可旋轉支架系統的制作方法

本發明涉及一種可旋轉支架。更特別地，所述可旋轉支架可用于(但不限于)種植蔬菜，并將在所述范疇下描述。

背景技術：

以下論述的本發明的背景技術僅僅意在便于本發明的理解。應當理解，所述論述不承認或不認可所提及的任何材料是任何權限中(如本發明的優先權日)的已公布的、已知的或者是本領域的技術人員的公知常識的一部分。

垂直耕種對于許多人來說是新興的概念，其包括通過在架子中垂直堆疊植物和蔬菜來種植植物和蔬菜以便節省土地需求量。因為城市更加城市化并且土地更加稀少，所以這尤其重要。另外，通過減小農場之間的距離和步數，消費者能夠以更少的損耗和更小的碳排放量來換取更新鮮且質量更好的農產品。

垂直耕種的一種解決方案是將植物和蔬菜放置在支架中(優選在一個封閉空間中的溫室類型的環境下)。然而，這需要大量的人力和設備以便收獲和耕作植物，而且由于植物需要光來成長，所以必須提供人工光從而耗費了大量的能量。

另一種解決方案是將支架放置在類似摩天輪的旋轉的轉盤中，所述轉盤將使得能夠容易地接近植物和蔬菜。然而，迄今為止傳統的解決方案仍然需要機械裝置和電能來運行轉盤和裝備以灌溉植物和確保充足的營養。

本發明旨在提供一種至少部分地改善上述缺陷的耕種設備、系統和方法。

技術實現要素：

貫穿本文始終，除非另有相反指示，否則術語“包括”，“由...組成”和類似術語將被解釋為非窮舉的，或者換句話說，意味著“包括，但不限于”。

根據本發明的系統解決了上述問題和其他問題，并且實現了本領域中的改進。

根據本發明的設備的第一個優點是，其允許在較小的土地面積上種植較大數量的植物。這在土地稀缺的區域和國家中是尤為重要的，并且甚至通過將其放置在建筑物的頂部上而使得城市耕種需求得到滿足。根據本發明的設備的第二個優點是，種植植物的能量需求低。通過使所述系統相對自給自足和獨立自主，勞動力需求被大幅度地降低，并且使得植物和蔬菜高效生長。根據本發明的設備的第三個優點是所種植植物的高品質和高產量。通過提供正確量(適量)的陽光、水和營養，發現通過所述設備來種植的植物更加健康并且更加豐富。

根據本發明的一個方面，提供了一種用于種植植物的可旋轉支架系統，所述支架系統包括：框架；圍繞所述框架排列的多個可移動托盤，每個可移動托盤用于保持至少一個植物；將所述多個可移動托盤鏈接在一起的鏈接件(鏈條)；被配置用以驅動所述鏈接件的驅動機構；其中，所述框架被配置用以支承所述多個可移動托盤從而包圍一封閉空間。

在一個備選實施例中，所述框架具有第一側面和第二側面，其中所述第一側面的梯度不同于所述第二側面的梯度，以使得所述第一側面上的托盤與所述第二側面上的托盤相比使得驅動所述鏈接件所需的耗力更少。在另一個實施例中，還包括用于向所述可旋轉支架系統供應水的灌溉系統。所述灌溉(系統)還將水供應至由水輪來提供動力的驅動機構。所述灌溉系統還可以包括所述可移動托盤被允許至少部分地浸入其中的盛水的托盤。并且所述灌溉系統還可以包括與所述托盤流體連接的水箱。

在又一個實施例中，所述水輪包括用于控制所述水輪的旋轉速率的裝置，所述裝置影響所述鏈接件的移動速率。該水輪還可以包括用于外部曲柄的端口，所述外部曲柄允許手動旋轉所述水輪。

在進一步的實施例中，可包括引導所述鏈接件的鏈接件導軌，所述鏈接件導軌還能夠在鏈接件發生斷裂時將所述托盤鎖定就位。在另一個實施例中，所述可移動托盤中的每一個經由至少一個附接件來安裝至所述鏈接件，所述附接件被配置成允許所述可移動托盤旋轉并維持基本水平的位置。所述附接件具有樞轉支點，所述樞轉支點允許所述可移動托盤圍繞所述樞轉支點自由地回轉。所述可移動托盤還可以經由延伸臂來與所述樞轉支點相距遠距離地安裝。并且所述附接件可以包括至少一個球軸承，以允許所述可移動托盤自由地回轉。

在進一步的實施例中，所述驅動機構可以由至少一個電磁體來提供動力。在又進一步的實施例中，所述驅動機構可以由水能、風能、太陽能和電能之一或其組合來提供動力。并且所述驅動機構可以定位在所述封閉空間內。

在另一實施例中，所述框架可以呈圓形形狀。在又一個實施例中，所述框架可以呈六邊形形狀。

在進一步的實施例中，所述封閉空間可以足夠大以停放至少一個車輛。

根據本發明的一個實施例提供了一種種植植物的方法，所述方法包括以下步驟：設置用于使植物在其中生長的多個可移動托盤，經由驅動機構沿著框架旋轉所述可移動托盤，經由灌溉系統灌溉至少一個可移動托盤，其中所述灌溉系統還經由水輪向所述驅動機構提供動力。

在另一實施例中，所述框架可包括第一側面和第二側面，其中所述第一側面的梯度不同于所述第二側面的梯度，以使得所述框架的第一側面上的可移動托盤與所述框架的第二側面上的可移動托盤相比移動所需的耗力更少。

進一步的實施例可以進一步包括經由插入所述水輪的外部裝置來手動旋轉所述水輪的步驟。

在又一個實施例中，所述水輪可以由電磁馬達來代替。在又進一步的實施例中，所述驅動機構可以由水能、風能、太陽能和電能之一或其組合來提供動力。

本發明的另一方面提供了一種種植植物的系統，所述系統包括：多個可旋轉支架系統，每個可旋轉支架系統包括：框架；圍繞所述框架排列的多個可移動托盤，每個可移動托盤具有至少一個植物；將所述多個可移動托盤鏈接在一起的鏈接件；被配置用以驅動所述鏈接件的驅動機構；其中，所述框架被配置用以支承所述多個可移動托盤從而包圍一封閉空間，用于向至少一個可旋轉支架系統供應水的灌溉系統，所述灌溉系統包括：經由管道系統流體連接至所述灌溉系統的儲水箱，其中所述管道系統向所述多個可旋轉支架系統提供基本恒定的水壓。

在備選實施例中，所述灌溉系統向所述可旋轉支架系統中的至少一個驅動機構供應水，其中所述驅動機構包括水輪。

在進一步的實施例中還可以包括鏈接件導軌，所述鏈接件導軌當所述鏈接件在所述框架上移動時引導所述鏈接件，所述鏈接件導軌還能夠在所述鏈接件斷裂時將所述托盤鎖定就位。所述可移動托盤可經由至少一個附接件來安裝至所述鏈接件，所述附接件被配置成允許所述可移動托盤旋轉并維持基本水平的位置。所述附接件可以具有樞轉支點，所述樞轉支點允許所述可移動托盤圍繞所述樞轉支點自由地回轉。所述可移動托盤可以經由延伸臂來與所述樞轉支點相距遠距離地安裝。

在另一個實施例中，所述附接件可包括至少一個球軸承，以允許所述可移動托盤自由地回轉。

在備選實施例中，所述驅動機構可以由至少一個電磁體來提供動力。在進一步的實施例中，所述驅動機構可以由水能、風能、太陽能和電能之一或其組合來提供動力。此外，所述驅動機構可以定位在所述封閉空間內。

在進一步的實施例中，所述框架可以呈圓形形狀。備選地，所述框架可以呈六邊形形狀。

在又進一步的實施例中，所述封閉空間足夠大以停放至少一個車輛。在備選實施例中，所述多個可旋轉支架系統被放置在至少部分通風的溫室中。在另一實施例中，所述多個可旋轉支架系統封閉一個足夠大以停放至少一個車輛的空間。

附圖說明

現在將參考附圖、僅僅以實例的方式描述本發明，其中：

圖1是顯示框架、可移動托盤和驅動機構的本發明的實施例的側視圖；

圖2是從圖1中的X方向觀察到的本發明的實施例的視圖。

圖3示出了具有圓形框架的本發明的備選實施例。

圖4示出了圖3中所示的備選實施例的立體圖。

圖5示出了具有六邊形框架的本發明的另一備選實施例。

圖6示出了圖5中所示的備選實施例的立體圖。

圖7示出了以圖5中的六邊形框架為基礎、但具有延長框架的本發明的另一實施例。

圖8示出了圖7中所示的另一實施例的立體圖。

圖9示出了使用多個框架的本發明的實施例。

圖10示出了圖9中所示的實施例的立體圖。

圖11示出了被用作停車場遮蔽物的本發明的一個實施例。

本發明的其它布置也是可能的，并且因此，附圖不應被理解為取代本發明的前述描述的一般性。

具體實施方式

現在將參考附圖來描述本發明的特定實施例。本文所使用的術語僅僅用于描述特定實施例的目的，并且不意在限制本發明的范圍。另外，除非另有定義，否則本文所使用的所有技術術語和科學術語具有與本發明所屬領域的一個或普通技術人員所通常理解的相同的含義。本發明的實施例提供了一種可旋轉的垂直上架系統及方法，其允許高效地使用空間和能源以用于種植植物。如將在下面更詳細地描述的，所述系統及方法的優選實施例可因此被認為在每個方面都是“綠色的”。

在本說明書中，術語“支架”和“托盤”可以互換使用。

圖1和圖2示出了根據本發明的一個實施例的、用于種植植物的可旋轉支架系統100的側視圖和(從圖1的X方向觀察到的)一個視圖。系統100包括具有成排的托盤120的框架110。每個托盤被布置用以保持帶有用于種植植物的土壤的盆121。備選地，植物可以經由水培法種植，土壤可以通過使用水中的礦物營養溶液來代替。框架110的形狀和兩側(每一側)的可移動托盤120的數量被設計成平衡框架110兩側的重量同時減少驅動機構移動所述托盤120所需的耗力的量。框架110還可以按照以下方式設計，其中一側的可移動托盤120的重量大于另一側，以便進一步減少驅動機構移動所述托盤120所需的耗力的量(這將在下面進一步描述)。可移動托盤120經由安置于框架上的鏈接件(鏈條)130相鏈接。在整個說明書中使用的術語“鏈接件”是指任何適合于鏈接可移動托盤120的裝置，包括但不限于帶和繩索。驅動機構用于驅動鏈接件，所述驅動機構圍繞框架110旋轉可移動托盤120，并且在所描繪的實施例中；所述驅動機構包括水輪140。鏈接件130經過一系列鏈齒輪160、161、162、163，所述一系列鏈齒輪160、161、162、163允許所述鏈接件(和可移動托盤120)平滑地移動越過框架110的邊緣。所示驅動機構還包括機械式水輪速度控制器170，所述機械式水輪速度控制器170可操作以控制減速器171的旋轉速度。該機械式水輪速度控制器170是可拆卸的，并且如果需要的話可以用在另一個可旋轉支架系統上。速度控制器170可由水輪或外部工具提供動力以提供額外的速度。該實施例還示出了減速器171，所述減速器171經由單獨的鏈接件172連接至機械式輪速度控制器170，以允許速度控制器170控制減速器的速度。減速器171被連接至確保鏈接件平滑移動的鏈齒輪162。此外，在框架兩端的鏈齒輪162可以經由桿連接，以確保鏈齒輪162以一致的速率轉動，并確保可移動托盤的兩端以相同的速率移動。

水輪140可以由包括木材、塑料、金屬復合材料、鋁或低碳鋼在內的多種材料制成，并且水輪具有大約2米的直徑，然而可以相應地根據種植操作的規模來重新確定水輪的尺寸。水輪的進一步變型是可能的，其中水輪的樞轉被轉換(切換)以實現所期望的速度與轉矩的組合。水輪140還可以結合合適的端口以用于使外部曲柄或馬達與水輪機械連接，以便手動旋轉水輪(例如，當不存在水源時)，從而圍繞框架110手動旋轉可移動支架120。

雖然本實施例中的驅動機構使用水，但是系統100還可以由提供水能的風力渦輪/泵組件來提供動力。備選地，可以使用太陽能泵。在這些實施例中，系統100因此完全自給自足，而不需要任何外部能源。電磁系統也可用于驅動系統100。在其他備選實施例中，系統100可以由電力或者由水能、風能、太陽能和電能的任意組合來提供動力。

應當理解，可以采用各種變動范圍來實現系統100在給定周期內的旋轉次數。例如且非限制性地，系統100可以被配置為使得，通過調整可移動托盤120的重量與間隔、系統100的各種尺寸、可用陽光的量、驅動機構(在該實施例中應為水的流速)等來使可移動托盤120在24小時的周期內完成數目在0.5-20次之間的旋轉。

所示實施例的特征還在于鏈接件導軌180，所述鏈接件導軌180包括具有例如C形橫截面的、在鏈接件沿著框架移動時引導所述鏈接件的部分。鏈接件導軌180還充當在鏈接件斷裂時將可移動托盤120鎖定就位的安全裝置。這可以防止可移動托盤當鏈接件中出現斷裂時自由下落。特別地，當鏈接件130的一部分斷裂時，鏈接件130的斷裂部分在鏈接件導軌180內折疊，折疊的斷裂鏈接件部分在鏈接件導軌180中形成制動件，所述制動件防止鏈接件(和托盤120)由于重力的作用而自由下落。

框架110提供了對可旋轉支架系統的總體結構的支承，并且在所示實施例中，可移動托盤120被顯示為在一個側面150上升而在另一側面155下降。側面150被設計成相對于側面155具有不同的傾斜水平或坡度水平，以使得升起每個可移動托盤120以跨越框架110的頂部所需的耗力較少。技術人員可以理解，側面150和側面155二者還可以大體上豎直，即垂直于框架110所在的地面。底部桿151和頂部桿152將側面150、155相連接。大體上，在側面155和底部桿151上具有更重的負載，因為與側面150相比它們具有更多的可移動托盤120，盡管側面150上的可移動托盤120在通過水浴托盤195后與水混合。因為頂部桿152相對短，所以可移動托盤120一般不會定位于此。側面155和底部桿151上較重的負載施加凈向下的力以拉動可移動托盤120沿著側面150向上。這實現了能源節約，因為移動所述托盤120所需的耗力更少。還可以設想，側面155和底部桿151上的負載可以等于和平衡側面150上的負載，以使得驅動機構在圍繞框架110移動可移動托盤120方面需要的耗力最小。將側面相連接的桿151、152可以是水平的，或如圖1中所示以一定角度歪斜，以在驅動鏈接件和可移動托盤方面向驅動機構進一步提供輔助。這還將允許框架一側的可能更重的負載拉動框架另一側的負載，從而實現節能和驅動可移動托盤所需的耗力更少。

在該實施例中，被框架110所包圍的封閉空間被顯示為包含驅動機構，以用于減少框架110的碳排放量的目的。利用在該框架中形成的封閉的進一步的實施例在圖3-10中示出并且隨后將在說明書中描述。

可以理解的是，框架110的各種配置可以依據可移動托盤的尺寸和驅動機構140的數量來使用。在所示實施例中，可移動托盤120可以為大約300mm×30mm×75mm，并且框架110在底部為大約1625mm寬、在頂部為大約574mm寬。可以基于需求來進行尺寸的改變并且框架可以為3m、6m或者甚至9m高，托盤之間的距離和托盤的數量可以基于被種植植物以及所需托盤的高度來定制。所示的尺寸還在側面上產生傾斜，在該情況下，所述尺寸使所述傾斜有2度的差異，但是本領域技術人員能夠將其改變以實現相同的結果：即因在重力的輔助下需要較少的力、減小鏈接件上的負載以及減小移動所述托盤所需的力而使得能夠采用更少的耗力來圍繞框架驅動鏈接件。該差異還有助于在框架的兩個側面之間平衡負載，例如，較長的側面將比另一側面支承更多的托盤，同時如果一個側面的可移動托盤剛剛通過水浴托盤195，那么所述可移動托盤將會更重，從而與另一側相抵。

框架110由支承結構190支承，所述支承結構190包括多個支承元件，所述多個支承元件例如且非限制性地使用多種類型的機械緊固件、托架、焊接、釬焊等連結到一起。框架110可以由能夠支承可旋轉支架系統的重量的任何材料(例如金屬、硬塑料、復合材料、木材等)制成。整個系統可被封閉在溫室中，以確保提供最佳的環境。溫室被設計成允許陽光進入以種植植物，同時維持植物生長的正確環境。

可移動托盤120是可以移動的托盤，其中驅動機構通過驅動鏈接件130來圍繞框架移動和旋轉托盤。各個可移動托盤還可以圍繞將其附接至框架110的附接件自由地回轉，從而允許托盤在圍繞框架旋轉的同時大體上維持水平。每個可移動托盤120可以具有一個或多個隔室或塑料盆121，所述一個或多個隔室或塑料盆121被配置用以接收植物(所述植物可容納在托盤內)并且通常由聚苯乙烯制成(盡管也可以使用其他材料)。依據所種植植物的類型、可用空間等，每個可移動托盤可以包括多個隔室以用于保持各個植物，并且框架110、可移動托盤120和塑料盆121可具有大于、小于所示實施例的任何期望的尺寸或配置。托盤之間的距離和框架上的托盤數量是另一個應考慮的要素，因為它是由植物的高度和尺寸來決定的。為了培育更高或更重的植物，可在框架上使用更少的托盤并且使之相應地間隔開。為了更好的負載平衡，托盤可以均勻地間隔開，從而維持托盤之間的固定距離。

托盤之間的高度差可以被調整以適應不同的植物/作物/蔬菜。可移動托盤的深度也可以簡便地定制以用于其他需要更深或更寬間隔的蔬菜。供應至植物的水也可以被控制以確保最佳的生長模式。人工照明可以用于抵消任何不期望的天氣變化，例如可以在缺少自然光的陰天或雨天使用。類似地，框架110的尺寸可以依據特定的應用來調整。例如，非常大的框架(10米高或更大)可以用于商業應用中，而1米的框架可以設置在家庭環境中，例如可以放置于住宅陽臺上。

本實施例還公開了一種灌溉系統，所述灌溉系統利用可移動托盤120的移動、經由水浴托盤195向植物提供水和營養。該水浴托盤195可以流體連接至水輪140以獲得驅動水輪的水。通過將可移動托盤120浸入水浴托盤195中來灌溉植物。為了幫助實現該目的，一個或多個可移動托盤120可以在托盤120的基底具有穿孔，以允許植物或土壤接近水。通過控制水浴托盤195中的水位，植物接收的水量也被控制，從而確保不會發生過度的水混合。水浴托盤195可以具有位于不同高度的多于一個的出口，以改變水浴托盤195中的水位。這種開放灌溉系統還有助于溫室維持植物生長所需的最佳環境。備選地，植物可以通過淋灑系統來灌溉，其中用于驅動水輪140的水被收集并淋灑在植物上。所述灌溉系統將從儲水箱(未示出)中抽取水并將水供應至水輪，所述水輪將圍繞框架驅動可移動托盤以及灌溉植物。此外，營養可以經由儲水箱來添加至水中以用于使植物更好地生長。該儲水箱可以與其他可旋轉支架系統共享，這隨后將在說明書中公開。

在另一實施例中，可移動托盤可以經由合適的附接件來安裝至鏈接件，所述合適的附接件具有所述可移動托盤可繞其樞轉的支點。為了獲得更好的穩定性，所述可移動托盤還可以遠距離地安裝至鏈接件、即經由附接件的延伸臂來安裝至鏈接件以降低重心并防止可移動托盤不必要地擺動(這在圖3中進一步示出)。附接件和/或可移動托盤繞其樞轉的支點可包含球軸承，以允許可移動托盤自由地旋轉或回轉。

圖3示出了來自相同視角的備選實施例，其中示出了溫室205。使用相同的附圖標記來進行指示，框架210此處被顯示為呈圓形形狀，這有助于可移動托盤220的移動。為清楚起見，驅動機構未示出。作為實例，人形圖形230被示出以用于感知比例以及以下目的，即可以設想，通過使用一系列應用該實施例的系統來取代現有的有遮擋的人行道從而在提供遮陰的同時設置植物或農產品，該實施例可以被置于高人流量的區域。由于所述系統可以自給自足，所以將只需要最小的人力來維護和保養。另外，該實施例的單個系統可以被縮放以向停放的車輛提供遮陰。圖4示出了同一備選實施例的立體圖。

圖5示出了所述系統的另一備選實施例，特別地，框架410被顯示為呈六邊形形狀，這有助于可移動托盤420的移動。同樣地，為清楚起見，驅動機構未示出。類似于前述實施例，通過使用一系列應用該實施例的系統來取代現有的有遮擋的人行道從而在提供遮陰的同時設置植物或農產品，該實施例可以被置于高人流量的區域，同時只需要最小的人力來維護和保養。另外，該實施例的單個系統可以被縮放以向停放的車輛提供遮陰。圖6示出了同一備選實施例的立體圖。圖7示出了所述系統的另一個實施例，其示出了通過延伸框架的高度來實現的對框架610的修改。該形狀將允許安裝更多的可移動托盤620從而設置更多的植物，同時還允許高效地旋轉可移動托盤620，同時只需要最小的人力來維護和保養。圖8示出了同一備選實施例的立體圖。

圖9示出了所述系統的一個實施例，其以高效的方式使用多個框架來提供遮陰和植物生命。這個特定實施例可以簡便地修改，以便在停車場或泊車場內為車輛或者甚至多個車輛建立獨立的遮蔽物。圖10示出了同一備選實施例的立體圖。

圖11示出了用于泊車的系統1010的多個實施例。在所示的附圖中，框架被顯示為基本上豎直以用于節省空間的目的，并且其中使框架傾斜的進一步的變型可以進行。所示實施例還具有在所述系統之間的空間中安裝的水培支架1050(或盒)，然而可以理解的是，所述可旋轉支架系統的進一步的變型也可以安裝在該空間中。所述特定實施例還示出了一種變型，其中驅動機構由安裝在屋頂上的風力裝置1060驅動。

可以設想，多個可旋轉支架系統可以被容納在單個溫室內以獲得規模經濟的優勢。所述可旋轉支架系統可以共享單個儲水箱，水被從所述單個儲水箱中泵送至各個可旋轉支架系統以向驅動機構提供動力，以及灌溉植物。還可以安裝管道系統以確保只需要單個泵，從而實現每個可旋轉支架系統處的水壓基本上相等。這還使得更易于控制容納這些系統的溫室的環境，以獲得最佳的植物生長環境。

以上所述的是根據本發明的可旋轉支架系統的不同實施例的說明。可以設想，本領域的技術人員可以在不脫離由以下權利要求所闡述的本發明的范圍的情況下設計(多個)備選實施例。

本領域技術人員還應當理解，在以上每個實施例中所論述的特征和修改(除非明確聲明否則不是可選的或者可替代的)可以結合以形成落在本發明所描述的范圍內的其他實施例。