EN
Prečo potrebujú skleníky vôbec mechanické vetranie?
Uzavretý skleník sa v slnečný deň zohrieva rýchlejšie ako takmer akákoľvek iná poľnohospodárska stavba. Slnečné žiarenie prechádza cez zasklenie, pohltí sa pôdou, plodinami a konštrukciou a znovu sa vyžaruje vlnovou dĺžkou, ktorú zasklenie neprepúšťa. Bez vetrania sa vnútorná teplota po niekoľkých hodinách zvýši nad hranicu, ktorú plodiny ešte môžu zniesť.
Ventilácia tiež reguluje vlhkosť a CO₂. Transpirujúce rastliny zvyšujú vnútornú vlhkosť, a dlhodobo vysoká vlhkosť podporuje vznik húbkových ochorení; hustá pestovateľská kultúra v uzavretej sklenenej hale môže znížiť koncentráciu CO₂ tak veľmi, že sa spomalí fotosyntéza. Otváranie vetracích klapiek rieši všetky tri problémy, preto je ovládanie vetracích klapiek v centrálnej pozícii v systéme klimatickej regulácie sklenenej haly, nie na jej okraji.
Otázka je mechanická: Ako spoľahlivo otvoriť niekoľko stoviek štvorcových metrov vetracích klapiek tisíckrát za sezónu vo vlhkom prostredí? Pre komerčné viacpoľové sklenené haly je prevládajúcou odpoveďou ventilácia sklenenej haly s ozubnicou a kolieskom .
Päť zložiek ventilácie sklenenej haly s ozubnicou a kolieskom Kolienkový motor
Pohonný motor s prevodovkou je zdrojom energie – elektrický motor s integrovanou redukčnou prevodovkou. Dôležitejšia je redukcia ako samotný motor. Otváracie klapky potrebujú veľký krútiaci moment pri veľmi nízkej rýchlosti, pretože pomaly a pod kontrolou posúvate veľký panel zaťažený vetrom. Výstupné otáčky v týchto systémoch sú zvyčajne niekoľko otáčok za minútu, nie stovky.
Prevodovka tiež zvyčajne poskytuje samozamykaciu alebo vysokoodporovú charakteristiku, takže klapka ponechaná čiastočne otvorená sa nezatvorí pod tlakom vetra pôsobiacim späť cez pohonný ústroj.
Pohonová ose
Hriadeľ pohybu je oceľová rúrka alebo tyč, ktorá sa nachádza po celej dĺžke otváracej časti klapky a je v určitých intervaloch podopretá ložiskovými skriňami upevnenými na ráme skleníka. Je to rozdeľovací prvok: jeden motor otáča jeden hriadeľ a táto jediná rotácia sa súčasne prenáša na každú polohu klapky pozdĺž časti.
Toto je architektonické rozhodnutie, ktoré robí systém ekonomickým. Šesťdesiatmetrový úsek s dvadsiatimi vetilačnými pozíciami nepotrebuje dvadsať motorov. Potrebuje len jeden motor, jednu hriadeľ a dvadsať konverzných bodov.
Malé koliesko
Pastorka je malé ozubené koleso upevnené na pohonnej hriadeli v každej vetilačnej pozícii. Práve tu sa otáčavý pohyb mení na pohyb v tejto konkrétnej vetilačnej pozícii.
V praxi je pastorka zriedka holé ozubené koleso na hriadeli. Nachádza sa vo vnútri pohonnej jednotky s ozubenou tyčou a pastorkou — oceľovej rámovanej konštrukcie, ktorá podopiera pastorku, udržuje ozubenú tyč v záberu a je upevnená na hriadeli. Práve táto rámovaná konštrukcia zabezpečuje spoľahlivú konverziu za zaťaženia, čo sa neskôr vysvetlí.
Ozubnica
Ozubená tyč je oceľová tyč s ozubmi. Jej zuby sú v záberu s pastorkou a keďže ozubená tyč sa nemôže otáčať, otáčanie pastorky posúva ozubenú tyč pozdĺž jej dĺžky. Toto je vlastná konverzia: vstupný rotujúci pohyb, výstupný lineárny pohyb .
Zeleninové ozubené hrebeňové tyče sú zvyčajne priamo rezané (priame zuby), nie šikmé. Priame zuby nevytvárajú žiadnu axiálnu silu – sila pôsobí v rovine pohybu namiesto toho, aby tlačila ozubené koleso pozdĺž hriadeľa do strany. Pre súčiastku, ktorá musí udržať polohu na hriadeľi po tisíckach cyklov, je to dôležitejšie ako mierne zlepšenie hladkosti, ktoré by ponúkla šikmá forma. Pozrite si našu galvanizovanú zeleninovú ozubenú hrebeňovú tyč pre tvar zubov používaný v týchto systémoch.
Tlačná tyč a podporná páka
Hrebeň sa zvyčajne priamo neskrutkuje k oknu vetracej klapky. Tlačná tyč prenáša lineárny pohyb hrebeňa na podpornú páku, ktorá je klapke pripojená kĺbovo, a podporná páka premieňa tento tlak na uhlový pohyb otvárania klapky.
Toto prepojenie vykonáva skutočnú prácu. Mení smer sily, poskytuje mechanickú výhodu na začiatku zdvihu, keď je klapka najťažšia a treba ju uvoľniť z pevnej polohy, a umožňuje hrebeňu sa pohybovať pohodlne po priamke, kým sa klapka otvára po oblúku.
Princíp otvárania a zatvárania krokom za krokom
Na otvorenie:
1. Regulátor klímy vyžaduje vetranie a zapne pohonný zariadenie s ozubeným prevodom.
2. Výstupná hriadeľ motora sa otáča pomaly pri vysokom krútiacom momente.
3. Pohonná hriadeľ sa otáča po celej dĺžke otvoru.
4. Na každej pozícii vetracieho otvoru sa koliesko upevnené na hriadeli otáča spolu s ním.
5. Zuby kolieska zasahujú do zubov hrebeňa a posúvajú ho lineárne.
6. Hrebeň tlačí tlačnú tyč.
7. Tlačná tyč pohybuje oporný ramen, ktorý otvára klapku.
8. Regulátor zastaví motor v cieľovej polohe otvorenia.
Ak sa má zatvoriť , motor sa otáča v opačnom smere a rovnaký mechanizmus sa pohybuje späť – hrebeň sa zasaahuje, oporný ramen stiahne klapku nadol a vetrací otvor sa tesne priloží k rámu.
Celý reťazec je mechanicky pozitívny. Neexistuje hydraulická kvapalina, ktorá by mohla uniknúť, žiadny pneumatický tlak, ktorý by sa mohol stratíť, ani kábel, ktorý by sa mohol natiahnuť. Každý prvok predstavuje priamu mechanickú spojku a poloha klapky v akomkoľvek okamihu je priamou funkciou toho, o koľko sa motor otočil. Práve táto deterministická povaha umožňuje regulátorom udržiavať klapku otvorenú na 30 % a zároveň mať dôveru v to, že je skutočne otvorená na 30 %.
Pochopte cestu ozubnej tyče
Zdvih hrebeňa je lineárna vzdialenosť, o ktorú sa ozubná tyč posunie z úplne uzavretej do úplne otvorenej polohy. Určuje, ako ďaleko sa vaša klapka skutočne otvorí, a je daná dvoma faktormi: obvodom základnej kružnice ozubného kolieska a počtom otáčok pohonnej hriadeľa.
Každá úplná otáčka ozubného kolieska posunie ozubnú tyč o jeden obvod základnej kružnice. Väčšie ozubné koliesko posunie ozubnú tyč ďalej za jednu otáčku, avšak vyžaduje väčší krútiaci moment motora pre rovnakú záťaž, pretože polomer ozubného kolieska pôsobí ako páka proti motoru. Menšie ozubné koliesko je menej náročné na krútiaci moment, avšak vyžaduje viac otáčok hriadeľa pre dosiahnutie rovnakej veľkosti otvorenia.
Vyplývajú z toho dva praktické dôsledky:
Zubový hriadeľ musí byť dostatočne dlhý pre celú zdvihovú vzdialenosť vrátane zapadnutia. Zubový hriadeľ s presnou dĺžkou rovnajúcou sa zdvihovej vzdialenosti stratí zuby na konci zdvihu a posledné zuby budú niesť celú záťaž v najmenej vhodnom okamihu. Správny výber dĺžky zubového hriadeľa je popísaný v časti ako vybrať správny zubový hriadeľ .
Cesta pohybu sa musí obmedziť pred dosiahnutím mechanického konca. Koncové spínače alebo obmedzenia polohy v riadiacom zariadení musia zastaviť motor predtým, než zubový hriadeľ dosiahne koniec svojich zubov. Spoliehanie sa na to, že mechanizmus sa zablokuje o vlastné mechanické obmedzenie, je príčinou poškodenia (zlomenia) zubov.
Vetracie systémy pre strechu
Strešné vetracie otvory sa nachádzajú pozdĺž hrebeňa a u konštrukcií typu Venlo a podobných kroviest sú hlavnou cestou vetrania. Horúci vzduch stúpa, hromadí sa pri hrebeni a uniká cez strešný vetrací otvor – čo je termicky najúčinnejšie miesto na umiestnenie otvoru.
Mechanicky sú strešné vetracie otvory náročnejším prípadom. Klapka sa zdvíha proti sile gravitácie, takže mechanizmus po celú dobu zdvíhania nesie hmotnosť panela. Významnejšie je, že otvorený strešný vetrací otvor tvorí voči vetru vystupujúcu plochu a veterná záťaž môže výrazne presiahnuť statickú hmotnosť klapky. Pohonné komponenty sú dimenzované pre tento veterný prípad, nie pre hmotnosť.
Najväčšie množstvo kondenzácie sa vyskytuje tiež v strešných polohách. Teplý vlhký vzduch sa hromadí pri hrebeni a kovové povrchy tam každú noc prechádzajú cyklom zmáčania a vysychania – preto sú tam galvanizované komponenty štandardom, nie voliteľnou možnosťou.
Keďže jeden hriadeľ poháňa celý rad, všetky vetracie otvory v jednom úseku sa otvárajú súčasne. Každá pohonná jednotka sa preto musí upevniť na hriadeľ v rovnakej fáze, aby sa vetracie otvory pohybovali ako súprava. Vetrací otvor upevnený mimo fázy sa voči svojim susedom predčasne otvára alebo oneskorene zatvára a na koncoch zdvíhania berie nadmerný podiel zaťaženia.
Bočné vetracie systémy
Bočné vetracie otvory sa otvárajú v bočnej stene a spoločne s strešnými vetračmi zabezpečujú priechodný prúd vzduchu – chladný vzduch vstupuje dovnútra zospodu cez bočnú stenu, zatiaľ čo teplý vzduch vychádza hore cez hrebeň. Toto vertikálne pohybovanie vzduchu je účinnejšie pri odstraňovaní tepla ako ktorýkoľvek z týchto otvorov samostatne.
Mechanizmy bočných vetračov využívajú rovnaký princíp prevodu rotácie na lineárny pohyb, avšak čelia iným podmienkam. Zaťaženie gravitáciou je nižšie, pretože klapka sa otvára kývaním namiesto zdvíhania. Vystavenie vetru je priamejšie, avšak pôsobí na menšiu efektívnu plochu. Skutočný rozdiel spočíva v kontaminácii: komponenty umiestnené v bočnej stene sa nachádzajú blízko úrovne zeme a zhromažďujú splachovanie pôdy, prebytok postrekovacej vody a prach.
Táto kontaminácia je hlavným faktorom údržby. Nečistoty zachytené v koreňoch zubov sú najčastejšou príčinou tuhého alebo trhavého chodu bočných vetračov a zvyčajne sa prejavujú oveľa skôr, než sa objaví akékoľvek merateľné opotrebovanie zubov samotných.
Niektoré návrhy bočných stien využívajú zvislé otváracie usporiadanie, pri ktorom sa kĺzacia časť pohybuje po vodiacej lište a zubový hriadeľ s ozubeným kolieskom poháňa tento zvislý pohyb. Zásada premeny je identická; mení sa len geometria prenosového mechanizmu.
Prečo zubový hriadeľ s ozubeným kolieskom namiesto tlakového a ťahového valca
Existujú aj alternatívne pohony pre vetranie – pneumatické valce, elektrické lineárne aktuátory, káblové a navíjací mechanizmus. Zubový hriadeľ s ozubeným kolieskom prevláda v komerčnom vetraní skleníkov z konštrukčných dôvodov.
Jeden motor obsluhuje mnoho vetracích okien. Lineárny aktuátor pohybuje jednu kĺzaciu časť; hriadeľ so zubovým hriadeľom a ozubeným kolieskom obsluhuje celú palubu z jediného pohonneho zariadenia. Na viachektárovom pozemku je rozdiel v počte motorov, káblov a riadiacich bodov významný.
Poloha je deterministická. Poloha zubového hriadeľa je pevnou funkciou otáčania hriadeľa bez akéhokoľvek luftu, ktorý by sa mohol hromadiť. Káblové systémy sa natiahnu; pneumatické systémy sa posunú v závislosti od tlaku.
Dĺžka zdvihu nie je obmedzená aktuátorom. Dĺžka zdvihu valca je obmedzená dĺžkou jeho vlastného telesa. Dĺžka posunu zubového hriadeľa je obmedzená len dĺžkou zubového hriadeľa.
Odoláva prostrediu. Žiadne tesnenie sa nesmie poškodiť, žiadna kvapalina sa nesmie znečistiť, žiadny tlakový potrubný úsek sa nesmie unaviť. Galvanizovaný oceľový zubový hriadeľ a ozubené koleso v oceľovej rámovke predstavujú takmer najjednoduchší možný pohániací mechanizmus – a práve jednoduchosť zabezpečuje prežitie pätnástich rokov denného kondenzátu.
Kde tieto systémy v praxi zlyhávajú
Porozumenie spôsobom poruchy vám hovorí viac o mechanizme ako technický list.
Strata hĺbky zapásania. Pod vplyvom veterného zaťaženia má zubový hriadeľ tendenciu sa zdvíhať od ozubeného kolesa, čím sa zníži hĺbka zapásania zubov a sila sa sústredí na špičky zubov. Presne toto je úlohou vodidlých kolíkov umiestnených po oboch stranách ozubeného kolesa v správnom pohonom module – tieto kolíky pôsobia na zadnú stranu zubového hriadeľa a udržujú ho v zapásaní presne v momente najväčšieho zaťaženia.
Nesúhlasenie. Držiak, ktorý nie je rovnobežný so smerom pohybu, sa zasekne v polovici zdvihu. Inštalatéri niekedy reagujú zvýšením krútiaceho momentu motora, čím sa geometrický problém premení na poškodený zub.
Pretiahnutie na nepodopretých úsekoch. Dlhý držiak bez medzizávesy sa pod vlastnou hmotnosťou ohybá, čo spôsobuje zníženie hĺbky zasadenia zubov v strede zdvihu, pričom na oboch koncoch zostáva správna.
Nesúlad tvaru zubov. Pri prevádzke priameho držiaka s šikmým kolieskom vzniká bodový kontakt namiesto kontaktnej čiary po celej ploche zuba. Na prvý pohľad funguje správne po inštalácii, ale po jednej sezóne zlyhá. Výber správnej geometrie je popísaný v ako vybrať správny zubový hriadeľ .
Nečistoty v základni zubov. Najčastejšia príčina tuhého chodu a zároveň najjednoduchšie odstrániteľná. V prašnom prostredí sa mazivo zachytáva nečistoty, čo zrýchľuje opotrebovanie namiesto jeho zníženia.
Často kladené otázky
Otázka: Aký krútiaci moment potrebuje pohonný motor pre vetrací systém skleníka?
Závisí to od hmotnosti krytu, počtu otvorov na jednom hriade, veľkosti ozubenej kolesa a návrhovej vetrovej zaťaženia pre vaše miesto – nie od jediného uverejneného čísla. Väčšinou rozhoduje vetrový prípad, nie statická hmotnosť. Pre vašu konkrétnu konštrukciu ho nechajte vypočítať, namiesto aby ste ho odhadli na základe podobnej budovy.
Otázka: Môže jeden motor poháňať aj strešné aj bočné otvory?
V praxi sú poháňané samostatne. Strešné a bočné otvory sa ovládajú nezávisle, pretože klimatická stratégia vyžaduje rôzne polohy otvorenia v rôznych časoch – často chcete bočné steny otvorené, zatiaľ čo strecha je čiastočne zatvorená, alebo naopak pri vetre.
Otázka: Ako ďaleko by sa mal otvoriť strešný otvor skleníka?
Je to rozhodnutie týkajúce sa regulácie klímy, nie mechaniky, a závisí od druhu plodiny, vonkajšej teploty a vetra. Z mechanického hľadiska je dôležité, aby systém spoľahlivo dosahoval úplné otvorenie a udržiaval akúkoľvek medzipolohu bez posúvania.
Otázka: Aký je rozdiel medzi zdvihom ozubnice a uhlom otvorenia otvoru?
Cesta závesu je lineárna vzdialenosť, o ktorú sa záves posunie. Uhol otvorenia je uholový výkyv klapky. Geometria prepojenia – dĺžka tlačného tyče a poloha osi otáčania oporného ramena – prevádza jednu veličinu na druhú; tento vzťah nie je po celej dĺžke zdvihu lineárny.
Otázka: Prečo sú závesy pre skleníky pozinkované namiesto natierania?
Náter sa najskôr poškodí na bočných plochách zubov, pretože práve tam dochádza každý cyklus k kontaktu kov–kov. Keď sa povlak na mieste kontaktu opotrebuje, začne sa korózia presne tam, kde sa prenáša zaťaženie. Zinkový povlak odoláva kondenzačnému prostrediu bez potreby neporušenej vrstvy.
Otázka: Je možné ručne ovládať vetrací systém s ozubnicou a kolieskom v prípade výpadku napájania?
Záleží na prevodovke. Mnohé skleníkové pohonné motory majú manuálny prepnutie alebo ručný klikový mechanizmus práve z tohto dôvodu – skleník bez vetrania v slnečný deň rýchlo stratí úrodu. Túto funkciu potvrďte pri špecifikácii motora.
Záver
Ventilačný systém skleníka s ozubnicou a ozubeným kolieskom je reťazec jednoduchých prevodov: elektrická energia sa mení na pomalé rotácie s vysokým krútiacim momentom v ozubenej motorka, táto rotácia sa prenáša pozdĺž priehľadu hriadeľom, každé ozubené koliesko ju premení na lineárny pohyb ozubnice v polohe príslušného vetrania a tlačná tyč s oporným ramenom tento pohyb premenia na otáčanie klapky.
Žiadna súčasť tohto reťazca nie je sama o sebe zložitá. To, čo umožňuje systému fungovať po dobu pätnástich rokov, je správne zapojenie každého prevodu – pevné a fázovo presné upevnenie ozubenej kolieska na hriadeľ, udržiavanie ozubnice v plnej hĺbke zubov pomocou vodiacich kolíkov, celkové zarovnanie zostavy tak, aby sa počas zdvihu nič nezaseklo, a zinkové povlaky na všetkých oceľových povrchoch vystavených nočnej kondenzácii.
Keď tieto systémy zlyhajú, je to zvyčajne málo kvôli nedostatočnosti konceptu. Zlyhávajú skôr preto, lebo bola ozubnica namontovaná mimo osi, tvar zubov nezodpovedal požiadavkám alebo sa v koreňoch zubov počas troch sezón hromadil nečistoty.