватель для поддержания температуры инкубации, подключенный к регулятору тока, устройство подачи команд на переворачивание яиц и приспособление для переворачивания яиц, предпочтительно, в виде поворотных лотков с кривошипами, установленных в корпусе инкубатора с возможностью наклонов на углы ±45^о; при этом новизна заключается в том, что нагреватель выполнен в виде провода, натянутого преимущественно пружиной, точка крепления провода к пружине кинематически связана с входом приспособления для переворачивания яиц, конкретно с кривошипами поворотных лотков, а устройство подачи команд на переворачивание яиц подключено к регулятору тока нагревателя. Эти признаки достаточны во всех случаях, на которые распространяются испрашиваемый объем правовой охраны предполагаемого изобретения.

При этом применение поворотных лотков, согласно изложенному, не обязательно, но желательно, так как в сравнении с приспособлением в виде сепараторов, перемещаемых в неподвижных лотках, обеспечивается меньшее трение, и провод нагревателя, используемый вместо электропривода, будет меньше нагружаться. Применение пружины также необязательно, натяжение провода может быть осуществлено, например, весом груза, однако пружина конструктивно наиболее приемлемый силовой элемент.

Рассмотрим новизну остальных признаков.

В плоскости качаний кривошипов поворотных лотков установлены два рычага, имеющих возможность упора в кривошипы, провод нагревателя и пружина, натягивающая провод, присоединены к рычагам, между рычагами, на оси, параллельной их осям, установлено коромысло с зацепами для фиксации того или другого из рычагов, а на одном из кривошипов установлена пружина, имеющая возможность скольжения вдоль коромысла с пересечением оси, на которой оно установлено.

Этим реализуется сформированная в виде общего признака кинематическая связь точки крепления провода к пружине с входом приспособления для переворачивания яиц.

Кривошипы выполнены в виде пластин с заостренными концами, установленными в конусных углублениях корпуса, причем каждая из пластин имеет поперечную прорезь, образующую с краем пластины перемычку, и в прорезях пластин установлена планка с поперечными прорезями по числу кривошипов, в которых размещены перемычки пластин. Острия пластин в конусных углублениях корпуса представляют собой опоры на кернах, чем достигается минимальное трение. Планка с поперечными прорезями обеспечивает взаимосвязь кривошипов. В целом, пластинчатая конструкция узла кривошипов предлагается, поскольку плоские детали можно штамповать. Пластины с заостренными концами, в виде которых выполнены кривошипы, должны иметь хвостовики, заведенные внутрь корпуса инкубатора, входящие в прорези, выполненные в стенках лотков. Хвостовики обеспечивают соединение кривошипов с лотками, причем лотки выполнены объемными, могут быть сняты с хвостовиков и вынуты из инкубатора, что удобно при их заполнении, перекладывании яиц, промывки и дезинфекции инкубатора и т. п. Изложенные существенные признаки конструкции предлагаемого инкубатора являются частными по отношению к признакам, сформированным выше на уровне функционального обобщения.

Таким образом, заявляемое техническое решение представляет собой новую совокупность признаков по сравнению с известными решениями поставленной задачи, явно не следует из уровня техники и может быть признано соответствующим критерию "Изобретательский уровень".

На фиг. 1 изображена блок-схема известного инкубатора; на фиг.2 блок-схема предлагаемого инкубатора; на фиг. 3 принципиальная схема крепления провода нагревателя в предлагаемом инкубаторе; на фиг.4 кинематическая схема предлагаемого инкубатора; на фиг. 5 и 6 наклонные положения лотков и соответствующие положения рычажного механизма; на фиг. 7 и 8 пластинчатая конструкция узла кривошипов.

Предлагаемый инкубатор 1 содержит нагреватель 2, регулятор 3 тока, устройство 4 для подачи команд, приспособление 6 для переворачивания яиц 6 (лотки). Для подтверждения возможности достижения технического результата проведем сравнительный анализ существенных признаков прототипа и заявляемого объекта.

Согласно фиг.1 известный инкубатор 1 содержит нагреватель 2, подключенный к регулятору 3 тока. Нагреватель 2 подключен к выходу усилителя регулятора 3 тока соответственно устройством 4 подачи команд, электроприводом 5 и приспособлением 6 для переворачивания яиц 6.

Схема (фиг. 1) имеет две раздельные ветви, верхняя система терморегулирования, а нижняя устройство для переворачивания яиц.

Нагреватель 2 служит только для поддержания температуры инкубации. Согласно фиг. 2 предлагаемый инкубатор 1 также содержит нагреватель 2, подключенный к регулятору 3 тока, устройство 4 подачи команд и приспособление 6 для переворачивания яиц, однако устройство 4 подачи команд на переворачивание яиц, подключено к регулятору 3 тока нагревателя 2, а нагреватель 2 кинематически связан с приспособлением 6 для переворачивания яиц.

Функциональная связь регулятора 3 и устройства 4, а также кинематическая связь нагревателя 2 и приспособления 6 являются новыми в сравнении с прототипом.

Из сравнения фиг. 1 и 2 видно, что электропривод 5 исключен из состава инкубатора, чем достигается упрощение конструкции и, следовательно, удешевление инкубатора.

Согласно фиг.3 нагреватель 2 выполнен в виде провода, натянутого преимущественно пружиной 7. С входным звеном приспособления 6 для переворачивания яиц, т.е. с кривошипами лотков кинематически связана точка С крепления провода нагревателя 2 к пружине 7. Согласно фиг.4 приспособление 6 для переворачивания яиц в предлагаемом инкубаторе 1 представляет собой лотки 8 с кривошипами 9, установленные на осях 10. Пальцы кривошипов связаны кулисой 11. Провод нагревателя 2 натянут пружиной 7 на роликах 12. Этим достигается достаточная длина провода. Ролики установлены между стенками двойного дна инкубатора, имеющими множество вентиляционных отверстий.

В плоскости качаний кривошипов 9, т.е. во фронтальной плоскости чертежа, на осях О₁ и О₂ установлены рычаги 13 и 14, имеющие возможность упора в пальцы кривошипов 9 крайних лотков при повороте вокруг осей О₁ и О₂. Сближение рычагов ограничено упорами 15. Провод нагревателя 2 и пружина 7 связаны с рычагами 13 и 14 в точках С₁ и С₂. Между рычагами 13 и 14 на оси О₃, параллельной осям О₁ и О₂ рычагов 13 и 14, установлено коромысло 16 с зацепами. С кривошипами 9 среднего лотка скреплена пружина 17, условно обозначенная стрелкой, показывающей направление действия усилия пружины 17 на коромысло 16 (вдоль кривошипа 9). Свободный конец пружины 17 показан острием стрелки, пружина 17 имеет возможность скольжения по дуге коромысла 16. В положении лотков, показанном на фиг.4, линия действия пружины проходит через ось О₃ коромысла 16.

На фиг.4 показано горизонтальное положение лотков, в котором они установлены в последний период инкубации, предшествующий выводу цыплят. До этого лотки попеременно находятся в наклонных положениях, показанных на фиг.5 и 6. В этих положениях лотков линия действия пружины 17, показанная стрелкой, уже не проходит через ось О₃ коромысла 16, поэтому на коромысло 16 действует момент относительно этой оси. Согласно фиг.5 момент действует по часовой стрелке, и коромысло 16 своим правым зацепом фиксирует рычаг 14. В другом положении лотков фиксирован рычаг 13 (фиг.6).

Рычажный механизм и узел кривошипов 9 размещен в пространстве передней стенки инкубатора, которая, как и дно, является двойной, имеет лицевую панель 18 (передняя панель инкубатора) и перегородку 19, расположенную между лицевой панелью и задней стенкой инкубатора (см. фиг.7).

Согласно фиг. 7 и 8 кривошипы 9 выполнены в виде пластин с заостренными концами, расположенными в конусных углублениях лицевой панели 18 и перегородки 19. Пластины имеют поперечную прорезь 20, образующую с краем пластины перемычку 21. В прорезях 20 пластин установлена кулиса 11 в виде планки с поперечными прорезями 22 по числу кривошипов 9 (три прорези). Планка установлена в прорезях 20 кривошипов 9. В прорези 22 планки входят перемычки 21 пластин, в виде которых выполнены кривошипы 9. Поэтому кривошипы 9 взаимосвязаны. Пластины, в виде которых выполнены кривошипы 9, имеют хвостовики 23, заведенные внутрь корпуса инкубатора через прорези в перегородке 19 (см. фиг.7).

Хвостовики 23 размещены в прорезях 24, выполненных в торцовых пластинах лотков 8, что обеспечивает возможность поворота кривошипов 9 с лотками 8 вокруг оси 10.

Как следует из фиг.8, лотки 8 являются при этом легко съемными.

В опытном образце инкубатора 1 рычаги 14 и 13 имеют вид уголков, на конце которых установлены ролики 25, имеющие возможность упора в плоскость крайних кривошипов 9 (см. фиг.8). Зацепы коромысла 16 образованы прорезями 26 и 27, выполненными соответственно в коромысле 16 и рычагах 13 и 14. Пружина 17, установленная на среднем кривошипе 9, воздействует на шток 28, имеющий продольный паз, установленный на пластине кривошипа 9. Подушка 29 штока имеет возможность скольжения по дугообразному вырезу коромысла 16. Эти конструктивные признаки приведены для пояснений, они не являются существенными и не заявляются.

Приспособление 6 для переворачивания яиц функционирует следующим образом. Нагреватель 2, образующий с регулятором 3 (см. фиг.2) автоматическую систему терморегулирования, обеспечивает поддержание температуры инкубации, например, температуры 37,7±0,5^оС. Для этого в нагреватель 2 с выхода усилителя, входящего в регулятор 3, подается ток, определяемый сигналом термодатчика, который установлен в инкубационной камере и подключен к входу усилителя. По истечении установленного времени, например, один раз в час, датчик команд на переворачивание яиц, обозначенный на фиг.2 как устройство 4, выдает сигнал на специальный вход усилителя, входящего в регулятор 3. Длительность посылки сигнала около 10 с. По этому сигналу блокируется вход усилителя, к которому подключен термодатчик, с выхода регулятора 3 в нагреватель 2 выдается ток, по крайней мере превышающий на порядок среднее значение тока, соответствующее температуре инкубации.

Провод нагревателя 2 (см. фиг.3) нагревается и удлиняется вследствие нагрева. Пружина 7 (фиг.3) выбирает образующуюся слабину провода нагревателя 2, и точка С, в которой провод скреплен с пружиной 7, перемещается вправо. Перемещение подвижной точки С передается к входу приспособления 6 для переворачивания яиц, что показано на фиг.2 двойной линией между нагревателем 2 и приспособлением 6, обозначающей их кинематическую связь. Таким образом, каждый час один раз производится автоматическое переворачивание яиц.

Отметим, что подача в нагреватель 2 тока, по крайней мере на порядок превышающего среднее значение тока, соответствующего температуре инкубации, не нарушает теплового режима инкубации, температура 37,7^оС продолжает поддерживаться с необходимой точностью (±0,5^оС), так как длительность посылки сигнала устройством (около 10 с) мала, в сравнении с периодом поворотов (1 ч).

Рычажный механизм, реализующий кинематическую связь провода нагревателя 2 с входом приспособления 6 для переворачивания яиц, работает следующим образом. Для начала автоматической работы лотки 8 должны быть вручную установлены в одно из положений наклона на угол +45^о, показанное на фиг.5 (для этого в инкубаторе содержится специальная рукоятка).

В этом положении лотков 8 фиксирован рычаг 14, поэтому при подаче в нагреватель 2 тока, подаваемого на 10 с для переворачивания яиц, конец С₂ провода неподвижен.

Провод нагревателя 2 удлиняется, вследствие нагрева пружина 7 выбирает слабину провода, конец С₁ провода перемещается вправо, а рычаг 13 поворачивается против часовой стрелки. При этом рычаг 13 упирается в палец кривошипа 9 левого крайнего лотка 8 и поворачивает лотки 8, которые взаимосвязаны кулисой 11. Лотки 8 наклоняются на угол -45^о.

Это положение лотков 8 показано на фиг.6. Указанный поворот происходит менее, чем за 10 с. По окончании поворота рычаг 13 некоторое время находится в крайнем положении, показанном штриховой линией (несколько секунд, пока еще протекает ток, поданный на 10 с). Также показано штриховой линией соответствующее положение одного из лотков 8, в палец кривошипа 9 которого упирается рычаг 13. При этом хвостовик рычага 13 удерживает коромысло 16 в положении, показанном на фиг.5.

После выключения тока, поданного на 10 с, провод нагревателя 2 остывает, сокращается в длине, конец С₁ провода перемещается влево. В новом положении лотков 8 на коромысло 16 действует момент пружины 17, обозначенной стрелкой, направленный против часовой стрелки, так как конец пружины 17, показанный острием стрелки, в результате скольжения по дуге коромысла 16 пересек ось О₃, на которой установлено коромысло 16. Коромысло 16 будет оставаться несмотря на это в положении, указанном на фиг.5 до тех пор, пока рычаг 13 не вернется к упору 15 и хвостовик рычага 13 не освободит коромысло 16. После возвращения рычага 13 в исходное положение, к упору 15, коромысло 16 займет положение согласно фиг.6. В положении механизма по фиг.6 зафиксирован рычаг 13, а рычаг 14 свободен. Поэтому при второй посылке сигнала датчиком команд на переворачивание яиц (через 1 ч) будет поворачиваться рычаг 14 по часовой стрелке, а лотки 8 переходят в начальное положение (фиг.5).

И так далее, через каждый час лотки 8, поворачиваясь на угол 90^о, занимают то одно, то другое из положений наклона на угол ±45^о к горизонту. Этого достаточно для исключения прирастания зародыша к скорлупе яйца.

Работа механизма, являющегося конструкцией опытного образца инкубатора 1, не отличается от схемы механизма, приведенной на фиг.4-6. Таким образом, электропривод устранен из состава устройства для переворачивания яиц, автоматическая работа устройства обеспечивается температурным изменением длины провода нагревателя 2, обеспечивающего поддержание температуры инкубации.

Работоспособность такого устройства проверена авторами в испытаниях опытного образца инкубатора, характеризуемого таблицей.

Применение заявленного технического решения позволяет удешевить инкубатор на 15% кроме того, избежать сложностей укомплектования инкубатора электроприводом, представляющим собой дефицитное покупное изделие.

Формула изобретения

1. ИНКУБАТОР ИНДИВИДУАЛЬНОГО ПОЛЬЗОВАНИЯ, содержащий корпус, лотки на параллельных одна другой горизонтальных осях подвеса к корпусу, нагреватель, механизм поворота лотков, выполненный в виде планки с рычагом поворота лотков, соединяющей оси подвеса лотков и ось рычага поворота лотков, при этом рычаг поворота лотков установлен в середине планки и с возможностью поворота лотков в противоположные крайние положения относительно корпуса на равный угол, отличающийся тем, что каждый лоток снабжен кривошипом с пальцем, установленным на оси подвеса лотка, механизм поворота лотков снабжен двумя дополнительными рычагами, размещенными с возможностью упора их одним концом в упомянутые кривошипы, а противоположными концами соединенными с нагревателем, коромыслом с подпружиненным толкателем, взаимодействующим с пальцем одного из кривошипов, причемс оси поворота дополнительных рычагов и коромысла фиксированы относительно корпуса и параллельны оси рычага поворота лотков, при этом коромысло выполнено в виде равноплечего рычага с зацепами и установлено с возможностью попеременного взаимодействия его зацепов с дополнительными рычагами, рычаг поворота лотков выполнен с продольным пазом, в котором установлен подпружиненный толкатель, свободный конец которого контактирует с коромыслом, а нагреватель выполнен в виде подпружиненного провода с высоким коэффициентом линейного расширения, установленного на роликах и взаимодействующего с противоположными кривошипам концами дополнительных рычагов, и источника импульсов электрического тока с регулятором его, вход которого соединен с термодатчиком, а концы провода нагревателя с выходом регулятора тока.

2. Инкубатор по п. 1, отличающийся тем, что каждый кривошип выполнен в виде пластины с прорезью, один конец которой, обращенный к лотку, выполнен с выемкой и в форме хвостовика, а другой, обращенный к корпусу, заострен.

3. Инкубатор по п. 2, отличающийся тем, что корпус инкубатора выполнен с двойным дном и двойной боковой стенкой, планка, соединяющая оси подвеса лотков, выполнена с прорезями, при этом в полости двойного дна размещен нагреватель, а дополнительные рычаги, коромысло, рычаг поворота лотков, заостренные концы кривошипов расположены в полости двойной боковой стенки.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8, Рисунок 9