Автоматическое устройство преимущественно для регулирования температуры в теплице

 

Использование: в сельском хозяйстве, а именно в теплицах с автоматическим поддерживанием внутри требуемого температурного режима. Сущность: автоматическое устройство для регулирования температуры в теплице содержит неподвижную часть 5, предназначенную для размещения по периметру проема теплицы и подвижную часть 1, установленную на оси 2 с возможностью поворота с помощью рычага 3. Тяга 4, часть которой выполнена из резины, реагирует на изменение температуры, установлена с возможностью качания и связана одним концом с подвижной частью устройства, а другим - с неподвижной. В устройстве предусмотрен элемент силового замыкания в виде груза 8, расположенный на подвижной части устройства. Представлены зависимости для определения величины предварительного натяжения элемента из резины в зависимости от длины рычага, жесткости элемента из резины и порогового значения усилия деформации, а также величины статического момента подвижной части с грузом в зависимости от их веса и расстояния от центра масс до оси поворота подвижной части. 2 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к теплицам с автоматическим поддерживанием внутри требуемого температурного режима.

Известно устройство, в котором для автоматического поворота рам одна из осей рамы жестко соединена с барабаном, на котором укреплен тросик с грузом. На барабане установлена штанга, которая упирается в силовой элемент из сплава, обладающего эффектом памяти формы, в виде изогнутой пластины, закрепленной на внутренней стенке каркаса (см. а.с. N 1672957, кл. A 01 G 9/24, от 1991 г. ). Указанное устройство недостаточно чувствительно к изменению температуры.

Наиболее близким по совокупности признаков является устройство для регулирования температуры в теплице с помощью гибкой тяги и рычагов. При повышении температуры гибкая тяга удлиняется и действует на рычаги, открывая рамы. Гибкая тяга натягивается противовесом. При понижении температуры гибкая тяга укорачивается и закрывает рамы (см. а.с. N 1225504, кл. A 01 G 9/24, 1986 г. ). Указанное устройство сложно по конструкции и недостаточно надежно, т.к. гибкая тяга, имея большую протяженность для обеспечения определенной величины изменения длины, предполагает использование большого количества блоков, которые она огибает, а кроме того не имеет достаточно проработанной настройки на определенный угол поворота рамы, а также отличается недостаточной чувствительностью.

Предлагаемое устройство позволяет упростить конструкцию, а также повысить чувствительность к изменениям температуры.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в автоматическом устройстве для регулирования температуры в теплице, содержащем неподвижную часть, предназначенную для размещения по периметру проема теплицы, и подвижную часть, установленную на оси с возможностью поворота с помощью рычага, и тягу, реагирующую на изменение температуры и связанную одним концом с подвижной частью устройства, а другим с неподвижной, а также содержащем элемент силового замыкания в виде груза, тяга установлена с возможностью качания, часть ее выполнена из резины, а груз расположен на подвижной части устройства. Часть тяги, выполненная из резины, установлена с предварительным натяжением, величина которого выбрана по формуле: g S-r- , где g величина предварительного натяжения части тяги из резины, определяемая в отсутствие ограничений на перемещения подвижной части при минимальной длине тяги; S расстояние между осью поворота подвижной части и осью качания тяги; r длина рычага; Р_о пороговое значение усилия натяжения, прикладываемое к части тяги из резины и не приводящее к ее деформации; а статический момент подвижной части с грузом выбран по формуле: M_ст G ˙R c ˙r ˙S, где G вес подвижной части с грузом; Р расстояние от центра масс подвижной части с грузом до оси поворота подвижной части.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство; на фиг.2 расчетная модель устройства; на фиг.3 предлагаемое устройство в исполнении, когда рычаг совпадает с подвижной частью на участке до оси поворота.

Устройство для регулирования температуры в теплице содержит подвижную часть 1, установленную на оси 2 с возможностью поворота с помощью рычага 3 и тяги 4, реагирующей на изменение температуры. Часть тяги 4 выполнена из резины. Тяга 4 одним концом через рычаг 3 связана с подвижной частью 1, а другим с неподвижной частью 5 устройства с помощью шарниров 6 и 7 так, что имеет возможность качания. Ось качания совпадает с осью шарнира 7. Устройство также содержит элемент силового замыкания в виде груза 8, установленного на подвижной части 1 с возможностью установочных перемещений и фиксации. Предварительное натяжение части тяги из резины осуществляется с помощью механизма натяжения в виде направляющей 9 и ползуна 10, установленного с возможностью смещения и фиксации на направляющей 9. Устройство оснащено ограничителем поворота 11 подвижной части. Для защиты части тяги 4 из резины от влажной воздушной среды парника она помещена в защитный мешок 12, например, из полиэтилена.

Устройство работает следующим образом.

При низкой температуре в теплице часть тяги 4 из резины обладает малой жесткостью, которая при заданном диапазоне ее деформаций не позволяет создать усилия (и передать их через рычаг 3 на подвижную часть 1 устройства), способные преодолеть момент груза 8. Поэтому под действием момента груза 8 подвижная часть 1 повернута так, что, благодаря ограничителю 11, закрывает проем теплицы, образованный неподвижной частью 5. Тяга 4 при этом максимально растянута.

С повышением температуры и нагреванием тяги 4 с элементом из резины его жесткость повышается, следовательно, из-за наличия деформаций повышается и усилие, передаваемое через рычаг 3 на подвижную часть 1 устройства. Когда момент этого усилия относительно оси 2 превысит момент от груза 8 относительно той же оси, подвижная часть 1 начнет поворачиваться, открывая проем теплицы. Степень открытия подвижной части 1 зависит от настройки устройства, включающей предварительное натяжение тяги 4 смещением ползуна 10 и его фиксацией на направляющей 9. При понижении температуры в теплице система возвращается в исходное состояние. Существует такая настройка системы, при которой изменение температуры в теплице в малом диапазоне в ту или иную сторону приводит либо к полному, допускаемому ограничителем 9, открытию проема, либо к его закрытию.

Указанная настройка следует из рассмотрения расчетной модели устройства (см. фиг.2). Рычаг 3 на фиг.2 совпадает с подвижной частью на участке до оси поворота. На фиг. 2: G вес груза 8 и подвижной части 1 устройства; R расстояние от оси 2 поворота до центра масс подвижной части 1 устройства и груза 8; r длина рычага 3; ϕ- угол поворота подвижной части 1 устройства; L текущий размер тяги 4 с элементом из резины, зависящий от угла ϕ; S расстояние между осью 2 и шарниром 7, т.е. осью качания тяги 4; F сила, действующая на рычаг 3 со стороны тяги 4.

Обозначим через g величину предварительного натяжения тяги 4 с элементом из резины, равную натяжению тяги 4 при минимальной длине тяги 4, т.е. при ϕ 0^о. Упругая характеристика тяги 4 с элементом из резины содержит участок нечувствительности к нагрузке с пороговым значением Р_ои линейный участок при нагрузке, большей Р_о, характеризуемый жесткостью С, зависящей от температуры элемента из резины. С учетом сказанного для некоторой температуры настройки t^оС текущая деформация тяги 4 будет (L S + r + g), а сила F C [P_о/c + L S + r + g] Плечо силы F относительно оси 2 h · sinϕ и, следовательно, момент силы F относительно оси 2 M_тяги= crS 1 sin ϕ отсюда следует, что при величине предварительного натяжения тяги 4 с элементом из резины g S-r- момент от натяжения тяги 4 М_тяги будет чисто гармонической функцией угла ϕ М_тяги crS sin ϕ. Но и момент от веса G относительно оси 2 так же является чисто гармонической функцией угла ϕ, но другого знака М_гр G Rsin ϕ Таким образом, при настройке g S-r+ и величине статического момента GR подвижной части 1 и груза 8, равной crS (что всегда возможно за счет смешения груза 8), при температуре настройки получим положение безразличного равновесия подвижной части 2 в некотором диапазоне изменения угла ϕ от 0 до 180^о. При температурах, несколько больших или несколько меньших температуры настройки t^оС, изменяется жесткость С и система становится неуравновешенной в ту или другую сторону, т.е. проем будет либо полностью закрыт, либо полностью открыт.

На фиг. 3 представлено исполнение устройства, когда рычаг совпадает с подвижной частью на участке до оси поворота, а центр качания тяги и шарнир ее крепления к неподвижной части разнесены. Такое исполнение позволяет уменьшить максимальные напряжения в элементе из резины путем уменьшения отношения длины максимально деформированного элемента к его длине в свободном состоянии, т.к. здесь длина элемента из резины не зависит и не связана с расстоянием между осями поворота подвижной части устройства и качания тяги. Функцию центра качания тяги выполняет ролик 13, установленный на неподвижной части, а тяга состоит из последовательно соединенных элемента из резины и гибкого троса.

Формула изобретения

1. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ПРЕИМУЩЕСТВЕННО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В ТЕПЛИЦЕ, содержащее неподвижную часть и подвижную, поворотную раму, ограничитель ее поворота, противовес, устройство для изменения положения противовеса, тягу, реагирующую на изменение температуры и связанную одним концом с подвижной частью устройства, а другой с неподвижной, отличающееся тем, что тяга установлена с возможностью качания и часть ее выполнена из резины, а противовес расположен на поворотной раме.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что часть тяги из резины установлена с предварительным натяжением, а величина предварительного натяжения элемента из резины выбрана по формуле

где g величина предварительного натяжения элемента из резины, определяемая в отсутствии ограничений на перемещения подвижной части при минимальной длине тяги;
s расстояние между осью поворота подвижной части и осью качания тяги;
r длина рычага;
c жесткость части тяги из резины;
P_о пороговое значение усилий натяжения, прикладываемых к части тяги из резины и не приводящих к ее деформации.

3. Устройство по пп.1 и 2, отличающееся тем, что статический момент подвижной части с грузом до оси выбран по формуле
M_стGR crs,
где G вес подвижной части с грузом;
R расстояние от центра масс подвижной части с грузом до оси поворота части подвижной части.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3