Одним из важнейших условий нормального развития растений, произрастающих в теплицах, является своевременное и качественное проветривание таких сооружений, организовать которое в автоматическом режиме можно при помощи такого устройства, как гидроцилиндр. Решив установить в своей теплице приспособление, которое автоматически открывает и закрывает тепличные форточки при определенных внешних условиях, совершенно необязательно приобретать его в серийном исполнении: можно изготовить гидроцилиндр своими руками, используя для этого недорогие комплектующие и доступные расходные материалы.
Система автоматического проветривания теплицы на основе гидроцилиндра
«Умная» теплица открывает форточки сама
Если полив, отопление и вентиляция в теплице работают сами по себе, дачнику не обязательно проводить со своими овощами круглые сутки. Автоматика, налаженная в парнике рачительным хозяином, оставит ему больше свободного времени.
Перегрев растений способен разрушить весь кропотливый труд по выращиванию, потому что всходы просто погибнут. Им жизненно необходимо своевременное проветривание. Давайте рассмотрим, как «умная» теплица сможет открывать и закрывать форточки самостоятельно, без участия человека.
Чем термопривод лучше электроники?
А вот некоторых дачников не устраивает чувствительность термопривода, работающего на масле. А потому они используют самодельный электропривод – он может открыть фрамугу за 20 секунд после изменения температуры. Но такой метод подходит только тем, кто действительно с электрикой «на ты». Кроме того, многие мастера уверены, что технологический уровень гидравлики намного выше, чем у электроники.
Конечно, инерционность в работе термопривода – вполне естественная вещь. Но если масло нагреваться будет слишком долго – это может обернуться фатальными последствиями для урожая. А потому, чем меньше толща жидкости – тем лучше.
Запомните только одно: не останавливайтесь на дешевых моделях или слишком примитивных приспособлениях. Если однажды они попросту не сработают и форточка в жару не откроется, ваши растения могут угореть и месяцы труда окажутся напрасными.
Также в использовании непроверенных открывателей есть еще один коварный минус. Вы заметили, что нужно какое-то время, пока масло в термоприводе нагреется? А ведь это – несколько ценных минут, пока в теплице уже началась жара, растения страдают, но форточка еще не приоткрыта.
Так вот, если устройство вы приобрели качественное или грамотно сделали собственными руками – это действительно обойдется в несколько минут, в противном же случае все может закончится не очень. Так давайте научимся делать такие потрясающие приспособления правильно и «на века».
Принцип гидроцилиндра
Как известно из школьного курса физики, любая жидкость расширяется и уменьшается под воздействием температуры. Этот закон можно использовать для создания устройства, открывающего и закрывающего форточки. Если в герметичный гидроцилиндр поместить жидкость, например, машинное масло, то при повышении температуры в помещении оно расширится и выдвинет шток. Шток подвинет оконную раму, и проветривание парника обеспечено. И наоборот, как только похолодает, масло вернется в свое первоначальное состояние, шток опустится, форточка закроется.
Гидроцилиндр
Внимание! Если диаметр цилиндра составляет 50-55 мм., а длина – 50 см., то в него помещается 800 гр. масла (можно отработанного). Шток такого инструмента при увеличении температуры в парнике поднимает груз около 10 кг. Это может быть не одна форточка, а несколько, соединенных в одну систему.
Преимущества метода:
- установка не требует электричества;
- ее вполне можно сделать своими руками;
- гидроцилиндр не нуждается в постоянном обслуживании.
Недостатки метода:
- боковая рама, вращающаяся по вертикальной оси, не опустится под собственным весом, если убрать шток. В этом случае к устройству придется крепить возвратную пружину.
- если резко задул холодный ветер, форточка не захлопнется в ту же минуту. Закрывание произойдет через 15-20 минут, когда остынет масло.
Гидроцилиндр для теплицы можно приобрести в магазине или сделать своими руками
Температурный режим в летнее время
Конечно, довольно легко следить за температурным режимом в теплице в теплое время года и проветривать ее по мере необходимости, если вы все время находитесь рядом. Гораздо сложней осуществить данную операцию, если вы не можете все время находиться на участке. В таком случае процесс вентиляции лучше всего автоматизировать.
Тема сегодняшней нашей статьи автоматизация процесса вентиляции теплицы. (см также Делаем автоматический регулятор)
Гидроцилиндр – устройство и принцип работы
В настоящее время в продаже имеются гидроцилиндры для теплиц, предназначенные как раз для их проветривания.
Принцип работы и устройство данного механизма заключено в следующем:
- Гидроцилиндр представляет собой гидродвигатель, совершающий возвратно – поступательное движение.
- В герметичном корпусе расположен поршень с прикрепленным к нему штоком.
- За счет поступающего в гидроцилиндр масла, воздуха или иного вещества под давлением, поршень перемещается, увлекая за собой шток, который в свою очередь и выполняет определенную работу.
- Как правило, гидроцилиндры применяются в технике, различных станках и механизмах. Известный автолюбителям гидравлический домкрат является ни чем иным как гидроцилиндром.
- Из вышесказанного становиться понятным, что для работы гидроцилиндра на поршень должно оказываться определенное давление создаваемое насосом.
- Используемые в теплицах гидроцилиндры работают по такому же принципу но с одним исключением, у них отсутствует насос и для их работы не требуется использование посторонней энергии.
Температура как насос
Так каким же образом он работает в теплице?
Все дело в том, что любое вещество при нагревании увеличивается в объеме.
А так как в теплице гидроцилиндр используется для понижения температуры внутри ее, конструкторы с успехом используют данный закон физики.
- В герметичный гидроцилиндр закачивается определенная жидкость.
- Пока температура в теплице не велика, давление внутри гидроцилиндра минимально и шток находится в задвинутом положении.
- Но вот температура в теплице начинает повышаться, за счет этого находящееся внутри гидроцилиндра вещество, нагреваясь, расширяется.
- За счет расширения повышается давление внутри гидроцилиндра, давление оказывает свое воздействие на поршень, который сдвигаясь, перемешает шток, происходит работа.
- Установив гидроцилиндр в определенном месте теплицы, и подсоединив шток к открывающейся раме, можно добиться того, что выдвигаясь, шток будет ее открывать. Через открытую раму начнет поступать свежий воздух, произойдет вентиляция внутреннего пространства.
- После того как температура внутри теплицы упадет до нужной отметки, понизится и температура внутри гидроцилиндра, объем вещества уменьшится, поршень вернется в первоначальное положение, а шток сдвигаясь вместе с поршнем закроет окно. Далее весь цикл повторится вновь.
Как видите, не потребовалось использование посторонней энергии. Температурный режим внутри теплицы с успехом регулируется за счет повышения и понижения температуры.
Гидроцилиндры – регуляторы промышленные
В продаже имеется большое количество разнообразных гидроцилиндров как отечественного, так и импортного производства.
У каждого производимого в заводских условиях гидроцилиндра есть свои достоинства и недостатки.
Гидроцилиндр из запчастей для машины
Для вертикальных форточек идеально подойдет механизм, собранный из подручных материалов. Он способен поднимать даже самые тяжелые рамы, главное, чтобы окна распахивались по горизонтальной оси. Для его создания нужно усовершенствовать автомобильный газовый поршень.
Вам понадобятся:
- сам гидроцилиндр. Его роль могут сыграть упоры для багажника «Москвича», «Нивы», «Жигулей» (модели ВАЗ 2108, 2109) или гидроцилиндры от грузовиков, поднимающие кабину;
- эпоксидный клей;
- дрель.
Гидроцилиндр для теплицы из автомобильного упора
Этапы работы:
- В дне упора сверлим отверстие. Будьте осторожны, выполняйте работу в очках. Газ, вырвавшийся из отверстия, может занести в глаза какую-нибудь стружку.
- Используя сверло большого диаметра, увеличиваем отверстие до 9 мм.
- Надавливаем на шток и задвигаем его в цилиндр так, чтобы поршень остался на расстоянии 30-35 см. до отверстия.
- Полученную полость обезжириваем растворителем.
- После полного высыхания полости готовим к работе эпоксидный клей.
- Для большего удобства цилиндр нужно закрепить в тисках отверстием вверх.
- Поршень нужно смазать маслом так, чтобы оно не коснулось обезжиренных стенок.
- Теперь создаем клеевую пробку. Заливаем клей в полость так, чтобы он полностью закрыл отверстие.
- После высыхания клея поршень нужно отодвинуть, потянув за шток. Так как он смазан маслом, он не должен приклеиться.
- На том же месте, только уже в клее, сверлим отверстие диаметра 9 мм.
- Нарезаем в нем резьбу с шагом 1,25 при помощи метчика М10.
- Готовое устройство укрепляем под окном так, чтобы шток при выдвижении поднимал фрамугу.
Гидроцилиндр для теплицы горизонтальный
Рассчитаем элементы конструкции
Для открывания теплицы, шток газлифта диаметром 8мм, перемещающийся на 15см, вытесняет объём жидкости:
ΔV=πD2/4хl = 3,1415 х 0,82/4 х 15 = 7,54 см3.
Чтобы обеспечить полученное изменение объёма рабочей жидкости с коэффициентом объёмного теплового расширения k=0,0008 при изменении температуры на 10 С, необходим общий объём рабочей жидкости, равный:
V=ΔV/ k / (t1-t2) = 7,54 / 0,0008 / 10 = 942 см3
(0,942 литра.)
Чтобы обеспечить быстрое реагирование автомата проветривания на изменение температуры, используем в качестве ёмкости для масла обычную водогазопроводную трубу ДУ-25 длиной 2 метра
, имеющую достаточно большую поверхность для теплопередачи.
Внутренний объём трубы составит:
V=П D2/4 х L = 3,1415 х 2,5 х2/4 х 200 = 982 см3
Для установки заливного крана (сверху), газлифта (снизу), труба должна иметь с обеих сторон внутреннюю трубную резьбу 1”.
Для перехода с внутренней резьбы трубы (в нашем случае 1”) на резьбу крана 1/2“ используем стандартный ниппель (фото 2) с вклеенным в него доработанным газлифтом.
Фото 2. Варианты вклеивания доработанного газлифта в штуцер 1″ или в резьбу 3/4″.
Отпиливаем у газлифта пробку. Берегите глаза, в газлифте сжатый азот.
В конструкции поршня газлифта имеется микроклапан, обеспечивающий медленное перетекание чистой газомаслянной смеси для обеспечения плавного хода штока. В нашем случае вероятно засорение микроклапана, что приведёт к отказу автомата проветривания. Для свободного протекания масла сверлим в поршне гидроцилиндра отверстие диаметром 1-3 мм. (фото 1). Промойте поршень с цилиндром от стружки.
Фото 1. Поршни газлифта с отверстиями для свободного перетекания жидкости.
Сам поршень с уплотняющим кольцом останется в качестве направляющей втулки.
Чтобы в дальнейшем исключить полное втягивание штока в цилиндр, края цилиндра можно «завальцевать» (фото 1).
Внутреннюю поверхность резьбы (втулки, муфты) и наружную часть газлифта очищаем от краски, ржавчины, окалины крупной наждачной бумагой до чистого металла.
Оборачиваем газлифт тканью, пропитанной эпоксидной смолой и плотно забиваем его в сгон, втулку, муфту или ниппель (фото 2).
Вариант сварного соединения достаточно сложен, так как необходимо исключить повреждение внутренней зеркальной поверхности цилиндра газлифта, по которой движется поршень. В этом случае нужно приваривать газлифт в самой верхней части, куда поршень не доходит (Фото 3).
Фото 3. Сварка газлифта и резьбы 3/4″.
Способ крепления автомата проветривания к нижней опоре (фото 4) и к открываемой раме может быть любым, но нам понравились изображённые на Фото 5, 6). В этом случае точки крепления расположены по оси гидроцилиндра и на шток не действует изгибающее усилие.
Фото 4. Способ крепления к нижней опоре.
Для свободного перетекания масла, при открытом кране гидроцилиндр должен быть соединён с атмосферой (Отверстие в сгоне. Фото 5,6)
Гидроцилиндр из офисного стула
Если вы не можете приобрести автомобильный поршень, то вместо него можно использовать поршень, поднимающий и опускающий сиденье офисного или компьютерного стула. С одной стороны агрегата будет пластиковый шток от клапана, с другой – металлический.
Совет. Для того, чтобы избавиться от металлических стружек, возникших в процессе переделки, нужно промыть все детали в бензине.
Собирается гидроцилиндр по тому же принципу, что и предыдущий вариант.
Вам понадобятся:
- подъемный цилиндр от стула;
- инструменты.
Гидроцилиндр полностью своими руками
Возможно, что у вас нет ни запчасти от машины, ни компьютерного стула. По тому же принципу можно изготовить полностью самодельную систему.
Совет. Все соединения должны быть абсолютно герметичными, иначе конструкция не сработает.
Для сборки необходимо иметь:
- любой гнущийся материал, например, поликарбонат или жесть;
- пластиковую трубу;
- герметичную камеру, можно использовать мяч;
- инструменты.
Гидроцилиндр для теплицы своими руками
Этапы работы:
- Создаем емкость в виде цилиндра самостоятельно, используя гнущийся материал. Дном и крышкой может послужить плексиглас. Крепим по своему усмотрению. Некоторые используют скотч, но он недолговечен.
- Изготавливаем поршень так, чтобы он свободно ходил в цилиндре, но сидел плотно. Его можно сделать их металла, плексигласа, обработанного антисептиком дерева.
- На дне и крышке цилиндра нужно просверлить отверстия.
- Внутрь цилиндра под поршень необходимо поместить сдутую резиновую камеру от мяча. Соединить ее с трубкой и продеть трубку в отверстие на дне цилиндра. Как только температура воздуха повысится, мяч надуется и толкнет поршень.
- Со стороны крышки цилиндра в отверстие нужно вставить шток так, чтобы он плотно прилегал к поршню.
- Воздух в мяч будет поступать через трубку, идущую от отдельной емкости, то есть от ресивера. Это может быть канистра или банка из-под краски.
- Через ресивер лучше пропустить два патрубка. Один прикрепится к мячу в цилиндре. Другой, запасной, будут служить для регуляции давления и для калибровки. Его необходимо закрыть съемной заглушкой.
- Шток прикрепить к раме окна.
Калибровка этого варианта устройства возможна с помощью свободного шланга. Нагнетая давление вручную, можно отрегулировать гидроцилиндр так, чтобы он реагировал на определенную температуру.
Установка гидроцилиндра
Последний этап для любого из трех устройств – установка. Гидроцилиндры рекомендуют подвесить под потолок, ведь именно там собирается теплый воздух. Прибор должен быть защищен от прямых солнечных лучей, иначе перегретый аппарат откроет форточку, а растениям, находящимся внизу, будет холодно. Защитить гидроцилиндр можно фольгой или любым другим материалом, отражающим солнечные лучи.
Установка гидроцилиндра на форточку
Шток можно установить по-разному. Например, прибить его к деревянной раме. Но тогда вы уже не откроете форточку вручную. Или просто плотно подставить под фрамугу.
Автоматическую систему проветривания, основной элемент которой – гидроцилиндр, легко сделать своими руками. И тогда овощам, ягодам, зелени или цветам в теплице не будет жарко даже в самое знойное лето.
Конструктивные отличия
Самым распространенным на практике вариантом является тот, где в качестве рабочего тела используется жидкость, которая начинает сильно расширяться в объеме при температуре выше 23°С. В комплект устройства входят, помимо термопривода, все необходимые элементы для его установки:
- сборочный узел термопривода с исполнительным элементом;
- доводчик — рычажная система, обеспечивающая открывание/закрывание двери, форточки, окна, рамы теплицы;
- пружина (их может быть несколько), как составная часть доводчика, создающая условие для плавного открытия и использующая свою упругую энергию для закрытия;
- кронштейны для крепления к каркасу теплицы и корпусу открываемого термоприводом предмета (окна, форточки, двери и других видов);
- фиксаторы для крепления шаровых опор кронштейнов к концам термопривода и пружины;
- крепежные изделия, например, саморезы.
В дорогих вариантах термоприводов используются вместо обычных пружин газовые, обеспечивающие более плотное и плавное закрывание.
