PL248723B1 - Stanowisko do pomiaru ilości odciekającej cieczy z substratu, zwłaszcza z komórek kontenerów szkółkarskich - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest stanowisko do pomiaru ilości odciekającej cieczy, które wyposażone jest w: stałą ramę główną złożoną z systemu pionowych profili (1) i poziomych profili (2, 3), osadzone na ramie głównej dwa zbiorniki na ciecz, górny (32) i dolny (5) połączone w jeden obieg przewodami elastycznymi (31, 38), z których jeden przewód (31) przyłączony jest do pompy (30) tłoczącej ciecz, zespół dyszy natryskowych (34) połączonych zaworem (33) ze zbiornikiem górnym (32), dwie poziome ramy dolną stałą (12) i górną suwliwą (11), z których rama dolna stała (12) zamocowana jest do pionowych profili (1) ramy głównej, a rama górna suwliwa (11) łożyskowana jest liniowo na pionowych wałkach prowadzących (9) zamocowanych do sąsiednich poziomych profili (2, 3) ramy głównej, przy czym rama dolna stała (12) zaopatrzona jest w prowadnice (13) dla kontenera szkółkarskiego (14) oraz wymienną poziomą płytę odciekową (17), zespołu zbiorników pomiarowych (48) osadzonych na podstawach (49) i odpowiadających im króćców odciekowych (19) z otworów kontenera szkółkarskiego, zespół czujników tensometrycznych (50) połączonych z rejestratorami z wbudowanymi wzmacniaczami tensometrycznymi i komputerem do archiwizacji danych pomiarowych oraz układ czasowy sterujący elektrozaworami.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest stanowisko do pomiaru ilości odciekającej cieczy z substratu, zwłaszcza z komórek kontenerów szkółkarskich.

Produkcja sadzonek leśnych w kontenerach odbywa się na specjalnie skomponowanych substratach. Substrat umieszczany jest w komórkach w kontenerach (wielodoniczkach), w których każda z komórek ma określoną objętość determinowaną przez jej wymiary. W komórkach po umieszczaniu w nich substratu, w wygniecionych dołkach siewnych umieszczane są nasiona, z których rozwijają się siewki, a później sadzonki. Z reguły rośliny rosną w kontenerach przez 1 sezon, a w niektórych przypadkach przez 2 lub 3 sezony.

Do substratu w komórkach dostarczana jest od góry woda oraz ciecz robocza, czyli woda i nawóz lub środek chemiczny, z reguły przez systemy ramp deszczujących, wytwarzających opad w formie cieczy rozbitej na krople. Poza systemem nawadniania do kontenerów w przypadku produkcji na otwartej przestrzeni dociera również woda deszczowa.

Odpowiednie parametry fizyczne substratu w komórkach kontenerów przez cały okres produkcji, są istotne, gdyż determinują prawidłowy wzrostu roślin. Istotne jest również, aby parametry substratu w obrębie jednego kontenera były jak najbardziej zbliżone, co skutkuje zbliżonym efektem produkcyjnym. Kontrola wspomnianych parametrów fizycznych w komórkach kontenera jest stosunkowo skomplikowana. Najważniejsze parametry to: skład granulometryczny, porowatość ogólna, gęstość objętościowa, pojemność wodna, pojemność powietrzna, wilgotność, przesiąkliwość wyrażona przez prędkość odcieku wody z substratu w komórkach kontenera. Gęstość objętościowa substratu powiązana z wszystkimi parametrami fizycznymi, określona jest przez masę i objętość jaką zajmuje substrat w komórce kontenera, a determinowana głównie przez: kompozycję materiałową substratu, złożonego najczęściej z: torfu wysokiego, kompostu, rozdrobnionej kory, zrębków i innych składników; zawartość wody w substracie podczas wypełniania kontenerów; stopień zagęszczenia substratu, wywołany np. przez zawibrowanie substratu podczas wypełniania kontenerów.

Jednym z niezwykle ważnych parametrów trudnym do określenia w kontenerze jest parametr charakteryzujący ilość przesiąkającej przez substrat w komórkach cieczy. Aktualnie stosowane metody wyznaczania ilości przesiąkającej przez substrat cieczy są wykonywane w cylindrach miarowych w warunkach laboratoryjnych, jednak nie odpowiada to rzeczywistym warunkom panującym w kontenerze szkółkarskim.

Parametr ilości odciekającej cieczy z substratu w komórkach kontenera jest ściśle związany ze składem granulometrycznym, strukturą substratu, gęstością objętościową, wilgotnością. Na parametr ten wpływa również jakość przygotowania substratu, w którym dąży się do jak najlepszej homogeniczności substratu, na którą wpływa głównie: procentowy udział jednowymiarowych składników substratu; proces mieszania składników; jednorodność wilgotności przy wypełnianiu kontenerów; proces zasypywania kontenerów.

Celem wynalazku jest opracowanie stanowiska pomiarowego do określania ilości odciekającej cieczy z substratu w komórkach kontenera.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że stanowisko wyposażone jest w:

- stałą ramę złożoną z systemu pionowych i poziomych profili,

- osadzone na ramie dwa zbiorniki na ciecz, górny i dolny połączone w jeden obieg przewodami elastycznymi, z których jeden przyłączony jest do pompy tłoczącej ciecz roboczą,

- zespół dysz natryskowych połączonych zaworem ze zbiornikiem górnym,

- dwie poziome ramy dolną stałą i górną suwliwą, z których dolna stała zamocowana jest do pionowych profili ramy głównej, a górna suwliwa łożyskowana jest liniowo na pionowych wałkach prowadzących zamocowanych do sąsiednich poziomych profili ramy głównej, przy czym rama dolna stała zaopatrzona jest w prowadnice dla kontenera szkółkarskiego oraz poziomą płytę odciekową, wyposażoną w uszczelki elastyczne przyporządkowane do każdego otworu wylotowego z kontenera szkółkarskiego, i znajduje się nad zbiornikami pomiarowymi, a rama górna suwliwa znajduje się pod dyszami natryskowymi,

- zespół zbiorników pomiarowych osadzonych na podstawach, gdzie do każdego zbiornika pomiarowego przyporządkowany jest, wyprowadzony z płyty odciekowej, znajdujący się nad odpowiadającym mu zbiornikiem pomiarowym, króciec odciekowy z jednego z otworów kontenera szkółkarskiego, zaopatrzony w filtr przepływowy, od którego odchodzi przewód rozgałęziony trójnikiem na dwie rury odpływowe wyposażone w elektrozawory,

- zespół czujników tensometrycznych połączonych z rejestratorem z wbudowanymi wzmacniaczami tensometrycznymi i dołączanym komputerem do archiwizacji danych pomiarowych, - układ czasowy sterujący elektrozaworami.

Korzystnie filtr przepływowy ma postać zbiornika z pokrywą. W korzystnym wykonaniu rama górna suwliwą wyposażona jest w uchwyty. W korzystnym wykonaniu rama dolna stała wyposażona jest w dźwignię dociskową osadzoną obrotowo na wałku przechodzącym przez ramę górną suwliwą. W korzystnym wykonaniu rama górna suwliwa wyposażona jest od spodu w uszczelkę dociskową. Korzystnie do profilu poziomego ramy głównej zamocowana jest podpora blokująca ramę górną suwliwą. Korzystnie na płycie odciekowej znajdują się filtry siatkowe.

Rozwiązanie według wynalazku pozwala na: jednoczesny pomiar ilości odciekającej cieczy roboczej z substratu w czasie w wybranych komórkach kontenera, porównanie ilości odciekającej cieczy z substratu w czasie z komórek pomiędzy kontenerami tego samego lub różnego typu, porównanie ilości odciekającej cieczy z substratu w czasie dla różnych podłoży wypełniających komórki kontenerów tego samego lub różnego typu. Zaproponowane rozwiązanie stanowiska pomiarowego pozwala na rzeczywiste odwzorowanie przepływu cieczy w substracie w komórkach w kontenerach szkółkarskich.

Rozwiązanie według wynalazku zilustrowane jest na rysunku, gdzie Fig. 1 - przedstawia widok stanowiska z boku, Fig. 2 - widok ramy ruchomej górnej z góry, Fig. 3 - widok kontenera z boku, Fig. 4 - widok filtra odstojnikowego, Fig. 5 - schemat blokowy układu pomiaru i rejestracji danych pomiarowych, Fig. 6 - schemat blokowy sterowania elektrozaworami.

Stanowisko składa się z ramy głównej, złożonej z profili pionowych 1 oraz poziomych górnych 2, poziomych pośrednich 3 i poziomych dolnych 4. Do profili poziomych dolnych 4 zamocowany jest zbiornik dolny 5. Nad profilami dolnymi poziomymi 4 znajdują się elementy poziome czujników 6, na których zamocowane są podstawy czujników tensometrycznych 7. Do profili poziomych górnych 2 i pośrednich 3 zamocowane są na stałe w obsadach 8 pionowe wałki prowadzące 9, wyposażone w łożyska liniowe 10, do których przymocowana jest pozioma ruchoma rama górna 11. Nad profilami poziomymi pośrednimi 3 zamocowana jest rama dolna stała 12. Na ramie dolnej stałej 12 dolnej zamocowane są prowadnice 13, ustalające położenie kontenera 14 podczas wykonywania pomiaru.

Ruch ramy górnej suwliwej 11 wywołany jest ręcznie w pionie po pionowych wałkach prowadzących 9 dzięki łożyskom liniowym 10 z użyciem uchwytów 15.

Pomiędzy ramę stałą dolną 12, a ramą ruchomą górną 11 wkładany jest kontener szkółkarski 14, dla którego wykonywane są pomiary. W ramie stałej dolnej osadzona jest wymienna płyta odciekowa 17, w której znajdują się otwory odpływu 18 cieczy z poszczególnych komórek kontenera, połączone z króćcami odciekowymi 19. W celu uszczelnienia powierzchni dookoła otworów wylotowych 18 z komórek kontenera 14 i wymiennej płyty odciekowej 17 zastosowano uszczelki elastyczne typu O-ring 20, które po dociśnięciu kontenera 14 do płyty tworzą połączenie szczelne. Pomiędzy otwory 18 wylotowe z kontenera 14, a płytę odciekową 17 umieszczane są filtry siatkowe 21, które zapobiegają wypływowi dużych frakcji substratu z komórek kontenera 14. Na dolnej powierzchni ramy górnej suwliwej 11 zamocowana jest elastyczna uszczelka 22, która po dociśnięciu ramy górnej suwliwej 11 do krawędzi kontenera 14, za pomocą dźwigni dociskowej 23, powoduje powstanie szczelnego połączenia. Dźwignia dociskowa 23 połączona jest z elementem pośredniczącym 24 i osadzona obrotowo na wałku 25 przechodzącym przez ramę górną 11. Element pośredniczący 24 połączony jest ze sprężyną dociskową 26, której dolny koniec umieszczony jest na kołku sprężyny 27. Obrót dźwigni powoduje napięcie sprężyny, a następnie zablokowanie dźwigni w pozycji pomiarowej przez podparcie elementu pośredniczącego 24 na kołku podporowym 28. Odblokowanie dźwigni dociskowej 23 następuje przez jej obrót w przeciwnym kierunku, a po odłączaniu sprężyny 26 od kołka 27 można unieść ramę górną suwliwą 11 za pomocą uchwytów 15. Po uniesieniu w górę ramy górnej suwliwej 11 przed jej opadnięciem w dół zabezpiecza podpora blokująca 29 ustawiana pod dolną powierzchnią ramy górnej suwliwej 11. Po zablokowaniu ramy górnej suwliwej 11 na podporze blokującej 29 możliwe jest włożenie lub wyjęcie kontenera 14.

W zbiorniku dolnym 5 znajduje się ciecz robocza, która dochodzi do pompy cieczy 30, przez którą następnie jest tłoczona rurą elastyczną 31 do zbiornika górnego 32 zamocowanego na górnych profilach ramy głównej. Ze zbiornika górnego 32 ciecz robocza wypływa przez regulowany zawór 33 przyłączony do otworu w dnie zbiornika górnego 32. Z zaworu 33 ciecz robocza wypływa dyszami natryskowymi 34 do substratu w komórkach w kontenerze 14. Po zaciśnięciu kontenera 14 pomiędzy ramą górną suwliwą 11 i płytą odciekową 17, na kontener kładziona jest siatka 35 zapobiegająca wypłukiwaniu substratu z komórek kontenera 14 przez ciecz podawaną ze zbiornika górnego 32 przez dysze natryskowe 34.

W ramie górnej suwliwej 11 z boku znajduje się otwór odpływowy z króćcem 36, z którego za pośrednictwem przewodów elastycznych 37 nadmiar cieczy przepływa do zbiornika dolnego 5. Zbiornik górny 32 wyposażony jest w otwór nadmiarowy, z którego przewodem elastycznym 38 odpływa nadmiar cieczy do zbiornika dolnego 5. W płycie odciekowej 17 znajdują się otwory 18 odpowiadające liczbie i położeniu komórek w kontenerze. Ilość otworów odpływowych 18 w płycie wymiennej 17 zależy od ilości komórek, zaś rozmieszczenie otworów uzależnione jest od rodzaju kontenera 14, w którym monitorowany jest odpływ. Płyty odciekowe 17 ze względu na różny rozkład komórek w kontenerze wykonywane są dla danego typu kontenera i wymieniane w zależności od potrzeb. W prototypowym stanowisku mierzono odpływ z kontenera o tych samych wymiarach długości i szerokości, lecz o różnej liczbie komórek i ich objętości.

Z króćców 19 płyty odciekowej przewodami elastycznymi 39 doprowadzana jest ciecz do filtra przepływowego 40, który składa się ze zbiornika filtra 41 i przykręcanej pokrywy 42. Filtr ten działa na zasadzie odstojnika przepływowego, w którym na dnie zbiornika 41 gromadzi się stała frakcja substratu wypłukana z komórki kontenera. Opróżnienie zbiornika 40 odbywa się przez odkręcenie pokrywy 42 ze zbiornika 41. Z filtra przepływowego ciecz doprowadzona jest do trójnika 43, z którego przepływa przewodami elastycznymi do elektrozaworów 44 i 45. Z elektrozaworu 44 ciecz spływa rurą elastyczną 46 do zbiornika dolnego 5, zaś z elektrozaworu 45 rurą elastycznym 47 do zbiornika pomiarowego 48 ustawianego na podstawie 49 zamocowanej na czujniku tensometrycznym 50. Czujnik tensometryczny 50 przekazuje informację o ciężarze napływającej cieczy do wzmacniacza tensometrycznego, przetwornika analogowo cyfrowego i rejestratora danych pomiarowych 51. Z rejestratora danych pomiarowych 51 informacje odbierane są za pomocą komputera archiwizacji danych 52. Sterowanie elektrozaworem 44 odbywa się manualnie włącznikiem 53, zaś elektrozaworu 45 włącznikiem 54. Uruchamianie elektrozaworów może się również odbywać za pośrednictwem sterownika czasowego 55.

Do profili pionowych 1 przymocowane są koła podporowe 16, które umożliwiają przemieszczanie stanowiska.

Ramę górną suwliwą 11 unosi się za uchwyty 15 w górę i podpiera na podporze blokującej 29 po jej przechyleniu w kierunku środka stanowiska. Następnie wsuwa się kontener 14 na płytę wymienną odciekową 17 wzdłuż prowadnic 13, po czym odblokowuje się ruch ramy 11 przez odchylenie na zewnątrz podpór blokujących 29 i opuszcza ramę 11 na kasetę 14. Następnie dolny koniec sprężyny 26 zakłada się na kołek mocowania sprężyny 27 i obraca dźwignię dociskową 23, aż element pośredniczący oprze się o kołek podporowy 28. Do zbiornika dolnego 5 wlewa się ciecz roboczą i uruchamia pompę 30. Po napełnieniu zbiornika górnego ustawia się pokrętło regulowanego zaworu 33 tak, aby napływająca przez dysze natryskowe 34 ciecz, przykryła powierzchnię kasety do poziomu, w którym jej część będzie odpływała z ramy górnej przez króciec odpływowy 36. Poziom naporu cieczy na powierzchnię substratu w komórkach kaset jest uzależniony od odległości „h” pomiędzy górną powierzchnią kasety, a otworem, w którym zamontowany jest króciec odpływowy 36. Po doprowadzeniu cieczy do ramy górnej, ciecz przesącza się przez substrat w komórkach kontenera 14 i może być odprowadzana po uruchomieniu elektrozaworu 44 do zbiornika dolnego 5 lub po uruchomieniu elektrozaworu 45 do zbiornika odciekowego 48. Przyrost masy cieczy w zbiorniku odciekowym jest mierzony czujnikiem tensometrycznym 50 i rejestrowany w rejestratorze 51 oraz komputerze do archiwizacji danych 52. Sterowanie uruchomieniem elektrozaworów odbywa się manualnie włącznikami 53 i 54 lub sterownikiem czasowym 55.

Wykaz oznaczeń

h	Wysokość słupa cieczy dochodzącej do substratu wypełniającego kontener
1	Profile pionowe ramy głównej
2	Profile poziome ramy głównej
3	Profile poziome pośrednie ramy głównej
4	Elementy poziome podstawy zbiornika dolnego
5	Zbiornik dolny
6	Elementy poziome mocowania czujników tensometrycznych
7	Podstawa czujnika tensometrycznego
8	Obsady wałków prowadzących
9	Pionowe wałki prowadzące
10	Łożyska liniowe
11	Rama górna suwliwa

12	Rama stała dolna
13	Prowadnice kontenera ustalające jego położenie
14	Kontener szkółkarski
15	Uchwyty
16	Koła podporowe stanowiska
17	Wymienna płyta odciekowa
18	Otwory wylotowe z komórki kontenera
19	Króćce odciekowe
20	Uszczelka elastyczna O-ring
21	Filtr siatkowy
22	Elastyczna uszczelka
23	Dźwignia dociskowa
24	Element pośredni
25	Wałek dźwigni dociskowej
26	Sprężyna dociskowa
27	Kołek mocowania sprężyny
28	Kołek podporowy
29	Podpora blokująca
30	Pompy wodna
31	Rura elastyczna
32	Zbiornika górny
33	Regulowany zawór
34	Dysze natryskowe
35	Siatka
36	Króciec odpływowy
37	Przewody elastyczne odpływu nadmiaru wody z ramy górnej suwliwej
38	Przewody elastyczne odpływu z górnego zbiornika
39	Przewody elastyczne odpływu z otworów kontenera
40	Filtr przepływowy
41	Zbiornik filtra
42	Pokrywa filtra
43	Trójnik
44	Elektrozawór I
45	Elektrozawór II
46	Rura elastyczna odpływu
47	Rura elastyczna odpływu
48	Zbiornik pomiarowy
49	Podstawa zbiornika pomiarowego
50	Czujnik tensometryczny
51	Rejestrator z wbudowanymi wzmacniaczami tensometrycznymi
52	Komputer do archiwacji danych pomiarowych
53	Włącznik manualny elektrozaworu I
54	Wyłącznik manualny elektrozaworu II
55	Układ czasowy sterujący elektrozaworami

Claims (8)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Stanowisko do pomiaru ilości odciekającej cieczy z substratu w komórkach, zwłaszcza z kontenerów szkółkarskich, znamienne tym, że wyposażone jest w:

   - stałą ramę główną złożoną z systemu pionowych profili (1) i poziomych profili (2, 3),

   - osadzone na ramie głównej dwa zbiorniki na ciecz, górny (32) i dolny (5) połączone w jeden obieg przewodami elastycznymi (31, 38), z których jeden przewód (31) przyłączony jest do pompy (30) tłoczącej ciecz,

   - zespół dyszy natryskowych (34) połączonych zaworem (33) ze zbiornikiem górnym (32),

   - dwie poziome ramy dolną stałą (12) i górną suwliwą (11), z których rama dolna stała (12) zamocowana jest do pionowych profili (1) ramy głównej, a rama górna suwliwa (11) łożyskowana jest liniowo na pionowych wałkach prowadzących (9) zamocowanych do sąsiednich poziomych profili (2, 3) ramy głównej, przy czym rama stała dolna stała (12) zaopatrzona jest w prowadnice (13) dla kontenera szkółkarskiego (14) oraz wymienną poziomą płytę odciekową (17), wyposażoną w uszczelki elastyczne (20) przyporządkowane do każdego otworu wylotowego (18) z kontenera szkółkarskiego (14), i znajduje się nad zbiornikami pomiarowymi (48), a rama górna suwliwa (11) znajduje się pod dyszami natryskowymi (34),

   - zespołu zbiorników pomiarowych (48) osadzonych na podstawach (49), gdzie do każdego zbiornika pomiarowego (48) przyporządkowany jest, wyprowadzony z płyty odciekowej (17), znajdujący się nad odpowiadającym mu zbiornikiem pomiarowym (48), króciec odciekowy (19) z jednego z otworów kontenera szkółkarskiego (18), zaopatrzony w filtr przepływowy (40), od którego odchodzi przewód rozgałęziony trójnikiem (43) na dwie rury odpływowe (46, 47) wyposażone w elektrozawory (44, 45),

   - zespół czujników tensometrycznych (50) połączonych z rejestratorami (51) z wbudowanymi wzmacniaczami tensometrycznymi i komputerem (52) do archiwizacji danych pomiarowych, - układ czasowy sterujący elektrozaworami (55).
2. 2. Stanowisko według zastrz. 1, znamienne tym, że filtr przepływowy (40) ma postać zbiornika (41) z pokrywą (42).
3. 3. Stanowisko według zastrz. 1, znamienne tym, że rama górna suwliwa (11) wyposażona jest w uchwyty (15).
4. 4. Stanowisko według zastrz. 1, znamienne tym, że rama dolna stała (12) wyposażona jest w dźwignię dociskową (23) osadzoną obrotowo na wałku (25) przechodzącym przez ramę górną suwliwą (11).
5. 5. Stanowisko według zastrz. 1, znamienne tym, że rama górna suwliwa (11) wyposażona jest od spodu w uszczelkę dociskową (22).
6. 6. Stanowisko według zastrz. 1, znamienne tym, że do profilu poziomego (3) ramy głównej zamocowana jest podpora blokująca (29) ramę górną suwliwą (11).
7. 7. Stanowisko według zastrz. 1, znamienne tym, że na płycie odciekowej (17) znajdują się filtry siatkowe (21).
8. 8. Stanowisko według zastrz. 1, znamienne tym, że profile pionowe (1) ramy stałej wyposażone są w koła podporowe (16).