CN107926692B - 水培立体种植层架机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了水培立体种植层架机构。包括两套水培立体种植架、支架、两个卸苗台、上苗台、上下蓄液池、两个墙体、两套角度控制机构、两套传动机构和营养液循环装置。在两个墙体内侧的上、下方分别对称设有蓄液池，由营养液循环装置连通；两个墙体内侧的上苗台内设有两套水培立体种植架，而每套均有左、右水培立体种植架；左、右立体种植架上的种植水槽镜向相间布置，每套水培立体种植架由传动机构带动在各自的角度控制机构中在固定角度内转动。本发明用于植物工厂内水培种植，通过上苗台、种植层架旋转、卸苗台配合，实现穴盘苗的上苗、移动和收获；构建管道帮助营养液在重力的作用下进行循环，增加营养液内氧含量、减少营养液循环系统耗电。

Description

水培立体种植层架机构

技术领域

本发明涉及农业工程中的无土栽培装置，尤其是涉及一种水培立体种植层架机构。

背景技术

植物工厂自20世纪提出，得到不断发展和推广，种植方式和机构逐渐完善和多样化，最常见的即为平铺式、三角式、层架式，除此外有多种以景观为主的种植方式，例如墙式，立柱式等等。然而，层架式的种植、其对空间的利用效率最大，单位体积产出最高，在人口日益增长、资源环境问题日渐严峻的21世纪，有着发展的巨大潜力。但是传统层架式在上苗，移动，间苗，收获等过程中需要耗费大量的人力财力，在采用升降机对进行作业后，一定程度提高操作的可行性，但是其操作在种植总流程中所占时间经济消耗仍是大比例。因此，为了立体种植层架的种植方式的普及和推广，增加种植效率，利用机构实现穴盘苗的自动上苗、移动、收获的立体种植层架有很大的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水培立体种植层架机构，以实现穴盘幼苗在种植过程的自动上苗、移动和收获任务。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明包括两套水培立体种植架、支架、两个卸苗台、上苗台、上蓄液池、下蓄液池、两个墙体、两套角度控制机构、两套传动机构和营养液循环装置。

在两个墙体内侧的上、下方分别对称设有上蓄液池和下蓄液池，由营养液循环装置连通；上蓄液池和下蓄液池之间的两个墙体内侧设有“日”字形的上苗台，“日”字形的上苗台框架中，沿长度方向分别设有平行的、且结构相同的水培立体种植架；

两套水培立体种植架上端与水平的支架连接，每套水培立体种植架前、后均由两根垂直的支架分别支撑有结构相同的、镜向安装的左水培立体种植架和右水培立体种植架；

左水培立体种植架的前、后两根垂直支架上等距装有奇数个种植水槽，奇数个种植水槽两侧面连接轴与前、后一根垂直支架通过各自角度控制机构为转动连接，有固定挡板的奇数个种植水槽的一端伸出前、后一根垂直支架左侧；

左水培立体种植架的前、后另外两根垂直支架上等距装有偶数个种植水槽，偶数个种植水槽两侧面连接轴与前、后另一根垂直支架通过各自角度控制机构为转动连接，有固定挡板的偶数个种植水槽的一端伸出前、后另一根垂直支架右侧；偶数个种植水槽相间等距插入在奇数个种植水槽间；

每个无固定挡板的奇数个种植水槽一侧和每个无固定挡板的偶数个种植水槽一侧均装有水槽挡板，每个水槽挡板分别与各自前、后垂直支架固定连接，每个种植水槽和各自水槽挡板下端面均留有缝隙；

两套水培立体种植架前、后均装有结构相同的一套传动机构，两套传动机构能带动各自左水培立体种植架和右水培立体种植架上的种植水槽同时翻转；

两个卸苗台沿长度方向分别安装在每套水培立体种植架的左水培立体种植架和右水培立体种植架之间的底面上。

所述营养液循环装置，包括两个电机、两个收集槽、营养液收集管、营养液输送管、营养液抽水管和两个水泵；两个上蓄液池分别通过各自营养液输送管，流到各自最高层的种植水槽经植水槽和水槽挡板之间的缝隙流入下一层种植水槽中，层层流过，最后流入各自卸苗台下面的收集槽；收集槽分别通过各自营养液收集管至下蓄液池，经各自水泵、营养液抽水管流至各自上蓄液池，在营养液收集管、营养液输送管和营养液抽水管上均装有阀门。

所述角度控制机构，包括角度控制环和挡轴；带有缺口的角度控制环分别套入各自奇数个种植水槽两侧面连接轴和套入各自偶数个种植水槽两侧面连接轴内并固定在各自垂直支架上，每根连接轴上均装有挡轴，每根挡轴位于各自的角度控制环缺口内。

所述结构相同的两套传动机构，每套传动机构均由结构相同的、对称安装的前传动机构和后传动机构组成；前传动机构和后传动机构均包括两条长链条、两个大链轮、主动链轮、两个小链轮、两个从动链轮、两条短链条和电机；由电机带的主动链轮安装在左水培立体种植架和右水培立体种植架中部上方，从上至下相邻的两根垂直的支架上，分别同轴安装有小链轮和大链轮，相邻的两根垂直的支架下方分别装有从动链轮，主动链轮分别经短链条带动各自小链轮转动，大链轮分别经长链条带动各自从动链轮转动，奇数个种植架槽有水槽挡板前、后侧的销钉和有固定挡板的偶数个种植水槽前、后侧的销钉，与长链条通过回复机构连接。

所述回复机构，包括盘形弹簧、连接链和固定环；盘形弹簧的一端与销钉连接，盘形弹簧的另一端通过连接链和固定环与长链条连接。

本发明具有的有益效果是：

本发明用于植物工厂内水培种植，通过上苗台、种植层架的旋转、卸苗台的配合，实现穴盘苗的自主上苗、移动和收获，节约了大量的劳动成本；同时，构建流通管道帮助营养液在重力的作用协作下进行循环，增加营养液内氧含量、减少营养液循环系统的耗电。

附图说明

图1是本发明的结构总体示意图。

图2是本发明的结构总体侧视图。

图3是种植架的立体示意图。

图4是角度控制装置的示意图。

图中：1、水培立体种植架，1a、种植水槽，1b、水槽挡板，2、支架，3、卸苗台，4、上苗台，5a、下蓄液池，5b、上蓄液池，6、收集槽，7、传动机构，7a、长链条，7b、大链轮，7c、主动链轮，7d、小链轮，7e、从动链轮，7f、短链条，8、电机，9a、营养液收集管，9b、营养液输送管，9c、营养液抽水管，10、连接轴，11、墙体，12、角度控制机构，12a、角度控制环，12b、挡轴，13、回复机构，13a、盘形弹簧，13b、连接链，13c、固定环，14、水泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1、图2、图3所示，本发明包括两套水培立体种植架1、支架2、两个卸苗台3、上苗台4、上蓄液池5b、下蓄液池5a、两个墙体11、两套角度控制机构12、两套传动机构7和营养液循环装置；

在两个墙体11内侧的上、下方分别对称设有上蓄液池5b和下蓄液池5a，由营养液循环装置连通；上蓄液池5b和下蓄液池5a之间的两个墙体11内侧设有“日”字形的上苗台4，“日”字形的上苗台4框架中，沿长度方向分别设有平行的、且结构相同的水培立体种植架；

两套水培立体种植架1上端与水平的支架2连接，每套水培立体种植1架前、后均由两根垂直的支架2分别支撑有结构相同的、镜向安装的左水培立体种植架和右水培立体种植架；

左水培立体种植架的前、后两根垂直支架2上等距装有奇数个种植水槽1a，奇数个种植水槽1a两侧面连接轴10与前、后一根垂直支架2通过各自角度控制机构12为转动连接，有固定挡板的奇数个种植水槽1a的一端伸出前、后一根垂直支架2左侧；

左水培立体种植架的前、后另外两根垂直支架2上等距装有偶数个种植水槽1a，偶数个种植水槽1a两侧面连接轴10与前、后另一根垂直支架2通过各自角度控制机构12为转动连接，有固定挡板的偶数个种植水槽1a的一端伸出前、后另一根垂直支架2右侧；偶数个种植水槽1a相间等距插入在奇数个种植水槽1a间；

每个无固定挡板的奇数个种植水槽1a一侧和每个无固定挡板的偶数个种植水槽1a一侧均装有水槽挡板1b，每个水槽挡板1b分别与各自前、后垂直支架2固定连接，每个种植水槽1a和各自水槽挡板1b下端面均留有缝隙；

两套水培立体种植架前、后均装有结构相同的一套传动机构7，两套传动机构7能带动各自左水培立体种植架和右水培立体种植架上的种植水槽1a同时翻转；

两个卸苗台3沿长度方向分别安装在每套水培立体种植架的左水培立体种植架和右水培立体种植架之间的底面上。

如图1、图2所示，所述营养液循环装置，包括两个电机8、两个收集槽6、营养液收集管9a、营养液输送管9b、营养液抽水管9c和两个水泵14；两个上蓄液池5b分别通过各自营养液输送管9b，流到各自最高层的种植水槽1a经种植水槽1a和水槽挡板1b之间的缝隙流入下一层种植水槽1a中，层层流过，最后流入各自卸苗台3下面的收集槽6；收集槽6分别通过各自营养液收集管9a至下蓄液池5a，经各自水泵14、营养液抽水管9c流至各自上蓄液池5b，在营养液收集管9a、营养液输送管9b和营养液抽水管9c上均装有阀门。

如图4所示，所述角度控制机构12，包括角度控制环12a和挡轴12b；带有缺口的角度控制环12a分别套入各自奇数个种植水槽1a两侧面连接轴10和套入各自偶数个种植水槽1a两侧面连接轴10内并固定在各自垂直支架2上，每根连接轴10上均装有挡轴12b，每根挡轴12b位于各自的角度控制环12a缺口内。挡轴12b在只能30°开角的角度控制环12a内转动，确保种植水槽1a在固定角度切换。

如图1、图2所示，所述结构相同的两套传动机构7，每套传动机构7均由结构相同的、对称安装的前传动机构和后传动机构组成；前传动机构和后传动机构均包括两条长链条7a、两个大链轮7b、主动链轮7c、两个小链轮7d、两个从动链轮7e、两条短链条7f和电机8；由电机8带的主动链轮7c安装在左水培立体种植架和右水培立体种植架中部上方，从上至下相邻的两根垂直的支架2上，分别同轴安装有小链轮7d和大链轮7b，相邻的两根垂直的支架2下方分别装有从动链轮7e，主动链轮7c分别经短链条7f带动各自小链轮7d转动，大链轮7b分别经长链条7a带动各自从动链轮7e转动，奇数个种植架槽1a有水槽挡板1b前、后侧的销钉和有固定挡板的偶数个种植水槽1a前、后侧的销钉，与长链条7a通过回复机构13连接。

如图4所示，所述回复机构13，包括盘形弹簧13a、连接链13b和固定环13c；盘形弹簧13a的一端与销钉连接，盘形弹簧13a的另一端通过连接链13b和固定环13c与长链条7a连接。而固定环13c固定在传动的长链条7a上，在链轮的正反转中，实现种植水槽1a的角度切换，而种植水槽1a的角度切换顺序由端头的盘形弹簧13a和连接链13b的长度所决定，在链条的带动下可以实现依次的转动；而传动机构由固定在支架上的电机提供动力，通过链传动实现动力的传输。

本发明的工作过程如下：

所述营养液循环作业，从上而下：由上蓄液池5b流入水培立体种植架1，依靠重力按照设计的层架路径流入下蓄液池5a，从下而上：由下收集槽6经营养液收集管9a流入营养液收集池，对其PH、ED等参数进行检测和调控后，经水泵14抽取经营养液抽水管9c输送到上蓄液池5b。

所述上苗、移动、和卸苗作业，单个种植水槽1a和与其相对应的水槽挡板1b分别通过连接轴10固定在支架2上，连接轴10在层架旋转角度控制的操作下只能在固定角度内切换：小角度的日常种植状态，记作状态1；大角度的上苗和卸货状态，记作状态2。

状态1的时候，种植水槽1a和水槽挡板1b之间存在一定缝隙，在层架以一定的小角度倾斜时，营养液从上蓄液池5b流出，在重力的作用下通过种植水槽1a和水槽挡板1b之间的缝隙流入下一层种植架中，层层流过，最后流入最下层层架底部的收集管道，由收集槽6汇集到营养液下收集池5a，在此营养液的PH、ED等参数依照需求调节至最佳状态，而此时在层架内的穴盘苗由于水槽挡板1b的阻挡无法移动，确保植物在水培立体种植架1中生长。

状态2的时候，有两种作业模式：分别是上苗和卸苗。状态2时，上方蓄液池5b的出口阀门关闭，营养液停止流入。

在上苗作业时：种植架最下方的层架(记作第1层，上一层记作第2层，由下往上第i个层架，就记作第i 层，共n层)仍然保持小角度的状态1，而其他层架保持大角度的状态2，第一批苗由上苗台4进入最高层，即第n层，然后顺着层架下滑到第1层，此时第2层的层架切换到小角度的状态1，继而接受上苗台进入的第二批苗，以此类推，直到第n层切换到状态1，完成整个种植架的上苗；

在卸苗作业时：由种植架第1层最先发生转动，转换到状态2，当第1层上的成熟的作物全部转移到卸苗台3上后，第2层层架切换到状态2，以此类推，直到所有需要收获的种植架都收获完毕。

种植水槽1a的角度转换主要依靠电机8通过链传动带动其转动，而固定在端头的回复机构13实现其顺序转动，固定在连接轴10上的角度控制环12a和挡轴12b帮助实现在固定角度内转动；在上方的种植架的连接链13b和盘形弹簧13a相对较短，而下方的种植架的连接链13b和盘形弹簧13a依次相应增加，使得传动链条在转动的时候种植架可以顺序转动，而在不同状态之间切换时，只需电机8正反转的切换和角度控制装置12即可实现。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种水培立体种植层架机构，其特征在于：包括两套水培立体种植架、支架、两个卸苗台、上苗台、上蓄液池、下蓄液池、两个墙体、两套角度控制机构、两套传动机构和营养液循环装置；

在两个墙体内侧的上、下方分别对称设有上蓄液池和下蓄液池，由营养液循环装置连通；上蓄液池和下蓄液池之间的两个墙体内侧设有“日”字形的上苗台，“日”字形的上苗台框架中，沿长度方向分别设有平行的、且结构相同的水培立体种植架；

两套水培立体种植架上端与水平的支架连接，每套水培立体种植架均由前、后对应的两根垂直的支架分别支撑有结构相同的、镜向安装的左水培立体种植架和右水培立体种植架；

左水培立体种植架的左边前、后对应的一根垂直支架上等距装有奇数个种植水槽，奇数个种植水槽两侧面连接轴与右边前、后对应的一根垂直支架通过各自角度控制机构为转动连接，有固定挡板的奇数个种植水槽的一端伸出左边前、后对应的一根垂直支架左侧；

左水培立体种植架的右边前、后对应的另外一根垂直支架上等距装有偶数个种植水槽，偶数个种植水槽两侧面连接轴与左边前、后对应的另一根垂直支架通过各自角度控制机构为转动连接，有固定挡板的偶数个种植水槽的一端伸出右边前、后对应的另外一根垂直支架右侧；偶数个种植水槽相间等距插入在奇数个种植水槽间；

每个无固定挡板的奇数个种植水槽一侧和每个无固定挡板的偶数个种植水槽一侧均装有水槽挡板，每个水槽挡板分别与各自前、后垂直支架固定连接，每个种植水槽和各自水槽挡板下端面均留有缝隙；

两套水培立体种植架前、后均装有结构相同的一套传动机构，两套传动机构能带动各自左水培立体种植架和右水培立体种植架上的种植水槽同时翻转；

两个卸苗台沿长度方向分别安装在每套水培立体种植架的左水培立体种植架和右水培立体种植架之间的底面上；

所述角度控制机构，包括角度控制环和挡轴；带有缺口的角度控制环分别套入各自奇数个种植水槽两侧面连接轴和套入各自偶数个种植水槽两侧面连接轴内并固定在各自垂直支架上，每根连接轴上均装有挡轴，每根挡轴位于各自的角度控制环缺口内；

所述结构相同的两套传动机构，每套传动机构均由结构相同的、对称安装的前传动机构和后传动机构组成；前传动机构和后传动机构均包括两条长链条、两个大链轮、主动链轮、两个小链轮、两个从动链轮、两条短链条和电机；由电机带的主动链轮安装在左水培立体种植架和右水培立体种植架中部上方，从上至下相邻的两根垂直的支架上，分别同轴安装有小链轮和大链轮，相邻的两根垂直的支架下方分别装有从动链轮，主动链轮分别经短链条带动各自小链轮转动，大链轮分别经长链条带动各自从动链轮转动，奇数个种植架槽有水槽挡板前、后侧的销钉和有固定挡板的偶数个种植水槽前、后侧的销钉，与长链条通过回复机构连接；

所述回复机构，包括盘形弹簧、连接链和固定环；盘形弹簧的一端与销钉连接，盘形弹簧的另一端通过连接链和固定环与长链条连接；

种植水槽的角度转换依靠电机通过链传动带动其转动，而固定在端头的回复机构实现其顺序转动，固定在连接轴上的角度控制环和挡轴帮助实现在固定角度内转动；在上方的种植架的连接链和盘形弹簧相对较短，而下方的种植架的连接链和盘形弹簧依次相应增加，使得传动链条在转动的时候种植架能顺序转动。

2.根据权利要求1所述的一种水培立体种植层架机构，其特征在于：所述营养液循环装置，包括两个电机、两个收集槽、营养液收集管、营养液输送管、营养液抽水管和两个水泵；两个上蓄液池分别通过各自营养液输送管，流到各自最高层的种植水槽经种植水槽和水槽挡板之间的缝隙流入下一层种植水槽中，层层流过，最后流入各自卸苗台下面的收集槽；收集槽分别通过各自营养液收集管至下蓄液池，经各自水泵、营养液抽水管流至各自上蓄液池，在营养液收集管、营养液输送管和营养液抽水管上均装有阀门。