устройство обогрева сельскохозяйственных животных и птицы

Формула изобретения

Устройство обогрева сельскохозяйственных животных и птицы, содержащее нагреватели, датчики температуры воздуха, вычислительный блок, задатчики температуры и возраста животных, регуляторы, отличающееся тем, что в него введены блок термостатирования и моделирования температуры живого объекта, содержащий нагреватель, соединенный с исполнительным механизмом выходом блока сравнения, один из входов которого через задатчик конвективного потока соединен с датчиком температуры, а другой вход с блоком сравнения соединен через задатчик с первым выходом таймера-программатора, второй выход таймера-программатора через задатчик и через исполнительный механизм соединен с вентилем-регулятором расхода, третий выход таймера-программатора в блоке управления конвективно-радиационным теплообменом соединен с входом задатчика уровня терморадиации, выходы задатчиков терморадиации и конвекции соединены с входом сумматора, выход которого соединен с блоком сравнения, второй вход блока сравнения соединен в биокалориметре с датчиком теплового потока, а выход блока сравнения связан через исполнительный механизм системы инфракрасного нагрева с электродвигателем привода механизма перемещения ИК-горелки в вертикальном направлении.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности, к животноводству, и может найти применение в животноводстве и птицеводстве при общем и локальном обогреве сельскохозяйственных животных и птиц обогревателями, состоящими из лучистых источников теплоты.

Изобретение предназначено для локального обогрева сельскохозяйственного молодняка в условиях обычных ферм, птицефабрик, свинокомплексов, овцекомплексов и т.п. при изменении уровня обогрева системы нестационарного обогрева молодняка в первые 40-50 дней их развития.

Известны устройства обогрева сельскохозяйственных животных и птицы (А.С. N 1604296, к.л. А 01 К 29/00, 1987, Б.И. N 42, 1991 г.; и а.с. N 860018 кл. А 01 К 29/00, 1980, Б.И. N 12, 1991).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является устройство, содержащее датчики температуры воздуха, поверхности кондуктивного источника теплоты и температуры окружающих конструкций в зоне обитания животных, вычислительный блок с элементами умножения, задатчиками значения константы и сумматором, задатчиков температуры и возраста животных, делители, регуляторы и механизмы управления обогревателями (а.с. N 1604296, кл. А 01 К 29/00, 1987, Б.И. N 41, 1990).

Недостатками данного устройства обогрева сельскохозяйственных животных и птицы является невозможность регулирования температурного режима в зоне обитания сельскохозяйственных животных и птицы путем изменения радиационного и конвективного потоков теплоты.

Задачей предлагаемого изобретения является оптимизация регулирования температурного режима в зоне обитания сельскохозяйственных животных и повышение точности путем непосредственного замера и регулирования теплового потока на уровне спинки животного или птицы.

В результате использования предлагаемого устройства достигается оптимальный энергоподвод и повышается точность регулирования требуемого температурного режима в зоне обитания животного или птицы согласно существующим нормам.

Вышеуказанный результат достигается тем, что в предлагаемое устройство обогрева сельскохозяйственных животных и птицы введены блок задания температуры и радиационно-конвективного теплообмена от ИК-излучателя животного или птицы в различные периоды их развития, система регулируемого ИК-обогрева животного или птицы в различные периоды их развития в случае изменения температуры воздуха в помещении, биокалориметр и блок управления уровня радиационно-конвективного теплообмена в различные периоды роста и развития животного или птицы.

Блок термостатирования и моделирования температуры живого объекта содержит нагреватель, соединенный с исполнительным механизмом и выходом блока сравнения, один из входов которого через задатчик конвективного потока соединен с датчиком температуры, а другой вход с блока сравнения соединен через задатчик с первым выходом таймера-программатора, второй выход таймера-программатора через задатчик и через исполнительный механизм соединен с вентилем-регулятором расхода, третий выход таймера-программатора в блоке управления конвективно-радиационным теплообменом соединен с входом задатчика уровня терморадиации, выходы задатчиков терморадиации и конвекции соединены с входом сумматора, выход которого соединен с блоком сравнения, второй вход блока сравнения соединен в биокалориметре с датчиком теплового потока, а выход блока сравнения связан через исполнительный механизм системы инфракрасного нагрева с электродвигателем привода механизма перемещения ИК-горелки в вертикальном направлении.

Сущность изобретения поясняется на фиг. 1, 2, 3, 4, 5.

На фиг.1 представлена развернутая блок-схема устройства управления обогревом сельскохозяйственных животных и птицы с помощью ИК-излучателей.

На фиг.2 представлена зависимость тепловыделений цыпленка в первый период его роста.

На фиг.3 представлена зависимость радиационного потока теплоты в первый период роста цыпленка.

На фиг.4 представлена температура цыпленка в первые 10 дней его роста.

На фиг. 5 представлена зависимость конвективного потока теплоты от температуры воздуха.

Устройство содержит (фиг.1):

блок 1, включающий в себя датчик температуры 5 и блок преобразователь 6, блок сравнения 7, исполнительный механизм 8 и нагреватель 9, таймер-программатор 10 и задатчики температуры цыпленка 11 и теплопродукции 12, исполнительный механизм 13 и вентиль 14;

систему инфракрасного нагрева 2, включающую газовую горелку 15 с механизмами регулирования угла наклона 16 и подъема 17, электропривод 18, исполнительный механизм 19;

биокалориметр 3, состоящий из трубопроводов подводного 20 и отводного 21, соединенных с корпусом 22 в верхней крышке которого установлен датчик теплового потока 23;

блок управления 4, имеющий задатчики радиационных 24 и конвективных 25 потоков, датчик 26 температуры воздуха в помещении, сумматор 27 и блок сравнения 28.

Блок термостатирования и моделирования температуры животного объекта 1 содержит нагреватель 9, соединенный с исполнительным механизмом 8 и выходом блока сравнения 7, один из входов которого через блок преобразователь 6 соединен с датчиком температуры 5, а другой вход с блока сравнения соединен через задатчик температуры цыпленка 11 с первым выходом таймера-программатора 10, второй выход таймера-программатора через задатчик теплопродукции 12 и через исполнительный механизм 13 соединен с вентилем-регулятором расхода 14, третий выход таймера-программатора 10 в блоке управления конвективно-радиационным теплообменом 4 соединен с входом задатчика уровня терморадиации 24, а выходы задатчиков терморадиации 24 и конвекции 25 соединены с выходом сумматора 27, выход которого соединен с блоком сравнения 28, второй вход блока сравнения соединен в биокалориметре 3 с датчиком теплового потока 23, а выход блока сравнения 28 связан через исполнительный механизм 19 системы инфракрасного обогрева 2 с электродвигателем 18, на оси которого установлен редуктор и шкив с тросом механизма 17 перемещения газовой горелки 15 в вертикальном направлении.

Предлагаемое устройство управления комбинированным обогревом животных и птицы на начальной стадии их развития включает:

- оптимальный обогрев помещения в месте нахождения конвективным потоком воздуха;

- радиационный обогрев с помощью инфракрасного излучателя на уровне спинки животного и с учетом его возраста в первый период развития.

Базовым элементом устройства управления является биокалориметр.

Рассмотрим работу устройства на примере роста и развития цыплят. Для нормального роста цыплят в первые дни необходимо поддерживать изменение конвективного потока в соответствии с фиг. 5 и радиационного потока в соответствии с фиг.3. При этом температура воды в калориметре, имитирующая температуру цыпленка, должна изменяться в соответствии с зависимостью фиг.4.

В качестве примера в соответствии с "Указаниями по проектированию отопления и вентиляции животноводческих и птицеводческих помещений при использовании газовых горелок инфракрасного излучения" (ГипроНИИТАЗ. Саратов, 1978г.) для первых 70 дней развития цыпленка представлено изменение:

- теплопродукции (тепловыделений), фиг.2;

- радиационного энергоподвода (потока тепла), фиг. 3;

- температуры цыпленка, фиг.4.

Устройство работает следующим образом.

В задатчик температуры цыпленка 11 вводится зависимость изменения температуры цыпленка от времени, фиг.4. В задатчик радиационного потока 24 вводится зависимость изменения радиационного потока тепла, фиг.3. В задатчик конвективного потока 25 вводится зависимость изменения конвективного потока тепла от температуры воздуха, фиг.3, а в задатчик теплопродукции 12 вводится зависимость изменения теплопродукции цыпленка от времени роста, фиг.2. В трубопровод 20 в зависимости от времени роста цыпленка вводится вода с температурой 39-41^oC.

Задатчик 12 подает сигнал в исполнительный механизм 13 вентиля 14 и открывает его для обеспечения необходимого оптимального расхода жидкости, имитирующего необходимый уровень теплопродукции в корпусе 22, контролируемого датчиком теплового потока 23.

Включается газовая горелка 15, установленная на высоте не менее 1 м. Радиационное излучение горелки создает тепловой радиационный поток на датчик 23, а также конвективный поток у его поверхности при заданной температуре воздуха, регистрируемой датчиком температуры 26. Включение таймера-программатора 10 включает задатчики 11, 12, 24 и регистрирует начало роста цыпленка. Сигнал с задатчика 11 сравнивается с сигналом от датчика температуры 5 и из блока 6 попадает в блок сравнения 7 и через исполнительный механизм 8 изменяет нагревателем 9 температуру потока воды по заданной программе, фиг. 4, от времени. Программатором-таймером 10 непрерывно вводятся данные в задатчик 24. Данные от задатчика 25 в зависимости от температуры воздуха, регистрируемой датчиком температуры 26, и от задатчика 24 поступают в сумматор 27, откуда в блок сравнения 28. В блоке сравнения 28 сигнал сравнивается с сигналом датчика 23. При этом сигнал датчика 23 измеряет суммарный тепловой поток (радиация-конвекция). Разница сигналов с датчика 23 и сумматора 27 в блоке сравнения 28 попадает в исполнительный механизм 19 и далее включает электродвигатель 18. Через механизм 17 привода поднимается (опускается) горелка 15.