可旋转支架系统的制作方法

本发明涉及一种可旋转支架。更特别地，所述可旋转支架可用于(但不限于)种植蔬菜，并将在所述范畴下描述。

背景技术：

以下论述的本发明的背景技术仅仅意在便于本发明的理解。应当理解，所述论述不承认或不认可所提及的任何材料是任何权限中(如本发明的优先权日)的已公布的、已知的或者是本领域的技术人员的公知常识的一部分。

垂直耕种对于许多人来说是新兴的概念，其包括通过在架子中垂直堆叠植物和蔬菜来种植植物和蔬菜以便节省土地需求量。因为城市更加城市化并且土地更加稀少，所以这尤其重要。另外，通过减小农场之间的距离和步数，消费者能够以更少的损耗和更小的碳排放量来换取更新鲜且质量更好的农产品。

垂直耕种的一种解决方案是将植物和蔬菜放置在支架中(优选在一个封闭空间中的温室类型的环境下)。然而，这需要大量的人力和设备以便收获和耕作植物，而且由于植物需要光来成长，所以必须提供人工光从而耗费了大量的能量。

另一种解决方案是将支架放置在类似摩天轮的旋转的转盘中，所述转盘将使得能够容易地接近植物和蔬菜。然而，迄今为止传统的解决方案仍然需要机械装置和电能来运行转盘和装备以灌溉植物和确保充足的营养。

本发明旨在提供一种至少部分地改善上述缺陷的耕种设备、系统和方法。

技术实现要素：

贯穿本文始终，除非另有相反指示，否则术语“包括”，“由...组成”和类似术语将被解释为非穷举的，或者换句话说，意味着“包括，但不限于”。

根据本发明的系统解决了上述问题和其他问题，并且实现了本领域中的改进。

根据本发明的设备的第一个优点是，其允许在较小的土地面积上种植较大数量的植物。这在土地稀缺的区域和国家中是尤为重要的，并且甚至通过将其放置在建筑物的顶部上而使得城市耕种需求得到满足。根据本发明的设备的第二个优点是，种植植物的能量需求低。通过使所述系统相对自给自足和独立自主，劳动力需求被大幅度地降低，并且使得植物和蔬菜高效生长。根据本发明的设备的第三个优点是所种植植物的高品质和高产量。通过提供正确量(适量)的阳光、水和营养，发现通过所述设备来种植的植物更加健康并且更加丰富。

根据本发明的一个方面，提供了一种用于种植植物的可旋转支架系统，所述支架系统包括：框架；围绕所述框架排列的多个可移动托盘，每个可移动托盘用于保持至少一个植物；将所述多个可移动托盘链接在一起的链接件(链条)；被配置用以驱动所述链接件的驱动机构；其中，所述框架被配置用以支承所述多个可移动托盘从而包围一封闭空间。

在一个备选实施例中，所述框架具有第一侧面和第二侧面，其中所述第一侧面的梯度不同于所述第二侧面的梯度，以使得所述第一侧面上的托盘与所述第二侧面上的托盘相比使得驱动所述链接件所需的耗力更少。在另一个实施例中，还包括用于向所述可旋转支架系统供应水的灌溉系统。所述灌溉(系统)还将水供应至由水轮来提供动力的驱动机构。所述灌溉系统还可以包括所述可移动托盘被允许至少部分地浸入其中的盛水的托盘。并且所述灌溉系统还可以包括与所述托盘流体连接的水箱。

在又一个实施例中，所述水轮包括用于控制所述水轮的旋转速率的装置，所述装置影响所述链接件的移动速率。该水轮还可以包括用于外部曲柄的端口，所述外部曲柄允许手动旋转所述水轮。

在进一步的实施例中，可包括引导所述链接件的链接件导轨，所述链接件导轨还能够在链接件发生断裂时将所述托盘锁定就位。在另一个实施例中，所述可移动托盘中的每一个经由至少一个附接件来安装至所述链接件，所述附接件被配置成允许所述可移动托盘旋转并维持基本水平的位置。所述附接件具有枢转支点，所述枢转支点允许所述可移动托盘围绕所述枢转支点自由地回转。所述可移动托盘还可以经由延伸臂来与所述枢转支点相距远距离地安装。并且所述附接件可以包括至少一个球轴承，以允许所述可移动托盘自由地回转。

在进一步的实施例中，所述驱动机构可以由至少一个电磁体来提供动力。在又进一步的实施例中，所述驱动机构可以由水能、风能、太阳能和电能之一或其组合来提供动力。并且所述驱动机构可以定位在所述封闭空间内。

在另一实施例中，所述框架可以呈圆形形状。在又一个实施例中，所述框架可以呈六边形形状。

在进一步的实施例中，所述封闭空间可以足够大以停放至少一个车辆。

根据本发明的一个实施例提供了一种种植植物的方法，所述方法包括以下步骤：设置用于使植物在其中生长的多个可移动托盘，经由驱动机构沿着框架旋转所述可移动托盘，经由灌溉系统灌溉至少一个可移动托盘，其中所述灌溉系统还经由水轮向所述驱动机构提供动力。

在另一实施例中，所述框架可包括第一侧面和第二侧面，其中所述第一侧面的梯度不同于所述第二侧面的梯度，以使得所述框架的第一侧面上的可移动托盘与所述框架的第二侧面上的可移动托盘相比移动所需的耗力更少。

进一步的实施例可以进一步包括经由插入所述水轮的外部装置来手动旋转所述水轮的步骤。

在又一个实施例中，所述水轮可以由电磁马达来代替。在又进一步的实施例中，所述驱动机构可以由水能、风能、太阳能和电能之一或其组合来提供动力。

本发明的另一方面提供了一种种植植物的系统，所述系统包括：多个可旋转支架系统，每个可旋转支架系统包括：框架；围绕所述框架排列的多个可移动托盘，每个可移动托盘具有至少一个植物；将所述多个可移动托盘链接在一起的链接件；被配置用以驱动所述链接件的驱动机构；其中，所述框架被配置用以支承所述多个可移动托盘从而包围一封闭空间，用于向至少一个可旋转支架系统供应水的灌溉系统，所述灌溉系统包括：经由管道系统流体连接至所述灌溉系统的储水箱，其中所述管道系统向所述多个可旋转支架系统提供基本恒定的水压。

在备选实施例中，所述灌溉系统向所述可旋转支架系统中的至少一个驱动机构供应水，其中所述驱动机构包括水轮。

在进一步的实施例中还可以包括链接件导轨，所述链接件导轨当所述链接件在所述框架上移动时引导所述链接件，所述链接件导轨还能够在所述链接件断裂时将所述托盘锁定就位。所述可移动托盘可经由至少一个附接件来安装至所述链接件，所述附接件被配置成允许所述可移动托盘旋转并维持基本水平的位置。所述附接件可以具有枢转支点，所述枢转支点允许所述可移动托盘围绕所述枢转支点自由地回转。所述可移动托盘可以经由延伸臂来与所述枢转支点相距远距离地安装。

在另一个实施例中，所述附接件可包括至少一个球轴承，以允许所述可移动托盘自由地回转。

在备选实施例中，所述驱动机构可以由至少一个电磁体来提供动力。在进一步的实施例中，所述驱动机构可以由水能、风能、太阳能和电能之一或其组合来提供动力。此外，所述驱动机构可以定位在所述封闭空间内。

在进一步的实施例中，所述框架可以呈圆形形状。备选地，所述框架可以呈六边形形状。

在又进一步的实施例中，所述封闭空间足够大以停放至少一个车辆。在备选实施例中，所述多个可旋转支架系统被放置在至少部分通风的温室中。在另一实施例中，所述多个可旋转支架系统封闭一个足够大以停放至少一个车辆的空间。

附图说明

现在将参考附图、仅仅以实例的方式描述本发明，其中：

图1是显示框架、可移动托盘和驱动机构的本发明的实施例的侧视图；

图2是从图1中的X方向观察到的本发明的实施例的视图。

图3示出了具有圆形框架的本发明的备选实施例。

图4示出了图3中所示的备选实施例的立体图。

图5示出了具有六边形框架的本发明的另一备选实施例。

图6示出了图5中所示的备选实施例的立体图。

图7示出了以图5中的六边形框架为基础、但具有延长框架的本发明的另一实施例。

图8示出了图7中所示的另一实施例的立体图。

图9示出了使用多个框架的本发明的实施例。

图10示出了图9中所示的实施例的立体图。

图11示出了被用作停车场遮蔽物的本发明的一个实施例。

本发明的其它布置也是可能的，并且因此，附图不应被理解为取代本发明的前述描述的一般性。

具体实施方式

现在将参考附图来描述本发明的特定实施例。本文所使用的术语仅仅用于描述特定实施例的目的，并且不意在限制本发明的范围。另外，除非另有定义，否则本文所使用的所有技术术语和科学术语具有与本发明所属领域的一个或普通技术人员所通常理解的相同的含义。本发明的实施例提供了一种可旋转的垂直上架系统及方法，其允许高效地使用空间和能源以用于种植植物。如将在下面更详细地描述的，所述系统及方法的优选实施例可因此被认为在每个方面都是“绿色的”。

在本说明书中，术语“支架”和“托盘”可以互换使用。

图1和图2示出了根据本发明的一个实施例的、用于种植植物的可旋转支架系统100的侧视图和(从图1的X方向观察到的)一个视图。系统100包括具有成排的托盘120的框架110。每个托盘被布置用以保持带有用于种植植物的土壤的盆121。备选地，植物可以经由水培法种植，土壤可以通过使用水中的矿物营养溶液来代替。框架110的形状和两侧(每一侧)的可移动托盘120的数量被设计成平衡框架110两侧的重量同时减少驱动机构移动所述托盘120所需的耗力的量。框架110还可以按照以下方式设计，其中一侧的可移动托盘120的重量大于另一侧，以便进一步减少驱动机构移动所述托盘120所需的耗力的量(这将在下面进一步描述)。可移动托盘120经由安置于框架上的链接件(链条)130相链接。在整个说明书中使用的术语“链接件”是指任何适合于链接可移动托盘120的装置，包括但不限于带和绳索。驱动机构用于驱动链接件，所述驱动机构围绕框架110旋转可移动托盘120，并且在所描绘的实施例中；所述驱动机构包括水轮140。链接件130经过一系列链齿轮160、161、162、163，所述一系列链齿轮160、161、162、163允许所述链接件(和可移动托盘120)平滑地移动越过框架110的边缘。所示驱动机构还包括机械式水轮速度控制器170，所述机械式水轮速度控制器170可操作以控制减速器171的旋转速度。该机械式水轮速度控制器170是可拆卸的，并且如果需要的话可以用在另一个可旋转支架系统上。速度控制器170可由水轮或外部工具提供动力以提供额外的速度。该实施例还示出了减速器171，所述减速器171经由单独的链接件172连接至机械式轮速度控制器170，以允许速度控制器170控制减速器的速度。减速器171被连接至确保链接件平滑移动的链齿轮162。此外，在框架两端的链齿轮162可以经由杆连接，以确保链齿轮162以一致的速率转动，并确保可移动托盘的两端以相同的速率移动。

水轮140可以由包括木材、塑料、金属复合材料、铝或低碳钢在内的多种材料制成，并且水轮具有大约2米的直径，然而可以相应地根据种植操作的规模来重新确定水轮的尺寸。水轮的进一步变型是可能的，其中水轮的枢转被转换(切换)以实现所期望的速度与转矩的组合。水轮140还可以结合合适的端口以用于使外部曲柄或马达与水轮机械连接，以便手动旋转水轮(例如，当不存在水源时)，从而围绕框架110手动旋转可移动支架120。

虽然本实施例中的驱动机构使用水，但是系统100还可以由提供水能的风力涡轮/泵组件来提供动力。备选地，可以使用太阳能泵。在这些实施例中，系统100因此完全自给自足，而不需要任何外部能源。电磁系统也可用于驱动系统100。在其他备选实施例中，系统100可以由电力或者由水能、风能、太阳能和电能的任意组合来提供动力。

应当理解，可以采用各种变动范围来实现系统100在给定周期内的旋转次数。例如且非限制性地，系统100可以被配置为使得，通过调整可移动托盘120的重量与间隔、系统100的各种尺寸、可用阳光的量、驱动机构(在该实施例中应为水的流速)等来使可移动托盘120在24小时的周期内完成数目在0.5-20次之间的旋转。

所示实施例的特征还在于链接件导轨180，所述链接件导轨180包括具有例如C形横截面的、在链接件沿着框架移动时引导所述链接件的部分。链接件导轨180还充当在链接件断裂时将可移动托盘120锁定就位的安全装置。这可以防止可移动托盘当链接件中出现断裂时自由下落。特别地，当链接件130的一部分断裂时，链接件130的断裂部分在链接件导轨180内折叠，折叠的断裂链接件部分在链接件导轨180中形成制动件，所述制动件防止链接件(和托盘120)由于重力的作用而自由下落。

框架110提供了对可旋转支架系统的总体结构的支承，并且在所示实施例中，可移动托盘120被显示为在一个侧面150上升而在另一侧面155下降。侧面150被设计成相对于侧面155具有不同的倾斜水平或坡度水平，以使得升起每个可移动托盘120以跨越框架110的顶部所需的耗力较少。技术人员可以理解，侧面150和侧面155二者还可以大体上竖直，即垂直于框架110所在的地面。底部杆151和顶部杆152将侧面150、155相连接。大体上，在侧面155和底部杆151上具有更重的负载，因为与侧面150相比它们具有更多的可移动托盘120，尽管侧面150上的可移动托盘120在通过水浴托盘195后与水混合。因为顶部杆152相对短，所以可移动托盘120一般不会定位于此。侧面155和底部杆151上较重的负载施加净向下的力以拉动可移动托盘120沿着侧面150向上。这实现了能源节约，因为移动所述托盘120所需的耗力更少。还可以设想，侧面155和底部杆151上的负载可以等于和平衡侧面150上的负载，以使得驱动机构在围绕框架110移动可移动托盘120方面需要的耗力最小。将侧面相连接的杆151、152可以是水平的，或如图1中所示以一定角度歪斜，以在驱动链接件和可移动托盘方面向驱动机构进一步提供辅助。这还将允许框架一侧的可能更重的负载拉动框架另一侧的负载，从而实现节能和驱动可移动托盘所需的耗力更少。

在该实施例中，被框架110所包围的封闭空间被显示为包含驱动机构，以用于减少框架110的碳排放量的目的。利用在该框架中形成的封闭的进一步的实施例在图3-10中示出并且随后将在说明书中描述。

可以理解的是，框架110的各种配置可以依据可移动托盘的尺寸和驱动机构140的数量来使用。在所示实施例中，可移动托盘120可以为大约300mm×30mm×75mm，并且框架110在底部为大约1625mm宽、在顶部为大约574mm宽。可以基于需求来进行尺寸的改变并且框架可以为3m、6m或者甚至9m高，托盘之间的距离和托盘的数量可以基于被种植植物以及所需托盘的高度来定制。所示的尺寸还在侧面上产生倾斜，在该情况下，所述尺寸使所述倾斜有2度的差异，但是本领域技术人员能够将其改变以实现相同的结果：即因在重力的辅助下需要较少的力、减小链接件上的负载以及减小移动所述托盘所需的力而使得能够采用更少的耗力来围绕框架驱动链接件。该差异还有助于在框架的两个侧面之间平衡负载，例如，较长的侧面将比另一侧面支承更多的托盘，同时如果一个侧面的可移动托盘刚刚通过水浴托盘195，那么所述可移动托盘将会更重，从而与另一侧相抵。

框架110由支承结构190支承，所述支承结构190包括多个支承元件，所述多个支承元件例如且非限制性地使用多种类型的机械紧固件、托架、焊接、钎焊等连结到一起。框架110可以由能够支承可旋转支架系统的重量的任何材料(例如金属、硬塑料、复合材料、木材等)制成。整个系统可被封闭在温室中，以确保提供最佳的环境。温室被设计成允许阳光进入以种植植物，同时维持植物生长的正确环境。

可移动托盘120是可以移动的托盘，其中驱动机构通过驱动链接件130来围绕框架移动和旋转托盘。各个可移动托盘还可以围绕将其附接至框架110的附接件自由地回转，从而允许托盘在围绕框架旋转的同时大体上维持水平。每个可移动托盘120可以具有一个或多个隔室或塑料盆121，所述一个或多个隔室或塑料盆121被配置用以接收植物(所述植物可容纳在托盘内)并且通常由聚苯乙烯制成(尽管也可以使用其他材料)。依据所种植植物的类型、可用空间等，每个可移动托盘可以包括多个隔室以用于保持各个植物，并且框架110、可移动托盘120和塑料盆121可具有大于、小于所示实施例的任何期望的尺寸或配置。托盘之间的距离和框架上的托盘数量是另一个应考虑的要素，因为它是由植物的高度和尺寸来决定的。为了培育更高或更重的植物，可在框架上使用更少的托盘并且使之相应地间隔开。为了更好的负载平衡，托盘可以均匀地间隔开，从而维持托盘之间的固定距离。

托盘之间的高度差可以被调整以适应不同的植物/作物/蔬菜。可移动托盘的深度也可以简便地定制以用于其他需要更深或更宽间隔的蔬菜。供应至植物的水也可以被控制以确保最佳的生长模式。人工照明可以用于抵消任何不期望的天气变化，例如可以在缺少自然光的阴天或雨天使用。类似地，框架110的尺寸可以依据特定的应用来调整。例如，非常大的框架(10米高或更大)可以用于商业应用中，而1米的框架可以设置在家庭环境中，例如可以放置于住宅阳台上。

本实施例还公开了一种灌溉系统，所述灌溉系统利用可移动托盘120的移动、经由水浴托盘195向植物提供水和营养。该水浴托盘195可以流体连接至水轮140以获得驱动水轮的水。通过将可移动托盘120浸入水浴托盘195中来灌溉植物。为了帮助实现该目的，一个或多个可移动托盘120可以在托盘120的基底具有穿孔，以允许植物或土壤接近水。通过控制水浴托盘195中的水位，植物接收的水量也被控制，从而确保不会发生过度的水混合。水浴托盘195可以具有位于不同高度的多于一个的出口，以改变水浴托盘195中的水位。这种开放灌溉系统还有助于温室维持植物生长所需的最佳环境。备选地，植物可以通过淋洒系统来灌溉，其中用于驱动水轮140的水被收集并淋洒在植物上。所述灌溉系统将从储水箱(未示出)中抽取水并将水供应至水轮，所述水轮将围绕框架驱动可移动托盘以及灌溉植物。此外，营养可以经由储水箱来添加至水中以用于使植物更好地生长。该储水箱可以与其他可旋转支架系统共享，这随后将在说明书中公开。

在另一实施例中，可移动托盘可以经由合适的附接件来安装至链接件，所述合适的附接件具有所述可移动托盘可绕其枢转的支点。为了获得更好的稳定性，所述可移动托盘还可以远距离地安装至链接件、即经由附接件的延伸臂来安装至链接件以降低重心并防止可移动托盘不必要地摆动(这在图3中进一步示出)。附接件和/或可移动托盘绕其枢转的支点可包含球轴承，以允许可移动托盘自由地旋转或回转。

图3示出了来自相同视角的备选实施例，其中示出了温室205。使用相同的附图标记来进行指示，框架210此处被显示为呈圆形形状，这有助于可移动托盘220的移动。为清楚起见，驱动机构未示出。作为实例，人形图形230被示出以用于感知比例以及以下目的，即可以设想，通过使用一系列应用该实施例的系统来取代现有的有遮挡的人行道从而在提供遮阴的同时设置植物或农产品，该实施例可以被置于高人流量的区域。由于所述系统可以自给自足，所以将只需要最小的人力来维护和保养。另外，该实施例的单个系统可以被缩放以向停放的车辆提供遮阴。图4示出了同一备选实施例的立体图。

图5示出了所述系统的另一备选实施例，特别地，框架410被显示为呈六边形形状，这有助于可移动托盘420的移动。同样地，为清楚起见，驱动机构未示出。类似于前述实施例，通过使用一系列应用该实施例的系统来取代现有的有遮挡的人行道从而在提供遮阴的同时设置植物或农产品，该实施例可以被置于高人流量的区域，同时只需要最小的人力来维护和保养。另外，该实施例的单个系统可以被缩放以向停放的车辆提供遮阴。图6示出了同一备选实施例的立体图。图7示出了所述系统的另一个实施例，其示出了通过延伸框架的高度来实现的对框架610的修改。该形状将允许安装更多的可移动托盘620从而设置更多的植物，同时还允许高效地旋转可移动托盘620，同时只需要最小的人力来维护和保养。图8示出了同一备选实施例的立体图。

图9示出了所述系统的一个实施例，其以高效的方式使用多个框架来提供遮阴和植物生命。这个特定实施例可以简便地修改，以便在停车场或泊车场内为车辆或者甚至多个车辆建立独立的遮蔽物。图10示出了同一备选实施例的立体图。

图11示出了用于泊车的系统1010的多个实施例。在所示的附图中，框架被显示为基本上竖直以用于节省空间的目的，并且其中使框架倾斜的进一步的变型可以进行。所示实施例还具有在所述系统之间的空间中安装的水培支架1050(或盒)，然而可以理解的是，所述可旋转支架系统的进一步的变型也可以安装在该空间中。所述特定实施例还示出了一种变型，其中驱动机构由安装在屋顶上的风力装置1060驱动。

可以设想，多个可旋转支架系统可以被容纳在单个温室内以获得规模经济的优势。所述可旋转支架系统可以共享单个储水箱，水被从所述单个储水箱中泵送至各个可旋转支架系统以向驱动机构提供动力，以及灌溉植物。还可以安装管道系统以确保只需要单个泵，从而实现每个可旋转支架系统处的水压基本上相等。这还使得更易于控制容纳这些系统的温室的环境，以获得最佳的植物生长环境。

以上所述的是根据本发明的可旋转支架系统的不同实施例的说明。可以设想，本领域的技术人员可以在不脱离由以下权利要求所阐述的本发明的范围的情况下设计(多个)备选实施例。

本领域技术人员还应当理解，在以上每个实施例中所论述的特征和修改(除非明确声明否则不是可选的或者可替代的)可以结合以形成落在本发明所描述的范围内的其他实施例。