УЛЕЙ ИЗ КОМПОЗИТНОГО МАТЕРИАЛА И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
BEEHIVE IN COMPOSITE MATERIAL AND MANUFACTURING PROCESS

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к созданию пчелиных ульев, а точнее, к созданию и изготовлению нового композитного материала, используемого для производства пчелиных ульев.
Уровень техники
Известны три основных типа материалов, из которых обычно производят пчелиные ульи, а именно:
1. Пробковый улей изготавливают на основе полой цилиндрической структуры, сделанной из коры пробкового дуба. Такая структура получается при помощи вырезания и удаления секции с диаметром приблизительно 0,30 м и высотой около 0,40. Эти ульи, названные «cortigos», являются очень простой и базовой структурой, однако, они не очень удобны в использовании и контролировании развития колонии пчел. Такая непрактичность приводит к низкой эффективности и трудности при сборе меда. Несмотря на свою высокую прочность, ульи «cortigos» все меньше и меньше используются, в основном из-за низкой производительности.
2. Промышленно используемый, передвижной улей, сделан из соснового дерева. Он имеет необходимые тепловые свойства, но в то же время он не очень устойчив к погодным условиям, потому что его материал не может быть подвергнут химической обработке, так как он находится в контакте с пищевым продуктом. Этот тип улья с современным дизайном является наиболее широко используемым из-за нововведений, представленных в его форме, которая позволяет использовать подвижные рамы, упрощающие обработку колоний и значительно увеличивающие производство.
3. Улей, произведенный с использованием пластика, имеет схожие характеристики, как и улей, описанный выше. Но в связи с использованием пластика со слабыми изоляционными свойствами, данный тип ульев мало распространен среди пчеловодов.
Преимущества изобретения
Для создания нового материала необходимо смешать различное количество полимера с гранулированной пробкой и/или древесным материалом. Этот композитный материал обладает лучшими характеристиками изначальных компонентов, без значительных недостатков. Это достигается за счет изменения процентного содержания каждого компонента в смеси, из которой изготовлен композитный материал.
В зависимости от типа компонентов улья и источника древесного материала, композит имеет от 10% до 75% полимера, который будет смешан с комбинацией гранулированной пробки и древесного материала с процентным составом от 25% до 90%.
С данным изобретением появилась возможность создать новый тип улья, состоящий из композитного материала - смеси полимера с гранулированной пробкой и/или древесным материалом.
В данном изобретении смешиваются два типа материалов для того, чтобы сформировать новый материал, у которого есть термодинамические свойства, аналогичные пробке и/или древесному материалу, а также физико-механические свойства полимеров. Из полученных свойств, следует отметить низкую водопроницаемость гидрофобных полимеров, таких как, олефины. Эти свойства имеют решающее значение для пчеловодства, поскольку в ульях необходимо поддерживать постоянную температуру около 40°С. Так как средняя температура в Португалии составляет около 15°С, теплоизоляция очень важна.
Учитывая, что подавляющее большинство колоний размещаются снаружи помещений и подвергаются воздействию погодных условий, улью необходимо иметь хорошую защиту от влаги, которую возможно достичь при использовании данного изобретения, в составе которого имеются полимеры.
Свойства и стоимость производства конечного продукта зависит от процентного соотношения первоначальных компонентов, необходимых для создания композита.
Использование полимеров увеличивает структурную и механическую прочность, в то время как пробка и/или древесный материал увеличивают тепловую изоляцию улья. Их использование также снижает влажность внутри улья, и, таким образом, улучшает среду, препятствующую развитию бактерий и грибков, вредных для пчел. Использование полимеров также увеличит длительность использования улья, так как композит имеет отличную прочность.
Для пчеловодов - это новая возможность с высокой финансовой окупаемостью, получаемой за счет высокой прочности нового материала, достигнутой не только при помощи высокой прочности полимеров, но и благодаря длительному сроку службы пробки и/или древесного материала.
Неупорядоченное расположение компонентов, используемых в композите, вносит свой вклад в высокую степень защиты от погодных условий, особенно относительно ультрафиолетового излучения, так как наружная поверхность, состоящая из полимеров, более подвержена деградации в связи с полученной радиацией от ультрафиолетового излучения. Однако пробка будет действовать в качестве щита, препятствуя попаданию УФ на полимер, который лежит непосредственно за этой защитной поверхностью, таким образом, сохраняя нетронутыми свои характеристики, которые помогают удерживанию этого защитного барьера на своем месте. Эта характеристика является главным преимуществом данного изобретения, по сравнению с другими материалами в данной области техники.
Краткое описание чертежей
Для лучшего понимания изобретение будет описано при помощи рисунков, которые следует рассматривать только как пример, а не как ограничивающие объем изобретения. Для наглядности некоторые детали изобретения на рисунках не соответствуют масштабу. Точные и масштабные размеры не соответствуют реальному соотношению, поэтому не могут быть использованы в производстве данного изобретения.
На фигуре 1 показан вид в перспективе улья с его основными компонентами: основа (А) улья, корпус или гнездо (В), магазин или полумагазин (С), рамка (D.1) гнезда, рамка (D.2) магазина или полумагазина, потолочная доска (Е) и потолок улья (F).
На фигуре 2 показан вид в перспективе основы (А) улья.
На фигуре 3 показан вид в перспективе корпуса или гнезда (В) улья, размеры которого могут меняться, в зависимости от типа улья. Данный компонент может иметь несколько разных размеров по высоте, даже для одного типа улья, которые, таким образом, определяют форму корпуса или гнезда (В) улья или же магазина/полумагазина (С).
На фигуре 4 показан вид в перспективе рамки (D), которая, в зависимости от высоты, может быть как гнездовой рамкой (D.1), так и магазином (D.2).
На фигуре 5 показана потолочная доска (Е).
На фигуре 6 показан потолок (F), который помещен сверху улья. Прямоугольники (G) служат для наличия промежутков между верхней частью потолочной доски (Е) - часть, которая находится непосредственно над рамками (D), и нижней стороной потолка (F). Цель этого промежутка - помощь в регулировании температуры улья, а также для возможности использования «кормушки» (в случае необходимости). Эти прямоугольники (G) также присутствуют и на левой внутренней стороне детали.
На фигуре 7 показана второй возможный вариант выполнения потолка (F), в котором находится «кормушка» (F.1).
На фигурах 8, 9 и 10 показаны виды сбоку фильер, используемых для экструзии компонентов (Н), которые образуют боковые стенки гнезда, магазина или полумагазина, а также виды сбоку фильер, которые служат для экструзии компонентов (I), которые образуют переднюю и заднюю стенки гнезда, магазина или полумагазина. На фигуре 8 изображены фильеры для изготовления гнезд, магазинов или полумагазинов традиционным способом (Н.1 и I.1); на фигуре 9 показаны фильеры для производства гнезд, магазинов или полумагазинов ульев со скошенным краем (Н.2 и I.2); на фигуре 10 показаны фильеры для изготовления гнезд, магазинов или полумагазинов ульев со ступенчатым краем (Н.3 и I.3).
На фигурах 11 и 12 изображены выемки форм для литья стенок гнезд, магазинов и полумагазинов. На фигуре 11 показан вид спереди и вид сбоку форм для литья под давлением передних и задних стенок гнезд, магазинов и полумагазинов в традиционной форме (I.1). На фигуре 12 показан вид спереди и вид сбоку форм для литья под давлением боковых стенок гнезд, магазинов и полумагазинов (Н.1).
На фигуре 13 показан улей, собранный традиционным образом. На фигуре показаны основание (А), боковые стенки (Н.1), передние и задние стенки (I.1), потолочная доска (Е) и потолок (F) улья.
На фигуре 14 показан улей со скошенным краем, у которого видны основание (А), боковые стенки (Н.2), передние и задние стенки (I.2), потолочная доска (Е) и потолок (F) улья.
На фигуре 15 показан улей со ступенчатым краем, у которого видны основание (А), боковые стенки (Н.3), передние и задние стенки (I.3), потолочная доска (Е) и потолок (F) улья.
Осуществление изобретения
«Lusitana», «Reversible», «Dadant» и «Langstroth» - названия наиболее распространенных ульев. Главное различие между ними - это размеры.
«Основание» или «база» - это часть, на которой находится вся структура, как правило, через эту часть влетают и вылетают пчелы. Эта деталь может быть зафиксирована к гнезду или быть отдельной частью.
Под «корпусом» или «гнездом» подразумевается часть, которая находится на базе улья. Эта деталь может быть зафиксирована к базе или же быть отдельной деталью. Данная секция является наиболее важной в улье, в ней рождаются новые пчелы, тут бывает королева и питаются новорожденные пчелы, но также в этой секции могут развиваться и пчелиные болезни.
«Магазин» или «полумагазин» - это место, в котором пчелы производят и хранят мед. Эти секции находятся над гнездами.
Под термином "рамка" подразумевается элемент, в котором пчелы работают, не будучи больше, чем местом распределения/рационализированной организации сот, где пчелы производят воск, который впоследствии служит для хранения меда, пыльцы и производства. В зависимости от необходимости, в гнезде или магазине могут находиться от 8 до 12 рамок, но, как правило, число их равно 10.
Под «потолочной доской» рассматривается деталь, которая в определенной форме отделяет нижнюю часть улья от верхней.
Под «потолком» имеется в виду верхняя часть улья, которая находится над потолочной доской. Эта деталь защищает верхнюю часть улья от ветра, воды и внешнего воздействия. Этот компонент также может создать воздушную прослойку, которая создает температурную изоляцию улья.
«Гранулированная пробка» является материалом, полученным в результате измельчения натуральной пробки и остатков от процесса переработки пробкового материала.
«Древесный материал» - это материал, полученный из деревьев, древесных отходов, коры, ягод, косточек и других древесных материалов.
Данное изобретение представляет новый композитный материал, который используется в пчеловодстве, а именно, в строительстве ульев. Этот новый материал является результатом смешивания гранулированной пробки и/или древесного материала и полимеров. Данный композит также может содержать огнеупорный компонент, такой как, но и не только, Alumina Trihydrated, а также, но и не только, цинковую окись для защиты от ультрафиолетовых лучей.
Пробка и/или древесный материал были выбраны в связи с тем, что это биоразлагаемые, нетоксичные, восстанавливаемые ресурсы, пригодные для повторного использования, с превосходными тепловыми и звуковыми изоляционными свойствами.
С другой стороны, полимеры были выбраны из-за их низкой теплопроводимости и отличной влагостойкости. Полимеры могут быть смешаны с огнеупорными веществами, с компонентами, защищающими от ультрафиолетового света, что является преимуществом полимеров, по сравнению с другими эквивалентными материалами.
Добавление огнеупорного вещества может уменьшить на 20% содержание полимера, необходимого для изготовления композита, таким образом уменьшая затраты на производство.
В зависимости от типа изготавливаемого компонента и происхождения древесного материала, процент полимера, добавляемого в соединение, варьируется между 10% и 75%, а комбинация гранулированной пробки с древесным материалом между 25% и 90%. Содержание огнеупорного вещества и компонента, защищающего от ультрафиолетового излучения, является незначительным, по сравнению с остальными компонентами.
Использование композитного материала обеспечивает улью механическую прочность полимеров и тепловую устойчивость пробки и/или древесного материала.
Применяемый материал должен иметь размер частиц, который позволяет его использование в процессах экструзии и литья полимеров под давлением, так как формирование ульев производится с помощью одного из этих процессов. В материале, получаемом методом литья, смесь может предварительно подготавливаться в экструдере или другом смесительном оборудовании. Размер частиц должен находиться в пределах от 0,00001 м и 0,025 м.
Для уменьшения влажности, пробка или древесный материал, подвергаются термообработке в печи, так как она может повлиять на эффективность процесса литья полимера.
Эта технология позволяет осуществлять литье компонентов улья в виде единой детали или в виде отдельных деталей, которые впоследствии будут соединены. Такой способ изготовления, при необходимости, позволяет легко осуществить замену любых компонентов.
В случае необходимости, соединение различных частей может быть достигнуто путем привинчивания или при помощи ультразвуковой сплавки.
С применением нового композитного материала возможно построить улья трех различных форм: традиционный, со скосом и со ступенчатым краем.
На фигуре 13 изображен традиционный улей (из древесины), у которого верхняя поверхность стенок основания и нижняя поверхность стенок гнезда горизонтальны, что усложняет транспортировку, так как они могут легко скользить друг по другу, что является большим недостатком. Также такая конструкция увеличивает возможность проникновения дождевой воды или повреждения ветром. Модели, изображенные на фигурах 14 и 15, так называемые со ступенчатым краем и со скосом, имеют форму, соответствующую своему названию. Данная форма препятствует проникновению дождевой воды и, в случае необходимости, упрощает ее отток. Стоит отметить, что преимуществом этих форм является более устойчивая транспортировка. Использование композитного материала значительно упрощает производство ульев, нежели производство ульев из древесины.
Сборка ульев
Согласно фиг. 1 у улья есть основание (А), видимое на фиг. 2, на которое установлен корпус (В), изображенный на фиг. 3.
Внутри корпуса или гнезда (В) находятся, как минимум, 10 гнездовых рамок (D.1). Число рамок зависит от модели улья. Над гнездом (В) находятся магазины или полумагазины (С), которые имеют формат идентичный формату гнезда (В), но, в зависимости от выбранной модели, могут иметь меньшую высоту.
Количество рамок (D.2), используемых в магазинах или полумагазинах (С), может быть меньшим, нежели количество рамок (D.1), используемых в гнезде улья (В).
Сверху магазинов и потолочной доски (Е), показанных на фиг. 5, находится потолок улья (F), изображенный на фиг. 6.
Стенки гнезда (В), магазина и полумагазина (С) ульев, упомянутых в данном изобретении, а именно, Lusitana, Reversivel, Dadant, Langstroth и других, могут быть выполнены тремя различными способами: традиционным, со скосами и со ступенчатым краем.
Основным различием между четырьмя вышеописанными моделями является их размер. В зависимости от модели улья, компоненты (Н) и (I) имеют разные размеры.
Все особенности и характеристики, описанных выше моделей, хорошо известны экспертам в данной области, и поэтому не требуют дальнейшего детального рассмотрения.
В зависимости от формы улья, а именно, традиционной (Н.1 и I 1), со скосами (Н.2 и I 2) или ступенчатым краем (Н.3 и I 3), компоненты (Н) и (I), используемые при сборке стенок, имеют различные формы.
На фиг. 13, 14 и 15 изображены результаты трех форм сборки, традиционного улья, улья со скошенным краем и со ступенчатым краем.