Терморегулирующее устройство для теплицы

 

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.

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.

Формула изобретения

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.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5