CN104025995B - 一种气动驱动升降的无土栽培系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种气动驱动升降的无土栽培系统，包括柜体和一组无土栽培单元，所述各无土栽培单元依次层叠设置于一联体框架内，其特征在于：所述柜体内还设置有气动驱动升降装置，所述气动驱动升降装置包括设置于柜体内壁和相邻联体框架外壁的滑轨装置和气动驱动装置。本发明的无土栽培系统具有结构简单、安全可靠、便于使用维护的特点。
Description
技术领域
本发明涉及无土栽培技术领域，特别是涉及一种采用气动驱动升降的无土栽培系统。
背景技术
无土栽培可以不占用土地资源，直接在人工制造的容器内用营养液来栽培植物。与传统的栽培技术相比，无土栽培技术可以简单有效的控制作物在生长发育过程中的温度、水分、光照、养分和空气的要素参数，有效控制和加速作物生长，提高作物质量，适于进行工厂化、规模化、定制化农业发展，能够减低人工操作，降低农作物的生产成本。
无土栽培技术可以进一步解脱农作物生产对土地的依赖，使得不能再生的耕地资源得到了扩展和补充，特别是对于我国这样的人口众多、人均耕地资源匮乏的国家来说，更是具有不可估量的前景和价值。
无土栽培技术由于采用精细化的生产控制，其对水资源的利用程度极高，与传统农业的消耗水资源的数量相比，可以节约大量的农业用水，改善目前水资源的紧张程度。
从另一个角度分析，现代的科技和商业发展，化肥和各种添加剂的无度滥用，已经在各种蔬菜商品上显现出了严重后果，如何保证人们的日常饮食的安全，一方面需要依靠国家的各种监管政策和措施，另一方面，人们也急切需要一种可以利用居家闲余空间进行科技种植的技术和设备，这种家居式种植技术，既可以使得人们在紧张工作之余，利用种植来陶冶性情、放松疲惫的身心，又可以自娱自乐、自种自收，体会一份城市家居生活中难得体会的收获的喜悦，同时还可以为居家提供一定数量的安心菜蔬。
因此，一种小型化的、便携的、能够满足人们日常生活和娱乐的无土栽培装置，对于人们的家居生活来说具有深刻的现实意义和经济和社会价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用气动驱动升降的无土栽培系统。
本发明的技术方案如下：
一种气动驱动升降的无土栽培系统，包括柜体和一组无土栽培单元，各无土栽培单元依次层叠设置于一联体框架内，其特征在于：所述联体框架一侧或对应两侧设置有气动驱动升降装置，所述气动驱动升降装置包括设置于柜体内壁和相邻联体框架外壁的滑轨装置和气动驱动装置；
所述柜体的上端设置有柜盖，柜盖通过铰链或气压顶杆或气动气缸与柜体上端相连并启闭，所述柜盖和柜体的结合处设置有密封胶条或磁条；
所述无土栽培系统还包括用于控制柜盖启闭、气动驱动装置和联体框架中各盒体动作顺序的电气互锁装置，所述电气互锁装置包括一组限位开关或电磁式限制单元以及控制装置，所述电磁式限制单元包括电磁吸合装置和一铁磁性销体，所述销体对应位置设置有销孔，电磁吸合装置通过吸合铁磁性销体控制其与销孔的锁闭状态，所述控制装置为一可编程控制器。
可选的，所述滑轨装置包括相互匹配的定轨和动轨，所述定轨和动轨分别对应设置于柜体的内壁和联体框架的相邻外壁上，且相互嵌置。
可选的，所述滑轨装置的定轨和动轨之间对应设置有相互匹配的凹凸结构，所述凹凸结构包括矩形凹凸结构和燕尾状凹凸结构。
可选的，所述气动驱动装置包括气动气缸和提升固定座，所述气动气缸活塞杆顶端设置有顶杆，所述提升固定座固定设置于联体框架外侧板上，且其上设置有孔，该孔直径大于气动气缸的活塞杆顶端顶杆直径，且小于活塞杆直径。
可选的，所述联体框架为一无盖的多层的框架结构，且各层框架均具有一侧向开口，各层框架空间内设置有托架，托架内设置有无土栽培箱或育苗箱，盒体与框架架体之间通过防坠型轨道结构相连，并可沿该轨道移动。
可选的，所述无土栽培系统包括设置于柜体内的通风装置，包括设置柜体一侧上部的通风口，通风口处设置有一风机和一个贯通柜体两侧的除尘风袋，柜体下部的一侧或两侧设置有出风口，所述风机的进气端设置有可开闭的风机盖。
可选的，所述无土栽培系统包括光照补偿系统，所述光照补偿系统包括一组设置于柜体或是联体框架内壁上的促进植物生长的补偿光源，所述补偿光源包括金属卤化物灯或钠灯或LED灯光源。
可选的，所述无土栽培系统包括温度控制装置和湿度控制装置，所述温度控制装置包括加热器和温度探头，所述加热器为电加热器或板式加热器或管式加热器或板管式加热器，所述湿度控制装置包括喷雾器和湿度探头。
本发明的技术效果在于：
本发明的气动驱动升降的无土栽培系统通过在柜体内设置气动驱动升降装置和联体框架，其中，气动驱动升降装置包括滑轨和气动驱动两部分，滑轨又包括定轨和动轨，分别设置于柜体内壁和与其相邻的联体框架的外壁上，定轨和动轨采用相互匹配的凹凸式嵌置结构，结合气动气缸的驱动，使得本发明的联体框架升降更为平稳，且由于定轨和动轨的凹凸嵌置结构，可以提供更大的结构强度和刚性，运行更为可靠。
这样的滑轨结构不但结构紧凑，占用柜内空间小，而且还能起到支撑和稳固联体框架的效果。
由于滑轨可以设在联体框架的一侧或两侧，相对来说，联体框架内的托架或盒体就至少具有2个方向的自由度，使用时，托架或盒体可以采用双向交叉移动，与现有的柜式无土栽培系统相比，无土栽培盒内的植物具有更好的光照和通风。
本发明的无土栽培系统采用的气动气缸具有结构尺寸紧凑，动作灵敏的特点，而且既可以将气源、气动电磁阀等气动元件设置于柜体内，也可以将气源、气动电磁阀等气动元件远程设置，仅仅通过气动管路相连，可以简化柜体内的结构设置，进一步提高系统的工作可靠性。
本发明的无土栽培系统采用联体框架结构，该结构便于内置多个托架及无土栽培盒体，各托架及盒体层叠设置其中，并通过防坠型轨道结构与框架架体相连，各托架及盒体沿该轨道滑动进出框架，这样的结构，当各托架及盒体滑出框架后，可以扩大整个无土栽培系统的种植面积，滑入框架后，各托架及盒体依次叠放，占用的空间面积最小，因此，本发明的无土栽培系统可以最大限度的利用有限的空间面积。
本发明的无土栽培系统中，柜体设置有柜盖，柜盖通过铰链或气压杆或气缸与柜体相连并翻启。同时，为了保温和密封，柜盖与柜体的结合处设置有密封胶条或磁条。
本发明的无土栽培系统中，由于具有柜盖的翻启、联体框架的升降、各盒体的进出等动作，各动作之间有严格的顺序要求，否则就会发生干涉，损毁结构，为了保证系统的安全可靠，本发明设置有电气互锁装置，通过在各节点处设置限位开关或是电磁式限制单元，并在控制装置的控制下依次动作，使得整个系统的动作安全有序，提高了整个系统的可靠性。
本发明的无土栽培系统中，柜体内或是框架内设置有光照补偿系统，光照补偿系统包括补偿光源，针对植物生长的特点，补偿光源采用金属卤化物灯或钠灯或LED灯光源，这些光源所产生的光波中，其所产生的光波分别位于420nm～500nm(蓝)和620nm～750nm(红)，所产生的光照对植物的光合作用促进作用最强。
本发明的无土栽培系统中，柜体内设置有温度控制装置，包括温度感应探头、加热器和控制装置，加热器采用电加热或是板式换热器，或是管式换热器，或是板管式换热器，通过设于柜体内的感温探头实时监测柜体温度，并通过控制装置自动调节。
为了避免柜体热量散失，降低能耗，可以在柜体的壁板设置有保温层。
本发明的无土栽培系统中，柜体内设置有湿度控制装置，包括湿度感应探头、喷雾器和控制装置，喷雾器可以采用喷水雾的方式调节柜内的湿度，也可以采用直接将营养液雾化喷淋的方式，兼具加湿及促进植物生长的作用和效果。湿度感应探头能实时监测柜体内的湿度，并通过控制装置自动控制喷雾器启动，保持柜体内湿度恒定。
本发明的无土栽培系统中，还包括设置于柜体内的通风装置，通过在柜体一侧上部设置通风口，在通风口处设置一风机，风机的出风口端设置一个贯通柜体两侧的除尘风袋，并在柜体下部的一侧或两侧设置出风口，通过风机进入柜体的空气经除尘风袋过滤后进入柜体，并通过出风口导出。为了保证风机停机时外部灰尘不会经风机气道进入，本发明在风机的进气端还设置有可开闭的风机盖，风机盖通过铰链与风机进风口端铰接。
为了便于移动搬运，柜体的底端设置有滚轮，柜体的侧板上部设置有吊环等。
附图说明
图1所示为本发明的结构示意图。
图2所示为防坠型轨道的结构示意图。
图3所示为电磁式限制单元的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，本发明的气动驱动升降的无土栽培系统包括柜体4，柜体4设置有柜盖，附图中未示出，柜盖以铰链或气压杆或气缸与柜体4上端相连接，柜盖可通过铰链或气压杆或气缸进行翻启，柜盖与柜体4的闭合连接处设置有密封胶条或磁条进行密封和保温。
柜体4内设置有联体框架1，联体框架1的两侧对应设置有滑轨装置，滑轨装置包括定轨6和动轨5，图示中，定轨6设置于柜体4的内壁，动轨5对应设置于联体框架1的外壁，实际使用中，动轨5也可以设置于柜体的内壁上，定轨6设置于联体框架1的外壁。定轨6和动轨5之间为相互匹配的矩形凹凸结构，且相互嵌套使用，实际使用中，凹凸结构也可以采用燕尾槽结构或是其它的嵌套结构，如弧形或是其它的曲面凹凸结构。
在柜体4和联体框架1一侧或两侧之间设置有气动驱动装置，包括气动气缸18，图示中，气动气缸缸体固定于柜体4的内壁，与之相对应的，在联体框架1的外壁上设置有提升固定座17，提升固定座17固定设置在联体框架1的外壁上，且其座板上设置有孔，该孔位置与气动气缸18的活塞杆相对应，孔径应该大于活塞杆顶端的细杆部分直径，且小于活塞杆的直径，当活塞杆向上伸出时，其端部的细杆部恰好穿过该孔，随之驱动联体框架1向上移动。当活塞杆向下回退时，联体框架1及其内的托架等在自身重力作用下，随活塞杆向下回落。
联体框架1为多层框架结构，每层框架中对应设置有一无土栽培单元，无土栽培单元包括一托架16，托架16上端开口，并内置一可分离的无土栽培盒21，无土栽培盒21内置有网格状植株保持架，所栽培作物分别设置于保持架的网格中，以保持植株向上直立的生长姿态。
网格的大小可随作物的根、茎的尺寸而定。
其中一托架16上可以设置为育苗箱。
本发明的无土栽培系统中，还具有如包括供液软管、出液软管、液压泵、电磁阀、储液盒等附属的用以提供营养液的管路，以及用以推拉无土栽培盒体的电动或液压推拉装置等，均未在本发明附图中示出，但这并不影响这些功能装置在本发明的应用和实施。
托架16两侧通过防坠型轨道15与联体框架1的内壁相连，防坠型轨道15的结构如图2所示。包括设置于联体框架内壁上的倒置的U形槽轨道8，下方对应设置有一滚轮7，滚轮7上部嵌于轨道8中，下部通过轴10固定在一U形槽9中，U形槽9与托架16相连。
当然，也可以采用常用的其它现有轨道结构。
由于本发明的无土栽培系统中，必须按照以下的顺序启动：首先将柜盖翻启，然后气动气缸18动作，活塞杆上升并驱动联体框架1升出柜体4，最后各托架16由联体框架1中抽出或推出；收回时按照相反的顺序进行。
如果其中任何一个环节错位，都会导致系统的结构发生干涉产生损毁，为了保证各部分动作完全按照安全的顺序进行，本发明还设置有电气互锁装置，分别在柜盖、气动气缸和各托架处均设置有限制单元，限制单元可以采用限位开关。
本发明还提供一种特殊的电磁式限制单元的实施例，如图3所示其结构示意图。
包括对应设置的第一凹槽42和第二凹槽43，第二凹槽43的下方设置有电磁铁44，第二凹槽43下部设置有弹簧45，弹簧45上设置有销轴41，当电磁铁44吸合时，销轴41受磁力作用向下压缩弹簧45，脱离第一凹槽42，此时为自由状态；当电磁铁44断电，磁力消失，销轴41在弹簧45的作用下，向上弹出嵌于第一凹槽42中，此时为限制状态。
还包括一控制装置，控制装置可以采用可编程控制器控制各限制单元的动作顺序，或者采用其它的控制电路进行控制。
为了保证柜体4内具有适宜的作物生长环境，对植物而言，光照、温度、水份和空气都是其生长的极其重要的要素，本发明针对这些要素分别设置了光照补偿系统、温度控制装置、湿度控制装置、通风装置。
光照补偿系统包括补偿光源，补偿光源优选金属卤化物灯或钠灯或LED灯光源，这些光源所产生的光波中，其所产生的光波分别位于420nm～500nm(蓝)和620nm～750nm(红)，试验证明，植物对光波波长为420nm～500nm(蓝)和620nm～750nm(红)的光照所产生的光合作用促进作用最强。补偿光源既可以设置于柜体4的内壁上，也可以设置于联体框架1的内壁上。
温度控制装置包括温度感应探头、加热器和控制装置，加热器采用电加热或是板式换热器，或是管式换热器，或是板管式换热器，通过设于柜体4内的感温探头实时监测柜体4内温度，并通过控制装置自动调节。
为了避免柜体4内热量散失，降低能耗，柜体4的壁板设置有保温层。
湿度控制装置包括湿度感应探头、喷雾器和控制装置，喷雾器可以采用喷水雾的方式调节柜体4内的湿度，也可以采用直接将营养液雾化喷淋的方式，兼具加湿及促进植物生长的作用和效果。湿度感应探头能实时监测柜体4内的湿度，并通过控制装置自动控制喷雾器启动，保持柜体4内湿度恒定。
本发明的无土栽培系统中，还包括设置于柜体内的通风装置，通过在柜体一侧上部设置通风口，在通风口处设置一风机，风机的出风口端设置一个贯通柜体两侧的除尘风袋，并在柜体4下部的一侧或两侧设置出风口，通过风机进入柜体4的空气经除尘风袋过滤后进入柜体4，并通过出风口导出。为了保证风机停机时外部灰尘不会经风机气道进入，本发明在风机的进气端还设置有可开闭的风机盖，风机盖通过铰链与风机进风口端铰接。
为了便于移动搬运，可以在柜体4的底端设置有滚轮，在柜体4的侧板上部设置有吊环等。
以上所述仅为本发明的优选的实施方式，对于本领域的技术人员而言，依据本发明的说明和解释，还可以衍生变化其结构和形式，应当指出，任何不脱离本发明精神和实质的变形和变化，均将包含在本发明的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种气动驱动升降的无土栽培系统，包括柜体和一组无土栽培单元，各无土栽培单元依次层叠设置于一联体框架内，其特征在于：所述联体框架一侧或对应两侧设置有气动驱动升降装置，所述气动驱动升降装置包括设置于柜体内壁和相邻联体框架外壁的滑轨装置和气动驱动装置；
所述柜体的上端设置有柜盖，柜盖通过铰链或气压顶杆或气动气缸与柜体上端相连并启闭，所述柜盖和柜体的结合处设置有密封胶条或磁条；
所述无土栽培系统还包括用于控制柜盖启闭、气动驱动装置和联体框架中各盒体动作顺序的电气互锁装置，所述电气互锁装置包括一组电磁式限制单元以及控制装置，所述电磁式限制单元包括电磁吸合装置和一铁磁性销体，所述销体对应位置设置有销孔，电磁吸合装置通过吸合铁磁性销体控制其与销孔的锁闭状态，所述控制装置为一可编程控制器。
2.如权利要求1所述的气动驱动升降的无土栽培系统，其特征在于：所述滑轨装置包括相互匹配的定轨和动轨，所述定轨和动轨分别对应设置于柜体的内壁和联体框架的相邻外壁上，且相互嵌置。
3.如权利要求2所述的气动驱动升降的无土栽培系统，其特征在于：所述滑轨装置的定轨和动轨之间对应设置有相互匹配的凹凸结构，所述凹凸结构包括矩形凹凸结构和燕尾状凹凸结构。
4.如权利要求1所述的气动驱动升降的无土栽培系统，其特征在于：所述气动驱动装置包括气动气缸和提升固定座，所述气动气缸活塞杆顶端设置有顶杆，所述提升固定座固定设置于联体框架外侧板上，且其上设置有孔，该孔直径大于气动气缸的活塞杆顶端顶杆直径，且小于活塞杆直径。
5.如权利要求1所述的气动驱动升降的无土栽培系统，其特征在于：所述联体框架为一无盖的多层的框架结构，且各层框架均具有一侧向开口，各层框架空间内设置有托架，托架内设置有无土栽培箱或育苗箱，盒体与框架架体之间通过防坠型轨道结构相连，并可沿该轨道移动。
6.如权利要求1所述的气动驱动升降的无土栽培系统，其特征在于：所述无土栽培系统包括设置于柜体内的通风装置，包括设置柜体一侧上部的通风口，通风口处设置有一风机和一个贯通柜体两侧的除尘风袋，柜体下部的一侧或两侧设置有出风口，所述风机的进气端设置有可开闭的风机盖。
7.如权利要求1所述的气动驱动升降的无土栽培系统，其特征在于：所述无土栽培系统包括光照补偿系统，所述光照补偿系统包括一组设置于柜体或是联体框架内壁上的促进植物生长的补偿光源，所述补偿光源包括金属卤化物灯或钠灯或LED灯光源。
8.如权利要求1所述的气动驱动升降的无土栽培系统，其特征在于：所述无土栽培系统包括温度控制装置和湿度控制装置，所述温度控制装置包括加热器和温度探头，所述加热器为电加热器或板式加热器或管式加热器或板管式加热器，所述湿度控制装置包括喷雾器和湿度探头。
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